CN104949257A - 空调控制系统 - Google Patents

Abstract

一种空调控制系统，包括集中控制器及安装于空调附近的分散控制器，集中控制器包括第一通信单元及调控单元，分散控制器包括第二通信单元、信号发射器、遥控器监听单元和输出继电器，该第一通信单元通过电力载波的方式将调控单元所设定的信号发送给分散控制器的第二通信单元，该第二通信单元用于接收第一通信单元的信号并将信号传输给信号发射器，该信号发射器通过发射红外信号对空调进行控制，该遥控器监听单元用于监听用户对空调发出的遥控信号，该输出继电器用于对空调进行强制断电以防止用户违规操作空调。本发明的控制系统利用集中控制器和分散控制器来实现对分体空调的集中管控，同时对用户违规使用空调进行强制断电，避免能源浪费。

Description

空调控制系统

技术领域

本发明涉及一种控制系统，特别是指一种空调控制系统。

背景技术

气候变暖趋势越来越显著，特别在夏天，持续高温天气不断刷新纪录。随着我国经济发展和人民生活质量的提高，市民普遍安装了家用空调，据统计全国超过3亿多台空调。空调用电比重不断增加，空调节能成为政府相关部门及空调厂商的一大难题。除了政府及空调厂商，普通大众也关注着空调能耗问题。

现有的空调大部分是通过近距离的手动红外遥控的方式进行单一控制的，空调的使用状况受个人因素影响较大，尤其在大型工厂、小区、商业会所等公共场所诸多的分散设备，主要采用人工巡查模式管理监控空调，管控方式落后，自动化管理水平低，加重了管理者的负担。同时，现有的空调无法及时侦测并判断用户对空调发出的遥控信号，用户可以随意开启空调或调控空调温度，造成资源能源的严重浪费。

发明内容

因此，有必要提供一种自动化管理、节约能源的空调控制系统。

一种空调控制系统，包括集中控制器及安装于空调附近的分散控制器，集中控制器包括第一通信单元及调控单元，分散控制器包括第二通信单元、信号发射器、遥控器监听单元和输出继电器，该第一通信单元通过电力载波的方式将调控单元所设定的信号发送给分散控制器的第二通信单元，该第二通信单元用于接收第一通信单元的信号并将信号传输给信号发射器，该信号发射器通过发射红外信号对空调进行控制，该遥控器监听单元用于监听用户对空调发出的遥控信号，该输出继电器用于对空调进行强制断电以防止用户违规操作空调。

由于分散控制器与集中控制器是通过电力载波的方式进行通信，因而集中控制器可设在远离空调的位置处，通过现有电力网络与各分散控制器实现联接，进一步对多台空调进行集中远程调控的目的。同时，本发明的空调控制系统对用户违规使用空调进行强制断电，避免能源的浪费。

下面参照附图，结合具体实施例对本发明作进一步的描述。

附图说明

图1示出了本发明一实施例的空调控制系统的示意图。

图2为图1所示空调控制系统的第二通信单元的电路结构示意图。

图3为图1所示空调控制系统的信号发射器的电路结构示意图。

图4为图1所示空调控制系统的遥控器监听单元的电路结构示意图。

图5为图1所示空调控制系统的电流检测单元的电路结构示意图。

图6示出了本发明空调控制系统的一种工作模式原理图。

图7示出了本发明空调控制系统的另一种工作模式原理图。

主要元件符号说明

空调	10
		集中控制器	20
第一处理单元	22
		通信模块	23
调控单元	24
		电脑	25
第一通信单元	26
		分散控制器	30
第二处理单元	31
		温度测量单元	32
第二通信单元	33
		电源	34
信号发射器	35

遥控器监听单元	36
		电流检测单元	37
输出继电器	38
		地址模块	39
前端调制放大电路	331
		带通滤波电路	332
电力通讯晶片	333
		混频电路	351
红外发送头	352
		红外接收头	361
解调电路	362
		电流互感器	371
模数转换器	372

如下具体实施方式将结合上述附图进一步说明本发明。

具体实施方式

请参阅图1，示出本发明一实施例的空调控制系统，其优选用于同时控制多个分体式空调10，以便于统一管控。该空调控制系统包括一集中控制器20及多个分散控制器30(图中仅示出一个)。每一个分散控制器30均对应一个分体式空调10设置。

该集中控制器20包括一第一处理单元22及电连接至第一处理单元22的一调控单元24及一第一通信单元26。该第一处理单元22优选为一ARM处理器，其可运行嵌入式LINUX系统，从而处理集中控制器20内的相关数据。该调控单元24包括一TCP/IP网络通信模块23及与通信模块23连接的一电脑25。该电脑25中安装有空调调控模块，其可由具有使用权限的操作人员设定相应的数据，然后通过通信模块23将设定的数据传送至第一处理单元22中。

该调控模块当中集成有空调状态显示模块、空调开关控制模块、空调温度调节模块、时序事件调度模块、数据记录读取模块、事件监视模块及报警应答模块等。空调状态显示模块用于显示目前各台空调10的状态，如空调10的开关机状况、空调10设置的温度、空调10周围的湿度、空调10的具体位置等等信息。开关控制模块用于控制空调10的开关机。温度调节模块用于调节空调10的温度。时序事件调度模块用于制定计划任务，使空调10能够按照任务运行，比如可先设定好空调10的开关机时间，当达到开关机时间时，自动启动或关闭空调10，而无需人工干预。数据记录读取模块用于记录集中控制器与分散控制器之间的通讯数据(比如温度值、开关机时间等)，以便于后续查看。事件监视模块用于记录集中控制器与分散控制器之间的所发生的事件(比如某台分散控制器30与集中控制器20失去连接)。报警应答模块用于对发生的异常事件报警，以提醒用户注意。

本实施例中，第一通信单元26为一载波通信单元，其包括载波通讯收发电路及PLC协议栈处理电路。载波通讯收发电路符合EIA-709.1，EIA-709.2和EN50065-1等国际标准，其内部集成有ANSI709.1七层协议、自动路由自适应算法等软件，以提供可靠的网络通讯性能。PLC协议栈处理电路当中集成有载波通讯协议算法。本发明的第一通信单元26的电路性能指标高于国际标准。举例而言，国际标准中要求每秒钟100次峰值为75伏特的脉冲干扰以及收到信号强度仅为1毫伏的情况下，通讯能正常进行。而本发明的第一通信单元26可在每秒1000次峰值为380伏特的脉冲干扰以及收到信号强度为1毫伏的情况下仍能保持正常通讯。

集中控制器20通过分散控制器30实现对空调10的控制，或者通过分散控制器30来读取空调10的状态信息。在本实施例中，每一分散控制器30设置于空调10附近，相较于将节能控制器嵌入到空调10的内部电路中的传统技术，将分散控制器30部署于空调10的外部无需对空调10的内部结构进行改造，不会破坏原有空调10的内部结构使得各空调10满足各大厂商保修的条件，节省了空调10的维修成本，同时有效节约了部署成本，而且使部署更加方便和快捷，另外这种部署方式不受空间大小的影响，灵活性较强。

该分散控制器30包括一第二处理单元31以及分别与该第二处理单元31电连接的一温度测量单元32、一第二通信单元33、一电源34、一信号发射器35、一遥控器监听单元36、一电流检测单元37、一输出继电器38及一地址模块39。

该第二处理单元31内核集成有8051单片机，用于处理分散控制器30内的相关数据。具体地，该第二处理单元31通过温度测量单元32来读取空调10附近的温度信息，通过电流检测单元37来读取空调10的工作状态，通过遥控器监听单元36来监测用户对空调10发出的遥控信号，通过地址模块39来读取空调10的地址信息。该第二处理单元31通过第二通信单元33与集中控制器20实现远程通信(即信息的双向传输)。该第二处理单元31通过信号发射器35来控制空调10的开启/关闭或者温度调节，通过输出继电器38对空调10进行强制断电，在本实施方式中，强制断电的方式为拉闸。

请一并参阅图2，该第二通信单元33为一载波通信单元，其通过现有的电力线与集中控制器20的第一通信单元26连接。该集中控制器20与分散控制器30之间通过电力线载波的方式来完成信号的传输，这种通信方式充分利用现有的电力线来完成信号的传输，无需重新铺设通信线路，大大降低了通信的成本。

该第二通信单元33包括串联连接的前端调制放大电路331、带通滤波电路332及电力通讯晶片333。该前端调制放大电路331与第一通信单元26通过电力线连接，该电力通讯晶片333与第二处理单元31电连接。

当集中控制器20通过分散控制器30来读取空调10的状态信息时，集中控制器20通过电力线载波的方式向分散控制器30的第二通信单元33发送一个请求信号，请求信号经过第二通信单元33的带通滤波电路332滤波后传到电力通讯晶片333进行解码，解码完成后得到一个请求指令，并将该请求指令发送给第二处理单元31，第二处理单元31根据请求指今读取空调10的状态信息并将状态信息(数据)传给电力通讯晶片333进行编码，编码后产生一个信号，该信号经过前端调制放大电路331放大后发送到电力线回传到集中控制器20，完成一个通信过程。

该温度测量单元32包括一温度传感器，其用于采集空调10附近的温度信息。该温度测量单元32的检测误差为0.5度，极限误差为1度。可以理解地，该分散控制器30还可以还可包括诸如光线传感器、声音传感器、湿度传感器等其他的辅助感应设备，以多角度地对空调10附近的环境进行监测。

该电源34为分散控制器30提供工作所需要的电能。该电源34为一交直流转换装置，用于将市电(例如，中国的市电为220伏特的交流电)转换为12伏特的直流电和3.3伏特的直流电，其中12伏特的直流电供给第二通信单元33的前端调制放大电路331使用，3.3伏特的直流电供给温度测量单元32、信号发射器35、遥控器监听单元36、电流检测单元37、输出继电器38以及地址模块39使用。

请参阅图3，该信号发射器35包括串联连接的混频电路351和红外发送头352。该混频电路351与第二处理单元31电连接。信号发射器35的工作原理如下：集中控制器20发出的控制信号通过电力线载波的方式发送到分散控制器30的第二通信单元33，第二通信单元33解码后得到一个控制指令并将该控制指令传送到第二处理单元31，该第二处理单元31接收到该控制指令后产生一个红外控制指令，并将该红外控制指令传送到混频电路351进行混频，混频后产生一个红外遥控信号并通过红外发送头352将红外遥控信号发送至附近的空调10，从而实现对空调10的控制。

请参阅图4，该遥控器监听单元36用于监测用户对空调10发出的遥控信号，包括监测用户对附近空调10发出的开关机信号和温度调节信号。

该遥控器监听单元36包括串联连接的红外接收头361和解调电路362。该解调电路362与第二处理单元31电连接。遥控器监听单元36的工作原理如下：遥控器监听单元36实时监测用户对空调10发出的遥控信号，当红外接收头361接收到用户对空调10发出的遥控信号后，该遥控信号经过整形后送给解调电路362解调，解调完成后得到一个信号指令并传送给第二处理单元31，第二处理单元31接收到该信号指今后将将信号指令中包含的数据传给第二通信单元33进行编码，编码后得到一个监听信号，该监听信号通过电力线载波的方式传回到集中控制器20，完成一次监听过程。

请参阅图5，该电流检测单元37用于判断空调10的工作状态，包括空调的开关机状态、压缩机和风扇是否正常工作、冷媒是否不足。该电流检测单元37包括串联连接的电流互感器371和模数转换器372。该电流检测单元37的工作原理如下：该电流互感器371实时检测空调10的电流信号并将电流信号转换为电压信号传给模数转换器372，模数转换器372将电压信号转换为数字信号并传给第二处理单元31进行处理，第二处理单元31将处理过的信号通过电力线载波的方式反馈到集中控制器20，集中控制器20对反馈的信号进行分析和处理，并根据分析的结果对空调10的工作状态作出调整，比如开启/关闭空调10或者对空调10进行强制断电操作。

该输出继电器38连接于该第二处理单元31和空调10的电源线之间。该第二处理单元31通过输出继电器38对空调10进行强制断电，避免因用户不合理或违规使用空调10所造成的资源浪费行为。

该地址模块39用于为每一个空调10都分配一个固定的物理地址及一个逻辑地址。集中控制器20可通过各分散控制器30的地址模块39查询出各空调10所处的具体位置并显示在集中控制器20的电脑25上。当分散控制器30或者空调10损坏需要维修时，方便具有使用权限的相关操作人员进行查找。

请参阅图6，为本发明空调控制系统的一种工作模式原理图。工作时，空调控制系统首先通过遥控器监听单元36监听用户发送的遥控信号，该遥控器监听单元36将接收到的遥控信号反馈给集中控制器20。集中控制器20判断该遥控信号是否为开机指令，如果遥控信号不是开机指令，就需要进一步判断是否为温度调节指令；如果遥控信号是开机指令，还需要判断该开机指令是否在非预设的时间段执行，如果开机指令是在预设时间段执行，则返回上一步继续监听，如果开机指令是在非预设时间段开启，则集中控制器20通过电力线载波的方式向第二通信单元33发送一个控制信号，第二通信单元33接收到控制信号后进行解码，解码完成后形成一个控制指令并传给第二处理单元31进行处理，接着第二处理单元31通过输出继电器38对空调10进行强制断电。

举例来说，比如系统预设的开机时间段为09:00-19:00，当遥控器监听单元36监听到用户在20:00向空调10发出遥控信号，经过分析得知该遥控信号为一个开启空调10的指令，则集中控制器20通过输出继电器38对空调10进行强制断电，或者系统预设在秋季(例如九月和十月)不允许开启空调10，当遥控器监听单元36监听到用户在秋季开启空调10时，则集中控制器20通过输出继电器38对空调10进行强制断电，如此可以有效节约能源。

当集中控制器20判断遥控信号为温度调节指令，则判断遥控设置温度与标准温度(该标准温度定义为对应季节最适宜人体的温度，比如定义夏季标准温度为26度，定义冬季标准温度为18度)之差值是否大于第一预设值(该第一预设值为标准温度与管理规定的可接受的用户设定数值的差值的绝对值，同上例，若管理规定夏季可接受的用户设定的制冷温度的极限为24度，管理规定冬季可接受的用户设定的制热温度的极限为20度，则夏季和冬季的第一预设值均为2)，当遥控设置温度与标准温度之差值小于第一预设值，则返回到监听步骤。当遥控设置温度与标准温度之差值大于第一预设值，则集中控制器20通过电流检测单元37检测空调10是否已经开启，如果空调10未开启，则返回到监听步骤。当遥控设置温度与标准温度之差值大于第一预设值且空调10已经开启，则进一步判断遥控设置温度与标准温度之差值是否大于第二预设差值(该第二预设值为标准温度与管理规定严禁用户设定数值的差值的绝对值，比如管理规定夏季严禁用户设定的制冷温度在20度以下，管理规定冬季严禁用户设定的制热温度超过22度以上，则第二预设值为4)，如果判断结果为遥控设置温度与标准温度之差值小于第二预设差值，则集中控制器20通过信号发射器35向空调10发出控制信号，将空调10的温度调整为标准温度。当遥控设置温度与标准温度之差值大于第二预设差值，说明空调10周围的温度严重异常，集中控制器20通过输出继电器38对空调10强制断电。

举例来说，夏季人体身体感觉比较舒适的温度为24度至28度之间，夏季的标准温度(最适宜温度)为26度，但管理规定夏季的最低制冷温度最好不低于24度并规定严禁将制冷温度设定到20度以下，第一预设值为标准温度与管理规定的最低制冷温度之差2度，第二预设值为标准温度与管理严禁设定的温度之差4度。如果空调10已经开启，而用户通过遥控信号设定的制冷温度与标准温度之差值(绝对值)大于2度小于4度，则集中控制器20通过信号发射器35向空调10发出一控制信号，将空调10的温度调整为标准温度24。如果空调10已经开启，而用户通过遥控信号设定的制冷温度与标准温度之差值(绝对值)大于4度，说明遥控设定的温度值低于管理严禁设定的温度值，此时集中控制器20通过输出继电器38对空调10强制断电，有效避免用户浪费资源的情况发生。

冬季人体身体感觉比较舒适的温度为16度至20度之间，冬季的标准温度(最适宜温度)设定为18度，但管理规定冬季的最高制热温度不超过20度并规定严禁将制热温度设定到22度以上，第一预设值为标准温度与管理规定的最高制热温度之差值(绝对值)2度，第二预设值为标准温度与管理严禁设定的制热温度之差值(绝对值)4度。如果空调10已经开启，而用户通过遥控信号设定的制热温度与标准温度之差值大于2度小于4度，则集中控制器20通过信号发射器35向空调10发出一控制信号，将空调10的温度调整为标准温度18度。如果空调10已经开启，而用户通过遥控信号设定的制热温度与标准温度之差值大于4度，说明遥控设定的温度值高于管理严禁设定的温度值，此时集中控制器20通过输出继电器38对空调10强制断电，有效避免用户浪费资源的情况发生。

请参阅图7，为本发明空调控制系统的另一种工作模式原理图。工作时，空调控制系统首先通过温度测量单元32读取空调10附近的温度，然后将温度值通过电力线反馈给集中控制器20。集中控制器20判断空调10附近的温度值与标准温度之差值是否大于第一预设差值，如果空调10附近的温度值与标准温度之差值小于第一预设差值，则返回到上一步继续测量空调10周围的温度。

当空调10周围的温度与标准温度之差值大于第一预设值且空调10已经开启，则集中控制器20通过信号发射器35向空调10发出控制信号，将空调10调整到标准温度。

举例来说，夏季人体身体感觉比较舒适的温度为24度至28度之间，夏季的标准温度(最适宜温度)为26度，但管理规定夏季的最低制冷温度最好不低于24度，第一预设值为标准温度与管理规定的最低制冷温度之差2度。如果空调10已经开启，而通过温度测量单元32测得的温度与标准温度之差值(绝对值)大于2度，比如温度测量单元32测得的温度为23度或者29度，则集中控制器20通过信号发射器35向空调10发出一控制信号，对空调10的温度进行调节，调整到标准温度26度，实现温度的自动调节，使得夏季温度始终保持在24度至28度之间。

冬季人体身体感觉比较舒适的温度为16度至20度之间，冬季的标准温度(最适宜温度)设定为18度，管理规定冬季的最高制热温度最好不高于20度，第一预设值为标准温度与管理规定的最高制热温度之差值(绝对值)2度。如果空调10已经开启，而通过温度测量单元32测得的温度与标准温度之差值大于2度，比如温度测量单元32测得的温度为21度或者15度，则集中控制器20通过信号发射器35向空调10发出一控制信号，对空调10的温度进行调节，调整到标准温度18度，实现温度的自动调节，使得冬季温度始终保持在16度至20度之间。

本发明实施方式中的空调控制系统包括有集中控制器20与设置于空调10附近的分散控制器30，从而利用总分控制方式实现对多个分体空调10的远程管控，比如通过调控单元24设定空调10的自动开关机时间和温度调节，从而实现无人值守的目的。

其次，本发明实施方式的空调控制系统能够预设空调10的制冷制热限定值，一方面本发明的空调控制系统可以根据遥控器监听单元36监听用户对空调10发出的遥控信号并根据预设值自动校正空调的运行温度；另一方面，本发明的空调控制系统可以根据温度测量单元32实时检测到的温度值和电流检测单元37检测到的空调10的工作状态信息来控制空调的温度或开关机，达到完全自动化和节能目的。

再次，本发明实施方式的空调控制系统能够通过遥控器监听单元36监听到的遥控信号分析用户设定的遥控指令，对于非预定时段开启空调10，或者在预定时段开启空调10但违反管理规定将空调10的温度设置得过高或过低时，系统通过输出继电器38对空调10进行强制断电(拉闸)，有效避免由于个人喜好而使空调10出现随意开启空调或者将空调温度设置得过高/过低的情况发生，从而有效节约电能。

另外，本发明实施方式的空调控制系统还可将各空调10周围的温度、湿度、地址信息及异常情况实时显示在屏幕上，从而方便用户统一管理和维护。

Claims (13)

1.一种空调控制系统，其特征在于：包括集中控制器及安装于空调附近的分散控制器，集中控制器包括第一通信单元及调控单元，分散控制器包括第二通信单元、信号发射器、遥控器监听单元和输出继电器，该第一通信单元通过电力载波的方式将调控单元所设定的信号发送给分散控制器的第二通信单元，该第二通信单元用于接收第一通信单元的信号并将信号传输给信号发射器，该信号发射器通过发射红外信号对空调进行控制，该遥控器监听单元用于监测用户对空调发出的遥控信号，该输出继电器用于对空调进行强制断电以防止用户违规操作空调。

2.如权利要求1所述的空调控制系统，其特征在于：集中控制器还包括与第一通信单元及调控单元电连接的第一处理单元，第一处理单元用于将调控单元的信号处理之后传输给第一通信单元。

3.如权利要求1所述的空调控制系统，其特征在于：分散控制器还包括与第一通信单元及信号发射器电连接的第二处理单元，第二处理单元用于将第二通信单元接收的信号处理之后传输给信号发射器。

4.如权利要求3所述的空调控制系统，其特征在于：输出继电器连接于第二处理单元和空调之间，该第二处理单元通过输出继电器对空调进行强制断电。

5.如权利要求4所述的空调控制系统，其特征在于：分散控制器还包括与第二处理单元电连接的电流检测单元，电流检测单元用于判断空调的工作状态。

6.如权利要求5所述的空调控制系统，其特征在于：该电流检测单元包括电流互感器和模数转换器，该电流检测单元的模数转换器与第二处理单元电连接。

7.如权利要求4所述的空调控制系统，其特征在于：该分散控制器还包括与第二处理单元电连接的温度测量单元，该温度测量单元用于测量空调周围的温度。

8.如权利要求4所述的空调控制系统，其特征在于：分散控制器还包括与第二处理单元电连接的电源，该电源为分散控制器提供工作所需电能。

9.如权利要求4所述的空调控制系统，其特征在于：分散控制器还包括与第二处理单元电连接的地址模块，该地址模块用于记录空调的地址信息。

10.如权利要求4所述的空调控制系统，其特征在于：第二通信单元包括前端调制放大电路、带通接收滤波电路和电力线通讯晶片，该第二通信单元的电力线通讯晶片与第二处理单元电连接。

11.如权利要求4所述的空调控制系统，其特征在于：遥控器监听单元包括红外线接收头和解调电路，该遥控器监听单元的解调电路与第二处理单元电连接。

12.如权利要求4所述的空调控制系统，其特征在于：该信号发射器包括混频电路和红外发送头，该混频电路与第二处理单元电连接。

13.如权利要求1所述的空调控制系统，其特征在于：分散控制器安装于空调外部。