CN101090335A - 家用空调室内温度及负荷远程调节方法及系统 - Google Patents
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Abstract
本发明提供家用空调室内温度及负荷远程调节方法，即系统运行过程中远程服务器读取各节点装置实时采集的家用空调运行状态、功率和室内温度，然后按温度区间进行功率汇总处理并存储结果；当需要对节点家用空调进行室内温度调节时，在远程服务器输入调控指令和室内温度设定值，并发送到家用空调节点装置，节点装置通过对压缩机的开关或功率调节，实现室内温度及负荷调节；当需要电力错峰负荷调节时，输入调节指令和负荷调节总量，远程服务器根据功率汇总处理结果进行错峰负荷测算，得到各家用空调室内温度设定值，并发送到节点装置，节点装置根据上述设定值，通过对压缩机的开关或功率调节，实现错峰负荷调节。本发明具有很好的推广应用价值。
Description
技术领域
本发明涉及电力需求侧管理的家用空调室内温度及电力负荷调控技术，具体是指家用空调室内温度及负荷远程调节方法及系统。
背景技术
随着经济社会的快速发展，家用空调已普遍地应用于中小型公共建筑和居民住宅，在改善人们生产生活条件的同时，也消耗了大量电能。为促进科学使用和管理空调，节约能源资源，减少温室气体排放，有效保护环境，以及实现电力紧缺情况下电力系统的错峰调节，需要对家用空调室内温度及负荷进行远程调节，但目前还没有出现可以实现对家用空调室内温度及负荷进行远程调节的方法。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术的缺点和不足，提供家用空调室内温度及负荷远程调节方法，其可以实现家用空调远程温度、负荷监控以及根据电网电力错峰用电要求实现远程负荷调节。
本发明的目的还在于提供实现上述家用空调室内温度及负荷远程调节方法的系统。
本发明的目的通过下述技术方案实现：本家用空调室内温度及负荷远程调节方法，家用空调为非变频家用空调和变频家用空调，包括以下步骤：
(1)对安装节点装置的家用空调按客户类型进行地址编码，所述地址编码通过交流220伏电力线和数据转换模块传送供远程服务器读取；
(2)节点装置对所连接的家用空调运行状态、压缩机运行功率和室内温度T0进行实时采集，将采集数据存入节点装置控制器中，对于非变频家用空调其压缩机运行功率为额定功率，对于变频家用空调其压缩机运行功率为实时运行功率；
(3)远程服务器通过网络从各个节点装置控制器中读取步骤(2)所述采集数据，将采集数据按温度区间进行功率汇总处理，并存储功率汇总处理结果；
(4)在供冷或采暖季节，当需要对网络节点上的某类型用户或全部用户家用空调进行室内温度控制时，在远程服务器中选择用户类型并输入远程调控指令和室内温度设定值T1，并通过网络将远程调控指令和室内温度设定值T1发送到与需要调控的家用空调连接的节点装置并存入其控制器中，该节点装置控制器即可根据远程调控指令和室内温度设定值T1对家用空调压缩机进行开关控制或功率调节控制，实现家用空调室内温度及负荷远程调节；
在供冷或采暖季节，当电网负荷过高需要错峰用电时，输入错峰负荷调节指令和错峰负荷调节总量，远程服务器按照空调室内温度每提高1℃或减少1℃，空调负荷减少或增加8％-10％特性进行错峰负荷调节量测算，根据步骤(3)所述的功率汇总处理结果，得到相应供冷或采暖季节家用空调室内温度设定值T1，并通过网络将远程调控指令和室内温度设定值T1发送到需要调节的家用空调的节点装置，并存入其控制器中，该节点装置控制器即可根据远程调控指令和室内温度设定值T1对家用空调压缩机进行开关控制或功率调节控制，实现电力错峰负荷调节。
为更好的实现本发明，当所述家用空调为非变频家用空调时，节点装置控制器对非变频家用空调压缩机进行开关控制，包括以下步骤：
(1)接受远程服务器发送的远程调控指令和室内温度设定值T1，调控指令格式包含调控状态及制冷制热状态，调控状态赋值为1则节点装置控制器执行调控，赋值为0不执行调控；制冷制热状态赋值为1则节点装置控制器执行制冷调控，赋值为0执行制热调控；
(2)当远程调控指令调控状态赋值为1，且制冷制热状态赋值为1，则进入制冷调控，若T0＜T1，则切断压缩机电源回路或向该家用空调压缩机闭环控制电路发送停机指令，直到T0≥T1+t，t＝0.5-1℃，则恢复压缩机工作；
当远程调控指令调控状态赋值为1，且制冷制热状态赋值为0，则进入制热调控，若T0＞T1，则切断压缩机电源回路或向该家用空调压缩机闭环控制电路发送停机指令，直到T0≤T1-t，t＝0.5-1℃，则恢复压缩机工作；
若远程调控指令的调控状态赋值为0，则不执行远程调控。
当所述家用空调为变频家用空调时，节点装置控制器对变频家用空调压缩机进行功率控制，包括以下步骤：
(1)接受远程服务器发送的远程调控指令和室内温度设定值T1，调控指令格式包含调控状态及制冷制热状态，调控状态赋值为1则节点装置控制器执行调控，赋值为0不执行调控；制冷制热状态赋值为1则节点装置控制器执行制冷调控，赋值为0执行制热调控；
(2)当远程调控指令调控状态赋值为1，且制冷制热状态赋值为1，则进入制冷调控，若T0＜T1，则将T1与T0差值变为模拟量信号，通过控制器传送到压缩机功率变频调节电路，由压缩机功率变频调节电路根据上述模拟量信号进行压缩机功率调节，直到T0≥T1，此时控制器使T1与T0差值模拟量信号为0，停止对压缩机功率调控；
当远程调控指令调控状态赋值为1，且制冷制热状态赋值为0，则进入制热调控，若T0＞T1，则将T0与T1差值变为模拟量信号，通过控制器传送到压缩机功率变频调节电路，由压缩机功率变频调节电路根据上述模拟量信号进行压缩机功率调节，直到T0≤T1，此时控制器使T0与T1差值模拟量信号为0，停止对压缩机功率调控；
若远程调控指令的调控状态赋值为0，则不执行远程调控。
实现上述家用空调室内温度及负荷远程调节方法的家用空调室内温度及负荷远程调节系统，包括远程服务器、控制节点组、室内温度传感器，每组控制节点组通过网络与远程服务器相连，每组控制节点组包括多个节点装置、一个数据转换模块，各个节点装置分别通过交流220V电力线与同一个数据转换模块相连，且各个节点装置分别与各家用空调、室内温度传感器连接；所述远程服务器为1个或多个，控制节点组为一组或多组。
上述远程服务器包括远程节点装置地址管理模块，家用空调运行状态、运行功率、室内温度采集及存储模块，功率汇总处理模块，调节指令及室内温度设定输入模块，错峰负荷调节指令及调节总量输入模块，错峰负荷调节量测算模块，调节指令及室内温度设定值发送模块。
上述节点装置包括耦合电路、收发数据接口电路、电力线收发器以及控制器、电源模块，所述耦合电路、电源模块分别外接交流220伏电力线，且电源模块与接口电路、电力线收发器以及控制器分别连接；耦合电路、收发数据接口电路、电力线收发器、控制器依次连接。
上述家用空调室内温度及负荷远程调节系统中，当家用空调为非变频家用空调时，控制器设有AI端口、DI端口、DO端口，控制器通过AI端口与室内温度传感器相连，通过DI端口与家用空调的压缩机内部启动开关辅助触点相连，通过DO端口与家用空调的压缩机外部控制继电器相连，或者与家用空调的压缩机闭环控制电路相连；当家用空调为变频家用空调时，控制器的DO端口和多路选通开关的地址选通端口相连，控制器的AO端口和压缩机功率变频调节电路相连，控制器的AI端口和多路选通开关的输出端口相连，控制器的DI端口和压缩机内部运行信号辅助触点相连，多路选通开关的AI-1端口与室内温度传感器相连，多路选通开关的AI-2端口与家用空调压缩机功率传感器相连。
本发明与现有技术相比，具有如下优点和有益效果：
(1)可以解决现有家用空调供冷或采暖季节温度设置不合理造成的能源浪费问题。电力调度或其它管理部门可以通过网络远程对网络节点上家用空调室内温度及负荷进行监控，对温度设定不合理的家用空调进行室内温度远程调节，达到科学使用空调，节约能源目的。
(2)在供冷或采暖季节，电力调度或其它管理部门可以通过网络远程统计和计量网络节点上各个温度区间家用空调室内温度及负荷，当电网负荷过高需要错峰用电时，系统可以根据错峰负荷量，得到网络节点上家用空调室内温度设定值，并通过节点装置对室内温度不满足设定值要求的家用空调进行调控，实现电网电力错峰的科学管理，避免拉闸限电给人们生产生活带来的不便。
(3)在本发明节点装置中增加启动信号，用户还可在授权条件下，通过网络对自身家用空调进行远程开关。
附图说明
图1是本发明家用空调室内温度及负荷远程调节系统的结构示意图；
图2是图1所示远程服务器结构图；
图3是图1所示数据转换模块采用i.LON 100模块与网络连接的示意图；
图4是图1所示节点装置(与非变频家用空调连接)的内部结构示意图；
图5是图1所示节点装置(与变频家用空调连接)的内部结构示意图；
图6是图4所示节点装置对非变频家用空调压缩机进行开关控制的工作流程图；
图7是图5所示节点装置对变频家用空调压缩机进行功率控制的工作流程图。
具体实施方式
下面结合实施例及附图，对本发明作进一步地详细说明，但本发明的实施方式不限于此。
实施例一
如图1所示，本家用空调室内温度及负荷远程调节系统，包括远程服务器、控制节点组、室内温度传感器，每组控制节点组通过网络与远程服务器相连，每组控制节点组包括多个节点装置、一个数据转换模块，各个节点装置分别通过交流220V电力线与同一个数据转换模块相连，且各个节点装置分别与各家用空调(家用空调为非变频家用空调和变频家用空调)、室内温度传感器连接；所述远程服务器为1个或多个，控制节点组为一组或多组。
如图2所示，本远程服务器包括远程节点装置地址管理模块，家用空调运行状态、运行功率、室内温度采集及存储模块，功率汇总处理模块，调节指令及室内温度设定输入模块，错峰负荷调节指令及调节总量输入模块，错峰负荷调节量测算模块，调节指令及室内温度设定值发送模块。
如图3所示，本数据转换模块采用Echelon公司i.LON 100模块，其与交流220V电力线连接，并通过以太网端口与互联网或局域网连接。
如图4、5所示，本节点装置包括耦合电路、收发数据接口电路、电力线收发器以及控制器、电源模块，所述耦合电路、电源模块分别外接交流220伏电力线，且电源模块与接口电路、电力线收发器以及控制器分别连接；耦合电路、收发数据接口电路、电力线收发器、控制器依次连接。本节点装置的控制器与电力线收发器可以一体化集成，可采用Echelon公司的PL3120/PL3150智能收发器，包含控制器和电力线收发器两大部分，收发数据接口电路和耦合电路可采用Echelon公司PL3120/PL3150智能收发器配套电路。
当家用空调为非变频家用空调，如图4所示，控制器设有AI端口、DI端口、DO端口，控制器通过AI端口与室内温度传感器相连，通过DI端口与家用空调的压缩机内部启动开关辅助触点相连，通过DO端口与家用空调的压缩机外部控制继电器相连，或者与家用空调的压缩机闭环控制电路相连。
当家用空调为变频家用空调，如图5所示，控制器的DO端口和多路选通开关的地址选通端口A相连，控制器的AO端口和压缩机功率变频调节电路相连，控制器的AI端口和多路选通开关的输出端口O相连，控制器的DI端口和压缩机内部运行信号辅助触点相连，多路选通开关的AI-1端口与室内温度传感器相连，多路选通开关的AI-2端口与家用空调压缩机功率传感器相连。
如图1、2所示，通过本家用空调室内温度及负荷远程调节系统进行家用空调室内温度及负荷远程调节的过程为：
1、对安装节点装置的家用空调按用户类型进行地址编码，所述地址编码通过交流220伏电力线和数据转换模块传送供远程服务器读取；
2、节点装置对所连接的家用空调运行状态、压缩机运行功率和室内温度T0进行实时采集，将采集数据存入节点装置控制器中，对于非变频家用空调其压缩机运行功率为额定功率，对于变频家用空调其压缩机运行功率为实时运行功率；
3、远程服务器通过网络从各个节点装置控制器中读取步骤2所述采集数据，将采集数据按温度区间进行功率汇总处理，并存储功率汇总处理结果；
4、在供冷或采暖季节，当需要对网络节点上的某类型用户或全部用户家用空调进行室内温度控制时，在远程服务器中选择用户类型并输入远程调控指令和室内温度设定值T1，并通过网络将远程调控指令和室内温度设定值T1发送到与需要调控的家用空调连接的节点装置并存入其控制器中，该节点装置控制器即可根据远程调控指令和室内温度设定值T1对家用空调压缩机进行开关控制或功率调节控制，实现家用空调室内温度及负荷远程调节；
在供冷或采暖季节，当电网负荷过高需要错峰用电时，输入错峰负荷调节指令和错峰负荷调节总量，远程服务器按照空调室内温度每提高1℃或减少1℃，空调负荷减少或增加8％-10％特性进行错峰负荷调节量测算，根据步骤(3)所述的功率汇总处理结果，得到相应供冷或采暖季节家用空调室内温度设定值T1，并通过网络将远程调控指令和室内温度设定值T1发送到需要调节的家用空调的节点装置，并存入其控制器中，该节点装置控制器即可根据远程调控指令和室内温度设定值T1对家用空调压缩机进行开关控制或功率调节控制，实现电力错峰负荷调节。
当家用空调为非变频家用空调时，如图4、6所示，上述步骤4中节点装置控制器对非变频家用空调压缩机进行开关控制，开关控制过程为：
(1)接受远程服务器发送的远程调控指令和室内温度设定值T1，调控指令格式包含调控状态及制冷制热状态，调控状态赋值为1则节点装置控制器执行调控，赋值为0不执行调控；制冷制热状态赋值为1则节点装置控制器执行制冷调控，赋值为0执行制热调控。
(2)当远程调控指令调控状态赋值为1，且制冷制热状态赋值为1，则进入制冷调控，若T0＜T1，则切断压缩机电源回路或向该家用空调压缩机闭环控制电路发送停机指令，直到T0≥T1+t，t＝0.5-1℃，则恢复压缩机工作；若远程调控指令的调控状态赋值为0，则不执行远程调控。
(3)当远程调控指令调控状态赋值为1，且制冷制热状态赋值为0，则进入制热调控，若T0＞T1，则切断压缩机电源回路或向该家用空调压缩机闭环控制电路发送停机指令，直到T0≤T1-t，t＝0.5-1℃，则恢复压缩机工作；若远程调控指令的调控状态赋值为0，则不执行远程调控。
当家用空调为变频家用空调时，如图5、7所示，上述步骤4中节点装置控制器对变频家用空调压缩机进行功率控制，功率控制过程为：
(1)接受远程服务器发送的远程调控指令和室内温度设定值T1，调控指令格式包含调控状态及制冷制热状态，调控状态赋值为1则节点装置控制器执行调控，赋值为0不执行调控；制冷制热状态赋值为1则节点装置控制器执行制冷调控，赋值为0执行制热调控；
(2)当远程调控指令调控状态赋值为1，且制冷制热状态赋值为1，则进入制冷调控，若T0＜T1，则将T1与T0差值变为模拟量信号，通过控制器传送到压缩机功率变频调节电路，由压缩机功率变频调节电路根据上述模拟量信号进行压缩机功率调节，直到T0≥T1，此时控制器使T1与T0差值模拟量信号输出为0，停止对压缩机功率调控；若远程调控指令的调控状态赋值为0，则不执行远程调控。
(3)当远程调控指令调控状态赋值为1，且制冷制热状态赋值为0，则进入制热调控，若T0＞T1，则将T0与T1差值变为模拟量信号，通过控制器传送到压缩机功率变频调节电路，由压缩机功率变频调节电路根据上述模拟量信号进行压缩机功率调节，直到T0≤T1，此时控制器使T0与T1差值模拟量信号输出为0，停止对压缩机功率调控；若远程调控指令的调控状态赋值为0，则不执行远程调控。
如上所述，便可较好地实现本发明，上述实施例仅为本发明的较佳实施例，并非用来限定本发明的实施范围；即凡依本发明内容所作的均等变化与修饰，都为本发明权利要求所要求保护的范围所涵盖。
Claims (8)
1、家用空调室内温度及负荷远程调节方法，家用空调为非变频家用空调和变频家用空调，其特征在于包括以下步骤：
(1)对安装节点装置的家用空调按用户类型进行地址编码，所述地址编码通过交流220伏电力线和数据转换模块传送供远程服务器读取；
(2)节点装置对所连接的家用空调运行状态、压缩机运行功率和室内温度T0进行实时采集，将采集数据存入节点装置控制器中，对于非变频家用空调其压缩机运行功率为额定功率，对于变频家用空调其压缩机运行功率为实时运行功率；
(3)远程服务器通过网络从各个节点装置控制器中读取步骤(2)所述采集数据，将采集数据按温度区间进行功率汇总处理，并存储功率汇总处理结果；
(4)在供冷或采暖季节，当需要对网络节点上的某类型用户或全部用户家用空调进行室内温度控制时，在远程服务器中选择用户类型并输入远程调控指令和室内温度设定值T1，并通过网络将远程调控指令和室内温度设定值T1发送到与需要调控的家用空调连接的节点装置并存入其控制器中，该节点装置控制器即可根据远程调控指令和室内温度设定值T1对家用空调压缩机进行开关控制或功率调节控制，实现家用空调室内温度及负荷远程调节；
在供冷或采暖季节，当电网负荷过高需要错峰用电时，输入错峰负荷调节指令和错峰负荷调节总量，远程服务器按照空调室内温度每提高1℃或减少1℃，空调负荷减少或增加8％-10％特性进行错峰负荷调节量测算，根据步骤(3)所述的功率汇总处理结果，得到相应供冷或采暖季节家用空调室内温度设定值T1，并通过网络将远程调控指令和室内温度设定值T1发送到需要调节的家用空调的节点装置，并存入其控制器中，该节点装置控制器即可根据远程调控指令和室内温度设定值T1对家用空调压缩机进行开关控制或功率调节控制，实现电力错峰负荷调节。
2、根据权利要求1所述家用空调室内温度及负荷远程调节方法，其特征在于所述家用空调为非变频家用空调，节点装置控制器对非变频家用空调压缩机进行开关控制，包括以下步骤：
(1)接受远程服务器发送的远程调控指令和室内温度设定值T1，调控指令格式包含调控状态及制冷制热状态，调控状态赋值为1则节点装置控制器执行调控，赋值为0不执行调控；制冷制热状态赋值为1则节点装置控制器执行制冷调控，赋值为0执行制热调控；
(2)当远程调控指令调控状态赋值为1，且制冷制热状态赋值为1，则进入制冷调控，若T0＜T1，则切断压缩机电源回路或向该家用空调压缩机闭环控制电路发送停机指令，直到T0≥T1+t，t＝0.5-1℃，则恢复压缩机工作；
当远程调控指令调控状态赋值为1，且制冷制热状态赋值为0，则进入制热调控，若T0＞T1，则切断压缩机电源回路或向该家用空调压缩机闭环控制电路发送停机指令，直到T0≤T1-t，t＝0.5-1℃，则恢复压缩机工作；
若远程调控指令的调控状态赋值为0，则不执行远程调控。
3、根据权利要求1所述家用空调室内温度及负荷远程调节方法，其特征在于所述家用空调为变频家用空调，节点装置控制器对变频家用空调压缩机进行功率控制，包括以下步骤：
(1)接受远程服务器发送的远程调控指令和室内温度设定值T1，调控指令格式包含调控状态及制冷制热状态，调控状态赋值为1则节点装置控制器执行调控，赋值为0不执行调控；制冷制热状态赋值为1则节点装置控制器执行制冷调控，赋值为0执行制热调控；
(2)当远程调控指令调控状态赋值为1，且制冷制热状态赋值为1，则进入制冷调控，若T0＜T1，则将T1与T0差值变为模拟量信号，通过控制器传送到压缩机功率变频调节电路，由压缩机功率变频调节电路根据上述模拟量信号进行压缩机功率调节，直到T0≥T1，此时控制器使T1与T0差值模拟量信号为0，停止对压缩机功率调控；
当远程调控指令调控状态赋值为1，且制冷制热状态赋值为0，则进入制热调控，若T0＞T1，则将T0与T1差值变为模拟量信号，通过控制器传送到压缩机功率变频调节电路，由压缩机功率变频调节电路根据上述模拟量信号进行压缩机功率调节，直到T0≤T1，此时控制器使T0与T1差值模拟量信号为0，停止对压缩机功率调控；
若远程调控指令的调控状态赋值为0，则不执行远程调控。
4、实现权利要求1至3任一项所述家用空调室内温度及负荷远程调节方法的家用空调室内温度及负荷远程调节系统，其特征在于：包括远程服务器、控制节点组、室内温度传感器，每组控制节点组通过网络与远程服务器相连，每组控制节点组包括多个节点装置、一个数据转换模块，各个节点装置分别通过交流220V电力线与同一个数据转换模块相连，且各个节点装置分别与各家用空调、室内温度传感器连接；所述远程服务器为1个或多个，控制节点组为一组或多组。
5、根据权利要求4所述家用空调室内温度及负荷远程调节系统，其特征在于：所述远程服务器包括远程节点装置地址管理模块，家用空调运行状态、运行功率、室内温度采集及存储模块，功率汇总处理模块，调节指令及室内温度设定输入模块，错峰负荷调节指令及调节总量输入模块，错峰负荷调节量测算模块，调节指令及室内温度设定值发送模块。
6、根据权利要求4所述家用空调室内温度及负荷远程调节系统，其特征在于：所述节点装置包括耦合电路、收发数据接口电路、电力线收发器以及控制器、电源模块，所述耦合电路、电源模块分别外接交流220伏电力线，且电源模块与接口电路、电力线收发器以及控制器分别连接；耦合电路、收发数据接口电路、电力线收发器、控制器依次连接。
7、根据权利要求6所述家用空调室内温度及负荷远程调节系统，其特征在于：所述家用空调为非变频家用空调，控制器设有AI端口、DI端口、DO端口，控制器通过AI端口与室内温度传感器相连，通过DI端口与家用空调的压缩机内部启动开关辅助触点相连，通过DO端口与家用空调的压缩机外部控制继电器相连，或者与家用空调的压缩机闭环控制电路相连。
8、根据权利要求6所述家用空调室内温度及负荷远程调节系统，其特征在于：所述家用空调为变频家用空调，控制器的DO端口和多路选通开关的地址选通端口相连，控制器的AO端口和压缩机功率变频调节电路相连，控制器的AI端口和多路选通开关的输出端口相连，控制器的DI端口和压缩机内部运行信号辅助触点相连，多路选通开关的AI-1端口与室内温度传感器相连，多路选通开关的AI-2端口与家用空调压缩机功率传感器相连。
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