CN113028603B - 一种应用于中央空调系统的设备监测系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种应用于中央空调系统的设备监测系统，所述设备监测系统包括：硬件层、通信层和设备层；硬件层包括多个硬件模块，多个硬件模块分别用于采集中央空调系统的不同类型的设备的状态参数数据；通信层通过为硬件层的每个硬件模块配置对应的IP地址或串口端点的方式与硬件层的每个硬件模块连接，将中央空调系统的不同类型的设备的状态参数传输至设备层；所述设备层用于根据中央空调系统的设备的类型采用树状结构对所述状态参数数据进行管理和显示，并对中央空调系统的设备进行控制。本发明在硬件层设置了多个硬件模块分别对不同类型的设备进行状态监测，并在设备层采用树状结构进行管理，实现依据设备类型的分类监控管理。

Description

一种应用于中央空调系统的设备监测系统

技术领域

本发明涉及中央空调系统监控技术领域，特别是涉及一种应用于中央空调系统的设备监测系统。

背景技术

传统的应用于中央空调系统状态监测的组态软件的数据组织方法过于粗暴简单，未充分利用虽然设备数量很多、但设备类型有限的有利条件进行数据的抽象组织。

传统组态软件如组态王、Intouch等，采用基于标签式的数据组织方法。其数据自通信采集后在软件中呈现为一个个离散的数据点，当数据点多时，成千上万的数据点呈现类似一个二维excel表格，查看和使用都不方便。

在中央空调系统的状态监控项目中存在很多类似的受控点和反馈点，而这些受控点和反馈点在逻辑上是存在关联的，如主机出口温度和主机入口温度为主机重要参数，当基于标签式的命名后会成为“1号主机出口温度”和“1号主机入口温度”...“2号”...“3号”。标签创建名称重复性太高，耗时太多。

对于有着强烈关联的数据没有进行组织分类，一张表格看完后无法对关联的数据进行有效的筛选和分析，完全依靠个人能力的强弱进行数据的判断，不易用。

对于硬件设备的完备性未给予封装，即一个完备的设备应该有着独立的参数和控制逻辑。而且传统标签式的方法数据和逻辑是完全分离的。

如何实现对中央空调系统的各个设备的有组织逻辑的监控，以提高监控效率和方便性，成为一个亟待解决的技术问题。

发明内容

本发明的目的是提供一种应用于中央空调系统的设备监测系统，以实现对中央空调系统的各个设备的有组织逻辑的监控。

为实现上述目的，本发明提供了如下方案：

本发明提供一种应用于中央空调系统的设备监测系统，所述设备监测系统包括：硬件层、通信层和设备层；

所述硬件层包括多个硬件模块，多个所述硬件模块分别用于采集中央空调系统的不同类型的设备的状态参数数据；

所述通信层通过为硬件层的每个硬件模块配置对应的IP地址或串口端点的方式与硬件层的每个硬件模块连接，将中央空调系统的不同类型的设备的状态参数数据传输至所述设备层；

所述设备层用于根据中央空调系统的设备的类型采用树状结构对所述状态参数数据进行管理和显示，并对中央空调系统的设备进行控制。

可选的，所述硬件层包括用于采集总管的状态参数数据的第一硬件模块、用于采集制冷设备的状态参数数据的第二硬件模块和用于采集主机的状态参数数据的第三硬件模块。

可选的，总管的状态参数数据包括总管出口温度和总管入口温度，第一硬件模块包括多个第一反馈点，每个所述第一反馈点分别与中央空调系统的总管出口温度传感器和总管入口温度传感器连接；制冷设备的状态参数数据包括每个冷冻水泵的运行频率、每个冷却水泵的运行频率和每个冷却塔的运行频率，第二硬件模块包括多个第二反馈点，每个所述第二反馈点分别与中央空调系统的每个冷冻水泵、每个冷却水泵和每个冷却塔的运行状态监测模块连接；主机的状态参数数据包括每个主机的出口温度、入口温度、运行信号和故障信号，第三硬件模块包括多个第三反馈点，每个所述第三反馈点分别与中央空调系统的每个主机的出口温度传感、入口温度传感器、运行状态监测模块连接。

可选的，第三硬件模块还包括多个控制点，多个所述控制点分别与中央空调系统的每个主机的控制端连接，用于根据设备层发送的主机启动命令或主机停止命令控制主机的启动或停止。

可选的，所述硬件层包括用于采集制冷设备的状态参数数据的第二硬件模块和用于采集总管的状态参数数据和主机的状态参数数据的第四硬件模块。

可选的，第四硬件模块还包括多个控制点，多个所述控制点分别与中央空调系统的每个主机的控制端连接，用于根据设备层发送的主机启动命令或主机停止命令控制主机的启动或停止。

可选的，所述通信层包括多个通信模块，每个所述通信模块采用为硬件层的每个硬件模块配置对应的IP地址或串口端点的方式分别与硬件层的每个硬件模块一一对应的连接；

每个所述通信模块还分别连接有多个通信点，每个所述通信点还与所述设备层连接，每个所述通信点内均设置有读缓存和写缓存。

可选的，所述设备监测系统对中央空调系统的不同类型的设备的状态参数数据进行读取的过程为：

设备层通过设备层的界面发送读数据包至通信层的通信模块，通信模块将所述读数据包发送给硬件层的硬件模块；

硬件模块对所述读数据包进行解析，获取读数据命令，将读数据命令对应的设备的状态参数数据进行打包，并将打包后的状态参数数据发送至所述硬件模块对应的通信模块，所述通信模块对所述打包后的状态参数数据进行解析，获得通信点地址寻址信息，并根据通信点地址寻址信息确定所述状态参数数据对应的通信点，将解析后的状态参数数据对齐后写入与所述状态参数数据对应的通信点的读缓存；

所述设备层从与所述状态参数数据对应的通信点的读缓存读取状态参数数据。

可选的，所述设备监测系统对中央空调系统的不同类型的设备进行控制写入的过程为：

设备层将要写的值写入被控设备对应的通信点的写缓存中、并进行读写权限的判断；

通信层在接收到写信号后，取出写缓存中的值，并进行打包生成写数据包，将所述写数据包发送给被控设备对应的硬件模块；

硬件模块收到写数据包后对所述写数据包进行协议解析，得到写值，并将所述写值反馈给被控设备。

可选的，所述树状结构的第一层枝干为中央空调系统的设备的类型模板，所述树状结构的第二层枝干为每种类型模板包含的设备，所述树状结构的第三层枝干为每个设备的被控对象。

根据本发明提供的具体实施例，本发明公开了以下技术效果：

本发明公开了一种应用于中央空调系统的设备监测系统，所述设备监测系统包括：硬件层、通信层和设备层；所述硬件层包括多个硬件模块，多个所述硬件模块分别用于采集中央空调系统的不同类型的设备的状态参数数据；所述通信层通过为硬件层的每个硬件模块配置对应的IP地址或串口端点的方式与硬件层的每个硬件模块连接，将中央空调系统的不同类型的设备的状态参数数据传输至所述设备层；所述设备层用于根据中央空调系统的设备的类型采用树状结构对所述状态参数数据进行管理和显示，并对中央空调系统的设备进行控制。本发明在硬件层设置了多个硬件模块分别对不同类型的设备进行状态监测，并在设备层采用树状结构进行管理，实现依据设备类型的分类监控管理。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例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性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明提供的一种应用于中央空调系统的设备监测系统的结构组成示意图；

图2为本发明提供的硬件层的结构组成示意图；

图3为本发明提供的设备监测系统的读操作流程图；

图4为本发明提供的设备监测系统的写操作流程图；

图5为本发明具体实施例提供的设备监测系统的组织结构图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，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。

本发明的目的是提供一种应用于中央空调系统的设备监测系统，以实现对中央空调系统的各个设备的有组织逻辑的监控。

为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。

如图1所示，本发明提供一种应用于中央空调系统的设备监测系统，所述设备监测系统包括：硬件层、通信层和设备层；所述硬件层包括多个硬件模块，多个所述硬件模块分别用于采集中央空调系统的不同类型的设备的状态参数数据；所述通信层通过为硬件层的每个硬件模块配置对应的IP地址或串口端点的方式与硬件层的每个硬件模块连接，将中央空调系统的不同类型的设备的状态参数数据传输至所述设备层；所述设备层用于根据中央空调系统的设备的类型采用树状结构对所述状态参数数据进行管理和显示，并对中央空调系统的设备进行控制。本发明的所述树状结构的第一层枝干为中央空调系统的设备的类型模板，所述树状结构的第二层枝干为每种类型模板包含的设备，所述树状结构的第三层枝干为每个设备的被控对象。

如图2所示，所述硬件层包括用于采集总管的状态参数数据的第一硬件模块(对应图2中的1号硬件模块)、用于采集制冷设备的状态参数数据的第二硬件模块(对应图2中的2号硬件模块)和用于采集主机的状态参数数据的第三硬件模块(对应图2中的3号硬件模块)。其中，总管的状态参数数据包括总管出口温度和总管入口温度，第一硬件模块包括多个第一反馈点，每个所述第一反馈点分别与中央空调系统的总管出口温度传感器和总管入口温度传感器连接；制冷设备的状态参数数据包括每个冷冻水泵的运行频率、每个冷却水泵的运行频率和每个冷却塔的运行频率，第二硬件模块包括多个第二反馈点，每个所述第二反馈点分别与中央空调系统的每个冷冻水泵、每个冷却水泵和每个冷却塔的运行状态监测模块连接；主机的状态参数数据包括每个主机的出口温度、入口温度、运行信号和故障信号，第三硬件模块包括多个第三反馈点，每个所述第三反馈点分别与中央空调系统的每个主机的出口温度传感、入口温度传感器、运行状态监测模块连接。

第三硬件模块还包括多个控制点，多个所述控制点分别与中央空调系统的每个主机的控制端连接，用于根据设备层发送的主机启动命令或主机停止命令控制主机的启动或停止。

如图2所示，硬件模块中的受控点、或者叫采集点，受控点名称实际并不存在，实际这些受控点只是一些数据值和寄存器地址，实际项目设计时不一定是这样清晰的分类的，而是交叉的。即本发明的硬件层的各个硬件模块的划分方式，可以根据需要进行调整，例如，如表1所示，本发明的硬件层还可以包括用于采集制冷设备的状态参数数据的第二硬件模块和用于采集总管的状态参数数据和主机的状态参数数据的第四硬件模块。其中，第四硬件模块还包括多个控制点，多个所述控制点分别与中央空调系统的每个主机的控制端连接，用于根据设备层发送的主机启动命令或主机停止命令控制主机的启动或停止。

表1 硬件模块功能划分表

硬件层通常指代具有电气结构和物理设备(客观存在的物理设备)对接功能的及负责对物理设备的电气信号、物理设备产生的数据进行采集的硬件模块的统称。这些硬件模块包括如微型控制器、信号采集器、主机通信模块、器件执行器等等和物理设备直接或间接连接的器件。

若硬件模块本身支持数据通信功能，则其内部自含电气信号转模拟信号的芯片或数模处理逻辑。如绝大部分中央空调主机自带通信模块、以串口Modbus通信功能常见。

若硬件模块本身不支持数据通信功能，则其输出为电气模拟信号，则需电气装置将该信号进行数模转换后、提供数据通信功能，以多个连接装置形成一个可进行数据通信的硬件模块。实现该功能只需对应的设置与对应的中央空调系统的设备的信号输出端连接的模数转换模块、控制器和用于与通信层连接的接口芯片即可，其实现方式并不复杂，在此不再赘述。

硬件模块之间在安装的位置、逻辑关系上是离散的关系。同一个硬件模块可以采集传输一个物理设备或多个物理设备的数据。

每个硬件模块中存在n个受控点(n值取决于采用的硬件模块类型)，受控点之间在采集的位置关系上是离散的、但逻辑上可能存在关系。

如图2所示，每个硬件模块的位置和关系都是离散的(以太网IP和端口不一样；若为串口通信则串口号、从机地址等参数也不一样)。每个硬件模块负责采集具体物理设备或器件所产生的数据，并未知定义和通信层进行通信的接口。

本发明的硬件模块和设备间的对应关系，受控点在硬件模块中的离散关系，通过受控点接口/协议定义，如表2所示，第三硬件模块的定义内容包括：寄存器地址、值类型、字节序等。

表2 第三硬件模块的定义列表

通信层即上位机软件(设备层)与硬件层的接口，采用特定的通信协议和硬件模块进行通信，实现将硬件模块采集到的数据读取到通信层、以供设备层调用，并将设备层结果反馈至硬件的功能。

通信层通常起到作为硬件层和设备层的数据交互通道的作用，及数据的读取和反馈。但和每层功能独立一样，通信层有独立的功能设计，如通信点的只读/读写权限、数据值的转换、地址的映射等。

作为设备层和硬件层的接口通道，其将种类繁多的通信协议所定义的接口(可认为非标准的接口，各个协议所定义的数据值类型、大小端模式、协议的解析方法等都会不同)，转换为一张标准的、向设备层提供的二维表接口，从而保证设备层的接口调用简单、可靠；并且在增加或修改通信协议的接口时，不影响提供给设备层调用的接口。

通信层和硬件层的通信协议很多，本发明多以Modbus举例，但不限于该通信协议。

通信层为硬件模块的虚拟层，其通常与硬件模块具有一致的结构。

通信端点与硬件模块的通信链路对应，通常由以太网端点和串口端点，配置与实际设计一样的参数后，即可与硬件模块通信。

通信模块与硬件模块对应，配置与硬件模块需要的参数后，即可通过通信端点、与硬件模块进行通信，实现数据的读取和写入。

通信点与硬件模块的受控点对应、为上位机虚拟的内存点，将通过通信读取到的数据写入通信点、并由设备层调用，而设备层可将需要反馈的值写入通信点，再由通信点写入硬件模块。

通信层根据硬件层提供的接口/协议进行组态配置后，形成与硬件层类似的对应关系。但会增加更多保持通信层功能完整的配置参数，如名称、读写权限、倍率、按位转换等。如表3所示。

表3 通信层配置列表

对应的本发明的通信层包括多个通信模块，每个所述通信模块采用为硬件层的每个硬件模块配置对应的IP地址或串口端点的方式分别与硬件层的每个硬件模块一一对应的连接；每个所述通信模块还分别连接有多个通信点，每个所述通信点还与所述设备层连接，每个所述通信点内均设置有读缓存和写缓存。

硬件模块准备数据分两种模式：

1、与可通信的设备间的数据采集，直接使用标准通信协议如Modbus进行通信后采集、将数据在硬件模块中缓存。

2、与不能通信的设备间的数据采集，通过数模转换等方式，将数据在硬件模块中缓存。

数据准备完后，给通信层的方式有两种：

1、主从模式，硬件模块作为从机、通信层作为主机，由通信层发起读或写数据请求、硬件模块接收请求后按需将数据返回或执行设备操作。

2、异步模式，由通信层主动与硬件模块产生通信连接、并保持，由硬件模块将数据按需发送给通信层，并同时可以接收通信层的读或写请求。

如表3所示，通信模板以第三通信模块为例，在具体实施时，会存在许多采集类型相同、但目标不同的模块，即采集的参数还是表3所列的内容，例如设备是4号、5号等主机。为保证节省调试时间、提升工作效率，将具有同类功能的通信模块抽象为通信模板，从而使用模板来创建通信模块、修改对应不同的参数即可。

本发明的倍率为对通信读取到的数据进行转换的倍率。如读数据为3650、倍率100，则3650/100＝36.5为物理设备产生的值，反馈写时36.5*100＝3650为写给硬件模块的值。

当通过通信协议读取数据时，按照指定的协议发送数据包给硬件模块，硬件模块收到读数据包时，则解析该数据包并得到对应的需要读的数据，并将这些数据打包后发送给通信模块；当通信模块收到读数据返包时，则对数据包进行解析，按照协议规定、在通信模块中进行通信点的寻址，在找到指定地址的通信点后，对齐进行数据的转换后，将值写入通信点的寄存器中；后由设备层调用。

如图3所示，所述设备监测系统对中央空调系统的不同类型的设备的状态参数数据进行读取的过程为：设备层通过设备层的界面发送读数据包至通信层的通信模块，通信模块将所述读数据包发送给硬件层的硬件模块；硬件模块对所述读数据包进行解析，获取读数据命令，将读数据命令对应的设备的状态参数数据进行打包，并将打包后的状态参数数据发送至所述硬件模块对应的通信模块，所述通信模块对所述打包后的状态参数数据进行解析，获得通信点地址寻址信息，并根据通信点地址寻址信息确定所述状态参数数据对应的通信点，将解析后的状态参数数据对齐后写入与所述状态参数数据对应的通信点的读缓存；所述设备层从与所述状态参数数据对应的通信点的读缓存读取状态参数数据。

数据写入：当设备层对某个通信点进行写操作后，即将设备层要写的值写入通信点的写缓存中、并进行读写权限的判断；通信层在接收到写信号后，取出写缓存中的值，按照指定的协议进行打包后形成写数据包，并发送给硬件模块；硬件模块收到写数据包后根据协议解析得到写值，并将值反馈给物理设备，操作成功或失败后将写数据返包发送给通信层，如图4所示。

设备层通常为物理设备的虚拟化，通常和物理设备是一一对应的(特殊情况如单个设备参数较少的时候，会创建一个虚拟设备，用来包含多个物理设备)。其具备和物理设备一致的参数和逻辑。

1)设备的参数通过属性来表示，由属性来存储参数的值；而该数据值的参数由属性的子属性来表示，对值的数据类型、上限、下限、不动作范围、名称等来进行标识。

2)设备的逻辑通过自定义逻辑(含标准和非标准)来实现。标准逻辑为开发后(非软件编码开发)经调试验证可在不同项目中直接使用的逻辑，非标准逻辑为根据项目控制需要而进行开发的(非软件编码开发)逻辑。设备逻辑的执行时通过输入、并产生输出结果的过程。

3)设备逻辑的输入。设备自身属性和子属性均可为自身逻辑的输入；跨设备的输入需该设备开放权限，其指定的属性和子属性方可成为输入。

4)设备逻辑的输出。设备自身允许写操作的属性和子属性可为自身逻辑的输出；跨设备的输出需该设备开放权限，其指定的属性和子属性方可成为输出。

设备属性分为实点和虚点。实点为与物理设备、即和通信点所对应的属性，对实点属性的操作即代表对物理设备的操作，属性分只读属性和读写属性，只读属性即不会产生通信写操作，读写属性即会产生通信写操作；虚点属性为设备逻辑执行所需输出或再次输入的属性，是逻辑执行必须的虚拟参量，同样分为只读和读写属性，只读属性只能作为逻辑输入，读写属性可作为逻辑输出，如表4所示。

表4 设备层的配置列表

如表4所示，设备层的设备模板，以1号主机对应的设备模块为例。具体实施时，会存在很多同类型的主机，其基本的配置参数和逻辑都是相同的、仅运行参数不一样，则将具有同类属性和逻辑的设备抽象形成设备模板，从而通过设备模板来创建设备实例，节省时间和提升调试效率。

实点属性读值：根据通信层提供的接口，从指定通信点读缓存中读取到读取，并在经过属性逻辑判断后、赋值到属性当前值中。

实点属性写值：根据通信层提供的接口，写值到指定通信点的写缓存中，并经由通信点逻辑判断后、写入硬件模块中。

虚点属性更新：设备内逻辑执行，通常以实点属性作为逻辑输入，经由逻辑执行后，将逻辑结果写入虚点属性中；从而实点属性和虚点属性均可作为逻辑输入，再有逻辑执行后输出至实点属性或虚点属性。对实点属性的输出即写实点、触发写通信点操作；对虚点属性的输出即写虚点、通常触发其它逻辑执行。

结合具体实施时的工程建设方案和实施的通信原理图，统计出该中央空调系统的受控对象、受控点，并将受控点进行归类到受控对象中。即每个受控对象有哪些受控点。

受控对象：如制冷主机、冷冻水泵、冷却水泵、冷却塔、各种阀门、空气处理机、新风机、回排风机、各种传感器等。

受控点：控制点(启动命令、停止命令、频率设置值、出口温度设定值等)、反馈点(运行信号、故障信号、运行频率、出口温度、入口温度、阀门开到位状态、阀门关到位状态、阀门开度值等)。

关联/关系归类：主机(启动命令、停止命令、出口温度设置值、出口温度、入口温度等)、水泵(启动命令、停止命令、频率设定值、运行频率值等)、阀门(开到位状态、关到位状态、开度值等)。

本发明的设备监测系统的组态方法为：

一、通信组态

通常情况下，受控点对应通信点，这些通信点在工程中为分布的、离散的物理点位，通信采用如Modbus等标准(或MCNP公司协议)通信进行软件和模块(硬件模块，如控制器、传感器、主机通信单元等)间的通信。

1、添加通信模板。

1)在软件通信模板配置界面，右击(或点击)添加模板菜单，输入模板名称、选择模板通信协议类型，确认后成功添加模板。如主机通信、水表通信等。

模板起到通信点分类组织的作用，可以采用按设备、按区域等方法进行组织。如通信设备较少时，按设备进行分类；当通信点较多、分布较广时，一个硬件模块通常会集中采集区域内通信点，则按区域进行分类。

2)为模板添加通信寄存器。寄存器需指定地址、类型、读写权限。地址用于通信协议解析时进行寻址、以及通信点解析值时寻址；类型包括线圈、只读线圈、模拟量、只读模拟量；读写权限为只读或读写，对应类型自动产生，用于控制该寄存器是否允许写操作产生。

通信寄存器为沿用Modbus寄存器概念，表示一个以2字节为一个内存区域单位的计算机值内存。该寄存器内存存放一个通信值的十六进制数据、但该数据是类型无关的，即在未指定通信点数据值类型前，该内存区域可解析为任意的数据值、如int、double等。

寄存器概念通常在硬件模块中出现，表征嵌入式通信的内存地址区域。

若模板的通信协议指定为Modbus时，可通过连续添加一串寄存器的方式添加多个寄存器、即通信命令添加，可缩减添加很多寄存器时的时间。写操作，即往硬件模块发送写指令。

3)为模板添加通信点。指定通信点名称、寄存器地址、高地位转换、按位转换等。名称用于标识通信点；寄存器地址用于寻址、找到即将解析的内存；转换，有多种转换方式，如高地位、即采用高前低后或低前高后等和通信协议强相关的内存值序。如出口温度、入口温度等。

通信点屏蔽了内存值序以及类型等的解析细节，是后续实际使用的通信接口。大部分的软件或PLC都只提供了基于寄存器点的软件使用方法，没有使用通信点进行分类组织的方法。

4)将通信点和通信寄存器进行关联。使用自动或手动关联的方式，将通信点和寄存器进行关联，待逻辑执行后，即可将无序的十六进制协议值转换可读的通信点值，如int、short、double等；并可对通信的输入/输出进行控制。

2、添加通信端点。

根据实际需要，添加以太网或串口通信端点，并指定通信参数。如串口指定串口号、波特率、数据位等。从而确定实际的通信硬件通道。

3、添加通信模块。

选择一个建立好的通信模板来建立通信模块，并指定通信地址。如串口通信指定从机地址，以太网通信指定目的IP和端口等。模板可复用建立多个模块，模块具有和模板一致的寄存器和通信点等通用配置参数；而每个模块拥有独立运行参数，如通信点的当前值。从而实现通信层的虚拟化。

通信模块为虚拟对象，通常和实际硬件通信模块相对应。采用模板建立通信模块的方法可大幅缩减传统以标签方式进行数据采集和组织的时间。

4、通信调试和测试。

可通过对通信模块的收/发包计数、十六进制通信字节流、通信数据包等进行实时监视，从而确保通信链路状态、通信数值解析值的正确性。

二、设备对象组态

1、添加设备模板。

1)输入设备模板名称，即可添加以名称标识的设备模板。

设备模板可保存后反复引用，即在首次创建模板并保存为标准模板后，后续再使用模板时无需从零开始，可以直接引用指定的模板。在添加模板时，选择引用已保存的模板即可，并可重命名模板。通常情况下，引用的标准模板无需修改即可直接使用，若需修改则引用为非标准模板即可；而新建或临时创建的临时非标准模板可编辑使用。

2)添加设备属性。根据实际工程的工艺和控制需要，指定添加以名称标识的设备属性。

3)设备属性的子属性配置。为设备属性配置包括值类型、初始值、额定值、输入/输出等子属性参数。设备的属性值会根据不同的子属性配置进行值的转换、或权限的控制等。如输出不动作范围、则保证值在指定的区间内时不会触发向设备的操作指令等。

4)设备逻辑编程。设备逻辑含标准策略逻辑(不可修改)和自定义编程逻辑(调试编程)。通常情况下，标准策略逻辑已内置、直接引用；而编程逻辑根据实际需求进行逻辑定制。

在设备逻辑中，有着严格的设备属性访问权限的定义和控制，如本设备只能访问自己的属性、若需访问其它属性需要该设备开放访问权限。类似高级编程语言封装的public\private等。

注意：编程不是指软件开发的编码实现，而是通过可视化的逻辑编程软件进行逻辑的定制，由调试人员完成。类似梯形图软件，但梯形图软件编程后在PLC执行逻辑，而本发明的逻辑编程完成后在上位机执行逻辑，可在上位机进行逻辑编程和执行的软件。

5)保存后，即表征此模板可创建具有特定数据组织和执行逻辑的设备实例。也可反复在同项目或其它项目进行重复引用，大大提升了可复用性。

2、添加设备实例。

使用已创建好的设备模板创建指定数量的设备实例，多个设备模板可分别创建不同数量的设备实例，同个设备模板可在不同项目重复引用。同个模板中的设备实例通用配置参数完全一致，每个设备实例拥有独立的运行参数，如当前值等。每个实例设备按照相同的设备逻辑执行，但因其独立的运行参数不同，则逻辑产生的结果会有差异。

即设备模板实现了同类设备实例的属性和逻辑的封装和复用。

3、设备实例和通信点的映射。

设备实例为上位机虚拟的客观设备，其数据的采集和反馈需和客观硬件产生关联。将已创建的设备实例的属性点和通信模块的通信点进行映射后，即可实现对虚拟设备实例的操作等同对硬件设备的操作。

4、实时监视和调试。

对完成组织的虚拟设备进行运行实时监视和调试修改。

三、执行逻辑

1、通信采集

实时通信将受控点的值采集后缓存至通信寄存器中、由通信点提供接口供设备实例访问。

2、设备实例更新

设备实例读取通信点值并存入实例的运行缓存中、在通过逻辑执行后完成对缓存的更新。

3、设备逻辑判断

由设备逻辑对值的有效性、设备启停需要等逻辑进行判断执行，并将逻辑执行结果更新至缓存中。

实点属性为设备实例和通信点映射的属性，对实点属性的操作会反馈至硬件设备；虚点属性为逻辑执行需要、上位机缓存的属性，对虚点属性的操作会影响逻辑的执行。

4、设备操作

设备逻辑执行的结果是对设备进行操作，即将结果写入设备实例写队列、由通信点将该值反馈至硬件设备，并再次采集其数据。

下面结合具体的实施例说明本发明的技术效果：

假设一个项目有2台制冷主机、2台冷冻水泵、2台冷却水泵、2台冷却塔，不计阀门若干，1个设备50个采集/运算点。共计8*50＝400个受控点。

传统方案，基于标签式的二维表组织方式，如表5所示。

表5 基于标签式的二维表组织列表

传统方案，基于标签式的二维表组织方式存在如下缺点：

1、二维表结构，查看、索引、使用不便；

2、标签名称创建、命名以及一些其它参数重复性太高，工作量大；

3、入口和出口温度为主机强关联受控点，二维表无法直观查看和使用其关联，且无法对指定设备的受控点进行对应的逻辑开放权限进行控制。

4、传统逻辑的定制采用脚本形式，需要调试人员具备一定的软件开发能力，难度较高。

本发明的基于模板封装的树形组织方式，如图5所示，本实施例中的类型模板包括主机模板、冷冻水泵模板、冷却水泵模板(图5中冷冻水泵模板、冷却水泵模板均成为水泵模板)和冷却塔模板，主机模板包含的设备有1号主机和2号主机，冷冻水泵模板包含的设备有1号冷冻水泵和2号冷冻水泵，冷却水泵模板包含的设备有1号冷却水泵和2号冷却水泵，冷却塔模板包含的设备有1号冷却塔和2号冷却塔，1号主机的被控对象包括入口温度、出口温度和运输数据，详见图5。

1、树形组织结构，查看、索引、使用更加方便；

2、模板仅需创建一次，可重复创建实例时使用，大幅缩减工作量；

3、同类设备强关联树形分类组织，重复性降低、关联性强，易于使用；

4、数据和逻辑完备保证，设备逻辑仅能访问设备自己的属性，若需跨设备时需其它设备授权才可，逻辑定制更安全可靠。

根据本发明提供的具体实施例，本发明公开了以下技术效果：

本发明公开了一种应用于中央空调系统的设备监测系统，所述设备监测系统包括：硬件层、通信层和设备层；所述硬件层包括多个硬件模块，多个所述硬件模块分别用于采集中央空调系统的不同类型的设备的状态参数数据；所述通信层通过为硬件层的每个硬件模块配置对应的IP地址或串口端点的方式与硬件层的每个硬件模块连接，将中央空调系统的不同类型的设备的状态参数数据传输至所述设备层；所述设备层用于根据中央空调系统的设备的类型采用树状结构对所述状态参数数据进行管理和显示，并对中央空调系统的设备进行控制。本发明在硬件层设置了多个硬件模块分别对不同类型的设备进行状态监测，并在设备层采用树状结构进行管理，实现依据设备类型的分类监控管理。

本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。

本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处。综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。

Claims (6)

1.一种应用于中央空调系统的设备监测系统，其特征在于，所述设备监测系统包括：硬件层、通信层和设备层；

所述硬件层包括多个硬件模块，多个所述硬件模块分别用于采集中央空调系统的不同类型的设备的状态参数数据；

所述通信层通过为硬件层的每个硬件模块配置对应的IP地址或串口端点的方式与硬件层的每个硬件模块连接，将中央空调系统的不同类型的设备的状态参数数据传输至所述设备层；

所述设备层用于根据中央空调系统的设备的类型采用树状结构对所述状态参数数据进行管理和显示，并对中央空调系统的设备进行控制；

所述树状结构的第一层枝干为中央空调系统的设备的类型模板，所述类型模板由同类属性和逻辑的设备抽象形成，所述树状结构的第二层枝干为每种类型模板包含的设备，所述设备为通过类型模板来创建的设备实例，所述设备实例包含与类型模板一致的属性和逻辑，所述树状结构的第三层枝干为每个设备的被控对象，即设备实例的属性和逻辑，所述属性包括实点属性和虚点属性，其中，实点属性为设备实例和通信点映射的属性，对实点属性的操作会反馈至硬件设备；实点属性分只读属性和读写属性，只读属性不会产生通信写操作，读写属性会产生通信写操作，虚点属性为逻辑执行需要、上位机缓存的属性，对虚点属性的操作会影响逻辑的执行，是逻辑执行必须的虚拟参量，同样分为只读和读写属性，只读属性只能作为逻辑输入，读写属性作为逻辑输出；通过类型模板来创建的设备实例应用所述类型模板的属性和逻辑；

所述通信层包括多个通信模块，每个所述通信模块采用为硬件层的每个硬件模块配置对应的IP地址或串口端点的方式分别与硬件层的每个硬件模块一一对应的连接；

每个所述通信模块还分别连接有多个通信点，每个所述通信点还与所述设备层连接，每个所述通信点内均设置有读缓存和写缓存；

所述设备监测系统对中央空调系统的设备层的定义过程为：

将具有同类属性和逻辑的设备抽象形成类型模板，根据实际工程的工艺和控制需要，指定添加以名称标识的设备属性，为设备属性配置包括值类型、初始值、额定值、输入、输出的子属性参数；添加含标准策略逻辑和自定义编程逻辑的设备逻辑；

同个类型模板中的设备实例通用配置参数完全一致，每个设备实例拥有独立的运行参数，每个设备实例按照相同的设备逻辑执行，但因独立的运行参数不同，则逻辑产生的结果会有差异；设备实例为上位机虚拟的客观设备，其数据的采集和反馈需和客观硬件产生关联，将已创建的设备实例的属性点和通信模块的通信点进行映射后，即实现对虚拟设备实例的操作等同对硬件设备的操作；

实时通信将受控点的值采集后缓存至通信寄存器中、由通信点提供接口供设备实例访问，设备实例读取通信点值并存入实例的运行缓存中、在通过逻辑执行后完成对缓存的更新，由设备逻辑对值的有效性、设备启停需要进行判断执行，并将逻辑执行结果更新至缓存中，设备的逻辑执行结果是对设备进行操作，即将结果写入设备实例写队列、由通信点将该结果反馈至硬件设备；

所述设备监测系统对中央空调系统的不同类型的设备的状态参数数据进行读取的过程为：

设备层通过设备层的界面发送读数据包至通信层的通信模块，通信模块将所述读数据包发送给硬件层的硬件模块；

硬件模块对所述读数据包进行解析，获取读数据命令，将读数据命令对应的设备的状态参数数据进行打包，并将打包后的状态参数数据发送至所述硬件模块对应的通信模块，所述通信模块对所述打包后的状态参数数据进行解析，获得通信点地址寻址信息，并根据通信点地址寻址信息确定所述状态参数数据对应的通信点，将解析后的状态参数数据对齐后写入与所述状态参数数据对应的通信点的读缓存；

所述设备层从与所述状态参数数据对应的通信点的读缓存读取状态参数数据；

所述设备监测系统对中央空调系统的不同类型的设备进行控制写入的过程为：

根据通信层提供的接口，写值到指定通信点的写缓存中；

通信层在接收到写信号后，取出写缓存中的值，并进行打包生成写数据包，将所述写数据包发送给被控设备对应的硬件模块；

硬件模块收到写数据包后对所述写数据包进行协议解析，得到写值，并将所述写值反馈给被控设备。

2.根据权利要求1所述的应用于中央空调系统的设备监测系统，其特征在于，所述硬件层包括用于采集总管的状态参数数据的第一硬件模块、用于采集制冷设备的状态参数数据的第二硬件模块和用于采集主机的状态参数数据的第三硬件模块。

3.根据权利要求2所述的应用于中央空调系统的设备监测系统，其特征在于，总管的状态参数数据包括总管出口温度和总管入口温度，第一硬件模块包括多个第一反馈点，每个所述第一反馈点分别与中央空调系统的总管出口温度传感器和总管入口温度传感器连接；制冷设备的状态参数数据包括每个冷冻水泵的运行频率、每个冷却水泵的运行频率和每个冷却塔的运行频率，第二硬件模块包括多个第二反馈点，每个所述第二反馈点分别与中央空调系统的每个冷冻水泵、每个冷却水泵和每个冷却塔的运行状态监测模块连接；主机的状态参数数据包括每个主机的出口温度、入口温度、运行信号和故障信号，第三硬件模块包括多个第三反馈点，每个所述第三反馈点分别与中央空调系统的每个主机的出口温度传感、入口温度传感器、运行状态监测模块连接。

4.根据权利要求3所述的应用于中央空调系统的设备监测系统，其特征在于，第三硬件模块还包括多个控制点，多个所述控制点分别与中央空调系统的每个主机的控制端连接，用于根据设备层发送的主机启动命令或主机停止命令控制主机的启动或停止。

5.根据权利要求1所述的应用于中央空调系统的设备监测系统，其特征在于，所述硬件层包括用于采集制冷设备的状态参数数据的第二硬件模块和用于采集总管的状态参数数据和主机的状态参数数据的第四硬件模块。

6.根据权利要求5所述的应用于中央空调系统的设备监测系统，其特征在于，第四硬件模块还包括多个控制点，多个所述控制点分别与中央空调系统的每个主机的控制端连接，用于根据设备层发送的主机启动命令或主机停止命令控制主机的启动或停止。

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