基于无线传感器网络的变风量空调末端智能控制系统，该智能控制系统主要包括嵌入式主控模块、无线传感器网络房间信息监测模块、输出控制模块以及移动终端模块，无线传感器网络房间信息监测模块连接嵌入式主控模块，嵌入式主控模块连接输出控制模块以及移动终端模块。本实用新型专利技术可广泛应用于各种楼宇的中央空调的节能优化控制，特别适用于商场、剧院、体育馆和火车站等大型空间的变风量空调节能优化控制。
【技术实现步骤摘要】
：本技术属于中央空调控制
，具体涉及一种基于无线传感器网络的变风量空调末端智能控制系统及方法。
技术介绍
：中央空调末端控制器是中央空调系统热交换的最后一个环节，更是中央空调系统中最重要的装置之一。特别是对恒定送风温度而改变送风量的变风量空调系统而言，其对空调系统的节能有着重要意义。此外，无线、多点的数据采集方式可以提高大型空调房间环境表征的灵活性和准确性，对于保持大型空间舒适度也有着十分重要的意义。因此，设计一个能灵活、准确地表征大型空间环境特征，并在不同送风条件和负荷下达到节能、高效控制效果的末端控制器，是节能和保持舒适度的关键。影响中央空调系统末端控制效果的因素有很多，特别是在变风量空调系统中，由于送风管道压力的变化、送风湿球温度的差异以及空调房间负荷的差异等，使之具有较强的非线性和不确定性。目前，对于变风量空调系统末端装置控制器的选择，现有研究多采用普通单片机作控制器，而这些单片机资源少、功能单一、控制性能差、人机交互不友好，用其作控制器仅适用于常规PID控制策略和较为简单的控制功能；在数据采集方式上，现阶段大多采用单一、有线的传感器来采集环境温湿度，这种数据采集方式虽易实现，但其仅适用于客房等独立的小型空间，而对于商场、剧院、体育馆和火车站等温湿度具有分布特性的大型空间，其采集到的单点数据无法准确表征整个空间的温湿度情况，另一方面，繁杂的布线也使之不够灵活、美观；在显示与操作方面，目前大多采用LCD液晶显示屏与键盘按键操作相结合的方式，该方式显示美观，按键便捷，但按键长时间使用，其与键盘连接处可能因老化而失灵，一旦按键失效，将无法通过控制面板控制末端控制器，更换控制面板也是价格较高且十分不便的，同时它只能用于接收来自控制面板的调温，而不能接收来自于手机等其它无线移动设备的调控，这对于家中有行动不便的老人或大型空调房间控温等情况都是十分不便的；在控制策略应用上，近年来国内外学者对于末端装置的控制主要以PID为主，有些还采用模糊控制等控制策略，但对于具有非线性、不确定性，同时要求较高控制精度的情况，这些控制策略已经无法满足人们对于高品质生活环境和空调节能效率的要求。
技术实现思路
：1、技术目的：为解决上述问题，本技术提供了一种基于无线传感器网络和嵌入式系统的中央空调末端控制系统及方法。其目的在于解决以往所存在的问题。采用无线传感器网络可对网络覆盖区域内多点进行无线、实时检测，替代以往单点、有线的数据采集方式，并采用数据融合的方法，提高对于商场、剧院、体育馆和火车站等大型空调空间中系统数据采集的灵活性和环境信息表征的准确性；采用ARM9处理器以及Linux嵌入式操作系统，替代以往单线程任务为主的单片机或微处理器，提高系统数据处理能力和控制效率；基于TCP/IP协议，应用Wi-Fi无线网络和智能手机APP，改进以往显示屏和按键，提高了空调房间温湿度显示与设定的便捷性；采用模糊PID控制策略，实现智能控制策略，改善末端智能控制器的实际控制效果。2、技术方案：本技术是通过以下技术方案来实现的：基于无线传感器网络的变风量空调末端智能控制系统，其特征在于：该智能控制系统主要包括嵌入式主控模块、无线传感器网络房间信息监测模块、输出控制模块以及移动终端模块，无线传感器网络房间信息监测模块连接嵌入式主控模块，嵌入式主控模块连接输出控制模块以及移动终端模块。无线传感器网络房间信息监测模块包括网络协调器和多个采集节点，各采集节点通过2.4GHz频段无线网络与网络协调器无线连接，网络协调器通过串口与嵌入式主控模块串行连接；嵌入式主控模块内设置有主控制器和触摸屏，主控制器与触摸屏、输出控制模块和无线传感器网络房间信息监测模块内的网络协调器连接；输出控制模块包含D/A转换电路和末端风阀执行机构，D/A转换电路与末端风阀执行机构和嵌入式主控模块内的主控制器连接；移动终端模块包括无线路由器和手机终端；嵌入式主控模块的主控制器通过网线与无线路由器连接，手机终端通过无线路由器提供的Wi-Fi网络与嵌入式主控模块连接。嵌入式主控模块包括ARM9高性能微处理器、TFT真彩液晶屏、NANDFlash存储器、UART模块、BEEP模块。利用上述的基于无线传感器网络的变风量空调末端智能控制系统所实施的智能控制方法，其特征在于：该方法将多个无线采集节点6分布在大型空调房间内的不同位置，采集该大型空调房间内多点温湿度值，并由网络协调器5组建的无线传感器网络通过2.4GHz频段将这多点温湿度数据无线发送至网络协调器5，网络协调器5通过串口通信将这多点数据发送至嵌入式主控模块1，经线性补偿、温度补偿、加权平均算法、智能控制算法等数据处理算法，嵌入式主控模块1完成数据显示并输出控制量以控制末端风阀执行机构4，调节变风量空调系统末端风阀开度，完成对大型空调房间的多点信息采集、多点数据融合与温度控制功能。本技术采用模糊PID控制系统结构，模糊PID控制器以回风温度，即室内温度偏差e及其变化率ec作输入，利用模糊控制规则在线校正PID三个控制参数kp、ki、kd，把模糊控制与PID控制结合起来，构成模糊PID控制，使其既具有模糊控制能够解决非线性、不确定性和有较强鲁棒性的优点，又具有传统PID控制精度高的特点，解决了PID参数难以在线调整的问题，保证了控制系统的控制精度；在数据处理上，本技术采用温度补偿和线性补偿对各采集节点的湿度数据进行补偿处理，消除来自温、湿度这对耦合量的耦合干扰，从而保证空间中湿度采集的准确性；并采用数据融合算法对各经补偿处理后的数据进行加权平均处理，根据大型空间中人员密集程度不同等因素所导致的负荷差异，为各采集点数据分配不同的权重后取加权平均值作为环境温湿度值，从而提高多点数据表征大型空间整体环境信息的有效性和准确性；再采用模糊PID控制算法，解决了PID控制参数在线调整的难题，改善变风量空调系统末端控制器的控制精度。本技术中考虑到空间环境中温、湿度是相互耦合量，因此为提高测量精度，在用DHT10传感器测量空间温湿度时，需要对其输出的“相对湿度”进行线性补偿和温度补偿后，才能得到较为准确的湿度值；可由下式补偿传感器非线性的相对湿度数字输出量：RHlinear＝C1+C2·SORH+C3·SORH2(％RH)式中：RHlinear为线性补偿后的湿度值，SORH为相对湿度的测量值，本文档来自技高网...
【技术保护点】
基于无线传感器网络的变风量空调末端智能控制系统，其特征在于：该智能控制系统主要包括嵌入式主控模块（1）、无线传感器网络房间信息监测模块（2）、输出控制模块（7）以及移动终端模块（8），无线传感器网络房间信息监测模块（2）连接嵌入式主控模块（1），嵌入式主控模块（1）连接输出控制模块（7）以及移动终端模块（8）。
【技术特征摘要】
1.基于无线传感器网络的变风量空调末端智能控制系统，其特征在于：该智能控制系统主要包括嵌入式主控模块（1）、无线传感器网络房间信息监测模块（2）、输出控制模块（7）以及移动终端模块（8），无线传感器网络房间信息监测模块（2）连接嵌入式主控模块（1），嵌入式主控模块（1）连接输出控制模块（7）以及移动终端模块（8）。
2.根据权利要求1所述的基于无线传感器网络的变风量空调末端智能控制系统，其特征在于：无线传感器网络房间信息监测模块（2）包括网络协调器（5）和多个采集节点（6），各采集节点（6）通过2.4GHz频段无线网络与网络协调器（5）无线连接，网络协调器（5）通过串口与嵌入式主控模块（1）串行连接；
嵌入式主控模块（1）内设置有主控制器和触摸屏，主控制器与触摸屏、输出控制模块（7）和无线传感器网络房间信息监测模块（2）内的网络协调器（5）连接；
输出控制模块（7）包含D/A转换电路（3）和末端风阀执行机构（4），D/...
【专利技术属性】
技术研发人员：李树江，王志超，王向东，李鹤婷，
申请(专利权)人：沈阳工业大学，
类型：新型
国别省市：辽宁;21
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。