CN224201848U - 一种智慧建筑暖通空调控制系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及暖通空调控制技术领域，尤其涉及一种智慧建筑暖通空调控制系统。由环境参数采集模块、主控制器、执行器组以及通信模块组成，所述环境参数采集模块包括设置于建筑空间内的温度传感器、湿度传感器和空气质量传感器，所述主控制器集成有数据处理模块和存储模块，所述执行器组包含变频风机、电动调节阀和压缩机。本实用新型提出了一种能够融合多维度环境感知、支持动态分级控制且具备高扩展性通信能力的智慧建筑暖通空调控制系统，以解决现有技术中环境调控粗放、能效比低下及人机交互不足等问题。

Description

一种智慧建筑暖通空调控制系统

技术领域

本实用新型涉及暖通空调控制技术领域，尤其涉及一种智慧建筑暖通空调控制系统。

背景技术

暖通空调系统作为现代建筑环境调控的核心设备，其智能化水平直接影响建筑的能耗效率与用户舒适度。传统暖通空调控制系统多采用单一环境参数（如温度）作为控制依据，通过固定阈值触发执行器动作，存在环境感知维度不足、控制策略僵化等问题。例如，常规温度传感器通常采用单点热电偶或热敏电阻，难以实现建筑空间内温度场的动态监测；同时，空气质量参数（如PM2.5、CO₂浓度）的检测缺失，导致系统无法响应室内空气污染或人员密度变化引发的环境恶化。

现有技术中，部分改进方案通过增加传感器类型或引入通信模块提升系统功能，但仍存在明显缺陷：其一，传感器布局局限于建筑空间内部，未考虑通风管道内流量、压力等关键参数的实时监测，导致风量调节精度不足；其二，控制逻辑多采用开关式指令（如全速/停止），缺乏基于环境参数偏离程度的分级调节机制，易造成能源浪费；其三，通信模块功能单一（如仅支持有线RS485），难以满足移动终端远程交互及多设备协同控制需求。此外，执行器组件的控制维度不足（如缺少风向调节机构），限制了局部空间环境优化的灵活性。

实用新型内容

本实用新型提出了一种能够融合多维度环境感知、支持动态分级控制且具备高扩展性通信能力的智慧建筑暖通空调控制系统，以解决现有技术中环境调控粗放、能效比低下及人机交互不足等问题。

本实用新型所采用的技术方案为：一种智慧建筑暖通空调控制系统，由环境参数采集模块、主控制器、执行器组以及通信模块组成，所述环境参数采集模块包括设置于建筑空间内的温度传感器、湿度传感器和空气质量传感器，所述主控制器集成有数据处理模块和存储模块，所述执行器组包含变频风机、电动调节阀和压缩机，所述环境参数采集模块通过有线连接方式与主控制器的数据输入端连接，所述主控制器的控制输出端通过控制线路连接执行器组，所述通信模块通过RS485总线与主控制器双向连接。

作为本实用新型进一步的改进，所述温度传感器采用红外阵列式温度传感器，所述湿度传感器采用电容式湿度传感器，所述空气质量传感器包括PM2.5检测单元和CO₂浓度检测单元。

作为本实用新型进一步的改进，所述环境参数采集模块还包含设置于各通风管道内壁的流量传感器和压力传感器，所述流量传感器为涡轮式流量计，所述压力传感器为压阻式压力传感器。

作为本实用新型进一步的改进，所述主控制器的数据处理模块配置为执行如下处理流程：实时接收各传感器采集的环境参数数据，将当前数据与存储模块中预设的阈值范围进行比较，当检测到至少一个参数超出阈值范围时生成相应的控制指令。

作为本实用新型进一步的改进，所述控制指令包含变频风机的转速调节指令、电动调节阀的开度调节指令和压缩机的启停控制指令，所述主控制器根据环境参数偏离阈值的程度生成分级控制指令。

作为本实用新型进一步的改进，所述通信模块包含Wi-Fi通信单元和蓝牙通信单元，所述Wi-Fi通信单元连接建筑局域网，所述蓝牙通信单元配置为与移动终端建立配对连接。

本实用新型的有益效果：本实用新型通过构建多维度环境感知网络（覆盖建筑空间及通风管道的温度、湿度、空气质量、流量与压力参数）、动态分级控制策略（基于参数偏离阈值的程度生成变频风机转速、电动阀开度及压缩机启停的分级指令）以及多模通信架构（RS485、Wi-Fi与蓝牙协同），实现了环境调控精度、能效优化与人机交互能力的协同提升，具体表现为：红外阵列式温度传感器与管道流量/压力传感器的组合应用，显著提高了空间温场均匀性和风量调节响应速度；分级控制逻辑通过匹配环境参数动态偏移量，避免了传统开关式控制的能源浪费；Wi-Fi与蓝牙双模通信在保障工业级可靠性的同时，支持移动终端远程控制与多设备组网管理，最终达成建筑暖通系统精细化、智能化与低能耗运行的核心目标。

附图说明

图1是本实用新型一种智慧建筑暖通空调控制系统的系统框图。

具体实施方式

为了使本申请所要解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本申请进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的实施例仅仅用以解释本申请，并不用于限定本申请。

本实用新型提供了一种智慧建筑暖通空调控制系统，由环境参数采集模块、主控制器、执行器组以及通信模块组成，环境参数采集模块包括设置于建筑空间内的温度传感器、湿度传感器和空气质量传感器，主控制器集成有数据处理模块和存储模块，执行器组包含变频风机、电动调节阀和压缩机，环境参数采集模块通过有线连接方式与主控制器的数据输入端连接，主控制器的控制输出端通过控制线路连接执行器组，通信模块通过RS485总线与主控制器双向连接。

本实用新型中温度传感器采用红外阵列式温度传感器，湿度传感器采用电容式湿度传感器，空气质量传感器包括PM2.5检测单元和CO₂浓度检测单元。

本实用新型中环境参数采集模块还包含设置于各通风管道内壁的流量传感器和压力传感器，流量传感器为涡轮式流量计，压力传感器为压阻式压力传感器。

本实用新型中主控制器的数据处理模块配置为执行如下处理流程：实时接收各传感器采集的环境参数数据，将当前数据与存储模块中预设的阈值范围进行比较，当检测到至少一个参数超出阈值范围时生成相应的控制指令。

本实用新型中控制指令包含变频风机的转速调节指令、电动调节阀的开度调节指令和压缩机的启停控制指令，主控制器根据环境参数偏离阈值的程度生成分级控制指令。

本实用新型中通信模块包含Wi-Fi通信单元和蓝牙通信单元，Wi-Fi通信单元连接建筑局域网，蓝牙通信单元配置为与移动终端建立配对连接。

实施例：

本实施例应用于某办公建筑，其工作流程及具体实施方式如下所示。

（一）系统部署

在建筑各楼层公共区域及办公室内部署环境参数采集模块：

红外阵列式温度传感器（型号AMG8833）安装于天花板中心位置，以8×8像素阵列监测3m×3m区域内温度分布，每5分钟生成热力图数据；

电容式湿度传感器（型号HIH6130）与PM2.5/CO₂复合传感器（型号SDS011+S8-CO2）共同集成于墙面86型暗盒内，距地面1.5m高度，采样周期设置为30秒；

在中央空调主送风管道及各分支管道内壁嵌入式安装涡轮式流量计（型号LWGY-25，精度±1.5%）和压阻式压力传感器（型号MPX5700，量程0-700kPa），实时监测风量及静压值。

（二）控制逻辑实施

主控制器（采用STM32F407芯片）执行如下控制流程：

数据融合阶段：通过CAN总线轮询采集各传感器数据，对同一区域多个红外温度传感器的检测值进行加权平均，消除局部热源干扰；

阈值比对阶段：调取存储模块（W25Q128闪存）中预设参数阈值（夏季温度设定24±0.5℃、CO₂浓度≤800ppm、管道静压≥250kPa）；

分级控制阶段：（1）一级调节（参数偏离≤10%）：发送电动调节阀开度调整指令（步进量5%/分钟），同步微调变频风机转速（±5Hz）；（2）二级调节（参数偏离10-20%）：启动压缩机并设定制冷量档位（50%/75%/100%三档），同时将风机转速提升至基准频率的120%；（3）三级调节（参数偏离＞20%）：触发声光报警并推送移动端通知，强制切换至全速运行模式。

（三）通信交互实例

设备组网：通过RS485总线将主控制器与建筑能源管理系统（BEMS）连接，上传实时能耗数据（波特率19200bps，Modbus-RTU协议）；

移动端控制：用户通过手机APP（基于蓝牙BLE5.0协议）发送指令，如设定会议室温度临时降至22℃，主控制器在接收到指令后：（1）验证用户权限并记录操作日志；（2）更新存储模块中的温度阈值；（3）启动定向送风模式，控制对应区域的风向调节机构（42步进电机驱动，角度调节精度±1°）加强冷气输送。

（四）运行效果验证

系统运行一周后数据对比显示：（1）温度均匀性标准差从传统系统的2.3℃降至0.8℃；（2）风机变频调速响应时间由原系统的45秒缩短至12秒；（3）因分级控制策略实施，压缩机日均启停次数减少67%，整体能耗降低22%。

因此，由上述实施例可知，本系统显著提升了智慧建筑内暖通空调系统的运行效率与能源利用率。相较于传统系统，本实用新型不仅在温度调控上实现了更均匀的分布，减少了冷热不均带来的不适感，而且通过变频调速技术的优化，显著缩短了风机响应时间，提升了系统的灵敏度和稳定性。此外，分级控制策略的有效实施，大幅度降低了压缩机的频繁启停，延长了设备使用寿命，同时实现了能耗的显著降低，符合当前绿色建筑和节能减排的发展趋势。

同时，本实用新型的智慧建筑暖通空调控制系统还通过集成Wi-Fi和蓝牙通信模块，实现了与移动终端的便捷交互，不仅便于用户随时随地进行环境参数的远程监控与调节，还支持多设备组网管理，为建筑的智能化管理和运营提供了有力支持。这种高扩展性的通信架构，不仅满足了当前的使用需求，也为未来的系统升级和功能扩展预留了充足的空间。

综上所述，本实用新型的智慧建筑暖通空调控制系统在环境调控精度、能效优化以及人机交互能力等方面均取得了显著成效，为现代建筑的智能化、绿色化发展提供了有力的技术支撑。

以上实施例仅用以说明本实用新型的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本实用新型进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本实用新型实施例技术方案的精神和范围。

Claims (6)

1.一种智慧建筑暖通空调控制系统，其特征在于：由环境参数采集模块、主控制器、执行器组以及通信模块组成，所述环境参数采集模块包括设置于建筑空间内的温度传感器、湿度传感器和空气质量传感器，所述主控制器集成有数据处理模块和存储模块，所述执行器组包含变频风机、电动调节阀和压缩机，所述环境参数采集模块通过有线连接方式与主控制器的数据输入端连接，所述主控制器的控制输出端通过控制线路连接执行器组，所述通信模块通过RS485总线与主控制器双向连接。

2.根据权利要求1所述的一种智慧建筑暖通空调控制系统，其特征在于：所述温度传感器采用红外阵列式温度传感器，所述湿度传感器采用电容式湿度传感器，所述空气质量传感器包括PM2.5检测单元和CO₂浓度检测单元。

3.根据权利要求1所述的一种智慧建筑暖通空调控制系统，其特征在于：所述环境参数采集模块还包含设置于各通风管道内壁的流量传感器和压力传感器，所述流量传感器为涡轮式流量计，所述压力传感器为压阻式压力传感器。

4.根据权利要求1所述的一种智慧建筑暖通空调控制系统，其特征在于：所述主控制器的数据处理模块配置为执行如下处理流程：实时接收各传感器采集的环境参数数据，将当前数据与存储模块中预设的阈值范围进行比较，当检测到至少一个参数超出阈值范围时生成相应的控制指令。

5.根据权利要求4所述的一种智慧建筑暖通空调控制系统，其特征在于：所述控制指令包含变频风机的转速调节指令、电动调节阀的开度调节指令和压缩机的启停控制指令，所述主控制器根据环境参数偏离阈值的程度生成分级控制指令。

6.根据权利要求1所述的一种智慧建筑暖通空调控制系统，其特征在于：所述通信模块包含Wi-Fi通信单元和蓝牙通信单元，所述Wi-Fi通信单元连接建筑局域网，所述蓝牙通信单元配置为与移动终端建立配对连接。