中央空调水系统数据采集分析 本文关键词：调水，数据采集，中央，分析，系统
中央空调水系统数据采集分析 本文简介：本文利用物联网技术与制冷设备控制技术相结合设计构建了一种中央空调水系统数据采集装置，可以实现对中央空调空调冷冻水系统的漏水现象与水流量检测，同时可将检测到的信息利用蓝牙等技术直接读取，也可通过网络接口传输至中央空调云监控中心，亦能通过GPRS上传至管理维护人员或用户手机APP上。如检测到水系统管道存
中央空调水系统数据采集分析 本文内容：
本文利用物联网技术与制冷设备控制技术相结合设计构建了一种中央空调水系统数据采集装置，可以实现对中央空调空调冷冻水系统的漏水现象与水流量检测，同时可将检测到的信息利用蓝牙等技术直接读取，也可通过网络接口传输至中央空调云监控中心，亦能通过GPRS上传至管理维护人员或用户手机APP上。如检测到水系统管道存在水压过低或冷冻冷却水泄漏情况，可以及时的将报警信息上传机房监控与有关人员手机中，值班维护人员采取紧急措施进行应急处理，从而保障中央空调系统的经济性与安全性。
1简介
中央空调水系统的渗水与漏水问题在实际工程项目中是经常发生的，已成为工程施工人员和运行维护人员感到最棘手的问题之一。一旦此类情况发生，就可能直接或间接的造成比较大的损失，在民用领域中水系统的漏水会造成建筑物装修的损毁（如室内风机盘管嵌入式与天花吊顶等机型）；在IDC（计算机数据机房、数据处理中心）如果发生泄漏所造成的不仅仅是电路短路与设备损坏，而且会造成重要数据的损坏丢失、业务中断等无法估计的严重后果（王金山，中央空调工程风机盘管系统渗水问题分析，洛阳工业高等专科学校学报，2006年第1期45-46页）。中央空调水系统的漏水现象的产生主要问题出现在两个环节上，一是施工安装时由于工程材料或安装工艺不良等问题，设备调试验收中没有发现微小泄漏从而留下了隐患，二是在日常运行中由于材料部件的老化与运行中设备故障等因素造成的泄漏（田文正，中央空调系统漏水现象之我见，科技信息(科学教研)，2007年第28期89-91页）。中央空调水系统的漏水监控的难点在于水系统运行时出现微漏渗漏等情况短时间内难以发现。水系统与氟系统在设备运行时有所区别，氟系统中出现泄漏时，空调系统的运行参数往往会很快发生比较明显的变化，如制冷制热效果明显下降等；而水系统产生的微小泄漏的情况，运行参数与效果往往不会产生明显的变化，但如上所述造成的后果往往是比较严重的。因此，发现漏水现象并能及时有效处理是保障中央空调安全运行的重要工作。本文设计的系统能实时采集和中央空调水系统测的多组技术参数数据利用物联网技术，将数据传送到云端进行存储、分析、监控、告警，从而全方位保障中央空调水系统的稳定安全运行。
2系统设计
2.1总体架构系统为一典型物联网架构，主要分为用户监控层、云服务器层、网关、现场控制层与传感器执行层。能将水压、阀门状态、水流量、水温等数据通过网络实时上传至云监控中心和用户手机APP上，其中现场控制层和传感器执行层运用先进的ARM控制系统和精准的控制算法，是本系统的关键装置。中央空调水系统数据采集与监控总体架构图如图1所示。2.2基本采集装置介绍该装置最重要的核心部分是一个以阀体组成的检测部件，基本采集装置具体结构如图2所示。其工作原理是：1)水流量大小的变化会引起磁铁3的位移变化；2)通过装在阀体上的霍尔传感器可以感知位移量的大小，水流量的大小变化转化成标准的电信号输出变化3)通过计算和标定，实现对微小水泄漏监测同时利用阀体上装载的压力、温度传感器检测水管内的压力和温度参数。2.3主机及相关模块介绍主机下接基本采集装置，实现水系统参数的采集及电动球阀的控制；上接云服务器，实现参数的上传、命令的接收。主机与云服务器可通过GPRS/WiFi方式连接，实际使用中可选择一种通信方式使用。芯片及相关模块如图3所示。2.3.1CPU。采用了ARM的Cortext-M3处理器的CPU方案。Stm32单片机的计算功能强大，程序编程灵活，价格便宜、自由度大，可以利用软件编程完成各种算法和逻辑控制，并且由于其功耗低、体积小、技术成熟和成本低等优点，使其在各个领域应用广泛（邢丽华，高志鹏，基于SPEAr320与STM32的GLC设计，工业控制计算机，2014年第1期23-25页）。2.3.2GPRS。采用SIM800,它是一款四频GSM/GPRS模块,SMT封装。其性能稳定，外观小巧，性价比高，能满足客户的多种需求。它的工作频率为GSM/GPRS850/900/1800/1900MHz，可以低功耗实现语音、SMS、数据和传真信息的传输。它的尺寸为24*24*3mm，能适用于各种紧凑型产品设计需求。同时通过支持蓝牙和EmbeddedAT等高级特性，可以为客户节省成本和快速开发带来更多便利（韩进，基于SIM800C的GPRS数据传输系统设计，自然科学与工程技术,2016年第11期92-95页）。2.4流速原理介绍水流量检测是利用霍尔元件的霍尔效应物理量实现的，主要由塑料阀体，水流转子组件，和霍尔传感器组成，在霍尔元件的正极串入负载电阻，同时供给5V的直流电压并使电流方向与磁场方向正交。当水通过涡轮开关壳推动磁性转子转动时，产生不同磁极的旋场转，磁切割磁感应线，产生高低脉冲电平。由于霍尔元件的输出脉冲信号频率与磁性转子的转速成正比，转子的转速与水流量成正比，根据水流量的大小来检测空调水系统的漏水状况。2.5云端部署及APP展示2.5.1服务器系统。云端服务器的系统我们采用的是SpringMVC+Spring+Mybatis的J2EE框架进行开发的，部署在阿里云的ECS上，为了防止服务器的故障，我们采用了Nginx做负载均衡，同时数据库使用的是MySQL5.7的Master+Slave的主从模式，保证了数据的安全性和可靠性。2.5.2APP应用。主要功能包括了当前采用的监控模式、实时的水压状态、设备当前的状态、水温水压情况、历史告警信息等。APP应用展示如图5所示。
3具体安装和使用
下面通过具体应用案例，对本装置在冷冻水系统中的应用作举例说明。3.1本装置的整体安装位置如图6所示3.2检漏模式定义1)三种情况均属于流量＜1L／min。2)以流量的大小作为基础判断。3)检测区间在5-30ml/min时，定义为微渗漏。4)检测区间在30-100ml/min时，定义为微流量。5)检测区间在＞100ml/min时，定义为小流量。6)出现以上三种微小流量的情况任何一种，都会出现显示预警。不同的情况下，推送的信息会不同：微渗漏：预警，推送可能管路存在微渗漏风险，请增压试验验证的信息，阀门不执行保护动作。微流量：报警，推送管路存在渗漏，请及时检查并排除隐患的信息，阀门不执行保护动作。小水流：保护，推送管路存在漏水，请及时检查并排除隐患的信息，持续24小后进行关阀保护。3.3具体使用智能水阀安装到指定位置后，空调在运行状态下，智能水阀对膨胀水箱进入冷冻水系统的水量进行实时监控，在安装时间不长的情况下，智能水阀根据上述规则在空调系统停止工作的情况下对管道进行检漏同时系统不断对补水量进行采集等到数据样本足够多时，水阀就能实时对管道状态做出诊断并发出预警信号根据当事态的严重程度，智能水阀会切断供水并打开排水阀。同时水阀还具有水温检测，水压检测等功能。
4结语
本论文主要设计解决了中央空调水系统在安装施工阶段不能定量检测微小泄漏的问题，通过数字化的形式杜绝了施工阶段可能遗留的各种水泄露隐患。经过与楼宇智能化技术和物联网专业的合作，我们将目前比较先进的ARM芯片嵌入了本装置，再利用智能楼宇和物联网的软件技术使本设计上升为了一种物联网化的中央空调水系统数据采集装置。除了可以用于安装施工阶段的检测外，还可以作为中央空调水系统日常运行和维护的数据采集设备，通过与中央空调监控中心的数据互联从而实现物联网化先进管理。
作者：徐中干
中央空调水系统数据采集分析 来源：网络整理
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