CN105020850A - 一种基于嵌入式技术的中央空调风柜智能驱动装置和空调 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基于嵌入式技术的中央空调风柜智能驱动装置和空调。该中央空调风柜智能驱动装置，包括：控制电路板、用于人机交互的操作显示板、用于采集环境参数的传感器和用于驱动风柜运行、调节风柜频率的变频器，控制电路板包括用于根据环境参数对风柜进行参数运算和控制的单片机、多个RS485接口和第一DI接口电路；变频器与单片机通过RS485接口相连；操作显示板中的触摸屏与单片机通过RS485接口相连，操作显示板中的按键与单片机通过第一DI接口电路相连。采用以单片机为核心的控制电路板，控制电路板连接有变频器，通过变频器调节风柜中各组件的运行状态，实现对空调的全面监控和有效管理，降低能耗。

Description

一种基于嵌入式技术的中央空调风柜智能驱动装置和空调

技术领域

本发明涉及空调控制领域，尤其涉及一种基于嵌入式技术的中央空调风柜智能驱动装置和空调。

背景技术

能源紧缺是现代社会的一项重大挑战，为了有效利用资源，减少社会对能源的浪费，从而构建节约型社会，我国正在大力推进城镇化建设，集中人口，统一配置，由此，对大型建筑的需求也越来越多。中央空调是大型建筑的重要设备，平均能耗占建筑总能耗的40％以上，中央空调的控制对于整个建筑是否能高效运行极为重要。

现有中央空调系统一般还是采用传统的简易控制装置，这种装置功能简单，很难满足现代建筑的需要，该类装置的主要具有下列缺陷：

只有简单的启停控制，不能根据需求调节设备运行状态，提高设备运行效率，减少设备用能；

缺少必要的保护功能，不能有效保证设备安全和人身安全；

设备接线复杂，安装维护困难；

缺少必要的管理功能，无法有效管理中央空调系统设备。

发明内容

本发明提供了一种基于嵌入式技术的中央空调风柜智能驱动装置和空调，其通过采用嵌入式技术开发的以单片机为核心的控制电路板，控制电路板连接有变频器，控制电路板根据传感器采集的环境参数通过变频器调节风柜中各组件的运行状态，同时提供对于参数的运算，实现对空调的全面监控和有效管理， 提供丰富的运行数据和管控功能的同时降低能耗。

为实现上述设计，本发明采用以下技术方案：

一方面采用一种基于嵌入式技术的中央空调风柜智能驱动装置，包括：控制电路板、用于人机交互的操作显示板、用于采集环境参数的传感器和用于驱动风柜运行、调节风柜频率的变频器，所述控制电路板包括用于根据所述环境参数对所述风柜进行参数运算和控制的单片机、多个RS485接口和第一DI接口电路；所述变频器与所述单片机通过RS485接口相连；所述操作显示板中的触摸屏与所述单片机通过RS485接口相连，所述操作显示板中的按键与所述单片机通过第一DI接口电路相连。

其中，所述风柜还包括用于调节送风温度的表冷阀、用于调节送风湿度的加湿器、用于调节新风比重的新风阀和用于调节回风比例的回风阀；所述风柜的控制包括回风温度控制、送风温度控制、送风湿度控制、新风比重控制和回风量控制。

其中，所述控制电路板还包括用于检测电网电压和运行电流的电参数采集电路，所述电参数采集电路的数据输出端与所述单片机相连。

其中，所述控制电路板还包括第一DO接口电路，所述控制电路板还包括指示灯，所述指示灯与所述单片机通过第一DO接口电路相连。

其中，所述控制电路板还包括第二DO接口电路，所述第二DO接口电路用于将DO信号发送到外部监控设备。

其中，所述控制电路板还包括第二DI接口电路，所述第二DI接口电路用于接入外部操作设备发送的DI信号。

其中，所述单片机还用于生成状态参数、电参数、报警提示、统计分析和运行日志并发送到触摸屏显示。

其中，所述指示灯包括自动指示灯、手动指示灯、运行指示灯和故障指示灯；所述按键包括自动按键、手动按键、启动按键和停止按键。

其中，所述环境参数包括：送风温度、送风湿度、回风温度、回风湿度、新风温度、新风湿度、回风CO₂浓度、回风压力、室内温度、室内湿度。

另一方面提供一种空调，包括前述任意一项所述的中央空调风柜智能驱动装置。

本发明的有益效果为：通过采用嵌入式技术开发的以单片机为核心的控制电路板，控制电路板连接有变频器，控制电路板根据传感器采集的室外气象条件和室内热湿负荷变化等环境参数通过变频器调节风柜中各组件的运行状态，使室内环境达到舒适状态，同时提供对于参数的运算，实现对空调的全面监控和有效管理，提供丰富的运行数据和管控功能的同时降低能耗。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对本发明实施例描述中所需要使用的附图作简单的介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据本发明实施例的内容和这些附图获得其他的附图。

图1是本发明具体实施方式中提供的一种基于嵌入式技术的中央空调风柜智能驱动装置的第一实施例的结构方框图。

图2是本发明具体实施方式中提供的一种基于嵌入式技术的中央空调风柜智能驱动装置的第二实施例中风柜的结构方框图。

图3是本发明具体实施方式中提供的一种基于嵌入式技术的中央空调风柜智能驱动装置的第二实施例的结构方框图。

图4是本发明具体实施方式中提供的一种基于嵌入式技术的中央空调风柜 智能驱动装置中触摸屏的显示内容的组织图。

具体实施方式

为使本发明解决的技术问题、采用的技术方案和达到的技术效果更加清楚，下面将结合附图对本发明实施例的技术方案作进一步的详细描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

请参考图1，其是本发明具体实施方式中提供的一种基于嵌入式技术的中央空调风柜智能驱动装置的第一实施例的结构方框图。如图所示，该中央空调风柜智能驱动装置，包括：控制电路板10、用于人机交互的操作显示板30、用于采集环境参数的传感器40和用于驱动风柜50运行，调节风柜50频率的变频器20，所述控制电路板10包括用于根据所述环境参数对所述风柜50进行参数运算和控制的单片机101、RS485接口电路102、显示驱动电路103和第一DI接口电路；所述变频器20与所述单片机101通过RS485接口电路102相连；所述操作显示板30中的触摸屏31与所述单片机101通过显示驱动电路103相连，所述操作显示板30中的按键32与所述单片机101通过第一DI接口电路相连。

变频器20是中央空调风柜智能驱动装置直接对风柜50实施驱动和频率调节的单元。该单元直接驱动风柜50运行，调节风柜50频率。变频器20与单片机101采用通讯方式连接，可以方便地接收单片机101指令和上传变频器20状态。

单片机101主要完成中央空调风柜智能驱动装置的控制功能、计算功能、分析功能和记录功能。

综上所述，通过采用嵌入式技术开发的以单片机101为核心的控制电路板 10，控制电路板10连接有变频器20，控制电路板10根据传感器40采集的室外气象条件和室内热湿负荷变化等环境参数通过变频器20调节风柜50中各组件的运行状态，使室内环境达到舒适状态，同时提供对于参数的运算，实现对空调的全面监控和有效管理，提供丰富的运行数据和管控功能的同时降低能耗。

请参考图2和图3，其分别是本发明具体实施方式中提供的一种基于嵌入式技术的中央空调风柜智能驱动装置的第二实施例中风柜50的结构方框图和第二实施例的结构方框图。

如图2所示，进一步地，所述风柜50还包括用于调节送风温度的表冷阀501、用于调节送风湿度的加湿器502、用于调节新风比重的新风阀503和用于调节回风比例的回风阀504；所述风柜50的控制包括回风温度控制、送风温度控制、送风湿度控制、新风比重控制和回风量控制。

通过对风柜50的各个不同组件进行控制，保证空调的风柜50将室内环境自动调整为最佳状态。

如图3所示，进一步的，所述控制电路板10还包括用于检测电网电压和运行电流的电参数采集电路104，所述电参数采集电路104的数据输出端与所述单片机101相连。

中央空调风柜智能驱动装置的电参数采集电路104；用于监测中央空调风柜智能驱动装置电网电压和运行电流，并由此计算运行功率、电网频率、功率因数和累计电量等。电参数采集电路104与单片机101连接，并通过该连接把相关参数上传至单片机101，然后由单片机101做进一步的数据分析和数据处理。

可选的，所述控制电路板10还包括第一DO接口电路，所述操作显示板30还包括指示灯33，所述指示灯33与所述单片机101通过第一DO接口电路相连。

第一DO接口电路用于连接单片机101和指示灯33，通过该电路，单片机 101可以把状态指示信息发送到指示灯33。

可选的，所述控制电路板10还包括第二DO接口电路，所述第二DO接口电路用于将DO信号发送到外部监控设备。

通过第二DO接口电路，单片机101可以与外部监控设备连接，把DO信号发送到外部监控设备，这里所说的外部监控设备可以是其他移动终端、存储设备等能实现数据传输并能对数据进行展示或存储的设备。

因为第一DO接口电路和第二DO接口电路为结构相同的DO接口电路106，在图3中未做详细区分。

可选的，所述控制电路板10还包括第二DI接口电路，所述第二DI接口电路用于接入外部操作设备发送的DI信号。

第一DI接口电路和第二DI接口电路为相同的DI接口电路105，命名此时体现功能上的差别，第二DI接口电路只是备用接口，用于接入外部操作设备。

进一步地，所述单片机101还用于用于生成参数设置、电参数、报警提示、统计分析、运行日志和状态参数并发送到触摸屏31显示。具体显示内容的组织图如图4所示。

具体各大参数的子类如下：

参数设置包括：

风机频率设定：中央空调风柜智能驱动装置手动设置给定频率。在手动调节模式，通过界面设置参数，单片机101将给定风机频率传送至变频器20进行变频输出；

表冷阀开度设定：中央空调风柜智能驱动装置表冷阀开度设置。在手动调节模式下，通过界面设置参数，单片机101将信号传送至执行器，控制表冷阀开度；

新风阀开度设定：中央空调风柜智能驱动装置新风阀开度设置。在手动调节模式下，通过界面设置参数，单片机101将信号传送至执行器，控制新风阀开度；

回风阀开度设定：中央空调风柜智能驱动装置回风阀开度设置。在手动调节模式下，通过界面设置参数，单片机101将信号传送至执行器，控制回风阀开度；

回风温度设定：中央空调风柜智能驱动装置回风温度设定，在自动调节模式下，通过设定回风温度值，系统将回风温度调节到该值范围内；

送风温度设定：中央空调风柜智能驱动装置送风温度设定，在自动调节模式下，通过设定送风温度值，系统将送风温度调节到该值范围内；

新风温度设定：中央空调风柜智能驱动装置新风温度设定；

CO2浓度设定：中央空调风柜智能驱动装置CO2浓度设定； 

系统时间设定：中央空调风柜智能驱动装置系统时间设定；

开启时间设定：中央空调风柜智能驱动装置开启时间设定；

冷热模式设定：中央空调风柜智能驱动装置供冷供热模式设定。

电参数包括：

电网电压：中央空调风柜智能驱动装置的进线电源电压，包括A相，B相和C相电压。电网电压由电参数采集电路104采集；

运行电流：中央空调风柜智能驱动装置的进线电源电流，包括A相，B相和C相电流。运行电流由电参数采集电路104经电流互感器采集；

电网频率：中央空调风柜智能驱动装置的进线电源频率。电网频率由电参数采集电路104根据采集到的电网电压和运行电流计算获得；

运行功率：中央空调风柜智能驱动装置的进线功率。运行功率由电参数采 集电路104根据采集到的电网电压和运行电流计算获得；

功率因数：中央空调风柜智能驱动装置的进线电源功率因数。功率因数由电参数采集电路104根据采集到的电网电压和运行电流计算获得；

累计电量：中央空调风柜智能驱动装置的进线累计用电量。累计电量由电参数采集电路104根据运行功率计算累计获得。

报警提示包括：

低效提示：当能效系数低于设定值时，显示低效提示，提醒用户改善能效；

检修提示：当检修后运行时间到设定值时，显示检修提示，提醒用户检修设备；

故障报警：当出现故障时，显示故障报警，提醒用户维修处理。

滤网压差提示：当滤网压差信号出现时，表示滤网器阻力增大，需及时清理或更换滤网器。

风机压差提示：风机压差信号出现时，表示风机两侧压差过大，风机故障报警由风机压差开关和风机运行状态共同完成。

防冻开关提示：当温度较低防冻开关提示出现时，进一步采取措施防止盘管冻结。

统计分析包括：

日均输出频率：中央空调风柜智能驱动装置输出频率的当日平均值；

日均负载率：中央空调风柜智能驱动装置负载率的当日平均值；

日均能效系数：中央空调风柜智能驱动装置能效系数的当时平均值；

当日消耗电量：中央空调风柜智能驱动装置当日消耗的电量；

当日运行时间：中央空调风柜智能驱动装置当日累计运行时间；

累计运行时间：中央空调风柜智能驱动装置的总累计运行时间；

检修后运行时间：中央空调风柜智能驱动装置自最后一次检修后累计运行时间。

运行日志包括：

事件记录：中央空调风柜智能驱动装置的运行事件记录，主要包括：运行状态变换、进入频率上限运行状态、退出频率上限运行状态、进入频率下限运行状态、退出频率下限运行状态、低效提示、检修提示等；

操作记录：中央空调风柜智能驱动装置的操作事件记录，主要包括：切换至远程模式、切换至就地模式、启动装置、停止装置等

故障记录：中央空调风柜智能驱动装置的运行故障记录，主要包括：设备故障、通讯故障等。

状体参数包括：

自动手动：中央空调风柜智能驱动装置自动调节模式或手动调节模式指示。自动手动调节模式可以通过按键32操作切换，或为自动调节模式，或为手动调节模式；

运行状态：中央空调风柜智能驱动装置运行状态指示。该数据由变频器20检测，然后采用通信方式上传至单片机101；

输出频率：中央空调风柜智能驱动装置输出回路频率。该数据由变频器20检测，然后采用通信方式上传至单片机101；

负载率：负载率＝运行功率/额定功率。该数据由单片机101根据运行功率和额定功率计算获得；

计算风量：计算风量＝输出频率/额定频率*额定风量。该数据由单片机101根据输出频率、额定功率和额定风量计算获得；

能效系数：能效系数＝输出频率/额定频率*额定功率/运行功率。该数据由单 片机101根据输出频率、额定频率、额定功率和运行功率计算获得；

表冷阀开度反馈：通过AI接口电路，采集阀门开度反馈信号并显示；

新风阀开度反馈：通过AI接口电路，采集阀门开度反馈信号并显示；

回风阀开度反馈：通过AI接口电路，采集阀门开度反馈信号并显示；

回风湿度/温度：通过AI接口电路，采集回风湿度数据/温度数据并显示；

送风湿度/温度：通过AI接口电路，采集送风湿度数据/温度数据并显示；

新风湿度/温度：通过AI接口电路，采集新风湿度数据/温度数据并显示；

回风CO2浓度：通过AI接口电路，采集回风CO2浓度数据并显示；

回风压力：通过AI接口电路，采集回风压力数据并显示。

可选的，所述指示灯33包括自动指示灯、手动指示灯、运行指示灯和故障指示灯；所述按键32包括自动按键、手动按键、启动按键和停止按键。

自动指示灯亮起时，表示中央空调风柜智能驱动装置处于自动调节模式，在该模式下，根据负荷需求自动调节风机频率及各类阀门开度，使中央空调风柜智能驱动装置处于最佳运行状态。

手动指示灯亮起时，表示中央空调风柜智能驱动装置处于手动调节模式，在该模式下，可以通过手动设置风机频率及各类阀门开度，控制中央空调风柜智能驱动装置的运行状态。

运行指示灯亮起时，表示中央空调风柜智能驱动装置处于运行状态，该指示灯熄灭时，表示该装置处于停止状态。

故障指示灯亮起时，表示中央空调风柜智能驱动装置处于故障状态，该指示灯熄灭时，表示该装置处于正常状态。

操作自动按键，中央空调风柜智能驱动装置切换至自动调节模式。

操作手动按键，中央空调风柜智能驱动装置切换至手动调节模式。

当中央空调风柜智能驱动装置处于停止状态时，如果操作启动按键，中央空调风柜智能驱动装置启动并开始运行。

当中央空调风柜智能驱动装置处于运行状态时，如果操作停止按键，中央空调风柜智能驱动装置停止运行。

本发明具体实施方式中还提供了一种空调，包括前述任意一项所述的中央空调风柜智能驱动装置。

以上结合具体实施例描述了本发明的技术原理。这些描述只是为了解释本发明的原理，而不能以任何方式解释为对本发明保护范围的限制。基于此处的解释，本领域的技术人员不需要付出创造性的劳动即可联想到本发明的其它具体实施方式，这些方式都将落入本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种基于嵌入式技术的中央空调风柜智能驱动装置，其特征在于，包括：控制电路板、用于人机交互的操作显示板、用于采集环境参数的传感器和用于驱动风柜运行、调节风柜频率的变频器，所述控制电路板包括用于根据所述环境参数对所述风柜进行参数运算和控制的单片机、多个RS485接口和第一DI接口电路；所述变频器与所述单片机通过RS485接口相连；所述操作显示板中的触摸屏与所述单片机通过RS485接口相连，所述操作显示板中的按键与所述单片机通过第一DI接口电路相连。

2.根据权利要求1所述的中央空调风柜智能驱动装置，其特征在于，所述风柜还包括用于调节送风温度的表冷阀、用于调节送风湿度的加湿器、用于调节新风比重的新风阀和用于调节回风比例的回风阀；所述风柜的控制包括回风温度控制、送风温度控制、送风湿度控制、新风比重控制和回风量控制。

3.根据权利要求1所述的中央空调风柜智能驱动装置，其特征在于，所述控制电路板还包括用于检测电网电压和运行电流的电参数采集电路，所述电参数采集电路的数据输出端与所述单片机相连。

4.根据权利要求1所述的中央空调风柜智能驱动装置，其特征在于，所述控制电路板还包括第一DO接口电路，所述控制电路板还包括指示灯，所述指示灯与所述单片机通过第一DO接口电路相连。

5.根据权利要求4所述的中央空调风柜智能驱动装置，其特征在于，所述控制电路板还包括第二DO接口电路，所述第二DO接口电路用于将DO信号发送到外部监控设备。

6.根据权利要求1所述的中央空调风柜智能驱动装置，其特征在于，所述控制电路板还包括第二DI接口电路，所述第二DI接口电路用于接入外部操作设备发送的DI信号。

7.根据权利要求1所述的中央空调风柜智能驱动装置，其特征在于，所述单片机还用于生成状态参数、电参数、报警提示、统计分析和运行日志并发送到触摸屏显示。

8.根据权利要求4所述的中央空调风柜智能驱动装置，其特征在于，所述指示灯包括自动指示灯、手动指示灯、运行指示灯和故障指示灯；所述按键包括自动按键、手动按键、启动按键和停止按键。

9.根据权利要求1所述的中央空调风柜智能驱动装置，其特征在于，所述环境参数包括：送风温度、送风湿度、回风温度、回风湿度、新风温度、新风湿度、回风CO2浓度、回风压力、室内温度、室内湿度。

10.一种空调，其特征在于，包括权利要求1-9任意一项所述的中央空调风柜智能驱动装置。