CN103246238A - 控制总线及使用该控制总线的建筑电气智能安装总线系统 - Google Patents
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Abstract
本发明建筑电气智能安装总线系统，包括：控制总线及电力线；输入输出平台，所述输入输出平台与所述控制总线连接；分别与所述控制总线及所述电力线连接的控制平台、电源供应器及电源管理单元。本发明具有组网结构简单，扩展能力良好，接入方式方便灵活，本地及远程监控功能，高可靠性和安全性、简单的安装方式等，从而实现高可靠性、低成本的电气安装总线系统。
Description
技术领域
本发明涉及一种数字型的建筑智能电气安装总线，属于电气自动化和信息通信技术领域。
背景技术
随着人们生活质量的不断提高，电气设备的多样化，数字化城市的发展，城市公用信息平台的形成，目前对建筑及建筑智能化的要求，特别是安全的要求越来越多。办公、居住、商用、厂房等多种建筑物群的形成，使建筑自动化的技术和需求得到了空前的发展。
现代建筑中，随着人们各种功能设施的多样化，电气安装、控制线路也日趋复杂。如何在满足功能需求的同时，尽量使安装工作简化，扩展功能较好，维护成本低廉，并且能保证系统稳定可靠及良好的灵活性和低廉的运行成本，已成为现代建筑自动化技术的发展趋势。而目前现有技术中尚未有这样一套适合国内的专门用于各种建筑电气安装总线。公开号为CN1392753的专利文件描述的是一种基于总线的照明控制方法及系统，是一种针对于照明控制方面的总线技术。公开号为CN1430384的专利文件描述的是一种智能家庭网络控制总线，但是，该总线指针对于数字化社区智能控制装置技术领域。
由此可以看出，现有技术中所实现的只是建筑领域中某一种功能或者是在一个领域的管理和控制，并没有一种真正适合于各种电气安装领域，并且把多种电气设备通过一条总线进行安装管理的系统。
发明内容
本发明的目的在于提供一种把多种电气设备通过一条总线进行安装管理的系统控制总线及使用该控制总线的建筑电气智能安装总线系统。
为解决上述技术问题，本发明控制总线及使用该控制总线的建筑电气智能安装总线系统，包括：控制总线，所述控制总线为四芯线缆，包括：电源线、直流地线、通讯数据正线及通讯数据参考地；所述通讯数据正线及所述通讯数据参考地与所述电源线及所述直流地线隔离。
所述通讯数据正线、所述通讯数据参考地、所述电源线及所述直流地线隔离采用晶体管-晶体管逻辑(Transistor-Transistor Logic，TTL)电平处理的通讯方式。所述控制总线的线径为0.75毫米。
建筑电气智能安装总线系统，包括：控制总线及电力线；输入输出平台，所述输入输出平台与所述控制总线连接；分别与所述控制总线及所述电力线连接的控制平台、电源供应器及电源管理单元；所述控制总线为四芯线缆，包括电源线、直流地线、通讯数据正线及通讯数据参考地，所述通讯数据正线及所述通讯数据参考地与所述电源线及所述直流地线隔离；所述通讯数据正线、所述通讯数据参考地、所述电源线及所述直流地线隔离采用晶体管-晶体管逻辑(Transistor-Transistor Logic，TTL)电平处理的通讯方式；所述控制总线的线径为0.75毫米。
所述输入输出平台包括分别连接在所述控制总线上的模拟量输入(Analog Input，AI)单元、模拟量输出(Analog Output，AO)单元、数字量输入(Digital Input，DI)单元、温度检测输入(Temperature MeasurementInput，TI)单元、普通按键单元、无线双向遥控器、有机发光二极管(OrganicLight-Emitting Diode，OLED)温湿度显示按键单元、无线收发按键单元及网关单元。所述无线双向遥控器包括相互耦合连接的遥控器液晶显示器(Liquid Crystal Display，LCD)触摸屏、遥控器无线转发模块、遥控器主芯片、遥控器FLASH存储器、遥控器红外接收模块、遥控器红外发射模块及遥控器按键控制模块。所述有机发光二极管(Organic Light-EmittingDiode，OLED)温湿度显示按键单元包括相互耦合连接的温湿度检测元件，128×32分辨率的温湿度OLED显示屏，温湿度显示驱动芯片，温湿度主芯片，温湿度总线接口模块，温湿度按键控制模块。所述网关单元包括相互耦合连接的以太网接口模块、网关主芯片及网关总线接口模块。
所述控制平台包括数字电表单元、风机盘管控制单元、窗帘控制单元、白炽灯调光单元、日光灯调光单元、数字量输出(Digital Output，DO)单元、电话单元及电流检测单元。所述数字电表单元包括分流器检测元件、电量检测芯片、电表主芯片、电表总线接口模块、电表FLASH存储器。所述电源管理单元包括相互耦合连接的电源转换模块、管理主芯片、管理时钟芯片及管理总线接口模块。所述电源管理单元还可与PC终端连接。
本发明具有组网结构简单，扩展能力良好，接入方式方便灵活，本地及远程监控功能，高可靠性和安全性、简单的安装方式等，从而实现高可靠性、低成本的电气安装总线系统。
附图说明
图1为本发明建筑电气智能安装总线系统结构示意图；
图2为本发明建筑电气智能安装总线系统电源管理单元结构示意图；
图3为本发明建筑电气智能安装总线系统数字电表单元结构示意图；
图4为本发明建筑电气智能安装总线系统以太网网关单元结构示意图；
图5为本发明建筑电气智能安装总线系统无线双向遥控器结构示意图；
图6为本发明建筑电气智能安装总线系统OLED温湿度显示按键单元结构示意图；
具体实施方式
下面结合附图对本发明控制总线及使用该控制总线的建筑电气智能安装总线系统作进一步详细说明。
如图1所示，建筑电气智能安装总线系统，包括电源供应器、电源管理单元、控制总线、各功能执行单元及计算机工具软件。
功能执行模块由控制总线连接在一起。
计算机工具软件通过标准的RS232接口、RJ45接口、485接口或USB接口与电源管理单元进行通讯，计算机工具软件4利用专用的计算机工具软件通过电源管理单元进行数据的上传/下载，对整个系统进行配置管理。
电源供应器为220V转24V开关电源，为系统总线即电源管理单元提供24V直流电源。
电源管理单元，负责提供总线电源和数据电源，以及计算机工具软件与总线系统之间的通讯中转。计算机工具软件通过系统配置软件与建筑电气智能安装总线系统进行通讯，读取系统中各功能执行模块的各种信息，根据用户的要求，在计算机工具软件上可配置各功能执行模块之间的控制逻辑关系，将此逻辑关系下载到各功能模块中，撤掉计算机工具软件后，整个系统上的各功能执行模块即可按照预先配置的逻辑关系协调地工作。也可通过计算机工具软件上的网络诊断程序对系统进行故障诊断，找出系统中若干故障的发生原因。
如图2所示，外接直流24V电源经过电源转换模块转换成系统需要的总线电源和数据电源，以及各芯片工作电源，管理主芯片通过读取管理时钟芯片的时间日期信息数据，并把这些时间信息作为系统时间发送至总线网络上的各个功能执行模块，使得各功能执行模块都有统一的系统时间，以方便实现各种周期、定时性的功能操作。
功能执行单元，包括：数字电表单元、风机盘管控制单元、窗帘控制单元、白炽灯调光单元、日光灯调光单元、DO单元、电话单元、电流检测单元、AI输入单元、AO输出单元、DI单元、TI单元、网关单元、无线双向遥控器、普通按键单元、OLED温湿度显示按键单元、无线收发按键单元等。各功能执行模块中均带有描述该模块基本功能的数据信息及驱动程序。
每个功能执行模块均采用具有双向的通讯能力的FreescaleMC9S08AW32芯片，它既可以将自己的信息发送到网上，也可以接收网络上任何功能执行模块所传送的信息。在网络中不存在主从关系，每一功能执行模块通过竞争机制抢占总线，发送自己的信息。功能执行模块的数量可容纳255个。本发明可以完成点到点，点到多点及广播式等方式的数据通讯，实现各功能模块之间的数据交换，通过功能模块内的实时操作系统，使得整个系统得以协调的运转。每个功能执行模块内的实时操作系统，负责完成通讯总线的竞争、发送及接收数据、数据校验、实时任务的分配及执行、资源管理等功能。
各功能执行模块在上电时，根据需要，将读取各自功能执行模块中的数据及驱动程序，由计算机工具软件配置后，在实时操作系统的管理下按照给定的任务执行。各功能执行模块中有输入通道负责采集各种参数或信息，并将这些信息发送到总线上，总线中的其它功能执行模块接收到这些信息后，根据给定的逻辑做出相应的处理，通过这些功能执行模块中的输出通道来完成预定的功能。功能执行模块中带有总线操作系统、通讯程序、时钟中断服务程序、Flash擦除写入校验程序、自检程序、配置处理程序、电源管理程序、基本初始化程序、模块侦测与模块接口处理程序，常用应用驻留程序等主要工作程序。
如图3所示，数字电表单元负责检测控制系统内所有用电设备用电信息的采集，该单元包括分流器检测元件、电量检测芯片、电表主芯片、电表总线接口模块、电表FLASH存储器。
分流器检测元件把相应的电信号采集到电量检测芯片，由电量检测芯片进行计算得到实际的电量参数，包括：电流，电压，有功功率，无功功率，功率因数等，并把相关数据存储并至电表FLASH存储器，以方便电量历史数据的读取，电表主芯片通过电量检测芯片获取实时电量信息，并通过电表总线接口模块发送至控制总线网络上，控制总线网络上相关的信息管理平台可获取这些电量信息，来了解系统中用电设备的用电情况。
风机盘管控制，负责对楼宇里中央空调风机盘管的控制，并且和OLED温湿度显示按键单元中温湿度检测通道进行关联，实现空调的智能化管理。窗帘控制单元，负责对电动窗帘或百叶窗的控制。白炽灯调光单元和日光灯调光单元，负责控制系统内所有白炽灯和日光灯的开闭和亮度调节。DO单元包括大功率的设备输出模块和中小功率的设备输出模块，主要负责对系统内开关量设备的控制。电话单元通过电话线接口与指定的固定电话机或手机进行相互的数据交换，用户可以将事先设定的报警信息以语音的方式主动地发送到指定的固定电话机或手机(可同时设定2个不同的电话号码，以防其中一个被占用，但它只要打通其中一个则将忽略另外一个)。在外面用户可通过固定电话或手机与楼宇里的电话单元相连，可以控制楼宇内设备的开启与关闭，也可查询楼宇内设备的状态。电流检测单元，负责对接入该单元回路的用电设备的负载电流通过电流检测模块进行检测，并计算出把实际的电流值通过总线通讯接口发送至控制总线网络上。
AI单元，负责对接入该回路的电流或电压信号进行检测，通过模块中10位A/D转换通道，转换成对应比例的数字量，并通过总线通讯接口发送至总线网络上。AO单元，负责对接入该回路的电流或电压信号进行控制输出，通过模块中10位D/A转换通道，转换成对应比例的电流或电压信号。DI单元包括接入总线网络中的CO探头、烟感探头、红外被动探头、门磁探头等模块。通过检测各种探头的状态变化，实时反馈到控制总线网络中，通过和相应输出单元如：DO单元进行逻辑关联，可实现必要的报警或保护动作。TI单元，负责对接入该回路的PT1000测温探头可对测温环境比较苛刻的环境，如：溶液等进行温度检测，通过一系列的信号放大电路，PT1000测温探头的微弱信号调整成标准的电压信号，通过模块中10位A/D转换通道，转换计算成对应的温度值，并通过总线通讯接口发送至控制总线网络上。
如图4所示，以太网网关单元，包括以太网接口模块、网关主芯片、网关总线接口模块。以太网网关单元通过以太网接口模块与局域网进行相互的数据交换，实现建筑电气智能安装总线系统与局域网的协议转换，并把相应的数据转发给网关主芯片，网关主芯片通过网关总线接口模块发送至控制总线网络上。在外面可直接登陆本发明的网关单元内置的webserver，经过必要的安全认证后在网页上既可控制楼宇内的设备，也可查询楼宇内的设备状态。
如图5所示，无线双向遥控器，包括遥控器液晶显示器LCD触摸屏、遥控器无线转发模块、遥控器主芯片、遥控器FLASH存储器、遥控器红外接收模块、遥控器红外发射模块及遥控器按键控制模块。
无线双向遥控器通过遥控器液晶显示器LCD触摸屏和遥控器按键控制模块的操作，把相关的控制命令通过遥控器无线转发模块发送出去，无线收发按键单元中内嵌的无线转发模块接收并把命令数据转发至控制总线网络上，控制总线网络上的相应的功能执行模块接收并执行相应的命令，并把状态信息反馈至控制总线网络上，无线收发按键单元中内嵌的无线转发模块接收这些反馈信息，通过无线方式转发至无线双向遥控器的遥控器无线转发模块，遥控器无线转发模块再转发至无线双向遥控器的遥控器主芯片，遥控器主芯片把相应的状态信息显示到遥控器液晶显示器LCD触摸屏，部分信息如：短消息存储至遥控器FLASH存储器。无线双向遥控器还可通过遥控器红外接收模块接收并学习各种家用电器的红外遥控器的红外控制码，并通过遥控器红外发射模块发射相应的红外控制码以实现红外设备的控制功能。
如图6所示，OLED温湿度显示按键单元，包括温湿度检测元件，128×32分辨率的温湿度OLED显示屏，温湿度显示驱动芯片，温湿度主芯片，温湿度总线接口模块，温湿度按键控制模块。
通过温湿度检测模块检测环境的温度和湿度参数，温湿度主芯片获取这些参数并计算成实际的温度和湿度值，通过温湿度显示驱动芯片在温湿度OLED显示屏显示，同时把相应的温湿度值通过温湿度总线接口模块发送至控制总线网络上。
无线收发按键单元，包含一个无线信号的接收和发送模块。采用IEEE802.15.4协议的无线通讯技术，实现与无线双向遥控器即手持控制终端之间的信息交互，以实现对系统内设备的多角度无线控制。
以上已对本发明创造的较佳实施例进行了具体说明，但本发明并不限于实施例，熟悉本领域的技术人员在不违背本发明创造精神的前提下还可作出种种的等同的变型或替换，这些等同的变型或替换均包含在本申请的范围内。
Claims (12)
1.控制总线，所述控制总线为四芯线缆，包括：
电源线、直流地线、通讯数据正线及通讯数据参考地；
其特征在于，所述通讯数据正线及所述通讯数据参考地与所述电源线及所述直流地线隔离。
2.根据权利要求1所述的控制总线，其特征在于，所述通讯数据正线、所述通讯数据参考地、所述电源线及所述直流地线隔离采用晶体管-晶体管逻辑(Transistor-Transistor Logic，TTL)电平处理的通讯方式。
3.根据权利要求1所述的控制总线，其特征在于，所述控制总线的线径为0.75毫米。
4.建筑电气智能安装总线系统，包括：
控制总线及电力线；
输入输出平台，所述输入输出平台与所述控制总线连接；
分别与所述控制总线及所述电力线连接的控制平台、电源供应器及电源管理单元；
其特征在于，所述控制总线为四芯线缆，包括电源线、直流地线、通讯数据正线及通讯数据参考地，所述通讯数据正线及所述通讯数据参考地与所述电源线及所述直流地线隔离；所述通讯数据正线、所述通讯数据参考地、所述电源线及所述直流地线隔离采用晶体管-晶体管逻辑(Transistor-Transistor Logic，TTL)电平处理的通讯方式；所述控制总线的线径为0.75毫米。
5.根据权利要求4所述的建筑电气智能安装总线系统，其特征在于，所述输入输出平台包括分别连接在所述控制总线上的模拟量输入(AnalogInput，AI)单元、模拟量输出(Analog Output，AO)单元、数字量输入(DigitalInput，DI)单元、温度检测输入(Temperature Measurement Input，TI)单元、普通按键单元、无线双向遥控器、有机发光二极管(OrganicLight-Emitting Diode，OLED)温湿度显示按键单元、无线收发按键单元及网关单元。
6.根据权利要求5所述的建筑电气智能安装总线系统，其特征在于，所述无线双向遥控器包括相互耦合连接的遥控器液晶显示器(LiquidCrystal Display，LCD)触摸屏、遥控器无线转发模块、遥控器主芯片、遥控器FLASH存储器、遥控器红外接收模块、遥控器红外发射模块及遥控器按键控制模块。
7.根据权利要求5所述的建筑电气智能安装总线系统，其特征在于，所述有机发光二极管(Organic Light-Emitting Diode，OLED)温湿度显示按键单元包括相互耦合连接的温湿度检测元件，128×32分辨率的温湿度OLED显示屏，温湿度显示驱动芯片，温湿度主芯片，温湿度总线接口模块，温湿度按键控制模块。
8.根据权利要求5所述的建筑电气智能安装总线系统，其特征在于，所述网关单元包括相互耦合连接的以太网接口模块、网关主芯片及网关总线接口模块。
9.根据权利要求4所述的建筑电气智能安装总线系统，其特征在于，所述控制平台包括数字电表单元、风机盘管控制单元、窗帘控制单元、白炽灯调光单元、日光灯调光单元、数字量输出(Digital Output，DO)单元、电话单元及电流检测单元。
10.根据权利要求9所述的建筑电气智能安装总线系统，其特征在于，所述数字电表单元包括分流器检测元件、电量检测芯片、电表主芯片、电表总线接口模块、电表FLASH存储器。
11.根据权利要求4所述的建筑电气智能安装总线系统，其特征在于，所述电源管理单元包括相互耦合连接的电源转换模块、管理主芯片、管理时钟芯片及管理总线接口模块。
12.根据权利要求11所述的建筑电气智能安装总线系统，其特征在于，所述电源管理单元还可与PC终端连接。
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|---|---|---|---|---|
| CN113050459A (zh) * | 2021-03-25 | 2021-06-29 | 光筑(苏州)储能科技有限公司 | 一种电气物联网系统 |
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- 2012-02-10 CN CN2012100305142A patent/CN103246238A/zh active Pending
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