空气能远程监控端自动监测装置

1.空气能远程监控端自动监测装置，包括分布设置在不同空气能设备现场的终端数据采集器和用于集中处理检测信息并控制空气能设备的控制中心；
所述的终端数据采集器包括控制器、存储器、用于连接总线的串行接口和用于连接网络的网络接口；所述终端数据采集器的控制器根据设定的时间间隔，定期从串行接口采集检测数据，每采集一次形成一个批次的检测数据，并保存至存储器；所述控制器检测网络接口，当有网络连接时，将存储器中存储的未发送过的检测数据以XML格式通过网络发送至控制中心，并在存储器中对发送过的数据进行标记；
所述的控制中心包括数据采集通信服务模块、远程监控管理模块和中央数据库，所述的数据采集通信服务模块通过网络设置各空气能设备现场的终端数据采集器的工作参数，并通过终端数据采集器设置相应设备现场的各空气能设备中电能表、热能表及热泵控制单元的工作参数；所述的数据采集通信服务模块根据用户设定的采集计划接收终端数据采集器传输的检测数据，并将检测数据存储到中央数据库的同时，将实时数据提供给远程监控管理模块中显示及处理，
其特征在于：空气能设备现场的每个空气能设备中均设置有用于检测其耗能的电能表、用于检测其换热器中换热量的热能表和用于控制其运行的热泵控制单元；所述的电能表、热能表和热泵控制单元均通过总线模块及总线与相应现场的终端数据采集器连接；
所述的远程监控管理模块通过终端数据采集器将控制信息转发至空气能设备的热泵控制单元；所述空气能设备的蒸发器中设有电子膨胀阀，该电子膨胀阀由步进电机驱动，步进电机根据热泵控制单元的控制信号动作，以驱动电子膨胀阀控制蒸发器的流量；
所述的终端数据采集器还具有GSM模块和SIM卡插槽；终端数据采集器的控制器能够将接收到的由热泵控制单元传输的故障信息通过短信发送至用户的移动终端设备。
2.如权利要求1所述的空气能远程监控端自动监测装置，其特征在于：所述的终端数据采集器还具有GPRS模块，并能够采用GPRS方式连接至网络。
3.如权利要求1所述的空气能远程监控端自动监测装置，其特征在于：所述的远程监控管理模块中设有报警模块，该报警模块设定有设备正常工作参数范围值和正常工作状态值；当收到的检测数据超出设定的工作参数范围或设置工作状态变化时，其通过文字或语音方式发出报警。
4.如权利要求1所述的空气能远程监控端自动监测装置，其特征在于：所述的远程监控管理模块中设有短信猫，其通过手机短消息方式将报警信息发送给指定的设备管理人员。

空气能远程监控端自动监测装置\n技术领域\n[0001] 本发明涉及一种空气能设备的监控装置，具体的说是一种空气能远程监控端自动监测装置。\n背景技术\n[0002] 当前热泵空调、供暖机、制冷机、中央空调等热能系统的应用变得越来越普遍，热能系统的节能管理也变得迫切；为了响应节能减排的号召，降低能源消耗，减少系统的运行成本，对热能系统的优化管理就变的非常必要；同时降低系统的日常维护难度，对热能机组的异常提前预报并做出及时反应，因此需要开发一套热能系统远程监控管理系统，实现对热能系统的实时远程监视，并根据现场的实际状况进行优化调节，既达到节能的目的，同时又能对现场的异常及时了解和反馈，保证热能系统的可靠运行。\n发明内容\n[0003] 本发明的所要解决的技术问题是提供一种能够实施集中监控空气能设备的远程监控端自动监测装置。\n[0004] 本发明为解决上述技术问题所采用的技术方案是：空气能远程监控端自动监测装置，包括分布设置在不同空气能设备现场的终端数据采集器和用于集中处理检测信息并控制空气能设备的控制中心；空气能设备现场的每个空气能设备中均设置有用于检测其耗能的电能表、用于检测其换热器中换热量的热能表和用于控制其运行的热泵控制单元；所述的电能表、热能表和热泵控制单元均通过总线模块及总线与相应现场的终端数据采集器连接；所述的终端数据采集器包括控制器、存储器、用于连接总线的串行接口和用于连接网络的网络接口；所述终端数据采集器的控制器根据设定的时间间隔，定期从串行接口采集检测数据，每采集一次形成一个批次的检测数据，并保存至存储器；所述控制器检测网络接口，当有网络连接时，将存储器中存储的未发送过的检测数据以XML格式通过网络发送至控制中心，并在存储器中对发送过的数据进行标记；所述的控制中心包括数据采集通信服务模块、远程监控管理模块和中央数据库，所述的数据采集通信服务模块通过网络设置各空气能设备现场的终端数据采集器的工作参数，并通过终端数据采集器设置相应设备现场的各空气能设备中电能表、热能表及热泵控制单元的工作参数；所述的数据采集通信服务模块根据用户设定的采集计划接收终端数据采集器传输的检测数据，并将检测数据存储到中央数据库的同时，将实时数据提供给远程监控管理模块中显示及处理，所述的远程监控管理模块通过终端数据采集器将控制信息转发至空气能设备的热泵控制单元。\n[0005] 所述的终端数据采集器还具有GSM模块和SIM卡插槽；终端数据采集器的控制器能够将接收到的由热泵控制单元传输的故障信息通过短信发送至用户的移动终端设备。\n[0006] 所述的终端数据采集器还具有GPRS模块，并能够采用GPRS方式连接至网络。\n[0007] 所述空气能设备的蒸发器中设有电子膨胀阀，该电子膨胀阀由步进电机驱动，步进电机根据热泵控制单元的控制信号动作，以驱动电子膨胀阀控制蒸发器的流量。\n[0008] 所述的远程监控管理模块中设有报警模块，该报警模块设定有设备正常工作参数范围值和正常工作状态值；当收到的检测数据超出设定的工作参数范围或设置工作状态变化时，其通过文字或语音方式发出报警。\n[0009] 所述的远程监控管理模块中设有短信猫，其通过手机短消息方式将报警信息发送给指定的设备管理人员。\n[0010] 本发明的有益效果是：提高空气能的生产效率，在知道空气能转化能力后，设定一定的工作方式，自动调整转化速度，效率等。避免人工测量动态数据，实现空气能远程监控的自动测量能够保证数据采集的实时性、提高测量精度，同时节约测量成本。可以集中监控各个空气能设备状况，减少意外停产，避免空转等情况的发生。\n[0011] 用户在办公室内可以了解到分布在五湖四海的各个热能系统的运行状态，可以随时随地的获悉和调节设备的运行状态、能耗情况，能及时发现设备运行过程中出现的各种异常现象和问题，并能将异常信息第一时间反馈给管理人员进行事故处理，提高设备运维管理效率，保证系统安全、高效运行。为低碳经济提供技术支撑、为资源节约型和环境友好型社会提供技术保障。\n附图说明\n[0012] 图1是本发明的结构原理图。\n[0013] 图2是终端数据采集器与空气能设备中仪表的连接结构示意图。\n[0014] 图3是终端数据采集器的结构原理图。\n具体实施方式\n[0015] 以下结合附图对本发明所采用的具体方式进行说明。\n[0016] 空气能远程监控端自动监测装置，能够实现不同地区、不同工作环境中的多种空气能设备的集中检测及管理。在不同的空气能设备现场均设置终端数据采集器，该终端数据采集器具有控制器、存储器、用于连接总线的串行接口和用于连接网络的网络接口。例如，其可以设置6个RS485接口（2个主板+4个扩展）和1个RS232接口。网络接口则可以采用以太网上传接口，也可以设置GPRS模块，并能够采用GPRS方式连接至网络。空气能设备现场的每个空气能设备中均设置有用于检测其耗能的电能表、用于检测其换热器中换热量的热能表和用于控制其运行的热泵控制单元。热泵控制单元也是空气能设备中的主控制器，空气能设备的日常操作也利用设备上的操作面板通过主控制器完成。所述的电能表、热能表和热泵控制单元均通过总线模块及总线与相应现场的终端数据采集器连接。总线模块集成在空气能设备中的通讯板上。该通讯板也可以设置无线通讯模块，通过无线方式与终端数据采集器连接。终端数据采集器负责收集空气能设备中各仪表的检测数据，并通过网络将数据传递至控制中心，用于集中处理检测信息并控制空气能设备。\n[0017] 所述终端数据采集器的控制器根据设定的时间间隔，定期从串行接口采集各传感器的检测数据，每采集一次形成一个批次的检测数据，并保存至存储器。定间隔采集模式可分为按分钟、按小时采集。也可以设置成按不同时间段不同的采间间隔，并预计生效时间可以统一采集数据。所述控制器检测网络接口，当有网络连接时，将存储器中存储的未发送过的检测数据以XML格式通过网络发送至控制中心，并在存储器中对发送过的数据进行标记。\n当网络断开时，检测数据可以存储在终端数据采集器的存储器中，并且仅标记为已发送的数据才会被清除，当网络重新连接后，终端数据采集器能够将存储的尚未发送的检测数据一并发给控制中心。\n[0018] 所述的控制中心包括数据采集通信服务模块、远程监控管理模块和中央数据库。\n所述的数据采集通信服务模块通过网络设置各空气能设备现场的终端数据采集器的工作参数，并通过终端数据采集器设置相应设备现场的各空气能设备中电能表、热能表及热泵控制单元的工作参数，此时终端数据采集器起到数据转发的作用，实现控制中心的上位机与下辖智能表直接通信，该模式主要用来测试智能设备通信状态是否良好等,可扩展预付费等其它实时功能。所述的数据采集通信服务模块根据用户设定的采集计划接收终端数据采集器传输的检测数据，并将检测数据存储到中央数据库的同时，将实时数据提供给远程监控管理模块中显示及处理，远程监控管理模块完成对基础数据的采集、汇总和处理，以及对各设备的参数配置、报警处理、查询统计、报表展示和打印等。所述的远程监控管理模块通过终端数据采集器将控制信息转发至空气能设备的热泵控制单元。\n[0019] 所述的终端数据采集器还具有GSM模块和SIM卡插槽；终端数据采集器的控制器能够将接收到的由热泵控制单元传输的故障信息通过短信发送至用户的移动终端设备。终端数据采集器安放在每个空气能监测现场，对每个空气能设备的动态数据、套管压力等参数进行实时测量。采用集中监控处理方式，在远程控制中心实时监控掌握每个空气能设备的状况，空气能数据采集装置利用GPRS无线通信的方式与控制中心保持实时在线。终端数据采集器采用EC-13数据采集器，它采用新型ARM内核，具备1个以太网上传接口、大容量存储介质、6个RS485接口（2个主板+4个扩展）、1个RS232接口，还具备IO控制等扩展功能，实现各种不同通信协议设备的数据采集、历史存储、远程传输，并具备一定的数据分析处理、故障定位和报警等功能。EC-13数据采集器还可以选配GPRS无线通讯模块实现远程无线数据采集、监控功能。当PC和采集器用TCP连接成功，可以通过XML进行配置参数。由CPU内部RTC自动运行到采集间隔启动采集，此时采集任务根据每个串口协议和表号分别进行RS485定时采集，采集完成后形成历史数据保存到FLASH，同时通过XML上报到PC。当PC与采集器TCP断线时，采集任务仍能独立运行，定时生成历史数据；TCP断线后按原来的网络参数自动重连，无限次重连直到连接成功。等PC恢复连接后可以将已经采集但未上报的历史数据传送给PC，实现断点续传。\n[0020] 通过将空气能设备的各仪表连接至终端数据采集器，由终端数据采集器进行报警。当AC220V断电时，采集器上报断电报警，提醒用户进行故障排除，保障采集器的稳定运行。在采集时当有下行设备通信不正常时，将此设备地址上报。当下行通信故障、时钟不准及数据存储出错时进行故障报警。\n[0021] 终端数据采集器通过网络与控制中心建立连接，是集中管理不受距离限制。本地网络参数和上传服务器配置信息，上传服务器配置信息可根据需要选择配置。本地网络IP，支持DHCP和固定IP 2种方式。不能同时使用。服务器地址及端口，可同时向2个服务器上传数据。支持DNS，若是服务器地址栏中的为域名，则DNS必须填写；若服务器地址栏中为IP，则DNS可以空白。默认为主动上传，上传周期单位为分钟。只能为1、5、10、15、20、30等数值时才有效。\n[0022] 设置参数在设备重启后生效。\n[0023] 1) 默认网络参数\n[0024] server1 IP:192.168.16.70\n[0025] server1 port:6800\n[0026] server2 IP:192.168.16.63\n[0027] server2 port:6800\n[0028] 本机IP:192.168.16.71\n[0029] 子网掩码： 255.255.255.0\n[0030] 网关： 192.168.16.9\n[0031] 终端数据采集器可设置下行的 6 个 RS485 串口的波特率，数据位，校验位及停止位。硬件支持 6 个串口， 编号为 1—6 。设置时确保串口号与硬件串口匹配。采集周期：\n设置串口数据采集周期，单位为分钟。所有串口共用采集周期。修改后点保存设置，提示修改成功或失败。设置参数在设备重启后生效。\n[0032] 波特率：1200 115200bps\n~\n[0033] 数据位：7、8、9;\n[0034] 停止位：1、1.5、2；\n[0035] 校验：无、奇校验、偶校验。\n[0036] 本课题数据传输采用远程通信方式，实现各个空气能设备数据的集中处理，方便在远程控制中心对各个油井生产状况进行实时了解。利用GPRS模块SIM300DZ实现数据远程收发，GPRS是在传统GSM网络基础上新增节点形成的移动分组数据网络，其具有覆盖范围广，永远处于在线状态，传输速度快、按流量计费等优点。SIM300DZ是SIMCOM公司生产的一个无线通讯模块，使用该模块可以实现语音通话、GPRS网络数据收发，短信和彩信收发等功能；控制器通过串口发送AT(Attention)指令来控制该模块进行数据收发，AT指令以“AT+指令“的形式给出。\n[0037] 所述空气能设备的蒸发器中设有电子膨胀阀，该电子膨胀阀与步进电机连接，步进电机根据热泵控制单元的控制信号动作，以驱动电子膨胀阀控制蒸发器的流量。电子膨胀阀的调节按“步”来算的，比如电子膨胀阀调节范围为“120b——480b”。蒸发器出口处制冷剂过热度的变化来控制阀的开度，进而调节进人蒸发器的制冷剂流量，使其流量与蒸发器的热负荷相匹配。当蒸发器热负荷增加时，阀的开度也增大，制冷剂流量随之增加，反之，制冷剂流量减少。该方式具有控制蒸发器出口处制冷剂过热度的功能，既能保证蒸发器传热面积的充分利用，又能防止吸气带液损坏压缩机的事故发生。并且保证蒸发器传热面积的充分利用，有效降低能耗。\n[0038] 所述的远程监控管理模块中设有报警模块，该报警模块设定有设备正常工作参数范围值和正常工作状态值；当收到的检测数据超出设定的工作参数范围或设置工作状态变化时，其通过文字或语音方式发出报警。所述的远程监控管理模块中设有短信猫，其通过手机短消息方式将报警信息发送给指定的设备管理人员。短信通知功能包括两部分内容，一是设备责任人员的指派，二是短消息过滤与下发，一般情况下，对不是非常紧迫的报警，设备责任人员没必要及时获取警报并对该报警进行处理，因此，需要对报警信息进行过滤，将紧急报警及时告知设备责任人员。报警有轻重缓急之分，为了让紧急的报警信息优先得到处理，保证系统安全稳定运行，需要对警报信号进行分级，即报警级别设置。系统将报警级别分为3个等级，分别对应着紧急故障报警、严重故障报警、一般故障报警三档，客户可根据实际需要选择将部分或全部报警信息通过短信息模式发送给指定的设备责任人，也可按着故障的级别将某档及更高级别的故障通过短信息报告给设备责任人。报警附加信息是指当对警报发生的可能出现问题的情况预先设定在系统中，当警报发生时，系统选择一种最相似的原因显示在界面，给操作人员解决报警问题提供参考。\n[0039] 数据采集通信服务模块功能主要是4部分内容，一是数据采集功能，根据用户指定的采集计划将各个热能终端的监控运行数据、能耗数据采集汇总，进行简单处理存储到中央数据库系统中，将实时数据直接提供给远程监控管理平台处理；二是将用户下达的设置控制指令传送到各个热能终端、控制设备良好运行；三是对GPRS数据采集终端进行配置管理和简单操作，比如重启等；四是对数据采集通信软件自身参数进行设置。以终端数据采集器采用GPRS方式连接网络形成GPRS数据采集终端为例，数据采集通信服务模块与GPRS数据采集终端建立通信链路，接收从GPRS无线远传终端上报的数据。并根据通信协议进行数据解析，获取设备上报信息，同时将用户的控制命令或设置参数进行协议封装，并将封装好的数据帧下发给GPRS数据采集终端，再由GPRS数据采集终端分发到通信板，然后由通信板下发到各个终端设备控制系统中。数据采集通信服务模块对GPRS无线采集终端进行管理，包括采集终端远程升级、采集终端TCP/IP通信参数远程配置、GPRS通信参数远程配置等。对通信服务软件本身的参数进行配置管理。如数据库连接参数，TCP/IP通信服务参数，用户操作权限和密码等。并且定期向系统的各个终端发出校时命令，使整个系统时间保持一致。\n[0040] 本系统的构建具有两条主线，一是横向的，按着行政区域来建立，即对能耗的分析按行政区域、工厂、分厂、车间、工段、生产线、清洗机、单台热泵。二是按纵向进行处理，即按总厂、分厂、车间、工段、生产线、清洗机、单台热泵级别进行管理。在能耗分析中，系统将实现纵向和横向两种分析比较模式。每个设备现场为一个监控站点，每个监控站点一个GRPS远传终端，站点基础信息管理主要包括站点信息、工厂信息、行政区域信息、设备信息（电表、热能表、控制板）、班次划分。完成这些对象信息的增加、修改、查询、删除。建立对象之间的关联。设备信息中，电能表需要设置表号、底度、倍率等信息；控制板需要添加对应的参数。设备参数设置主要是对热泵系统的一些控制调节参数进行设置，包括温度设置、设备控制、连锁控制等。温度设置是根据预先设定的温度值，来进行制热回水或水箱热水温度调节，从而满足供水温度的需求；设备控制是泵故障、压机故障、风机故障、传感器故障通讯故障出现时，通过远程操作停止设备运行；有水位连锁，二通阀连锁功能，当连锁发生时，为保护设备，停止整个热能机组的运行，直到故障解除后，再投入运行。温度设置包括进水温度，出水温度，盘管温度，排气温度，环境温度，水箱温度等。为此，各个空气能设备中均具有检测其各部位温度、压力、部件运行状态的传感器，这些传感器将检测信号传递至设备的热泵控制单元，由热泵控制单元发生至终端数据采集器。根据客户的实际需要，将待监测数据实时数据展示在界面上，管理人员通过操作界面可以获悉设备几秒之前的运行状态，为用户远程实时管理提供数据支持，为远程决策处理提供及时准确的数据支持。\n[0041] 实时监测用图像形式展示，以GPRS采集终端所代表的结点为站点分组，以通信板连接的控制板为基本单元，以监测项为基本元素，对设备的重要参数进行实时监管。监管界面分两级展示，监管一级界面是在一个界面内展示该登录用户所能管理的所有单个设备（热泵空调、供暖机、制冷机等），每个设备用一个图标显示，图标用不同颜色区分不同的状态（比如：用红色表示非常紧急的，必须马上处理的异常；黄色表示有故障，但是不影响设备的整体运行；绿色表示设备运行正常。）图标上显示该设备的一些核心监控参数；单击图标弹出一个界面，显示出某个设备详细监控信息。用户通过该界面了解到设备每个监测参数的瞬时状态结果。同一类型的不同站点或不同监控设备之间的能耗比对，站点或设备故障率比对，提供两种形式的比对结果展示方式，一种方式是通过以数字表格方式对结果进行对比展示，另一种方式是通过图形比例（柱图、曲线等图形格式）直观形象的展示比对数据之间的差异。用户在办公室内可以了解到分布在五湖四海的各个热能系统的运行状态，可以随时随地的获悉和调节设备的运行状态、能耗情况，能及时发现设备运行过程中出现的各种异常现象和问题，并能将异常信息第一时间反馈给管理人员进行事故处理，提高设备运维管理效率，保证系统安全、高效运行。为低碳经济提供技术支撑、为资源节约型和环境友好型社会提供技术保障。