專利名稱：基于ZigBee的中央空調計費系統的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種中央空計費系統，特別涉及一種基于ZigBee無線網絡傳輸的中央空調計費系統。
背景技術：
建筑行業的能源消耗一般達到社會總能耗的30%左右，是國民經濟中主要的能耗終端之一。2007年，我國建筑的能耗已占社會總能耗的27. 5%，據預測，到2020年，我國將新增大型公共建筑面積10億平方米，以能耗居中的情況預測，2020年建筑能耗將達到標準煤413億噸，耗電將達U600億千瓦時。然而中央空調能耗作為建筑行業的主要能耗之一， 占建筑能耗的40%左右，因此，加強公共建筑的中央空調節能對貫徹節能減排政策、實現可持續發展具有重要的意義。目前，中央空調對于中小戶型用戶空調用量的計量，大多數采用按使用面積分攤和按使用功能收費的方式。這些收費方式的弊端有用戶惡性消費，浪費大量的能源，運行費用居高不下；管理部門設備投入加大，空調主機超負荷運行，中央空調效果變差，維護成本增高；由于不能了解用戶的使用情況，從而無法得到收費依據，造成物業管理部門與用戶產生收費糾紛，影響物業公司的企業形象。在此形勢下國內的能量計量技術也受到了廣泛的重視。而現有的能量型中央空調系統主要通過RS232同工控主機聯系，工控主機再通過 RS485同區域管理器以及其它終端設備如風機盤管、電動閥門等聯系，埋設通信線路需要花費大量資金，特別是中小用戶、居家用戶，帶來通信線路的鋪設、投入使用后的維護有諸多不便。因此，采用無線網絡協議解決埋設通信線路的問題具有現實的積極意義。
發明內容本實用新型所要解決的技術問題是提供一種基于ZigBee的中央空調計費系統， 該系統通過現代微處理及ZigBee技術對能量型中央空調的計費信息進行近程無線傳輸， 并結合互聯網技術，使遠程控制中心實時對中央空調進行監督控制，解決了現有技術中存在的問題。為解決上述問題，本實用新型的技術方案是一種基于ZigBee的中央空調計費系統，包括數據采集模塊和數據處理與傳輸模塊，數據采集模塊包括控制芯片、進水口溫度傳感器、出水口溫度傳感器和流量計組成，控制芯片分別與進水口溫度傳感器、出水口溫度傳感器和流量計相連，所述進水口溫度傳感器安裝在中央空調的進水口上，出水口溫度傳感器和流量計安裝在中央空調的出水口上， 所述數據處理與傳輸模塊由近程傳輸網絡和遠程控制中心組成，近程傳輸網絡與遠程控制中心通過互聯網通信，近程傳輸網絡包括用于初始化ZigBee網絡的協調器、用于構建網絡覆蓋范圍的路由器和用于發送和接收信息的客戶端節點，客戶端節點與控制器相連，協調器、路由器和客戶端節點之間通過ZigBee網絡進行無線通信。優選地，所述近程傳輸網絡還設有信息處理器，信息處理器與協調器相連。[0008]優選地，所述溫度傳感器為熱敏電阻。優選地，所述中央空調設有LED顯示屏，LED顯示屏與控制器相連。優選地，所述數據采集模塊還包括溫度采集電路、信號放大電路和AD轉化電路組成，溫度采集電路、AD轉化電路分別與信號放大電路相連。優選地，所述溫度采集電路由熱敏電阻RT1、電阻Rl、電阻R2、可調電阻R3、電阻 R4、電阻R5、電容Cl、電容C2和電容C3組成，熱敏電阻RTl、電阻R1、電阻R2與可調電阻R3 依次串聯成回路，熱敏電阻RTl與可調電阻R3的連接處連接有電源，電阻R2與電阻Rl的連接處接地，熱敏電阻RTl與電阻Rl的連接處連接有電阻R5，電阻R5與電容C3、電阻R4 順次串聯后與電阻R2和可調電阻R3的連接處相連；電阻R4與可調電阻R3的連接處通過電容Cl與地相連，電阻R5與電阻Rl的連接處通過電容C2與地相連。本實用新型提供的基于ZigBee的中央空調計費系統，該系統通過現代微處理及 ZigBee技術對能量型中央空調的計費信息進行近程無線傳輸，并結合互聯網技術，使遠程控制中心實時對中央空調進行監督控制，解決了中小戶型、居家用戶的中央空調計費布線的復雜度高與成本高的問題，同時解決大樓內部的中央空調計費裝置的布線問題及遠程傳輸的埋線資金問題；另一方面，該系統在安裝和維護上方便、簡單，能夠隨裝隨用，直接建立網絡，而不用依賴于電腦等設備，同時利用現代電子信息技術也達到了一定的節能環保的目的。
圖1是本實用新型的網絡節點分布示意圖。圖2是本實用新型溫度采集電路和信號放大電路的電路連接圖。圖3是本實用新型AD轉化電路的電路連接圖。
具體實施方式
以下結合附圖和實施例進一步詳細說明本實用新型，但本實用新型的保護范圍并不限于此。參照圖1-3，本實用新型的基于ZigBee的中央空調計費系統，包括數據采集模塊和數據處理與傳輸模塊。數據采集模塊包括控制芯片、流量計、出水口溫度采集電路、進水口溫度采集電路、信號放大電路和AD轉化電路組成，控制芯片分別與流量計、AD轉化電路和信號放大電路相連，出水口溫度采集電路、進水口溫度采集電路、AD轉化電路分別與信號放大電路相連。所述出水口溫度采集電路包括出水口溫度傳感器，所述溫度傳感器為熱敏電阻。 控制芯片與出水口溫度傳感器相連，出水口溫度傳感器安裝在中央空調的出水口上。所述出水口溫度采集電路由熱敏電阻RT1、電阻R1、電阻R2、可調電阻R3、電阻R4、電阻R5、電容 Cl、電容C2和電容C3組成，熱敏電阻RTl、電阻Rl、電阻R2與可調電阻R3依次串聯成回路， 熱敏電阻RTl與可調電阻R3的連接處連接有電源，電阻R2與電阻Rl的連接處接地，熱敏電阻RTi與電阻Ri的連接處連接有電阻R5，電阻R5與電容C3、電阻R4順次串聯后與電阻 R2和可調電阻R3的連接處相連；電阻R4與可調電阻R3的連接處通過電容Cl與地相連，電阻R5與電阻Rl的連接處通過電容C2與地相連。進水口溫度采集電路包括進水口溫度傳感器，控制芯片與進水口溫度傳感器相連，進水口溫度傳感器安裝在中央空調的進水口上。 進水口溫度采集電路與出水口溫度采集電路相同，在此不做描述。所述信號放大電路由運放U1、運放U2、運放U3和若干電阻組成，運放Ul第一接線端通過電阻R7與運放Ul第四接線端相連，運放U2第一接線端通過電阻R8與運放U2第三接線端相連，運放Ul第四接線端與運放U2第三接線端之間連接有電阻R6，電阻R7與電阻 R9串聯后與運放U3的第三接線端相連，電阻R9與電阻Rll串聯后與運放U3第一接線端相連，電阻R8與電阻RlO串聯后與運放U3第四接線端相連，運放U3第四接線端通過電阻R12 與地相連，運放Ul第五接線端、運放U2第二接線端和運放U3第二接線端分別與電源相連， 運放Ul第二接線端、運放U2第五接線端和運放U3第五接線端分別與地相連。信號放大電路的運放Ul第三接線端和運放U2第四接線端并聯在進水口溫度采集電路的電容C3兩端， 則運放U3的第一接線端為進水口溫度放大信號輸出端，記為OUTl，若信號放大電路的運放 Ul第三接線端和運放U2第四接線端并聯在出水口溫度采集電路的電容C3兩端，則運放U3 的第一接線端為出水口溫度放大信號輸出端，記為0UT2。所述AD轉化電路由D觸發器、或非門TOA、或非門U5B和AD轉化芯片U5組成，AD 轉化芯片U5與控制芯片U4相連，TO的CLK管腳與D觸發器的正向輸出端Q相連，D觸發器
的反向輸出端2與D觸發器的輸
入端D相連，D觸發器的CLK管腳與控制芯片U4的ALE管腳相連，D觸發器的PRE管腳和 CLR管腳與地相連；U5的START管腳和ALE管腳與或非門U5A的輸出管腳1相連，U5A的輸入管腳2與控制芯片U4的尿f相連，U5A的輸入管腳3與控制芯片U4的P2. 7相連，或非門 U5B的輸出管腳4與TO的OE管腳相連，U5B的輸入管腳5與U5A的輸入管腳3相連，U5B 的輸入管腳6與控制芯片U4的 Β相連，U5的ADDA管腳與控制芯片U4的P2. 6相連，U5 的ADDB管腳、ADDC管腳、GND管腳和REF “管腳分別與地相連，REF管腳和VCC管腳與電源相連；U5的INO管腳為OUTl的輸入端，INl管腳為0UT2的輸入端，U5的DO管腳、Dl管腳、 D2管腳、D3管腳、D4管腳、D5管腳、D6管腳、D7管腳分別為數字信號的輸出端。數據處理與傳輸模塊由近程傳輸網絡和遠程控制中心組成，近程傳輸網絡與遠程控制中心通過互聯網通信，近程傳輸網絡包括用于初始化ZigBee網絡的協調器、若干用于構建網絡覆蓋范圍的路由器和若干用于發送、接收信息的客戶端節點和信息處理器，信息處理器與協調器相連，客戶端節點與控制器相連，協調器、路由器和客戶端節點之間通過 ZigBee網絡進行無線通信。系統中的協調器是整個網絡的核心，負責啟動網絡，它可以在1000米左右的區域內建立并形成一個ZigBee無線網絡，對網絡的客戶端節點進行初始化及網絡地址的分配。 路由器是協助構建網絡，擴大網絡的覆蓋范圍，一般整棟大樓至少配備一個網絡路由器節點，主要負責找尋、建立及修復資料封包路由路徑，轉送資料封包，同時也可以配置網絡位置給子節點。協調器和路由器一般由線路供電，但在對整個系統靈活性有要求的場合下也可由電池供電。每一處的中央空調都設有一處客戶端節點，大樓內部的若干中央空調即形成了若干的客戶端節點。整棟大樓內部各客戶端節點實時發送控制芯片通過數據采集模塊測取的溫度、流量信息，將這些信息發送至路由器。路由器將接受到的信號進行放大后進行二次傳播，擴大了信號的傳遞范圍。協調器接收路由器信號，并將此信號傳送給信息處理器，由信息處理器處理數據采集模塊的信息，根據進水溫度tl、出水溫度t2及水的質量流
量Gw，由下述公式(1)計算空調的能量Lg-C^ph-ljq^dT……(1)，其中Q為用戶
總的能量，單位為千焦；Cw為水的比熱，單位為J / (kg.°C) ；Gw為水的質量流量，單位為 kg/ s ； τ 1為空調開始運行的時間，τ 2為空調運行結束的時間。 信息處理器將空調的能量Q反饋于協調器，協調器對數據進行處理、儲存和整理， 并且協調器一方面通過互聯網將該信息傳送于遠程控制中心，由遠程控制統一計費和控制并對各個用戶能量數據和使用權限進行實時控制，另以一方面將數據發送回客戶端節點， 客戶端節點通過控制芯片將溫度、流量、能量數據顯示在觸屏LED顯示屏上。
權利要求1.一種基于ZigBee的中央空調計費系統，包括數據采集模塊和數據處理與傳輸模塊， 數據采集模塊包括控制芯片、進水口溫度傳感器、出水口溫度傳感器和流量計組成，控制芯片分別與進水口溫度傳感器、出水口溫度傳感器和流量計相連，所述進水口溫度傳感器安裝在中央空調的進水口上，出水口溫度傳感器和流量計安裝在中央空調的出水口上，其特征在于，所述數據處理與傳輸模塊由近程傳輸網絡和遠程控制中心組成，近程傳輸網絡與遠程控制中心通過互聯網通信，近程傳輸網絡包括用于初始化ZigBee網絡的協調器、用于構建網絡覆蓋范圍的路由器和用于發送和接收信息的客戶端節點，客戶端節點與控制器相連，協調器、路由器和客戶端節點之間通過ZigBee網絡進行無線通信。
2.根據權利要求1所述的基于ZigBee的中央空調計費系統，其特征在于，所述近程傳輸網絡還設有信息處理器，信息處理器與協調器相連。
3.根據權利要求1所述的基于ZigBee的中央空調計費系統，其特征在于，所述溫度傳感器為熱敏電阻。
4.根據權利要求1所述的基于ZigBee的中央空調計費系統，其特征在于，所述中央空調設有LED顯示屏，LED顯示屏與控制器相連。
5.根據權利要求1所述的基于ZigBee的中央空調計費系統，其特征在于，所述數據采集模塊還包括溫度采集電路、信號放大電路和AD轉化電路組成，溫度采集電路、AD轉化電路分別與信號放大電路相連。
6.根據權利要求5所述的基于ZigBee的中央空調計費系統，其特征在于，所述溫度采集電路由熱敏電阻RT1、電阻R1、電阻R2、可調電阻R3、電阻R4、電阻R5、電容Cl、電容C2和電容C3組成，熱敏電阻RT1、電阻Rl、電阻R2與可調電阻R3依次串聯成回路，熱敏電阻RT1 與可調電阻R3的連接處連接有電源，電阻R2與電阻Rl的連接處接地，熱敏電阻RTl與電阻Rl的連接處連接有電阻R5，電阻R5與電容C3、電阻R4順次串聯后與電阻R2和可調電阻R3的連接處相連；電阻R4與可調電阻R3的連接處通過電容Cl與地相連，電阻R5與電阻Rl的連接處通過電容C2與地相連。
專利摘要本實用新型涉及一種基于ZigBee的中央空調計費系統，包括數據采集模塊和數據處理與傳輸模塊，數據采集模塊包括控制芯片、進出水口溫度傳感器和流量計組成，控制芯片分別與進出水口溫度傳感器和流量計相連，數據處理與傳輸模塊由近程傳輸網絡和遠程控制中心組成，近程傳輸網絡與遠程控制中心通過互聯網通信，近程傳輸網絡包括協調器、路由器和客戶端節點，客戶端節點與控制器相連，協調器、路由器和客戶端節點之間通過ZigBee網絡進行無線通信。該系統解決了中小戶型、居家用戶的中央空調計費布線的復雜度高與成本高的問題，同時解決大樓內部的中央空調計費裝置的布線問題及遠程傳輸的埋線資金問題。
文檔編號G08C17/02GK202057342SQ20112012695
公開日2011年11月30日 申請日期2011年4月27日 優先權日2011年4月27日
發明者孫暉, 張興耀, 張婧, 王瑛 申請人:浙江大學