CN102230663A

CN102230663A - 一种中央空调自动节能控制系统

Info

Publication number: CN102230663A
Application number: CN2011101783166A
Authority: CN
Inventors: 罗启培; 唐劲
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2011-06-29
Filing date: 2011-06-29
Publication date: 2011-11-02

Abstract

本发明公开了一种中央空调自动节能控制系统，包括人体感应探测系统和主控制处理系统：人体感应探测系统包括传感器功能块和信号处理功能块等；主控制处理系统包括：信号接收功能块、第二控制器功能块和负载监测功能块等；利用人体感应探测系统，提供一种能够智能感知是否有人员在空调范围内活动，将人员信息转换为电信号送至主控制处理系统，由主控制处理系统控制空调运行；解决了目前中央空调系人走延时后自动关闭，最大限度减少电能和热能的浪费达到节电节能、安全管理的功效；利用主控制处理系统的负载检测功能块，解决了空调在运行过程中的安全隐患等问题。

Description

一种中央空调自动节能控制系统

技术领域

本发明涉及空调自动控制领域，尤其是对中央空调的自动节能控制。

背景技术

我国目前建筑物消耗的能量中，室内空调系统能耗占的比例约为50%，照明所占比例约为33%，可见空调系统能耗非常大；随着空调迅速普及，用电负荷逐年猛增，空调能耗已占全国耗电量的15%左右；目前我国房间空调拥有量已远超1亿台以上，由于空调用电时间集中，加重了高峰用电负荷，加剧了能源危机；要实现可持续发展，降低建筑能耗，控制建筑空调节能迫在眉睫。对于中央空调，目前主要节能技术都集中在中央空调主机上，在中央空调各个房间出风口的节能控制，都只局限在自动温度控制或定时控制上。中央空调的基本原理是：各个房间出风的控制基本都是由室内温控器进行控制，在温控器上设定控制温度，当室内温度偏离设定值时，自动启动空调出风口的风机和盘管电磁阀工作，通过换能器从由中央机输送过来盘管内媒体吸取能量，从而提升或降低室内温度，使室内温度保持在一定范围内。当前这种中央空调的温控自动控制方法中，当用户开启了空调后，系统将持续不停地工作，只有用户再次操作关闭时，系统才会停止工作。当办公室人员外出忘记或根本不关空调时,空调将是一直工作下去,造成室内已经没有人员了,空调还在不停的工作,产生电能热能的浪费,当室内人员外出办事一天,空调也整天白白地工作,同时也存在安全隐患,一旦发生过流、过载等电路故障因无人知晓而导致安全事故。

发明内容

本发明要解决的技术问题：

提供一种中央空调自动节能控制系统，以解决目前中央空调系统在每个房间的控制只能通过人工操作进行启停，或人工设置定时启停控制，操作人员外出或忘记关闭空调而导致的能源浪费；以解决空调在运行过程容易导致过流过载等安全隐患问题。

本发明技术方案：

一种中央空调自动节能控制系统，包括人体感应探测系统和主控制处理系统；人体感应探测系统包括：

传感器功能块，用于检测人体是否进入检测范围，并将信号送至信号处理功能块，与信号处理功能块电连接；

信号处理功能块，用于处理传感器功能块检测到的信号，并将处理后的信号送至第一控制器功能块，与第一控制器功能块电连接；

信号放大外围电路功能块，用于调节信号处理功能块的信号放大倍数及其二级信号放大之间的信号匹配传输，与信号处理功能块电连接；

时间电路功能块，用于提供信号处理功能块所需的控制时间信息，与信号处理功能块电连接；

第一控制器功能块，用于处理信号处理功能块发来的信息，并将处理结果送至信号发射功能块，与信号发射功能块电连接；

信号发射功能块，用于调制发送第一控制功能块处理后的信息，与主控制处理系统的信号接收功能块电连接；

第一电源功能块，用于提供人体感应探测系统各功能块控制电压，与传感器功能块、信号放大外围电路功能块、信号处理功能块、时间电路功能块、第一控制器功能块和信号发射功能块电连接。

主控制处理系统包括：

第二电源功能块，用于提供主控制处理系统各功能块的控制电压，与信号接收功能块、第二控制器功能块、负载检测功能块、第一执行机构控制功能块和第二执行机构控制功能块电连接；

信号接收功能块，用于接收人体感应探测系统发来的信号并解调，将信号送至第二控制器功能块，与第二控制器功能块电连接；

第二控制器功能块，用于处理信号接收功能块送来的解调信息，生成控制信息送至第一执行机构控制功能块和第二执行机构控制功能块，与第一执行机构控制功能块和第二执行机构控制功能块电连接；

第一执行机构控制功能块，用于执行第二控制器功能块发来的信息，驱动第一执行机构动作，与第一执行机构电连接；

第二执行机构控制功能块，用于执行第二控制器功能块发来的信息，驱动第二执行机构动作，与第二执行机构电连接；

第一执行机构，用于执行第一执行机构控制功能块发送来的信息；

第二执行机构，用于执行第二执行机构控制功能块发送来的信息。

主控制处理系统还包括负载检测功能块，用于检测第一执行机构和第二执行机构在运行过程中的电流，将过电流信息反馈至第二控制器功能块，第二控制器功能块输出停止信号停止执行机构以达到保护目的，与第一执行机构、第二执行机构和第二控制器功能块电连接。

本发明有益效果：

本发明利用人体感应探测系统，提供一种能够智能感知是否有人员在空调范围内活动，自动获取房间内是否有人，将人员信息转换为电信号送至主控制处理系统，由主控制处理系统进行信号分析和处理，输出运行启停控制信号，自动控制空调出风口的风机和盘管电磁阀启动停止工作；解决了目前中央空调系统在每个房间的控制只能通过人工操作进行启停或人工设置定时启停控制，由于操作人员外出或忘记关闭空调而导致的能源浪费等问题，实现人在正常工作，人走延时后自动关闭，最大限度减少电能和热能的浪费达到节电节能、安全管理的功效。

利用主控制处理系统的负载检测功能块，将空调出风口的风机和盘管电磁阀的运行状况实时反馈至控制器处理系统的第二控制器功能块，线路的电流超出设定的负载电流时，将其过流信息反馈至第二控制器功能块，第二控制器功能块收到信息后立即发出控制信息切断第一、第二执行机构的负载，保障运行安全，解决了空调在运行过程中的安全隐患等问题。

附图说明：

图1为本发明主控制处理系统功能框图；

图2为本发明人体感应探测系统功能框图；

图3为本发明主控制处理系统硬件接线图；

图4为本发明人体感应探测系统硬件接线图。

具体实施方式：

一种中央空调自动节能控制系统，包括人体感应探测系统和主控制处理系统：

人体感应探测系统包括：

传感器功能块，用于检测人体是否进入检测范围，并将信号送至信号处理功能块，与信号处理功能块通过导线连接；传感器功能块包括红外传感器1，红外传感器1的负极即第1脚与参考地端连接、正极即第3脚通过电阻R1与电池BT11的正极连接、输出端即第2脚与信号处理集成块3的第6脚连接（见图4）。

信号处理功能块，用于处理传感器功能块检测到的信号，并将放大处理后的信号送至第一控制器功能块，与第一控制器功能块通过导线连接，信号处理功能块包括信号处理集成块3，其第1脚、第3脚和第16脚接于电池BT11的正极，第9脚和第15脚接于参考地端、第10脚与单片机的第3脚连接，该信号处理集成块3的第11脚和第12脚通过触发延时电路、第13脚和第14脚通过封锁时间电路与参考地端连接（见图4）。

信号放大外围电路功能块，用于给信号处理功能块提供放大输入电路，与信号处理功能块通过导线连接，信号放大外围电路功能块由二级信号放大外围电路2组成，接在信号处理集成块3的第2脚与参考地端之间的电阻R2、并联后接在该信号处理集成块3的第4和第5脚之间的电阻R3和电容C3、串联在该信号处理集成块3第5和8脚之间的电阻R4和电容C1、并联在该信号处理集成块3第7和第8脚之间的电阻R5和电容C2、串联在该信号处理集成块3第8脚与参考地端之间的电阻R6和电容C4构成（见图4）。

时间电路功能块，用于提供信号处理功能块所需的时间控制信息，与信号处理功能块通过导线连接；时间电路功能块由封锁时间电路4和触发延时电路5组成；封锁时间电路4提供关闭触发的封锁时间，触发延时电路5提供信号触发后保持并延时的时间，封锁时间电路4由接在信号处理集成块3第14脚和第13脚之间的电阻R7以及接在第13脚与参考地端之间的电容C5构成；触发延时电路5由接在信号处理集成块3第12脚和第11脚之间的电阻R8、接在该信号处理集成块第12脚与参考地端之间的电容C6构成（见图4）。

第一控制器功能块，用于处理信号处理功能块发来的信息，并将处理结果送至信号发射功能块，与信号发射功能块通过导线连接；第一控制器功能块由单片机6和指示灯电路7构成；单片机6的第2脚与电池BT11的正极连接、第3脚与信号处理集成块的第10脚连接，第4脚接于参考地端，第5脚通过开关控制电路与无线发射模块9连接，第8脚通过指示灯电路与电池BT11的正极连接；指示灯电路7由串联后连接到电池BT11的正极与单片机6的第8脚之间的电阻R9和LED发光管L1组成（见图4）；

信号发射功能块，用于调制并发送信息；由开关控制电路8和无线发射模块9组成；开关控制电路8由三极管Q1、接在该三极管Q1基极与单片机6第5脚之间的电阻R10构成，该三极管Q1的集电极与无线发射模块9的地端COM连接，Q1的发射极连接到参考地；无线发射模块的第1脚连接到电池BT11的正极，第2脚连接到三极管Q1的集电极（见图4）。

第一电源功能块，用于提供人体感应探测系统各功能块控制电压，电压标准为DC3V，与传感器功能块、信号放大外围电路功能块、信号处理功能块、时间电路功能块、第一控制器功能块和信号发射功能块通过导线连接；第一电源功能块由电源退偶电路10连接到电池BT11正极和参考地之间的电容C7、电容C8构成，电源退偶电路10对电源进行退偶滤波，减少各级信号间的耦合干扰；电池BT11的负极连接到参考地线，正极作为供电的正极（见图4）。

当人体进入探测范围时，红外感应器1感应出信号并送到信号处理集成块3的第6脚，信号经过该信号处理集成块处理后由第10脚输出一定时间的信号到单片机6的第3脚，该单片机查询到信号后按程序由第5脚输出编码信号控制三极管Q1的通断，再由Q1的通断去调制无线发射模块，无线信号由模块的天线向空中发射出去（见图4）。

主控制处理系统包括：

电源功能块，用于提供主控制处理系统各功能块的控制电压，与信号接收功能块、第二控制器功能块、负载检测功能块、第一执行机构控制功能块和第二执行机构控制功能块通过导线连接；电源功能块由电源变压器29、整流电路28、稳压前电源滤波电路27、稳压集成块26和稳压后电源滤波电路25组成；稳压后滤波电路25由C3、C4组成，C3、C4并联后连接到电源正极VCC与参考地之间；稳压集成块26的第1脚接到稳压前电源滤波电路27的C2正极、其第2脚接到参考地、第3脚接到稳压后电源滤波电路25的C4正极；稳压前电源滤波电路27由C1、C2组成，C1、C2并联后，分别连接到稳压集成块26的第1脚与参考地之间；整流电路28是由二极管D1、D2、D3、D4构成的桥式电路，其输入端与交流供电电路连接、输出端与稳压前电源滤波电路27连接；电源变压器29的输入端连接到市电的L、N线，输出端连接到二极管组成的整流电路28（见图3）。

信号接收功能块，用于接收人体感应探测系统发出的信号，并将信号送至第二控制器功能块，与第二控制器功能块通过导线连接；信号接收功能块由无线信号接收模块12和高频旁路电容13组成；无线信号接收模块12的第1脚即地端连接到电源的参考地线、第2脚连接到第二单片机15的第3脚、模块3脚连接到电源正极VCC端；高频旁路电容13连接在电源正极VCC与电源负极参考地之间（见图3）。

第二控制器功能块，用于处理信号接收功能块送来的信息，将处理后的信息送至第一执行机构控制功能块和第二执行机构控制功能块，与第一执行机构控制功能块和第二执行机构控制功能块通过导线连接；第二控制器功能块由第二指示灯电路14、第二单片机15和操作开关16组成；第二指示灯电路14由R1与L2串联后连接在电源正极VCC与第二单片机15的第1脚之间构成；第二单片机15的第1脚连接到第二指示灯电路的L2负端、第2脚连接到电源正极VCC、第3脚连接到无线信号接收模块12的第2脚、第4脚接参考地端、第5脚连接到操作开关16、第6脚连接到第二继电器开关控制电路的R3、第7脚连接到负载电流检测电路的光耦G1的4脚、第8脚连接到第一继电器开关控制电路的R2（见图3）。

第一执行机构控制功能块，用于运行第二控制器功能块发来的信息，驱动第一执行机构动作，与第一执行机构通过导线连接；第一执行机构控制功能块由第一继电器开关控制电路17和第一继电器线圈电路18组成；第一继电器开关控制电路17由R2、Q1构成，R2一端连接到Q1基极、另一端连接到第二单片机15的第8脚，Q1的发射极接参考地线、集电极接到第一继电器线圈电路18的D5阳极；第一继电器线圈电路18由继电器线圈与二极管D5构成，D5与继电器线圈并联后，连接到电源正极VCC与Q1集电极之间，D5的阴极（负极）接在VCC端、第一继电器中间触点连接到市电的L线（见图3）。

第二执行机构控制功能块，用于运行第二控制器功能块发来的信息，驱动第二执行机构动作，与第二执行机构通过导线连接；第二执行机构控制功能块由第二继电器开关控制电路24和第二继电器线圈电路21组成；第二继电器开关控制电路24由R3、Q2构成，R3一端连接到Q2基极、另一端连接到第二单片机15的第6脚，Q2的发射极接参考地线、集电极接到第二继电器线圈电路21的D6的阳极；第二继电器线圈电路21由D6和第二继电器线圈构成，D6与继电器线圈并联后，连接到电源正极VCC与Q1集电极之间，D6的阴极（负极）接在VCC端，第二继电器的中间触点连接到负载电流检测电路20的R5与R6的连接端（见图3）。

第一执行机构，用于执行第一执行机构控制功能块发送来的信息；第一执行机构由风机电机19组成；风机电机19一端接在第一继电器的常开触点、另一端连接到负载电流检测电路20的R6（见图3）。

第二执行机构，用于执行第二执行机构控制功能块发送来的信息；第二执行机构由盘管电磁阀23组成；其公共线连接到市电的L线、其“开”线连到第二继电器的常开触点、其“关”线连到第二继电器的中间触点（见图3）。

负载检测功能块用于检测第一执行机构和第二执行机构所控制的负载在运行过程中是否有过载和过流等，当负载过重、线路漏电或短路时，线路的电流超出设定的负载电流时，将其信息反馈至第二控制器功能块，第二控制器功能块收到信息后立即发出控制信息切断第一、第二执行机构的负载，保障安全，其与第一执行机构、第二执行机构和第二控制器功能块通过导线连接；负载检测功能块由负载电流检测电路20组成，其由R4、光耦G1、R5、R6组成，其中R4连接在电源正极VCC与光耦G1的第4脚之间、光耦G1的第3脚接参考地、电阻R5与R6串联后连接到G1的第1和第2脚之间、光耦的第2脚连接到市电的N线（见图3）。

用户控制开关22，该开关是控制空调的电源开关。一端连接到市电L线，另一端连接到第一继电器中间触点和盘管电磁阀23的公共线端（见图3）。

无线信号接收模块12时刻监测无线信号，当接收到信号后解调出信号脉冲送入第二单片机15，该第二单片机接收此信号并进行解码，信号无效则放弃、有效则通过第6、第8脚进行控制输出，第8脚输出信号通过R2控制三极管Q1而使第一继电器线圈接通，第一继电器触点K1闭合，此时若用户打开控制开关22，风机电机19就会接通电源开始工作；第6脚输出信号通过R3控制三极管Q2而使第二继电器线圈接通，第二继电器常开触点K2闭合，自动断开盘管电磁阀23关闭端的电源接通开启端电源线，此时若用户打开控制开关22，盘管电磁阀23将通电打开，空调热媒体可通过盘管进行热能交换，空调正常工作；第二单片机15延时计数，如果有人在室内，系统在延时过程中会不断收到信号，因此会不断的清零计数，输出会不断的再次延时；当人员离开，控制开关22仍闭合但系统不再收到有人信号，延时计数满后第二单片机15的第6脚输出低电平，三极管Q2断电，第二继电器触点K2断开，盘管电磁阀23开启端断电，关闭端接通电，其自动关闭，空调热媒体被阻断，不能再进行热能交换，为保护空调，盘管电磁阀23断开后再延时一定时间，以便使空调均匀散热，延时过后单片机15第8脚输出低电平，三极管Q1断电，第一继电器触点K1断开，空调风机电机19断开电源停止工作。至此，该中央空调出风口的空调停止工作，杜绝空调的电能热能浪费（见图3）。

当风机19或盘管电磁阀23工作时，若负载电路产生过流、过载等，电阻R6两端电压升高、光耦G1触发，第二单片机15的第7脚电平变低，该第二单片机15检测到此变低的信号后立即控制第8、第6脚变为低电平，迅速关断风机19的电源，从而达到自动保护风机19功能（见图3）。

当空调处于停止工作状态时，若有人员进入室内，人体感应探测器系统发出无线编码信号，主控制处理系统接收到有效的编码信号后，自动接通中央空调出风口电机19和盘管电磁阀23的电源连线，用户操作空调控制开关22，可正常手动控制空调启动或关闭，用户完全感觉不到中央空调节能器的存在，在不知不觉中自动进行节能控制。

Claims

1.一种中央空调自动节能控制系统，包括人体感应探测系统和主控制处理系统；人体感应探测系统包括：

第一电源功能块，用于提供人体感应探测系统各功能块控制电压，与传感器功能块、信号放大外围电路功能块、信号处理功能块、时间电路功能块、第一控制器功能块和信号发射功能块电连接；

主控制处理系统包括：

2.根据权利要求1所述一种中央空调自动节能控制系统，其特征在于：主控制处理系统还包括负载检测功能块，用于检测第一执行机构和第二执行机构在运行过程中的电流，将过电流信息反馈至第二控制器功能块，第二控制器功能块输出停止信号停止执行机构以达到保护目的，与第一执行机构、第二执行机构和第二控制器功能块电连接。