CN201973833U - 空调效能智能分析系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供一种空调效能智能分析系统，与空调相连接，其特征在于：包括CPU模块、电源接口、人机接口、上行串行数据接口、外部智能设备接口、红外遥控接口；所述电源接口、人机接口、上行串行数据接口、外部智能设备接口、红外遥控接口同时与CPU模块相连接。本系统集空调数据采集、控制及网络功能于一体，功能多样、合理，可通过系统检测空调的能效比，实现空调制冷效果“好坏”的判断；用定量的方式评估空调的效率；通过空调进/出风口的温度、湿度、通风量，计算空调的能效比；可以对基站的空调统一评估，为设备选型提供参考依据。同时，可以指导维护人员对空调进行有目的性的维护，及时更换效率低的空调，达到节约空调用电的效果。

Description

空调效能智能分析系统

技术领域

本实用新型涉及空调效能分析技术，特别涉及空调效能智能分析系统。

背景技术

通信作为一个高能耗行业，年耗电达到200亿度电以上，在中国，仅中国移动一家2006年耗电就68.2亿度，2007年这个数字达到78.91度。随着3G在中国不断发展，通信行业的耗电量将持续增加，因此通信行业是节能减排工作的重点领域。

目前，相关通信企业已采取一系列的节能减排措施，一方面是寻找替代清洁能源，积极引入太阳能、风力、风光互补发电系统等新能源产品；另一方面，从现有网络设备以及未来将采购的设备着手，以降低能耗为目标，提出了设备能耗标准，采购的时候要求厂商达到才能应标。

分析通信行业的耗电情况，以中国移动为例，中国移动的网络覆盖，用30万基站覆盖了全国97％以上的人群，包含3万个贫困的村落，基站数量庞大，基站耗电占中国移动总耗电的70％以上，有广阔的节能空间。在密闭环境的通信基站里，有大量的发热设备，用于调节基站环境的空调耗电占到了基站总用电的一半以上。在整个通信行业200多亿度的年耗电中，空调耗电占70亿度以上。而空调的制冷/制热的效果好坏将直接影响空调的耗电量。通过分析空调的制冷效果，一方面可以指导维护人员对空调有目的性的维护，及时更换效率低的空调，达到节约空调用电的效果，降低单位产值能耗，节能降耗的同时保护环境；另一方面也可以为用户对空调选型提供有力的依据，也可以指导空调维护人员对空调进行实时维护。所以，研发高效的空调效能智能分析系统(简写为：ESD)具有重要的意义。

实用新型内容

本实用新型的目的在于克服现有技术的缺点与不足，提供一种结构合理，可有效节能降耗，既可为用户对空调选型提供有力的依据，也可以指导空调维护人员对空调进行实时维护的空调效能智能分析系统。

本实用新型的目的通过下述技术方案实现：一种空调效能智能分析系统，与空调相连接，包括：CPU模块、电源接口、人机接口、上行串行数据接口、外部智能设备接口、红外遥控接口；所述电源接口、人机接口、上行串行数据接口、外部智能设备接口、红外遥控接口同时与CPU模块相连接。

所述CPU模块选择cortex-M3，具体可采用意法半导体(简称ST)的STM32F107VCT6作为设备的主控CPU；目前cortex-M3的最高工作频率达到72MHz，可满足三串口、易于接入网络，含AD转换等几个要求，且具备PWM控制，方便实现红外遥控。

所述电源接口采用18V-72V输入、12V输出的DC/DC设计，由于基站一般采取-48V供电或者+24V供电系统，且要求接入设备供电采取隔离措施；整个系统供电时采用3.3V电压供电，可采取二级转换的方式实现，对12V输出进行12V-5V的转换可用开关型降压芯片LM2576，转换效率高，发热少；5V-3.3V转换可采用线性降压芯片LM1117-3.3V。

所述人机接口采用128x64的黑白LCD，键盘考虑到简单实用性，采用6键键盘(即上、下、左、右、确定、取消)，为了以后扩展方便，仍然采取矩阵式接法。使用者可以通过人机接口对设备进行维护和设置，也可以参看一些简单的系统数据。

所述上行串行数据接口为一个通用的RS232接口，可以通过此接口读取设备的运行参数和信息。

所述外部智能设备接口是专门用于接入智能电表和智能空调用的接口，智能电表用于读取空调的耗电量，是分析空调效能的重要依据。如果接入的是智能空调，则可以通过智能空调接口读取空调的数据，同时也可以通过此接口对空调进行控制。对于智能空调，推荐采取智能接口的连接方式。

所述红外遥控接口是针对非智能空调的情况，采取的主要的控制方式是红外控制，此前必须把红外控制的遥控码通过一个红外学习机学习后通过网络或者上行的RS2323口下载到设备中，有了遥控码就可以通过红外控制空调的开关，这种控制方式是比较安全的控制方式。

本空调效能智能分析系统还可包括网络接口，网络是今后的发展趋势，所以可预留网络接口，所述网络接口包括集成以太网媒体接入控制器(MAC)和物理接口收发器(PHY)的专业网络芯片DM9000AP(联杰DAVICOM公司生产)、网络变压器、RJ45接口，专业网络芯片通过网络变压器与RJ45接口相连接。本系统可以通过网络接口直接接入局域网内，支持TCP/UDP的方式连接。

本空调效能智能分析系统还包括控制接口，所述控制接口是预留4路继电器控制输出接口，作为干接点告警输出和备用的空调控制接口(一些非智能空调且没有红外遥控，此时可以采取加装一个交流接触器的方式直接控制空调的电源，或者接到空调的开关按钮上直接控制)。

如果系统需要采集空调的进、出风口的温湿度和环境的温湿度，以及如果是非智能空调时要采空调的开关状态，所以需要预留一些AI/DI输入口，即传感器接口。为了保证AI输入精度，可采用一个2.5V的基准来校准采集到的电压值。

由于基站一般在野外，所以系统招致感应雷击的可能性较大，维护成本比较高，所以设备的防雷性能尤为重要，本系统中基本所有的外部接线的接口都有防雷结构。这就保证了本系统具备最大5KA的过流能力，有效地降低了设备被雷击而损坏的可能性。

本实用新型的工作原理是：控制主机的软件可通过网络接口与本空调效能智能分析系统进行通信，本空调效能智能分析系统负责控制把各个采集模块采集回来的数据进行打包统计、分析，然后借由传输网络把数据发送到监控中心供系统管理员查看某个基站的空调耗电数据及空调状态。安装其他采集模块主要是能够根据空调进风口、出风口的温度和湿度，计算进风口、出风口的焓；通过焓值及空调通风量，计算空调的制冷量；通过智能电表，读取空调的功率；通过制冷量与功率，计算cop值，评估空调的好坏。

本实用新型相对于现有技术具有如下的优点及效果：本系统集空调数据采集、控制及网络功能于一体，功能多样、合理，可通过系统检测空调的能效比，实现空调制冷效果“好坏”的判断；用定量的方式评估空调的效率；通过空调进/出风口的温度、湿度、通风量，计算空调的能效比；可以对基站的空调统一评估，为设备选型提供参考依据。同时，可以指导维护人员对空调进行有目的性的维护，及时更换效率低的空调，达到节约空调用电的效果，降低单位产值能耗，节能降耗的同时保护环境。

附图说明

图1是本空调效能智能分析系统的结构示意图。

图2是本空调效能智能分析系统的使用状态图。

图3为本空调效能智能分析系统联网使用流程图。

具体实施方式

下面结合实施例及附图对本实用新型作进一步详细的描述，但本实用新型的实施方式不限于此。

实施例

图1示出了本实用新型的具体结构，由图1可见，本空调效能智能分析系统，包括：CPU模块、电源接口、人机接口、上行串行数据接口、外部智能设备接口、红外遥控接口；所述电源接口、人机接口、上行串行数据接口、外部智能设备接口、红外遥控接口同时与CPU模块相连接。

所述CPU模块选择cortex-M3，具体可采用意法半导体(简称ST)的STM32F107VCT6作为设备的主控CPU；目前cortex-M3的最高工作频率达到72MHz，可满足三串口、易于接入网络，含AD转换等几个要求，且具备PWM控制，方便实现红外遥控。

所述电源接口采用18V-72V输入、12V输出的DC/DC设计，由于基站一般采取-48V供电或者+24V供电系统，且要求接入设备供电采取隔离措施；整个系统供电时采用3.3V电压供电，可采取二级转换的方式实现，对12V输出进行12V-5V的转换可用开关型降压芯片LM2576，转换效率高，发热少；5V-3.3V可采用线性降压芯片LM1117-3.3V。

所述人机接口采用128x64的黑白LCD，键盘考虑到简单实用性，采用6键键盘(即上、下、左、右、确定、取消)，为了以后扩展方便，仍然采取矩阵式接法。使用者可以通过人机接口对设备进行维护和设置，也可以参看一些简单的系统数据。

所述上行串行数据接口为一个通用的RS232接口，可以通过此接口读取设备的运行参数和信息。

所述外部智能设备接口是专门用于接入智能电表和智能空调用的接口，智能电表用于读取空调的耗电量，是分析空调效能的重要依据。如果接入的是智能空调，则可以通过智能空调接口读取空调的数据，同时也可以通过此接口对空调进行控制。对于智能空调，推荐采取智能接口的连接方式。

所述红外遥控接口是针对非智能空调的情况，采取的主要的控制方式是红外控制，此前必须把红外控制的遥控码通过一个红外学习机学习后通过网络或者上行的RS232接口下载到设备中，有了遥控码就可以通过红外控制空调的开关，这种控制方式是比较安全的控制方式。

本空调效能智能分析系统还包括网络接口，网络是今后的发展趋势，所以可预留网络接口，所述网络接口包括集成以太网媒体接入控制器(MAC)和物理接口收发器(PHY)的专业网络芯片DM9000AP、网络变压器、RJ45接口，专业网络芯片通过网络变压器与RJ45接口相连接。本系统可以通过网络接口直接接入局域网内，支持TCP/UDP的方式连接。

本空调效能智能分析系统还包括控制接口，所述控制接口是预留4路继电器控制输出接口，作为干接点告警输出和备用的空调控制接口(一些非智能空调且没有红外遥控，此时可以采取加装一个交流接触器的方式直接控制空调的电源，或者接到空调的开关按钮上直接控制)。

如果系统需要采集空调的进、出风口的温湿度和环境的温湿度，以及如果是非智能空调时要采空调的开关状态，所以需要预留一些AI/DI输入口，即传感器接口。为了保证AI输入精度，可采用一个2.5V的基准来校准采集到的电压值。

由于基站一般在野外，所以系统招致感应雷击的可能性较大，维护成本比较高，所以设备的防雷性能尤为重要，本系统中基本所有的外部接线的接口都有防雷结构。这就保证了本系统具备最大5KA的过流能力，有效地降低了设备被雷击而损坏的可能性。

图2示出了本空调效能智能分析系统的应用方式，由图2可见，本系统与空调相连接，能够根据空调进风口、出风口的温度和湿度，计算进风口、出风口的焓；通过焓值及空调通风量，计算空调的制冷量；通过智能电力监测仪，读取空调的功率；通过制冷量与功率，计算cop值，评估空调的好坏。本系统可以通过监控网络接口与监控中心相连接，可在监控中心对本系统进行监控；同时可以通过本地维护接口对设备进行现场维护。其中，图3显示了本空调效能智能分析系统通过监控网络接口与监控中心相连接使用的具体流程，由图3可见，本空调效能智能分析系统通过上行串行数据接口(RS232)与基站动环监控设备相连接，基站动环监控设备通过同步数字传输(SDH)网与中心传输设备相连接，中心传输设备再与监控中心相连接，这样即可在监控中心对本空调效能智能分析系统实现远程监控。

上述实施例为本实用新型较佳的实施方式，但本实用新型的实施方式并不受上述实施例的限制，其他的任何未背离本实用新型的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化，均应为等效的置换方式，都包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种空调效能智能分析系统，与空调相连接，其特征在于：包括CPU模块、电源接口、人机接口、上行串行数据接口、外部智能设备接口、红外遥控接口；所述电源接口、人机接口、上行串行数据接口、外部智能设备接口、红外遥控接口同时与CPU模块相连接。

2.根据权利要求1所述的空调效能智能分析系统，其特征在于：所述CPU模块选择cortex-M3，作为设备的主控CPU。

3.根据权利要求1所述的空调效能智能分析系统，其特征在于：所述电源接口采用18V-72V输入、12V输出的DC/DC设计，整个系统供电时采用3.3V电压供电，采取二级转换的方式，对12V输出进行12V-5V的转换用开关型降压芯片LM2576；5V-3.3V转换采用线性降压芯片LM1117-3.3V。

4.根据权利要求1所述的空调效能智能分析系统，其特征在于：所述人机接口采用128x64的黑白LCD，键盘采用6键键盘，采取矩阵式接法。

5.根据权利要求1所述的空调效能智能分析系统，其特征在于：所述上行串行数据接口为通用的RS232接口。

6.根据权利要求1所述的空调效能智能分析系统，其特征在于：所述外部智能设备接口为用于接入智能电表和智能空调用的接口。

7.根据权利要求1所述的空调效能智能分析系统，其特征在于：所述红外遥控接口是针对非智能空调采取红外控制的接口。

8.根据权利要求1所述的空调效能智能分析系统，其特征在于：包括网络接口，所述网络接口包括集成以太网媒体接入控制器和物理接口收发器的专业网络芯片DM9000AP、网络变压器、RJ45接口，专业网络芯片通过网络变压器与RJ45接口相连接。

9.根据权利要求1所述的空调效能智能分析系统，其特征在于：包括控制接口，所述控制接口是预留4路继电器控制输出接口，作为干接点告警输出和备用的空调控制接口。

10.根据权利要求1所述的空调效能智能分析系统，其特征在于：包括传感器接口。 

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