專利名稱：分體空調(diào)無線傳感網(wǎng)智能管理儀表的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于無線傳感網(wǎng)和節(jié)能的交叉領(lǐng)域，創(chuàng)新的提出將無線傳感網(wǎng)技術(shù)與空調(diào)節(jié)能技術(shù)相結(jié)合，以 無線傳感網(wǎng)和計算機信息處理為技術(shù)核心，建設(shè)先進、功能強大的信息釆集控制平臺，對空調(diào)系統(tǒng)進行能 耗監(jiān)測與管理，并提出高效的樓宇節(jié)能改造方案，形成空調(diào)能耗管理的核心管理工具。
二背景技術(shù)：
近年來，隨著人民生活水平的提高，空調(diào)的市場需求飛速增長。以北京市為例，1991年每百戶城鎮(zhèn) 家庭的空調(diào)器擁有量僅為0.1臺，2000年增長到69.6臺，到2003年進一步激增到106.5臺。同時，因 為空調(diào)耗電是季節(jié)性的需求，導(dǎo)致電力高峰負荷在夏季頻頻出現(xiàn)。隨著空調(diào)器的大量使用，目前空調(diào)耗電 已經(jīng)在很多發(fā)達城市中占夏季電力高峰期負荷的40%左右，這也是2003年全國2/3的省份出現(xiàn)"拉閘限電" 的主要原因之一。由于我國建筑物的保溫節(jié)能性能差、空調(diào)運行效率低、大部分居民尚未形成良好的節(jié)能 生活習慣等原因，我國的空調(diào)節(jié)能潛力非常大。據(jù)分析，到2020年全面實現(xiàn)小康社會時，我國空調(diào)高峰 負荷節(jié)電空間約9000萬千瓦，相當于5個三峽電站的滿負荷容量，是規(guī)劃中2020年的全國核電總裝機 容量的2—3倍，相應(yīng)可減少電力建設(shè)投資4000億元以上。采用合理的方式來節(jié)約空調(diào)的能耗，對國家來 說可以節(jié)約資源、保護環(huán)境，并且可以避免不必要的電力建設(shè)投資；對用戶來說則可以減少空調(diào)運行費用 的開支。因此，加強空調(diào)節(jié)能已經(jīng)成為打造節(jié)約型社會刻不容緩的重要內(nèi)容。
當前，能源問題己經(jīng)受到世界各國的廣泛關(guān)注，它不但關(guān)系到人們的正常生產(chǎn)和生活，更關(guān)系到國家 的安定和富強。隨著我國經(jīng)濟的高速發(fā)展，空調(diào)的應(yīng)用也在飛速的急增。據(jù)統(tǒng)計，現(xiàn)在全國空調(diào)運行的耗 能量已超過了三峽電站的總?cè)萘?。空調(diào)作為建筑的耗能大戶，它的運行效率的高低和電能損失的大小，在 整個建筑的能耗中占了舉足輕重的地位。國務(wù)院發(fā)出《國務(wù)院辦公廳關(guān)于嚴格執(zhí)行公共建筑空調(diào)溫度控 制標準的通知》，要求所有公共建筑內(nèi)的單位，包括國家機關(guān)、社會團體、企事業(yè)單位和個體工商戶，除 醫(yī)院等特殊單位以及在生產(chǎn)工藝上對溫度有特定要求并經(jīng)批準的用戶之外，夏季室內(nèi)空調(diào)溫度設(shè)置不得低 于2 6'C，冬季室內(nèi)空調(diào)溫度設(shè)置不得高于2 0'C，這也充分說明了我國在空調(diào)節(jié)能問題上的重視。
雖然各級政府在控制室內(nèi)溫度上制定了相應(yīng)的管理規(guī)定和監(jiān)管措施，也收到了一定的成效，但是，僅 靠行政措施不能從根本上解決室內(nèi)溫度的控制
1、 節(jié)能意識沒有得到普遍提高，在還沒有制定出合理的獎罰措施的前提下，"將空調(diào)溫度調(diào)高一度" 很難成為空調(diào)使用者的自覺行動。唯一能做的是檢査和監(jiān)管。這必然會增加行政成本。
2、 分體空調(diào)具有數(shù)量多，分布廣的特點，技術(shù)上難以實現(xiàn)集中管理。職能部門對空調(diào)溫度控制的執(zhí) 行情況只能進行抽査，更不可能進行全天候的監(jiān)督，客觀上給監(jiān)管工作帶來了難度。
3、 一些行業(yè)的特殊性，很難實現(xiàn)室內(nèi)空調(diào)溫度的控制。如賓館，飯店、醫(yī)院等。以賓館為例，賓館
的宗旨就是要提供一個良好的入住環(huán)境和優(yōu)質(zhì)的服務(wù)，從人性化角度出發(fā)，其空調(diào)溫度調(diào)控權(quán)交給了入住 的客人控制。在大部分情況下，入住客人會把空調(diào)制冷溫度設(shè)置為最低，制熱溫度設(shè)置最高。更有趣的是 客人寧愿在夏季入睡加一層被子，冬季入睡減一床被子，也不會將空調(diào)溫度調(diào)整在一個合適的范圍。
隨著社會的發(fā)展，建筑能耗在總能耗中所占的比例越來越大，在發(fā)達國家已達到40%,據(jù)統(tǒng)計在浙江 省也達到27.8%。在城市遠高于這個比例。而在建筑能耗里，用于空調(diào)的能耗又占建筑能耗的30%-50%， 且在逐年上升。隨著人均建筑面積的不斷增大，空調(diào)系統(tǒng)的廣泛應(yīng)用，用于空調(diào)系統(tǒng)的能耗將進一步增大。 這勢必會使能源供求矛盾進一步激化。
三
發(fā)明內(nèi)容
對于使用分體空調(diào)的單位而言，最大的問題是無法對分體空調(diào)進行有效的管理和控制，從而由于管理 的缺失導(dǎo)致過高的空調(diào)能耗和舒適度的損失，本產(chǎn)品旨在利用無線傳感網(wǎng)技術(shù)建立一個用于分體空調(diào)節(jié)能 管理(和溫度管理)的信息化平臺，讓用戶能夠方便地在本地和遠程管理本單位的分體空調(diào)，并通過優(yōu)化 的管理達到節(jié)能效果。
目前已有的組網(wǎng)技術(shù)，根據(jù)其特有的特性(功耗、頻率、帶寬)分別占居了不同的細分市場，如藍 牙、CDMA、 WLAN等無線技術(shù)，但是它們組網(wǎng)功耗大，而無線傳感網(wǎng)技術(shù)組網(wǎng)功耗僅為10mW，遠低于 其他組網(wǎng)技術(shù)，使無線傳感網(wǎng)技術(shù)能夠應(yīng)用到許多全新的領(lǐng)域，智能自組網(wǎng)技術(shù)的應(yīng)用大大提高產(chǎn)品的自 動化水平及產(chǎn)品穩(wěn)定性。
無線傳感網(wǎng)(Wireless Sensor Network: WSN)技術(shù)是在微機電系統(tǒng)(MEMS)、傳感技術(shù)、無線通 信和集成電路、計算機等技術(shù)發(fā)展的基礎(chǔ)上產(chǎn)生的。大規(guī)模的低功耗、低成本、多功能的微型無線傳感器 通過協(xié)同工作、數(shù)據(jù)收集、處理和特有的無線通信手段共同組成了無線傳感網(wǎng)絡(luò)，從而產(chǎn)生了一種全新的 信息獲取和處理模式。無線傳感網(wǎng)技術(shù)是IT行業(yè)第四次產(chǎn)業(yè)革命的關(guān)鍵技術(shù)，也是繼INTERNET之后的 新的網(wǎng)絡(luò)發(fā)展方向，該技術(shù)于2006年被列入國家中長期發(fā)展規(guī)劃，無線傳感網(wǎng)也稱為無線微網(wǎng)。
該項目采用最新的無線傳感網(wǎng)技術(shù)，同現(xiàn)有空調(diào)節(jié)能產(chǎn)品相比，具有更強的節(jié)能控制功能和更好的節(jié) 能控制效果。該項技術(shù)的應(yīng)用推廣不僅可以實現(xiàn)可觀的經(jīng)濟效益，在全國大力提倡節(jié)能降耗、鼓勵創(chuàng)新的 大背景下，該項目還可能成為新技術(shù)在節(jié)能創(chuàng)新應(yīng)用的代表性項目，具有很強的示范效應(yīng)和社會推廣效應(yīng)。
本發(fā)明適用于各類空調(diào)系統(tǒng)，系統(tǒng)組網(wǎng)方便，不占空間，易于被采用，無需布線施工，具有實施快速 方便，對環(huán)境沒有任何影響等特點，應(yīng)用市場潛力巨大。
四

附圖1是本發(fā)明的整機工作狀態(tài)附圖2是原理示意附圖3是工作狀態(tài)模型附圖4~附圖7是后臺監(jiān)控軟件工作狀態(tài)圖。 五具體實施例方式
參照附圖2，本發(fā)明的技術(shù)方案包括MSP430F449CPU，程序控制中心，本發(fā)明的核心；電源電路， 用于將輸入的電壓轉(zhuǎn)換為系統(tǒng)需要的3.3V電壓，并對輸入電壓進行靜化處理；液晶顯示驅(qū)動，使用CPU 驅(qū)動段式液晶顯示無線網(wǎng)絡(luò)參數(shù)與傳感器信號；數(shù)據(jù)存儲與時鐘存儲運行需要的各項參數(shù)和產(chǎn)生與實際 符合的實時時鐘；通信接口 RS485實現(xiàn)與智能傳感器的聯(lián)接；RF電路使用IA4421芯片，頻率 433M/915M。最大發(fā)送功率10dbm;紅外調(diào)制電路紅外發(fā)送電路，產(chǎn)生38K的基礎(chǔ)載波，并將CPU 發(fā)過的數(shù)據(jù)以紅外方式發(fā)送；調(diào)試電路CPU調(diào)試接口。
如附圖3所示，本發(fā)明既可作為子節(jié)點又可作為主節(jié)點來使用，當子節(jié)點和主節(jié)點組網(wǎng)成功后，就可
以實現(xiàn)如下功能
1、 用戶可以通過上網(wǎng)在異地遠程獲取空調(diào)信息，如每個房間的溫度和濕度、每臺空調(diào)的工作狀態(tài)等；
2、 用戶可以在異地遠程控制每臺分體空調(diào)的啟停、溫度和濕度的設(shè)置、工作模式的選擇等；
3、 對無線傳感網(wǎng)端機上傳的信息進行統(tǒng)計分析，可以對一個單位的分體空調(diào)進行能耗統(tǒng)計分析，通 過系統(tǒng)的、歷史的和動態(tài)的數(shù)據(jù)處理為用戶提供更有價值的節(jié)能和管理服務(wù)；
(1) 、定時和定溫
企業(yè)和事業(yè)單位上班開啟空調(diào)，下班關(guān)閉空調(diào)。單位用戶可以通過該控制模式強制決定每個車間和辦 公室的空調(diào)溫度，實現(xiàn)工作環(huán)境在夏天不低于26'C，冬天不超過2(TC的節(jié)能管理要求。
(2) 、定時和節(jié)能控制
根據(jù)不同的室外溫度和室內(nèi)濕度決定最佳的工作溫度。簡單改變空調(diào)的控制溫度未必是最佳的節(jié)能手 段，最佳節(jié)能效果應(yīng)該是在滿足人的舒適度情況下，選擇最高的室內(nèi)溫度，參考PMV熱環(huán)境舒適度指標 的要求在室外溫度和相對濕度條件下，自動選擇室內(nèi)最佳溫度和濕度，從而達到節(jié)能和提高舒適度的雙重 效果。
(3) 、定時和費用控制
如果企業(yè)和事業(yè)單位對每臺空調(diào)有具體的費用控制要求，那么該控制功能可以根據(jù)費用自動控制環(huán)境 溫度，防止費用超標。
(4) 、空調(diào)的歷史溫度記錄和統(tǒng)計功能
可以統(tǒng)計多臺空調(diào)的能耗和空調(diào)累計使用時間，統(tǒng)計室內(nèi)溫度和濕度的歷史變化等。
權(quán)利要求
1.一種分體空調(diào)無線傳感網(wǎng)智能管理儀表，其特征在于MSP430F449CPU，程序控制中心，本發(fā)明的核心；電源電路，用于將輸入的電壓轉(zhuǎn)換為系統(tǒng)需要的3.3V電壓，并對輸入電壓進行靜化處理；液晶顯示驅(qū)動，使用CPU驅(qū)動段式液晶顯示無線網(wǎng)絡(luò)參數(shù)與傳感器信號；數(shù)據(jù)存儲與時鐘存儲運行需要的各項參數(shù)和產(chǎn)生與實際符合的實時時鐘；通信接口RS485實現(xiàn)與智能傳感器的聯(lián)接；RF電路使用IA4421芯片，頻率433M/915M，最大發(fā)送功率10dbm；紅外調(diào)制電路紅外發(fā)送電路，產(chǎn)生38K的基礎(chǔ)載波，并將CPU發(fā)過的數(shù)據(jù)以紅外方式發(fā)送；調(diào)試電路CPU調(diào)試接口。
2、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的分體空調(diào)無線智能控制儀表，其特征在于本發(fā)明用的是無線傳感網(wǎng)技術(shù)。
3、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的分體空調(diào)無線智能控制儀表，其特征在于極低的組網(wǎng)功耗，僅為10mW
4、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的分體空調(diào)無線智能控制儀表，其特征在于用戶可以通過上網(wǎng)在異地遠程 獲取空調(diào)信息，如每個房間的溫度和濕度、每臺空調(diào)的工作狀態(tài)等。
5、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的分體空調(diào)無線智能控制儀表，其特征在于用戶可以在異地遠程控制每臺 分體空調(diào)的啟停、溫度和濕度的設(shè)置、工作模式的選擇等。
6、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的分體空調(diào)無線智能控制儀表，其特征在于對無線傳感網(wǎng)端機上傳的信息 進行統(tǒng)計分析，可以對一個單位的分體空調(diào)進行能耗統(tǒng)計分析，通過系統(tǒng)的、歷史的和動態(tài)的數(shù)據(jù)處理為 用戶提供更有價值的節(jié)能和管理服務(wù)。
7、 根據(jù)權(quán)利要求5所述的分體空調(diào)無線智能控制儀表，其特征在于企業(yè)和事業(yè)單位上班開啟空調(diào)， 下班關(guān)閉空調(diào)。單位用戶可以通過該控制模式強制決定每個車間和辦公室的空調(diào)溫度，實現(xiàn)工作環(huán)境在夏天不低于26'C,冬天不超過2CTC的節(jié)能管理要求。
8、 根據(jù)權(quán)利要求5所述的分體空調(diào)無線智能控制儀表，其特征在于根據(jù)不同的室外溫度和室內(nèi)濕度決定最佳的工作溫度。簡單改變空調(diào)的控制溫度未必是最佳的節(jié)能手段，最佳節(jié)能效果應(yīng)該是在滿足人的舒適度情況下，選擇最高的室內(nèi)溫度，參考PMV熱環(huán)境舒適度指標的要求在室外溫度和相對濕度條件 下，自動選擇室內(nèi)最佳溫度和濕度，從而達到節(jié)能和提高舒適度的雙重效果。
9、 根據(jù)權(quán)利要求6所述的分體空調(diào)無線智能控制儀表，其特征在于如果企業(yè)和事業(yè)單位對每臺空調(diào)有具體的費用控制要求，那么該控制功能可以根據(jù)費用自動控制環(huán)境溫度，防止費用超標。
10、 根據(jù)權(quán)利要求9所述的分體空調(diào)無線智能控制儀表，其特征在于可以統(tǒng)計多臺空調(diào)的能耗和空調(diào)累計使用時間，統(tǒng)計室內(nèi)溫度和濕度的歷史變化等。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種分體空調(diào)無線傳感網(wǎng)智能管理儀表，使用分體空調(diào)，最大的問題是無法對其進行有效的管理和控制，從而由于管理的缺失導(dǎo)致過高的能耗，本發(fā)明將無線傳感網(wǎng)技術(shù)與空調(diào)節(jié)能技術(shù)相結(jié)合，以無線傳感網(wǎng)和計算機信息處理為技術(shù)核心，旨在利用其技術(shù)優(yōu)勢建立一個用于分體空調(diào)節(jié)能管理(和溫度管理)的信息化平臺，讓用戶能夠方便地在本地和遠程管理本單位的分體空調(diào)，并通過優(yōu)化的管理達到節(jié)能效果。本發(fā)明同現(xiàn)有空調(diào)節(jié)能產(chǎn)品相比，具有更強的節(jié)能控制功能和更好的節(jié)能控制效果，適用于各類空調(diào)系統(tǒng)，系統(tǒng)組網(wǎng)方便，不占空間，易于采用，無需布線施工，具有實施快速方便，對環(huán)境沒有任何影響等特點，應(yīng)用市場潛力巨大。
文檔編號F24F11/00GK101373378SQ20081006256
公開日2009年2月25日 申請日期2008年6月24日 優(yōu)先權(quán)日2008年6月24日
發(fā)明者張健成, 方燕寶 申請人:杭州家和智能控制有限公司