温度集中监控系统的研究与设计

张 超，王立斌，王洪莹

(国网河北省电力公司电力科学研究院，石家庄 050021)



温度集中监控系统的研究与设计

张 超，王立斌，王洪莹

(国网河北省电力公司电力科学研究院，石家庄 050021)

为了满足实验室、办公室等空间的环境温度要求，提出了一种温度集中监控系统，通过集中控制计算机控制现场单元，实现对区域内中央空调的集中监测和控制，当温度处于非正常范围时，报警单元发出报警信号，工作人员可以通过集中控制计算机随时调节各个实验室和办公室的中央空调温控器，做到保护设备、节省电能。

温度集中监控；中央空调；节省电能

当前越来越多的实验楼以及办公楼开始使用中央空调，实验室以及办公室的温度依靠中央空调温控器进行调节。房间面积较大时，经常配置多个温控器，且温控器的安装位置较为分散，对房间格局不熟悉的工作人员经常漏开或漏关温控器，这会造成温度控制效果不佳或者电能的浪费。另外，有些实验项目必须在特定温度下进行，对实验室的温度要求较为苛刻，工作人员必须在实验全过程中守实验室内对温度进行查看和控制，当实验室较多且同时进行实验时，会凸显出人员不足的问题[1-4]。因此发明一种能够对实验室和办公室温度进行集中监测和控制的系统显得尤为重要。

1 系统结构

温度集中监控系统由若干个现场单元、一个报警单元和一台集中控制计算机组成。其系统结构如图1所示，一台集中控制计算机可以控制n个现场单元(n大于0，小于255)。一个现场单元包括一个串口服务器和m个中央空调温控器(m大于0，小于32)。

图1 系统结构

1.1 现场单元

集中控制计算机与现场单元通过局域网LAN进行通信，串口服务器与中央空调温控器通过485总线连接，集中控制计算机通过232串口与报警单元通信。集中控制计算机与各个中央空调温控器之间采用MODBUS RTU协议进行通信。

以现场单元1为例，现场单元接线图如图2所示。

图2 现场单元接线

1.2 报警单元

报警单元包括单片机U1、串口电平转换芯片U2，电阻R1-R3，二极管D1-D3，三极管Q1-Q3，继电器KR1-KR3，双色警示灯LD。其电路如图3所示，单片机U1的P3.0脚接串口电平转换芯片U2的9脚，单片机U1的P3.1脚接串口电平转换芯片U2的10脚；串口电平转换芯片U2的7脚接集中控制计算机PC串口的2脚，串口电平转换芯片U2的8脚接集中控制计算机PC串口的3脚；单片机U1的P1.0脚经电阻R1接三极管Q1的基极，三极管Q1的发射极接+5V，三极管Q1集电极接二极管D1负极，二极管D1正极接地，继电器KR1的绕组并联于二极管D1两端，继电器KR1的触点一端接+24V，另一端接警示灯LD的RD线(用于控制显示红色)；单片机U1的P1.1脚经电阻R2接三极管Q2的基极，三极管Q2的发射极接+5V，三极管Q2集电极接二极管D2负极，二极管D2正极接地，继电器KR2的绕组并联于二极管D2两端，继电器KR2的触点一端接+24V，另一端接警示灯LD的GE线(用于控制显示绿色)；单片机U1的P1.2脚经电阻R3接三极管Q3的基极，三极管Q3的发射极接+5V，三极管Q3集电极接二极管D3负极，二极管D3正极接地，继电器KR3的绕组并联于二极管D3两端，继电器KR3的触点一端接+24V，另一端接警示灯LD的BU线(用于控制蜂鸣器)；警示灯LD的BK线接地。

2 工作流程

工作人员除可以通过中央空调温控器对温度进行本地控制外，还可以通过集中控制计算机远程对各个中央空调温控器的设定温度进行更改，同时可以实时地读取各个中央空调温控器监测到的室内温度，并能够远程对各个中央空调温控器进行开机、关机操作。另外，工作人员可以通过集中控制计算机设定实验室或办公室温度的上限值和下限值，当实验室或办公室温度高于上限值或者低于下限值时，集中控制计算机下发“温度异常”信号给单片机U1，单片机U1触发三极管Q1和三极管Q3导通，并停止触发三极管Q2，继电器KR1和继电器KR3的绕组得电导通，继电器KR2的绕组失电，继电器KR1和继电器KR3的常开触点闭合，继电器KR2的常开触点断开，警示灯LD显示红色，并发出报警声。

图3 报警单元电路

当实验室或办公室温度处于上限值和下限值之间时，集中控制计算机下发“温度正常”信号给单片机U1，单片机U1停止触发三极管Q1和三极管Q3，并触发三极管Q2导通，继电器KR1和继电器KR3的绕组失电，继电器KR2的绕组得电导通，继电器KR1和继电器KR3的常开触点断开，继电器KR2的常开触点闭合，警示灯LD显示绿色，并停止发出报警声。集中控制计算机程序流程如图4所示。

3 应用情况

该系统已经在国网河北省电力公司电力科学研究院计量中心互感器流水线实验室进行了试点应用，并取得了预期效果。能够实现对实验室的温度进行集中监测和控制，当实验室的温度处于非正常范围时，报警单元能发出声光报警通知工作人员。

图4 集中控制计算机程序流程

4 结束语

更多的实验楼以及办公楼开始使用中央空调，为了满足环境温度要求和做到节省电能等，对实验室以及办公室温度的控制变得很重要。本文介绍的系统可以实现对使用中央空调的建筑物内的实验室和办公室的温度进行集中监测和控制，有效的保护设备，延长使用寿命，并达到节省电能的目的。

[1] 赵瑞国,李界家,马 斌.中央空调温度控制系统的控制策略研究[J].低压电气,2008(8):11-14.

[2] 王琳辉.PC机与单片机的无线通信[J].内蒙古教育:职教版,2013(7):67-68.

[3] 李 忆.中央空调温度网络测控系统[J].闽南师范大学学报：自然科学版,2003,16(2):57-59.

[4] 朱本坤.PC机在中央空调温、湿度测控系统中的应用[J].江苏广播电视大学学报,1998(3):90-93.

本文责任编辑：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

张 超(1987-),男,助理工程师,主要从事自动化设备维护与研究工作。

TU831

B

1001-9898(2016)05-0029-02