CN208967988U - 一种无线暖通空调控制系统 - Google Patents

Abstract

本申请公开了一种无线暖通空调控制系统，包括中控室操作终端、与中控室操作终端连接的上位机网关、通过LoRa‑MESH与上位机网关远距离无线连接的多个控制器，每个控制器均分别与多个传感器接入部分和多个执行机构连接，多个执行机构通过蓝牙MESH与控制器近距离无线连接。本实用新型达到了对空调系统的自动控制，既可为用户提供舒适的环境、达到节能的目的，又能有效的减少现场施工与调试工作量，适应了对更多客户及更为复杂的智能楼宇的控制的技术效果。

Description

一种无线暖通空调控制系统

技术领域

本申请涉及暖通空调技术领域，尤其涉及一种无线暖通空调控制系统。

背景技术

目前市场上的暖通空调控制系统多数为有线系统，即系统中各控制器与其所控制的执行器之间、控制器与网关之间都是通过信号线连接。现场穿线、安装、调试等工作量大，此外，现场调试需要工作人员攀爬管道，具有一定的危险性，后期线路维护成本也很高，若用于老旧办公楼改造，工程量会更大，也影响市容。

虽然，部分暖通空调控制系统(如专利号:CN206861814U)已经开始采用互联网远程控制的暖通空调控制系统，但大部分仅适用于家庭式空调控制，并且在远程应用时会产生较多的流量费用(如GPRS、3G、4G等)，用户使用成本较高。还有一些使用Zigbee或RFID无线传输技术的无线暖通空调控制系统，通信距离和无线信号覆盖面积有限，不适合用于较大的智能大厦或智能商业区。

实用新型内容

本申请的目的在于提供一种无线暖通空调控制系统，实现对空调系统的自动控制，既可为用户提供舒适的环境、达到节能的目的，又能有效的减少现场施工与调试工作量，适应了对更多客户及更为复杂的智能楼宇的控制。

为达到上述目的，本申请提供一种无线暖通空调控制系统，包括中控室操作终端、与中控室操作终端连接的上位机网关、通过LoRa-MESH与上位机网关远距离无线连接的多个控制器，每个控制器均分别与多个传感器接入部分和多个执行机构连接，多个执行机构通过蓝牙MESH与控制器近距离无线连接。

如上的，传感器接入部分包括变送器以及分别与变送器连接的温度传感器和湿度传感器。

如上的，上位机网关包括第一电源电路，以及分别与第一电源电路连接的第一LoRa-MESH电路、第一MCU数据运算处理单元和以太网接口电路。

如上的，控制器包括第二电源电路，以及分别与第二电源电路连接的输入数据采集电路、多路模拟开关、信号隔离电路、A/D转换电路、第二MCU数据运算处理单元、第二LoRa-MESH电路以及如下两种电路中的至少一种：光电隔离电路和蓝牙MESH电路；输入数据采集电路与多路模拟开关连接，多路模拟开关与信号隔离电路连接，信号隔离电路与A/D转换电路连接，A/D转换电路与第二MCU数据运算处理单元连接，第二MCU数据运算处理单元与光电隔离电路和蓝牙MESH电路中的至少一种连接，第二MCU数据运算处理单元与第二LoRa-MESH电路连接。

如上的，第二MCU数据运算处理单元通过PWM输出与光电隔离电路连接。

如上的，控制器与执行机构中的执行器均预留有线接口。

如上的，现场安装或调试时，调试设备通过蓝牙MESH直接与控制器进行连接。

如上的，调试设备为手机或笔记本电脑。

本申请实现的有益效果如下：

(1)控制器与上位机网关通信采用LoRa-MESH无线射频通信实现各控制器的组网与数据远传，可以有效减少系统中的线路连接，方便老旧小区改造，减少现场施工、调试工作量，也有利于后期系统维护。此外，LoRa-MESH无线射频通信抗干扰性强，传输距离远，无线信号覆盖范围大，适合用于较大的智能大厦或智能商业区，且不产生流量费用等运营成本，能为用户取得可观的经济效益。

(2)控制器与执行机构之间采用蓝牙MESH通信技术实现控制器对其所控制的执行机构进行控制与管理。

(3)控制器与执行机构中的执行器带有蓝牙功能，现场调试人员可以用手机APP或笔记本电脑调试软件轻松完成本地调试与参数设定，因而可有效减少现场安装和调试的工作量，也可有效避免现场调试人员攀爬管道等危险行为，提高了调试人员的安全性。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请中记载的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为无线暖通空调控制系统一种实施例的示意图；

图2为上位机网关一种实施例的示意图；

图3为控制器一种实施例的示意图。

具体实施方式

下面结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

根据附图1所示，本申请提供一种无线暖通空调控制系统，包括中控室操作终端、上位机网关、多个控制器、多个传感器接入部分和多个执行机构。传感器接入部分包括变送器和分别与变送器连接的温度传感器和湿度传感器。中控室操作终端通过以太网与上位机网关连接，上位机网关通过LoRa-MESH与控制器远距离无线连接。控制器通过蓝牙MESH与执行机构近距离无线连接。传感器接入部分与控制器有线连接。变送器通过有线连接方式与温度传感器和湿度传感器进行连接。

具体的，传感器接入部分将采集的温湿度数据采集值传输给控制器，温湿度数据采集值为设置于系统末端的各个温度传感器和湿度传感器分别实时对对应采集点采集的温度数据和湿度数据，实时采集的温度数据和湿度数据为小信号，上传控制器前还需要通过变送器转换为标准的0-10V的电压信号或4-20mA的电流信号。控制器通过LoRa-MESH无线射频将接收到的温湿度数据采集值发送给上位机网关，由上位机网关通过以太网转发给中控室操作终端。由中控室操作终端对接收的温湿度数据采集值进行处理，并通过上位机网关向控制器发送控制信号，控制器根据该控制信号对执行机构进行控制，实现对暖通空调的调节。

进一步的，作为一个实施例，当远程进行监控时，监控设备通过LoRa-MESH方式与控制器进行连接。该方式具有接收灵敏度和抗干扰性能强、通信距离远、费用成本低等优点。其中，LoRa模块可工作于节点和中继两种模式，带有自动中继功能，可通过模块组合(即：设置为节点模式和设置为中继模式的两种模块相互组合)形成无盲区的组网传输，同时，LoRa模块可通过提供多频段、多信道来提高信号传输性能。

进一步的，作为另一个实施例，现场安装或调试时，调试设备通过蓝牙MESH直接与控制器进行连接。

具体的，当需要现场安装或调试时，调试人员可利用手机或笔记本电脑等调试设备通过蓝牙MESH直接与控制器进行连接，并通过手机APP或电脑调试软件进行调试。该方式能够有效的减少工作人员的工作量，减小工作人员的工作危险性。

进一步的，中控操作终端的界面采用组态监控软件。具体的，组态监控软件可以为Intouch或北京三维力控科技有限公司等研发的软件，可直观、形象的反映出系统中各设备的运行状态。

进一步的，根据图2所示，上位机网关包括第一电源电路，以及分别与第一电源电路连接的第一LoRa-MESH电路、第一MCU数据运算处理单元和以太网接口电路。

具体的，第一电源电路为上位机网管关中的各个电路和单元供电。第一LoRa-MESH电路可采用RF340F模组或SX1276、SX1278等，通过LoRa-MESH与系统中的控制器进行通信。第一MCU数据运算处理单元采用ARM Cortex-M3 LPC1788，但不仅限于ARM Cortex-M3LPC1788。以太网接口电路通过以太网与中控室操作终端通信。

进一步的，根据图3所示，控制器包括第二电源电路(图3中未示出)，以及分别与第二电源电路连接的输入数据采集电路、多路模拟开关、信号隔离电路、A/D转换电路、第二MCU数据运算处理单元、第二LoRa-MESH电路以及如下两种电路中的至少一种：光电隔离电路和蓝牙MESH电路；输入数据采集电路与多路模拟开关连接，多路模拟开关与信号隔离电路连接，信号隔离电路与A/D转换电路连接，A/D转换电路与第二MCU数据运算处理单元连接，第二MCU数据运算处理单元与光电隔离电路和蓝牙MESH电路中的至少一种连接，第二MCU数据运算处理单元与第二LoRa-MESH电路连接。

进一步的，第二MCU数据运算处理单元通过PWM输出与光电隔离电路连接。

具体的，输入数据采集电路的输入信号为0-10V的电压信号或4-20mA的电流信号，用于接收传感器接入部分发送的温湿度数据采集值。多路模拟开关采用ADG508，但不仅限于ADG508。信号隔离电路采用隔离运放ISO107，但不仅限于ISO107。A/D转换电路采用LPC1768内部AD，但不仅限于LPC1768内部AD。第二MCU数据运算处理单元采用ARM Cortex-M3 LPC1768，但不仅限于ARM Cortex-M3 LPC1768。第二LoRa-MESH电路可采用RF340F模组或SX1276、SX1278等，通过LoRa-MESH信号与上位机网关进行通信。第二电源电路的输入为AC220V，输出为DC12V(双路)、DC3.3V，用于给控制器中的各个电路单元供电。PWM输出采用LPC1768内部PWM，但不仅限于LPC1768内部PWM。光电隔离电路的光耦采用PS9611L，但不仅限于PS9611L，控制器通过0-10V的电压信号或4-20mA的电流信号控制执行机构。蓝牙MESH电路的蓝牙芯片采用NRF51822，但不仅限于NRF51822，控制器通过蓝牙MESH信号控制执行机构。

进一步的，为了增加系统的稳定性，控制器与执行机构中的执行器分别预留有线接口(0～10V、4～20mA)。在信号绕射条件较差的现场，可以采用有线连接，这样的冗余设计既能够兼容传统的执行器设备，也能够便于现场调试。

本申请实现的有益效果如下：

(1)控制器与上位机网关通信采用LoRa-MESH无线射频通信实现各控制器的组网与数据远传，可以有效减少系统中的线路连接，方便老旧小区改造，减少现场施工、调试工作量，也有利于后期系统维护。此外，LoRa-MESH无线射频通信抗干扰性强，传输距离远，无线信号覆盖范围大，适合用于较大的智能大厦或智能商业区，且不产生流量费用等运营成本，能为用户取得可观的经济效益。

(2)控制器与执行机构之间采用蓝牙MESH通信技术实现控制器对其所控制的执行机构进行控制与管理。

(3)控制器与执行机构带有蓝牙功能，现场调试人员可以用手机APP或笔记本电脑调试软件轻松完成本地调试与参数设定，因而可有效减少现场安装和调试的工作量，也可有效避免现场调试人员攀爬管道等危险行为，提高了调试人员的安全性。

尽管已描述了本申请的优选实施例，但本领域内的技术人员一旦得知了基本创造性概念，则可对这些实施例作出另外的变更和修改。所以，所附权利要求意欲解释为包括优选实施例以及落入本申请范围的所有变更和修改。显然，本领域的技术人员可以对本申请进行各种改动和变型而不脱离本申请的精神和范围。这样，倘若本申请的这些修改和变型属于本申请权利要求及其等同技术的范围之内，则本申请也意图包含这些改动和变型在内。

Claims (8)

1.一种无线暖通空调控制系统，其特征在于，包括中控室操作终端、与中控室操作终端连接的上位机网关、通过LoRa-MESH与上位机网关远距离无线连接的多个控制器，每个控制器均分别与多个传感器接入部分和多个执行机构连接，多个执行机构通过蓝牙MESH与控制器近距离无线连接。

2.根据权利要求1所述的无线暖通空调控制系统，其特征在于，传感器接入部分包括变送器以及分别与变送器连接的温度传感器和湿度传感器。

3.根据权利要求1所述的无线暖通空调控制系统，其特征在于，上位机网关包括第一电源电路，以及分别与第一电源电路连接的第一LoRa-MESH电路、第一MCU数据运算处理单元和以太网接口电路。

4.根据权利要求1所述的无线暖通空调控制系统，其特征在于，控制器包括第二电源电路，以及分别与第二电源电路连接的输入数据采集电路、多路模拟开关、信号隔离电路、A/D转换电路、第二MCU数据运算处理单元、第二LoRa-MESH电路以及如下两种电路中的至少一种：光电隔离电路和蓝牙MESH电路；输入数据采集电路与多路模拟开关连接，多路模拟开关与信号隔离电路连接，信号隔离电路与A/D转换电路连接，A/D转换电路与第二MCU数据运算处理单元连接，第二MCU数据运算处理单元与光电隔离电路和蓝牙MESH电路中的至少一种连接，第二MCU数据运算处理单元与第二LoRa-MESH电路连接。

5.根据权利要求4所述的无线暖通空调控制系统，其特征在于，第二MCU数据运算处理单元通过PWM输出与光电隔离电路连接。

6.根据权利要求5所述的无线暖通空调控制系统，其特征在于，控制器与执行机构中的执行器均预留有线接口。

7.根据权利要求1所述的无线暖通空调控制系统，其特征在于，现场安装或调试时，调试设备通过蓝牙MESH直接与控制器进行连接。

8.根据权利要求7所述的无线暖通空调控制系统，其特征在于，调试设备为手机或笔记本电脑。