摘要: 針對(duì)一些大型場(chǎng)所空調(diào)離散安裝，且使用無(wú)規(guī)律的電能浪費(fèi)問題,，提出組態(tài)基于網(wǎng)絡(luò)的空調(diào)程控系統(tǒng),。其中包括空調(diào)程控系統(tǒng)構(gòu)架方案和控制終端成型設(shè)計(jì)，采用了實(shí)地建模多處取點(diǎn)試驗(yàn)的方法進(jìn)行反復(fù)測(cè)試,。結(jié)果表明實(shí)現(xiàn)了穩(wěn)定可靠的系統(tǒng)控制和實(shí)時(shí)高效的系統(tǒng)管理,，具有實(shí)用價(jià)值和推廣價(jià)值。

科技飛速發(fā)展,，智能設(shè)備的應(yīng)用已涵蓋各行各業(yè),。智能控溫、紅外遙控的空調(diào),，在家庭生活中,，因?yàn)榧由狭巳藶榭刂埔蛩兀旧喜淮嬖诶速M(fèi)的跡象,。但是,，對(duì)于學(xué)校等一些單位，使用群體復(fù)雜且使用時(shí)間無(wú)規(guī)律，不便安裝中央空調(diào)系統(tǒng),，或者安裝中央空調(diào)更浪費(fèi),，而離散安裝使用分體空調(diào)的場(chǎng)所，要達(dá)到真正的節(jié)能,、環(huán)保,，充分發(fā)揮空調(diào)設(shè)備的作用，實(shí)現(xiàn)最佳的使用和管理,，應(yīng)專設(shè)遠(yuǎn)程監(jiān)控管理機(jī)制,，組建方便適用且易于實(shí)現(xiàn)的基于網(wǎng)絡(luò)的空調(diào)程控系統(tǒng)，以期解決空調(diào)使用過程中的能源浪費(fèi)和物業(yè)管理難的問題,。

1 空調(diào)程控系統(tǒng)設(shè)計(jì)背景

普通空凋由主機(jī)和附機(jī)組成,，使用年限一般為6年以上，質(zhì)保期可以達(dá)到3年,?？照{(diào)核心--壓縮機(jī)的壽命在10年以上，渦旋式的更長(zhǎng),。使用保養(yǎng)得當(dāng),，空調(diào)壽命均可超過10年。目前,，本院教室,、辦公室全空調(diào)配備，數(shù)量巨大,，人工控制不便,。就2002年采購(gòu)安裝的空調(diào)有450臺(tái)之多，都是2001年的主流產(chǎn)品,，但到了2008年共有8臺(tái)空調(diào)報(bào)廢,。在學(xué)院的運(yùn)行環(huán)境中，算是提前結(jié)束了空調(diào)的壽命,。物業(yè)部門花了大量的人力物力,，加強(qiáng)空調(diào)的使用管理，仍不能解決使用與管理之間的矛盾,。教室里低溫常開,、空開的現(xiàn)象，不僅造成電能浪費(fèi)和縮短空調(diào)的使用壽命,，還直接影響人的身體健康,。只有把這些空調(diào)實(shí)現(xiàn)與網(wǎng)絡(luò)設(shè)備對(duì)接，為每臺(tái)空調(diào)增加網(wǎng)絡(luò)接入設(shè)備,，利用學(xué)院網(wǎng)絡(luò)遍及校園每個(gè)角落的特點(diǎn),，把學(xué)院集散安裝的空調(diào)全部納入系統(tǒng)管理,，才能更好地利用現(xiàn)有資源，延長(zhǎng)空調(diào)設(shè)備的使用壽命和降低能耗,。單片機(jī)強(qiáng)大的功能以及低廉的價(jià)格和低功耗,，恰好給我們提供了"物盡其用"的完美空間。解決單片機(jī)上網(wǎng)和發(fā)送紅外遙控的功能,，就等于解決了現(xiàn)有空調(diào)的網(wǎng)絡(luò)接口,，原有集散安裝的空調(diào)納入集中系統(tǒng)控制也就有可能。

2 空調(diào)程控系統(tǒng)構(gòu)架

本系統(tǒng)針對(duì)使用管理情況將用戶分為3個(gè)級(jí)別,，即：終端用戶,、普通用戶和管理員用戶。終端用戶只能在現(xiàn)場(chǎng)控制已打開空調(diào)的運(yùn)行狀態(tài),；普通用戶,，可以用用戶名和密碼登陸系統(tǒng)，瀏覽空調(diào)的運(yùn)行狀況,，同時(shí)在已打開空調(diào)的控制終端,，通過網(wǎng)頁(yè)控制平臺(tái)選擇使用空調(diào)的運(yùn)行狀態(tài)，也可在線依管理流程向管理員申請(qǐng)空調(diào)設(shè)備的開啟,；管理員用戶是整個(gè)系統(tǒng)的管理者,，在系統(tǒng)內(nèi)對(duì)所有空調(diào)的管理、監(jiān)控,。系統(tǒng)由Web服務(wù)器,、控制終端和用戶組成。其中,，Web服備器,、管理員是系統(tǒng)核心，控制終端是信息采集和控制指令執(zhí)行機(jī)構(gòu),。服務(wù)器通過英特網(wǎng)與控制終端交換信息,，以網(wǎng)頁(yè)的形式顯示給用戶,，實(shí)現(xiàn)用戶與控制終端的信息交流,，達(dá)到對(duì)空調(diào)可靠、實(shí)時(shí)的控制管理,。設(shè)計(jì)構(gòu)架如圖1所示,。

圖1 基于網(wǎng)絡(luò)的空調(diào)程控系統(tǒng)構(gòu)架圖

3 控制終端

3.1 控制終端設(shè)計(jì)方案

系統(tǒng)設(shè)計(jì)的宗旨是集中控制管理離散安裝于各教室的分體空調(diào)，使其高效,、節(jié)能,、降耗。實(shí)現(xiàn)這一宗旨,，需有一個(gè)行之有效的控制終端解決方案：基于網(wǎng)絡(luò)集控制與采集于一體,。模擬工控網(wǎng)絡(luò)的控制終端方案，用C51內(nèi)核的單片機(jī)做核心處理器，配置網(wǎng)絡(luò)轉(zhuǎn)串口模塊,、電流互感器件,，再加上紅外發(fā)射頭和光耦、繼電器,，組態(tài)為廉價(jià),、可聯(lián)網(wǎng)、可發(fā)送紅外遙控編碼的網(wǎng)絡(luò)控制終端,。這樣設(shè)計(jì)的優(yōu)點(diǎn)是：首先保證了空調(diào)的完整性,；再者其具有安全、穩(wěn)定,、可靠,、可操作性強(qiáng)且易于實(shí)現(xiàn)等特點(diǎn)。

3.2 控制終端硬件

控制終端硬件由網(wǎng)絡(luò)轉(zhuǎn)串口模塊和主板組成,。模塊的主要任務(wù)是網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)與串口數(shù)據(jù)的相互轉(zhuǎn)換,，并把轉(zhuǎn)換后的數(shù)據(jù)經(jīng)過指定的協(xié)議從各自的接口中發(fā)送。主板由電源,、開關(guān)量輸出,、紅外發(fā)射頭、網(wǎng)口,、模塊接口以及狀態(tài)燈等功能區(qū)塊組成,，如圖2所示。每個(gè)區(qū)塊功能如表1所示,。這些功能相對(duì)都很顯然,，僅對(duì)模擬量采集的實(shí)現(xiàn)過程稍加說明?？刂平K端主芯片采用STC12C5A32S2,自帶8路10位A/D（P1口）,。利用單片機(jī)本身的A/D轉(zhuǎn)換功能，根據(jù)交流互感器原理,，i1n1=i2n2,來(lái)采集空調(diào)電源的電流數(shù)據(jù),，并把這些數(shù)據(jù)與正常功能值比較，得出空調(diào)的運(yùn)行狀態(tài)或故障信息,，然后把這些信息實(shí)時(shí)上傳到Web數(shù)據(jù)庫(kù),。經(jīng)服務(wù)器處理后再動(dòng)態(tài)顯示給用戶，讓用戶實(shí)時(shí)撐握空調(diào)的狀態(tài),，以便做出相應(yīng)的處理措施,。

3.3 控制終端軟件的實(shí)現(xiàn)

控制終端主芯片STC12C5A32S2通過一對(duì)一的串口連接方式與網(wǎng)絡(luò)轉(zhuǎn)串口模塊連接，網(wǎng)絡(luò)模塊設(shè)置成固定的客戶端網(wǎng)絡(luò)訪問模式,?？刂平K端上電即開始與設(shè)置的固定服務(wù)器連接,。主芯片直接收發(fā)、處理串口數(shù)據(jù),。驅(qū)動(dòng)紅外和繼電器等I/O控制裝置,，把現(xiàn)場(chǎng)采集到的信息每間隔兩2 s發(fā)送一次到服務(wù)器并循環(huán)檢測(cè)串口。如發(fā)現(xiàn)口串口的接收標(biāo)志位為高電平,，立即拉低發(fā)送標(biāo)志位,，直到數(shù)據(jù)接收完畢后再?gòu)?fù)位發(fā)送標(biāo)志位，并把控制終端的即時(shí)狀態(tài)信息發(fā)送到服務(wù)器,，如此往復(fù)循環(huán),。軟件的流程圖如圖3所示。

圖3 控制終端軟件流程圖

4 基于網(wǎng)絡(luò)的空調(diào)程控系統(tǒng)模型

4.1 系統(tǒng)配置

服務(wù)器配置如表2所示,。

表2 系統(tǒng)服務(wù)器配置表

控制終端網(wǎng)絡(luò)資料配置如表3所示,。

表3 　系統(tǒng)模塊控制終端網(wǎng)絡(luò)資料配置表

4.2 數(shù)據(jù)庫(kù)表格設(shè)計(jì)

系統(tǒng)模型涉及存儲(chǔ)的數(shù)據(jù)和狀態(tài)比較少，通過一張表來(lái)表示,，如圖4所示,。

圖4 數(shù)據(jù)庫(kù)表截圖

數(shù)據(jù)庫(kù)表的具體說明見表4所示。

表4 數(shù)據(jù)庫(kù)表說明

4.3 測(cè)試

配置好系統(tǒng)的硬件和軟件,，把服務(wù)器（普通辦公電腦代替）固定在行政樓辦公室里,，按測(cè)試點(diǎn)的IP" target="_blank">IP段分別配置兩臺(tái)控制終端，實(shí)地進(jìn)行系統(tǒng)測(cè)試,。然后在瀏覽器上進(jìn)入系統(tǒng)控制界面,，如圖5所示。

圖5 測(cè)試系統(tǒng)網(wǎng)頁(yè)操作頁(yè)面

兩臺(tái)控制終端分別與ID為3,、4的兩操作行對(duì)接,，按3號(hào)操作行的open鍵，一號(hào)機(jī)就發(fā)射紅外信號(hào),，打開空調(diào),；再按close鍵，一號(hào)機(jī)就發(fā)送紅外關(guān)閉空調(diào),。對(duì)4號(hào)ID行的兩按鍵操作,，相應(yīng)的動(dòng)作在二號(hào)機(jī)上一樣可靠執(zhí)行；對(duì)其它ID行操作,，現(xiàn)有的兩臺(tái)控制終端沒有任何反應(yīng),；在校園網(wǎng)內(nèi),，分別把兩臺(tái)控制終端先后安裝在不同的地點(diǎn)測(cè)試,，控制效果均正常。測(cè)試系統(tǒng)測(cè)試過程中一個(gè)控制結(jié)果的具體數(shù)據(jù)如圖6所示,。

圖6 測(cè)試中的具體數(shù)據(jù)

反復(fù)多次進(jìn)行網(wǎng)線插拔,，斷電后再上電操作,，均能可靠控制空調(diào)。測(cè)試結(jié)果表明,，控制終端能夠穩(wěn)定,、可靠地工作在網(wǎng)絡(luò)模式下。并能達(dá)到基于網(wǎng)絡(luò)的空調(diào)程控系統(tǒng)的預(yù)期要求,，將在實(shí)際運(yùn)用中,，運(yùn)用主芯片大量的剩于空間和I/O口，可以擴(kuò)展更多的實(shí)用功能,，如室內(nèi)溫度檢測(cè),、使用無(wú)線（430M或者ZigBee、Wifi等無(wú)線網(wǎng)絡(luò)）傳輸數(shù)據(jù)等,。讓系統(tǒng)組件的安裝布線更容易,，功能更完善，使用的場(chǎng)合也會(huì)更加廣泛,。

5 結(jié)束語(yǔ)

通過系統(tǒng)模型的在線運(yùn)行測(cè)試,，結(jié)果證實(shí)了通過遠(yuǎn)程網(wǎng)絡(luò)對(duì)空調(diào)穩(wěn)定控制的可行性，給物業(yè)管理創(chuàng)建了良好的系統(tǒng)管理基礎(chǔ)平臺(tái),。解決了離散安裝的空調(diào)需要大量人工監(jiān)控的繁瑣事務(wù),。從側(cè)面解決了空調(diào)設(shè)備基于網(wǎng)絡(luò)的遠(yuǎn)程控制問題，為空調(diào)設(shè)備開發(fā)商的空調(diào)控制系統(tǒng)研發(fā)提供參考,，對(duì)強(qiáng)化智能的設(shè)備管理工作有著重要的意義,。