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基于485總線的中央空調計費系統

計費原理系統構成通信協議通信機制的控制

   隨著經濟的不斷發展,中央空調在商業性大樓、民用住宅中已被廣泛采用。但收費方式則基本上沿用暖氣系統按面積平攤計費方式。即:由物管部門定出每平方米價格,各用戶按承租總面積付費。這種收費方法存在諸多弊端。首先,會導致用戶的惡性消費。由于收費是按面積分攤,用戶交費均為定值,與使用情況無關,以致于敞開門窗用空調等各種惡性消費現象隨處可見。其次,在這種“不用白不用”的消費方式下,系統的節能措施(諸如變頻之類)難以發揮作用,因此造成運行費用和維護費用加大,用戶負擔加重。此外,還造成物管部門與用戶的糾紛。當碰上用戶外出,空調長期不用,這種固定收費就變成了強迫消費,加大物業管理難度。

目前,市場上有能量積算儀可用于計算該管道使用區域內用戶所消耗的總冷(熱)量,但其價格昂貴,如果每個用戶安裝一臺,對于有眾多用戶的大樓其計費成本太高,不具有可行性。本文所提出的中央空調比例分配計費系統整座大樓只需購買一個能量計算儀和一臺用于管理的計算機,為每個風機盤管配備低成本的數據采集模塊,便能算出每個用戶的費用,具有較高的可行性和實用性。

1  計費原理

該計費系統計費原理主要基于能量比計算公式。在中央空調系統的主管中安裝一套能量計算儀,用于計算整個中央空調的實際總冷(熱)量。每個風機盤管上安裝一數據采集模塊,收集風機盤管工作時所在功率檔次值和室內實際溫度等信息。能量表和眾多的數據采集模塊通過RS485總線連接到中央管理計算機,中央管理計算機通過總線讀取數據,按以下公式計算每一臺風機盤管實際的制冷量:

     A

式中:W1表示整個中央空調的實際總冷量,通過總管上的能量計算儀讀??;W2表示整個中央空調標準工況下的總制冷量,為每個風機盤管所在的功率檔表示的標準工況下制冷量的總和;Q2表示一臺風機盤管標準工況的制冷量;即該風機盤管所在的功率檔表示的標準工況下的制冷量; A 為回風溫度的矯正參數,不同的溫度有不同的矯正系數,該系數由每個風機盤管所在房間的溫度決定。Q1即為所要求的每臺風機盤管實際的制冷量。

2  系統構成

   系統為基于RS485總線的主從式網路。中央管理計算機為總線主設備,裝在每個風機盤管上的數據采集模塊和總能量計算儀為總線從設備。上位機采用研華工控機,其良好的穩定性能保證系統的可靠。由于一般大樓的風機盤管可能有1000個以上,每路的RS485總線理論上最多只能掛254個節點,因此采用RS-232RS-485單串口轉換器將計算機連入總線無法滿足1000多個節點的通信要求。這里用2塊研華公司的4端口高速RS485PCI接口卡擴展出8路并行的RS485總線,這樣每路總線上最多只需接200個節點,數據傳輸可以達到較高的波特率,即滿足了現場的需要,也提高了通信的效率。數據采集模塊以單片機為核心,采用MAX485將串行口轉換為RS485規程連入RS485總線,將采集到的數據傳送給上位管理計算機或接收上位機的指令。系統的框圖如圖1所示,這里只畫出其中4路上部分連接。

   基于485總線的中央空調計費系統

                                 1  系統框圖

3  通信協議

   制定通信協議的原則是字節數少,功能多,編程簡單。根據以上原則指定了如下的通信協議。

3.1  數據結構

幀分為數據幀和命令幀兩種結構,格式為

命令幀結構:

幀開始

目標地址

0×FF

命令碼

校驗碼

幀結束

數據幀結構:

幀開始

目標地址

序號

長度

數據區

校驗碼

幀結束

幀開始、幀結束等:規定幀的開始和結束的標志,用8個位表示:01111110,由于對數據幀進行了差錯控制,在幀中間不會出現該標識符,所以又用開始符作為結束符。

目標地址:本次通信的從站地址。

序號或命令字標識位:1個字節,其值為0×FF,則為命令幀,否則為數據幀,此時存儲的是數據幀的序號。

 長度:標志數據區的長度,1個字節。

命令碼:規定主站向從站發出的命令。

數據區:數據區的總長度一般不超過150字節。

校驗碼:這里采用國際標準化的循環冗余校驗碼的編碼體制(CRC)進行校驗,長度是2個字節。

主機向從機發送命令幀。從機收到命令幀后,通信正常則向主機發響應信息和數據信息。

3.2  差錯控制

數據在傳輸的過程中可能出現兩種錯誤的數據:數據傳輸錯誤和數據中出現了幀開始符。對這兩種情況進行分別處理,針對數據傳輸出現的錯誤的情況,在幀的結構中加了校驗碼,數據傳輸過程中通過校驗碼來判斷數據傳輸是否出現錯誤。如發出錯信息,發送方重發數據。對于在幀的其它段出現幀開始符,則在幀的打包和拆包過程中,采用0比特插入技術加以處理,即發送方包裝數據幀時,對除幀開始符以外的其它數據段進行檢查,遇到51時就在后面插入10,接收方在拆包數據幀時,檢查0比特插入區的內容,遇到連續的51則將其后的0刪掉。另外,在通信的程序中加上超時控制,當發送方發送數據或命令時,在給定的時間內,未收到接收方的響應幀,則發送方重發,若重發三次,仍未接受到響應幀則認為接受方故障,發出故障報警。

3.3  通信機制的控制

通信網絡采用主從式通信方式,由主機輪詢從機,從機之間不能互相通信。每個從機都有自己的機地址,當從機收到主機發出的請求信息時,首先檢查幀內的地址號是否與本機的地址號相符,是則對該幀進行校驗碼復核,若主機發出的校驗碼和從機根據接收到的數據算出的校驗碼相同則通信正常,執行相應的操作。若校驗碼不對,則通信出錯,對主機發出的信息視為無效,并向主機發出通信出錯代碼,主機收到該信息則重發命令。

該系統基于RS485總線,數據傳輸距離遠、抗干擾能力強,適合于在高層寫字樓,辦公樓的安裝,保證系統的可靠性和穩定性。

 

 

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