基于ZigBee的VAV空调能耗数据采集系统的设计_张海涛

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W B I 8 9 5 /W B I 876 5 , 隔离 测量 单 相/ 三 相 电路 中 的 电流 ! 电压 的有 效值 , 功 率 ! 功 率 因数 ! 频 率 ! 电 能等 参数 , 其采 用 M o d b u s R T U 通讯协议 , 输 出为 RS 一 485 数字 信 号 " 无线 模 块选 用 的 是 C C 2 53 0 , 它是美国 竹 公 司 推 出的 高性 能 ! 低功 耗 的 以 c s l 为 内核 c c 2530 为
温湿度传感器 光每传感器
终端节点 点
C C 2 53 0
终端 节点 点
C C Z汉 2 0
终端节点 点
C C 25 30 0
电t 采集 集 模块
温度传 传 感器
图2
系统的硬件结构 图
块中内置 的温 度 传感 器 ( TC7 ) 和 光敏 传 感 器
(T PS 8 51 ) 是用 1 3 一b it s 二进 制 补 码 的形 式 来 表 示 温度 数 据 和光照 强度 数据 , 内置 模 数转 换 器 " 对 于
能耗数据采集 系统 " 本 系统采用了 M o d b u s 协议 , 以 C 5 1 单片机 为 内核 , C C 2 53 0 作 为射频传输 芯片 " 详细介绍 了该 系统的结构 ! 软硬件 的设计 ! 底层 硬件设备 的选择 及 Zi gB e e 节点 的连 接
与 实现方法 " 并成功地 应用到 西安建筑科技 大学智能建筑研 究所的 V A V 空调 系统 中 " 实现 了
eessf u l ly app l ied t o the V A V air 一 eo ndi ti on i ng system of t h e Inst it ute of I nt el li gent B uil dings in X i妞 n U niver s i y of A rehit t eetur e an d
由于 智能 建筑数 量 的不 断增 加 , 建筑 能耗 也 不 断在 攀升 , 能 耗 审计 越来 越 受 到 有 关 部 门 的重 视 " 作为 变 风 量 ( V ar ia b le A i r Vo l um e , V A V ) 空 调 系 统 , 它是智 能 建筑 能耗 的大户 , 所 以 , 对 变风 量 空 调能耗 监测 与计 量是 能耗 审计 的前 提 与基 础 , 它 自 然 占有 极其 重要 的位 置 " 目前 , 在 变 风量 空调 系统 中 , 基 本上 采 用有线 综合 布线 技术 , 但 普遍 还 存在 以下缺 点 : 系统可 扩展 性 能差 , 系统 安 装和 维 护成 ,: .二弃屯一 1二 厂 二了二二墓了~ 套几二二觉二且立 本 高 , 增 减设备 需要 重新 布线 , 且 布线麻 烦 " 近年来 随 着蓝 牙 ! W i 一F i !z i gB e 等 无线 通信 技 术 的兴起 , 给监控 系统 提供 了新 的 解决 方 案 , 采 用 无线 的方 式构 建灵 活便 捷 的变风 量 空调能 耗 监测
甲} 界 }二 赞 } C (二 2531 ) 一 N oD E 一 l 卜 }接 片 = 月{委 居
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232 2 RS C C25 3 0一 N OD E 一 2
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无
电量采 采 集 模块 块
节 线 点
TC 7 7 来 说 , 最 高位 是符 号位 , /o 0 表 示温 度 为 正 , ,. 0 表示 温 度为 负 , 接 着是 1 l 2 一b i ts 温度 数据 , 并
1
二. 引
言 一 曰
二0 艺 系统 , ,二 已成 二今 厂 厂 后 了二 发展 犷一 的一 认二 个 二 必止犷 然趋 势 /丫" 二丫 其 中 ,. ,二 1二 2 9B e 无线 网络技 术 是 一种 高 可靠 的 ! 低 功耗 ! 低 成
本 ! 数 据 传 输 安 全 的无 线 网 络 " 将 Z igB e e 技 术应 用到监 控 系统 中 , 也逐 渐成 为研 究 的热 点 " 针 对 V A V 空 调 能 耗 数 据 采 集 系 统 , 本 文 以西 安建筑 科技 大学 智能建 筑实 验室 变 风量 空 调 系统 为 研究 对象 , 提 出 了一 种 基 于射 频 芯 片 C C 2530 十传 感 器 + 电量 采集模 块架 构 的实时 数据 监控 系统 " _ _ , 二~ _ , . , !" !, 考虑到与变风量空 一 J! 刁/ 的硬件设计 0J ~ 0 ~ 护 . 2 系统 ) 系统 硬件 器 件 的选 择 l
控 中 心 监
霏 ,示 无 ~
C s l 网关 关
C C 25 3 0
核 心 的 ZigB ee 芯片 , 它是 新 一 代 SO C 芯 片 C C 25 30
是 真 正 的 片 上 系 统 解 决 方 案 , 支 持 国 际 80 2 . 巧.4 标 准 以 及 Z igB ee ! z i gB ee p R O 标 准 " 此 外 , C C 253O 结 合 了一 个 完全 集成 的 , 高性 能 的 R F 收发 器 与 一 个 8 05 1 微 处 理 器 , 8 K B 的 R A M , 256 K B 内存 , 具 有强 大 的 支持 功 能 和外 设 , 比 如 R S23 2 ! SP I 接 口实现 与 其 他设 备 的数 据 交 换 , 为无 线 传 感 器 网 络提 供 了多种 解决 方案 " 根据 功能 的不 同 , 节点 有 三种 类 型 , 协调 器 节 点 ! 路 由节点 及 终 端 节 点 " 终 端 节 点 的 z i gB e 模
能耗数据采集 系统的智能化 ! 信 息化 ! 高可靠性及安装 简单 ! 易于维护的 目标 , 取得 了明显 的
成效 & 数据 ; z i gB e e ;
Mo d bu s 协议 ; 电量采集模块 文献标 识码 : A
中图分类号 : 仰 2 7
D e sign a n d Im P lem en tatio n of W irele ss A ir 一e on d iti on E n erg y C o n su m P tion D ata A e q u isitio n S y ste m
2 0 12 年5 月 第1 9 卷 增 刊
控
制
工
程
M ay 2 0 1 2 V ol . 1 9 , 5 0
C on tr o l E n g ine erin g of C h i na
文章编 号 :167 1一848 (2012 )S 0 刁172刁 4
基于 z i gB e 的 v A V 空调 能耗 数 据 采集 系统 的设 计
收 稿 日期 : 20 1 1城 X月洲 ); 收修 定稿 日期 : ZO H 义 X> 一O
调底层 众多设 备 的连接 与通 信需 求 , 及 本 实验 环境 的特殊 性 , 故采 用 电磁 隔 离 原 理 ! 专 业 M C U 控 制 器 的 智 能 型 电 参 数 采 集 模 块 P K 60 1 l / PK 6 0 1 5 !
张海涛 , 任 庆 昌 , 袁 成翔
(西安建筑科技大学 信息与控制工程学院 , 陕西 西安 1 0 5 ) 7
摘
要 : 针时在 变风量空调 系统 中设备数量 众多 , 安装方式复杂 , 采用有线布线 方案实施
麻烦 , 系统可扩展 性差等现状 , 提 出了一种 由 48 5 总线和 zigBe e 无线技 术相结合 的 V A V 空调
A b strac t: A eord i ng t o the nu m eb e r s o f diviees i n t he v面 a b l e ai r vol um e ( V A V ) ai r eondit i on i ng syst em , t l l e eom p l exit y of t he i nsta lla tio n , th e t o u b u le o f im p le m e n ta rion o f th e e a r b le w i r i n g se h e m e , a n d p oo r sy s te m se a l a b ility e te , h as P r o P o s ed a m e th o d O f e o n d itio n in g e n e 卿 e o n s u m p tion w h ie h eo m b VA V a l r -
a n d sim P le in s ta l la tio n a n d e a sy to m a in ta in , a n d h a s a eh ie v e d r e su lts r e m a k r K e y w o rd s : en e 嘟
eo n su m P tio n d ata ; Z ig B e e ; M o d b u s P ro to e o l; ele etr i e d a ta a e 卿 isitio n m o d u le
墓金项 目: 陕西 省教育厅 自然科学专项基金项 目(llJ K 0 9 0 6 ) 作者简介 : 张海 涛(1986 一 ) , 男 , 陕西延安人 , 研究生 , 主要研究方向为无线技术在 V AV 空调领域 的研究 与应用等 ;任 庆 昌( 1 945 一 ) , 男, 教 授! !
增刊
张海 涛等 : 基 于 z i gB e e 的 V A V 空调 能耗 数据 采 集 系统 的设 计
e e h n o lo 群 , a e h ie v e d . T h e ta 笔et o T f in te llig e n e e of en e r y g e o n s u m P tio n d a ta a e q u is itio n sy s te m , in o f a b ly . m a tio n te e h n o lo 群 , h ig h r r e lia b ility