CN114047713A - 一种水下密闭空间空气净化集中控制装置和方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种水下密闭空间空气净化集中控制装置和方法，针对水下密闭空间空气净化系统设备分散、设备之间存在连锁控制需求、集成化程度不高、无法自动累计计时的特点，通过采取集中控制与本地控制并存、连锁保护及滤器计时的措施，实现了水下密闭空间空气净化的自动控制。本发明提供了包括空调风机、电动密封调风门、气溶胶净化装置的空气净化系统各所属设备的集中和本地控制与显示平台，提高了水下密闭空间大气控制的集成度；本发明实现了电动调风门与气溶胶净化装置的连锁保护，保证了使用的可靠性，提高了自动化程度；本发明对空调滤器进行累计工作时间计时，有效降低了由于滤器更换不及时所引起的舱室大气负面影响。
Description
技术领域
本发明属于机电控制自动化技术领域，具体涉及一种水下密闭空间空气净化集中控制装置和方法。
背景技术
水下密闭空间无法与外界进行空气交换，大气环境条件较差，大气一般为湿热空气，不利于电气设备的运行，也对空间内的人员生活和作业造成不利影响，为向人员提供舒适的空气质量，需通过空气净化系统对空气进行净化，现有空气净化系统所属设备(风机、气溶胶净化装置、电动调风门)众多，且控制与显示分散，缺乏集控、计时、连锁及保护能力，存在集成度低、自动化程度不高的问题。
发明内容
本发明要解决的技术问题是：提供一种水下密闭空间空气净化集中控制装置和方法，用于水下密闭空间空气净化的自动控制。
本发明为解决上述技术问题所采取的技术方案为：一种水下密闭空间空气净化集中控制装置，包括集中控制箱和启动器；集中控制箱分别连接电动调风门、气溶胶净化装置、启动器、上位机，用于本地控制电动调风门、连锁保护电动调风门与气溶胶净化装置、分别与启动器及上位机之间进行数据传输、集中显示控制指令和信息；启动器分别连接风机和气溶胶净化装置，用于控制风机和保护气溶胶净化装置；集中控制箱包括主控模块；主控模块的信号输入端分别连接上位机、电动调风门、启动器的信号输出端，主控模块的信号输出端分别连接上位机、电动调风门、启动器的信号输入端，用于接收电动调风门和启动器的状态信号并转发给上位机、接收上位机的控制信号并转发给电动调风门和启动器；启动器包括中间继电器、第一继电器、保护电路；中间继电器的信号输入端连接集中控制箱的信号输出端、中间继电器的信号输出端分别连接第一继电器和保护电路，用于接收并转发控制信号；第一继电器和保护电路的信号输出端分别连接集中控制箱的信号输入端，用于发送状态信号；在水下密闭空间空气净化集中控制装置外部，通过管道的主管依次连接消音器、风机、空气热交换器、调风门、送风口，通过管道的支管依次连接电动调风门、气溶胶净化装置、净化滤器。
按上述方案，集中控制箱还包括输入模块、输出模块、二次电源模块；输入模块的信号输出端连接主控模块的信号输入端，用于将人员操作转换为控制信号并发送给主控模块；输入模块的信号输入端连接主控模块的信号输出端，用于接收状态信号；输出模块的信号输入端连接主控模块的信号输出端，用于接收信号并转换为声光输出；二次电源模块的能量输入端连接外部的AC220V电源、能量输出端连接主控模块的能量输入端，用于向主控模块和连接主控模块的各模块提供低压直流电源。
按上述方案，启动器还包括第一熔断器、第二熔断器、接触器、输入输出模块；按能量流动方向，外部的AC220V电源依次连接第一熔断器、第一继电器、气溶胶净化装置，用于向气溶胶净化装置提供带短路保护的AC220V电源；外部的AC380V电源依次连接第二熔断器、保护电路、接触器、风机，用于向风机提供带短路保护的AC380V电源；输入输出模块的信号输出端连接中间继电器的信号输入端，用于将人员操作转换为控制信号并发送给中间继电器；输入输出模块的信号输入端连接中间继电器的信号输出端，用于接收信号并转换为声光输出。
进一步的，风机的供电线路中串联有电流霍尔传感器，电流霍尔传感器的信号输出端连接保护电路，用于采集电流信号并发送给保护电路，经保护电路处理后控制触发器动作，实现对风机的过载保护。
进一步的，主控模块包括主控芯片dsPIC30F6011A、74HC595位移缓存器，用于通过74HC595位移缓存器以无源触点形式向启动器分别发送空调风机和气溶胶净化装置的启停指令，实现集中控制；集中控制箱的输出模块采用加固液晶显示屏，主控模块通过RS232串口连接加固液晶显示屏。
一种水下密闭空间空气净化集中控制方法，包括以下步骤：
S0：搭建水下密闭空间空气净化集中控制装置，包括集中控制箱和启动器；集中控制箱分别连接电动调风门、气溶胶净化装置、启动器、上位机；启动器分别连接风机和气溶胶净化装置；集中控制箱包括主控模块；主控模块的信号输入端分别连接上位机、电动调风门、启动器的信号输出端，主控模块的信号输出端分别连接上位机、电动调风门、启动器的信号输入端；启动器包括中间继电器、第一继电器、保护电路；中间继电器的信号输入端连接集中控制箱的信号输出端、中间继电器的信号输出端分别连接第一继电器和保护电路；第一继电器和保护电路的信号输出端分别连接集中控制箱的信号输入端；在水下密闭空间空气净化集中控制装置外部，通过管道的主管依次连接消音器、风机、空气热交换器、调风门、送风口，通过管道的支管依次连接电动调风门、气溶胶净化装置、净化滤器；
S1：控制风机将湿热的空气经消音器后鼓入空气热交换器；
S2：空气热交换器将湿热的空气降温干燥后，一部分通过主管返回舱室，另一部分送往支管；
S3：控制支管上的电动调风门和气溶胶净化装置，当电动调风门和气溶胶净化装置打开时，空气通过气溶胶净化装置、净化滤器进行进一步净化，然后排放至舱室。
进一步的，所述的步骤S3中，主控模块检测是否收到电动调风门发出的开到位信号，若否则判断电动调风门未完全打开，不启动气溶胶净化装置；若是则判断电动调风门完全打开，控制继电器的线圈上电、继电器的常开触点闭合，气溶胶净化装置启动并开始滤器累计工作时间计时。
进一步的，所述的步骤S3中，滤器累计工作时间以分钟为单位计时，以0.1小时为单位显示，显示范围为0h～9999.9h；滤器累计工作时间计时数据保存在主控模块中。
进一步的，还包括以下步骤：在风机和气溶胶净化装置的供电线路中分别串联电流霍尔传感器，将电流霍尔传感器的信号输出端连接保护电路，用于采集电流信号；保护电路实时比较当前电流值与预设的电流阈值判断是否出现电流过载，若是则断开供电线路实现过载保护。
一种计算机存储介质，其内存储有可被计算机处理器执行的计算机程序，该计算机程序执行一种水下密闭空间空气净化集中控制方法。
本发明的有益效果为：
1.本发明的一种水下密闭空间空气净化集中控制装置和方法，针对水下密闭空间空气净化系统设备分散、设备之间存在连锁控制需求、集成化程度不高、无法自动累计计时的特点，通过采取集中控制与本地控制并存、连锁保护及滤器计时的措施，实现了水下密闭空间空气净化的自动控制。
2.本发明提供了包括空调风机、电动密封调风门、气溶胶净化装置的空气净化系统各所属设备的集中和本地控制与显示平台，提高了水下密闭空间大气控制的集成度。
3.本发明实现了电动调风门与气溶胶净化装置的连锁保护，保证了使用的可靠性，提高了自动化程度。
4.本发明对空调滤器进行累计工作时间计时，有效降低了由于滤器更换不及时所引起的舱室大气负面影响。
附图说明
图1是本发明实施例的空调器架构图。
图2是本发明实施例的集中控制箱架构图。
图3是本发明实施例的启动器架构图。
图4是本发明实施例的集中控制箱外形图。
图5是本发明实施例的启动器外形图。
具体实施方式
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。
本发明由集中控制箱、启动器组成。集中控制箱实现电动调风门的本地控制、调风门与气溶胶净化装置的连锁保护、与启动器之间的指令传输、控制指令、信息的集中显示、控制指令的上传下达等；启动器实现风机、气溶胶净化装置的控制、保护等。具体如下：
1)具备风机、气溶胶净化装置、电动调风门的集中及本地控制功能；本发明集中控制箱内部配备有DC24V电源，能向电动调风门提供电源，实现两路电动调风门的控制；集中控制箱主控板采用dsPIC30F6011A作为主控芯片，通过74HC595位移缓存器以无源触点形式向启动器发送空调风机、气溶胶净化装置的启停指令，实现集中控制；启动器向空调风机、气溶胶净化装置提供AC380V和AC220V电源，通过继电器、接触器等实现本地控制。
2)具备接受远程控制端的遥控指令，实现空气净化设备的远程控制；本发明集中控制箱提供远程端无源触点输入与输出接口，能接受远程端的控制指令并向其反馈，输入输出均配备光耦隔离器。
3)空气净化设备(风机、气溶胶净化装置、电动调风门)的集中监控；本发明集中控制箱设置有加固液晶显示屏，主控板通过RS232串口与主控板进行通讯，能对空调器各设备的运行状态进行集中监控；
4)具备滤器累计工作时间计时功能；集中控制箱主控板采集电动调风门的开启状态，当1#电动调风门、2#电动调风门均完全开启时，主控板开始计时，将数据存入内部ROM，计时以分钟为单位，显示以0.1小时为单位。显示范围0-9999.9h；
5)具备电动调风门和气溶胶净化装置的连锁保护功能；所述的净化控制装置采用继电器无源控制电路来实现连锁保护。通过电路板采集1#电动调风门、2#电动调风门的开到位信号，判断后使继电器得电，使得常开触点闭合，此时气溶胶净化装置的控制指令电路才能导通。
6)具备过载及短路保护功能；本发明通过熔断器对风机、气溶胶净化装置实现短路保护；通过电流霍尔传感器采集3路电流信号，经过运放、计量芯片处理后，传输给单片机处理运算，经软件判断后，控制触发器动作，从而实现风机的过载保护。
本发明具备：
1)具备空调风机、气溶胶净化装置、电动调风门的集中及本地控制功能；
2)具备接受远程控制端的遥控指令，实现空气净化设备的远程控制；
3)对空气净化设备(空调风机、气溶胶净化装置、电动调风门)的集中监控；
4)具备滤器累计工作时间计时功能；
5)具备电动调风门和气溶胶净化装置的连锁保护功能；
6)具备过载及短路保护功能。
如图1所示，本设备控制风机，将湿热大气经消音器后鼓入空气热交换器，经降温干燥后，一部分通过主管返回舱室，另一部分通过支管，本设备控制支管上两个电动调风门和气溶胶净化装置，当电动调风门和气溶胶净化装置打开时，空气可通过气溶胶净化装置、净化滤器进行进一步净化，然后排放至舱室。本设备能对空调风机、气溶胶净化装置、电动调风门进行集中控制、连锁保护和滤器计时，在电动调风门未完全打开时，气溶胶净化装置无法启动。在电动调风门完全打开后，可启动气溶胶净化装置并开始滤器计时。
图2给出了集中控制箱(本设备组成之一)的原理图，图4为集中控制箱的外形图。集中控制箱由滤波器、开关电源、液晶显示屏、主控板、控制按钮和指示灯组成。由艇上AC220V提供，经过滤波器、DC24V电源后给内部主控板供电。主控板采用单片机平台，IO口进行光耦隔离，其接收设备控制面板上的按钮、旋钮输入，并根据设备运行状态驱动指示灯显示或通过RS232驱动液晶显示屏显示；另外，主控板可接收远程控制端的控制指令并向其反馈；主控板向电动调风门提供DC24V供电并以无源触点形式对其控制和接收反馈；主控板将空调风机、气溶胶净化装置的控制指令以无源触点形式发送给启动器并接收器反馈；集中控制箱内部主控板能根据电动调风门的开启状态，通过软件实现连锁保护，此外，当调风门均完全开启时，开启滤器计时，写入内部ROM，实现滤器累计计时。
图3给出了启动器(本设备组成之一)的原理图，图5为启动器的外形图。启动器由熔断器、功率继电器、保护电路板、中间继电器、接触器、按钮和指示灯等器件组成。启动器有两路供电输入：AC220V、AC380V，分别给气溶胶净化装置及空调风机供电，供电通路上配备熔断器，实现短路保护；此外，风机供电通路上设置电流霍尔传感器，采集电流后发送给保护电路板，由程序判断实现过载保护；启动器可接收其控制面板上的指令并根据设备状态驱动指示灯显示，也可以无源触点形式接收集中控制箱控制指令并反馈。
以上实施例仅用于说明本发明的设计思想和特点，其目的在于使本领域内的技术人员能够了解本发明的内容并据以实施，本发明的保护范围不限于上述实施例。所以，凡依据本发明所揭示的原理、设计思路所作的等同变化或修饰，均在本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种水下密闭空间空气净化集中控制装置，其特征在于：包括集中控制箱和启动器；集中控制箱分别连接电动调风门、气溶胶净化装置、启动器、上位机，用于本地控制电动调风门、连锁保护电动调风门与气溶胶净化装置、分别与启动器及上位机之间进行数据传输、集中显示控制指令和信息；启动器分别连接风机和气溶胶净化装置，用于控制风机和保护气溶胶净化装置；
集中控制箱包括主控模块；主控模块的信号输入端分别连接上位机、电动调风门、启动器的信号输出端，主控模块的信号输出端分别连接上位机、电动调风门、启动器的信号输入端，用于接收电动调风门和启动器的状态信号并转发给上位机、接收上位机的控制信号并转发给电动调风门和启动器；
启动器包括中间继电器、第一继电器、保护电路；中间继电器的信号输入端连接集中控制箱的信号输出端、中间继电器的信号输出端分别连接第一继电器和保护电路，用于接收并转发控制信号；第一继电器和保护电路的信号输出端分别连接集中控制箱的信号输入端，用于发送状态信号；
在水下密闭空间空气净化集中控制装置外部，通过管道的主管依次连接消音器、风机、空气热交换器、调风门、送风口，通过管道的支管依次连接电动调风门、气溶胶净化装置、净化滤器。
2.根据权利要求1所述的一种水下密闭空间空气净化集中控制装置，其特征在于：集中控制箱还包括输入模块、输出模块、二次电源模块；
输入模块的信号输出端连接主控模块的信号输入端，用于将人员操作转换为控制信号并发送给主控模块；输入模块的信号输入端连接主控模块的信号输出端，用于接收状态信号；
输出模块的信号输入端连接主控模块的信号输出端，用于接收信号并转换为声光输出；
二次电源模块的能量输入端连接外部的AC220V电源、能量输出端连接主控模块的能量输入端，用于向主控模块和连接主控模块的各模块提供低压直流电源。
3.根据权利要求1所述的一种水下密闭空间空气净化集中控制装置，其特征在于：启动器还包括第一熔断器、第二熔断器、接触器、输入输出模块；
按能量流动方向，外部的AC220V电源依次连接第一熔断器、第一继电器、气溶胶净化装置，用于向气溶胶净化装置提供带短路保护的AC220V电源；外部的AC380V电源依次连接第二熔断器、保护电路、接触器、风机，用于向风机提供带短路保护的AC380V电源；
输入输出模块的信号输出端连接中间继电器的信号输入端，用于将人员操作转换为控制信号并发送给中间继电器；输入输出模块的信号输入端连接中间继电器的信号输出端，用于接收信号并转换为声光输出。
4.根据权利要求3所述的一种水下密闭空间空气净化集中控制装置，其特征在于：风机的供电线路中串联有电流霍尔传感器，电流霍尔传感器的信号输出端连接保护电路，用于采集电流信号并发送给保护电路，经保护电路处理后控制触发器动作，实现对风机的过载保护。
5.根据权利要求2或3所述的一种水下密闭空间空气净化集中控制装置，其特征在于：主控模块包括主控芯片dsPIC30F6011A、74HC595位移缓存器，用于通过74HC595位移缓存器以无源触点形式向启动器分别发送空调风机和气溶胶净化装置的启停指令，实现集中控制；
集中控制箱的输出模块采用加固液晶显示屏，主控模块通过RS232串口连接加固液晶显示屏。
6.一种基于权利要求1至5中任意一项所述的水下密闭空间空气净化集中控制装置的控制方法，其特征在于：包括以下步骤：
S0：搭建水下密闭空间空气净化集中控制装置，包括集中控制箱和启动器；集中控制箱分别连接电动调风门、气溶胶净化装置、启动器、上位机；启动器分别连接风机和气溶胶净化装置；集中控制箱包括主控模块；主控模块的信号输入端分别连接上位机、电动调风门、启动器的信号输出端，主控模块的信号输出端分别连接上位机、电动调风门、启动器的信号输入端；启动器包括中间继电器、第一继电器、保护电路；中间继电器的信号输入端连接集中控制箱的信号输出端、中间继电器的信号输出端分别连接第一继电器和保护电路；第一继电器和保护电路的信号输出端分别连接集中控制箱的信号输入端；在水下密闭空间空气净化集中控制装置外部，通过管道的主管依次连接消音器、风机、空气热交换器、调风门、送风口，通过管道的支管依次连接电动调风门、气溶胶净化装置、净化滤器；
S1：控制风机将湿热的空气经消音器后鼓入空气热交换器；
S2：空气热交换器将湿热的空气降温干燥后，一部分通过主管返回舱室，另一部分送往支管；
S3：控制支管上的电动调风门和气溶胶净化装置，当电动调风门和气溶胶净化装置打开时，空气通过气溶胶净化装置、净化滤器进行进一步净化，然后排放至舱室。
7.根据权利要求6所述的控制方法，其特征在于：所述的步骤S3中，主控模块检测是否收到电动调风门发出的开到位信号，若否则判断电动调风门未完全打开，不启动气溶胶净化装置；若是则判断电动调风门完全打开，控制继电器的线圈上电、继电器的常开触点闭合，气溶胶净化装置启动并开始滤器累计工作时间计时。
8.根据权利要求6所述的控制方法，其特征在于：所述的步骤S3中，滤器累计工作时间以分钟为单位计时，以0.1小时为单位显示，显示范围为0h～9999.9h；滤器累计工作时间计时数据保存在主控模块中。
9.根据权利要求6所述的控制方法，其特征在于：还包括以下步骤：在风机和气溶胶净化装置的供电线路中分别串联电流霍尔传感器，将电流霍尔传感器的信号输出端连接保护电路，用于采集电流信号；保护电路实时比较当前电流值与预设的电流阈值判断是否出现电流过载，若是则断开供电线路实现过载保护。
10.一种计算机存储介质，其特征在于：其内存储有可被计算机处理器执行的计算机程序，该计算机程序执行如权利要求6至权利要求9中任意一项所述的一种水下密闭空间空气净化集中控制方法。
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| CN114047713B (zh) | 2023-12-22 |
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