溫度集中監控系統的研究與設計

張 超，王立斌，王洪瑩

(國網河北省電力公司電力科學研究院，石家莊 050021)

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溫度集中監控系統的研究與設計

張 超，王立斌，王洪瑩

(國網河北省電力公司電力科學研究院，石家莊 050021)

為了滿足實驗室、辦公室等空間的環境溫度要求，提出了一種溫度集中監控系統，通過集中控制計算機控制現場單元，實現對區域內中央空調的集中監測和控制，當溫度處于非正常范圍時，報警單元發出報警信號，工作人員可以通過集中控制計算機隨時調節各個實驗室和辦公室的中央空調溫控器，做到保護設備、節省電能。

溫度集中監控；中央空調；節省電能

當前越來越多的實驗樓以及辦公樓開始使用中央空調，實驗室以及辦公室的溫度依靠中央空調溫控器進行調節。房間面積較大時，經常配置多個溫控器，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常漏開或漏關溫控器，這會造成溫度控制效果不佳或者電能的浪費。另外，有些實驗項目必須在特定溫度下進行，對實驗室的溫度要求較為苛刻，工作人員必須在實驗全過程中守實驗室內對溫度進行查看和控制，當實驗室較多且同時進行實驗時，會凸顯出人員不足的問題[1-4]。因此發明一種能夠對實驗室和辦公室溫度進行集中監測和控制的系統顯得尤為重要。

1 系統結構

溫度集中監控系統由若干個現場單元、一個報警單元和一臺集中控制計算機組成。其系統結構如圖1所示，一臺集中控制計算機可以控制n個現場單元(n大于0，小于255)。一個現場單元包括一個串口服務器和m個中央空調溫控器(m大于0，小于32)。

圖1 系統結構

1.1 現場單元

集中控制計算機與現場單元通過局域網LAN進行通信，串口服務器與中央空調溫控器通過485總線連接，集中控制計算機通過232串口與報警單元通信。集中控制計算機與各個中央空調溫控器之間采用MODBUS RTU協議進行通信。

以現場單元1為例，現場單元接線圖如圖2所示。

圖2 現場單元接線

1.2 報警單元

報警單元包括單片機U1、串口電平轉換芯片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U1的P3.0腳接串口電平轉換芯片U2的9腳，單片機U1的P3.1腳接串口電平轉換芯片U2的10腳；串口電平轉換芯片U2的7腳接集中控制計算機PC串口的2腳，串口電平轉換芯片U2的8腳接集中控制計算機PC串口的3腳；單片機U1的P1.0腳經電阻R1接三極管Q1的基極，三極管Q1的發射極接+5V，三極管Q1集電極接二極管D1負極，二極管D1正極接地，繼電器KR1的繞組并聯于二極管D1兩端，繼電器KR1的觸點一端接+24V，另一端接警示燈LD的RD線(用于控制顯示紅色)；單片機U1的P1.1腳經電阻R2接三極管Q2的基極，三極管Q2的發射極接+5V，三極管Q2集電極接二極管D2負極，二極管D2正極接地，繼電器KR2的繞組并聯于二極管D2兩端，繼電器KR2的觸點一端接+24V，另一端接警示燈LD的GE線(用于控制顯示綠色)；單片機U1的P1.2腳經電阻R3接三極管Q3的基極，三極管Q3的發射極接+5V，三極管Q3集電極接二極管D3負極，二極管D3正極接地，繼電器KR3的繞組并聯于二極管D3兩端，繼電器KR3的觸點一端接+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溫控器對溫度進行本地控制外，還可以通過集中控制計算機遠程對各個中央空調溫控器的設定溫度進行更改，同時可以實時地讀取各個中央空調溫控器監測到的室內溫度，并能夠遠程對各個中央空調溫控器進行開機、關機操作。另外，工作人員可以通過集中控制計算機設定實驗室或辦公室溫度的上限值和下限值，當實驗室或辦公室溫度高于上限值或者低于下限值時，集中控制計算機下發“溫度異常”信號給單片機U1，單片機U1觸發三極管Q1和三極管Q3導通，并停止觸發三極管Q2，繼電器KR1和繼電器KR3的繞組得電導通，繼電器KR2的繞組失電，繼電器KR1和繼電器KR3的常開觸點閉合，繼電器KR2的常開觸點斷開，警示燈LD顯示紅色，并發出報警聲。

圖3 報警單元電路

當實驗室或辦公室溫度處于上限值和下限值之間時，集中控制計算機下發“溫度正常”信號給單片機U1，單片機U1停止觸發三極管Q1和三極管Q3，并觸發三極管Q2導通，繼電器KR1和繼電器KR3的繞組失電，繼電器KR2的繞組得電導通，繼電器KR1和繼電器KR3的常開觸點斷開，繼電器KR2的常開觸點閉合，警示燈LD顯示綠色，并停止發出報警聲。集中控制計算機程序流程如圖4所示。

3 應用情況

該系統已經在國網河北省電力公司電力科學研究院計量中心互感器流水線實驗室進行了試點應用，并取得了預期效果。能夠實現對實驗室的溫度進行集中監測和控制，當實驗室的溫度處于非正常范圍時，報警單元能發出聲光報警通知工作人員。

圖4 集中控制計算機程序流程

4 結束語

更多的實驗樓以及辦公樓開始使用中央空調，為了滿足環境溫度要求和做到節省電能等，對實驗室以及辦公室溫度的控制變得很重要。本文介紹的系統可以實現對使用中央空調的建筑物內的實驗室和辦公室的溫度進行集中監測和控制，有效的保護設備，延長使用壽命，并達到節省電能的目的。

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

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

[3] 李 憶.中央空調溫度網絡測控系統[J].閩南師范大學學報：自然科學版,2003,16(2):57-59.

[4] 朱本坤.PC機在中央空調溫、濕度測控系統中的應用[J].江蘇廣播電視大學學報,1998(3):90-93.

本文責任編輯：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,主要從事自動化設備維護與研究工作。

TU831

B

1001-9898(2016)05-0029-02