CN110243066A - 一种家用中央空调控制用网关盒子及其控制方法 - Google Patents

一种家用中央空调控制用网关盒子及其控制方法 Download PDF

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Abstract

本发明提供一种家用中央空调控制用网关盒子及其控制方法，包括云平台与网关盒子本体，所述网关盒子本体包括主逻辑层、控制器层、I/O定义层以及物理层；所述主逻辑层包括网关、主序控制器以及状态监控器，所述控制器层包括独立任务控制器以及若干分项控制器，所述网关分别与所述云平台、所述主序控制器以及所述独立任务控制器连接，所述主序控制器与若干所述分项控制器连接，所述I/O定义层包括与所述分项控制器一一对应连接的面板驱动、主机驱动、新风机驱动以及换热站驱动，所述物理层包括I/O模块以，所述I/O模块分别与所述独立任务控制器、所述面板驱动、所述主机驱动、所述新风机驱动以及所述换热站驱动连接。

Description

一种家用中央空调控制用网关盒子及其控制方法
技术领域
本发明涉及家用中央空调控制技术领域，具体涉及一种家用中央空调控制用网关盒子及其控制方法。
背景技术
目前市面上最常见的暖通设备集成控制，是采用PLC+网关的构架实现的，其中PLC模块解决本地设备的逻辑控制需求，网关解决数据传输的功能，硬件方面至少存在两个硬件系统；同时现有的家用中央空调控制装置，一般将制冷、采暖、加湿除湿等按照设备进行分别控制和连接，从而实现相关的控制功能，但是运行时可能会出现逻辑矛盾，另外对于市面上常见的中央空调设备，其制冷和采暖其实是同一套设备，如果按这种方法区分，存在设备重复定义的情况。
发明内容
本发明的目的是提供一种家用中央空调控制用网关盒子及其控制方法，采用一个集成了不同芯片以及功能模块的网关盒子实现了本地设备控制以及数据传输网关功能，同时避免出现重复定义。
本发明提供了如下的技术方案：
一种家用中央空调控制用网关盒子及其控制方法，包括云平台与网关盒子本体，所述网关盒子本体包括主逻辑层、控制器层、I/O定义层以及物理层；
所述主逻辑层包括网关、主序控制器以及状态监控器，所述控制器层包括独立任务控制器以及若干分项控制器，所述网关分别与所述云平台、所述主序控制器以及所述独立任务控制器连接，所述主序控制器与若干所述分项控制器连接，所述I/O定义层包括与所述分项控制器一一对应连接的面板驱动、主机驱动、新风机驱动以及换热站驱动，所述物理层包括I/O模块以，所述I/O模块分别与所述独立任务控制器、所述面板驱动、所述主机驱动、所述新风机驱动以及所述换热站驱动连接。
优选的，还包括虚拟温控面板，所述虚拟温控面板分别与所述面板驱动以及网关连接。
优选的，所述云平台用于接收客户下发的指令，对客户账号进行识别以及地址对应，并将所述指令发送至所述网关；
所述网关接收所述指令并对其进行识别，并根据所述指令类别将其转发至所述主序控制器、所述虚拟温控面板或所述独立任务控制器；
所述主序控制器用于接收整体运行状态变化的指令，同时对所述指令进行拆解并且根据所述指令控制若干所述分项控制器运行；若干所述分项控制器将所述指令下发至所述I/O定义层，所述面板驱动、所述主机驱动、所述新风机驱动以及所述换热站驱动奖所述指令进行解析并下发至I/O模块；
所述虚拟温控面板用于接收具体房间运行状态变化的指令，保持与设备中的实体面板的显示值以及设定值进行同步；
所述状态控制器用于监控运行状态并对异常故障进行报警；
所述独立任务控制器用于自定义执行与系统运行无关的自定义指令。
优选的，若干所述分项控制器包括与所述面板驱动、所述主机驱动、所述新风机驱动以及所述换热站驱动一一对应连接的末端控制器、主机控制器、新风机控制器以及换热站控制器。
优选的，还包括网关盒子本体，所述网关盒子本体包括核心板与扩展板，所述核心板包括供电模块、中央处理器、TCP/IP接口以及Modbus总线接口，所述扩展板包括I/O模块、输入模块以及通信模块，所述Modbus总线接口与所述通信模块连接。
优选的，所述网关通过所述TCP/IP接口与所述云平台连接。
优选的，所述I/O模块通过所述Modbus总线接口与外部设备数据连接。
优选的，一种家用中央空调控制用网关盒子的控制方法，包括以下步骤：
S1：客户或工程师在对应的APP或客户端将指令下发至云平台；
S2：所述云平台对客户账号进行识别以及地址对应，将所述指令转发至网关；
S3：所述网关接收所述指令并对其进行识别，将所述指令分为整体运行状态的变化指令、具体房间运行状态变化的指令以及与系统运行无关的自定义指令，并将三类所述指令分别转发至主序控制器、虚拟温控面板以及独立任务控制器；
S4：所述主序控制器将所述指令进行拆解，并控制若干分项控制器运行；
S5：所述分项控制器根据所述主序控制器的指令将其下发至I/O定义层；
S6：所述I/O定义层中的面板驱动、主机驱动、新风机驱动以及换热站驱动对所述指令进行解析，并通过物理层的Modbus总线接口下发至外部设备，完成对外部设备的控制。
优选的，所述整体运行状态的变化指令包括系统的开闭指令以及模式切换指令，所述具体房间运行状态变化的指令包括温度调节指令以及末端开关指令，与系统运行无关的自定义指令包括调试时单设备指令、特殊数据反馈指令以及简单开关量设备控制指令。
本发明的有益效果是：本发明从设备的运行原理出发，按照功能进行划分以及控制归类，避免出现重复定义的情况；本发明采用一个集成了不同芯片以及功能模块的网关盒子实现了本地设备控制以及数据传输网关功能，解决了现有技术中需要两个硬件系统来实现上述功能。
附图说明
附图用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本发明的实施例一起用于解释本发明，并不构成对本发明的限制。在附图中：
图1是本发明网关盒子逻辑构架图；
图2是本发明网关盒子硬件结构图。
具体实施方式
如图1所示，一种家用中央空调控制用网关盒子，包括云平台与网关盒子本体，所述网关盒子本体包括主逻辑层、控制器层、I/O定义层以及物理层；
主逻辑层包括网关、主序控制器以及状态监控器，控制器层包括独立任务控制器以及若干分项控制器，网关分别与云平台、主序控制器以及独立任务控制器连接，主序控制器与若干分项控制器连接，I/O定义层包括与分项控制器一一对应连接的面板驱动、主机驱动、新风机驱动以及换热站驱动，物理层包括I/O模块，I/O模块分别与独立任务控制器、面板驱动、主机驱动、新风机驱动以及换热站驱动连接。
具体的，网关盒子本体还包括虚拟温控面板，虚拟温控面板分别与面板驱动以及网关连接。
具体的，云平台用于接收客户下发的指令，对客户账号进行识别以及地址对应，并将指令发送至网关，具体的，网关通过TCP/IP接口与云平台数据连接；
网关接收指令并对其进行识别，并根据指令类别将其转发至主序控制器、虚拟温控面板或独立任务控制器；
主序控制器用于接收整体运行状态变化的指令(如系统开启关闭以及模式切换等)，同时对指令进行拆解并且根据指令控制若干分项控制器运行；若干分项控制器将指令下发至I/O定义层，面板驱动、主机驱动、新风机驱动以及换热站驱动奖指令进行解析并下发至I/O模块，I/O模块通过Modbus总线接口与外部设备连接；
虚拟温控面板用于接收具体房间运行状态变化的指令(如温度调节以及末端开关等)，保持与设备中的实体面板的显示值以及设定值进行同步；
状态控制器用于监控运行状态并对异常故障进行报警，具体的，当系统进入稳定状态时，系统的运行状态只会根据输入参数的变化而变化，状态控制器即在此阶段对运行状态表进行监控，当某个参数值偏离正常值或者可能对系统安全产生重大影响时，状态监控器将发出警报控制客户或工程师进行故障提醒，从而保证系统的稳定运行；
独立任务控制器用于自定义执行与系统运行无关的自定义指令(如调试时单设备控制、特殊数据反馈、简单开关量设备控制等)。
具体的，若干分项控制器包括与面板驱动、主机驱动、新风机驱动以及换热站驱动一一对应连接的末端控制器、主机控制器、新风机控制器以及换热站控制器。
如图2所示，一种家用中央空调控制用网关盒子，还包括网关盒子本体，网关盒子本体包括核心板与扩展板，核心板包括供电模块、中央处理器、TCP/IP接口以及Modbus总线接口，其中，TCP/IP接口用于和云平台(家庭网关或路由器)通信，供电模块用于接入外部电源保证网关盒子的正常工作，Modbus总线接口用于连接外部设备，如自定义设备、温控面板、热泵、新风机、三通阀、电表、温控阀以及水泵等，用于将指令传输至外部设备；
扩展板包括I/O模块、输入模块以及通信模块，Modbus总线接口与通信模块连接，其中，I/O模块分别包括模拟量I/O模块以及开关量I/O模块，具体的，模拟量I/O模块用于控制如三通阀、变频器等模拟量设备，开关量I/O模块用于控制如水泵、电动阀等开关量设备，输入模块为PT100输入模块，用于连接PT100温度传感器，通信模块包括外置接口扩展模块，用于接入外部设备。
如图1-图2所示，一种家用中央空调控制用网关盒子的控制方法如下：
客户或工程师在对应的APP或客户端将指令下发至云平台，云平台对客户账号进行识别以及地址对应，将上述指令转发至网关，网关通过TCP/IP接口与云平台连接并进行通信，当网关接收指令时，对指令进行识别，如果指令是关于系统整体运行状态的变化指令，则将其转发至主序控制器；如果指令是关于具体房间运行状态变化的指令，则将其转发至虚拟温控面板；如果指令是与系统运行无关的指令，则将其发送至独立任务控制器；
其中，主序控制器将收到的指令进行拆解，并控制各个分项控制器按特定模式运行，各分项控制器接收到主序控制器的指令后，将运行指令下发至I/O定义层中对应的驱动进行解析，解析后的指令经物理层的Modbus总线接口将指令传输至具体设备，实现对设备的控制，使得具体设备按照既定指令运行；
其中，虚拟温控面板与实体控制面板的显示值以及设定值同步，客户对实体面板的修改会同步至虚拟温控面板，虚拟温控面板将修改信息反馈至网关，无需通过末端控制器；
其中，独立任务控制器可以通过自定义的指令执行与系统运行无关的工作。
以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种家用中央空调控制用网关盒子，其特征在于，包括云平台与网关盒子本体，所述网关盒子本体包括主逻辑层、控制器层、I/O定义层以及物理层；
所述主逻辑层包括网关、主序控制器以及状态监控器，所述控制器层包括独立任务控制器以及若干分项控制器，所述网关分别与所述云平台、所述主序控制器以及所述独立任务控制器连接，所述主序控制器与若干所述分项控制器连接，所述I/O定义层包括与所述分项控制器一一对应连接的面板驱动、主机驱动、新风机驱动以及换热站驱动，所述物理层包括I/O模块以，所述I/O模块分别与所述独立任务控制器、所述面板驱动、所述主机驱动、所述新风机驱动以及所述换热站驱动连接。
2.根据权利要求1所述的一种家用中央空调控制用网关盒子，其特征在于，还包括虚拟温控面板，所述虚拟温控面板分别与所述面板驱动以及网关连接。
3.根据权利要求2所述的一种家用中央空调控制用网关盒子，其特征在于，所述云平台用于接收客户下发的指令，对客户账号进行识别以及地址对应，并将所述指令发送至所述网关；
所述网关接收所述指令并对其进行识别，并根据所述指令类别将其转发至所述主序控制器、所述虚拟温控面板或所述独立任务控制器；
所述主序控制器用于接收整体运行状态变化的指令，同时对所述指令进行拆解并且根据所述指令控制若干所述分项控制器运行；若干所述分项控制器将所述指令下发至所述I/O定义层，所述面板驱动、所述主机驱动、所述新风机驱动以及所述换热站驱动奖所述指令进行解析并下发至I/O模块；
所述虚拟温控面板用于接收具体房间运行状态变化的指令，保持与设备中的实体面板的显示值以及设定值进行同步；
所述状态控制器用于监控运行状态并对异常故障进行报警；
所述独立任务控制器用于自定义执行与系统运行无关的自定义指令。
4.根据权利要求2所述的一种家用中央空调控制用网关盒子，其特征在于，若干所述分项控制器包括与所述面板驱动、所述主机驱动、所述新风机驱动以及所述换热站驱动一一对应连接的末端控制器、主机控制器、新风机控制器以及换热站控制器。
5.根据权利要求3所述的一种家用中央空调控制用网关盒子，其特征在于，还包括网关盒子本体，所述网关盒子本体包括核心板与扩展板，所述核心板包括供电模块、中央处理器、TCP/IP接口以及Modbus总线接口，所述扩展板包括I/O模块、输入模块以及通信模块，所述Modbus总线接口与所述通信模块连接。
6.根据权利要求5所述的一种家用中央空调控制用网关盒子，其特征在于，所述网关通过所述TCP/IP接口与所述云平台连接。
7.根据权利要求5所述的一种家用中央空调控制用网关盒子，其特征在于，所述I/O模块通过所述Modbus总线接口与外部设备数据连接。
8.根据权利要求1-7所述的一种家用中央空调控制用网关盒子的控制方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1：客户或工程师在对应的APP或客户端将指令下发至云平台；
S2：所述云平台对客户账号进行识别以及地址对应，将所述指令转发至网关；
S3：所述网关接收所述指令并对其进行识别，将所述指令分为整体运行状态的变化指令、具体房间运行状态变化的指令以及与系统运行无关的自定义指令，并将三类所述指令分别转发至主序控制器、虚拟温控面板以及独立任务控制器；
S4：所述主序控制器将所述指令进行拆解，并控制若干分项控制器运行；
S5：所述分项控制器根据所述主序控制器的指令将其下发至I/O定义层；
S6：所述I/O定义层中的面板驱动、主机驱动、新风机驱动以及换热站驱动对所述指令进行解析，并通过物理层的Modbus总线接口下发至外部设备，完成对外部设备的控制。
9.根据权利要求8所述的一种家用中央空调控制用网关盒子的控制方法，其特征在于，所述整体运行状态的变化指令包括系统的开闭指令以及模式切换指令，所述具体房间运行状态变化的指令包括温度调节指令以及末端开关指令，与系统运行无关的自定义指令包括调试时单设备指令、特殊数据反馈指令以及简单开关量设备控制指令。
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