張 超，王立斌，王洪瑩

(國網(wǎng)河北省電力公司電力科學(xué)研究院，石家莊 050021)

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溫度集中監(jiān)控系統(tǒng)的研究與設(shè)計(jì)

張 超，王立斌，王洪瑩

(國網(wǎng)河北省電力公司電力科學(xué)研究院，石家莊 050021)

為了滿足實(shí)驗(yàn)室、辦公室等空間的環(huán)境溫度要求，提出了一種溫度集中監(jiān)控系統(tǒng)，通過集中控制計(jì)算機(jī)控制現(xiàn)場單元，實(shí)現(xiàn)對區(qū)域內(nèi)中央空調(diào)的集中監(jiān)測和控制，當(dāng)溫度處于非正常范圍時(shí)，報(bào)警單元發(fā)出報(bào)警信號，工作人員可以通過集中控制計(jì)算機(jī)隨時(shí)調(diào)節(jié)各個實(shí)驗(yàn)室和辦公室的中央空調(diào)溫控器，做到保護(hù)設(shè)備、節(jié)省電能。

溫度集中監(jiān)控；中央空調(diào)；節(jié)省電能

當(dāng)前越來越多的實(shí)驗(yàn)樓以及辦公樓開始使用中央空調(diào)，實(shí)驗(yàn)室以及辦公室的溫度依靠中央空調(diào)溫控器進(jìn)行調(diào)節(jié)。房間面積較大時(shí)，經(jīng)常配置多個溫控器，且溫控器的安裝位置較為分散，對房間格局不熟悉的工作人員經(jīng)常漏開或漏關(guān)溫控器，這會造成溫度控制效果不佳或者電能的浪費(fèi)。另外，有些實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目必須在特定溫度下進(jìn)行，對實(shí)驗(yàn)室的溫度要求較為苛刻，工作人員必須在實(shí)驗(yàn)全過程中守實(shí)驗(yàn)室內(nèi)對溫度進(jìn)行查看和控制，當(dāng)實(shí)驗(yàn)室較多且同時(shí)進(jìn)行實(shí)驗(yàn)時(shí)，會凸顯出人員不足的問題[1-4]。因此發(fā)明一種能夠?qū)?shí)驗(yàn)室和辦公室溫度進(jìn)行集中監(jiān)測和控制的系統(tǒng)顯得尤為重要。

1 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

溫度集中監(jiān)控系統(tǒng)由若干個現(xiàn)場單元、一個報(bào)警單元和一臺集中控制計(jì)算機(jī)組成。其系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如圖1所示，一臺集中控制計(jì)算機(jī)可以控制n個現(xiàn)場單元(n大于0，小于255)。一個現(xiàn)場單元包括一個串口服務(wù)器和m個中央空調(diào)溫控器(m大于0，小于32)。

圖1 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

1.1 現(xiàn)場單元

集中控制計(jì)算機(jī)與現(xiàn)場單元通過局域網(wǎng)LAN進(jìn)行通信，串口服務(wù)器與中央空調(diào)溫控器通過485總線連接，集中控制計(jì)算機(jī)通過232串口與報(bào)警單元通信。集中控制計(jì)算機(jī)與各個中央空調(diào)溫控器之間采用MODBUS RTU協(xié)議進(jìn)行通信。

以現(xiàn)場單元1為例，現(xiàn)場單元接線圖如圖2所示。

圖2 現(xiàn)場單元接線

1.2 報(bào)警單元

報(bào)警單元包括單片機(jī)U1、串口電平轉(zhuǎn)換芯片U2，電阻R1-R3，二極管D1-D3，三極管Q1-Q3，繼電器KR1-KR3，雙色警示燈LD。其電路如圖3所示，單片機(jī)U1的P3.0腳接串口電平轉(zhuǎn)換芯片U2的9腳，單片機(jī)U1的P3.1腳接串口電平轉(zhuǎn)換芯片U2的10腳；串口電平轉(zhuǎn)換芯片U2的7腳接集中控制計(jì)算機(jī)PC串口的2腳，串口電平轉(zhuǎn)換芯片U2的8腳接集中控制計(jì)算機(jī)PC串口的3腳；單片機(jī)U1的P1.0腳經(jīng)電阻R1接三極管Q1的基極，三極管Q1的發(fā)射極接+5V，三極管Q1集電極接二極管D1負(fù)極，二極管D1正極接地，繼電器KR1的繞組并聯(lián)于二極管D1兩端，繼電器KR1的觸點(diǎn)一端接+24V，另一端接警示燈LD的RD線(用于控制顯示紅色)；單片機(jī)U1的P1.1腳經(jīng)電阻R2接三極管Q2的基極，三極管Q2的發(fā)射極接+5V，三極管Q2集電極接二極管D2負(fù)極，二極管D2正極接地，繼電器KR2的繞組并聯(lián)于二極管D2兩端，繼電器KR2的觸點(diǎn)一端接+24V，另一端接警示燈LD的GE線(用于控制顯示綠色)；單片機(jī)U1的P1.2腳經(jīng)電阻R3接三極管Q3的基極，三極管Q3的發(fā)射極接+5V，三極管Q3集電極接二極管D3負(fù)極，二極管D3正極接地，繼電器KR3的繞組并聯(lián)于二極管D3兩端，繼電器KR3的觸點(diǎn)一端接+24V，另一端接警示燈LD的BU線(用于控制蜂鳴器)；警示燈LD的BK線接地。

2 工作流程

工作人員除可以通過中央空調(diào)溫控器對溫度進(jìn)行本地控制外，還可以通過集中控制計(jì)算機(jī)遠(yuǎn)程對各個中央空調(diào)溫控器的設(shè)定溫度進(jìn)行更改，同時(shí)可以實(shí)時(shí)地讀取各個中央空調(diào)溫控器監(jiān)測到的室內(nèi)溫度，并能夠遠(yuǎn)程對各個中央空調(diào)溫控器進(jìn)行開機(jī)、關(guān)機(jī)操作。另外，工作人員可以通過集中控制計(jì)算機(jī)設(shè)定實(shí)驗(yàn)室或辦公室溫度的上限值和下限值，當(dāng)實(shí)驗(yàn)室或辦公室溫度高于上限值或者低于下限值時(shí)，集中控制計(jì)算機(jī)下發(fā)“溫度異?！毙盘柦o單片機(jī)U1，單片機(jī)U1觸發(fā)三極管Q1和三極管Q3導(dǎo)通，并停止觸發(fā)三極管Q2，繼電器KR1和繼電器KR3的繞組得電導(dǎo)通，繼電器KR2的繞組失電，繼電器KR1和繼電器KR3的常開觸點(diǎn)閉合，繼電器KR2的常開觸點(diǎn)斷開，警示燈LD顯示紅色，并發(fā)出報(bào)警聲。

圖3 報(bào)警單元電路

當(dāng)實(shí)驗(yàn)室或辦公室溫度處于上限值和下限值之間時(shí)，集中控制計(jì)算機(jī)下發(fā)“溫度正?！毙盘柦o單片機(jī)U1，單片機(jī)U1停止觸發(fā)三極管Q1和三極管Q3，并觸發(fā)三極管Q2導(dǎo)通，繼電器KR1和繼電器KR3的繞組失電，繼電器KR2的繞組得電導(dǎo)通，繼電器KR1和繼電器KR3的常開觸點(diǎn)斷開，繼電器KR2的常開觸點(diǎn)閉合，警示燈LD顯示綠色，并停止發(fā)出報(bào)警聲。集中控制計(jì)算機(jī)程序流程如圖4所示。

3 應(yīng)用情況

該系統(tǒng)已經(jīng)在國網(wǎng)河北省電力公司電力科學(xué)研究院計(jì)量中心互感器流水線實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行了試點(diǎn)應(yīng)用，并取得了預(yù)期效果。能夠?qū)崿F(xiàn)對實(shí)驗(yàn)室的溫度進(jìn)行集中監(jiān)測和控制，當(dāng)實(shí)驗(yàn)室的溫度處于非正常范圍時(shí)，報(bào)警單元能發(fā)出聲光報(bào)警通知工作人員。

圖4 集中控制計(jì)算機(jī)程序流程

4 結(jié)束語

更多的實(shí)驗(yàn)樓以及辦公樓開始使用中央空調(diào)，為了滿足環(huán)境溫度要求和做到節(jié)省電能等，對實(shí)驗(yàn)室以及辦公室溫度的控制變得很重要。本文介紹的系統(tǒng)可以實(shí)現(xiàn)對使用中央空調(diào)的建筑物內(nèi)的實(shí)驗(yàn)室和辦公室的溫度進(jìn)行集中監(jiān)測和控制，有效的保護(hù)設(shè)備，延長使用壽命，并達(dá)到節(jié)省電能的目的。

[1] 趙瑞國,李界家,馬 斌.中央空調(diào)溫度控制系統(tǒng)的控制策略研究[J].低壓電氣,2008(8):11-14.

[2] 王琳輝.PC機(jī)與單片機(jī)的無線通信[J].內(nèi)蒙古教育:職教版,2013(7):67-68.

[3] 李 憶.中央空調(diào)溫度網(wǎng)絡(luò)測控系統(tǒng)[J].閩南師范大學(xué)學(xué)報(bào)：自然科學(xué)版,2003,16(2):57-59.

[4] 朱本坤.PC機(jī)在中央空調(diào)溫、濕度測控系統(tǒng)中的應(yīng)用[J].江蘇廣播電視大學(xué)學(xué)報(bào),1998(3):90-93.

本文責(zé)任編輯：丁 力

Research and Design of Centralized Temperature Monitoring System

Zhang Chao, Wang Libin, Wang Hongying

(State Grid Hebei Electric Power Research Institute, Shijiazhuang 050021,China)

In order to meet the laboratory environment temperature requirements, this article provides a centralized temperature monitoring system, the system can centralized monitoring and control the temperature of laboratory and office in the building which use central air-conditioning through the central control computer control unit at the scene. The alarm unit sends an alarm signal when the temperature in abnormal range, the staff control the central air-conditioning thermostat of laboratory and office by central control computer at any time, to achieve protection equipment and energy saving.

centralized temperature monitoring system; central air-conditioning; energy saving

2016-01-15

張 超(1987-),男,助理工程師,主要從事自動化設(shè)備維護(hù)與研究工作。

TU831

B

1001-9898(2016)05-0029-02