CN111723494A - 空调末端设备的配置与可视化方法、配置工具及系统 - Google Patents

Abstract

本发明属于楼宇自动化技术领域，具体涉及一种空调末端设备的配置与可视化方法、配置工具及系统，其中空调末端设备的配置与可视化方法包括：设置空调末端设备的配置信息；根据配置信息获取空调末端设备的结构信息；根据结构信息获取空调末端设备的辅助信息；根据结构信息和辅助信息生成空调末端设备的三维模型；以及根据三维模型生成空调末端设备的三维图形动画，实现了自动生成三维模型而无需工程师进行图形拼接和三维建模，极大的降低了工程师的时间成本，计算机可以方便地自动计算并显示风道各点的风速、温度、湿度和焓值，以及有助于用户更好地了解空调箱各部分的工作状态。

Description

空调末端设备的配置与可视化方法、配置工具及系统

技术领域

本发明属于楼宇自动化技术领域，具体涉及一种空调末端设备的配置与可视化方法、配置工具及系统。

背景技术

中央空调系统分为供应侧和需求侧(或称中央空调的末端)两个部分。前者主要包括冷机、锅炉、水泵、冷却塔等设备，作为中央空调的冷热源为中央空调提供空调用的冷水或采暖热水。后者包含若干空调末端设备例如空调箱、新风箱、风机盘管等，它们安装在建筑物内部的不同位置上，保持建筑物内部的温湿度和空气洁净程度等在规定的范围内。本发明针对中央空调系统的需求侧，基于.NET技术实现中央空调的末端三维显示和运行。

楼宇自动化系统通常由控制器和上位机软件组成。上位机软件将实时显示空调冷热源各设备和/或空调末端设备的运行情况。目前主要采用两种方式实现运行状态的可视化：组态软件和基于BIM的三维显示手段。前者是目前的主流方式。

组态软件提供编辑环境方便楼宇自动控制工程师采用一些基本的图形元素表示出末端设备的不同部分，根据现场数据改变某些图形元素产生动画效果（例如风机的转动）等。如果这些元素组合得当，运行人员使用上位机软件可以直观地检查末端设备的运行状态、调整设备的运行参数比如温度设定、运行时间表等。为了提高用户界面的友好程度，目前的组态软件通常提供三维视感的图形元素集合，包含风机、盘管、风阀等，楼宇自动控制工程师可以用这些元素拼出一幅三维的末端设备示意图。只是用户无法切换视角从不同角度浏览末端设备各部分的状态。

基于BIM的三维显示手段中由专业人员为整个建筑物以及内含的设备建立模型，包括建筑或设备乃至设备部件的形状。采用图形引擎将用户关注的区域/设备以及相关参数以三维方式显示出来。用户可以切换不同视角浏览感兴趣的区域/设备。

因此，基于上述技术问题需要设计一种新的空调末端设备的配置与可视化方法、配置工具及系统。

发明内容

本发明的目的是提供一种空调末端设备的配置与可视化方法、配置工具及系统。

为了解决上述技术问题，本发明提供了一种空调末端设备的配置与可视化方法，包括：

设置空调末端设备的配置信息；

根据配置信息获取空调末端设备的结构信息；

根据结构信息获取空调末端设备的辅助信息；

根据结构信息和辅助信息生成空调末端设备的三维模型；以及

根据三维模型生成空调末端设备的三维图形动画。

进一步，所述设置空调末端设备的配置信息的方法包括：

设置空调末端设备的各风道和相应风道内的设备组件；

所述风道包括：送风风道、回风风道、新风风道、排风风道和混风风道；

所述设备组件包括：风阀、盘管、风机、滤网、电加热、加湿器、参数传感器；

通过列表方式配置各风道和相应风道内的设备组件，并且该风道中的设备组件将以预设情况下，空气流过的次序，在列表中从上到下排列。

进一步，所述根据各风道获取空调末端设备的结构信息的方法包括：

根据各风道的组成规律和相应风道设备组件的空气流过的次序生成空调末端设备的结构信息；

所述风道的组成规律包括：

回风风道设置在送风风道上方；

回风风道出口与排风风道入口相对；

新风风道的出口和送风风道的入口相对；

混风风道的入口设置在回风风道和排风风道的结合处，出口设置在新风风道和送风风道的结合处；以及

同种类型的风道并列设置。

进一步，所述根据结构信息获取空调末端设备的辅助信息的方法包括：

通过数据库获取空调末端设备各部件的数据，以获取辅助信息；

所述部件包括：风道、风道内的设备组件；

所述辅助信息包括：

根据各点的温湿度计算空气的焓值；

根据风机的额定风量和当时转速获取风量；

根据具有风量数据的风道推算没有风量数据风道放入风量；

不改变空气温度和湿度的部件，将其上游的空气温度和湿度传递到下游；

进一步，所述根据结构信息和辅助信息生成空调末端设备的三维模型的方法包括：

根据结构信息和辅助信息获取相应的部件模型，以构成空调末端设备的三维模型。

进一步，所述根据三维模型生成空调末端设备的三维图形动画的方法包括：

通过三维图形动画显示空调末端设备的结构信息，空调末端设备的运行状态，空调末端设备的运行参数，风道内的空气流向和温度，以及显示各风道的风量、温度、湿度和焓值。

第二方面，本发明还提供一种空调末端设备的配置工具，包括：

配置界面模块，设置空调末端设备的配置信息；

结构解析模块，根据配置信息获取空调末端设备的结构信息；

辅助参数计算模块，根据结构信息获取空调末端设备的辅助信息；

三维模型生成器，根据结构信息和辅助信息生成空调末端设备的三维模型；以及

三维图形引擎，根据三维模型生成空调末端设备的三维图形动画。

第三方面，本发明还提供一种空调末端设备的配置与可视化系统，包括：

配置工具、数据库和部件模型库；

所述配置工具适于根据所述数据库中的各部件的数据，以及所述部件模型库中的部件模型，生成空调末端设备的三维模型，并对三维模型进行三维图形动画的显示。

本发明的有益效果是，本发明通过设置空调末端设备的配置信息；根据配置信息获取空调末端设备的结构信息；根据结构信息获取空调末端设备的辅助信息；根据结构信息和辅助信息生成空调末端设备的三维模型；以及根据三维模型生成空调末端设备的三维图形动画，实现了自动生成三维模型而无需工程师进行图形拼接和三维建模，极大的降低了工程师的时间成本计算机可以方便地计算并显示风道各点的风速、温度、湿度、和焓值，以及有助于用户更好地了解空调箱各部分的工作状态。

本发明的其他特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本发明而了解。本发明的目的和其他优点在说明书、权利要求书以及附图中所特别指出的结构来实现和获得。

为使本发明的上述目的、特征和优点能更明显易懂，下文特举较佳实施例，并配合所附附图，作详细说明如下。

附图说明

为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施方式，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，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本发明所涉及的空调末端设备的配置与可视化方法的流程图；

图2是本发明所涉及的空调末端设备的三维模型示意图；

图3是本发明所涉及的空调末端设备的三维图形动画示意图；

图4是本发明所涉及的空调末端设备的配置工具的原理框图；

图5是本发明所涉及的空调末端设备的配置与可视化系统的原理框图。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例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，本领域普通技术人员在没有做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。

实施例1

图1是本发明所涉及的空调末端设备的配置与可视化方法的流程图。

如图1所示，本实施例1提供了一种空调末端设备的配置与可视化方法，包括：设置空调末端设备的配置信息；根据配置信息获取空调末端设备的结构信息；根据结构信息获取空调末端设备的辅助信息；根据结构信息和辅助信息生成空调末端设备的三维模型；以及根据三维模型生成空调末端设备的三维图形动画；工程师采用简单的配置方法，以树形结构的方式增加或删除部件生成空调末端信息；在视图中以三维动画方式显示空调末端设备的运行状态，允许切换视角或者放大缩小设备图形；并可在相应风道各点获得空气参数；计算机通过“理解”（读取信息）空调末端设备的各种信息，自动生成三维模型而无需工程师进行图形拼接和三维建模，极大的降低了工程师的时间成本计算机可以方便地计算并显示风道各点的风速、温度、湿度、和焓值；并有助于工程师、用户等更好地了解空调箱各部分的工作状态。

图2是本发明所涉及的空调末端设备的三维模型示意图。

如图2所示，在本实施例中，所述设置空调末端设备的配置信息的方法包括：在配置界面（配置界面模块）设置空调末端设备的各风道和相应风道内的设备组件；配置界面允许用户输入计算机该末端设备由哪些风道组成，并且计算机的软件工具提供以下风道供选择：所述风道包括：送风风道（通常将处理好的空气送往室内）、回风风道（通常将室内的空气抽离室内）、新风风道（通常将室外的空气导入室内）、排风风道（通常将室内空气排出室内）和混风风道（通常将新风和回风按一定比例混合，重新送入送风风道）；所述设备组件包括：风阀、盘管、风机、滤网、电加热、加湿器、参数传感器等（参数传感器可以为多个以检测所需要的所有参数，例如温湿度传感器检测温湿度数据，二氧化碳传感器检测二氧化碳浓度数据，风量传感器检测风量数据，压力传感器检测压力数据，烟雾传感器检测烟雾浓度数据等）；通过列表方式配置各风道和相应风道内的设备组件，并且该风道中的设备组件将以预设情况下，空气流过的次序，在列表中从上到下排列；由于空调末端设备一般包含多个送风、回风、以及新风风道，但一般只有一个混风风道，配置界面允许添加多个送风、回风、以及新风风道；配置界面允许用户（工程师）为每个风道输入该风道内的设备组成（设备组件）：用户选中列表中某个风道时，提供一系列设备组件供选择，包括：风阀、盘管、风机、滤网、电加热、加湿器、温湿度传感器（获取相应风道内的温湿度数据）等；并且该风道中的设备组件将按照正常情况下，空气流过的次序，在列表（图2中的部件列表）中从上到下排列；例如在送风风道中沿着送风方向含有中效滤网、盘管、风机、和温湿度计，则在列表中，“送风风道”条目下从上到下显示“中效滤网”、“盘管”、“风机”、和“温湿度计”；用户可以通过鼠标拖拉的方式调整部件在列表中的位置；配置界面可以为各设备部件各种参数定义数据来源（例如，数据库某个数据点位、控制器中某个点位等）；通过列表方式配置风道以及风道中的部件，并规定该风道中的设备将按照正常情况下，空气流过的次序，在列表中从上到下排列。

在本实施例中，所述根据各风道获取空调末端设备的结构信息的方法包括：当要求显示某个空调末端设备的可视化图形时，对应空调末端设备的配置信息被送到结构解析模块；该结构解析模块根据空调末端设备组成的基本规律，以及各风道中的设备组件将按照正常情况下空气流过的次序在列表中从上到下排列这个约定“理解”（读取信息）该空调末端设备的几何构造（结构信息）；获得的结构信息将被发送到三维模型生成器和辅助参数计算模块；根据各风道的组成规律和相应风道设备组件的空气流过的次序生成空调末端设备的结构信息；所述风道的组成规律包括：回风风道设置在送风风道上方；回风风道出口与排风风道入口相对；新风风道的出口和送风风道的入口相对；混风风道的入口设置在回风风道和排风风道的结合处，出口设置在新风风道和送风风道的结合处；以及默认同种类型的风道并列设置。

在本实施例中，所述根据结构信息获取空调末端设备的辅助信息的方法包括：辅助参数计算模块从数据库中获取各部件所对应的数据，同时利用这些数据计算一些对用户有用的辅助信息；通过数据库获取空调末端设备各部件的数据，以获取辅助信息；所述部件包括：风道、风道内的设备组件；所述辅助信息包括：根据各点的温湿度计算空气的焓值；根据风机的额定风量和当时转速获取风量；根据具有风量数据的风道推算没有风量数据风道放入风量；不改变空气温度和湿度的部件，将其上游的空气温度和湿度传递到下游。

在本实施例中，所述根据结构信息和辅助信息生成空调末端设备的三维模型的方法包括：辅助参数计算模块输出的数据发送至三维模型生成器，并通过模型与外部数据的接口反映到模型中；三维模型生成器根据空调末端的几何构造信息（结构信息）以及获得的状态参数（辅助信息，以及设备组件内各传感器检测获取的温度、湿度等），从部件模型库中提取对应的部件模型，拼装出空调末端设备的三维模型，并自动调整壳体的长度以容纳风道内各设备组件；根据结构信息和辅助信息获取相应的部件模型，以构成空调末端设备的三维模型；部件模型库包含但不限于：风道壳体的形状和材料；各种传感器的形状、显示数据的标签；风阀的形状以及阀门随开度变化的方式；各级别滤网的形状以及滤网“变脏”的变化方式；风机的形状以及风机叶片随转速变化的方式；形状，制冷制热状态的表示方式以及盘管阀门随开度的变化方式；对每个部件模型还定义了与外部数据进行实时数据交换的接口；基于.NET技术，根据配制信息和预先准备的部件模型，自动生成空调末端设备的三维模型。

图3是本发明所涉及的空调末端设备的三维图形动画示意图。

如图3所示，在本实施例中，所述根据三维模型生成空调末端设备的三维图形动画的方法包括：通过三维图形动画显示空调末端设备的结构信息，空调末端设备的运行状态，空调末端设备的运行参数，风道内的空气流向和温度，以及显示各风道的流量、温度、湿度和焓值；例如，根据鼠标点击位置可跳出信息显示框显示空调末端各分段（各风道）不同位置的流量、温度、湿度、焓值；自动在各风道内生成一系列箭头，用箭头的运动方向和颜色表示末端空调设备内空气流动的方向和温度；空调末端设备的几何信息（结构信息）；设备的运行状态：根据风机的频率来呈现风扇转动的快和慢；根据开度来呈现风阀和盘管阀门的转动角度；根据加热片的颜色变动来呈现加热器是否在工作；文本框显示的运行参数：例如风机频率、阀门开度等；在风道内平均分布箭头，以箭头的运动方向和颜色（随温度变化），直观显示空气从哪个地方来到哪个地方去，哪个地方温度高哪个地方温度低（也可以用箭头颜色以外的方式显示空调箱各处的温度或其它参数例如CO2浓度等）；如果用户用鼠标移动到风道的某个位置，采用文本框显示该处的流量（风量）、温度、湿度和焓值等（计算机可以为风道各点计算除了流量、温度、湿度、焓值等以外更多的参数）；除了在楼宇自动化系统的上位机软件中指定位置显示空调末端的三维动画，用户在配置界面中可以看到正在被配置的空调末端：用户每新增或删除某个风道或设备，或者修改了某个数据，三维图形将被刷新反映最新的变化；用户可以通过鼠标调整三维视角，或者放大缩小三维图形。

实施例2

图4是本发明所涉及的空调末端设备的配置工具的原理框图。

如图4所示，在实施例1的基础上，本实施例2还提供一种空调末端设备的配置工具，包括：配置界面模块，设置空调末端设备的配置信息；结构解析模块，根据配置信息获取空调末端设备的结构信息；辅助参数计算模块，根据结构信息获取空调末端设备的辅助信息；三维模型生成器（3D模型生成器），根据结构信息和辅助信息生成空调末端设备的三维模型；以及三维图形引擎（3D图形引擎），根据三维模型生成空调末端设备的三维图形动画。

在本实施例中，所述空调末端设备的配置工具适于采用实施例1所述的空调末端设备的配置与可视化方法，以实现空调末端设备的三维模型生成和三维图形动画显示，在本实施例中不再赘述。

实施例3

图5是本发明所涉及的空调末端设备的配置与可视化系统的原理框图。

如图5所示，在实施例1和实施例2的基础上，本实施例3还提供一种空调末端设备的配置与可视化系统，包括：配置工具、数据库和部件模型库；所述配置工具适于根据所述数据库中的各部件的数据，以及所述部件模型库中的部件模型，生成空调末端设备的三维模型，并对三维模型进行三维图形动画的显示。

在本实施例中，所述配置工具适于采用实施例2所涉及的配置工具。

综上所述，本发明通过设置空调末端设备的配置信息；根据配置信息获取空调末端设备的结构信息；根据结构信息获取空调末端设备的辅助信息；根据结构信息和辅助信息生成空调末端设备的三维模型；以及根据三维模型生成空调末端设备的三维图形动画，实现了自动生成三维模型而无需工程师进行图形拼接和三维建模，极大的降低了工程师的时间成本计算机可以方便地计算并显示风道各点的风速、温度、湿度和焓值。有助于用户更好地了解空调箱各部分的工作状态。

在本申请所提供的几个实施例中，应该理解到，所揭露的工具、系统和方法，也可以通过其它的方式实现。以上所描述的工具实施例仅仅是示意性的，例如，附图中的流程图和框图显示了根据本发明的多个实施例的工具、方法和计算机程序产品的可能实现的体系架构、功能和操作。在这点上，流程图或框图中的每个方框可以代表一个模块、程序段或代码的一部分，所述模块、程序段或代码的一部分包含一个或多个用于实现规定的逻辑功能的可执行指令。也应当注意，在有些作为替换的实现方式中，方框中所标注的功能也可以以不同于附图中所标注的顺序发生。例如，两个连续的方框实际上可以基本并行地执行，它们有时也可以按相反的顺序执行，这依据所涉及的功能而定。也要注意的是，框图和/或流程图中的每个方框、以及框图和/或流程图中的方框的组合，可以用执行规定的功能或动作的专用的基于硬件的系统来实现，或者可以用专用硬件与计算机指令的组合来实现。

另外，在本发明各个实施例中的各功能模块可以集成在一起形成一个独立的部分，也可以是各个模块单独存在，也可以两个或两个以上模块集成形成一个独立的部分。

所述功能如果以软件功能模块的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。基于这样的理解，本发明的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分或者该技术方案的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储介质中，包括若干指令用以使得一台计算机设备（可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等）执行本发明各个实施例所述方法的全部或部分步骤。而前述的存储介质包括：U盘、移动硬盘、只读存储器（ROM，Read-OnlyMemory）、随机存取存储器（RAM，RandomAccessMemory）、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。

以上述依据本发明的理想实施例为启示，通过上述的说明内容，相关工程师完全可以在不偏离本项发明技术思想的范围内，进行多样的变更以及修改。本项发明的技术性范围并不局限于说明书上的内容，必须要根据权利要求范围来确定其技术性范围。

Claims (8)

1.一种空调末端设备的配置与可视化方法，其特征在于，包括：

设置空调末端设备的配置信息；

根据配置信息获取空调末端设备的结构信息；

根据结构信息获取空调末端设备的辅助信息；

根据结构信息和辅助信息生成空调末端设备的三维模型；以及

根据三维模型生成空调末端设备的三维图形动画。

2.如权利要求1所述的空调末端设备的配置与可视化方法，其特征在于，

所述设置空调末端设备的配置信息的方法包括：

设置空调末端设备的各风道和相应风道内的设备组件；

所述风道包括：送风风道、回风风道、新风风道、排风风道和混风风道；

所述设备组件包括：风阀、盘管、风机、滤网、电加热、加湿器、参数传感器；

通过列表方式配置各风道和相应风道内的设备组件，并且该风道中的设备组件将以预设情况下，空气流过的次序，在列表中从上到下排列。

3.如权利要求2所述的空调末端设备的配置与可视化方法，其特征在于，

所述根据各风道获取空调末端设备的结构信息的方法包括：

根据各风道的组成规律和相应风道设备组件的空气流过的次序生成空调末端设备的结构信息；

所述风道的组成规律包括：

回风风道设置在送风风道上方；

回风风道出口与排风风道入口相对；

新风风道的出口和送风风道的入口相对；

混风风道的入口设置在回风风道和排风风道的结合处，出口设置在新风风道和送风风道的结合处；以及同种类型的风道并列设置。

4.如权利要求3所述的空调末端设备的配置与可视化方法，其特征在于，

所述根据结构信息获取空调末端设备的辅助信息的方法包括：

通过数据库获取空调末端设备各部件的数据，以获取辅助信息；

所述部件包括：风道、风道内的设备组件；

所述辅助信息包括：

根据各点的温湿度计算空气的焓值；

根据风机的额定风量和当时转速获取风量；

根据具有风量数据的风道推算没有风量数据风道放入风量；

不改变空气温度和湿度的部件，将其上游的空气温度和湿度传递到下游。

5.如权利要求4所述的空调末端设备的配置与可视化方法，其特征在于，

所述根据结构信息和辅助信息生成空调末端设备的三维模型的方法包括：

根据结构信息和辅助信息获取相应的部件模型，以构成空调末端设备的三维模型。

6.如权利要求5所述的空调末端设备的配置与可视化方法，其特征在于，

所述根据三维模型生成空调末端设备的三维图形动画的方法包括：

通过三维图形动画显示空调末端设备的结构信息，空调末端设备的运行状态，空调末端设备的运行参数，风道内的空气流向和温度，以及显示各风道的风量、温度、湿度和焓值。

7.一种空调末端设备的配置工具，其特征在于，包括：

配置界面模块，设置空调末端设备的配置信息；

结构解析模块，根据配置信息获取空调末端设备的结构信息；

辅助参数计算模块，根据结构信息获取空调末端设备的辅助信息；

三维模型生成器，根据结构信息和辅助信息生成空调末端设备的三维模型；以及

三维图形引擎，根据三维模型生成空调末端设备的三维图形动画。

8.一种空调末端设备的配置与可视化系统，其特征在于，包括：

配置工具、数据库和部件模型库；

所述配置工具适于根据所述数据库中的各部件的数据，以及所述部件模型库中的部件模型，生成空调末端设备的三维模型，并对三维模型进行三维图形动画的显示。

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