CN213630852U - 一种基于物联网的智能空调系统 - Google Patents

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CN213630852U CN202022307197.7U CN202022307197U CN213630852U CN 213630852 U CN213630852 U CN 213630852U CN 202022307197 U CN202022307197 U CN 202022307197U CN 213630852 U CN213630852 U CN 213630852U
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Abstract

本实用新型涉及一种基于物联网的智能空调系统,该系统中,双路电源切换装置由双路电源进线接触器及控制回路组成,控制回路中设有空调常用电源和空调备用电源,CPU模块分别电连接I/O输入输出模块、通讯模块、液晶显示模块,通讯模块采用RS485通信接口与上位计算机通信,CPU模块的输入端分别连接温度测量模块、电压测量模块、电流测量模块,I/O输入输出模块的输出端分别电连接声光报警模块、冲洗电磁阀模块、双路电源进线接触器,冲洗电磁阀模块布置于室外且外接电厂生活水源,并用于对空调设备散热器部分进行冲洗或喷雾;本实用新型方便监控人员实时检查、分析空调机组运行状态,可预防因工业空调运行中故障造成的生产设备事故。

Description

一种基于物联网的智能空调系统
[技术领域]
本实用新型涉及工业空调设备技术领域,具体地说是一种基于物联网的智能空调系统。
[背景技术]
目前,在火力发电厂中,采用大量含半导体功率元件的设备,如大功率变频器、发电机励磁调节器、DCS控制系统等。此类设备工作中会发出大量热量,且对工作场所的温度、湿度要求比较高,为此,大量的空调设备在生产现场采用。现在普遍使用的工业级空调设备,在此场合使用主要存在两个问题:
(1)空调工作情况不能直观的反映到生产监控系统上,如空调运行中出现不稳定的情况,往往是一两个小时以后,设备温度上升,引发故障报警,才被值班人员发现。以某生产现场为例,某日,空调外机被一块工业帆布遮挡,导致散热不良,引发室外机压力过高,压缩机过载保护动作跳闸。值班人员无法及时发现,导致变频器温度上升较多,故障报警。
(2)空调控制器不具备断电重启功能。发电厂的厂用电系统中,偶尔会发生空调电源由一路电源切换至另外一路电源供电,或由于大型辅机启动,造成空调系统所在供电电源电压严重下降的情况。此两种情况,都可能造成空调控制器内部复位,空调系统控制器复位后,空调即返回初始的待机状态。以上两种情况,运行人员均无法及时发现,可能造成发电厂关键设备散热不良,得不到充分冷却,发生严重故障,甚至造成发电厂机组停机事故。
[实用新型内容]
本实用新型的目的就是要解决上述的不足而提供一种基于物联网的智能空调系统,能够使监控人员方便实时检查、分析空调机组运行状态,可预防因工业空调运行中故障造成的生产设备事故,提高了工业空调运行的可靠性和适应性。
为实现上述目的设计一种基于物联网的智能空调系统,包括双路电源切换装置、温度测量模块1、电压测量模块2、电流测量模块3、CPU模块4、I/O输入输出模块5、通讯模块6、液晶显示模块7、声光报警模块8、冲洗电磁阀模块9,所述双路电源切换装置由双路电源进线接触器12及控制回路组成,所述控制回路中设有空调常用电源和空调备用电源,所述空调常用电源与空调备用电源的输出端并联后连接空调,所述空调常用电源、空调备用电源的输入端分别连接双路电源进线接触器12,所述CPU模块4分别电连接I/O输入输出模块5、通讯模块6、液晶显示模块7,所述液晶显示模块7用于就地状态显示和简单人机交互,所述通讯模块6采用RS485通信接口与上位计算机11通信连接,所述CPU模块4的输入端分别电连接温度测量模块1、电压测量模块2、电流测量模块3,所述温度测量模块1用于测量空调房间内部、外部环境温度以及空调设备蒸发器、冷凝器的温度,所述电压测量模块2、电流测量模块3用于实时检测空调设备工作期间的电压、电流,所述I/O输入输出模块5的输出端分别电连接声光报警模块8、冲洗电磁阀模块9、双路电源进线接触器12,所述冲洗电磁阀模块9布置于室外且外接电厂生活水源,所述冲洗电磁阀模块9用于对空调设备散热器部分进行冲洗或喷雾。
进一步地,所述空调常用电源、空调备用电源均连接有电压互感器和断路器,且空调常用电源与空调备用电源并联后连接电流互感器,所述电流互感器另一端连接空调。
进一步地,所述双路电源进线接触器12包括常用电源接触器和备用电源接触器,所述常用电源接触器、备用电源接触器分别连接空调常用电源、空调备用电源。
进一步地,所述通讯模块6连接互联网,并采用互联网实现状态量实时传输、测量数据的上位机显示、定值设定及查看、远方复位。
进一步地,所述温度测量模块1、电压测量模块2、电流测量模块3、CPU模块4、I/O输入输出模块5、通讯模块6、液晶显示模块7、声光报警模块8、冲洗电磁阀模块9分别连接电源模块10,并由电源模块10供电。
进一步地,所述电源模块10用于提供+24V、±15V或+5V电源,且另提供一路5V不间断电源。
进一步地,所述I/O输入输出模块5的输出端分别电连接压缩机风机控制模块,并通过压缩机风机控制模块实现蒸发器温度过低停止压缩机运行以及为避免压缩机频繁启动而设置延时。
进一步地,所述I/O输入输出模块5的输入端连接有温度设定拨码盘。
本实用新型同现有技术相比,具有如下优点:
(1)本工业用空调采用双路电源接入并具备自动切换功能,提高了空调电源供电可靠性;
(2)空调人机交互采用手动控制面板,在系统电源切换或故障时,空调系统能够在重新上电后按照原有的设定保持运行,提高了空调机组在电源恢复后运行可靠性;
(3)通过物联网技术的引入,使用户可以远程查看空调系统运行参数,空调系统发生故障,重要的报警信息还可以及时在用户APP中弹出提醒用户,从而对于及时发现和解决空调系统故障很有帮助;
(4)本实用新型冷凝器散热器水冲洗设计,使该空调系统更加适应生产现场室外高粉尘的工作环境;
(5)本实用新型喷雾辅助散热功能使该空调系统更加适应高温天气,在高温天气中该空调机组制冷量明显超过普通空调,可靠性也优于普通空调机组;
综上:本实用新型能够实现生产现场重要场所环境控制水平的提升,使监控人员方便实时检查、分析空调机组运行状态,对预防因工业空调运行中故障造成的生产设备事故有很大作用,提高了工业空调运行的可靠性和适应性,值得推广应用。
[附图说明]
图1是本实用新型双路电源切换装置的动力回路图;
图2是本实用新型的原理框图;
图3是本实用新型基于物联网的智能空调温度、压力传感器示意图;
图中:1、温度测量模块 2、电压测量模块 3、电流测量模块 4、CPU模块 5、I/O输入输出模块 6、通讯模块 7、液晶显示模块 8、声光报警模块 9、冲洗电磁阀模块 10、电源模块 11、上位计算机 12、双路电源进线接触器。
[具体实施方式]
下面结合附图对本实用新型作以下进一步说明:
如附图所示,本实用新型提供了一种基于物联网的智能空调系统,包括双路电源切换装置、温度测量模块1、电压测量模块2、电流测量模块3、CPU模块4、I/O输入输出模块5、通讯模块6、液晶显示模块7、声光报警模块8、冲洗电磁阀模块9,双路电源切换装置由双路电源进线接触器12及控制回路组成,控制回路中设有空调常用电源和空调备用电源,空调常用电源与空调备用电源的输出端并联后连接空调,空调常用电源、空调备用电源的输入端分别连接双路电源进线接触器12,CPU模块4分别电连接I/O输入输出模块5、通讯模块6、液晶显示模块7,液晶显示模块7用于就地状态显示和简单人机交互,通讯模块6采用RS485通信接口与上位计算机11通信连接,CPU模块4的输入端分别电连接温度测量模块1、电压测量模块2、电流测量模块3,温度测量模块1用于测量空调房间内部、外部环境温度以及空调设备蒸发器、冷凝器的温度,电压测量模块2、电流测量模块3用于实时检测空调设备工作期间的电压、电流,I/O输入输出模块5的输出端分别电连接声光报警模块8、冲洗电磁阀模块9、双路电源进线接触器12,冲洗电磁阀模块9布置于室外且外接电厂生活水源,冲洗电磁阀模块9用于对空调设备散热器部分进行冲洗或喷雾。
其中,空调常用电源、空调备用电源均连接有电压互感器和断路器,且空调常用电源与空调备用电源并联后连接电流互感器,电流互感器另一端连接空调;双路电源进线接触器12包括常用电源接触器和备用电源接触器,常用电源接触器、备用电源接触器分别连接空调常用电源、空调备用电源。通讯模块6连接互联网,并采用互联网实现状态量实时传输、测量数据的上位机显示、定值设定及查看、远方复位。温度测量模块1、电压测量模块2、电流测量模块3、CPU模块4、I/O输入输出模块5、通讯模块6、液晶显示模块7、声光报警模块8、冲洗电磁阀模块9分别连接电源模块10,并由电源模块10供电,电源模块10用于提供+24V、±15V或+5V电源,且另提供一路5V不间断电源。I/O输入输出模块5的输入端连接有温度设定拨码盘,I/O输入输出模块5的输出端分别电连接压缩机风机控制模块,并通过压缩机风机控制模块实现蒸发器温度过低停止压缩机运行以及为避免压缩机频繁启动而设置延时。
本实用新型根据发电厂对重要设备环境控制的要求,基于现有的物联网传输技术,设计此基于物联网的智能空调,该智能空调具有如下特点:
(1)适应电力系统对重要设备环境要求的特点,此空调为单冷空调(只有制冷和除湿功能,没有制热功能),电源为双路三相电源输入,空调机组内部设置双路电源自动切换装置。
(2)为适应工业上现场无人值守的特点,该空调人机交互采用手动开关方式。空调控制面板上设置手动船型开关,作为工作状态选择(制冷、除湿、送风),温度设定为手动拨码盘。当发生电源短时间中断的情况,空调系统在重新上电后直接按照手动开关设置的方式重新启动,克服了传统空调电源上电后控制系统及复位停机的缺点。
(3)在外机配置方面,考虑到生产现场环境复杂,外机可能被灰尘污染造成散热不良,设计了冷凝器散热器自动冲洗功能。冲洗采用生产现场的生活用水,冲洗后冷凝器散热器的散热效果变好,空调设备制冷效果提高。
(4)因该空调设计为工业场合使用,室外散热功率较大,在室外温度过高的情况,可能使压缩机负荷过大,故在外机冷凝器散热器上增加水雾喷淋系统,当室外温度过高时,开启冷凝器散热器辅助喷雾电磁阀,对室外冷凝器散热器进行小流量喷雾。利用水雾蒸发吸热,辅助室外冷凝器散热降温,提高空调制冷效果。
(5)该智能空调内部采用大量温度、压力、电压、电流传感器(如图3所示),控制器的CPU对空调运行的各项参数实时采样分析,评估空调运行工况,并运用物联网技术实时将各重要数据和故障报警信息传输至上位机和手机客户端,方便运维人员远程检查空调运行状态。
本实用新型所述的基于物联网的智能空调系统主要由双路电源切换装置、温度测量模块、电压测量模块、电流测量模块、CPU模块、I/O(输入输出)模块、通讯模块、液晶显示模块、声光报警模块、冲洗电磁阀模块、电源模块等部分组成。各部分功能如下:
(1)双路电源切换装置:由双路电源进线接触器及控制回路组成。双路电源分为常用电源和备用电源。常用电源正常时,常用电源接触器KM1吸合,空调机组采用常用电源供电;当常用电源故障时常用接触器断开,备用电源接触器吸合,空调机组由备用电源供电。
(2)温度测量模块:测量空调房间内部、外部环境温度以及空调设备蒸发器、冷凝器的温度。配合CPU实现系统各项自动功能,还可通过通信功能远传给上位机,实现各处温度的远程监视。
(3)电压、电流测量模块:实时检测空调设备工作期间的电压、电流。作为CPU对各台空调设备电源电压波动的判断依据以及各台空调设备制冷模式下功率测量的数据源,还可通过通信功能远传给上位机,实现空调运行中电源、电流的远程监视。
(4)CPU模块、I/O(输入输出)模块:该部分为装置核心控制部分,具有以下功能:1)实时监视空调运行工况,维持空调系统正常运行。包括室内外的温度监视、冷凝器、蒸发器温度监视、电源电压监视、空调实时制冷功率测量等。2)空调系统运行中,为保证整个系统正常工作,CPU对设备要进行必要的保护,如:蒸发器温度过低停止压缩机运行、压缩机为避免频繁启动而设置必要的延时、电源电压过低或过高、压缩机工作电流超限等。3)空调运行故障的判断。包括冷凝器(外机)散热器散热不良、空调制冷功率不足故障(常见故障为空调制冷剂泄漏)、空调室外温度过高判断等。4)空调故障后的相关处理,包括:冷凝器散热器散热不良后的自动冲洗、室外温度过高后的散热器喷雾辅助冷却、电源波动后的压缩机延时启动、电源意外失去后的远程声光报警、制冷功率不足时的远程声光报警等。5)CPU模块还担负着定值设置、定值存储、事件记录、人机通信、报警信号输出和确认等任务。
(5)通讯模块:本系统适应现场环境需要,采用RS485通信接口与上位计算机通信,采用互联网技术实现物联网功能,用来实现状态量实时传输、测量数据的上位机显示、定值设定及查看、远方复位等功能。
(6)液晶显示模块:用于实现装置就地状态显示和简单人机交互功能。
(7)声光报警模块:当装置本身自检故障、空调设备各种故障等事件时,将动作信息通过声音、光字牌等方式通知监视人员。
(8)冲洗电磁阀模块。此模块为室外布置,外接电厂生活水源。对空调设备散热器部分进行冲洗或喷雾。按照功能不同分为大流量冲洗电磁阀和小流量喷雾电磁阀。
(9)电源模块:为本装置提供+24V、±15V、+5V电源,另提供1路5V不间断电源。
本实用新型所述的基于物联网的智能空调系统在某电厂一次风机变频器小室、励磁小室等得到应用,效果良好。通过一系列提高可靠性和适应性的设计,实现了生产现场重要场所环境控制水平的提升,使监控人员方便实时检查、分析空调机组运行状态,对预防因工业空调运行中故障造成的生产设备事故有很大作用。
本实用新型并不受上述实施方式的限制,其他的任何未背离本实用新型的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化,均应为等效的置换方式,都包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种基于物联网的智能空调系统,其特征在于:包括双路电源切换装置、温度测量模块(1)、电压测量模块(2)、电流测量模块(3)、CPU模块(4)、I/O输入输出模块(5)、通讯模块(6)、液晶显示模块(7)、声光报警模块(8)、冲洗电磁阀模块(9),所述双路电源切换装置由双路电源进线接触器(12)及控制回路组成,所述控制回路中设有空调常用电源和空调备用电源,所述空调常用电源与空调备用电源的输出端并联后连接空调,所述空调常用电源、空调备用电源的输入端分别连接双路电源进线接触器(12),所述CPU模块(4)分别电连接I/O输入输出模块(5)、通讯模块(6)、液晶显示模块(7),所述液晶显示模块(7)用于就地状态显示和简单人机交互,所述通讯模块(6)采用RS485通信接口与上位计算机(11)通信连接,所述CPU模块(4)的输入端分别电连接温度测量模块(1)、电压测量模块(2)、电流测量模块(3),所述温度测量模块(1)用于测量空调房间内部、外部环境温度以及空调设备蒸发器、冷凝器的温度,所述电压测量模块(2)、电流测量模块(3)用于实时检测空调设备工作期间的电压、电流,所述I/O输入输出模块(5)的输出端分别电连接声光报警模块(8)、冲洗电磁阀模块(9)、双路电源进线接触器(12),所述冲洗电磁阀模块(9)布置于室外且外接电厂生活水源,所述冲洗电磁阀模块(9)用于对空调设备散热器部分进行冲洗或喷雾。
2.如权利要求1所述的基于物联网的智能空调系统,其特征在于:所述空调常用电源、空调备用电源均连接有电压互感器和断路器,且空调常用电源与空调备用电源并联后连接电流互感器,所述电流互感器另一端连接空调。
3.如权利要求1所述的基于物联网的智能空调系统,其特征在于:所述双路电源进线接触器(12)包括常用电源接触器和备用电源接触器,所述常用电源接触器、备用电源接触器分别连接空调常用电源、空调备用电源。
4.如权利要求1所述的基于物联网的智能空调系统,其特征在于:所述通讯模块(6)连接互联网,并采用互联网实现状态量实时传输、测量数据的上位机显示、定值设定及查看、远方复位。
5.如权利要求1所述的基于物联网的智能空调系统,其特征在于:所述温度测量模块(1)、电压测量模块(2)、电流测量模块(3)、CPU模块(4)、I/O输入输出模块(5)、通讯模块(6)、液晶显示模块(7)、声光报警模块(8)、冲洗电磁阀模块(9)分别连接电源模块(10),并由电源模块(10)供电。
6.如权利要求5所述的基于物联网的智能空调系统,其特征在于:所述电源模块(10)用于提供+24V、±15V或+5V电源,且另提供一路5V不间断电源。
7.如权利要求1所述的基于物联网的智能空调系统,其特征在于:所述I/O输入输出模块(5)的输出端分别电连接压缩机风机控制模块,并通过压缩机风机控制模块实现蒸发器温度过低停止压缩机运行以及为避免压缩机频繁启动而设置延时。
8.如权利要求1所述的基于物联网的智能空调系统,其特征在于:所述I/O输入输出模块(5)的输入端连接有温度设定拨码盘。
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