CN201111715Y - 中央空调微机分室电量检测及计费系统 - Google Patents

Abstract

中央空调微机分室电量检测及计费系统，包括各层室外机、各层独立使用的多个室内机，通讯信号转换器，工控机，一至数个测量单元；测量单元装有三相断路器，三个互感器，装在控制箱里的三相电参数采集模块、I/O采集模块、直流电源、与该测量单元室内机数量相等的电位转换电路；三相断路器的各相线路对应装有互感器，三相电参数采集模块输入端分别相接于三相断路器的各相线路、其通讯端口与通讯信号转换器输入端相接；每个室内机连接一个电位转换电路，每电位转换电路的输出端与I/O采集模块的一个输入端子相接；各测量单元的I/O采集模块通讯端口与通讯信号转换器总线相接；通讯信号转换器输出端连接工控机；三相电参数采集模块等与直流电源连接。

Description

中央空调微机分室电量检测及计费系统

技术领域

本实用新型属于中央空调分户设施，具体地说是一种用于以电为能源的中央空调微机分室电量检测及计费系统。

背景技术

近年来，随着人们对环境舒适度要求的提高，建筑物使用中央空调已成为必然趋势。因此，如何使中央空调计费更为公平、合理，具有较大的现实意义。中央空调的计量主要对用水、用电、燃气进行计量。目前中央空调计费方法基本有以下几种方法：

1、面积分摊法：以使用面积来分摊中央空调主机的费用。此方法忽视了不同工作场所的单位面积用量的差异以及不同工作时间的单位面积用量的差异。

2、冷负荷分摊法：以各个场所装机负荷分摊中央空调主机的费用，考虑不同工作场所的冷负荷差异；但仍忽视了实际工况与设计工况的差异。

3、记时法：根据末端设备，如风机盘管、空调器其电动阀的开关时间来计费，将采样器接入电动二通阀两端，读取空调使用时间，然后由电脑做分摊运算；但未考虑冷冻水流量的变化和温度的变化。对于冷负荷变动不是太大的写字楼，该方法是可行的。

4、流量计费法：通过计量通过末端设备，如风机盘管、空调器中的冷冻水量，向用户提供收费依据；该方法既包含了计时，又能够计量水流量的变化，但忽视了水温的变化。

5、冷量收费法：通过末端设备的水流量和水温的变化，来算出消耗的冷量，以此作为收费的依据；这种计费系统将流量、温度的变化均考虑进去了，但技术比较复杂，不适于系统的改造。

6、冷/热量计量法：通过测量流经管道的空调循环水流量及供回水的温差，得出用户消耗的冷/热量，可以根据大楼的运行情况，定出单位能耗的空调费用，用户根据冷热量计量表的读数交费。但存在冷/热量表的可靠性问题、价格昂贵、使用时对水质要求较高、日常维护费用高等问题。

实用新型内容    本实用新型的目的在于提供一种结构简单、计费合理、维护方便、计量误差小、成本低、可靠性高的中央空调微机分室电量检测及计费系统。

本实用新型的目的是通过下述技术方案实现的：一种中央空调微机分室电量检测及计费系统，包括各层室外机、各层独立使用的多个室内机，其特征在于：它还包括通讯信号转换器，工控机，一至数个测量单元；测量单元装有三相断路器，三个互感器，装在控制箱里的三相电参数采集模块、I/O采集模块、直流电源、与该测量单元室内机数量相等的电位转换电路；三相断路器的各相线路对应装有互感器，三相电参数采集模块输入端分别相接于三相断路器的各相线路，三相电参数采集模块的通讯端口与通讯信号转换器输入端相接；每个室内机连接一个电位转换电路，每个电位转换电路的输出端与I/O采集模块的一个输入端子相接；各测量单元的I/O采集模块通讯端口与通讯信号转换器总线相接；通讯信号转换器输出端连接工控机；三相电参数采集模块、通讯信号转换器、I/O采集模块和电位转换电路均与本测量单元的直流电源连接。

为了管理方便，数个测量单元的数目与具体楼房的层数相等。数个测量单元的数目也可多于层数。

测量单元之间装有三通插座，各测量单元的三相电参数采集模块的通讯端口和I/O采集模块通讯端口经本单元的三通插座与通讯信号转换器总线相接；即通过三通插座连接各楼层与通讯信号转换器总线上信息，将各楼层、各楼层的各个室内机的运行信息经通讯信号转换器传递至工控机。

风机运行是室内机运行的标志。本实用新型的电位转换电路，对分散使用的室内机的工作与否状态进行检测，对各个室内机运行时间进行记时，测得室内机工作与否的状态信息，并将实时检测信息经I/O采集模块和通讯信号转换器传输到工控机。工控机实现对整个系统总电量和各个室内机的运行数据采集，并根据各个室内机功率进行分摊、换算出其用电量，再对其他运行费用如设备折旧、人员等因素，计算出各室内机最终费用。因这里所说的中央空调的能源来源于电能，其耗能多少与制冷、制热的过程无关，仅与用电量多少有关，故计量用电量的多少进行计费的方案是准确、合理的。

本实用新型简单易行，成本低，安装、维护方便，计量误差小，可靠性高，费用计算直观、可靠、方便、公平、合理、准确；无须改动原空调装置，只需在室内机风机电源N线或者在室内机冷媒管的电磁阀的电源N线上贯穿一个外径20mm的感应线圈的输出，即N线线插座拔下后插入即可，业主与用户之间不会产生资费纠纷，能从根本上杜绝用户恶意消费的行为，为国家节约宝贵的能源。

附图说明

图1本实用新型的结构示意图，

图2是本实用新型的电位转换电路结构示意图，

图3是三层建筑物中央空调系统的本实用新型示意图。

图中：1-三相断路器，2-互感器，即IA、IB、IC，301、302-三通插座，4-ADAM4520 RS-232/RS-485转换器，5-EDA9033三相电参数采集模块，6-ADAM4051 I/O采集模块，7-工控机，8-室外机，9-电位转换电路，9001-第一电位转换电路，9016-第十六电位转换电路，9032-第三十二电位转换电路，901-室内空调风机电源线，902-接收感应线圈，903-电解电容，904-电阻，905-三极管，906-限流电阻，907-二极管，10-直流电源，11-室内机，1101-第一个室内机，1116-第十六个室内机，1132-第三十二个室内机，12-单相断路器。

具体实施方式

实施例1本实施例是具有一个测量单元的本实用新型。

如图1所示：一种中央空调微机分室电量检测及计费系统，包括一个室外机8、独立使用的十六个室内机11，一个ADAM4520 RS-232/RS-485转换器4，一个工控机7，一个测量单元；测量单元装有三相断路器1，三个互感器2，装在控制箱里的EDA9033三相电参数采集模块5、ADAM4051 I/O采集模块6、直流电源10、十六个电位转换电路9；三相断路器1的各相线路L1、L2、L3对应装有互感器IA、IB、IC，EDA9033三相电参数采集模块5输入端分别相接于三相断路器1的各相线路L1、L2、L3，EDA9033三相电参数采集模块5通讯端口与ADAM4520 RS-232/RS-485转换器4输入端相接；每个室内机11连接一个电位转换电路9，即第一个室内机1101与第一电位转换电路9001连接，…即第十六个室内机1116与第十六电位转换电路9016连接，每个电位转换电路9的输出端与ADAM4051 I/O采集模块6的一个输入端子相接，ADAM4051 I/O采集模块6通讯端口与ADAM4520 RS-232/RS-485转换器4总线相接；ADAM4520 RS-232/RS-485转换器4输出端连接工控机7；24V直流电源10连接EDA9033三相电参数采集模块、ADAM4520 RS-232/RS-485转换器、ADAM4051 I/O采集模块6和自制电位转换电路9，为EDA9033三相电参数采集模块5、ADAM4520 RS-232/RS-485转换器4、ADAM4051 I/O采集模块6和电位转换电路9提供用电源。

参见图2：电位转换电路9由感应电路与整流电路组成；感应电路包括室内空调风机电源线地线901，接收感应线圈902，三极管905，限流电阻906，二极管907；室内机风机电源地线901绕入接收感应线圈902一至二圈；二极管907正极端和接收感应线圈902并接后连接于三极管905的基极，二极管907负极端连接于直流电源10，三极管905的发射极通过限流电阻906与直流电源10相连，其集电极与ADAM4051 I/O采集模块6输入端相接；电解电容903与电阻904并接构成整流电路。

上述电位转换电路9的接收感应线圈902使用SCT210F接收感应线圈，电解电容903使用4.7μf～47μf电解电容，电阻904使用10千欧至50千欧电阻，三极管905使用PNP型9015三极管，电阻906使用33欧电阻，二极管907使用1N007二极管。

本实用新型的简要工作原理：利用电位转换电路9测得各个室内机11工作与否状态的数字量信号，并将此信号输出到ADAM4051 I/O采集模块6的输入端，其输出端连接到ADAM4520 RS-232/RS-485转换器4总线上，便于计算机巡回检测。ADAM4520 RS-232/RS-485转换器4总线上的信息通过RS-232端口接入工控机7。实现整个系统总电量采集，各个室内机11空调工作状态的检测、工作时间记录，用电量和电费的计算。

本实用新型的具体工作过程是：按照三相四线3CT直接电压回路的接法使用EDA9033三相电参数采集模块5，与互感器2组成电量测量数字模块用于测量整个系统的总用电量。室内机风机电源地线901绕入接收感应线圈902一至二圈，当分散使用的室内机11开机后，冷媒管的电磁阀便接通，延时1-2分钟后风扇启动，室内机11开始工作。室内机11风机运行时，在SCT210F接收感应线圈902中感应出交流电流，利用三极管905的单向导通的电流放大原理，当三极管905导通时将此电流放大，电流流过由4.7μf～47μf电解电容903与10千欧～50千欧电阻904组成整流电路，将三极管905放大的电流整流为平稳的直流电，使在三极管905集电极端产生“1”高电平。当室内机11风机未运行时，在SCT210F接收感应线圈902中没有感应电流，则三极管905不能导通，在三极管905集电极端产生“0”低电平。1N0007二极管907助动PNP型9051三极管905单向导通。限流电阻906主要作用是防止电路短路。将三极管905集电极输出信号输入到ADAM4051 I/O采集模块6的输入端子。ADAM4051 I/O采集模块有16个输入端子，可以带十六台室内机11。工控机7通过ADAM4520 RS-232/RS-485转换器4与ADAM4051 I/O采集模块6相连，进行通讯，采集室内机11是否运行的工作状态，并将运行的时间记录下来。

作为本实用新型的完善，为了预防过载电流对本实用新型的侵袭，在三相断路器1的任意一相线路上，参见图1：本实施例是在三相断路器1的第二相线路L3上连接有单相断路器12，对本实用新型起限流保护作用。

实施例2  本实施例是用于三个楼层的中央空调系统，其中楼层一有十六个相互独立的室内机，楼层二有三十二个相互独立的室内机。

如图3所示：本中央空调微机分室电量检测及计费系统，包括二个室外机8、楼层一独立使用的十六个室内机11，楼层二有三十二个相互独立的室内机，一个ADAM4520 RS-232/RS-485转换器4，一个工控机7，三个测量单元(图中示出的是第一与第二两个测量单元)；第一测量单元装有三相断路器1，三个互感器2，装在控制箱里的EDA9033三相电参数采集模块5、ADAM4051 I/O采集模块6、直流电源10、十六个电位转换电路9；  因为楼层二有三十二个室内机11，而每块ADAM4051 I/O采集模块具有16个输入端子，第二测量单元使用二块ADAM4051 I/O采集模块，共有32个输入端子；同样楼层二每个室内机11连接一个电位转换电路9，即第一个室内机1101与第一电位转换电路9001连接，…第三十二个室内机1132与第三十二电位转换电路9032连接，共连接三十二个空调室内机11。

第一测量单元的EDA9033三相电参数采集模块5通讯端口、ADAM4051 I/O采集模块6通讯端口与三通插座301的第一端3011连接，三通插座301的第二端3012接于ADAM4520 RS-232/RS-485转换器4总线，第三端3013连接于三通插座302的第二端3022、用于连接楼层二与ADAM4520 RS-232/RS-485转换器总线上信息。第一测量单元其它各元、部件之间的连接关系与实施例1相同。第二测量单元的其它各元、部件配置与结构连接关系相同于实施例1。

同样，第二测量单元的EDA9033三相电参数采集模块5通讯端口、ADAM4051I/O采集模块6通讯端口与三通插座302的第一端302 1连接，第三端3023连接于楼层三的三通插座(图中未示出)的第二端、用于连接楼层三与ADAM4520 RS-232/RS-485转换器总线上信息。参见图3：第一测量单元的三相断路器1的第三相线路L3上连接有单相断路器12，第二测量单元的三相断路器1的第二相线路L2上连接有单相断路器12，预防过载电流对本实用新型损害。

在实际应用时，也可以将室内机冷媒管的电磁阀的电源N线，绕入接收感应线圈902一至二圈，这属于常规技术手段的替代。

本领域的技术人员应当清楚，上面给出了本实用新型的二个实施例，但并不意味对本实用新型的限制，I/O采集模块、三相电参数采集模块、转换器以及电位转换电路所使用的电容、电阻、二极管、三极管等的型号并不限于实施例所示。

对于有多层的楼房而言，可使用与楼层数目相同的测量单元或多于楼层数目的测量单元。各测量单元的三相电参数采集模块通讯端口和I/O采集模块通讯端口均与通讯信号转换器总线相接。

Claims (6)

1、一种中央空调微机分室电量检测及计费系统，各层室外机、各层独立使用的多个室内机，其特征在于：它还包括通讯信号转换器(4)，工控机(7)，一至数个测量单元；所述测量单元装有三相断路器(1)，三个互感器(2)，装在控制箱里的三相电参数采集模块(5)、I/O采集模块(6)、直流电源(10)、与该测量单元所述室内机(11)数量相等的电位转换电路(9)；所述三相断路器(1)的各相线路(L1、L2、L3)对应装有互感器(IA、IB、IC)，所述三相电参数采集模块(5)输入端分别相接于所述三相断路器(1)的各相线路(L1、L2、L3)，所述三相电参数采集模块(5)的通讯端口与所述通讯信号转换器(4)输入端相接；每个所述室内机(11)连接一个电位转换电路(9)，每个所述电位转换电路(9)的输出端与所述I/O采集模块(6)的一个输入端子相接；各测量单元的所述I/O采集模块(6)通讯端口与所述通讯信号转换器(4)总线相接；所述通讯信号转换器(4)输出端连接所述工控机(7)；所述三相电参数采集模块(5)、所述通讯信号转换器(4)、所述I/O采集模块(6)和所述电位转换电路(9)均与所述直流电源(10)连接。

2、如权利要求1所述的中央空调微机分室电量检测及计费系统，其特征在于：所述电位转换电路(9)由感应电路与整流电路组成；所述感应电路包括室内空调风机电源线地线(901)/室内机冷媒管的电磁阀的电源N线，接收感应线圈(902)，三极管(905)，限流电阻(906)，二极管(907)；所述室内机风机电源地线(901)/所述室内机冷媒管的电磁阀的电源N线绕入所述接收感应线圈(902)一至二圈；所述二极管(907)正极端和所述接收感应线圈(902)并接后连接于所述三极管(905)的基极，所述二极管(907)负极端连接于所述直流电源(10)，所述三极管(905)的发射极通过所述限流电阻(906)与限流直流电源(10)相连，其集电极与所述I/O采集模块(6)输入端相接；所述电解电容(903)与所述电阻(904)并接构成所述整流电路。

3、如权利要求2所述的中央空调微机分室电量检测及计费系统，其特征在于：所述电位转换电路(9)的所述接收感应线圈(902)是SCT210F接收感应线圈，所述电解电容(903)是4.7μf～47μf电解电容，所述电阻(904)是10千欧至50千欧电阻，所述三极管(905)是PNP型9015三极管，所述限流电阻(906)是33欧电阻，所述二极管(907)是1N007二极管。

4、如权利要求1、2或3所述的中央空调微机分室电量检测及计费系统，其特征在于：所述通讯信号转换器(4)是ADAM4520 RS-232/RS-485转换器，所述三相电参数采集模块(5)是EDA9033三相电参数采集模块，  所述I/O采集模块(6)是ADAM4051 I/O采集模块，所述直流电源(10)是24V直流电源。

5、如权利要求4所述的中央空调微机分室电量检测及计费系统，其特征在于：各所述测量单元的所述三相电参数采集模块(5)通讯端口、所述I/O采集模块(6)通讯端口经三通插座(301/302)与所述通讯信号转换器(4)总线相接。

6、如权利要求5所述的中央空调微机分室电量检测及计费系统，其特征在于：所述三相断路器(1)的任意一相线路(L1/L2/L3)上连接有单相断路器(12)。

Images