空氣源熱泵智能化管理系統(tǒng)的硬件連接結(jié)構(gòu)的制作方法
【專利摘要】本實(shí)用新型公開了一種空氣源熱泵智能化管理系統(tǒng)的硬件連接結(jié)構(gòu)，包括電源管理模塊、CPU和傳感器組，以及水表、電表、鍵盤和顯示器等。STM32系列CPU的信號(hào)輸出端連接有GPRS模塊，GPRS模塊與應(yīng)用服務(wù)器無線連接，應(yīng)用服務(wù)器與數(shù)據(jù)庫服務(wù)器連接，數(shù)據(jù)庫服務(wù)器與管理平臺(tái)服務(wù)器連接本實(shí)用新型系統(tǒng)架構(gòu)分為四層：終端層、通訊層、業(yè)務(wù)和數(shù)據(jù)處理層、用戶層。涵蓋了統(tǒng)一管理門戶平臺(tái)所有用戶。通過門戶全局性的查看熱泵機(jī)組的各種統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)，各級(jí)管理部門登錄平臺(tái)，并根據(jù)各自的權(quán)限在應(yīng)用平臺(tái)對(duì)機(jī)組進(jìn)行遠(yuǎn)程監(jiān)督和管理，企業(yè)其他用戶登錄后可以查看、監(jiān)控企業(yè)實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)。
【專利說明】空氣源熱泵智能化管理系統(tǒng)的硬件連接結(jié)構(gòu)

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及熱水監(jiān)控【技術(shù)領(lǐng)域】，具體涉及一種利用無線通訊實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程熱水監(jiān)控的系統(tǒng)。

【背景技術(shù)】
[0002]在熱能利用技術(shù)方面，由于太陽能熱利用以及空氣源熱泵機(jī)組系統(tǒng)越來越復(fù)雜，對(duì)控制系統(tǒng)的要求越來越高，加之傳統(tǒng)的繼電器控制存在控制精度低等問題，經(jīng)常會(huì)導(dǎo)致控制系統(tǒng)可靠性差、問題反饋不及時(shí)。
[0003]另一方面，隨著無線通訊技術(shù)的高速發(fā)展，以無線通訊網(wǎng)絡(luò)為核心，結(jié)合應(yīng)用端專業(yè)領(lǐng)域知識(shí)的物聯(lián)網(wǎng)，已成為近期諸多產(chǎn)業(yè)發(fā)展的關(guān)鍵趨勢(shì)。尤其是對(duì)于需要滿足分散、多點(diǎn)、大范圍的資料收集與運(yùn)算需求，進(jìn)一步使“物”變得智慧化的產(chǎn)業(yè)或市場(chǎng)，將無線通訊與熱水監(jiān)控結(jié)合使用，更是物聯(lián)網(wǎng)一展身手的所在。
實(shí)用新型內(nèi)容
[0004]本實(shí)用新型的目的是以單片機(jī)等嵌入式系統(tǒng)為基礎(chǔ)，以無線通訊網(wǎng)絡(luò)為橋梁，以管理軟件為操作平臺(tái)，可實(shí)現(xiàn)對(duì)熱泵機(jī)組的異地管理用戶命令的下達(dá)和系統(tǒng)信息的顯示，以及對(duì)機(jī)組數(shù)據(jù)進(jìn)行各種分析，并對(duì)管理人員進(jìn)行各類提醒、預(yù)警、短信提示，并最終實(shí)現(xiàn)節(jié)能減排、降低成本的目標(biāo)。
[0005]為實(shí)現(xiàn)上述目的，本實(shí)用新型采用如下技術(shù)方案:一種空氣源熱泵智能化管理系統(tǒng)的硬件連接結(jié)構(gòu)，包括電源管理模塊、CPU和傳感器組，以及水表、電表、鍵盤和顯示器，CPU采用STM32系列CPU，電源管理模塊與STM32系列CPU的電源輸入端連接，傳感器組與STM32系列CPU的信號(hào)輸入端連接，水表、電表與STM32系列CPU輸出端連接，鍵盤和顯示器分別與STM32系列CPU的輸入和輸出端連接；在STM32系列CPU的另一信號(hào)輸出端連接有GPRS模塊，該GPRS模塊內(nèi)包括SM卡接口電路；GPRS模塊與應(yīng)用服務(wù)器無線連接，應(yīng)用服務(wù)器與數(shù)據(jù)庫服務(wù)器連接，數(shù)據(jù)庫服務(wù)器與管理平臺(tái)服務(wù)器連接；所述STM32系列CPU的控制端一通過變頻器與熱泵主機(jī)連接，STM32系列CPU的控制端二通過多路變頻器與供水電機(jī)連接。STM32系列CPU的數(shù)據(jù)輸出端通過485端口與檢測(cè)平臺(tái)連接。
[0006]所述傳感器組包括熱水機(jī)，水位，光照，溫濕度傳感器。
[0007]GPRS模塊選用M35芯片，M35芯片的數(shù)據(jù)傳輸端口 RXD和TXD分別與STM32系列CPU的GSMRX和GSMTX端口連接，選通控制器SMF05C的第6腳與SM卡接口的數(shù)據(jù)端7腳連接，選通控制器SMF05C的3腳與SIM卡接口的電源端I腳連接并與電源連接；選通控制器SMF05C的I腳和4腳分別與SM卡接口的2腳和3腳連接。所述STM32系列CPU的TX3和RX3分別與MAX323的第11和第12腳連接，STM32系列CPU的TXl和RXl分別與MAX323的第10和第9腳連接。所述STM32系列CPU的CONl7?C0N24引腳分別與繼電器I?繼電器8的線圈連接。
[0008]本實(shí)用新型的有益效果是:本實(shí)用新型系統(tǒng)架構(gòu)分為四層:終端層、通訊層、業(yè)務(wù)和數(shù)據(jù)處理層、用戶層。
[0009]終端層:涵蓋了該系統(tǒng)所能涉及的所有終端設(shè)備，如熱泵主機(jī)、供水變頻器、物聯(lián)網(wǎng)終端等。所有的終端設(shè)備都通過各種有線、無線網(wǎng)絡(luò)與基礎(chǔ)服務(wù)平臺(tái)通訊，上報(bào)終端數(shù)據(jù)并執(zhí)行平臺(tái)下發(fā)命令。
[0010]通訊層:包括了支持無線通訊的多種設(shè)備，如3G無線網(wǎng)絡(luò)、GRPS鏈路等。通訊層的主要功能是提供數(shù)據(jù)的透明傳輸，是終端層與基礎(chǔ)平臺(tái)層的溝通橋梁。
[0011]業(yè)務(wù)和數(shù)據(jù)處理層:包括了物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用平臺(tái)、管理門戶等核心數(shù)據(jù)及業(yè)務(wù)處理，也包括短信告警功能、數(shù)據(jù)智能分析等支持。
[0012]用戶層:涵蓋了統(tǒng)一管理門戶平臺(tái)所有用戶。通過門戶全局性的查看熱泵機(jī)組的各種統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)，各級(jí)管理部門登錄平臺(tái)，并根據(jù)各自的權(quán)限在應(yīng)用平臺(tái)對(duì)機(jī)組進(jìn)行遠(yuǎn)程監(jiān)督和管理，企業(yè)其他用戶登錄后可以查看、監(jiān)控企業(yè)實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0013]圖1是本實(shí)用新型系統(tǒng)框圖；
[0014]圖2是本實(shí)用新型電源模塊電路圖之一；
[0015]圖3是本實(shí)用新型電源模塊電路圖之二 ；
[0016]圖4是處理器模塊電路圖；
[0017]圖5是GPRS模塊電路圖；
[0018]圖6是SM卡接口電路圖；
[0019]圖7是接口電路；
[0020]圖8 是 MAX3232 接口 電路；
[0021 ] 圖9是多路繼電器接口電路；
[0022]圖10是網(wǎng)絡(luò)拓?fù)鋱D。
[0023]【具體實(shí)施方式】:
[0024]下面結(jié)合附圖對(duì)本實(shí)用新型作進(jìn)一步說明。
[0025]空氣源熱泵智能化管理系統(tǒng)的硬件連接結(jié)構(gòu)參加圖1，由包括電源管理模塊、CPU和熱水機(jī)，水位，光照，溫濕度傳感器等組成。傳感單元和控制單元通過線纜連接到物聯(lián)網(wǎng)終端。物聯(lián)網(wǎng)終端設(shè)計(jì)為可同時(shí)支持8臺(tái)熱泵主機(jī)、一臺(tái)變頻器、一個(gè)光照傳感器、一個(gè)水位傳感器、一路數(shù)字電表、一路數(shù)字水表和一路控制單元(一路控制單元可以控制12路機(jī)電設(shè)備)。物聯(lián)網(wǎng)終端內(nèi)置GSM傳輸模塊，可以安裝SIM卡并將傳感單元數(shù)據(jù)傳輸至控制中心(也就是所說的服務(wù)器)，同時(shí)物聯(lián)網(wǎng)終端也具備控制指令轉(zhuǎn)發(fā)功能，即控制中心將機(jī)電開關(guān)控制指令發(fā)送到物聯(lián)網(wǎng)終端，并通過物聯(lián)網(wǎng)終端控制機(jī)電設(shè)備。
[0026]CPU采用STM32系列CPU，圖2和圖3中的電源管理模塊與圖4中的STM32系列CPU的電源輸入端連接，傳感器組與STM32系列CPU的信號(hào)輸入端連接。
[0027]水表、電表與STM32系列CPU輸出端連接，鍵盤和顯示器分別與STM32系列CPU的輸入和輸出端連接。
[0028]在STM32系列CPU的另一信號(hào)輸出端連接有GPRS模塊，參加圖5和圖6，該GPRS模塊內(nèi)包括SIM卡接口電路；GPRS模塊與應(yīng)用服務(wù)器無線連接，應(yīng)用服務(wù)器與數(shù)據(jù)庫服務(wù)器連接，數(shù)據(jù)庫服務(wù)器與管理平臺(tái)服務(wù)器連接。
[0029]所述STM32系列CPU的控制端一通過變頻器與熱泵主機(jī)連接，STM32系列CPU的控制端二通過多路變頻器與供水電機(jī)連接，參加圖9。STM32系列CPU的數(shù)據(jù)輸出端通過485端口與檢測(cè)平臺(tái)連接。
[0030]在自動(dòng)運(yùn)行模式下，通過人為設(shè)定所需的壓力，啟動(dòng)系統(tǒng)后，控制系統(tǒng)通過變頻器啟動(dòng)一臺(tái)處于變頻狀態(tài)的水泵電機(jī)。當(dāng)電機(jī)達(dá)到滿速以后，如果檢測(cè)壓力仍達(dá)不到設(shè)定要求，控制系統(tǒng)會(huì)自動(dòng)地將該泵由變頻切換到工頻，然后由變頻器自動(dòng)啟動(dòng)另外一臺(tái)處于變頻狀態(tài)的水泵電機(jī)。當(dāng)檢測(cè)到的壓力值偏高且變頻器運(yùn)轉(zhuǎn)在下限頻率時(shí)，則第一臺(tái)工頻運(yùn)行的水泵電機(jī)將自動(dòng)停機(jī)；若再需加泵時(shí)，控制系統(tǒng)會(huì)自動(dòng)將變頻運(yùn)行的水泵切換至工頻運(yùn)行，然后再變頻啟動(dòng)另外一臺(tái)處于變頻狀態(tài)的備用泵；以此順序運(yùn)行，直到出口壓力達(dá)到設(shè)定的要求值。
[0031]循環(huán)軟啟動(dòng)一拖二供水控制動(dòng)作時(shí)序(變頻器采用PID閉環(huán)控制):
[0032]1.啟動(dòng)時(shí)，Kl接觸器吸合，延時(shí)A秒(可調(diào))后，1#泵變頻器啟動(dòng)運(yùn)行。
[0033]2.當(dāng)變頻器在上限頻率持續(xù)運(yùn)行B秒(可調(diào))后任然運(yùn)行于上限頻率，說明1#泵全速運(yùn)轉(zhuǎn)已不能滿足水壓要求，變頻器自由停車，同時(shí)Kl斷開，自此延時(shí)C秒(可調(diào))后，K3吸合，1#泵轉(zhuǎn)為工頻運(yùn)行，同時(shí)K2吸合，延時(shí)A秒(可調(diào))后，變頻器開始運(yùn)行，2#泵運(yùn)行變頻狀當(dāng)變頻器在下限頻率運(yùn)行B秒后仍然運(yùn)行于下限頻率，說明水壓過高，只需一臺(tái)泵即可，此時(shí)斷開K3，1#泵停機(jī)，讓2#泵一臺(tái)保持變頻運(yùn)行。
[0034]3.當(dāng)變頻器在上限頻率運(yùn)行B秒后仍然運(yùn)行于上限頻率，說明2#泵全速運(yùn)轉(zhuǎn)不能滿足水壓要求，變頻器自由停車，同時(shí)K2斷開，自此延時(shí)C秒后，K4ZAI吸合2#泵轉(zhuǎn)為工頻運(yùn)行，同時(shí)Kl吸合，延時(shí)A秒(可調(diào))后，變頻器開始運(yùn)行，1#泵運(yùn)行變頻狀態(tài)。
[0035]4.當(dāng)變頻器在下限頻率運(yùn)行B秒后仍然運(yùn)行于下限頻率，說明水壓過高，只需一臺(tái)泵即可，此時(shí)斷開K4，2#泵停機(jī)，讓1#泵一臺(tái)保持變頻運(yùn)行。
[0036]5.再返回第二步，循環(huán)切換。
[0037]GPRS模塊選用M35芯片，M35芯片的數(shù)據(jù)傳輸端口 RXD和TXD分別與STM32系列CPU的GSMTX和GSMRX端口連接，選通控制器SMF05C的第6腳與SM卡接口的數(shù)據(jù)端7腳連接，選通控制器SMF05C的3腳與SIM卡接口的電源端I腳連接并與電源連接；選通控制器SMF05C的I腳和4腳分別與SM卡接口的2腳和3腳連接。所述STM32系列CPU的TX3和RX3分別與MAX323的第11和第10腳連接，STM32系列CPU的TXl和RXl分別與MAX323的第10和第9腳連接。所述STM32系列CPU的CONl7?C0N24引腳分別與繼電器I?繼電器8的線圈連接。
[0038]在機(jī)組智能控制系統(tǒng)中，通過與機(jī)組的485端口對(duì)接，物聯(lián)網(wǎng)終端將機(jī)組的工作狀態(tài)，如水溫、水箱水量、用電量、工作頻率等參數(shù)，上傳到監(jiān)測(cè)平臺(tái)并顯示或作為自動(dòng)控制的參變量參與到自動(dòng)控制中，保證機(jī)組高效節(jié)能的進(jìn)行工作。遠(yuǎn)程控制的實(shí)現(xiàn)使技術(shù)人員在辦公室、在家就能對(duì)各個(gè)機(jī)組的工作情況進(jìn)行監(jiān)測(cè)控制。
[0039]利用傳感器感應(yīng)光照強(qiáng)度及蓄電池的電能儲(chǔ)備情況，系統(tǒng)自動(dòng)將熱水機(jī)組的供電線路切換到太陽能或傳統(tǒng)供電，以實(shí)現(xiàn)自動(dòng)節(jié)電節(jié)能，可以構(gòu)建高效、低能耗、低投入、多功能的節(jié)能供電控制平臺(tái)。
[0040]該平臺(tái)不但可對(duì)熱水機(jī)組進(jìn)行遠(yuǎn)程控制，還可將前端終端而得的數(shù)據(jù)進(jìn)行清理、整合、存儲(chǔ)、分析，以圖表、表格等多種形式展示給最終用戶，并實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)與DSS(決策支持系統(tǒng))。
[0041]系統(tǒng)平臺(tái)建設(shè)根據(jù)適用的環(huán)境不同采用多種模式架構(gòu):
[0042]B/S端應(yīng)用程序:客戶端不需要部署應(yīng)用程序，只需要安裝保證系統(tǒng)察看的相關(guān)ActiveX組件，操作便捷，對(duì)客戶端計(jì)算機(jī)配置要求不高。
[0043]短信:短信可以實(shí)現(xiàn)短信察看及短信報(bào)警功能。
[0044]從上圖(網(wǎng)絡(luò)拓?fù)鋱D)中可以看到，本系統(tǒng)由物聯(lián)網(wǎng)終端、應(yīng)用服務(wù)器、WEB平臺(tái)服務(wù)器、數(shù)據(jù)庫服務(wù)器及手機(jī)端軟件構(gòu)成。
[0045]系統(tǒng)流程如下:
[0046]1.物聯(lián)網(wǎng)終端通電后自動(dòng)向上層的應(yīng)用服務(wù)器發(fā)起連接請(qǐng)求；
[0047]2.同時(shí)物聯(lián)網(wǎng)終端通過控制接口實(shí)時(shí)獲取機(jī)組的狀態(tài)和其他相關(guān)參數(shù)；
[0048]3.物聯(lián)網(wǎng)終端將獲取到的信息按照每15分鐘一次的頻率通過GPRS通道發(fā)往上層的應(yīng)用服務(wù)器；
[0049]4.應(yīng)用服務(wù)器接收到數(shù)據(jù)后，對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行解析并將數(shù)據(jù)存儲(chǔ)在數(shù)據(jù)庫；
[0050]5.管理平臺(tái)服務(wù)器調(diào)取存儲(chǔ)在數(shù)據(jù)庫中的各類數(shù)據(jù)，并將數(shù)據(jù)展示在管理平臺(tái)上供客戶查看；
[0051]同時(shí)管理人員可以通過管理平臺(tái)向物聯(lián)網(wǎng)終端下發(fā)指令來實(shí)時(shí)獲取機(jī)組運(yùn)行數(shù)據(jù)、控制機(jī)組運(yùn)行狀態(tài)和設(shè)置機(jī)組相關(guān)參數(shù)。
【權(quán)利要求】
1.一種空氣源熱泵智能化管理系統(tǒng)的硬件連接結(jié)構(gòu)，包括電源管理模塊、CPU和傳感器組，以及水表、電表、鍵盤和顯示器，其特征是:CPU采用STM32系列CPU，電源管理模塊與STM32系列CPU的電源輸入端連接，傳感器組與STM32系列CPU的信號(hào)輸入端連接，水表、電表與STM32系列CPU輸出端連接，鍵盤和顯示器分別與STM32系列CPU的輸入和輸出端連接；在STM32系列CPU的另一信號(hào)輸出端連接有GPRS模塊，該GPRS模塊內(nèi)包括SM卡接口電路；GPRS模塊與應(yīng)用服務(wù)器無線連接，應(yīng)用服務(wù)器與數(shù)據(jù)庫服務(wù)器連接，數(shù)據(jù)庫服務(wù)器與管理平臺(tái)服務(wù)器連接；所述STM32系列CPU的控制端一通過變頻器與熱泵主機(jī)連接，STM32系列CPU的控制端二通過多路變頻器與供水電機(jī)連接，STM32系列CPU的數(shù)據(jù)輸出端通過485端口與檢測(cè)平臺(tái)連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的空氣源熱泵智能化管理系統(tǒng)的硬件連接結(jié)構(gòu)，其特征是:所述傳感器組包括熱水機(jī)，水位，光照，溫濕度傳感器。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的空氣源熱泵智能化管理系統(tǒng)的硬件連接結(jié)構(gòu)，其特征是:GPRS模塊選用M35芯片，M35芯片的數(shù)據(jù)傳輸端口 RXD和TXD分別與STM32系列CPU的GSMTX和GSMRX端口連接，選通控制器SMF05C的第6腳與SIM卡接口的數(shù)據(jù)端7腳連接，選通控制器SMF05C的3腳與SM卡接口的電源端I腳連接并與電源連接；選通控制器SMF05C的I腳和4腳分別與SM卡接口的2腳和3腳連接。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的空氣源熱泵智能化管理系統(tǒng)的硬件連接結(jié)構(gòu)，其特征是:所述STM32系列CPU的TX3和RX3分別與MAX323的第11和第12腳連接，STM32系列CPU的TXl和RXl分別與MAX323的第10和第9腳連接。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的空氣源熱泵智能化管理系統(tǒng)的硬件連接結(jié)構(gòu)，其特征是:所述STM32系列CPU的CON17?CON24引腳分別與繼電器I?繼電器8的線圈連接。
【文檔編號(hào)】F24H9/20GK204084870SQ201420139006
【公開日】2015年1月7日 申請(qǐng)日期:2014年3月26日 優(yōu)先權(quán)日:2014年3月26日
【發(fā)明者】張小龍 申請(qǐng)人:河南諾特信息技術(shù)有限公司