CN211667975U - 一种校园空调节能控制装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种校园空调节能控制装置，包括用于监控或设定数据的上位机，所述的上位机通过交换机连接有多个分别安装在各个教学楼或办公楼的控制器；所述的控制器通过扩展模块连接总线与模数转换器的信号输出端连接，通过其数字量输出端子与中间继电器一和中间继电器组二的线圈连接；所述中间继电器组一的常开触点，其输入端连接有温度传感器组和电流互感器，其输出端与模数转换器的信号输入端连接；所述中间继电器组二的常开触点与交流接触器线圈及电源连接，交流接触器的常开主触点串联在断路器输出端和空调插座输入端之间。本实用新型节能效果显著、操作简单方便、性价比高，可适合多种场所使用。

Description

一种校园空调节能控制装置

技术领域

本实用新型涉及节能控制技术领域，具体涉及一种校园空调节能控制装置。

背景技术

我国是一个能源比较缺泛的国家，人均拥有量仅占世界平均水平的二分之一。《中华人民共和国节约能源法》明确规定必须制止能源浪费，应有效、合理地利用能源，把节约放在首位的能源发展战略。

目前我国高校能耗占全社会总能耗的8%，空调用电占学校用电量的36%。随着高等教育的深化改革，高校招生规模迅猛发展，但近几年由于参加高考人数的下降，诸多高校为了争取生源，不断改善教学环境和条件，在教室或实训场所都安装了空调，不合理使用空调的现象则时有发生，很大程度上加重了我国能源的浪费，加大有害气体的排放，加深了环境污染，恶化了空气质量。

发明内容

针对上述的技术问题，本技术方案提供了一种校园空调节能控制装置,能有效的解决上述问题。

本实用新型通过以下技术方案实现：

一种校园空调节能控制装置，包括用于监控或设定数据的上位机，所述的上位机通过交换机连接有多个分别安装在各个教学楼或办公楼的控制器；所述的控制器通过扩展模块连接总线与模数转换器的信号输出端连接，通过其数字量输出端子与中间继电器一和中间继电器二的线圈连接；所述中间继电器一的常开触点，其输入端连接有温度传感器组和电流互感器，其输出端与模数转换器的信号输入端连接；所述中间继电器二的常开触点与交流接触器线圈和电源连接，交流接触器的常开主触点串联在断路器输出端和空调插座输入端之间。

进一步的，所述控制器和模数转换器为每栋教学楼或办公楼只设置一个，其安装在教学楼或办公楼中间楼层的配电间内；便于上下其他楼层与该楼层的电连接。

进一步的，所述模数转换器用于将温度传感器组和电流互感器组输出的信号进行模拟量与数字量的转换，以便传输给控制器。

进一步的，所述控制器具有以太网接口，便于与远程交换机相连，交换机与上位机亦通过以太网网线相连。

进一步的，所述上位机为楼层管理人员办公用计算机，计算机中装有力控组态软件，在其组态界面中通过数据的设定或按钮的动作，对教学或办公楼的每个楼层空调使用情况进行实时监控。

进一步的，所述的组态界面中数据至少包括给空调供电线路供电的温度值和时间段、每个教学或办公楼层所使用空调时供电线路的电流值。

进一步的，所述的中间继电器一和中间继电器二的线圈采用直流24V线圈。

进一步的，所述的温度传感器组的使用数量为每栋教学楼或办公楼共设有两个温度传感器，其一安装在教学或办公楼的室外，另一个安装在教学或办公楼的室内或控制装置所在配电间内，控制器取两检测值的均值，这样便于系统决定是否对空调供电线路进行供电。

进一步的，所述的电流互感器所使用的数量为每栋教学楼或办公楼的楼层数，即每一层教学或办公楼均配有一个电流互感器；每层楼上的断路器，其出线端中的一相火线穿过该楼层的电流互感器中心孔。

进一步的，所述每栋教学楼或办公楼上的中间继电器一，其使用数量为该栋楼中温度传感器组和电流互感器组的数量之和；中间继电器一的常开支触点与该栋楼中的模数转换器和温度传感器及电流互感器连接，通过其线圈逐一有序得电，分别将温度传感器组和电流互感器组所采集的信号逐一有序传输给模数转换器。

进一步的，所述的交流接触器所使用的数量为每栋教学楼或办公楼的楼层数，即每一层教学或办公楼均配有一个交流接触器；交流接触器的线圈额定电压为交流220V，触头容量大于教学楼或办公楼该楼层所有空调同时工作的电流和。

进一步的，所述每栋教学楼或办公楼上的中间继电器二，其使用的数量与该栋楼中交流接触器使用的数量一致，其个数为教学楼或办公楼的楼层数。

进一步的，所述电源为教学或办公楼每个楼层所使用空调的三相电源或单相电源。

进一步的，所述插座为教学或办公楼每个教室或办公室已安装在墙体上的空调插座。

进一步的，所述空调为教学或办公楼每个教室或办公室已安装的空调。

有益效果

本实用新型提出的一种校园空调节能控制装置,与现有技术相比较，其具有以下有益效果：

（1）本实用新型通过上位机设定某个楼层空调开设的时间，当在设定的时间外，该楼层的电流互感器检测到该楼层的断路器上依然有电流流动时，则能判定教室空调仍在运行；控制器则控制该楼层的中间继电器二的线圈失电，该楼层的中间继电器二的常开触点复位断开，使得该楼层的交流接触器线圈失电，导致该楼层的交流接触器常开主触点复位断开，则将此楼层空调供电线路切断，该楼层的空调因断电而停止运行。

（2）本技术方案通过上位机、控制器、电流互感器、中间继电器一、温度传感器、中间继电器二和交流接触器的配合使用，能判断出空调在不需要工作的时间段，不对空调所连接的插座进行供电，或空调的定点跳闸断电；对空调进行限制使用，可避免教学或办公场所人离空调仍运行现象的发生。有效的解决了工作和教学场所不合理使用空调或人离空调未关闭所造成的电能大量浪费问题；可最大限度地节约高校空调所消耗的能源。

（3）本技术方案中一栋教学楼或办公楼只需要设置一个空调节能控制装置，所使用的控制器性能稳定、价格低廉，与远程操控的计算机通过经济实用的以太网网线相连。以及通过中间继电器一的设置，节约了模数转换器的数量，（模数转换器的价格是中间继电器的数十倍，远高于中间继电器价格）降低了本装置的设备成本。增加了本技术方案的性价比。

（4）本技术方案通过上位机的设置，使得楼层管理人员只需在办公室通过安装在办公用计算机上的力控组态软件便可实时监控该教学或办公楼各楼层的空间使用情况，可设置空调投入使用的时间段和温度值，可设置空调跳闸断电的时间点，还可以任意时刻手动关闭各楼层正在使用中的空调。操作简单方便，而且可使教学管理人员频繁地关闭空调或切断电闸工作量降为零。

（5）本技术方案不需要改变教学或办公楼原有空调供电线路，只需在空调插座与断路器之间略作变化即可；降低了改造成本，而且降低了改造的设备装卸工作量。

附图说明

图1 是本实用新型的整体结构连接原理框图。

图2 是本实用新型中控制器的电路连接原理图。

图3 是本实用新型中空调插座的相关电路连接原理图。

具体实施方式

下面将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。所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。在不脱离本实用新型设计构思的前提下，本领域普通人员对本实用新型的技术方案做出的各种变型和改进，均应落入到本实用新型的保护范围。

如图1-3所示，一种校园空调节能控制装置，包括上位机、交换机、控制器、中间继电器一、中间继电器二、模数转换器、温度传感器组、电流互感器组、交流接触器组 、电源、断路器、插座、空调。

上位机用于监控或设定数据，其通过交换机连接有多个分别安装在各个教学楼或办公楼的控制器，控制器通过扩展模块连接总线与模数转换器的信号输出端连接，通过其数字量输出端子与中间继电器一和中间继电器二的线圈连接；所述中间继电器一的常开触点，其输入端连接有温度传感器组和电流互感器，其输出端与模数转换器的信号输入端连接；所述中间继电器二的常开触点与交流接触器线圈和电源连接，交流接触器的常开主触点串联在断路器输出端和空调插座输入端之间；空调通过空调电源插头与插座相连接。

上位机为楼层管理人员办公用计算机，（无需专门为此控制装置另外配置一台计算机）。计算机中装有力控组态软件，在其组态界面中通过数据的设定或按钮的动作，对教学或办公楼的每个楼层空调使用情况进行实时监控。所述的组态界面中数据至少包括给空调供电线路供电的温度值和时间段、每个教学或办公楼层所使用空调时供电线路的电流值。

控制器和模数转换器为每栋教学楼或办公楼只设置一个，其安装在教学楼或办公楼中间楼层的配电间内；便于上下其他楼层与该楼层的电连接。

在本实施例中，所述的控制器采用的是西门子S7-200 SMART PLC，其具体型号为CPU ST40，它具有以太网接口，便于与可远程操作的计算机相连。通过PLC的程序和所采集的信号（如给空调断电跳闸信号、温度设置值和实时温度值、是否有空调投入使用信号等）对各楼层空调供电线路进行供电或切断供电。

在本实施例中，所述模数转换器采用的是西门子S7-200 SMART PLC的模拟量扩展模块，其具体型号为EM AE04，用于将温度传感器组和电流互感器组输出的信号进行模拟量与数字量的转换，以便传输给控制器。

教学楼或办公楼的每一个楼层均设有一个电流互感器和一个交流接触器。将每一个楼层上的断路器，其出线端中的一相火线穿过该楼层上电流互感器的中心孔，电流互感器的输出端与该电流互感器相对应的中间继电器一中的常开触点相连。每一个楼层上的断路器，其出线端与安装在该楼层的交流接触器的常开主触点进线端相连，交流接触器常开主触点的出线端与该楼层中空调插座的进线端相连。所述的交流接触器所使用的数量为每栋教学楼或办公楼的楼层数，即每一层教学或办公楼均配有一个交流接触器；交流接触器的线圈额定电压为交流220V，触头容量大于教学楼或办公楼该楼层所有空调同时工作的电流和。

所述的温度传感器组的使用数量为每栋教学楼或办公楼共设有两个温度传感器，其一安装在教学或办公楼的室外，另一个安装在教学或办公楼的室内或控制装置所在配电间内；通过此两个温度传感器多次采集的数据求其平均值作为是否给空调线路供电的依据，控制器取两检测值的均值，这样便于系统决定是否对空调供电线路进行供电。若发现采集的数据常时间保持某一定值（包括零值），控制器则可发出报警指示，指示该温度传感器已损坏或断线，以便对其实时维护或更换。

中间继电器一线圈采用直流24V线圈；每栋教学楼或办公楼上的中间继电器一，其使用数量为该栋楼中温度传感器组和电流互感器的数量之和；中间继电器一的常开支触点与该栋楼中的模数转换器和温度传感器及电流互感器连接，通过其线圈逐一有序得电，分别将温度传感器组和电流互感器组所采集的信号逐一有序传输给模数转换器；采用逐一有序传输数据的目的在于节约模数转换器的数量，该控制装置只设有一个模数转换器。

中间继电器二的线圈采用直流24V线圈；每栋教学楼或办公楼上的中间继电器二，其使用的数量与该栋楼中交流接触器使用的数量一致，其个数为教学楼或办公楼的楼层数。

电源为教学或办公楼每个楼层所使用空调的三相电源或单相电源。所述插座为教学或办公楼每个教室或办公室已安装在墙体上的空调插座。所述空调为教学或办公楼每个教室或办公室已安装的空调。

工作原理：校园节能控制装置安装完成和调试成功后，将该控制装置供电，在计算机的组态界面窗口设置给空调供电线路供电的温度值（如夏季温度设置25℃或冬季温度设置10℃）和时间段（如供电时间段设为工作日的上午上班前半小时到下午下班后半小时，下课时间段）等参数。

控制器使与其连接的每一个中间继电器一的线圈每隔一段时间逐一有序得电，其常开触点逐一有序闭合；将两个温度传感器所检测到的温度值传输给模数转换器的第一路通道，将电流互感器所检测到的供电线路的电流值传输给模数转换器的第三路通道，（模数转换器的第二路通道和第四路通道备用）；经模数转换器将输入的模拟量信号转换成相应大小的数字量信号，经控制器的扩展模块总线传输给控制器进行数据处理，得出实时所采集到的温度值及电流值；再将这些检测值传输到远程的计算机上显示。控制器根据实时采集到的温度平均值和系统设置的温度值进行比较，若满足给空调供电线路供电的条件，并且当前时间在可供电的时间范围内，控制器使得中间继电器二的所有线圈得电，其所有相应的常开触点闭合，使得所有交流接触器线圈得电，其所有串联在断路器和插座之间、相应的交流接触器的常开主触点闭合，给教学或办公楼各层楼的空调线路进行供电，则连接至空调插座上的空调可进行任意打开或关闭。

在给教学楼空调供电时，若在下课一段时间后，该楼层的空调未能及时关闭，即该楼层的电流互感器检测到该楼层的断路器上依然有电流流动时，则能判定教室空调仍在运行；控制器则控制该楼层的中间继电器二的线圈失电，该楼层的中间继电器二的常开触点复位断开，使得该楼层的交流接触器线圈失电，导致该楼层的交流接触器常开主触点复位断开，则将此楼层空调供电线路切断，该楼层的空调因断电而停止运行。将该楼层空调供电线路切断数秒钟（可设置5秒左右）后，控制器又将上述断电的中间继电器二和交流接触器线圈得电，即对该楼层的空调供电线路恢复供电，以便下节课使用者正常使用空调；空调供电线路切断后又恢复供电，空调也不会自行启动，欲再次启动空调必须手动按下空调面板上的启动按键或遥控键。

给办公楼空调供电情况下，若办公人员下班因匆忙而忘记将所打开的空调关闭，即在设定的下班时间超过半小时后，即该楼层的电流互感器检测到该楼层的断路器上依然有电流流动时，则能判定该层依然有某个办公室的空调仍在运行；控制器会如上述一样发出相应指令，将该楼层空调供电线路切断，切断数秒后又恢复供电，控制方式同教学楼。

若在下课时间段内或下午下班半小时后，电流互感器未能检测到该楼层教室或办公室空调仍在运行，则控制器不会发出任何指令使得上述中间继电器和交流接触器动作；楼层管理人员（负责管理此系统的人员）也可通过计算机的力控组态界面上所设置的按钮对教学楼或办公楼各楼层进行供电或断电操作，这一设置为满足特殊情况下对空调的控制。力控组态界面上所设置的按钮包括各楼层空调供电线路的供电按钮和切断供电按钮。

通过上述控制方法，可确保空调得到合理地使用，同时也杜绝空调因人离而未关断所造成的能源浪费，并且也为楼层管理人员大大减少了因频繁关闭空调或切断电源的工作量。

Claims (10)

1.一种校园空调节能控制装置，包括用于监控或设定数据的上位机，所述的上位机通过交换机连接有多个分别安装在各个教学楼或办公楼的控制器；其特征在于：所述的控制器通过扩展模块连接总线与模数转换器的信号输出端连接，通过其数字量输出端子与中间继电器一和中间继电器二的线圈连接；所述中间继电器一的常开触点，其输入端连接有温度传感器组和电流互感器，其输出端与模数转换器的信号输入端连接；所述中间继电器二的常开触点与交流接触器的线圈和电源连接，交流接触器的常开主触点串联在断路器输出端和空调插座输入端之间。

2.根据权利要求1所述的一种校园空调节能控制装置,其特征在于：所述控制器和模数转换器为每栋教学楼或办公楼至设置一个，其安装在教学楼或办公楼中间楼层的配电间内。

3.根据权利要求1所述的一种校园空调节能控制装置,其特征在于：所述的中间继电器一和中间继电器二的线圈采用直流24V线圈。

4.根据权利要求1所述的一种校园空调节能控制装置,其特征在于：所述的温度传感器组的使用数量为每栋教学楼或办公楼共设有两个温度传感器，其一安装在教学或办公楼的室外，另一个安装在教学或办公楼的室内或控制装置所在配电间内。

5.根据权利要求4所述的一种校园空调节能控制装置,其特征在于：所述的电流互感器所使用的数量为每栋教学楼或办公楼的楼层数，即每一层教学或办公楼均配有一个电流互感器；每层楼上的断路器，其出线端中的一相火线穿过该楼层的电流互感器中心孔。

6.根据权利要求1、3或5其任一项所述的一种校园空调节能控制装置,其特征在于：所述每栋教学楼或办公楼上的中间继电器一，其使用数量为该栋楼中温度传感器组和电流互感器组的数量之和；中间继电器一的常开支触点与该栋楼中的模数转换器和温度传感器及电流互感器连接，通过其线圈逐一有序得电，分别将温度传感器组和电流互感器组所采集的信号逐一有序传输给模数转换器。

7.根据权利要求1所述的一种校园空调节能控制装置,其特征在于：所述的交流接触器所使用的数量为每栋教学楼或办公楼的楼层数，即每一层教学或办公楼均配有一个交流接触器；交流接触器的线圈额定电压为交流220V，触头容量大于教学楼或办公楼该楼层所有空调同时工作的电流和。

8.根据权利要求1、3或7其任一项所述的一种校园空调节能控制装置,其特征在于：所述每栋教学楼或办公楼上的中间继电器二，其使用的数量与该栋楼中交流接触器使用的数量一致，其个数为教学楼或办公楼的楼层数。

9.根据权利要求1所述的一种校园空调节能控制装置,其特征在于：所述上位机为楼层管理人员办公用计算机，计算机中装有力控组态软件，在其组态界面中通过数据的设定或按钮的动作，对教学或办公楼的每个楼层空调使用情况进行实时监控。

10.根据权利要求9所述的一种校园空调节能控制装置,其特征在于：所述的组态界面中数据至少包括给空调供电线路供电的温度值和时间段、每个教学或办公楼层所使用空调时供电线路的电流值。

Images