CN101963385A - 空调用电控制系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种能自动记录电能消耗量的空调机和空调用电控制系统，空调用电控制系统中能自动记录电能消耗量的智能空调机的工作原理是在普通的空调机控制电路前嵌入电能计量/通信模块，在压缩机和风机及主要用电部件电源接线端前增加控制继电器；空调机在工作时具有用电功率的显示和累计消耗电能量记录的功能；智能空调机的用电功率的显示和累计消耗电能量记录显示与空调机参数显示合用一块显示板；空调用电控制系统中智能空调机通过电力线载波或无线通信的方法将空调机工作时电能消耗量数据传输到控制中心，控制中心通过电力线载波或无线通信的方法，远程控制和控制辖区内各智能空调机工作电源的接通和切断。

Description

空调用电控制系统

技术领域

本发明涉及一种能自动记录电能消耗量的空调机和空调用电控制系统，适用中小规模的宾馆饭店对客房空调机的用电量独立计量进行有偿使用控制，也适用普通家庭中对空调机用电量的监控，能有效促进节能、低碳和环保的社会效应和经济效应，属于电能计量和家用电器的用电控制技术领域。

背景技术

目前用于空气温度调节的普通空调机没有用电功率和用电量信息指示的功能，也没有接收远程控制电源通断指令的功能。空调机的制造商在产品的标签上标注的功率或电流数值，只是一种参考信息，不能作为空调机用电量的依据。目前在以分体空调为主的中小饭店和宾馆里，客房的空调机的使用不是单独收费的，也不受客人使用时间的多少的限制。因此空调机浪费用电情况普遍存在，在这种情况下空调机的节约用电的责任是不可能由客人来承担的，客人也不可能主动地对房间的空调机进行采取节约用电的措施。对于普通空调机来说，每一台空调机独立的安装一台专用的电能计量仪表也是很麻烦、不经济的事，在安装空间上也受到极大地限制。

发明内容

本发明的设计目的，避免背景技术中的不足之处，设计一种能自动记录电能消耗量的空调机和空调用电控制系统，在空调机的室内机信息显示屏上显示空调机累计消耗的电能数值信息。根据需要如按动遥控器按钮进行指令，空调机的显示屏随时能够显示空调机当时工作状态下的消耗电功率的信息。空调机具有向控制中心传输用电信息的功能，通过电力线载波或无线通信的方式，控制中心可以远程读取辖区某个空调机或全部空调机用电量的信息。空调机具有接受控制中心远程拉闸控制功能，通过电力线载波或无线通信的方式，控制中心可以远程发出指令信息，控制辖区内某个空调机或全部空调机的电源的接通和断开。

为了实现上述设计目的，本发明的设计方案之一，在普通空调机的控制电路和接线端钮之间设计加装电能计量功能和通信功能模块，电能计量功能模块计算和存储空调机用电的功率和电能消耗信息，通信功能模块与控制中心建立空调机远程控制系统。

为了实现上述设计目的，本发明的设计方案之二，将普通空调机的信息显示屏，设计成为既能显示普通空调机各项工作指示信息，又同时能显示空调机用电的功率与累计用电量信息的显示窗口。空调机用电的功率信息与累计用电量的信息，可以通过空调机的遥控器上的按钮进行选择。空调机的信息显示屏在开机的状态和没有任何操作的情况下，默认显示空调机用电的功率信息。空调机关机的时候，信息显示屏可以不显示任何信息。

为了实现上述设计目的，本发明的设计方案之三，在普通空调机的接线端钮与主要用电部件压缩机和风机的电源线之间设计加装拉闸继电器，拉闸继电器的作用是接受控制中心远程发出的控制指令，控制空调机的主要用电部件压缩机和风机的电源的接通和断开。

为了实现上述设计目的，本发明的设计方案之四，空调机用电控制系统的设计方案，空调机用电控制系统包括控制中心的计算机(控制软件)、通信终端机、电力线网络(或无线信道)、安装了计量/通信功能模块和拉闸继电器的智能空调机。空调机用电控制系统具有两项主要功能，一是控制中心辖区各智能空调机用电量信息控制，通过定时收集辖区各智能空调机的累计用电量信息，可以获得一段时间内各智能空调机的实际用电量信息。二是根据控制和实际的需要，随时发出指令远程控制辖区内各智能空调机电源的接通和断开。

技术方案1：智能空调机，它包括空调机主体、接线端钮、计量/通信模块、信息显示屏和空调器主控电路板，所述空调机的主控电路板与接线端钮之间安装了计量/通信模块。

技术方案2：一种能接受控制中心远程指令自动拉闸和合闸的智能空调机，包括空调机主体、接线端钮、计量/通信模块、信息显示屏和空调器主控电路板，在外电源输入端和内部用电部件的控制继电器触点的公共端之间安装了拉闸继电器，拉闸继电器接受控制信号的控制进行拉闸和合闸。

技术方案3：一种空调机的用电量控制系统，包括智能空调机、供电线网络、载波通信终端和计算机，空调机控制中心能自动远程采集辖区各台空调机的用电量信息，远程控制辖区各台空调机的用电电源的切断和接通，控制系统采用载波通信模式，空调机控制中心通过计算机、载波通信终端、辖区的供电线网络，向智能空调机的上的载波通信模块发出传输用电状态信息、用电量信息、拉闸断电信息和合闸送电信息，将辖区各台智能空调机的电能消耗量数据自动收集到控制中心的计算机，对辖区各台智能空调机的电源的接通和断开进行控制。

技术方案4：一种空调机的用电量控制系统，包括安装无线通信模块的智能空调机、供电线网络变压器、无线通信终端和计算机，空调机控制中心能自动远程采集辖区各台空调机的用电量信息，采用无线通信模式，空调机控制中心通过计算机、无线通信终端和空调机的上的无线通信模块，将辖区各台智能空调机的电能消耗量数据自动收集到控制中心的计算机。

本发明与背景技术相比，一是本申请的智能空调机具有工作时所消耗电能量的记录功能和信息的存储功能；二是本申请智能空调机具有工作状态下的功率指示和所消耗电能量的信息显示功能；三是本申请控制系统，控制中心通过计算机和通信终端，可以远程读取辖区各智能空调机所消耗电能量的信息；四是本申请控制系统，控制中心通过计算机和通信终端，可以远程控制辖区某个智能空调机或全部智能空调机电源的接通和断开。

附图说明

图1本申请空调机的工作原理示意。

图2是本申请计量/载波通信模块工作原理示意图。

图3是本申请计量/无线通信模块工作原理示意图。

图4是本申请电流取样(分流器)工作原理图。

图5是本申请空调机电源通断拉闸继电器控制示意图。

图6是本申请空调机信息显示屏与遥控器按钮及柜机操控按钮外观示意图。

图7是本申请空调机用电控制(载波)系统示意图。

图8是本申请空调机用电控制(无线)系统示意图

具体实施方式

实施例1：参照附图1。一种智能空调机，它包括空调机主体600、接线端钮100、计量/通信模块110、信息显示屏160和空调器主控电路板150，所述空调机的主控电路板150与接线端钮100之间安装了计量/通信模块110。

所述计量/通信模块110由电流取样器2201、电能计量模块230和载波通信模块240所组成；或由电流取样器2202、电能计量模块230和载波通信模块240所组成；或由电流取样器2201、电能计量模块230和无线通信模块340所组成；或由电流取样器2202、电能计量模块230和无线通信模块340所组成。

所述电流取样器220采用电流互感器取样模式2221；或采用锰铜分流取样模式2202。

所述计量/通信模块110中电能计量模块230的工作电源250由空调机的主控电路板150提供。

空调机工作时用电功率信息和累计使用电能量记录信息由电能计量模块230通过数据信号线270输出到空调机的信息显示屏160。空调机信息显示屏160显示该空调机用电功率或累计使用电能量的信息。M1-120、M2-130和M…-140表示空调机的压缩机、风机及其他主要的耗电部件。下面逐项介绍各部件的工作原理：

①计量/通信功能模块，由附图2和图3所示的所述计量/通信功能模块100由三部分组成：电能计量功能模块230、电流取样器220、载波通信模块240/无线通信模块340。

①-1电能计量功能模块，由附图2和图3所示的所述电能计量功能模块230的作用是通过串联安装在空调机电源火线(L线)上的电流取样器220获得的空调机用电的电流信号和从两根电源线(L和N线)上获得的电压信号进行功率计算并且对电功率进行时间的积分计算出空调机消耗掉的电能量，计量功能模块的电子存储器对空调机累计消耗掉的电能量信息进行储存。计量功能模块230的工作电源2301由空调器主控电路板150供给，这样做的好处是可以省却计量功能模块工作电源的成本。计量功能模块的第一路输出是检测和记录的功率信号和电能消耗信息，通过输出信号线2302输出到信息显示屏160，计量功能模块的第二路输入/输出是通过输入/输出信号线2303与通信功能模块进行信息交互，计量功能模块的第三路输出是通过输出信号线2304输出拉/合闸触发信号使得拉闸继电器动作进行拉闸或合闸。

①-2电流取样器，由附图2和附图3所示的所述电流取样器220的功能是串联安装在空调机电源火线(L线)上，当电源火线(L线)上有电流流过时获得与空调机耗电量成正比的电流信号送到电能计量模块230进行功率和电能的计算。附图4所示的电流取样器220有两种特征形式，其特征1是电流互感器取样模式2201，其特征2是锰铜分器流取样模式2202。两种电流取样器的功能和作用是一样的，其中电流互感器取样模式2201更适用于电流值较大的电流取样场合，锰铜分流取样模式2202更适用于准确度要求较高的电流取样场合。

①-3通信功能模块，附图2和图3所示的所述的通信功能模块有两种特征形式，其特征1是附图2的载波通信模式240，其特征2是图3的无线通信模式340。下面进一步介绍两种通信功能模块的功能和工作原理。①-3-1)附图2载波通信模块240与两根电源线(L和N线)连接，通过电力线网络与远程控制中心的载波通信终端机730构成了载波通信的通道，用于接收从远程的控制中心发出的工作命令与拉/合闸命令并向远程控制中心传输空调机的用电信息。①-3-2)附图3无线通信模块340利用无线电波的频率通道与远程控制中心的端机830构成无线通信的通道。通信功能模块的作用1是利用载波或无线通信通道向远程控制中心传输空调机的用电信息，通信功能模块的作用2是用于接收从远程的控制中心发出的工作指令如：开始传输信息、开始拉闸断电和开始合闸送电等命令。

综上所述，本实施例1所述计量/通信模块110具有的四种组合形式的特征分别为：

特征1是：由电流互感器式的电流取样器2201、电能计量模块230和载波通信模块240所组成的计量/通信模块；

特征2是：由锰铜分流器式的电流取样器2202、电能计量模块230和载波通信模块240所组成的计量/通信模块；

特征3是：由电流互感式器的电流取样器2201、电能计量模块230和无线通信模块340所组成的计量/通信模块；

特征4是：由锰铜分流器式的电流取样器2202、电能计量模块230和无线通信模块340所组成的计量/通信模块。

②信息显示屏，附图6是本发明设计的智能空调机挂机和柜机两种机型的信息显示屏的外观示意图。本发明将传统的空调机的显示屏改设计成既能显示空调机各项工作指示信息，又同时能显示空调机用电的功率与累计用电量的信息显示屏。显示屏左半部610是空调机各项工作指示信息显示区，右半部是用电信息显示区620。用电信息显示区620左边是用电的主信息为数字形式；右边是用电的辅助信息即用电主信息的单位，以便区别功率和电能的信息特征，在显示空调机用电的功率的时候，辅助信息显示功率的基本单位640“W”(瓦)，在显示空调机累计用电量信息的时候，辅助信息显示用电量的基本单位630“kWh”(千瓦小时)。空调机用电的功率信息与累计用电量的信息，可以通过空调机的遥控器660上设计的一个“电能/功率”专用按钮670进行选择，对于柜式空调也可以通过操作面板上的设计的一个“电能/功率”专用按钮650进行功率显示和用电量显示切换的选择。

实施例2：参照附图1-10。附图1所示一种能接受控制中心远程指令自动拉闸和合闸的智能空调机，包括空调机主体600、接线端钮100、计量/通信模块110、信息显示屏160和空调器主控电路板150，与实施例1不同的是所述接线端钮100，在外电源输入端510和内部用电部件的控制继电器触点的公共端540之间安装了拉闸继电器500，拉闸继电器500接受控制信号520的控制进行拉闸和合闸，在实施例1中的接线端钮100是没有拉闸继电器500的。

在实施例2中，外电源的输入端510一条通路通过520与计量通信模块及空调机主控电路板接通，保证智能空调机的计量通信模块及空调机主控电路板电源供应独立，不受拉闸继电器500的影响。外电源的输入端510另一条通路与拉闸继电器500主通道一端接通，拉闸继电器500主通道的另一端540与空调机的压缩机M1-120、风机M2-130及其他主要的耗电部件M…-140的电源线的控制继电器触点的公共端相连接，保证在拉闸继电器拉闸和合闸时能将空调机的各个主要用电部件的电源统一切断和接通。

拉闸继电器500在默认情况下是处于合闸状态，当控制中心远程通过载波或无线方式发出拉闸/合闸指令时，电能计量模块230(图2、图3)接受远程控制指令通过控制信号线2304对拉闸继电器500进行拉闸和合闸。

实施例3：参照附图7。一种空调机的用电量控制系统，包括(安装载波通信模块的)智能空调机710、供电线网络720、载波通信终端730和计算机740，空调机控制中心能自动远程采集辖区各台空调机的用电量信息，远程控制辖区各台空调机的用电电源的切断和接通，控制系统采用载波通信模式，空调机控制中心通过计算机740、载波通信终端730、辖区的供电线网络720，向智能空调机的上的载波通信模块240发出传输用电状态信息、用电量信息、拉闸断电信息和合闸送电信息，将辖区各台智能空调机的电能消耗量数据自动收集到控制中心的计算机740，对辖区各台智能空调机的电源的接通和断开进行控制。

本实施例的优点是空调机的用电量控制系统的通信利用现成的电力线路，不需要另行敷设专用的通信线路，这种载波通信的形式受到的限制条件是控制中心计算机/通信终端和各台空调机的安装位置处于的电力网络必须在同一个供电变压器一侧下的用电辖区内。

实施例4：参照附图8，一种空调机的用电量控制系统，包括安装无线通信模块的智能空调机810、供电线网络变压器820、无线通信终端830和计算机840，空调机控制中心能自动远程采集辖区各台空调机的用电量信息，远程控制辖区各台空调机的用电电源的切断和接通，控制系统采用无线通信模式，空调机控制中心通过计算机840、无线通信终端830和空调机的上的无线通信模块340，将辖区各台智能空调机的电能消耗量数据自动收集到控制中心的计算机840，对辖区各台智能空调机的电源的接通和断开进行控制。

本实施例的特点是空调机的用电量控制系统的通信利用无线通信模式，不需要另行敷设专用的通信线路，本实施例与本发明实施例3的载波通信模式比较的优点是控制中心计算机/通信终端机和各台空调机的安装位置不受是否处于的电力网络同一个供电变压器一侧下用电辖区的条件限制，本实施例的使用限制条件是控制中心和各台空调机的安装位置局限于无线通信模块发射和接受有效距离的范围内。

控制中心远程对辖区空调机的电源进行通断的控制，控制的方式之一：载波通信模式，空调机控制中心通过计算机740、载波通信终端730、辖区的供电线网络720、智能空调机的上的载波通信模块240和拉闸继电器500，远程控制辖区各台智能空调机的电源线路的接通和切断。控制的方式之二：无线通信模式，空调机控制中心通过计算机840、无线通信终端830、空调机的上的无线通信模块340和拉闸继电器500，远程控制辖区各台智能空调机的电源线路的接通和切断。

需要理解到的是：上述各实施例虽然对本发明的设计思路作了比较系统的文字描述，但是这些描述只是表述了本发明对能自动记录电能消耗量的智能空调机和空调机的用电量控制系统的设计思路，而不是对本发明设计思路的限制，任何不超出本发明设计思路的组合、增加或修改，均落入本发明的保护范围内。

Claims (10)

1.一种智能空调机，它包括空调机主体、接线端钮、计量/通信模块、信息显示屏和空调器主控电路板，其特征是：所述空调机的主控电路板与接线端钮之间安装了计量/通信模块。

2.根据权利要求1所述的智能空调机，其特征是：所述计量/通信模块由电流取样器、电能计量模块和载波通信模块所组成；或由电流取样器、电能计量模块和载波通信模块所组成；或由电流取样器、电能计量模块和无线通信模块所组成；或由电流取样器、电能计量模块和无线通信模块所组成。

3.根据权利要求2所述的智能空调机，其特征是：所述电流取样器采用电流互感器取样模式；或采用锰铜分流取样模式。

4.根据权利要求1所述的智能空调机，其特征是：所述计量/通信模块中电能计量模块的工作电源由空调机的主控电路板提供。

5.根据权利要求1所述的智能空调机，其特征是：空调机工作时用电功率信息和累计使用电能量记录信息由电能计量模块通过数据信号线输出到空调机的信息显示屏。

6.一种能接受控制中心远程指令自动拉闸和合闸的智能空调机，包括空调机主体、接线端钮、计量/通信模块、信息显示屏和空调器主控电路板，其特征是：在外电源输入端和内部用电部件的控制继电器触点的公共端之间安装了拉闸继电器，拉闸继电器接受控制信号的控制进行拉闸和合闸。

7.一种空调机的用电量控制系统，包括智能空调机、供电线网络、载波通信终端和计算机，空调机控制中心能自动远程采集辖区各台空调机的用电量信息，其特征是：远程控制辖区各台空调机的用电电源的切断和接通，控制系统采用载波通信模式，空调机控制中心通过计算机、载波通信终端、辖区的供电线网络，向智能空调机的上的载波通信模块发出传输用电状态信息、用电量信息、拉闸断电信息和合闸送电信息，将辖区各台智能空调机的电能消耗量数据自动收集到控制中心的计算机，对辖区各台智能空调机的电源的接通和断开进行控制。

8.一种空调机的用电量控制系统，包括安装无线通信模块的智能空调机、供电线网络变压器、无线通信终端和计算机，空调机控制中心能自动远程采集辖区各台空调机的用电量信息，其特征是：采用无线通信模式，空调机控制中心通过计算机、无线通信终端和空调机的上的无线通信模块，将辖区各台智能空调机的电能消耗量数据自动收集到控制中心的计算机。

9.根据权利要求8所述空调机的用电量控制系统，其特征是：控制中心远程对辖区空调机的电源进行通断的控制，空调机控制中心通过计算机、载波通信终端、辖区的供电线网络、智能空调机的上的载波通信模块和拉闸继电器，远程控制辖区各台智能空调机的电源线路的接通和切断。

10.根据权利要求8所述空调机的用电量控制系统，其特征是：空调机控制中心通过计算机、无线通信终端、空调机的上的无线通信模块和拉闸继电器，远程控制辖区各台智能空调机的电源线路的接通和切断。

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