CN112965419A - 一种基于能效优化的建筑节能控制管理系统 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种基于能效优化的建筑节能控制管理系统，涉及建筑节能系统领域，旨在解决仅仅对局部进行节能控制能够节省的能源量相当有限，其他与该处配合的结构仍旧消耗原来的能源量，从而导致有大量能源遭到了浪费的问题。其技术方案要点是：计数器一和计数器二均与计数管理服务器耦接，计数管理服务器用于对计数器一和计数器二所统计人数进行加减得出环境内滞留人数。本发明的一种基于能效优化的建筑节能控制管理系统，通过人流计数模块对进入和离开环境的人数进行计算从而统计环境滞留人数从而计算环境内人体散发热量来判断人体散发热量对于环境温度的影响并且通过管理中心服务器控制空调降低功率。
Description
技术领域
本发明涉及建筑节能系统领域，更具体地说，它涉及一种基于能效优化的建筑节能控制管理系统。
背景技术
目前，我国已有的建筑近400亿平方米，每年新建房屋近20亿平方米，95％以上是高能耗建筑，单位建筑面积能耗是发达国家的2至3倍，因此，建筑节能潜力巨大。而在整个建筑能耗中空调、照明及集中供热等系统占建筑能耗的65％以上，因此建筑节能的关键在于对耗能较大的这些系统进行管理和优化控制，以提高这些系统的能量效率，达到节能的目的。
建筑节能的实施有多种方式，当前主要的技术措施有两种。一种是楼宇自动化系统(Building Automation System BAS)，通过对建筑物内中央空调、照明、电梯等机电设备运行状况监控，通过提高建筑物内环境参数的控制精度实现节能，比如提高温、湿度的控制精度，以达到节能的目的。
由于BAS主要作用是对建筑物内的几点设备的运行状态进行监控，节能只是其功能的一部分，因此BAS主要针对单个设备评价其节能效果。对于业主来讲，建筑物是否节能主要是通过整个系统的节能效果来体现的，所以从单个设备的节能效果看，BAS确实是节能了，但从系统角度看，节能效果并不明显，这说明仅从单个设备而不是系统角度出发，很难实现建筑物的节能。
第二种措施是对建筑物内能耗大的设备实施节能改造，最常用的技术是采用变频技术。虽然变频技术的投资要比采用BAS要少，但其节能效果与采用BAS时遇到的效果相同，也是只能就单个设备评价其节能效果。
比如中央空调系统中组合空调器的节能控制，通常策略是提高温湿度的控制精度。为了使室内温度稳定在26℃，当温度低于26℃时，减少冷风和冷水的流量，但是仅仅对局部进行节能控制能够节省的能源量相当有限，其他与该处配合的结构仍旧消耗原来的能源量，从而导致有大量能源遭到了浪费，不利于建筑的节能效果。
因此需要提出一种新的方案来解决这个问题。
发明内容
针对现有技术存在的不足，本发明的目的在于提供一种基于能效优化的建筑节能控制管理系统，通过人流计数模块对进入和离开环境的人数进行计算从而统计环境滞留人数从而计算环境内人体散发热量来判断人体散发热量对于环境温度的影响并且通过管理中心服务器控制空调降低功率。
本发明的上述技术目的是通过以下技术方案得以实现的：一种基于能效优化的建筑节能控制管理系统，包括管理中心服务器、与管理中心服务器连接的能量管理服务器层以及与能量管理服务器层连接的能量检测控制层，所述管理中心服务器连接有热风回流模块以及人流计数模块，所述热风回流模块包括阀门管理服务器、用于与风机盘管换热的回流管一和回流管二，所述回流管一和回流管二上分别连接有阀门一和阀门二，且所述回流管一和回流管二上均设有抽气泵，所述阀门管理服务器的输出端耦接有阀门控制器一和阀门控制器二，所述阀门控制器一分别耦接阀门一以及位于回流管一上的抽气泵，所述阀门控制器二分别耦接阀门二以及位于回流管二上的抽气泵，所述人流计数模块包括用于安装在环境进口以及环境出口的两根红外光收发器以及与管理中心服务器耦接的计数管理服务器，两个所述红外光收发器分别耦接有计数器一和计数器二，所述计数器一和计数器二均与计数管理服务器耦接，所述计数管理服务器用于对计数器一和计数器二所统计人数进行加减得出环境内滞留人数，所述管理中心服务器得到计数管理服务器统计环境内滞留人数后传递信号至能量管理服务器层以控制能量检测控制层调节功率。
通过采用上述技术方案，通过设置热风回流模块，从而使得当能量检测控制层检测到建筑环境内的顶部热滞留区的温度与等温空调区域内的温度差较大的时候，能够开启热风回流模块，令阀门控制器一或者阀门控制器二能够分别对阀门一以及回流管一上的抽气泵或者阀门二以及回流管二上的抽气泵进行开启，从而将顶部热滞留区内的空气抽吸到等温空调区域内进行热交换，也能够将等温空调区域内的空气抽吸到顶部滞留区内进行热交换，从而使得能量检测控制层内检测到的温度和情况能够传递给能量管理服务器，能量管理服务器能够将信号反馈给管理中心服务器，通过管理中心服务器能够对建筑的节能系统进行调控，降低空调的功率，而通过设置人流技术模块，从而使得当有人通过环境进口进入到环境内的时候，能够通过计数器一进行计数，而当有人从环境出口离开环境内的时候，能够通过计数器二进行计数，将计数器一和计数器二内的信号传递给计数管理服务器，计数管理服务器能够将计算后的环境内滞留人数进行计算，从而反馈给管理中心服务器，令管理中心服务器能够针对人体散发热量进行总量计算，进而对空调进行调节，降低其使用功率，节省能源。
本发明进一步设置为：所述能量检测控制层包括用于检测环境内能量数据的温湿度传感器、照度传感器和感知传感器，以及接收能量数据并通过计算后监测能量的分布和能量使用状态的新风机组检测控制器、组合空调器检测控制器、风机盘管检测控制器、冷冻泵检测控制器、冷却泵检测控制器和冷却塔检测控制器。
通过采用上述技术方案，能量检测控制层是整个节能管理系统的基础和依据，通过对各种能量信息的采集，并且及时反馈给管理中心服务器，系统可以实时获得实际的能量使用状况。并且能够实现对系统中部件的控制。
本发明进一步设置为：所述能量管理服务器层，包括将能量检测控制层的能量监测数据分析后进行能量动态分配的制冷机房管理服务器、新风机组管理服务器、组合空调器管理服务器和风机盘管管理服务器，所述风机盘管管理服务器与风机盘管检测控制器耦接，所述组合空调管理服务器与组合空调器检测控制器耦接，所述新风机组管理服务器与新风机组检测控制器耦接，所述制冷机房管理服务器与冷冻泵检测控制器、冷却泵检测控制器、冷却塔检测控制器耦接。
通过采用上述技术方案，通过设置能量管理服务器层，从而使得将能量检测控制层的能量监测数据分析后进行能量动态分配，从而使得单个服务器发生破损问题的时候，不会出现整个系统瘫痪无法运作的情况。
本发明进一步设置为：所述计数管理服务器、新风机组管理服务器、组合空调器管理服务器、风机盘管管理服务器以及阀门管理服务器均通过以太网与管理中心服务器信号连接。
通过采用上述技术方案，通过设置以太网，从而令管理中心服务器与计数管理服务器、新风机组管理服务器、组合空调器管理服务器、风机盘管管理服务器以及阀门管理服务器耦接的时候能够存在较快的信息传递速度。
本发明进一步设置为：所述红外光收发器包括接收模块和发射模块，所述发射模块包括发光二极管D2，所述发光二极管D2的正极接地，所述发光二极管D2的负极耦接有滑动变阻器，所述滑动变阻器远离发光二极管D2的一端连接有5V电压，所述接收模块包括为HS0038A2型号的红外接收头，所述红外接收头用于发出信号，所述红外接收头的引脚1接地，所述红外接收头的引脚2耦接有电阻R4，所述电阻R4远离红外接收头的引脚2的一端耦接有5V电压，所述红外接收头的引脚1耦接有电容C1，所述电容C1的两端并联有电容C2，所述红外接收头的引脚3耦接有电阻R3，所述电阻R3远离红外接收头的引脚3的一端与5V电压耦接，所述电阻R3靠近红外接收头的引脚3的一端耦接有电阻R5，所述电阻R5耦接有三极管Q1，所述三极管Q1的基级与电阻R5耦接，所述三极管Q1的发射极接地，所述三极管Q1的集电极耦接有发光二极管D1，且所述发光二极管D1的正极与三极管Q1的集电极耦接，所述发光二极管D1的另一端耦接有与5V电压耦接的电阻R1。
通过采用上述技术方案，通过设置红外光收发器包括的接收模块和发射模块，从而使得红外光收发器能够发出红外线信号和接收红外线信号，当人们进出环境进出口的时候，能够暂时隔断红外信号，从而产生方波，方便红外接收头接收到信号。
本发明进一步设置为：所述计数器一和计数器二均包括为74LS161型号的芯片，所述芯片的引脚2用于接收红外接收头的信号，所述芯片的引脚7、引脚9和引脚10均连接有高电频，所述芯片的引脚16耦接有5V电压，所述芯片的引脚11、引脚12、引脚13和引脚14用于与计数管理服务器耦接，所述芯片的引脚11和引脚13共同耦接有一个74LS00型号的与非门电路，所述与非门电路的输出端与芯片的引脚1耦接。
通过采用上述技术方案，通过设置计数器一和计数器二，从而使得两者能够针对环境进口处和环境出口处的红外信号进行计数，并且能够将数量信号传递给计数管理服务器。
本发明进一步设置为：所述计数管理服务器包括基于AT89C51型号的单片机的最小系统，所述芯片的引脚11、引脚12、引脚13和引脚14分别与单片机上的引脚P1.0、引脚P1.1、引脚P1.2和引脚P1.3耦接。
通过采用上述技术方案，通过设置计数管理服务器，从而使得其能够对环境进口处和环境出口处的进出人数进行统计和加减，从而得出环境内滞留人数的总量，从而方便系统对环境内人体散发热量总量进行计算。
本发明进一步设置为：所述单片机的Vcc端耦接有3.3V电压。
通过采用上述技术方案，通过设置3.3V电压，从而使得单片机能够正常进行工作。
综上所述，本发明具有以下有益效果：
通过设置热风回流模块，从而使得当能量检测控制层检测到建筑环境内的顶部热滞留区的温度与等温空调区域内的温度差较大的时候，能够开启热风回流模块，令阀门控制器一或者阀门控制器二能够分别对阀门一以及回流管一上的抽气泵或者阀门二以及回流管二上的抽气泵进行开启，从而将顶部热滞留区内的空气抽吸到等温空调区域内进行热交换，也能够将等温空调区域内的空气抽吸到顶部滞留区内进行热交换，从而使得能量检测控制层内检测到的温度和情况能够传递给能量管理服务器，能量管理服务器能够将信号反馈给管理中心服务器，通过管理中心服务器能够对建筑的节能系统进行调控，降低空调的功率，而通过设置人流技术模块，从而使得当有人通过环境进口进入到环境内的时候，能够通过计数器一进行计数，而当有人从环境出口离开环境内的时候，能够通过计数器二进行计数，将计数器一和计数器二内的信号传递给计数管理服务器，计数管理服务器能够将计算后的环境内滞留人数进行计算，从而反馈给管理中心服务器，令管理中心服务器能够针对人体散发热量进行总量计算，进而对空调进行调节，降低其使用功率，节省能源。
附图说明
图1为本发明的框图；
图2为本发明中红外光收发器、计数器一和计数管理服务器的电路图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例，对本发明进行详细描述。
实施例：基于能效优化的建筑节能控制管理系统如图1和图2所示，
一种基于能效优化的建筑节能控制管理系统，包括管理中心服务器、与管理中心服务器连接的能量管理服务器层以及与能量管理服务器层连接的能量检测控制层，管理中心服务器连接有热风回流模块以及人流计数模块，热风回流模块包括阀门管理服务器、用于与风机盘管换热的回流管一和回流管二，回流管一和回流管二上分别连接有阀门一和阀门二，且回流管一和回流管二上均设有抽气泵，阀门管理服务器的输出端耦接有阀门控制器一和阀门控制器二，阀门控制器一分别耦接阀门一以及位于回流管一上的抽气泵，阀门控制器二分别耦接阀门二以及位于回流管二上的抽气泵，人流计数模块包括用于安装在环境进口以及环境出口的两根红外光收发器以及与管理中心服务器耦接的计数管理服务器，两个红外光收发器分别耦接有计数器一和计数器二，计数器一和计数器二均与计数管理服务器耦接，计数管理服务器用于对计数器一和计数器二所统计人数进行加减得出环境内滞留人数，管理中心服务器得到计数管理服务器统计环境内滞留人数后传递信号至能量管理服务器层以控制能量检测控制层调节功率，能量检测控制层包括用于检测环境内能量数据的温湿度传感器、照度传感器和感知传感器，以及接收能量数据并通过计算后监测能量的分布和能量使用状态的新风机组检测控制器、组合空调器检测控制器、风机盘管检测控制器、冷冻泵检测控制器、冷却泵检测控制器和冷却塔检测控制器，能量管理服务器层，包括将能量检测控制层的能量监测数据分析后进行能量动态分配的制冷机房管理服务器、新风机组管理服务器、组合空调器管理服务器和风机盘管管理服务器，风机盘管管理服务器与风机盘管检测控制器耦接，组合空调管理服务器与组合空调器检测控制器耦接，新风机组管理服务器与新风机组检测控制器耦接，制冷机房管理服务器与冷冻泵检测控制器、冷却泵检测控制器、冷却塔检测控制器耦接，计数管理服务器、新风机组管理服务器、组合空调器管理服务器、风机盘管管理服务器以及阀门管理服务器均通过以太网与管理中心服务器信号连接，红外光收发器包括接收模块和发射模块，发射模块包括发光二极管D2，发光二极管D2的正极接地，发光二极管D2的负极耦接有滑动变阻器，滑动变阻器远离发光二极管D2的一端连接有5V电压，接收模块包括为HS0038A2型号的红外接收头，红外接收头用于发出信号，红外接收头的引脚1接地，红外接收头的引脚2耦接有电阻R4，电阻R4远离红外接收头的引脚2的一端耦接有5V电压，红外接收头的引脚1耦接有电容C1，电容C1的两端并联有电容C2，红外接收头的引脚3耦接有电阻R3，电阻R3远离红外接收头的引脚3的一端与5V电压耦接，电阻R3靠近红外接收头的引脚3的一端耦接有电阻R5，电阻R5耦接有三极管Q1，三极管Q1的基级与电阻R5耦接，三极管Q1的发射极接地，三极管Q1的集电极耦接有发光二极管D1，且发光二极管D1的正极与三极管Q1的集电极耦接，发光二极管D1的另一端耦接有与5V电压耦接的电阻R1，计数器一和计数器二均包括为74LS161型号的芯片，芯片的引脚2用于接收红外接收头的信号，芯片的引脚7、引脚9和引脚10均连接有高电频，芯片的引脚16耦接有5V电压，芯片的引脚11、引脚12、引脚13和引脚14用于与计数管理服务器耦接，芯片的引脚11和引脚13共同耦接有一个74LS00型号的与非门电路，与非门电路的输出端与芯片的引脚1耦接，计数管理服务器包括基于AT89C51型号的单片机的最小系统，芯片的引脚11、引脚12、引脚13和引脚14分别与单片机上的引脚P1.0、引脚P1.1、引脚P1.2和引脚P1.3耦接，单片机的Vcc端耦接有3.3V电压。
当人们在使用本控制管理系统的时候，首先人们能够通过温湿度传感器、照度传感器和感知传感器进行环境量的测试，通过温湿度传感器得出环境中的温湿度情况，通过照度传感器测量出环境中的光照强度，通过感知传感器获取区域内人员活动情况，例如在典型区域内是否有人在活动，人员数量的变化等，而后传递给新风机组检测控制器、组合空调器检测控制器和风机盘管检测控制器，通过上述几种控制器进行空调组件的控制，调整空调的工作效率，并且能够通过新风机组管理服务器、组合空调器管理服务器和风机盘管管理服务器进行数据管理，并且能够通过以太网将信息传递给管理中心服务器进行总数据的管理和传递、处理，并且当能量检测控制层检测到建筑环境内的顶部热滞留区的温度与等温空调区域内的温度差较大的时候，能够开启热风回流模块，令阀门控制器一或者阀门控制器二能够分别对阀门一以及回流管一上的抽气泵或者阀门二以及回流管二上的抽气泵进行开启，从而将顶部热滞留区内的空气抽吸到等温空调区域内进行热交换，也能够将等温空调区域内的空气抽吸到顶部滞留区内进行热交换，从而使得能量检测控制层内检测到的温度和情况能够传递给能量管理服务器，能量管理服务器能够将信号反馈给管理中心服务器，通过管理中心服务器能够对建筑的节能系统进行调控，降低空调的功率，而当建筑环境内有人员从环境入口进入到建筑环境内的时候，能够通过红外光收发器对环境入口的进入人数进行统计，在人们通过环境入口进入到建筑内的时候，人们会对发射模块中发光二极管D2所射出的红外线进行阻隔，从而使得接收模块中的发光二极管D1无法接收到红外信号，并且能够通过电路传递给红外接收头，从而产生方波信号，当芯片检测到红外接收头的方波以后，便直接能够开始技术，并且将信息信号传递给单片机，而后单片机接收到计数器一和计数器二的统计数值并且对数值进行加减计算，从而使得技术管理服务器能够得出建筑环境内滞留人数总数，并将信息通过以太网传递给管理中心服务器，并且通过管理中心服务器进行计算，从而使得其能够得出建筑环境内滞留人数散发出的人体热量，人体热量能够对环境产生影响，从而使得建筑内环境的温度上升，从而使得管理中心服务器能够控制空调进一步降低功率，降低空调所产生的能源浪费，并且将建筑环境保持在一定的温度水平上。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，本发明的保护范围并不仅局限于上述实施例，凡属于本发明思路下的技术方案均属于本发明的保护范围。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理前提下的若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。
Claims (8)
1.一种基于能效优化的建筑节能控制管理系统，包括管理中心服务器、与管理中心服务器连接的能量管理服务器层以及与能量管理服务器层连接的能量检测控制层，其特征在于：所述管理中心服务器连接有热风回流模块以及人流计数模块，所述热风回流模块包括阀门管理服务器、用于与风机盘管换热的回流管一和回流管二，所述回流管一和回流管二上分别连接有阀门一和阀门二，且所述回流管一和回流管二上均设有抽气泵，所述阀门管理服务器的输出端耦接有阀门控制器一和阀门控制器二，所述阀门控制器一分别耦接阀门一以及位于回流管一上的抽气泵，所述阀门控制器二分别耦接阀门二以及位于回流管二上的抽气泵，所述人流计数模块包括用于安装在环境进口以及环境出口的两根红外光收发器以及与管理中心服务器耦接的计数管理服务器，两个所述红外光收发器分别耦接有计数器一和计数器二，所述计数器一和计数器二均与计数管理服务器耦接，所述计数管理服务器用于对计数器一和计数器二所统计人数进行加减得出环境内滞留人数，所述管理中心服务器得到计数管理服务器统计环境内滞留人数后传递信号至能量管理服务器层以控制能量检测控制层调节功率。
2.根据权利要求1所述的一种基于能效优化的建筑节能控制管理系统，其特征在于：所述能量检测控制层包括用于检测环境内能量数据的温湿度传感器、照度传感器和感知传感器，以及接收能量数据并通过计算后监测能量的分布和能量使用状态的新风机组检测控制器、组合空调器检测控制器、风机盘管检测控制器、冷冻泵检测控制器、冷却泵检测控制器和冷却塔检测控制器。
3.根据权利要求2所述的一种基于能效优化的建筑节能控制管理系统，其特征在于：所述能量管理服务器层，包括将能量检测控制层的能量监测数据分析后进行能量动态分配的制冷机房管理服务器、新风机组管理服务器、组合空调器管理服务器和风机盘管管理服务器，所述风机盘管管理服务器与风机盘管检测控制器耦接，所述组合空调管理服务器与组合空调器检测控制器耦接，所述新风机组管理服务器与新风机组检测控制器耦接，所述制冷机房管理服务器与冷冻泵检测控制器、冷却泵检测控制器、冷却塔检测控制器耦接。
4.根据权利要求3所述的一种基于能效优化的建筑节能控制管理系统，其特征在于：所述计数管理服务器、新风机组管理服务器、组合空调器管理服务器、风机盘管管理服务器以及阀门管理服务器均通过以太网与管理中心服务器信号连接。
5.根据权利要求4所述的一种基于能效优化的建筑节能控制管理系统，其特征在于：所述红外光收发器包括接收模块和发射模块，所述发射模块包括发光二极管D2，所述发光二极管D2的正极接地，所述发光二极管D2的负极耦接有滑动变阻器，所述滑动变阻器远离发光二极管D2的一端连接有5V电压，所述接收模块包括为HS0038A2型号的红外接收头，所述红外接收头用于发出信号，所述红外接收头的引脚1接地，所述红外接收头的引脚2耦接有电阻R4，所述电阻R4远离红外接收头的引脚2的一端耦接有5V电压，所述红外接收头的引脚1耦接有电容C1，所述电容C1的两端并联有电容C2，所述红外接收头的引脚3耦接有电阻R3，所述电阻R3远离红外接收头的引脚3的一端与5V电压耦接，所述电阻R3靠近红外接收头的引脚3的一端耦接有电阻R5，所述电阻R5耦接有三极管Q1，所述三极管Q1的基级与电阻R5耦接，所述三极管Q1的发射极接地，所述三极管Q1的集电极耦接有发光二极管D1，且所述发光二极管D1的正极与三极管Q1的集电极耦接，所述发光二极管D1的另一端耦接有与5V电压耦接的电阻R1。
6.根据权利要求5所述的一种基于能效优化的建筑节能控制管理系统，其特征在于：所述计数器一和计数器二均包括为74LS161型号的芯片，所述芯片的引脚2用于接收红外接收头的信号，所述芯片的引脚7、引脚9和引脚10均连接有高电频，所述芯片的引脚16耦接有5V电压，所述芯片的引脚11、引脚12、引脚13和引脚14用于与计数管理服务器耦接，所述芯片的引脚11和引脚13共同耦接有一个74LS00型号的与非门电路，所述与非门电路的输出端与芯片的引脚1耦接。
7.根据权利要求6所述的一种基于能效优化的建筑节能控制管理系统，其特征在于：所述计数管理服务器包括基于AT89C51型号的单片机的最小系统，所述芯片的引脚11、引脚12、引脚13和引脚14分别与单片机上的引脚P1.0、引脚P1.1、引脚P1.2和引脚P1.3耦接。
8.根据权利要求7所述的一种基于能效优化的建筑节能控制管理系统，其特征在于：所述单片机的Vcc端耦接有3.3V电压。
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