CN208296194U - 一种用于中央空调节能监控网络的终端节点监控装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种用于中央空调节能监控网络的终端节点监控装置，包括ZigBee模块、传感器、D/A转换电路及放大电路；ZigBee模块包括通用I/O口、A/D转换接口电路、RF收发电路，所述通用I/O口与动力中心现场设备被监控对象的开关量连接，传感器分别置于各被监控对象的相关部位上；传感器的输出端与A/D转换接口电路连接，ZigBee模块的模拟信号输出端口通过D/A转换电路及放大电路后输出信号，本实用新型通过终端节点对所辖的现场设备的运行状态进行监控，一方面将采集到的运行数据与信息通过ZigBee网络上传至协调器，另一方面按照监控中心的控制指令及设定参数通过驱动模块控制现场设备，实现中央空调系统设备的整体优化运行，以达到最大限度地节能降耗的目的。

Description

一种用于中央空调节能监控网络的终端节点监控装置

技术领域

本实用新型涉及物联网技术及计算机网络技术领域，具体涉及一种用于中央空调节能监控网络的终端节点监控装置。

背景技术

中央空调系统由一个或多个冷热源系统和多个空气调节系统组成。系统的工作过程是一个不断地进行热交换的能量转换过程。系统中所包含的主要设备有冷冻水泵、冷却水泵、双工况主机、乙二醇泵及冷却塔等，这些设备功率较大，耗能巨大。由流体力学理论可知，中央空调系统中的水泵这一类流体传输设备的输出流量Q与其转速n成正比；输出压力或扬程P与其转速n的平方成正比；输出功率N与其转速n的三次方成正比。由此可知，降低水泵的转速，水泵的输出功率将下降更多，可以大大降低电力能量的消耗。但是目前的中央空调系统中，鲜有对这些大功率设备进行节能运行管理的报道。

中央空调系统的设计往往是按照当地的气象资料（最高/低气温）和建筑物的特点而设计的，并考虑到最大负荷量的需求，还要预留10%~20%的设计余量，所以主机、水泵、风机都有很大的余量。由于季节的轮转和时间的变化，中央空调系统全年以最大负荷运行的时间很短，一般不足1%，所以系统中大量恒速电机存在很大的节能潜力，没有安装集中监控系统的中央空调系统，因缺乏对运行设备的优化管理，往往会造成很大的能源浪费。

实用新型内容

实用新型目的：针对上述现有技术中的存在的问题和不足，本实用新型的目的是提供种一种用于中央空调节能监控网络的终端节点监控装置。

技术方案：本实用新型所述的一种用于中央空调节能监控网络的终端节点监控装置，包括ZigBee模块、传感器、D/A转换电路、放大电路、驱动模块和报警模块；所述ZigBee模块包括通用I/O口、A/D转换接口电路、RF收发电路，所述通用I/O口分别与中央空调系统被监控对象的开关量、驱动模块和报警模块连接，传感器分别置于中央空调系统被监控设备的相关位置和动力中心所辖供热/制冷区域用户室内，且传感器的输出端与A/D转换接口电路连接；所述ZigBee模块的模拟量输出通过D/A转换电路、放大电路与驱动模块信号输入端连接，RF收发电路用于与子网中的协调器进行无线连接，实现数据传输。

进一步地，所述传感器包括温湿度传感器、水温传感器、压力传感器和液位传感器；所述温湿度传感器为DHT11温湿度传感器，水温传感器为DS18B20水温探头温度传感器。

进一步地，所述DHT11温湿度传感器包括一个电阻式感湿元件和一个NTC测温元件，并与一个8位单片机相连接。

进一步地，所述ZigBee模块为CC2530芯片，CC2530芯片的P0.0口采集温湿度传感器测得的温度和湿度，P0.1口采集液位传感器检测液位，P0.2、P0.3、P0.4、P0.5四个端口用于控制中央空调系统中水泵的运行状态，P0.6端口用于发出报警信号。

进一步地，所述驱动模块5采用的是8 路继电器控制板，所述8 路继电器控制板包括电源接口、触发公共端口、8个触发端口和8个继电器，其中每个继电器包括常闭、公共和常开共3个端口，所述触发端口包括IN1~IN8共8个端口。以终端节点控制冷冻水泵为例，通过触发端口IN1可以控制电机的正反转，通过触发端口IN2可以通过变频器控制电机的高速与低速运行。

进一步地，所述报警模块为声光报警器，当通用I/O口输出高电平时，电路接通，发出声光报警。

上述技术方案可以看出，本实用新型的有益效果为：

（1）本实用新型所述的一种用于中央空调节能监控网络

的终端节点监控装置，通过终端节点对所辖的现场设备的运行状态进行监控，一方面将采集到的运行数据与信息通过ZigBee网络上传至协调器，另一方面按照监控中心的控制指令及设定参数通过驱动模块控制现场设备，实现中央空调系统设备的整体优化运行，以达到最大限度地节能降耗的目的。

（2）本实用新型所述的一种用于中央空调节能监控网络

的终端节点监控装置，具有节电、运行可靠、控制灵活等特点，ZigBee终端节点通过ZigBee协调器接入到网络中，但不允许其他节点通过它加入到网络中，终端节点负责读入温、湿度等被测量数据，具有通用单片机的检测、运算、输出控制的功能，还具有无线通信的功能，通过片上的RF收发电路与协调器进行无线数据传输，利用驱动模块对动力中心现场设备进行自动控制，使中央空调系统设备运行在最佳状态下，达到了节能的目的。

（3）本实用新型所述的一种用于中央空调节能监控网络的终端节点监控装置，通过变频器实现水泵的软起动，使水泵实现由工频到变频的无冲击切换，防止管网冲击、避免管网压力超限，管道破裂。有效地改善了水泵的工作条件，降低了水泵的损耗，延长了水泵的使用寿命。

附图说明

图1为本实用新型终端节点的整体结构示意图；

图2为本实用新型终端节点一控制冷冻水泵时ZigBee模块、驱动模块和变频器之间的连接关系示意图。

具体实施方式

下面详细描述本实用新型的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本实用新型，而不能理解为对本实用新型的限制。

在本实用新型的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“顺时针”、“逆时针”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。

此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本实用新型的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确的限定。

在本实用新型中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

如图1-2所示的一种用于中央空调节能监控网络的终端节点监控装置，包括ZigBee模块1、传感器2、D/A转换电路3、放大电路4、驱动模块5和报警模块6；所述ZigBee模块1包括通用I/O口11、A/D转换接口电路12、RF收发电路13，所述通用I/O口11分别与被监控对象的开关量7、驱动模块5和报警模块6连接，传感器2分别置于动力中心各终端节点所对应的现场设备被监控点及动力中心所辖供热/制冷区域用户室内，且传感器2的输出端与A/D转换接口电路12连接；所述ZigBee模块1的模拟量输出通过D/A转换电路3、放大电路4与驱动模块5信号输入端连接，RF收发电路13用于与子网中的协调器进行无线连接，实现数据的双向传输。中央空调系统中的被监控设备包括用户室内空气温度与湿度、冷冻水泵、冷却塔、双工况主机、乙二醇泵、乙二醇定压及补液装置、冷冻水定压及补液装置、乙二醇补水泵、冷冻水补水泵、储冰槽和板式换热器，所述空调设备需监控的物理量包括室内空气温度、板式换热器的一级网进口温度、板式换热器二级网供水温度和回水温度，冷却水泵的供水温度和回水温度、储冰槽进出口温度；板式换热器一级网和二级网供水口压力、回水口压力及储冰槽液位。

本实施例中所述传感器2包括温湿度传感器21、水温传感器22、压力传感器23和液位传感器24；所述温湿度传感器21为DHT11温湿度传感器，水温传感器22为DS18B20水温探头温度传感器。

本实施例中所述DHT11温湿度传感器包括一个电阻式感湿元件和一个NTC测温元件，并与一个8位单片机相连接。

本实施例中所述ZigBee模块1为CC2530芯片，CC2530芯片的P0.0口采集温湿度传感器测得的温度和湿度，P0.1口采集液位传感器检测液位， P0.2、P0.3、P0.4、P0.5四个端口用于控制水泵的运行状态，P0.6端口用于发出报警信号。

本实施例中所述驱动模块5采用的是8 路继电器控制板，所述8 路继电器控制板包括电源接口51、触发公共端口52、8个触发端口52和8个继电器54，其中每个继电器54包括常闭541、公共542和常开543共3个端口，所述触发端口52包括IN1~IN8共8个端口。以终端节点控制冷冻水泵为例，通过触发端口IN1可以控制电机的正反转，通过触发端口IN2可以通过变频器控制电机的高速与低速运行。

本实施例中所述报警模块6为声光报警器。

下面以冷冻水泵为例，利用传感器2采集到的数据，通过驱动模块5实现对冷冻水泵电机M1~M3的启停、冷冻水泵电机M1~M3的频率、板式换热器二级网阀门开度以及冷冻水定压及补液装置的液位报警的自动控制与调节。

设二级网供水温度（gw）为7℃，回水温度（hw）为12℃。下面通过分析回水温度和供水温度的具体数值，利用驱动模块5对变频器频率和板式换热器二级网阀门开度进行调节。

（1）冷冻水泵电机M1~M3的启停调节

当hw≤12.0℃时，电机M1工作；当12.0℃<hw≤13.0℃时，电机M1、M2同时工作；当13.0℃<hw时，电机M1、M2、M3同时工作。

（2）冷冻水泵的电机M1~M3的频率调节

当hw≤12℃时，电机频率为42.6Hz；当12℃<hw≤13℃时，电机频率为63.8Hz；当13℃<hw时，电机频率为50.0Hz。

（3）板式换热器二级网阀门开度的调节

当gw≤6.5℃时，阀门开度为60%；当6.5℃<gw≤7.0℃时，阀门开度为70%；当7.0℃≤gw时，阀门开度为80%。

（4）冷冻水补水泵

冷冻水定压及补液装置的补水泵为一用一备，即一个正常工作，另一个为备用，驱动模块5对补水泵的操作有启停控制和超限报警控制。通过对液位的超限设置，可实现补水箱的水位低限报警和水位高限报警。超限报警过程如下：设液位（yw）最大值为1.0m，当yw<0.10m或者0.90m<yw时，现场的声光报警器就会报警，同时下位机及上位机监控管理界面上的指示灯就会变红，并弹出报警对话框，发出报警。

实施例仅用于说明本实用新型而不用于限制本实用新型的范围，在阅读了本实用新型之后，本领域技术人员对本实用新型的各种等价均落于本申请所附权利要求所限定的范围。

Claims (6)

1.一种用于中央空调节能监控网络的终端节点监控装置，其特征在于：包括ZigBee模块（1）、传感器（2）、D/A转换电路（3）、放大电路（4）、驱动模块（5）和报警模块（6）；所述ZigBee模块（1）包括通用I/O口（11）、A/D转换接口电路（12）、RF收发电路（13），所述通用I/O口（11）分别与动力中心现场设备被监控对象的开关量（7）、驱动模块（5）和报警模块（6）连接，传感器（2）分别置于中央空调系统被监控设备的相关位置和动力中心所辖供热/制冷区域用户室内，且传感器（2）的输出端与A/D转换接口电路（12）连接；所述ZigBee模块（1）的模拟量输出通过D/A转换电路（3）、放大电路（4）与驱动模块（5）信号输入端连接，RF收发电路（13）用于与子网中的协调器进行无线连接，实现数据的双向传输。

2.根据权利要求1所述的一种用于中央空调节能监控网络的终端节点监控装置，其特征在于：所述传感器（2）包括温湿度传感器（21）、水温传感器（22）、压力传感器（23）和液位传感器（24）；所述温湿度传感器（21）为DHT11温湿度传感器，水温传感器（22）为DS18B20水温探头温度传感器。

3.根据权利要求2所述的一种用于中央空调节能监控网络的终端节点监控装置，其特征在于：所述DHT11温湿度传感器包括一个电阻式感湿元件和一个NTC测温元件，并与一个8位单片机相连接。

4.根据权利要求1所述的一种用于中央空调节能监控网络的终端节点监控装置，其特征在于：所述ZigBee模块（1）为CC2530芯片，CC2530芯片的P0.0口采集温湿度传感器测得的温度和湿度，P0.1口采集液位传感器检测液位， P0.2、P0.3、P0.4、P0.5四个端口用于控制水泵的运行状态，P0.6端口用于发出报警信号。

5.根据权利要求4所述的一种用于中央空调节能监控网络的终端节点监控装置，其特征在于：所述驱动模块（5）采用的是8 路继电器控制板，所述8 路继电器控制板包括电源接口（51）、触发公共端口（52）、8个触发端口（53）和8个继电器（54），其中每个继电器（54）包括常闭（541）、公共（542）和常开(543)共3个端口，所述触发端口（53）包括IN1~IN8共8个端口。

6.根据权利要求5所述的一种用于中央空调节能监控网络的终端节点监控装置，其特征在于：所述报警模块（6）为声光报警器。