CN110360718A - 一种空调智能集中管控系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种空调智能集中管控系统，包括空调控制器、智能路由器和监控中心，空调控制器接收智能路由器通过电力线载波通信方式传输的控制指令和控制策略的设定指令，根据控制指令直接对空调进行控制，据设定的控制策略自动调节空调的运行状态。本发明采用电力线载波及微功率无线的双模通信实现对空调进行统一配置、集中管理及自动控制，实现有效地远程化实时监控，达到节能的目的。

Description

一种空调智能集中管控系统

技术领域

本发明属于空调控制技术领域，具体涉及一种空调智能集中管控系统。

背景技术

随着我国经济社会的快速发展，空调已得到普遍应用，在改善人们生活条件的同时，也消耗了大量电能；而在学校、工厂、酒店、医院等大型公众场所，因缺乏有效的技术管理手段，管理者无法控制用户对空调的不合理使用(夏天温度设置过低，冬天制热设置为30℃及春/秋季节的浪费)，空调长期在重负荷运行，空调故障率将增加，寿命也将大大减短。合理设置空调温度，科学管理空调的运行，既能提供比较健康、舒适的室内环境，满足正常的工作、生活和学习需要，又能节约能源，保护生态环境，是一件利国利民的好事。据测算，在正确使用空调的前提下，制冷空调温度每提高1℃，可节电10％；热空调温度每降低2℃，可节电10％。可见，制冷温度调得过低或者制热温度过高导致的电能浪费是惊人的。

分体空调包括挂机、柜机等，控制方式一般为手持遥控器控制，通过红外控制空调的运行模式、风速、温度值等运行状态，空调的耗电量仅跟空调的开机时间、运行温度及空调自身节能参数相关。

分体空调自身没有集中管控能力，空调的开/关均由遥控器控制，管理者无法远程控制空调状态，所以因人员使用习惯、节能意识缺乏或者刻意追求舒适度导致的能源浪费巨大。

分体空调目前主要存在以下问题：

(1)分体空调之间没有通讯，各自独立工作，不成系统，无法统一分析、衡量各个空调的工作情况，一些较复杂的优化控制策略无法实施；

(2)分散控制，无法进行集中的节能管理(包括室温管控)，容易出现使用人员离开而空调仍开启运行的浪费能源的情况；

(3)人们进入房间后为了快速制冷或快速制热，总是将空调的调定值调得很低或很高，但当温度达到过低或过高后又不去把调定值恢复到正常设定值，造成了大量能耗。如果人员节能意识淡薄，过冷或过热时开窗散热的话，能耗更会惊人；

(4)在不需要使用空调的季节及下班、周末、假节日等特殊时间段，可远程关闭空调供电电源，减少空调使用时间，减少空调待机时间；

(5)个别人员过度追求舒适度，在夏天空调运行在制冷16℃，冬天运行在制热30℃，导致过高的空调能耗及舒适度的损失；

(6)责任主体量化节能问题。无计量，无量化指标，责任主体不明确，节能手段欠缺；

(7)因为空调的过度使用，导致空调寿命降低。

市场上常见的空调控制方式大致可分为如下几种类型：总线通信方式、无线通信方式。

总线通信方式：当前常用的总线通信方式基本为RS-485总线，其具有自身特点，具有通信稳定可靠的优点，较多的用于星级酒店等一些较重要的场所，但是总线通信需要敷设信号线，需要穿墙凿洞，在工程安装过程中有较大难度，对于改造型项目更是无法实行。

无线通信方式：具有免布线的最大优点，但是当前ZigBee价格较高，无线WiFi在部分场所普及程度不够问题；而所有的无线均存在组网能力弱，穿墙能力较差问题，在室内应用时因为通信问题导致的故障较多，无线通信在稳定性方面还有待提高，设备完成安装后维护工作量较大。

发明内容

本发明的发明目的是：为了解决现有技术中存在的以上问题，本发明提出了一种采用电力线载波及微功率无线的双模通信实现对空调进行统一配置、集中管理及自动控制的空调智能集中管控系统。

本发明的技术方案是：一种空调智能集中管控系统，包括空调控制器、智能路由器和监控中心；

所述空调控制器用于实时检测对应空调的运行状态和环境温度，根据设定的控制策略自动调节空调的运行状态，将空调的运行状态和环境温度通过电力线载波通信方式传输至智能路由器，接收智能路由器通过电力线载波通信方式传输的控制指令和控制策略的设定指令，根据控制指令直接对空调进行控制，根据控制策略的设定指令对控制策略进行设定；

所述智能路由器用于接收空调控制器传输的空调运行状态和环境温度并通过无线通信方式传输至监控中心，接收监控中心发出的控制指令和控制策略的设定指令并传输至智能路由器；

所述监控中心用于接收智能路由器传输的空调运行状态和环境温度并进行分析和管理，向智能路由器发送控制指令和控制策略的设定指令。

进一步的，所述空调控制器的控制策略设定有空调开机运行节能温度和空调运行调节范围，当用户设置空调温度在空调运行调节范围外时，根据空调环境温度自动调节空调的运行状态。

进一步的，所述空调控制器的控制策略根据不同时间设置空调的不同开关机任务，在非开机时段内，自动控制空调关机，并生成告警信号通过智能路由器上传至监控中心。

进一步的，所述空调控制器还用于记录空调的使用时间和用电量，并将空调的使用时间和用电量通过电力线载波通信方式传输至智能路由器。

进一步的，所述空调控制器还用于直接发送红外信号与空调进行通信，并且实时监测遥控器发出的红外信号，当红外信号发生异常时将异常情况通过智能路由器上传至监控中心。

进一步的，所述智能路由器还用于配置系统参数、通讯参数、节点档案、管理策略参数及节点运行参数，在脱机模式下对空调进行本地控制。

进一步的，所述智能路由器划分为多组，对多组智能路由器进行组控，并对特殊节点进行单独设置。

进一步的，所述空调控制器具体包括微控制器，及与所述微控制器连接的载波收发电路、温度检测电路、红外收发电路、继电器电路、看门狗电路、蜂鸣器电路、按键检测电路、背光控制电路、实时时钟及电源电路。

进一步的，所述智能路由器具体包括ARM板、及设置在ARM板上的载波收发电路、无线收发电路、电源板、WiFi模块。

进一步的，所述监控中心具体包括上位机监控软件平台，所述上位机监控软件平台用于进行档案管理、地图监控、状态查看、远程控制、数据查询、能耗分析、报表统计、系统管理和事件管理。

本发明具有以下有益效果：

(1)本发明的空调控制器在本地全自动运行控制，监控中心在远程异常监测，无需增加管理成本；

(2)本发明安装方便，基本不破坏原有供电线路，不增加另外的通信线路，不影响空调的任何性能；

(3)本发明采用嵌入式操作系统软件开发，可编程性强；

(4)本发明实时检测空调运行状态，操作稳定可靠；

(5)采用电力载波通讯及无线通信，无须布线，安装及后期维护非常方便。

附图说明

图1是本发明的空调智能集中管控系统结构示意图；

图2是本发明的空调智能集中管控系统位置示意图；

图3是本发明实施例中空调控制器的结构示意图；

图4是本发明实施例中智能路由器的结构示意图。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

如图1和2所示，是本发明的空调智能集中管控系统结构及位置示意图；一种空调智能集中管控系统，包括空调控制器、智能路由器和监控中心；

所述空调控制器用于实时检测对应空调的运行状态和环境温度，根据设定的控制策略自动调节空调的运行状态，将空调的运行状态和环境温度通过电力线载波通信方式传输至智能路由器，接收智能路由器通过电力线载波通信方式传输的控制指令和控制策略的设定指令，根据控制指令直接对空调进行控制，根据控制策略的设定指令对控制策略进行设定；

所述智能路由器用于接收空调控制器传输的空调运行状态和环境温度并通过无线通信方式传输至监控中心，接收监控中心发出的控制指令和控制策略的设定指令并传输至智能路由器；

所述监控中心用于接收智能路由器传输的空调运行状态和环境温度并进行分析和管理，向智能路由器发送控制指令和控制策略的设定指令。

在本发明的一个可选实施例中，空调控制器的控制策略设定有空调开机运行节能温度和空调运行调节范围，当用户设置空调温度在空调运行调节范围外时，根据空调环境温度自动调节空调的运行状态。

空调控制器在定时或手动开启空调时，默认按照预设的空调开机运行节能温度运行，并且可以通过监控中心远程设置空调开机运行节能温度。

空调控制器限定制冷/热模式下的温度仅在预设的空调运行调节范围进行调节，并且同样可以通过监控中心远程设置空调运行调节范围，若出现用户违规操作也将自动纠正温度。

当用户设置空调温度在空调运行调节范围内时，空调控制器不干预空调的运行状态；当用户设置空调温度在空调运行调节范围外时，空调控制器根据空调环境温度判断是否需要干预空调的运行状态，实现自动调节空调的运行状态。

空调控制器还可以设定睡眠模式，保持房间温度舒适的同时节约电能。

本发明利用空调控制器可以实现远程禁用空调，在非开机时段，分为允许/禁止开机两种模式，在允许模式下，开机一段时间后将自动关机(时间长度可设)，若禁止开机，则在用遥控器开机后，控制器将发送关机指令；在禁止开机时段，允许主站执行开机操作；设定空调来电后自动开启或手动开启模式。

在本发明的一个可选实施例中，空调控制器的控制策略根据不同时间设置空调的不同开关机任务，在非开机时段内，自动控制空调关机，并生成告警信号通过智能路由器上传至监控中心。

空调控制器设定有定时自动关机，每天可设置多个关机时间点，根据不同应用场所，可设置周一至周日不同开关机任务；并且还可以设置季节参数，在春秋季节禁止开空调。

空调控制器还可以实现远程开关机，在特殊情况下，通过监控中心远程控制空调开关机状态；并且还可以通过监控中心远程控制空调断电，仅由后台主站执行上电操作后空调方可正常运行。

在本发明的一个可选实施例中，空调控制器还用于记录空调的使用时间和用电量，并将空调的使用时间和用电量通过电力线载波通信方式传输至智能路由器。

空调控制器记录空调最近一次的红外命令，以及室内的温度变化情况并对温度数据进行分析；并且空调控制器带有计量功能，可实时计量各个房间空调累计用电量，并进行电量对比分析。

在本发明的一个可选实施例中，空调控制器还用于直接发送红外信号与空调进行通信，并且实时监测遥控器发出的红外信号，当红外信号发生异常时将异常情况通过智能路由器上传至监控中心。

在本发明的一个可选实施例中，如图3所示，是本发明的空调控制器的结构示意图；空调控制器具体包括微控制器，及与所述微控制器连接的载波收发电路、温度检测电路、红外收发电路、继电器电路、看门狗电路、蜂鸣器电路、按键检测电路、背光控制电路、实时时钟及电源电路。

空调控制器可以实现定时设置、温度设置等功能，通过温度传感器和时钟，可实时的感知室内的当前状态，然后根据控制策略自动纠正空调的运行模式、运行温度等，实现自动调节、自动控制功能。

空调控制器结合对应的传感器，可以感知室内是否有人，并根据控制策略在无人的情况下自动关闭空调，节约能源。

在本发明的一个可选实施例中，智能路由器通过电力线/无线与系统内的空调控制器通讯，按设定时间采集系统内分体空调数据信息：房间温度、电量、各类故障等；并将这些信息转换成对应格式主动上报。

如图4所示，是本发明的智能路由器的结构示意图；智能路由器具体包括ARM板、及设置在ARM板上的载波收发电路、无线收发电路、电源板、WiFi模块。

智能路由器还用于配置系统参数、通讯参数、节点档案、管理策略参数及节点运行参数，在脱机模式下对空调进行本地控制；其中，系统参数具体包括用户名、密码等参数管理，通讯参数具体包括IP地址、登录、心跳维持等参数，节点档案具体包括对每个房间空调实现档案管理，管理策略参数具体包括智能路由器根据客户需要自动实现管理运行空调温度、运行时段等策略，节点运行参数具体包括节点运行温度、工作模式等自动化要求；对于节点参数的批量更新，下发完成后由智能路由器自动更新节点参数。

智能路由器具体设置为多个，各个智能路由器分别控制不同房间内的空调；智能路由器划分为多组，采用组控、群控模式对多组智能路由器进行按组分配控制，并对特殊节点进行单独设置，区别运行。

在本发明的一个可选实施例中，监控中心通过网络对各个空调进行远程控制，实现风速、温度、模式、定时等远程设置。下班时，管理人员可以通过该功能关闭办公人员忘记关闭的空调，实现管理节能的目的。上班时，管理人员可以远程查看每个办公室是否按照规定把空调调节在适当的温度，如果不符合规定，可以远程对其进行调节，进而达到节能的目的。

监控中心具体包括上位机监控软件平台，上位机监控软件平台采用B/S架构，通过浏览器实现各个空调的远程状态实时监控，可远程查看空调的状态、运行风速、模式、定时情况、设定温度和当前温度。

上述上位机监控软件平台用于进行档案管理、地图监控、状态查看、远程控制、数据查询、能耗分析、报表统计、系统管理和事件管理；其中，档案管理具体包括管理空调控制器与房间/空调的对应关系，地图监控具体包括监控当前系统内空调运行总数、开关机数量等，状态查看具体包括查看每一台空调的工作状态，远程控制具体包括远程控制空调/远程配置参数、制定时段管控计划，数据查询具体包括远程查询空调运行数据/查询智能路由器数据/历史数据，能耗分析具体包括采集空调用电量，并进行日用电量、月用电量的统计分析，统计报表具体包括包含温度报表、电量报表、运行时间报表等，系统管理具体包括包含权限分配、远程升级、系统参数设置等功能，事件管理：管理系统出现的异常情况，告警时间。

此外，本发明还设置有远程监控中心，远程监控中心通过因特网与监控中心及智能路由器进行数据通信，实现对系统的多方位监控。

本领域的普通技术人员将会意识到，这里所述的实施例是为了帮助读者理解本发明的原理，应被理解为本发明的保护范围并不局限于这样的特别陈述和实施例。本领域的普通技术人员可以根据本发明公开的这些技术启示做出各种不脱离本发明实质的其它各种具体变形和组合，这些变形和组合仍然在本发明的保护范围内。

Claims (10)

1.一种空调智能集中管控系统，其特征在于，包括空调控制器、智能路由器和监控中心；

所述空调控制器用于实时检测对应空调的运行状态和环境温度，根据设定的控制策略自动调节空调的运行状态，将空调的运行状态和环境温度通过电力线载波通信方式传输至智能路由器，并接收智能路由器通过电力线载波通信方式传输的控制指令和控制策略的设定指令，根据控制指令直接对空调进行控制，根据控制策略的设定指令对控制策略进行设定；

所述智能路由器用于接收空调控制器传输的空调运行状态和环境温度并通过无线通信方式传输至监控中心，接收监控中心发出的控制指令和控制策略的设定指令并传输至智能路由器；

所述监控中心用于接收智能路由器传输的空调运行状态和环境温度并进行分析和管理，向智能路由器发送控制指令和控制策略的设定指令。

2.如权利要求1所述的空调智能集中管控系统，其特征在于，所述空调控制器的控制策略设定有空调开机运行节能温度和空调运行调节范围，当用户设置空调温度在空调运行调节范围外时，根据空调环境温度自动调节空调的运行状态。

3.如权利要求2所述的空调智能集中管控系统，其特征在于，所述空调控制器的控制策略根据不同时间设置空调的不同开关机任务，在非开机时段内，自动控制空调关机，并生成告警信号通过智能路由器上传至监控中心。

4.如权利要求3所述的空调智能集中管控系统，其特征在于，所述空调控制器还用于记录空调的使用时间和用电量，并将空调的使用时间和用电量通过电力线载波通信方式传输至智能路由器。

5.如权利要求4所述的空调智能集中管控系统，其特征在于，所述空调控制器还用于直接发送红外信号与空调进行通信，并且实时监测遥控器发出的红外信号，当红外信号发生异常时将异常情况通过智能路由器上传至监控中心。

6.如权利要求5所述的空调智能集中管控系统，其特征在于，所述智能路由器还用于配置系统参数、通讯参数、节点档案、管理策略参数及节点运行参数，在脱机模式下对空调进行本地控制。

7.如权利要求6所述的空调智能集中管控系统，其特征在于，所述智能路由器划分为多组，对多组智能路由器进行组控，并对特殊节点进行单独设置。

8.如权利要求7所述的空调智能集中管控系统，其特征在于，所述空调控制器具体包括微控制器，及与所述微控制器连接的载波收发电路、温度检测电路、红外收发电路、继电器电路、看门狗电路、蜂鸣器电路、按键检测电路、背光控制电路、实时时钟及电源电路。

9.如权利要求8所述的空调智能集中管控系统，其特征在于，所述智能路由器具体包括ARM板、及设置在ARM板上的载波收发电路、无线收发电路、电源板、WiFi模块。

10.如权利要求9所述的空调智能集中管控系统，其特征在于，所述监控中心具体包括上位机监控软件平台，所述上位机监控软件平台用于进行档案管理、地图监控、状态查看、远程控制、数据查询、能耗分析、报表统计、系统管理和事件管理。