CN104359189A - 一种基于嵌入式软件的中央空调控制系统及方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了基于嵌入式软件的中央空调控制系统及方法，涉及中央空调领域；包括包括控制中心、客户端、多个机房控制单元和多个末端控制单元；本发明提供的基于嵌入式软件的中央空调控制系统，末端控制单元与机房控制单元通过网络连接，而机房控制单元与客户端通过网络连接，客户端与控制中心通过网络连接，终端设备实时反馈信息给机房控制单元和客户端，客户端传给控制中心，客户端可以直接发送指令控制终端设备，控制中心也能够将指令发送给客户端后再发送给终端设备，实现了空调设备的分散控制、集中管理；而嵌入式软件使空调控制系统实现自动化，将中央空调所有的运行模式集中起来，开启时只需选择工作模式即可，方便快捷，适应性强。

Description

一种基于嵌入式软件的中央空调控制系统及方法

技术领域

    本发明涉及中央空调领域；尤其涉及一种基于嵌入式软件的中央空调控制系统及方法。

背景技术

随着社会经济的进步，用电量的不断增加，不仅增加了能耗，也给环保带来的了巨大的压力，近两年雾霾的急剧恶化，节能减排变得更为迫切。

电力能耗主要集中在工业用户和商业楼宇用户，中央空调作为现代楼宇系统中至关重要的一部分，其能耗所占的比重也很大，如何提高中央空调系统的电量利用率是目前急需解决的问题。  

现有的中央空调通常采用以下几种方式来提高电量的利用率，1，对空调的主机和水泵加设变频调速设备，这种变频改造的方式节能效果明显，但成本非常高，不利于推广应用；2，建设中央空调监测系统，加强中央空调的优化运行，运维工作人员根据监测信息，然后依靠经验进行相关温度的设定和主机的启停，自动化程度低。 

发明内容

        本发明为克服现有技术中的不足而提供一种基于嵌入式软件的中央空调控制系统及方法，该方法实现了空调设备的分散控制、集中管理，能够降低运行成本，减少碳排放，实现了经济效益与环境效益的双赢。 

        本发明的技术方案如下：

一种基于嵌入式软件的中央空调控制系统，包括控制中心、客户端、多个机房控制单元和多个末端控制单元；所述控制中心包括中心服务器、中心工作站、显示屏；所述显示屏通过局域网与所述中心服务器互相通信，所述中心工作站通过局域网与所述中心服务器互相通信；所述客户端包括客户端服务器以及客户端工作站，所述客户端工作站通过局域网与所述客户端服务器相互通信；所述机房控制单元包括主控板、第一区域板、第一设备终端以及第二设备终端，所述第一设备终端直接通过总线BACNET协议连接至所述主控板；所述第二设备终端通过RS485连接至第一区域板，所述第一区域板通过RS485连接至主控板；所述末端控制单元包括第二主控板、第二区域板和第三设备终端，所述第三设备终端通过RS485与所述第二区域板连接，所述第二区域板通过RS485与所述第二主控板连接；所述控制中心的中心服务器通过互联网与所述客户端的客户服务端相互通信，所述机房控制单元的主控板通过互联网与所述客户端的客户端服务器相互通信，所述末端控制单元的第二主控板通过互联网与所述机房控制单元的第一主控板相互通信。

上述中心服务器包括数据库服务器、通信服务器、业务服务器。

上述客户端服务器包括数据库服务器、通信服务器、业务服务器。

上述第一区域板包括AI 、AO、DI、DO的复合板。

上述第二区域板包括AI 、AO、DI、DO的复合板。

上述第一设备终端包括主机以及电能表；第二设备终端包括阀门、传感器、冷却塔、水泵、蓄冰槽、板换器；第三设备终端包括风柜、风机盘管、照明以及新风。

一种基于嵌入式软件的中央空调控制方法，根据控制中心或者客户端选择系统工作模式；

选择工作模式后嵌入式软件系统配置该工作模式下的主机及主机数量，主机所关联的设备，

配置完成后系统开始工作，工作过程中收集末端设备反馈回来的信息进行设备的开关、开关数量以及开启幅度进行调整；利用嵌入式软件系统对空调系统进行智能管理；

上述嵌入式软件系统包括守护进程以及主控制程序，所述守护进程与主控制程序并行运行； 

所述守护进程包括以下步骤：

 A1，守护进程开始，判断是否第一次运行，如果是则等待更新，如果不是，则判断是否在运行主控制程序；

A2，如果主控制程序正在运行，则判断是否有数据转发；如果主控制程序不在运行，则开始运行主控制程序，运行失败则报警；

A3，如果有数据转发则转发该数据包；如果没有数据转发则回到步骤A2；

所述主控程序包括以下步骤：

B1，主控制程序开始，加载XML文件，读取配置的设备，包括设备的名称、设备的数目，如果读取失败则报警；

B2，读取成功则加载XML文件，生成设备关系，包括各个设备之间的连接关系，如果生成设备关系失败则报警；

B3，生成设备关系成功则进入主控子程序；

所述主控子程序开始运行，三个子程序并行运行，

子程序a包括以下步骤：

a1，收发网络消息包后处理控制命令；

a2，处理控制命令后上传设备状态信息；

a3，上传设备信息后回到a1形成循环；

子程序b包括以下步骤：

b1，获取当前工作状态，获取当前的工作状态后开/关机组设备；

b2，成功则按工作模式开启对应机组，失败则关设备；

b3，开启机组成功则查询设备的当前工作状态，开启机组失败则报警，报警后回到b1形成循环；

b4，查询设备的当前工作状态后执行设备的加减载，如果执行加减载设备失败则检查设备运行是否正常，如果设备运行正常则回到b1形成循环；

b5，如果设备运行部正常则报警，报警后回到b1形成循环；

子程序c包括以下步骤：

c1，开启设备的I/O子程序d

c2：然后轮询设备I/O后更新设备的状态；

c3：更新设备的状态后查询是否有I/O命令，如果有I/O命令则处理控制指令，如果没有I/O命令则回到c1形成循环。

上述设备的I/O子程序d包括以下步骤：

d1，开启后，读入所有设备信息；

d2，读取信息后创建轮询线程；

d3，创建轮询线程后执行一次轮询，获取IO板版本信息；

d4，获取IO板版本信息后获取轮询设备信息；

d5，等待上层应用命令信息；

d6，如果接收到上层应用命令则执行上层应用发来的命令信息，执行上层应用发来的命令信息后回到步骤d5；如果没有接收到上层应用命令则从串口接收IO板数据帧；

d6，如果没有接收到数据帧则回到步骤d4，如果接收到数据则解析数据，向上层应用发送数据后回到步骤d4。

本发明的有益效果：本发明提供的基于嵌入式软件的中央空调控制系统，末端控制单元与机房控制单元通过网络连接，而机房控制单元与客户端通过网络连接，客户端与控制中心通过网络连接，终端设备实时反馈信息给机房控制单元和客户端，客户端传给控制中心，客户端可以直接发送指令控制终端设备，控制中心也能够将指令发送给客户端后再发送给终端设备，实现了空调设备的分散控制、集中管理；而嵌入式软件使空调控制系统实现自动化，将中央空调所有的运行模式集中起来，开启时只需选择工作模式即可，方便快捷，适应性强。

附图说明

图1为本发明的系统示意图

图2为本发明的软件流程示意图。

图3为本发明的主控子程序流程示意图。

图4为本发明的设备的I/O子程序流程示意图。

具体实施方式

为了更好的说明本发明，现结合附图作进一步说明。

如图1所示，一种基于嵌入式软件的中央空调控制系统，包括控制中心1、客户端2和多个机房控制单元3；所述控制中心1包括中心服务器12、中心工作站13、显示屏11；所述显示屏11通过局域网与所述中心服务器12互相通信，所述中心工作站12通过局域网与所述中心服务器13互相通信；所述客户端2包括客户端服务器21以及客户端工作站22，所述客户端工作站22通过局域网与所述客户端服务器21相互通信；所述机房控制单元3包括主控板31、第一区域板32、第一设备终端33以及第二设备终端34，所述第一设备终端33直接通过总线BACNET协议连接至所述主控板31；所述第二设备终端34通过RS485连接至第一区域板32，所述第一区域板32通过RS485连接至主控板31；所述末端控制单元4包括第二主控板41、第二区域板42和第三设备终端43，所述第三设备终端43通过RS485与所述第二区域板42连接，所述第二区域板42通过RS485与所述第二主控板41连接；所述控制中心1的中心服务器12通过互联网与所述客户端2的客户服务端21相互通信，所述机房控制单元3的主控板31通过互联网与所述客户端2的客户端服务器21相互通信；所述末端控制单元4的第二主控板41通过互联网与所述机房控制单元3的第一主控板31相互通信；中心服务器12包括数据库服务器、通信服务器、业务服务器；客户端服务器21包括数据库服务器、通信服务器、业务服务器；第一区域板32包括AI 、AO、DI、DO的复合板；第二区域板42包括AI 、AO、DI、DO的复合板；第一设备终端33包括主机以及电能表；第二设备终端34包括阀门、传感器、冷却塔、水泵、蓄冰槽、板换器，第三设备终端43包括风柜、风机盘管、照明以及新风。

一种基于嵌入式软件的中央空调控制方法，根据控制中心或者客户端选择系统工作模式；选择工作模式后嵌入式软件系统配置该工作模式下的主机及主机数量，主机所关联的设备，配置完成后系统开始工作，工作过程中收集末端设备反馈回来的信息进行设备的开关、开关数量以及开启幅度进行调整；

如图2所示，嵌入式软件系统包括守护进程以及主控制程序，守护进程与主控制程序并行运行； 

守护进程包括以下步骤：

 A1，守护进程开始，判断是否第一次运行，如果是则等待更新，如果不是，则判断是否在运行主控制程序；

A2，如果主控制程序正在运行，则判断是否有数据转发；如果主控制程序不在运行，则开始运行主控制程序，运行失败则报警；

A3，如果有数据转发则转发该数据包；如果没有数据转发则回到步骤A2；

主控程序包括以下步骤：

B1，主控制程序开始，加载XML文件，读取配置的设备，包括设备的名称、设备的数目，如果读取失败则报警；

B2，读取成功则加载XML文件，生成设备关系，包括各个设备之间的连接关系，如果生成设备关系失败则报警；

B3，生成设备关系成功则进入主控子程序；

如图3所示，主控子程序开始运行，三个子程序并行运行，

子程序a包括以下步骤：

a1，收发网络消息包后处理控制命令；

a2，处理控制命令后上传设备状态信息；

a3，上传设备信息后回到a1形成循环；

子程序b包括以下步骤：

b1，获取当前工作状态，获取当前的工作状态后开/关机组设备；

b2，成功则按工作模式开启对应机组，失败则关设备；

b3，开启机组成功则查询设备的当前工作状态，开启机组失败则报警，报警后回到b1形成循环；

b4，查询设备的当前工作状态后执行设备的加减载，如果执行加减载设备失败则检查设备运行是否正常，如果设备运行正常则回到b1形成循环；

b5，如果设备运行部正常则报警，报警后回到b1形成循环；

子程序c包括以下步骤：

c1，开启设备的I/O子程序d

c2：然后轮询设备I/O后更新设备的状态；

c3：更新设备的状态后查询是否有I/O命令，如果有I/O命令则处理控制指令，如果没有I/O命令则回到c1形成循环。

如图4所示，设备的I/O子程序d包括以下步骤：

d1，开启后，读入所有设备信息；

d2，读取信息后创建轮询线程；

d3，创建轮询线程后执行一次轮询，获取IO板版本信息；

d4，获取IO板版本信息后获取轮询设备信息；

d5，等待上层应用命令信息；

d6，如果接收到上层应用命令则执行上层应用发来的命令信息，执行上层应用发来的命令信息后回到步骤d5；如果没有接收到上层应用命令则从串口接收IO板数据帧；

d6，如果没有接收到数据帧则回到步骤d4，如果接收到数据则解析数据，向上层应用发送数据后回到步骤d4。

工作原理：使用时，选定工作模式之后通过计算来判断启动几台设备以及每台设备的运转效率；每台设备均有其控制子程序，通过控制子程序首先判断设备可开启的数量，再根据累计运行时间排序，运行时间最少的排在首位，根据判断来启动排在前面的一台或者多台设备。

Claims (8)

1.一种基于嵌入式软件的中央空调控制系统，其特征在于：包括控制中心、客户端、多个机房控制单元和多个末端控制单元；所述控制中心包括中心服务器、中心工作站、显示屏；所述显示屏通过局域网与所述中心服务器互相通信，所述中心工作站通过局域网与所述中心服务器互相通信；所述客户端包括客户端服务器以及客户端工作站，所述客户端工作站通过局域网与所述客户端服务器相互通信；所述机房控制单元包括主控板、第一区域板、第一设备终端以及第二设备终端，所述第一设备终端直接通过总线BACNET协议连接至所述主控板；所述第二设备终端通过RS485连接至第一区域板，所述第一区域板通过RS485连接至主控板；所述末端控制单元包括第二主控板、第二区域板和第三设备终端，所述第三设备终端通过RS485与所述第二区域板连接，所述第二区域板通过RS485与所述第二主控板连接；所述控制中心的中心服务器通过互联网与所述客户端的客户服务端相互通信，所述机房控制单元的主控板通过互联网与所述客户端的客户端服务器相互通信，所述末端控制单元的第二主控板通过互联网与所述机房控制单元的第一主控板相互通信。

2.如权利要求1所述的一种基于嵌入式软件的中央空调控制系统，其特征在于：所述中心服务器包括数据库服务器、通信服务器、业务服务器。

3.如权利要求1所述的一种基于嵌入式软件的中央空调控制系统，其特征在于：所述客户端服务器包括数据库服务器、通信服务器、业务服务器。

4.如权利要求1所述的一种基于嵌入式软件的中央空调控制系统，其特征在于：所述第一区域板包括AI 、AO、DI、DO的复合板。

5.如权利要求1所述的一种基于嵌入式软件的中央空调控制系统，其特征在于：所述第二区域板包括AI 、AO、DI、DO的复合板。

6.如权利要求1所述的一种基于嵌入式软件的中央空调控制系统，其特征在于：所述第一设备终端包括主机以及电能表；

所述第二设备终端包括阀门、传感器、冷却塔、水泵、蓄冰槽、板换器；

所述第三设备终端包括风柜、风机盘管、照明以及新风。

7.一种基于嵌入式软件的中央空调控制方法，其特征在于：

根据控制中心或者客户端选择系统工作模式；

选择工作模式后嵌入式软件系统配置该工作模式下的主机及主机数量，主机所关联的设备，

配置完成后系统开始工作，工作过程中收集末端设备反馈回来的信息进行设备的开关、开关数量以及开启幅度进行调整；

利用嵌入式软件系统对空调系统进行智能管理，

所述嵌入式软件系统包括守护进程以及主控制程序，所述守护进程与主控制程序并行运行； 

所述守护进程包括以下步骤：

 A1，守护进程开始，判断是否第一次运行，如果是则等待更新，如果不是，则判断是否在运行主控制程序；

A2，如果主控制程序正在运行，则判断是否有数据转发；如果主控制程序不在运行，则开始运行主控制程序，运行失败则报警；

A3，如果有数据转发则转发该数据包；如果没有数据转发则回到步骤A2；

所述主控程序包括以下步骤：

B1，主控制程序开始，加载XML文件，读取配置的设备，包括设备的名称、设备的数目，如果读取失败则报警；

B2，读取成功则加载XML文件，生成设备关系，包括各个设备之间的连接关系，如果生成设备关系失败则报警；

B3，生成设备关系成功则进入主控子程序；

所述主控子程序开始运行，三个子程序并行运行，

子程序a包括以下步骤：

a1，收发网络消息包后处理控制命令；

a2，处理控制命令后上传设备状态信息；

a3，上传设备信息后回到a1形成循环；

子程序b包括以下步骤：

b1，获取当前工作状态，获取当前的工作状态后开/关机组设备；

b2，成功则按工作模式开启对应机组，失败则关设备；

b3，开启机组成功则查询设备的当前工作状态，开启机组失败则报警，报警后回到b1形成循环；

b4，查询设备的当前工作状态后执行设备的加减载，如果执行加减载设备失败则检查设备运行是否正常，如果设备运行正常则回到b1形成循环；

b5，如果设备运行部正常则报警，报警后回到b1形成循环；

子程序c包括以下步骤：

c1，开启设备的I/O子程序d

c2：然后轮询设备I/O后更新设备的状态；

c3：更新设备的状态后查询是否有I/O命令，如果有I/O命令则处理控制指令，如果没有I/O命令则回到c1形成循环。

8.如权利要求7所述的基于嵌入式软件的中央空调控制方法，其特征在于： 设备的I/O子程序d包括以下步骤：

d1，开启后，读入所有设备信息；

d2，读取信息后创建轮询线程；

d3，创建轮询线程后执行一次轮询，获取IO板版本信息；

d4，获取IO板版本信息后获取轮询设备信息；

d5，等待上层应用命令信息；

d6，如果接收到上层应用命令则执行上层应用发来的命令信息，执行上层应用发来的命令信息后回到步骤d5；如果没有接收到上层应用命令则从串口接收IO板数据帧；

d6，如果没有接收到数据帧则回到步骤d4，如果接收到数据则解析数据，向上层应用发送数据后回到步骤d4。