CN207881100U - 具有电力载波自动路由组网功能的空调控制器、空调以及空调监控系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种空调控制器、空调以及空调监控系统，包括电力载波通讯模块：采用SSC1650载波芯片，上电后自动分簇组网；温湿度采集模块：采集环境温湿度，上传监控中心，同时作为启停空调的环境门槛；红外通信模块：用于控制空调的开关、风速、模式等；空调供电智能模块：可控制空调电源输出，接收到控制指令后插孔自动接通电源，同时内嵌智能采集单元，可采集电压电流计算空调能耗，一旦发生过载或漏电将自动断开电源；此外还包括液晶显示模块、人机操作键盘模块。本实用新型实现的具有电力载波自动路由组网功能的空调控制器可方便实现某一区域内所有空调的集中控制，方便控制系统的构建。

Description

具有电力载波自动路由组网功能的空调控制器、空调以及空 调监控系统

技术领域

本实用新型涉及一种具有电力载波自动路由组网功能的空调控制器、空调以及空调监控系统，属于智能电器产品领域。

背景技术

随着我国经济的发展，一些办公建筑和大型公共建筑高耗能的问题日益突出。在公共建筑(特别是大型商场、高档旅馆酒店、高档办公楼等)的全年能耗中，大约30％-50％消耗于空调制冷与供暖系统。为了确保空调的能源需求且实现有效节能，很有必要建立空调远程监控与管理系统，掌握空调能耗的实时数据，并对空调系统进行分布式监控与集中管理。对现有空调加装具有电力载波自动路由组网功能的空调控制器是一种行之有效的方案，在工程应用中可以省去铺设通讯电缆的过程，通讯稳定可靠，方便控制系统的构建，节约改造成本。

实用新型内容

本实用新型的目的是提供一种具有电力载波自动路由组网功能的空调控制器、空调以及空调监控系统，该控制器具有上电后自动分簇组网，可延长通讯距离并提高通信可靠性，在工程应用中可以省去铺设通讯电缆的过程，方便控制系统的构建。

本实用新型采用的技术方案是：

一种具有电力载波自动路由组网功能的空调控制器，包括CPU、电力载波通讯模块、空调供电智能模块、互感器、红外发送器、红外接收器、环境参数采集模块；其特征为：所述CPU的红外接口模块与红外发送器、红外接收器连接；所述空调供电智能模块一端与外部火线、零线连接，另一端通过互感器与空调电源连接；所述电力载波通讯模块一端与外部火线、零线连接，另一端与CPU连接；环境参数采集模块将采集的环境信号传输给CPU；所述电力载波通讯模块包括SSC1650载波芯片，用于上电后自动分簇组网。

进一步地，所述空调供电智能模块，用于控制空调电源输出，接收到控制指令后插孔自动接通电源，实现定时开关机功能。

进一步地，所述空调供电智能模块包括在电源回路串入磁保持继电器，通过CPU的IO口控制其通断。

进一步地，还包括内嵌智能采集单元，用于采集电压电流、计算空调当前功率及能耗，判断是否发生过载或漏电。

进一步地，所述环境参数采集模块用于采集温湿度、并上传监控中心。

进一步地，所述监控中心根据环境参数控制空调的运行状态。

进一步地，红外接口模块通过硬件的调制与解调传输二进制脉冲码，与空调之间进行点对点通信，用于控制空调的开关、风速或模式。

进一步地，还包括电源模块，所述电源模块利用逆变原理输出两组直流电压+5V和±12V，其中+5V为装置内部微处理器的工作电源，±12V用于驱动继电器。

进一步地，还包括显示模块，用于人机控制。

进一步地，本实用新型还包括一种空调，包括本新型所提出的空调控制器。

进一步地，本实用新型还包括一种空调监控系统，包括本新型所提出的空调控制器。

采用本实用新型的空调控制器可适用于各种挂壁式空调、立柜式空调、窗式空调和吊顶式空调，可自由组网实现远程集中控制，无需额外铺设通讯电缆，通过管控减少空调使用率和维护工作量，延长空调使用寿命。

附图说明

图1为本实用新型的空调控制器模块示意图；

图2为本实用新型的环境参数采集模块原理图；

图3为本实用新型的红外接口模块原理图。

具体实施方式

下面参照附图并结合实施方案对本发明作进一步描述，但本发明并不仅限于所给出的例子。

如图1所示，本实用新型的空调控制器采用市电220V供电，电源模块包含变压器、桥式整流、PWM控制器、整流二极管等器件，防尘防潮防氧化，利用逆变原理输出两组直流电压+5V和±12V，其中+5V为装置内部微处理器的工作电源，±12V用于驱动继电器。

本新型的空调控制器包括CPU、通讯处理模块、通断控制模块、采样计算模块、人机接口模块、红外接口模块、环境参数采集模块，其中，通讯处理模块与电力载波通讯模块进行数据交换。为了便于在监控中心对多台空调进行管理，建立空调远程监控与管理系统，掌握空调能耗的实时数据，实现对空调系统进行分布式监控与集中管理，在本实施例中，采用对每台空调加装电力载波通讯模块的方案，该电力载波通讯模块包括SSC1650载波芯片。

电力载波模块采用SSC1650载波芯片，调制解调方式为OFDM，自适应波特率。SSC1650载波芯片是专门以电力线介质作为通信信道而设计的窄带电力线载波通信芯片，该芯片将模拟前端、基带调制解调、数字信号处理、CPU内核及丰富的功能外设集于一体，提供物理层(PHY)、介质访问控制层(MAC)、适配层(ADP)、网络层(NET)、应用层(APP)等完整的电力线通信解决方案。SSC1650载波芯片采用五层网络体系结构，采用高效率的节点帧中继转发机制，支持七级路由深度，具有帧中继转发策略、信号强度指示、相位检测、自动速率/功率调整、自适应报文分帧、完善的网络数据通信协议集等功能。

在本实施例的监控系统中，可以包括分布在建筑内各处的多台空调，每台空调装配一只控制器作为控制网络中的一个节点，空调控制器从建筑物墙壁开关面板取电，空调则从空调控制器上的插孔取电，电力载波模块直接加装在空调控制器的电路中，直接使用建筑物内敷设的电力线作为通讯介质，监控网络的构成不需要另外布线，在工程应用中可以省去铺设通讯电缆的过程。加装了电力载波模块的空调控制器上电后自动分簇组网，将自己的节点信息通过发送广播数据包通知监控系统的主站模块(中心节点)，中心节点根据这些数据包的地址信息建立、更新中心节点的可通信路由表。同时每一个节点接收其他节点发送的广播数据包，并根据这些数据包的地址信息建立、更新本节点的可通信路由表。后续通信中各节点均利用本节点的可通信路由表将应用数据包按照最优路径发给中心节点，应用数据包包括每台空调能耗的实时数据、温湿度数据、空调运行状态数据等。如中心节点命名为A，空调控制器依次为B、C、D，当B、C、D与A在有效通讯范围内时，均与A直接通讯，若其中C、D不在A的通讯范围，而B在A的通讯范围内且C、D在B的通讯范围内，则C、D先将数据发给B，由B转发给A。当中心节点发现某个节点多次通信失败时，中心节点会发起一次对该节点的路由最优寻找过程，并根据寻优结果更新中心节点路由表，标明该节点正常或已失效。这种通讯模式下由于每个节点具有通讯帧中继转发机制，可提高电力载波通信的自愈性，扩大通信组网规模，延长通讯距离并提高通信可靠性。

本实用新型的空调控制器内置空调供电智能模块，可根据需要控制空调电源输出，接收到控制指令后插孔自动接通电源，方便实现定时开关机，具体实现方式为在电源回路串入一磁保持继电器，通过CPU的IO口控制其通断。磁保持继电器是近几年发展起来的一种新型继电器，也是一种自动开关，和其他普通电磁继电器一样，可以对电路起着自动接通和切断作用，所不同的是磁保持继电器本身具有很强的电流分断能力。空调控制器采用电阻分压原理将市电变为0-5V小信号，同时在零线和火线加装穿芯电流互感器采集电流，CPU通过采样计算出电压和电流，再进一步算出空调当前功率及电度，可用于统计和分析空调能耗状况。可通过人机界面设置空调过载定值，当火线电流采样值超过设置时控制器将自动断开电源。空调控制器利用火线电流和零线电流的差值来判断空调柜身是否漏电，一旦出现漏电控制器也将自动断开电源。

本实用新型的空调控制器采用电阻式温度传感器和电阻式湿度传感器，原理图如图2所示，CPU通过计算阻值来感知环境温、湿度，并将相关数据通过载波通讯上传监控中心，同时将环境数据作为启停空调的环境门槛，去改变空调的运行状态，达到节约能耗目的。

本实用新型的空调控制器采用红外通信模块与空调之间进行点对点通信，红外发送模块原理图如图3所示，需发送的数据经过IR TXD端口后，由CPU的I/O端口产生的38KHz的FRQ OUT脉冲进行调制后发送出去。红外接收模块采用成品红外接收头，接收数据后发送到CPU的USART串口接收端，开启CPU串口接收中断进行数据处理。红外通信模块用于控制空调的开、关、风速、运行模式等，并带有自学习功能，支持国内主流厂家空调。

除上述实施方案外，本实用新型还可以有其他实施方式。凡采用等同替换或等效变换形成的技术方案，均落在本实用新型要求的保护范围。

Claims (10)

1.一种具有电力载波自动路由组网功能的空调控制器，包括CPU、电力载波通讯模块、空调供电智能模块、互感器、红外发送器、红外接收器、环境参数采集模块；其特征为：所述CPU的红外接口模块与红外发送器、红外接收器连接；所述空调供电智能模块一端与外部火线、零线连接，另一端通过互感器与空调电源连接；所述电力载波通讯模块一端与外部火线、零线连接，另一端与CPU连接；环境参数采集模块将采集的环境信号传输给CPU；所述电力载波通讯模块包括SSC1650载波芯片，用于上电后自动分簇组网。

2.根据权利要求1所述的空调控制器，其特征在于：所述空调供电智能模块，用于控制空调电源输出，接收到控制指令后插孔自动接通电源，实现定时开关机功能。

3.根据权利要求1所述的空调控制器，其特征在于：所述空调供电智能模块包括在电源回路串入磁保持继电器，通过CPU的IO口控制其通断。

4.根据权利要求1所述的空调控制器，其特征在于：还包括内嵌智能采集单元，该内嵌智能采集单元用于采集互感器电压、电流信号、以计算空调当前功率及能耗，判断是否发生过载或漏电。

5.根据权利要求1所述的空调控制器，其特征在于：所述环境参数采集模块用于采集温湿度、并上传监控中心。

6.根据权利要求5所述的空调控制器，其特征在于：所述监控中心根据环境参数控制空调的运行状态。

7.根据权利要求1所述的空调控制器，其特征在于：所述CPU的红外接口模块通过硬件的调制与解调传输二进制脉冲码，与空调之间进行点对点通信，用于控制空调的开关、风速或模式。

8.根据权利要求1所述的空调控制器，其特征在于：还包括显示模块，与CPU 连接，用于人机控制。

9.一种空调，包括权利要求1-8任一项所述的空调控制器。

10.一种空调监控系统，包括权利要求1-8任一项所述的空调控制器。