專利名稱：一種空調(diào)集中在線監(jiān)控管理的方法
一種空調(diào)集中在線監(jiān)控管理的方法摘要:本發(fā)明涉及空調(diào)遠(yuǎn)程在線監(jiān)控管理實現(xiàn)技術(shù)，具體地說，涉及對安裝在機(jī)關(guān)、 廠礦、學(xué)校、酒店等機(jī)房、辦公、倉儲、居家場所的空調(diào)實行集中在線監(jiān)控管理的實現(xiàn)方法。該方法采取CAN總線和嵌入式以太網(wǎng)技術(shù)相結(jié)合的方式，對需要監(jiān)控的空調(diào)設(shè)備進(jìn)行 分組組網(wǎng)，以滿足設(shè)備管理者通過專業(yè)管理控制軟件對網(wǎng)內(nèi)空調(diào)實施安全、穩(wěn)定、實時、 高效、可靠的在線監(jiān)控和系統(tǒng)管理。技術(shù)背景:隨著設(shè)備安全運行與能源節(jié)約的需要，以及智能化技術(shù)不斷提高，加強(qiáng)對 空調(diào)等高耗能設(shè)備進(jìn)行智能控制、計劃管理和遠(yuǎn)程集中在線監(jiān)控已越來越受到機(jī)關(guān)、團(tuán)體、 企業(yè)和家庭用戶的高度重視和關(guān)注。目前，幾乎所有家電產(chǎn)品(包括空調(diào))都不帶遠(yuǎn)程通訊控制模塊，少數(shù)設(shè)備雖然能夠進(jìn)行遠(yuǎn)程通訊，但仍然沿用傳統(tǒng)的RS-485總線模式。受控空調(diào) 之間通過內(nèi)置RS-485通訊模塊(或外掛的RS-232轉(zhuǎn)RS-485協(xié)議轉(zhuǎn)換器)相互串聯(lián)(或并聯(lián) 在RS-485 Hub上)組成RS-485總線網(wǎng)絡(luò)；運行在管理中心的監(jiān)控服務(wù)器，通過輪詢方式 依次對受控空調(diào)的訪問實現(xiàn)對空調(diào)的監(jiān)控與管理。這種模式的缺點是誤碼率高、實時性 差(輪詢半雙工方式)、通信距離短、節(jié)點少(不超過32個)。本發(fā)明采用CAN總線與以太網(wǎng) 結(jié)合的技術(shù)很好地解決上述問題。到目前為止，CAN總線作為唯一有國際標(biāo)準(zhǔn)的現(xiàn)場總線，與一般的通信總線相比，具 有突出的可靠性、實時性和靈活性，其特點如下1、 CAN采用的是非破壞總線仲裁技術(shù)實現(xiàn)多主方式工作，任何一個節(jié)點的位置都是平 等的，在任意時刻都可以主動向網(wǎng)絡(luò)上的其他節(jié)點發(fā)送信息；2、 CAN的直接通信距離最遠(yuǎn)可達(dá)10km(速率在5Kbps以下)；通信速率最高達(dá)1Mbps(通 信距離在40m以內(nèi))；3、 一條CAN總線上的節(jié)點可多達(dá)110個；4、 CAN節(jié)點通過對報文標(biāo)志符的濾波可實現(xiàn)單播、組播和廣播收發(fā)數(shù)據(jù)，報文采用 短幀結(jié)構(gòu)，傳輸時間短，保證了數(shù)據(jù)出錯率極低，且每幀都有CRC校驗，具有極好的檢錯效果。CAN總線上述特點，決定了它比RS-485總線更適合現(xiàn)場數(shù)據(jù)的采集和控制1、 RS-485總線只能在主節(jié)點輪詢到的時候才能上報，而CAN總線多主方式使節(jié)點在 任何時候都可以向上匯報狀態(tài)信息，實時性得到了極大的提高；2、 CAN總線的非破壞總線仲裁技術(shù)和短幀結(jié)構(gòu)使數(shù)據(jù)出錯的概率極低，而RS-485總 線只能通過主節(jié)點和從節(jié)點間合理的輪詢時序安排才能避免總線沖突，獲得較好的傳輸效 率， 一旦出現(xiàn)總線沖突RS-485總線就處于癱瘓狀態(tài)；3、 RS-485只能由主節(jié)點依次輪詢從節(jié)點進(jìn)行通信，而CAN總線可以使用組播或廣播 的方式與其它節(jié)點通信，通信效率大大提高；4、 一條CAN總線上可有110個節(jié)點，而一條RS-485總線只能有32個節(jié)點，采用CAN 總線技術(shù)，監(jiān)控容量可提高2倍以上。在遠(yuǎn)程監(jiān)控方面，由于RS-485總線采用主從訪問方式，且網(wǎng)絡(luò)最大傳輸距離只有 1.2km，誤碼率高、傳輸速率低，因而很難滿足以高速以太網(wǎng)作為主干網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)倪h(yuǎn)程監(jiān)控 應(yīng)用的需要。而嵌入式以太網(wǎng)技術(shù)可以通過預(yù)先設(shè)定地址影射轉(zhuǎn)換，實現(xiàn)與CAN總線上所 有節(jié)點之間的無縫連接，直接將CAN-E的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為TCP/IP格式的數(shù)據(jù)包發(fā)送給監(jiān)控中 心的服務(wù)器，反之亦然。發(fā)明內(nèi)容:針對目前基于RS-485總線的空調(diào)集中管理系統(tǒng)效率低、誤碼率高、遠(yuǎn)程監(jiān) 控難等缺陷，本發(fā)明提供一種全新的CAN總線和嵌入式以太網(wǎng)相結(jié)合的遠(yuǎn)程空調(diào)集中監(jiān)控 管理的實現(xiàn)方法，以滿足用戶對所有空調(diào)設(shè)備(本文稱受控空調(diào))實施遠(yuǎn)程集中在線監(jiān)控和管 理上實時性和可靠性的需要。本發(fā)明所采用的技術(shù)方案是提供一種通過CAN總線4和嵌入式以太網(wǎng)7相結(jié)合方 式實現(xiàn)空調(diào)設(shè)備1遠(yuǎn)程集中在線監(jiān)控管理的方法(見圖1)，其中包括以下步驟(1) 以內(nèi)置方式在受控空調(diào)1內(nèi)部安裝CAN總線采集模塊3，或者在受控空調(diào)l外部 加裝外置的CAN總線采集設(shè)備3;本發(fā)明中稱CAN總線采集模塊(設(shè)備)3為CAN總線采集 單元(CU)3;(2) 在以太網(wǎng)7中掛接一個完成以太網(wǎng)7和CAN總線4協(xié)議互轉(zhuǎn)的協(xié)議轉(zhuǎn)換裝置5， 本發(fā)明中稱此協(xié)議轉(zhuǎn)換裝置為CAN主機(jī)5 (CAN-E);(3) 多個與在受控空調(diào)1連接的CAN采集單元(CU) 3和CAN主機(jī)(CAN-E) 5構(gòu)成一個用于對受控空調(diào)1進(jìn)行在線監(jiān)控的CAN總線網(wǎng)絡(luò)4;(4)掛接在CAN總線網(wǎng)絡(luò)4中的受控空調(diào)1 ，通過所屬的CAN采集單元(CU) 3和CAN 主機(jī)(CAN-E) 5接收監(jiān)控中心服務(wù)器6的管理和控制。其中所述步驟(l)中，采集單元CU3帶有唯一地址標(biāo)識ID，通過BCD撥碼或旋轉(zhuǎn)開 關(guān)進(jìn)行設(shè)置。受控空調(diào)1的UART串行口 2與采集單元CU 3的CPU串口交叉相連，或與 CPU的I/O 口相連?？偩€驅(qū)動模塊由CAN控制器連接在CAN物理介質(zhì)雙絞線上。采集單元CU3對上出一個CAN總線4接口與CAN-E5相連，對下出一個UART 口 2 與受控空調(diào)1相連。CU3將CAN-E5控制命令轉(zhuǎn)為UART格式數(shù)據(jù)發(fā)給受控空調(diào)1，同時 CU3將受控空調(diào)1自身狀態(tài)信息轉(zhuǎn)為CAN總線4數(shù)據(jù)發(fā)給CAN-E5。所述步驟(2)中，主機(jī)CAN-E5對上出一個以太網(wǎng)口與控制中心服務(wù)器6相連，對下出 一個CAN總線接口與采集單元CU3相連。CAN-E5將接收到的控制中心以太網(wǎng)數(shù)據(jù)包8 轉(zhuǎn)換為CAN總線數(shù)據(jù)包發(fā)往采集單元CU3，同時也將采集單元CU3的CAN總線數(shù)據(jù)包轉(zhuǎn) 換為以太網(wǎng)數(shù)據(jù)包8發(fā)往控制中心服務(wù)器6。主機(jī)CAN-E5定時發(fā)送廣播或組播查詢數(shù)據(jù)包，査詢CU3數(shù)據(jù)采集單元的狀態(tài)，并通 過以太網(wǎng)7及時反饋給管理中心服務(wù)器6。 CAN-E5對CU3實行動態(tài)管理，在CAN-E5內(nèi) 部建立CU3的ID表，并根據(jù)這個ID表實現(xiàn)CU3模塊在此系統(tǒng)的動態(tài)加入和撤出。所述步驟(3)中，CAN總線網(wǎng)絡(luò)4通過雙絞線實現(xiàn)主機(jī)CAN-E5和采集單元CU3之間的網(wǎng) 絡(luò)物理連接。包括CAN-E5在內(nèi)，最大連接單元可達(dá)110個?？偩€4內(nèi)部采用非破壞總線仲 裁技術(shù)，實行多主方式通訊。通過此網(wǎng)絡(luò)4，本方法保證了對受控空調(diào)1監(jiān)控的實時性。所述步驟(4)中，管理中心服務(wù)器8可以同時管理多個CAN總線網(wǎng)絡(luò)4。監(jiān)控中，以太 網(wǎng)7向CAN-E5發(fā)送讀取受控空調(diào)1狀態(tài)廣播包和調(diào)整受控空調(diào)1運行狀態(tài)遙控命令，實現(xiàn) 對受控空調(diào)1遠(yuǎn)程在線監(jiān)控和管理。主機(jī)CAN-E5和監(jiān)控中心服務(wù)器6之間通過TCP(或 UDP)包8實行數(shù)據(jù)通訊，以實現(xiàn)對受控空調(diào)1的監(jiān)控和管理無地域限制。本發(fā)明通過下列方法，保證監(jiān)控管理的實時性和可靠性(1) CU3定時查詢受控空調(diào)1狀態(tài)。發(fā)現(xiàn)受控空調(diào)1異常，主動向CAN-E5發(fā)出異常 數(shù)據(jù)包，CAN-E5解析數(shù)據(jù)包后向管理中心服務(wù)器6匯報具體異常類型。(2) CAN-E5與CU3之間采用——應(yīng)答通信機(jī)制。CAN-E5發(fā)給CU3命令，CU3必須 做出回應(yīng)。CAN-E5多次重復(fù)向CU3發(fā)送命令，沒有做出回應(yīng)，則認(rèn)為該CU3故障，并向 監(jiān)控中心服務(wù)器6發(fā)送故障信息。(3) CAN總線4的數(shù)據(jù)包中包含源、目地址和校驗和。CU3可與CAN-E5通信，同時CU3之間也可以通信。在監(jiān)控中心服務(wù)器6故障時，可自動進(jìn)入智能化處理，實現(xiàn)雙機(jī)或 三機(jī)備份。(4) CAN-E5與監(jiān)控中心服務(wù)器6之間采用UDP方式8通信時，應(yīng)用層采用超時重發(fā)機(jī) 制保證監(jiān)控通訊的可靠性。本發(fā)明根據(jù)上述方法通過構(gòu)建多個CAN總線網(wǎng)絡(luò)4，以滿足系統(tǒng)總量超過CAN總線 網(wǎng)絡(luò)容量監(jiān)控時的需要。即將受控空調(diào)1按地域、用途、類型等屬性劃分為不超過CAN總 線網(wǎng)絡(luò)容量的多個群組，每個群組單獨組建為獨立的CAN總線網(wǎng)絡(luò)4，分別通過相應(yīng)的CAN 主機(jī)5接入到以太網(wǎng)監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)中。本發(fā)明采用的CAN總線4與以太網(wǎng)7相結(jié)合的技術(shù)很好地解決了通過RS-485網(wǎng)絡(luò)實行 監(jiān)控管理效率低、誤碼率高、遠(yuǎn)程監(jiān)控困難等缺陷，從而保證受控空調(diào)1遠(yuǎn)程在線監(jiān)控的 實時性、可靠性和可操作性。


下面將結(jié)合附圖對本發(fā)明作進(jìn)一步說明，附圖中圖l:本發(fā)明的原理示意圖
權(quán)利要求
1、一種空調(diào)集中在線監(jiān)控管理方法，其特征在于，通過CAN總線和嵌入式以太網(wǎng)相結(jié)合實現(xiàn)空調(diào)設(shè)備遠(yuǎn)程集中在線監(jiān)控和管理，包括以下步驟(1)以內(nèi)置方式在空調(diào)設(shè)備內(nèi)部安裝CAN總線采集單元模塊(CU)，或者在空調(diào)設(shè)備外部加裝外置的CAN總線采集設(shè)備(CU)；(2)在以太網(wǎng)中掛接一個完成以太網(wǎng)和CAN總線協(xié)議互轉(zhuǎn)的CAN總線主機(jī)(CAN-E)；(3)多個與受控空調(diào)連接的CAN采集單元(CU)和CAN主機(jī)(CAN-E)構(gòu)成一個用于空調(diào)集中在線監(jiān)控的CAN總線網(wǎng)絡(luò)；(4)運行在監(jiān)控中心的服務(wù)器，通過以太網(wǎng)向CAN-E發(fā)送讀取設(shè)備狀態(tài)廣播包和調(diào)整設(shè)備運行狀態(tài)遙控命令，實現(xiàn)對受控空調(diào)遠(yuǎn)程在線監(jiān)控和管理。其中，在所述步驟(1)中，采集單元CU對上出一個CAN總線接口與CAN-E相連，對下出一個UART口與受控空調(diào)相連。CU將CAN-E控制命令轉(zhuǎn)為UART格式數(shù)據(jù)發(fā)給受控空調(diào)，同時CU將受控空調(diào)自身狀態(tài)信息轉(zhuǎn)為CAN總線數(shù)據(jù)發(fā)給CAN-E；在所述步驟(2)中，CAN-E對上出一個以太網(wǎng)口與控制中心服務(wù)器相連，對下出一個CAN總線接口與采集單元CU相連，CAN-E將控制中心的以太網(wǎng)數(shù)據(jù)包轉(zhuǎn)換為CAN總線數(shù)據(jù)包發(fā)往采集單元CU，同時也將采集單元CU的CAN總線數(shù)據(jù)包轉(zhuǎn)換為以太網(wǎng)數(shù)據(jù)包發(fā)往控制中心。
2、 根據(jù)權(quán)利要求l所述方法，其特征在于，在所述步驟(2)中，主機(jī)CAN-E定時發(fā) 送廣播或組播查詢數(shù)據(jù)包，査詢CU數(shù)據(jù)采集單元的狀態(tài)，并通過以太網(wǎng)及時反饋給管理 中心。CAN-E對CU實行動態(tài)管理，在CAN-E內(nèi)部建立CU的ID表，并根據(jù)ID表實現(xiàn) CU模塊在系統(tǒng)中的動態(tài)加入和撤出。
3、 根據(jù)權(quán)利要求l所述方法，其特征在于，在所述步驟(3)中，主機(jī)CAN-E和采集單 元CU之間通過雙絞線實現(xiàn)物理連接，組成CAN總線網(wǎng)絡(luò)。網(wǎng)絡(luò)內(nèi)部采用非破壞總線仲裁技 術(shù)，實行多主方式通訊，以保證對受控空調(diào)監(jiān)控的實時性。
4、根據(jù)權(quán)利要求l所述方法，其特征在于，在所述步驟(4)中，主機(jī)CAN-E和監(jiān)控 中心服務(wù)器之間通過TCP(或UDP)包進(jìn)行數(shù)據(jù)通訊，實現(xiàn)對受控空調(diào)監(jiān)控和管理無地域限 制。
5、 根據(jù)權(quán)利要求1所述方法，其特征在于，采用下列方法保證監(jiān)控管理實時性和可靠性(1) CU定時查詢受控空調(diào)狀態(tài)。發(fā)現(xiàn)受控空調(diào)異常，主動向CAN-E發(fā)出異常數(shù)據(jù)包， CAN-E解析數(shù)據(jù)包后向管理中心匯報具體異常類型。(2) CAN-E與CU之間采用一一應(yīng)答通信機(jī)制。CAN-E發(fā)給CU命令，CU必須做出回 應(yīng)。CAN-E多次重復(fù)向CU發(fā)送命令，沒有做出回應(yīng)，認(rèn)為該CU故障，并向監(jiān)控中心服 務(wù)器發(fā)送故障信息。(3) CAN總線的數(shù)據(jù)包中包含源、目地址和校驗和。CU可與CAN-E通信，CU之間也可 通信。監(jiān)控中心服務(wù)器故障時，自動進(jìn)入智能化處理，實現(xiàn)雙機(jī)或三機(jī)備份。(4) CAN-E與監(jiān)控中心服務(wù)器之間采用UDP方式通信時，應(yīng)用層采用超時重發(fā)機(jī)制保證 監(jiān)控通訊的可靠性。
6、 根據(jù)權(quán)利要求1所述方法，其特征在于，按地域、用途、類型等屬性將受控空調(diào)劃 分為不超過CAN總線網(wǎng)絡(luò)容量的多個群組，每個群組建成獨立的CAN總線網(wǎng)絡(luò)，分別通 過相應(yīng)CAN主機(jī)接入到以太網(wǎng)監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)，以滿足系統(tǒng)監(jiān)控總量超過CAN總線網(wǎng)絡(luò)容量時 監(jiān)控的需要。
全文摘要
本發(fā)明涉及空調(diào)遠(yuǎn)程在線監(jiān)控管理實現(xiàn)技術(shù)，具體地說，涉及對安裝在機(jī)關(guān)、廠礦、學(xué)校、酒店等機(jī)房、辦公、倉儲、居家場所的空調(diào)實行集中在線監(jiān)控管理的實現(xiàn)方法。該方法采取CAN總線和嵌入式以太網(wǎng)技術(shù)相結(jié)合的方式，對需要監(jiān)控的空調(diào)設(shè)備進(jìn)行分組組網(wǎng)，以滿足設(shè)備管理者通過專業(yè)管理控制軟件對網(wǎng)內(nèi)空調(diào)實施安全、穩(wěn)定、實時、高效、可靠的在線監(jiān)控和系統(tǒng)管理。
文檔編號H04L12/28GK101335662SQ200710076139
公開日2008年12月31日 申請日期2007年6月27日 優(yōu)先權(quán)日2007年6月27日
發(fā)明者聶新民, 鄒地峰 申請人:聶新民;鄒地峰