專利名稱：一種樓宇環(huán)保節(jié)能智控系統(tǒng)的制作方法
所屬領(lǐng)域本發(fā)明涉及一種自動控制技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種樓宇環(huán)保節(jié)能智能控制系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
隨著經(jīng)濟的發(fā)展，自然資源日趨緊張，這是全人類共同面臨的嚴(yán)重問題。各個國家在不斷尋找新的替代資源的同時，也積極致力于開發(fā)新技術(shù)，降低現(xiàn)有資源消耗水平。建筑物內(nèi)的自然資源消耗，主要由水、電兩部分構(gòu)成。在水方面，給排水設(shè)備廠家開發(fā)了諸多新產(chǎn)品來實現(xiàn)節(jié)水功能，如節(jié)水型水龍頭，節(jié)水型馬桶等；在電方面，節(jié)能燈取代傳統(tǒng)燈泡，空調(diào)采用變頻驅(qū)動等技術(shù)。這些技術(shù)改進，都在一定程度上，減少了資源的浪費，提高了資源的使用效率。
一些水電用量很大的建造物，如賓館、辦公樓、廠房內(nèi)，采用了上述的技術(shù)改進，在水電設(shè)備層面上，的確起到了降耗的效果。但是，這些技術(shù)改進，卻很難杜絕人為的浪費。有一些新產(chǎn)品(如感應(yīng)式水龍頭)能在一定程度上做到減少人為浪費，但畢竟是獨立的產(chǎn)品，沒有構(gòu)成系統(tǒng)。故收效不是很大。
在現(xiàn)有的賓館環(huán)保節(jié)能領(lǐng)域。各個廠家不遺余力，開發(fā)自己的節(jié)能產(chǎn)品，但各個不同的產(chǎn)品，并不能有機的結(jié)合成一個系統(tǒng)，也就無從談起控制減少人為浪費。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是如何提供一種樓宇環(huán)保節(jié)能智控系統(tǒng)，該系統(tǒng)可以控制樓宇內(nèi)的各種能耗裝置的運行和啟停，它自身無法降低其他能耗裝置的額定能耗，但可以通過減少能耗裝置的無效運行時間，降低對能耗裝置的做功需求等手段來達(dá)到節(jié)能的效果，能可降低人為的資源浪費，可提高現(xiàn)有資源的使用效率。
本發(fā)明所提出的技術(shù)問題是這樣解決的提供一種樓宇環(huán)保節(jié)能智控系統(tǒng)，它以單片機為輸入輸出控制芯片，采集來自于門磁、紅外傳感器、溫濕度傳感器、壓力傳感器、聲光傳感器、數(shù)字水電表和特定回路電流電壓值等信號，經(jīng)過邏輯運算后，對繼電器、紅外遙控模塊等輸出設(shè)備發(fā)出指令，控制外圍電器設(shè)備的啟停，其特征在于，它包括信息采集模塊、低級處理模塊、信息輸出模塊、高級處理模塊和上位機管理模塊，其中信息采集模塊，主要由信息收集單元構(gòu)成，它包括設(shè)置在樓宇內(nèi)的各個便于監(jiān)測位置的紅外傳感器、溫濕度傳感器、壓力傳感器、聲光傳感器和數(shù)字水表、特定回路電流電壓值；低級處理模塊，主要由低級信息處理程序和單片機構(gòu)成，低級處理程序嵌于單片機及相關(guān)內(nèi)存中，負(fù)責(zé)將所有輸入信息提交給高級處理模塊，并接收執(zhí)行來自于高級處理模塊的指令，單片機接收來自于各種傳感器的輸入信息，并將脈沖信號、開關(guān)信號、或模擬信號進行轉(zhuǎn)換后，交由低級處理程序處理；并按照低級處理程序發(fā)出的指令，通過各個IO輸出端口，向不同的外部設(shè)備發(fā)送與之相適應(yīng)的控制信號，如繼電器的開關(guān)信號、調(diào)壓器的電流變化等；低級處理程序嵌于單片機及相關(guān)內(nèi)存中，負(fù)責(zé)接收單片機采集到的信息，由程序運算以后，將結(jié)果交由單片機作為輸出指令處理，整個過程在與高級處理模塊保持連接時，所有輸入信息提交給高級處理模塊，然后接收來自于高級處理模塊的指令并將其傳送給單片機執(zhí)行，當(dāng)與高級模塊連接中斷時，由低級處理程序全盤自主控制所有的輸入輸出處理。如接收到數(shù)字水表的信號，低級處理程序?qū)⒋诵盘柹蟼髦粮呒壧幚沓绦?，并接收高級處理程序的發(fā)回的指令，是繼續(xù)采集，還是對此數(shù)據(jù)的關(guān)聯(lián)電磁閥做特定的輸出操作；如果低級處理程序與高級處理程序連接中斷，則低級處理模塊僅記錄并保存此數(shù)據(jù)，待連接恢復(fù)后再進行上傳。
信息輸出模塊，主要由紅外遙控發(fā)射裝置、繼電器、調(diào)壓器和電磁閥門等器件構(gòu)成，接收來自于低級處理模塊的指令，用于對相關(guān)設(shè)備的啟停操作和運行狀態(tài)控制；高級處理模塊，主要包含ARM及相關(guān)RAM和FLASH所構(gòu)建的硬件平臺、以及基于這個平臺上的嵌入式操作系統(tǒng)、還有運行于嵌入式操作系統(tǒng)上的高級處理程序，它接收來自于低級處理模塊的輸入信息，經(jīng)過分析運算后，將輸出結(jié)果發(fā)送給低級處理模塊，同時將相關(guān)信息提交給上位機管理模塊，并接收和執(zhí)行來自于上位機管理模塊的相關(guān)指令；如接收到數(shù)字水表的信號，高級處理程序結(jié)合其數(shù)據(jù)庫中的近幾次紅外感應(yīng)信號記錄、以及其他相關(guān)輸入信號的記錄，綜合分析后得出結(jié)果正常使用狀態(tài)或者設(shè)備出現(xiàn)故障。如果是正常使用狀態(tài)，則記錄相關(guān)數(shù)據(jù)，并向上位機管理模塊傳送數(shù)據(jù)；如果分析結(jié)果是設(shè)備出現(xiàn)故障，則立即向上位機管理模塊報警，同時向低級處理模塊發(fā)出指令，由單片機操作輸出模塊，改變電磁閥的工作狀態(tài)，以減小損失。
上位機管理模塊，主要由大型數(shù)據(jù)庫管理程序構(gòu)成，接收來自于高級處理模塊的相關(guān)信息，統(tǒng)計分析后得出相應(yīng)報告、報表，同時接收管理人員的輸入指令，經(jīng)過處理后即時發(fā)送給高級處理模塊，進行設(shè)備運行參數(shù)調(diào)整等操作。
按照本發(fā)明所提供的樓宇環(huán)保節(jié)能智控系統(tǒng)，其特征在于，所述高級處理模塊將所述信息采集模塊所采集到并被低級處理模塊處理過的相關(guān)信息，通過嵌入式操作系統(tǒng)與上位機操作系統(tǒng)之間的無線網(wǎng)絡(luò)連接，上傳至上位機管理模塊，并接收來自于上位機管理模塊的相關(guān)指令，結(jié)果處理后發(fā)送至低級處理模塊，所述嵌入式操作系統(tǒng)，由LINUX操作系統(tǒng)構(gòu)成，存在與ARM及相關(guān)內(nèi)存中，為高級處理模塊提供運行環(huán)境。
按照本發(fā)明所提供的樓宇環(huán)保節(jié)能智控系統(tǒng)，其特征在于，所述信息輸入模塊、信息輸出模塊和低級處理模塊以房間為單位設(shè)置在同一驅(qū)動電路板上，該驅(qū)動板上的處理核心為單片機；所述高級處理模塊和嵌入式操作系統(tǒng)設(shè)置在同一張主板上，該主板處理核心為ARM。
按照本發(fā)明所提供的樓宇環(huán)保節(jié)能智控系統(tǒng)，其特征在于，所述主板與驅(qū)動板分上下兩層重疊放置在機箱內(nèi)，所述機箱有四個部分組成一個U型的底部，一個平板狀的頂蓋，以及兩個尺寸規(guī)格完全相同的側(cè)面擋板，兩側(cè)擋板由底部和頂蓋的相對應(yīng)位置的凹槽固定，無需螺栓。
按照本發(fā)明所提供的樓宇環(huán)保節(jié)能智控系統(tǒng)，其特征在于，所述機箱采用全鋁合金機箱，在機箱底板外表面開特殊尺寸的散熱槽，在增加機箱表面積提高散熱性能的同時，又滿足了散熱槽對鏍帽的固定以及隱藏。
按照本發(fā)明所提供的樓宇環(huán)保節(jié)能智控系統(tǒng)，其特征在于，所述鏍帽的厚度與散熱槽的深度相同，固定后機箱外底面平整無凸起；六邊鏍帽的2個平行邊寬度與散熱槽的寬度相同。
本發(fā)明所提供的樓宇環(huán)保節(jié)能智控系統(tǒng)，采用嵌入式操作系統(tǒng)，使用tcp/ip協(xié)議通過無線局域網(wǎng)來實現(xiàn)各個設(shè)備和上位機之間的通訊，傳遞相關(guān)參數(shù)和指令，以達(dá)到自動化控制設(shè)備運行、節(jié)能降耗、提高管理水平的目的。它通過接收安裝于每間客房的冷熱水支路上的數(shù)字水表提交的數(shù)據(jù)，來計算該支路的用水量，然后將此結(jié)果通過設(shè)備上傳至上位機管理軟件，用于統(tǒng)計該支路的冷熱水用量，并接合門磁、紅外等輸入信號，加以分析后，得出特定對象(樓層、房間或者特定設(shè)備)在任意時段內(nèi)的冷水用量和熱水用量，此用水量可作為能耗考核的指標(biāo)。此用水量出現(xiàn)異常值時，可得出“系統(tǒng)故障或設(shè)備故障”的推論，并能圈定故障發(fā)生范圍，提高檢修效率。另外還可測出特定對象(樓層、房間或者特定設(shè)備)在任意時段內(nèi)的耗電量，此耗電量為能耗考核的重要指標(biāo)，此耗電量出現(xiàn)異常值時，可得出“系統(tǒng)故障或設(shè)備故障”的推論，并能圈定故障發(fā)生范圍，提高檢修效率，它通過測量指定回路的電流及電壓，來計算該回路的用電量，然后將此結(jié)果通過設(shè)備上傳至上位機管理軟件，用于統(tǒng)計特定對象的用電量，并接合門磁、紅外等輸入信號，加以分析運算后得出特定對象在任意時段的耗電量。
本發(fā)明所提供的智控系統(tǒng)基于如下事實1、長時間內(nèi)溫度發(fā)生小變化是不被人體察覺的；2、接收安裝于客房內(nèi)的溫度、濕度傳感器所采集到的數(shù)據(jù)以及客人對空調(diào)發(fā)出的運行指令，并參考人體舒適的最佳溫濕度關(guān)系，將客人對溫度調(diào)節(jié)的需求進行修正，達(dá)到減少空調(diào)設(shè)備負(fù)荷，降低能耗的目的。
每臺設(shè)備將其所連接的火線相位做為參數(shù)提交給上位機管理軟件，由上位機管理軟件將整個系統(tǒng)的3相負(fù)載匯總，經(jīng)過計算后發(fā)出相關(guān)指令，操作節(jié)能設(shè)備開啟或者關(guān)閉蓄能設(shè)備(如電熱水器)，以使變壓器隨時處于最佳負(fù)荷范圍以及充分；排出最有利于負(fù)載均衡的待售客房隊列供管理人員參考，以使變壓器保持三項負(fù)載均衡。通過各種傳感器采集相關(guān)運行參數(shù)，并結(jié)合上位機發(fā)出的相關(guān)指令，由程序控制蓄能設(shè)備的啟停。以達(dá)到利用利用電網(wǎng)電能富裕的時段蓄能，電力緊張的時段減小電網(wǎng)負(fù)荷的效果。


圖1是本發(fā)明所提供的邏輯方框圖；圖2是本發(fā)明所提供的智控系統(tǒng)在賓館內(nèi)實施的具體實施例示意圖；圖3是機箱內(nèi)組件安裝位置示意圖；圖4機箱斷面示意圖。
具體實施例方式
下面結(jié)合附圖和具體實施例對本發(fā)明進行詳細(xì)說明。
如圖1所示，該樓宇環(huán)保節(jié)能智控系統(tǒng)，主要單片機為輸入輸出控制芯片，采集來自于門磁、紅外傳感器、溫濕度傳感器、壓力傳感器、聲光傳感器、數(shù)字水電表和特定回路電流電壓值等信號，經(jīng)過邏輯運算后，對繼電器、紅外遙控模塊等輸出設(shè)備發(fā)出指令，控制外圍電器設(shè)備的啟停，按功能模塊主要分為信息采集模塊、低級處理模塊、信息輸出模塊、高級處理模塊和上位機管理模塊，信息采集模塊，包括設(shè)置在樓宇內(nèi)的各個便于監(jiān)測位置的紅外傳感器、溫濕度傳感器、壓力傳感器、聲光傳感器和數(shù)字水表、特定回路電流電壓值，低級處理模塊，主要由低級信息處理程序構(gòu)成，低級處理程序嵌于單片機及相關(guān)內(nèi)存中，負(fù)責(zé)將所有輸入信息提交給高級處理模塊，并接收執(zhí)行來自于高級處理模塊的指令，信息輸出模塊，主要由紅外遙控發(fā)射裝置、繼電器、調(diào)壓器和電磁閥門等器件構(gòu)成，接收來自于低級處理模塊的指令，用于對相關(guān)設(shè)備的啟停操作和運行狀態(tài)控制；高級處理模塊，嵌在ARM及相關(guān)內(nèi)存中，它接收來自于低級處理模塊的輸入信息，經(jīng)過分析運算后，將輸出結(jié)果發(fā)送給低級處理模塊，同時將相關(guān)信息提交給上位機管理模塊，并接收和執(zhí)行來自于上位機管理模塊的相關(guān)指令，上位機管理模塊，主要由大型數(shù)據(jù)庫管理程序構(gòu)成，接收來自于高級處理模塊的相關(guān)信息，統(tǒng)計分析后得出相應(yīng)報告、報表，同時接收管理人員的輸入指令，經(jīng)過處理后即時發(fā)送給高級處理模塊，進行設(shè)備運行參數(shù)調(diào)整等操作。
如圖2所示，本發(fā)明安裝在賓館內(nèi)的具體實施例將門磁、紅外探測器、溫度傳感器、濕度傳感器、電量傳感器、光敏傳感器、數(shù)字水表等各種感應(yīng)器件以及信息采集器件安裝在賓館內(nèi)各個房間內(nèi)的相應(yīng)位置，采集各種信息并傳輸給智能控制主機，智能控制主機通過無線網(wǎng)絡(luò)將經(jīng)過計算的各種信息傳給無限路由器，其中無限路由器連接服務(wù)器(上位機管理模塊)，服務(wù)器將相關(guān)命令再通過路由器傳輸給智能控制主機，智能控制主機根據(jù)命令控制房間內(nèi)燈具、換氣扇、空調(diào)、電熱水器、電插座和風(fēng)機盤管等設(shè)備的開關(guān)，本發(fā)明所提供的智控系統(tǒng)基于如下事實1、長時間內(nèi)溫度發(fā)生小變化是不被人體察覺的；2、接收安裝于客房內(nèi)的溫度、濕度傳感器所采集到的數(shù)據(jù)以及客人對空調(diào)發(fā)出的運行指令，并參考人體舒適的最佳溫濕度關(guān)系，將客人對溫度調(diào)節(jié)的需求進行修正，達(dá)到減少空調(diào)設(shè)備負(fù)荷，降低能耗的目的；3、客人外出時，控制系統(tǒng)根據(jù)所獲得的信息會自動關(guān)閉相關(guān)設(shè)備，降低能耗。
如圖3、圖4所示，為智能控制主機機箱內(nèi)組件安裝位置示意圖，所有開關(guān)路板上。設(shè)備貼墻安裝后，小功率固態(tài)繼電器利用機箱上下側(cè)邊的散熱孔形成的對流空氣自然散熱；采用鋁機箱，讓整個機箱成為一個大的鋁散熱器；將大功率固態(tài)繼電器安裝于機箱內(nèi)底板的四周，以最大化利用機箱四周側(cè)邊擋板進行散熱。在機箱外部底板表面開槽以增加機箱外表面面積，提高散熱效率，散熱槽的寬度與深度，和標(biāo)件中六邊螺帽的寬度與厚度相同，機箱內(nèi)電路板和大功率固態(tài)繼電器需要通過螺桿與鏍帽配合，固定在機箱底板上時，鏍帽的厚度與散熱槽的深度相同，固定后機箱外底面平整無凸起，六邊鏍帽的兩個平行邊寬度與散熱槽的寬度相同，在安裝過程中不用其他工具輔助，即可將鏍帽固定住而不會發(fā)生轉(zhuǎn)動，提高了安裝效率；底板外表面密集的多種規(guī)格(寬度深度尺寸)的散熱槽，為機箱內(nèi)各種設(shè)備的安裝提供了豐富的選擇。將相對低值的控制輸入輸出的元器件及接插件做成驅(qū)動板，將精密的承載嵌入式操作系統(tǒng)的元器件和接插件做成核心板。將驅(qū)動板與核心板分為上下層安裝在機箱內(nèi)?？梢蕴岣邫C箱內(nèi)空間的利用率，減小設(shè)備尺寸和對安裝空間的要求；驅(qū)動板可以對核心板形成保護。
權(quán)利要求
1.一種樓宇環(huán)保節(jié)能智控系統(tǒng)，它以單片機為輸入輸出控制芯片，采集來自于門磁、紅外傳感器、溫濕度傳感器、壓力傳感器、聲光傳感器、數(shù)字水電表和特定回路電流電壓值等信號，經(jīng)過邏輯運算后，對繼電器、紅外遙控模塊等輸出設(shè)備發(fā)出指令，控制外圍電器設(shè)備的啟停，其特征在于，它包括信息采集模塊、低級處理模塊、信息輸出模塊、高級處理模塊和上位機管理模塊，其中信息采集模塊，主要由信息收集單元構(gòu)成，它包括設(shè)置在樓宇內(nèi)的各個便于監(jiān)測位置的紅外傳感器、溫濕度傳感器、壓力傳感器、聲光傳感器和數(shù)字水表、特定回路電流電壓值；低級處理模塊，主要由低級信息處理程序和單片機構(gòu)成，低級處理程序嵌于單片機及相關(guān)內(nèi)存中，負(fù)責(zé)將所有輸入信息提交給高級處理模塊，并接收執(zhí)行來自于高級處理模塊的指令，單片機接收來自于各種傳感器的輸入信息，并將脈沖信號、開關(guān)信號、或模擬信號進行轉(zhuǎn)換后，交由低級處理程序處理；并按照低級處理程序發(fā)出的指令，通過各個IO輸出端口，向不同的外部設(shè)備發(fā)送與之相適應(yīng)的控制信號；信息輸出模塊，主要由紅外遙控發(fā)射裝置、繼電器、調(diào)壓器和電磁閥門等器件構(gòu)成，接收來自于低級處理模塊的指令，用于對相關(guān)設(shè)備的啟停操作和運行狀態(tài)控制；高級處理模塊，主要包含ARM及相關(guān)RAM和FLASH所構(gòu)建的硬件平臺、以及基于這個平臺上的嵌入式操作系統(tǒng)、還有運行于嵌入式操作系統(tǒng)上的高級處理程序，它接收來自于低級處理模塊的輸入信息，經(jīng)過分析運算后，將輸出結(jié)果發(fā)送給低級處理模塊，同時將相關(guān)信息提交給上位機管理模塊，并接收和執(zhí)行來自于上位機管理模塊的相關(guān)指令；上位機管理模塊，主要由大型數(shù)據(jù)庫管理程序構(gòu)成，接收來自于高級處理模塊的相關(guān)信息，統(tǒng)計分析后得出相應(yīng)報告、報表，同時接收管理人員的輸入指令，經(jīng)過處理后即時發(fā)送給高級處理模塊，進行設(shè)備運行參數(shù)調(diào)整等操作。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的樓宇環(huán)保節(jié)能智控系統(tǒng)，其特征在于，所述高級處理模塊將所述信息采集模塊所采集到并被低級處理模塊處理過的相關(guān)信息，通過嵌入式操作系統(tǒng)與上位機操作系統(tǒng)之間的無線網(wǎng)絡(luò)連接，上傳至上位機管理模塊，并接收來自于上位機管理模塊的相關(guān)指令，結(jié)果處理后發(fā)送至低級處理模塊，所述嵌入式操作系統(tǒng)，由LINUX操作系統(tǒng)構(gòu)成，存在與ARM及相關(guān)內(nèi)存中，為高級處理模塊提供運行環(huán)境。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的樓宇環(huán)保節(jié)能智控系統(tǒng)，其特征在于，所述信息輸入模塊、信息輸出模塊和低級處理模塊以房間為單位設(shè)置在同一驅(qū)動電路板上，該驅(qū)動板上的處理核心為單片機；所述高級處理模塊和嵌入式操作系統(tǒng)設(shè)置在同一張主板上，該主板處理核心為ARM。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的樓宇環(huán)保節(jié)能智控系統(tǒng)，其特征在于，所述主板與驅(qū)動板分上下兩層重疊放置在機箱內(nèi)，所述機箱有四個部分組成一個U型的底部，一個平板狀的頂蓋，以及兩個尺寸規(guī)格完全相同的側(cè)面擋板，兩側(cè)擋板由底部和頂蓋的相對應(yīng)位置的凹槽固定。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的樓宇環(huán)保節(jié)能智控系統(tǒng)，其特征在于，所述機箱采用全鋁合金機箱，在機箱底板外表面開特殊尺寸的散熱槽。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的樓宇環(huán)保節(jié)能智控系統(tǒng)，其特征在于，所述散熱槽的深度與鏍帽的厚度相同，螺帽固定后機箱外底面平整無凸起；六邊鏍帽的2個平行邊寬度與散熱槽的寬度相同。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種樓宇環(huán)保節(jié)能智控系統(tǒng)，它以單片機為輸入輸出控制芯片，采集來自于門磁、紅外傳感器、溫濕度傳感器、壓力傳感器、聲光傳感器、數(shù)字水電表和特定回路電流電壓值等信號，經(jīng)過邏輯運算后，對繼電器、紅外遙控模塊等輸出設(shè)備發(fā)出指令，控制外圍電器設(shè)備的啟停，其特征在于，它包括信息采集模塊、低級處理模塊、信息輸出模塊、高級處理模塊和上位機管理模塊，該系統(tǒng)可以控制樓宇內(nèi)的各種能耗裝置的運行和啟停，它自身無法降低其他能耗裝置的額定能耗，但可以通過減少能耗裝置的無效運行時間，降低對能耗裝置的做功需求等手段來達(dá)到節(jié)能的效果，可降低人為的資源浪費，能提高現(xiàn)有資源的使用效率。
文檔編號G05B19/048GK101078930SQ200710049459
公開日2007年11月28日 申請日期2007年7月5日 優(yōu)先權(quán)日2007年7月5日
發(fā)明者陳廣 申請人:成都光碼智能科技有限公司