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1、中心空调远程监控解决方案一、引言广州莱安中心空调末端掌握系统是特地为实现对中心空调末端系统进展远程开关机掌握、远程温度等而开发出来的一代空调末端掌握系列产品。系统由网罗温控器、网络传输系统、中心处理系统等局部组成。网络温控器集成了电动阀掌握、风机盘管掌握等功能，可很好的实现中心空调末端掌握功能，广泛适用于酒店、写字楼、高级住宅、医院、机关办公大楼等场合，到达远程调整室内温度，营造舒适环境并促进建筑节能的目的。楼宇自动化系统中中心空调子系统占有重要的地位，目前中心空调系统的自动化实现方式很多，有承受单片机，接口承受RS485,现场总线或者以太网，能实现中心空调的远程监控功能；还有承受 PLC，比
2、方西门子的 S7-200 实现数据的采集和监控。目前单片机种类很多，能实现本采集监控功能的芯片选择范围也较广，比方MEGA 系列，freescale 系列等，另外高端的芯片本身带有丰富的接口，实现更加便利，但是本钱较高，另外基于 PLC 的中心空调监控系统本钱瓶颈限制了其进一步的推广。所以开发一套低本钱、高牢靠性的中心空调远程监控系统是很有必要的。二、方案选择最近今年，单片机的功能得到极大的提高，存储容量，数据处理速度，外围扩展力量，通讯功能等都了很大的提高，功能渐渐完善，再加上低本钱的优势，市场占有率不断攀升。本系统主要功能集中在对中心空调远程数据采集和监控，数据采集与监控的参数包括空调温度
3、值，空调的开关机状态，空调风机的速度档以及制冷制热状态。选用单片机作为下位机，上位监控软件承受微软的 VisualBasic 即可满足掌握要求。三、系统设计思路目前的中心空调系统按输送介质主要有以下三类：空气，水和冷凝剂，所以相应的中心空调系统主要分为风管系统、冷热水系统和制冷剂系统。本方案主要适用1对象是冷热水系统。冷热水系统分主机和风机盘管，主要工作原理是通过室外主机产生出空调的冷热水，由管道系统送至室内的各末端装置，在末端处冷热水与室内空气进展热量交换，产生冷热风，从而消退房间空调负荷。冷热水空调系统的末端通常都装有风机盘管，风机盘管的掌握原理承受温控器加电动阀构造，如图 1 示。所以可
4、以通过调整末端风机转速来调整送入室内的冷热量，由此可见，此种系统的特点是可以对各个末端房间进展单独的掌握和调整。室内温度可由设于每台风机盘管回水支管上与各房间内的温度传感器连锁的电动三通阀调整，亦可由风机盘管三速开关调整。图 1 风机盘管掌握原理图对该风机盘管如图 2 所示的介绍：(1) 系统掌握温度掌握器放在温度需要调整的房间内，它具有ON/OFF 两个通断状态，可以直接掌握系统的开启与关闭。(2) 温度掌握温度掌握器上设有温度设定按钮，在温控器内有两对触电，夏季动作时将温度掌握器选择开关拨到“COOL”档，对盘管供给冷冻水，当温度掌握低于设定值时，其中一对触电断开，电动阀失电；当房间温度高
5、于设定值时， 另一对触点闭合，电动阀得电；反之，在冬季运作时，将温控器选择开关拨到“HEAT” 档，对盘管供给热水，当房间温度高于设定值时，电动阀其中一对触点断开，电动2阀失电，当房间温度低于设定值时，另一对触点闭合，电动阀得电，从而使房间万温度在冬夏季维持在肯定的范围内。(3) 电动阀掌握电动阀的动作直承受温控器的掌握，电动阀得电时，阀门开启，向风机盘管供给冷热水；失电时，电动阀断开。从而使温度掌握在肯定的范围之内。(4) 风机掌握当温控器处于“ON”状态时，可以通过另一组转换开关对风机进展高、中、低三档调整。图 2 风机盘管空调器掌握原理及动作本系统中风机盘管的引线如图 3 所示3图 3
6、风机盘管引线本系统下位局部是由温控器局部，采集器局部、中间站局部和上位机监控局部组成。末端掌握器温控器采集下位的有效信号，如温度值，空调开关机状态，空调的制冷制热状态以及风机的风档，经 RS485 串行总线传至采集器，采集器一方面负责数据的采集，另一方面接收上位机下传的命令。假设采集器数量较多的话，可以附加中间站，功能和采集器类似，实现数据的采集和命令的传达，假设是单栋楼的话中间站可以不加以太网接口，就能实现单栋楼宇的中心空调的集中掌握。假设有多栋楼宇的话，中间站扩展以太网接口模块， 实现多栋楼宇中心空调的远程集中掌握。远程电脑当作客户端，承受可视化编程软件 VisualBasic 实现数据采
7、集和监控。四、系统总体设计1 网络构造图远程监控系统网络构造图如图 4 所示。4图 4 中心空调远程监控系统网络构造图2 硬件选择选用 Atmel 公司的高档 8 位 Atmega 系列单片机，扩展串行接口RS485 接口 和以太网接口，以太网掌握器选用 Microship 公司的 ENC28J60。在实现每栋楼宇的中心空调集中掌握的根底上,承受 C/S 构造，实现联网掌握，实现多栋楼宇中心空调的远程集中掌握。具体来讲，温控器承受 Atmega8 芯片和温度传感器芯片 18B20，附加数码管显示和按键掌握；采集器承受 Atmega162；中间站芯片承受 Atmega64 和 ENC28J60。
8、3 软件配置温控器，采集器，中间站都承受C 语言编程，上位监控局部承受 VB 编写。4 数据库选择5由于数据库选择的余地较大，本系统承受微软办公软件包自带的 Access 数据库，用于存储采集的数据，包括各个空调的实时温度值，温度设定值，开关机状态， 风机的速度档高速、中速、低速及所处状态的运行时间。五、系统各层构造图(1) 温控器层图 5.1 温控器层构造图末端各个房间的温度掌握是由一个温控器如图 5.1 所示来实现的， 温控器的设计是系统的重点之一。本系统中，中心空调各个房间的温度是靠掌握风机盘管的开关来实现的，通过单片机的 I/O 掌握三个继电器实现高速、中速与低速的风机掌握，从而实现温
9、度的调整。按键主要用于各参数设置。设置 5 个按键，分别为 MODE、风机风速挡选择、电源开关、调整温度上升键，调整温度上升键。6图 6 温控器实物图按键如图 6 所示说明：MODE 键用于选择制冷制热状态；风速挡键按 1，2，3，4 下代表风机高速，中速，低速，自动运行； 电源键用于掌握空调的运行与停顿；每按一次提高温度键、降低温度键，设定温度相应的增加、降低 1 摄氏度。显示承受 LCD 液晶显示，显示当前温度值、设定温度值、锁机状态、制冷制热状态、风机转速档。这些参数也可由上位统一设置。芯片选择：由于采集的数据量较少，选用 Atmega8。(2) :采集器层7图 5.2 采集器层构造图采
10、集器如图 5.2 所示负责采集末端温控器上传的数据及中间站或上位机下传的掌握命令。采集器带双串口分别与末端温控器和中间站进展通信。该层设计时一个采集器负责接收 8 路末端数据，功能类似与集线器。采集器数据采集方式承受轮询。芯片选择：考虑到采集器必需分别与末端和中间站进展 RS485 通信，所以选用带双串口接口的 Atmega162。(3) 中间站层8图 5.3 中间层构造图中间站层如图 5.3 所示负责与采集器和上位机进展通信，接收采集器数据和下传上位机掌握命令。中间站增加的目的是为了实现多栋楼宇的远程监控。通过附加以太网掌握模块并在主芯片中移植 TCP/IP 协议，为数据的远传供给了很好的解
11、决方案。芯片选择：以太网通信模块选择 ENC28J60，该以太网掌握器与 IEEE802.3 兼容，集成 MAC 和 10BASE-TPHY,另外该芯片只有 28 引脚，占空间较小，如图7 所示。主芯片选择 Atmega64,64KB 的 FLASH,丰富的外围接口，性价比较高。4上位机层上位机作为客户端采集各个中间站的数据，并能远程掌握各个末端的温度值， 实现单个末端的温度掌握和一层或多层或一栋楼的温度设定与采集，如表 1 所示。数据存储选择 Access 数据库，存储空调采集的数据，考虑到Access 数据库 2GB 的存储容量，选择 Access 数据库完全能满足数据存储功能。图 7EN
12、C28J60 外围电路9表 1 上位机软件实现的功能1：选择性设置空调开关机时间2：全设置温度，开关机，制冷制热，锁机3：单发 全发 全收数据4：用户治理5：定时采样时间须试验确定， 手动承受6：按楼号，楼层，末端，可选择采集末端温度，风速档，开关机，设定，温度值。7：表格图表查询各末端所处各风速挡的时间五关键技术1TCP/IP 协议的移植为了实现中间站于远程电脑的通信，最终实现远程掌握，中间站增加以太网通信模块并在主芯片 Atmega64 中移植 TCP/IP 协议，这是设计的重点之一。2 末端温控器的设计按键功能的合理安排以及软件实现是系统功能完善性的根底。3 上位监控软件的牢靠性和可扩展性为防止由于线路故障或通信出错导致长时间的待机或死机，上位软件中必需参加延时等待超时推断和通信计数方法。另外考虑到不同场合的楼数、楼层数、楼层房间的差异，上位设计时须具备可选性。10六、备注说明本文提出了一种性价比较高的中心空调远程监控系统设计方案，特别适用于末端数量、楼层、楼数较多的场合。设计过程中充分考虑了故障处理措施，大大提高了系统的稳定性和有用性，对楼宇自动化系统中的中心空调远程监控设计有肯定的借鉴意义。11