CN114963481A - 物联网电力载波节能控制器 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种物联网电力载波节能控制器，包括输入模块、环境参数获取模块、控制模块、IP网络蓝牙通讯模块、无线通信模块以及电力载波通信模块；其中，输入模块用于接收用户输入的房间空间数据和预设的室内环境参数；环境参数获取模块用于实时获取房间内的实际环境参数以及室外的实际环境参数；控制模块用于根据房间空间数据、预设的室内环境参数、房间内的实际环境参数以及室外的实际环境参数控制生成控制指令；IP网络蓝牙通讯模块建立数据网络通讯连接；无线通信模块用于与用户终端建立无线网络连接；电力载波通信模块用于将控制指令通过电力载波方式发送给暖通空调系统的现场采集器、传感器和执行器。

Description

物联网电力载波节能控制器
技术领域
本发明涉及暖通空调系统控制技术领域，具体涉及一种物联网电力载波节能控制器。
背景技术
暖通空调系统(Heating，ventilating，and air conditioning system，简称HVAC系统)作为现代建筑重要组成部分之一，是现代建筑中不可缺少的能耗运行系统，无疑也是楼宇自动化领域中重要的研究方向，它能控制并保持空气中合适的温度、湿度压力等舒适度水平，为人们提供一个舒适的生产、生活环境，但是暖通空调系统消耗掉的能源也是非常惊人的。在我国，建筑能耗在总能耗中所占的比例越来越大，目前已经占据全国总能耗的30％，而在建筑能耗中，暖通空调系统所耗费的能量占到大楼消耗总能量的30％-50％，而且呈逐年增长的趋势，甚至达到建筑总能耗的50％以上，因此研究空调系统的节能方案具有重要的经济效益和社会效益。
在当前的智能型建筑的楼宇自控系统中，暖通空调是关键的组成部分。通常来说，楼宇中的暖通空调系统可以手动地进行开关或者基于预先设定的时间间隔进行开关控制。比较典型的情况包括在办公用写字楼的情况和大型购物商场的情况；在办公写字楼中，通常是通过电脑程序或总开关根据办公时间控制办公区的暖通空调，并且在办公时间期间具体的办公位置可以根据具体需要配置相应出风口的开关、温度、湿度、洁净度、速度等参数；多数大型购物商场中也采用类似的控制。
可见，当前智能楼宇的暖通空调系统主要通过人工手动开关和调节以及按预定间隔的自动开关控制。这在暖通空调系统中并未根据目标空间的有效使用情况进行智能调节，不能满足系统优化、能源节省的需求。
发明内容
针对现有技术中的缺陷，本发明提供一种物联网电力载波节能控制器，该节能控制器能够显著降低暖通空调能耗，可实现智能控制，弥补常规暖通空调系统控制优化，自动化程度高。
一种物联网电力载波节能控制器，包括：输入模块、环境参数获取模块、控制模块、IP网络蓝牙通讯模块、无线通信模块以及电力载波通信模块，所述输入模块、环境参数获取模块、IP网络蓝牙通讯模块、无线通信模块和电力载波通信模块均与所述控制模块电信号连接；其中，
所述输入模块用于接收用户输入的房间空间数据和预设的室内环境参数；其中，所述房间空间数据包括房间面积和房间层高；
所述环境参数获取模块用于实时获取房间内的实际环境参数以及室外的实际环境参数；
所述控制模块用于根据所述房间空间数据、预设的室内环境参数、房间内的实际环境参数以及室外的实际环境参数控制生成控制指令；
所述IP网络蓝牙通讯模块用于建立管理控制的有线IP网和蓝牙网的数据网络通讯连接；
所述无线通信模块用于与用户终端建立无线网络连接；
所述电力载波通信模块用于将控制指令通过电力载波方式发送给暖通空调系统的现场采集器、传感器和执行器，以对房间内的环境参数进行调节优化和节能控制。
进一步，所述环境参数获取模块包括：
温度数据获取单元，用于获取室内实际温度数据和室外温度数据；
湿度数据获取单元，用于获取室内实际湿度数据和室外湿度数据；
二氧化碳浓度获取单元，用于获取室内二氧化碳浓度数据；以及，
PM2.5值获取单元，用于获取室外的PM2.5值。
进一步，所述温度数据获取单元为温度传感器；
所述湿度数据获取单元为湿度传感器；
所述二氧化碳浓度获取单元为二氧化碳检测仪；
所述PM2.5值获取单元为PM2.5检测仪。
进一步，所述无线通信模块为WiFi模块、4G模块和/或5G模块。
进一步，所述控制模块包括第一指令生成单元，所述第一指令生成单元用于：
根据所述房间面积和房间层高计算房间空间体积；
根据所述预设温度数据与室内实际温度数据计算第一温度差值；
根据所述预设湿度数据与所述室内实际湿度数据计算第一湿度差值；
根据所述房间空间体积、第一温度差值和第一湿度差值生成出风风速控制指令。
进一步，所述控制模块还包括第二指令生成单元，所述第二指令生成单元用于：
根据所述室内二氧化碳浓度数据生成第一新风风门通风面积调节指令和第一回风风门通风面积调节指令。
进一步，所述控制模块还包括第三指令生成单元，所述第三指令生成单元用于：
根据所述预设温度数据与室外温度数据计算第二温度差值；
根据所述预设湿度数据与所述室外湿度数据计算第二湿度差值；
若所述第二温度差值的绝对值、第二湿度差值的绝对值和PM2.5值均小于对应的预设阈值，生成第二新风风门通风面积调节指令和第二回风风门通风面积调节指令。
进一步，所述控制模块为PLC控制器。
进一步，所述输入模块为触摸屏或按键板。
进一步，所述暖通空调系统节能控制器还包括显示模块，所述显示模块与所述控制模块电信号连接。
本发明的有益效果体现在：
本发明提供的物联网电力载波节能控制器根据房间空间数据、预设的室内环境参数、房间内的实际环境参数以及室外的实际环境参数控制生成控制指令，电力载波通信模块将控制指令通过载波方式发送给暖通空调系统执行以对房间内的环境参数进行调节，对暖通空调系统的调控更加精准，既满足了用户对于舒适度的要求，又有效的对暖通空调系统的能耗进行调控，使暖通空调系统在使用的工程中更加节能。
并且，本发明提供的物联网电力载波节能控制器通过电力载波通信传输指令信号，经济、可靠，只需要两端加上阻波器等少量设备即可实现通讯、远传等功能，性能稳定可靠。
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。在所有附图中，类似的元件或部分一般由类似的附图标记标识。附图中，各元件或部分并不一定按照实际的比例绘制。
图1为本发明实施例提供的一种物联网电力载波节能控制器的结构示意图。
具体实施方式
下面将结合附图对本发明技术方案的实施例进行详细的描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本发明的技术方案，因此只作为示例，而不能以此来限制本发明的保护范围。
需要注意的是，除非另有说明，本申请使用的技术术语或者科学术语应当为本发明所属领域技术人员所理解的通常意义。
如图1所示，本发明实施例提供的一种物联网电力载波节能控制器，该节能控制器与暖通空调系统电信号连接，对暖通空调系统的运行进行调控。
具体的，该节能控制器包括输入模块1、环境参数获取模块2、控制模块3、IP网络蓝牙通讯模块4、无线通信模块5以及电力载波通信模块6，所述输入模块1、环境参数获取模块2、IP网络蓝牙通讯模块4、无线通信模块5和电力载波通信模块6均与所述控制模块3电信号连接。
其中，所述输入模块1用于接收用户输入的房间空间数据和预设的室内环境参数。所述环境参数获取模块2用于实时获取房间内的实际环境参数以及室外的实际环境参数。所述控制模块3用于根据所述房间空间数据、预设的室内环境参数、房间内的实际环境参数以及室外的实际环境参数控制生成控制指令。所述IP网络蓝牙通讯模块4用于建立管理控制的有线IP网和蓝牙网的数据网络通讯连接。所述无线通信模块5用于与用户终端建立有线和无线网络连接，用户可以通过用户终端向本节能控制器发送调节指令，并接收节能控制器发送的室内环境数据。所述电力载波通信模块6用于将控制指令通过电力载波方式发送给暖通空调系统的现场采集器、传感器和执行器，以对房间内的环境参数进行调节优化和节能控制。
暖通空调系统可以对每个房间室内进行独立的采暖、通风和空气调节，房间的面积、层高和朝向等因素均有可能影响对暖通空调系统的控制，且不同用户对室内环境要求不同，用户设定的室内环境参数将是对暖通空调系统进行调控时的重要参数。
本实施例中，所述房间空间数据包括房间面积和房间层高；所述预设的室内环境参数包括预设温度数据和预设湿度数据。
在对暖通空调系统进行控制时，需要实时获取房间内的实际环境参数，所述房间内的实际环境参数包括室内实际温度数据、室内实际湿度数据和室内二氧化碳浓度数据。还需要获取室外的实际环境参数，所述室外的实际环境参数包括室外温度数据、室外湿度数据和PM2.5值。
暖通空调系统的新风量大小和能耗有着直接的关系，在人员相对密集的房间中，适宜使用新风量需求控制，主要是根据室内二氧化碳浓度数据增加或者减少新风量，从而使室内的二氧化碳浓度适中能够维持在卫生标准规定范围之内。
房间的面积或者是空间比较大、人员比较多则有必须要集中进行温度和湿度的控制以及管理。暖通空调系统能够改变新风量和回风量的比例,因此在室外环境参数合适的时候可以实现全新风进行运行，从而获取比较大的节能效及环境效益。
因此，在本实施例中，所述环境参数获取模块2具体包括：
温度数据获取单元，用于获取室内实际温度数据和室外温度数据；
湿度数据获取单元，用于获取室内实际湿度数据和室外湿度数据；
二氧化碳浓度获取单元，用于获取室内二氧化碳浓度数据；以及，
PM2.5值获取单元，用于获取室外的PM2.5值。
具体的，所述温度数据获取单元可以采用温度传感器。所述湿度数据获取单元可以采用湿度传感器。所述二氧化碳浓度获取单元为二氧化碳检测仪，二氧化碳检测仪安装在暖通空调系统的回风入口处。所述PM2.5值获取单元可以采用PM2.5检测仪。所述无线通信模块5为WiFi模块、4G模块和/或5G模块。
所述控制模块3可以采用PLC控制器，其具有通用输入和输出功能，可以任意接入不同参数信号，如：4-20mA、0-10V、2-10V、1-5V、开关信号、NTC10K、Ni1000、PT100、脉冲等类型信号。所述输入模块1可以采用触摸屏或按键板，用于用户手动输入房间空间数据和预设的室内环境参数。
具体的，所述控制模块3包括第一指令生成单元、第二指令生成单元和第三指令生成单元。
其中，所述第一指令生成单元用于：根据所述房间面积和房间层高计算房间空间体积；根据所述预设温度数据与室内实际温度数据计算第一温度差值；根据所述预设湿度数据与所述室内实际湿度数据计算第一湿度差值；根据所述房间空间体积、第一温度差值和第一湿度差值生成出风风速控制指令。
房间空间体积越大、第一温度差值和第一湿度差值越大，暖通空调系统的出风风速则越高。
所述第二指令生成单元用于：根据所述室内二氧化碳浓度数据生成第一新风风门通风面积调节指令和第一回风风门通风面积调节指令。
新风量所占的比例与室内二氧化碳浓度数据呈正比，若室内二氧化碳浓度较高，则需要提高新风量、减少回风量才能使室内的二氧化碳浓度适中能够维持在卫生标准规定范围之内。但是，第一新风风门通风面积调节指令应该控制新风量在能使室内的二氧化碳浓度适中情况下所占的比例尽可能小，从而达到节能的目的。
所述第三指令生成单元用于：根据所述预设温度数据与室外温度数据计算第二温度差值；根据所述预设湿度数据与所述室外湿度数据计算第二湿度差值；若所述第二温度差值的绝对值、第二湿度差值的绝对值和PM2.5值均小于对应的预设阈值，生成第二新风风门通风面积调节指令和第二回风风门通风面积调节指令。
在某一时段内，若室外的环境参数与预设的室内环境参数的差值小于预设阈值时，可以直接利用室外的天然新风，以减少新风机组的运行时间。
暖通空调系统的执行上述的三种控制指令，对新风机组和回风机组进行调控，从而对房间内的环境参数进行调节，使房间内调节后的环境参数与用户预设的室内环境参数相匹配。
进一步，所述暖通空调系统节能控制器还包括显示模块7，所述显示模块7与所述控制模块3电信号连接。所述显示模块7可以采用触摸屏也可以采用液晶显示器，用于显示相关数据，方便用户直观了解当前暖通空调系统运行状态和房间的当前环境数据。
本发明提供的物联网电力载波节能控制器根据房间空间数据、预设的室内环境参数、房间内的实际环境参数以及室外的实际环境参数控制生成控制指令，电力载波通信模块将控制指令通过载波方式发送给暖通空调系统执行以对房间内的环境参数进行调节，对暖通空调系统的调控更加精准，既满足了用户对于舒适度的要求，又有效的对暖通空调系统的能耗进行调控，使暖通空调系统在使用的工程中更加节能。
并且，本发明提供的物联网电力载波节能控制器通过电力载波通信传输指令信号，经济、可靠，只需要两端加上阻波器等少量设备即可实现通讯、远传等功能，性能稳定可靠。
最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围，其均应涵盖在本发明的权利要求和说明书的范围当中。

Claims (10)

1.一种物联网电力载波节能控制器，其特征在于，包括：输入模块、环境参数获取模块、控制模块、IP网络蓝牙通讯模块、无线通信模块以及电力载波通信模块，所述输入模块、环境参数获取模块、IP网络蓝牙通讯模块、无线通信模块和电力载波通信模块均与所述控制模块电信号连接；其中：
所述输入模块用于接收用户输入的房间空间数据和预设的室内环境参数；其中，所述房间空间数据包括房间面积和房间层高；
所述环境参数获取模块用于实时获取房间内的实际环境参数以及室外的实际环境参数，经纬度等；
所述控制模块用于根据所述房间空间数据、预设的室内环境参数、房间内的实际环境参数以及室外的实际环境参数控制生成控制指令；
所述IP网络蓝牙通讯模块用于建立管理控制的有线IP网和蓝牙网的数据网络通讯连接；
所述无线通信模块用于与用户终端建立无线网络连接；
所述电力载波通信模块用于将控制指令通过电力载波方式发送给暖通空调系统的现场采集器、传感器和执行器，以对房间内的环境参数进行调节优化和节能控制。
2.如权利要求1所述的一种物联网电力载波节能控制器，其特征在于，所述环境参数获取模块包括：
温度数据获取单元，用于获取室内实际温度数据和室外温度数据；
湿度数据获取单元，用于获取室内实际湿度数据和室外湿度数据；
二氧化碳浓度获取单元，用于获取室内二氧化碳浓度数据；以及，
PM2.5值获取单元，用于获取室外的PM2.5值。
3.如权利要求2所述的一种物联网电力载波节能控制器，其特征在于，所述温度数据获取单元为温度传感器；
所述湿度数据获取单元为湿度传感器；
所述二氧化碳浓度获取单元为二氧化碳检测仪；
所述PM2.5值获取单元为PM2.5检测仪。
4.如权利要求3所述的一种物联网电力载波节能控制器，其特征在于，所述无线通信模块为WiFi模块、4G模块和/或5G模块。
5.如权利要求1所述的一种物联网电力载波节能控制器，其特征在于，所述控制模块包括第一指令生成单元，所述第一指令生成单元用于：
根据所述房间面积和房间层高计算房间空间体积；
根据所述预设温度数据与室内实际温度数据计算第一温度差值；
根据所述预设湿度数据与所述室内实际湿度数据计算第一湿度差值；
根据所述房间空间体积、第一温度差值和第一湿度差值生成出风风速控制指令。
6.如权利要求5所述的一种物联网电力载波节能控制器，其特征在于，所述控制模块还包括第二指令生成单元，所述第二指令生成单元用于：
根据所述室内二氧化碳浓度数据生成第一新风风门通风面积调节指令和第一回风风门通风面积调节指令。
7.如权利要求6所述的一种物联网电力载波节能控制器，其特征在于，所述控制模块还包括第三指令生成单元，所述第三指令生成单元用于：
根据所述预设温度数据与室外温度数据计算第二温度差值；
根据所述预设湿度数据与所述室外湿度数据计算第二湿度差值；
若所述第二温度差值的绝对值、第二湿度差值的绝对值和PM2.5值均小于对应的预设阈值，生成第二新风风门通风面积调节指令和第二回风风门通风面积调节指令。
8.如权利要求1所述的一种物联网电力载波节能控制器，其特征在于，所述控制模块为PLC控制器。
9.如权利要求1所述的一种物联网电力载波节能控制器，其特征在于，所述输入模块为触摸屏或按键板。
10.如权利要求1所述的一种物联网电力载波节能控制器，其特征在于，所述暖通空调系统节能控制器还包括显示模块，所述显示模块与所述控制模块电信号连接。
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