摘要：本文通過分析中央空調(diào)控制系統(tǒng)的運行原理,，詳細介紹了中央空調(diào)計費系統(tǒng)的軟硬件設(shè)計方法及中央管理機軟件的具體實現(xiàn)，經(jīng)實驗證明該系統(tǒng)的設(shè)計方法具有一定的方便性,，合理性和實用性,。
1、引言
隨著社會的進步,， 人們對居住環(huán)境,、生活質(zhì)量的要求也在不斷地提高。中央空調(diào)在民用住宅,、商用大廈,、高檔寫字樓及多功能的綜合性大樓中也被廣泛采用。而采用按冷/熱量計費的方式,，無疑會為用戶提供一個公正、合理,、科學(xué)的收費依據(jù),；另外還可以建立用戶的經(jīng)濟利益與使用能耗的直接聯(lián)系，從根本上增強用戶的節(jié)能意識,，最大幅度地減少能源的浪費,。本文就是基于這種計費方式，對分戶能量計量表的結(jié)構(gòu),、功能及管理軟件進行設(shè)計與研究,。
2、 中央空調(diào)控制系統(tǒng)原理
2．1能量計費公式
Q=∫0tQmΔhdt
Q----釋放的冷/熱量,，KJ
Qm----流經(jīng)能量表的液體質(zhì)量流量,，Kg/s
Δh----熱交換器中入口溫度與出口溫度對應(yīng)的液體的比焓值差，KJ/Kg
t----時間,，s
2．2控制系統(tǒng)
在中央空調(diào)控制系統(tǒng)中用到兩個溫度傳感器和一個流量傳感器,。將溫度傳感器分別安裝在熱交換器回路的供水管和回水管上，將流量傳感器安裝在熱交換回路的入口或出口管道上,，當(dāng)流量傳感器發(fā)出流量信號時,，配對溫度傳感器給出入口和出口的溫度信號,，能量計量表通過自動連續(xù)采集流量和溫度信號，經(jīng)過計算顯示出載冷液體從入口至出口所釋放的能量值,。
3 能量計量表組成
3．1硬件結(jié)構(gòu)
3.1.1單片機
選用89S52芯片,，它是一種低功耗、高性能CMOS 8 位微控制器,，使用Atmel 公司高密度非易失性存儲器技術(shù)制造,，具有8K 在系統(tǒng)可編程Flash 存儲器。為本系統(tǒng)提供了高靈活,、超有效的解決方案,。
3.1.2顯示電路
選用DM-162液晶顯示模塊，它是一種用5x7點陣圖形來顯示字符的液晶顯示器,，這里采用常用的2行16個字的方式編程,，可循環(huán)顯示當(dāng)前時間，室內(nèi)溫度,，設(shè)定溫度,，消耗能量，應(yīng)繳費用,，IC卡數(shù)據(jù)以及報警信息等,。
3.1.3時鐘和信號采集電路
時鐘/日歷電路可計算2100年之前的秒/分/時/日/日期/星期/月/年，實時準確地顯示時間,，而且每月的天數(shù)和閏年的天數(shù)可自動調(diào)整,；在掉電狀況下也能持續(xù)顯示。
信號采集電路先由模/數(shù)轉(zhuǎn)換器采集經(jīng)溫度傳感器和流量傳感器傳送的模擬信號,，再分別轉(zhuǎn)換為相應(yīng)的數(shù)字信號,，采樣頻率默認為5ms，也可根據(jù)實際需要進行參數(shù)設(shè)定,。其中溫度傳感器采用Pt100鉑電阻作為感溫元件,，測量供水和回水溫度，25℃時為1.6KΩ,；流量傳感器采用機械式流量計,，測量回路的冷媒流量。通過信號采集電路所轉(zhuǎn)換的電平信號,，可為中央空調(diào)計費提供原始依據(jù),。
3.1.4 計費電路
溫度傳感器送來的溫度信號取差放大后，經(jīng)模/數(shù)轉(zhuǎn)換電路變換成與被測溫差成比例的電脈沖頻率信號后傳送給單片機,。單片機通過PID算法計算出用戶所消耗的能量,，再經(jīng)過通信電路，接受上位機的查詢,。
3.1.5 IC卡管理
IC卡在管理部門交費管理,，它由寫卡器和讀卡器組成,。寫卡器由管理部門收費寫卡，讀卡器由單片機識別,，并存儲IC卡數(shù)據(jù),；單片機可自動根據(jù)所計算Q值，遞減存儲數(shù)據(jù),；當(dāng)存儲數(shù)據(jù)為0時,，單片機指示電動閥自動關(guān)閉，末端空調(diào)器停止工作,，并顯示報警信號,。
3.1.6看門狗電路
看門狗采用MAX813芯片，它不僅具有掉電保護作用,，而且可在系統(tǒng)出現(xiàn)故障或程序跑飛的情況下,，使控制器能夠自動恢復(fù)工作，從而得以可靠,、安全地運行,。
3.1.7電源電路
該系統(tǒng)中電源電路采用雙路獨立電源，分別為數(shù),、模供電,。包括交流變壓器（220V/12V）、橋式整流電路,、濾波電容,、集成穩(wěn)壓塊組成，為系統(tǒng)提供+12V,，+5V的直流電壓,。
3．2軟件設(shè)計
3．2．1主程序流程圖
3．2．2主要模塊功能
⑴溫度控制：通過中央管理機設(shè)定溫度參數(shù),，并通過采集的流量和溫度傳感數(shù)據(jù),，將控制信號反饋給比例積分三通電動閥,，自動調(diào)節(jié)經(jīng)過末端空調(diào)器的空調(diào)冷媒流量,，從而達到自動控制室溫的目的。具體內(nèi)容包括溫度調(diào)節(jié),，風(fēng)機輸出控制,，溫度零漂調(diào)節(jié)，溫控滯帶參數(shù)設(shè)定等,；調(diào)節(jié)范圍為18℃~30℃,，帶PID調(diào)節(jié)，精度1℃,。
?、戚敵隹刂疲簩⒉蓸咏Y(jié)果同溫度設(shè)定值（制冷時高于4℃,，制熱時低于4℃）進行比較并作出相應(yīng)動作，控制相應(yīng)可控硅的導(dǎo)通與關(guān)閉,，從而實現(xiàn)了溫度,、風(fēng)速和水閥的控制。
?、怯嬞M功能：計費是本系統(tǒng)的主要任務(wù),。本系統(tǒng)的計費公式如下：
F=AQQ+F1
式中F——用戶應(yīng)向物業(yè)部門所交付的總費用
AQ——用冷/熱費用系數(shù)
Q ——釋放的冷/熱量，KJ
F1——附加費用
根據(jù)該式可計算得用戶用冷/熱消耗量,，戶機顯示出其累計值,，并在上位機呼叫時將其數(shù)據(jù)報送。上位機根據(jù)物業(yè)管理部門的要求,，將各用戶應(yīng)繳的費用顯示,、打印制表或轉(zhuǎn)帳等。
4 中央管理機
管理機為PC機,，管理軟件能對能量計量表進行遠程監(jiān)控,，完成對房間溫度的遠程集中式控制，采集并保存每天的計費數(shù)據(jù)明細,，并能統(tǒng)計分析打印詳細清單和報表,，完成對房間溫控器的集中式管理。
4．1 管理機
操作系統(tǒng)：Win9X/2000/XP,；
編程語言及數(shù)據(jù)庫：Delphi7.0+Access,；
數(shù)據(jù)庫連接：ADO；
通訊方式：PC機RS232通訊接口,；
4．2 管理機向控制器發(fā)送的內(nèi)容
空調(diào)啟停命令,；
溫度、風(fēng)機大小設(shè)定值,；
時間設(shè)定值,；
計費數(shù)據(jù)采集命令；
控制器狀態(tài)采集命令,；
4．3控制器向管理機發(fā)送的內(nèi)容
控制器工作狀態(tài)（空調(diào)啟/停,、風(fēng)機狀態(tài)）；
計費數(shù)據(jù),；
4．4功能描述
?、艛?shù)據(jù)采集：每日定時自動（必要時可以手動）通過串口讀取各控制器的計費數(shù)據(jù)并保存明細，對采集到的終端原始數(shù)據(jù)進行存儲操作,；
?、七h程控制：管理機對具體地址的控制器進行遠程開啟、關(guān)閉、暫?？刂?，溫度調(diào)節(jié)，費率設(shè)置等,；
?、潜O(jiān)視及故障診斷：管理機監(jiān)視各控制器的運行狀態(tài)（溫度設(shè)定、開機時間等）,，分析各控制器發(fā)送的數(shù)據(jù),，及時了解系統(tǒng)運行狀態(tài)和運行中的問題（如地址沖突），提示操作人員注意,；
?、扔脩艄芾恚喊ú僮饔脩舻墓芾砗拖到y(tǒng)用戶的管理（查詢、開戶,、銷戶等）,；
⑸查詢：查詢,、檢索用戶的計費清單（根據(jù)用戶名,、控制器名或地址、費用等聯(lián)合查詢）,；
?、式y(tǒng)計及報表：按日/周/月計費清單，按時間段（日/月/年）進行費用統(tǒng)計報表,；
?、舜蛴。捍蛴∮脩羧?周/月計費清單,、月計費詳單,、統(tǒng)計報表；
5 結(jié)語
本系統(tǒng)的創(chuàng)新點在于網(wǎng)絡(luò)的組成,，是采用局域網(wǎng)通過一個通信機接入總網(wǎng)絡(luò)的形式來實現(xiàn),，可滿足實際系統(tǒng)的要求：通過RS485的網(wǎng)絡(luò)連接方式接入1600個測量點。本系統(tǒng)經(jīng)過了一系列仿真實驗,，可安全,，靈活，準確地運行,，具有一定的方便性,，合理性和實用性,。
參考文獻：
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