CN205783321U - 能源管理微控装置 - Google Patents
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Abstract
本实用新型提供一种能源管理微控装置，包括：能源设备系统和控制系统，其中，所述能源设备系统包括驱动能源提供设备、热力管网及末端设备；所述控制系统包括微控单元、中控单元和总控单元，所述微控单元嵌入所述能源设备系统中，用于采集所述驱动能源提供设备运行数据以及环境数据；所述中控单元，与若干所述微控单元通讯，接收所述微控单元所采集的数据，并向所述微控单元发送控制指令；所述总控单元与若干所述中控单元通信，用于对所述能源设备系统进行远程集中控制。本实用新型所述能源管理微控装置以居民小区为单位，可以避免大规模基础设施建设，同时也可避免蒸汽在长距离传输过程的能量损失。
Description
技术领域
本实用新型涉及一种能源管理微控装置。
背景技术
目前北方居民冬季取暖，大多采用燃煤锅炉集中供热，这种供热方式首先需要铺设管道，大量基础设施建设浪费大量人力物力；其次，蒸汽在较长距离过程中，会有很大损失，造成能源浪费；第三，燃煤锅炉，会向大气中排放大量二氧化碳、二氧化硫和粉尘，造成环境污染，这也是北方冬季雾霾天气的重要原因之一。
目前现有的能源设备都没有管控装置，或只有简单的控制装置，这些装置并不能有效管控能源设备，导致能源利用效力低，不能实现更加有效的节能，大大增加了能源的损耗。
为解决上述问题，需要从能源管理的根源入手，详细规划能源提供方式、运维管控方式，提高能源利用效率与设备能效比，这样才能有效解决上述问题。
实用新型内容
鉴于以上所述现有技术的缺点，本实用新型的目的在于提供一种能源管理微控装置，用于解决现有技术中存在的诸多问题。
为实现上述目的及其他相关目的，本实用新型提供一种能源管理微控装置，嵌入于能源设备系统中，包括采集单元、输出单元、电源单元，其中，
所述采集单元用于采集所述能源设备系统运行数据以及环境数据，包括与所述能源设备系统连接的传感器以及输入模块；
所述输出单元包括通信模块和控制指令输出模块；
所述电源单元用于为所述采集单元和所述输出单元提供电源。
优选地，所述能源设备系统包括驱动能源提供设备、热力管网及末端设备；所述驱动能源提供设备包括太阳能、燃气锅炉、电锅炉、化工原料锅炉、生物质锅炉、储能装置以及空气源热泵、水地源热泵、二氧化碳冷暖设备以及生物质能 发电设备、风能发电设备、光伏发电设备、地热发电设备中的一种或几种组合；所述末端设备包括室内风机盘管、地板辐射供暖系统。
优选地，所述输入模块包括开关量输入接口、第一模拟量输入电路和第二模拟量输入电路；所述第一模拟量输入电路用于输入压力和流量数据；所述第二模拟量输入电路用于输入温度、湿度、电流、电压数据。
优选地，所述通信模块包括MODBUS通讯电路和抄表协议通讯电路。
优选地，所述能源管理微控装置还包括保护单元，用于避免所述能源设备系统启动前和运行中电压、电流、水流、温度或硬件故障造成的所述能源设备系统损毁，包括高低压检测模块、水流检测模块和缺相/错相检测模块。
如上所述，本实用新型的能源管理微控装置，具有以下有益效果：
本实用新型所述能源管理微控装置，嵌入于能源设备系统中，包括采集单元、输出单元、电源单元，其中，所述采集单元用于采集所述能源设备系统运行数据以及环境数据，包括与所述能源设备系统连接的传感器以及输入模块；所述输出单元包括通信模块和控制指令输出模块；所述电源单元用于为所述采集单元和所述输出单元提供电源。本实用新型采集能源设备系统运行数据以及环境数据，并对能源设备系统进行管控，也可与外部服务器通信，将所采集的数据发送至外部服务器，从而实现可视化管理、远程无人值守；对降低空气污染物排放具有促进作用，能够实现安全舒适、清洁环保的目的。
附图说明
图1显示为本实用新型能源管理微控装置示意图。
图2‐图5显示为本实用新型一实施例中能源管理微控装置的第一模拟量输入电路；
其中，图2为流量传感器电路图，图3为压力传感器1电路图，图4为压力传感器2电路图，图5为风速传感器电路图。
图6显示为本实用新型一实施例中能源管理微控装置的第二模拟量输入电路。
图7‐图22显示为本实用新型一实施例中控制指令输出模块电路，其中图7和图8为转换芯片电路图，图9‐图22分别为继电器输出模块电路图。
图23‐图27显示为本实用新型一实施例中能源管理微控装置的电源单元电路，其中图23为交流输入电路图，图24为整流电路图，图25为16V转12V电路图，图26为12V转5V电路图，图27为12V转3.3V电路图。
图28显示为本实用新型一实施例中能源管理微控装置的MODBUS通讯电路。
图29显示为本实用新型一实施例中能源管理微控装置的抄表协议通讯电路。
图30‐图32显示为本实用新型一实施例中能源管理微控装置的保护单元电路，其中图30为U相检测电路，图31为V相检测电路，图32为W相检测电路。
具体实施方式
以下通过特定的具体实例说明本实用新型的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本实用新型的其他优点与功效。本实用新型还可以通过另外不同的具体实施方式加以实施或应用，本说明书中的各项细节也可以基于不同观点与应用，在没有背离本实用新型的精神下进行各种修饰或改变。
请参阅图1至图32。需要说明的是，本实施例中所提供的图示仅以示意方式说明本实用新型的基本构想，遂图式中仅显示与本实用新型中有关的组件而非按照实际实施时的组件数目、形状及尺寸绘制，其实际实施时各组件的型态、数量及比例可为一种随意的改变，且其组件布局型态也可能更为复杂。
图1显示为本实用新型能源管理微控装置示意图，该能源管理微控装置，嵌入于能源设备系统中，包括采集单元、输出单元、保护单元和电源单元，其中，
所述采集单元用于采集所述能源设备系统运行数据以及环境数据，包括与所述能源设备系统连接的传感器以及输入模块；
所述输出单元包括通信模块和控制指令输出模块；
所述电源单元用于为所述采集单元和所述输出单元提供电源；
所述保护单元，用于避免所述能源设备系统启动前和运行中电压、电流、水流、温度或硬件故障造成的所述能源设备系统损毁，包括高低压检测模块、水流检测模块和缺相/错相检测模块。
再一实施例中，所述能源设备系统包括驱动能源提供设备、热力管网及末端设备；所述驱动能源提供设备包括太阳能、燃气锅炉、电锅炉、化工原料锅炉、 生物质锅炉、储能装置以及空气源热泵、水地源热泵、二氧化碳冷暖设备以及生物质能发电设备、风能发电设备、光伏发电设备、地热发电设备中的一种或几种组合；所述末端设备包括室内风机盘管、地板辐射供暖系统。
再一实施例中，所述输入模块包括开关量输入接口、第一模拟量输入电路(见图2‐图5)和第二模拟量输入电路(见图6)；所述第一模拟量输入电路用于输入压力和流量数据；所述第二模拟量输入电路用于输入温度、湿度、电流、电压数据。
控制指令输出模块电路图见图7‐图22，控制指令包括微控装置对能源设备系统的控制指令，还可以包括外部服务器等发来的控制指令。
电源单元可以使用电源适配器供电，也可使用纽扣电池供电。再一实施例中，电源单元电路图见图23‐图27。
再一实施例中，所述通信模块包括MODBUS通讯电路和抄表协议通讯电路。
MODBUS通讯电路见图28，采用MODBUS通讯电路，所述能源管理微控装置可以与外部服务器或管理单元通信。
抄表协议通讯电路见图29，采用MODBUS通讯电路，所述能源管理微控装置可以与能源设备系统进行通讯。
所述能源管理微控装置还包括保护单元，用于避免所述能源设备系统启动前和运行中电压、电流、水流、温度或硬件故障造成的所述能源设备系统损毁，包括高低压检测模块、水流检测模块和缺相/错相检测模块。
再一实施例中，保护单元电路见图30‐图32，具体如下：
(1)、二通阀检测：当水泵准备启动时，系统首先要判断二通阀是否有故障，若有故障则报警。
(2)、水流检测：当循环泵启动若干秒后，开始启动水流检测，若发现水流开关连续断开5S停机不报警，关闭水泵停止其他机器的启动，当此动作每小时出现超过2次，主机停止1小时检测。
(3)、高压检测：当出现高压检测故障时，并且高压开关持续断开5‐150秒或者每小时断开超过2次，立即停止对应压缩机的运行。当故障恢复时，则解除故障报警，恢复系统运行。当高压开关持续断开超过150秒或者每小时断开超过2次锁定对应压缩机。需要重新启动机组的电源才能继续工作。
(4)、低压检测：当出现低压检测故障时，并且低压开关持续断开20‐150秒或者每小时断开超过2次，立即停止对应压缩机的运行。当故障恢复时，则解除故障报警，恢复系统运行。当低压开关持续断开超过150秒或者每小时断开超过2次锁定对应压缩机。需要重新启动机组的电源才能继续工作。
(5)、风机保护开关：当风机运行过程中风机保护出现故障，并且故障时间超过30S的时候，立即停掉风机和压缩机以及四通阀，并显示故障报警。
(6)、缺相/错相检测：当拨码开关开启时，则表示启用缺相错相检测。若机组三相电缺相或顺序错误，则电路会报警。
(7)、排气温度保护：当排气温度大于等于排气保护温度(若120度)，停机不报警。当此动作保护每30分钟超过两次，停机显示故障并报警，当出现出气保护后排气温度必须在3分钟内低于等于排气保护温度(120度)减排气回差，否则锁定排气保护，显示故障。
(8)、出水口低温保护：制冷时并且压缩机启动1分钟时出水口的温度连续小于等于3度持续10S，循环泵以外的设备停止运行，直到出水温度恢复到5度以上，机组才能正常工作，当此动作每小时出现超过2次，锁定压缩机。
(9)、出水口超温保护：当处于制热模式时，并且在压缩机运行1分钟后开始检测出水口温度，当出水口温度连续大于等于制热设定温度若干秒，循环泵以外的设备停止运行，当出水温度恢复到制热设定温度以下，机组才能正常工作，当此动作每小时出现超过2次，锁定压缩机。
再一实施例中，以空气源热泵为主要驱动能源提供设备，以居民小区或社区为单位建设分布式能源站，分布式能源站中的每台设备(空气源热泵)都嵌入单片机。单片机采集的数据，包括空气源热泵出水温度、回水温度、电流、电压，以及室内外温度、pm2.5、风速、气压、噪音。
上述实施例仅例示性说明本实用新型的原理及其功效，而非用于限制本实用新型。任何熟悉此技术的人士皆可在不违背本实用新型的精神及范畴下，对上述实施例进行修饰或改变。因此，举凡所属技术领域中具有通常知识者在未脱离本实用新型所揭示的精神与技术思想下所完成的一切等效修饰或改变，仍应由本实用新型的权利要求所涵盖。
Claims (5)
1.一种能源管理微控装置，嵌入于能源设备系统中，其特征在于，包括采集单元、输出单元、电源单元，其中，
所述采集单元用于采集所述能源设备系统运行数据以及环境数据，包括与所述能源设备系统连接的传感器以及输入模块；
所述输出单元包括通信模块和控制指令输出模块；
所述电源单元用于为所述采集单元和所述输出单元提供电源。
2.根据权利要求1所述的能源管理微控装置，其特征在于：所述能源设备系统包括驱动能源提供设备、热力管网及末端设备；所述驱动能源提供设备包括太阳能、燃气锅炉、电锅炉、化工原料锅炉、生物质锅炉、储能装置以及空气源热泵、水地源热泵、二氧化碳冷暖设备以及生物质能发电设备、风能发电设备、光伏发电设备、地热发电设备中的一种或几种组合；所述末端设备包括室内风机盘管、地板辐射供暖系统。
3.根据权利要求1所述的能源管理微控装置，其特征在于，所述输入模块包括开关量输入接口、第一模拟量输入电路和第二模拟量输入电路；所述第一模拟量输入电路用于输入压力和流量数据；所述第二模拟量输入电路用于输入温度、湿度、电流、电压数据。
4.根据权利要求1所述的能源管理微控装置，其特征在于，所述通信模块包括MODBUS通讯电路和抄表协议通讯电路。
5.根据权利要求1所述的能源管理微控装置，其特征在于：所述能源管理微控装置还包括保护单元，用于避免所述能源设备系统启动前和运行中电压、电流、水流、温度或硬件故障造成的所述能源设备系统损毁，包括高低压检测模块、水流检测模块和缺相/错相检测模块。
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