空调管理系统

技术领域

本发明属于空调技术领域，尤其涉及一种空调管理系统。

背景技术

目前，随着太阳能的广泛应用，采用太阳的光伏向空调机组供电，实现空调机组的纯直流供电或者控制将会成为空调市场的发展趋势。但是由于光伏发电受到环境的影响较大，空调机组在使用光伏供电时，难以保证空调机组性能的稳定性，空调机组的输出不稳定，对光伏逆变器的实际输出功率的利用率低，使得空调机组在使用光伏进行供电遇到障碍。而如采用传统的市电进行供电，会加大电网压力，同时中央空调整体耗能较大，增大了生产成本。所以一种系统可以将整个空调系统进行管理，统筹空调系统中各空调的工作模式。

有鉴于此，提出本发明。

发明内容

本发明针对上述的技术问题，提出一种空调管理系统。

根据本申请的空调管理系统，包括：

至少一个空调；

至少一个管理部件，管理部件与空调一一对应，管理部件至少包括逆变器和与逆变器连接的电压控制器，电压控制器地址与空调地址按照预设规则对应并形成拓扑关系，电压控制器与对应空调和市电连接，逆变器与空调连接；

上位机，其与电压整合电路和空调连接；

至少一个光伏板，其与对应的逆变器连接；

至少一个电压检测件，其与光伏板连接；

控制器被配置为：

当空调处于开机状态时，电压检测件检测光伏板的输入电压，当输入电压满足第一预设条件时，空调管理系统进入光伏直驱模式，电压控制器关机，切断市电，光伏板对空调供电；

当输入电压满足第二预设条件时，空调管理系统进入光伏并网发电模式，电压控制器开机并按照预设策略整合输入电压和市电为空调供电。

在本申请的其中一些实施例中，第一预设条件设置为输入电压大于第一预设电压，第二预设条件设置为输出电压小于第二预设电压，其中，第二预设电压大于第一预设电压，空调管理系统模式切换依据输入电压的幅值，并设置预设阈值的回差。

在本申请的其中一些实施例中，控制器被配置为：当空调处于关机状态时，空调管理系统进入光伏并网发电模式，电压控制器开机，电压控制器整合市电和光伏板的输入电压后为空调供电。

在本申请的其中一些实施例中，管理部件还包括储能件，储能件与光伏板电性连接，控制器被配置为：

当空调管理系统处于光伏直驱模式，且，外界光照满足第一预设光照条件时，光伏板的输入电压大于空调所需工作电压，光伏板的多余电量存储到储能件中；

当空调管理系统处于光伏并网发电模式，且，外界光照满足第二预设光照条件时，储能件给空调供电。

在本申请的其中一些实施例中，上位机通过通信网关与电压控制器、空调连接，控制器被配置为：

通信网关与空调、电压控制器建立数据链接，空调的运行数据和电压控制器的运行数据汇总到通信网关，并由通信网关统一进行数据封装后推送给上位机；

根据各运行数据切换空调管理系统的运行模式。

在本申请的其中一些实施例中，电压控制器与通信网关之间通过Modbus协议进行通信，当通信网关与各电压控制器建立数据链接时，控制器被配置为：

对电压控制器进行广播寻址，回复的电压控制器为在线电压控制器，统计在线电压控制器的数量并对在线电压控制器进行在线点检，生成电压控制器在线列表Tab[B]；

按照Modbus协议，每间隔第一预设时间，逐一读取每个电压控制器的全状态参数，将读取的全状态参数上报，并将全状态参数更新至电压控制器在线列表。

在本申请的其中一些实施例中，空调包括室内机室外机，当通信网关与各空调建立数据链接时，控制器被配置为：

对空调进行广播寻址，获取在线的空调数，并根据室外机反馈信息，确定在线的室外机的数量和各自的地址号，生成室外机在线列表Tab[A]；

根据在线的空调数，逐一点检室内机的基本信息，并生成室内机在线列表；

按照预设读取顺序逐一读取每个室外机的运转信息，并将运转信息增加至室外机在线列表；

根据室外机在线列表和电压控制器在线列表，生成室外机和电压控制器的拓扑关系。

根据室外机在线列表和逆变器在线列表，生成室外机和逆变器的拓扑关系。

在本申请的其中一些实施例中，当建立拓扑关系后，出现空调和电压控制器之间的物理绑定关系和拓扑关系不一致时，控制器被配置为：

根据实际物理绑定关系生成新的电压控制器在线列表，并下发至通信网关，重新建立拓扑关系。

在本申请的其中一些实施例中，，还包括远程展示平台，其与上位机连接，远程展示平台至少用于展示空调的机组运行能力、电压控制器的工作状态、光伏板的输入电压和实时电价。

在本申请的其中一些实施例中，当实时电价满足第一预设电价条件时，光伏能源管理系统根据预设节能策略控制光伏板的输入电压、市电的实际输入电压以及空调自身工作档位。

附图说明

图1为本发明中空调管理系统的结构框图一；

图2为本发明中空调管理系统的结构框图二；

图3为本发明中逆变器与室外机对接示意图；

图4为本发明中空调管理系统的接线示意图；

图5为本发明室外机与电压控制器拓扑对应关系示意图；

图6为本发明通信网关与逆变器通讯主流程图；

图7为本发明空调管理系统控制模式切换示意图；

图8为本发明中电参数上位机展示示例图；

图9为本发明中上位机和管理部件、空调的连接示意图；

图10为本发明中空调管理系统的结构框图三；

以上附图：

空调1；管理部件2；逆变器21；电压控制器22；储能件23；

上位机3；光伏板4；电压检测件5；

市电7；通信网关8；远程展示平台11。

具体实施方式

下面结合具体实施例对本发明作进一步说明，以使本领域的技术人员可以更好的理解本发明并能予以实施，但本发明所要求保护的范围并不局限于具体实施方式中所描述的范围。需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互任意组合。

需要说明的是，在本发明中涉及“第一”、“第二”等的描述仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示其相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。

另外，各个实施例之间的技术方案可以相互结合，但是必须是以本领域普通技术人员能够实现为基础，当技术方案的结合出现相互矛盾或无法实现时应当认为这种技术方案的结合不存在，也不在本发明要求的保护范围之内。

本申请中空调机通过使用压缩机、冷凝器、膨胀阀和蒸发器来执行空调机的制冷循环。制冷循环包括一系列过程，涉及压缩、冷凝、膨胀和蒸发，并向已被调节和热交换的空气供应制冷剂。

压缩机压缩处于高温高压状态的制冷剂气体并排出压缩后的制冷剂气体。所排出的制冷剂气体流入冷凝器。冷凝器将压缩后的制冷剂冷凝成液相，并且热量通过冷凝过程释放到周围环境。

膨胀阀使在冷凝器中冷凝的高温高压状态的液相制冷剂膨胀为低压的液相制冷剂。蒸发器蒸发在膨胀阀中膨胀的制冷剂，并使处于低温低压状态的制冷剂气体返回到压缩机。蒸发器可以通过利用制冷剂的蒸发的潜热与待冷却的材料进行热交换来实现制冷效果。在整个循环中，空调机可以调节室内空间的温度。

空调机的室外单元是指制冷循环的包括压缩机和室外热交换器的部分，空调机的室内单元包括室内热交换器，并且膨胀阀可以提供在室内单元或室外单元中。

室内热交换器和室外热交换器用作冷凝器或蒸发器。当室内热交换器用作冷凝器时，空调机用作制热模式的加热器，当室内热交换器用作蒸发器时，空调机用作制冷模式的冷却器。通过液体管和气体管，连接室外单元和室内单元。

在本申请实施例中，提出了一种空调管理系统，以实现对多个配有光伏供电的空调1进行平台化管理，参照图1，该空调管理系统包括至少一个空调1、至少一个管理部件2、上位机3、至少一个光伏板4、至少一个电压检测件5和控制器，其中，管理部件2逆变器21和空调1一一对应，管理部件2至少包括逆变器21和与逆变器21连接的电压控制器22，电压控制器22地址和空调1地址按照预设规则对应并形成连续的拓扑关系，电压控制器22与对应的空调1和市电7连接，逆变器21与空调1连接；上位机3与电压控制器22和空调1连接，用于实现对于逆变器21和空调1的数据采集和逻辑控制的下发；光伏板4与对应的逆变器21连接，光伏板4可以通过逆变器21直接向空调1供电；电压检测件5与光伏板4连接，用于检测光伏板4的输入电压。

上述控制器被配置为：当空调1处于开机状态时，电压检测件5检测光伏板4的输入电压，当输入电压满足第一预设条件时，空调管理系统进入光伏直驱模式，电压控制器22关机，切断市电7，光伏板4直接对空调1进行供电；当输入电压满足第二预设条件时，空调管理系统进入光伏并网发电模式，电压控制器22开机并按照预设策略整合输入电压和市电7为所述空调1供电。

预设策略至少包括调整输入电压和市电7的比例来降低市电7端的供应，空调1的预设节能策略。电压控制器22可以按照预设策略调配输入电压和市电7的供电比例来进行节能，或者，电压控制器22可以按照预设策略调整空调1的工作模式以及需要的工作电压，同时调配输入电压和市电7的供电比例，从能源供给端和输出端进行互补联动控制，以达到高效节能的目的，同时也不会过分降低空调1的自身能力。

在本申请的其中一些实施例中，为了保证室外机的工作状态稳定性，参照图3，逆变器21直接与室外机连接，还可以在逆变器21和空调1之间设置控制开关，当电压控制器22关闭时，控制开关闭合，光伏板4通过逆变器21直接给空调1供电，当电压控制器22打开时，控制开关断开，光伏板4的输入电压通过逆变器21连接电压控制器22，电压控制器22整合输入电压和市电7对空调1进行供电。

通过以上设置，一个上位机3连接多个空调1和多个管理部件2，并建立空调1和电压控制器22之间的拓扑关系，使空调1与电压控制器22之间的地址连接与物理连接一致，为后续的上位机3与空调1、电压控制器22之间进行数据传输建立基础。同时，根据传输的数据对电压控制器22和空调1的工作状态进行调整，以满足不同情境下的需求，提高了空调1产品的使用场景。

在本申请的其中一些实施例中，第一预设条件设置为输入电压大于第一预设电压，第二预设条件设置为输出电压小于第二预设电压，其中，第二预设电压大于第一预设电压，空调管理系统模式切换依据输入电压的幅值，并设置预设阈值的回差。

具体的，参照图7，当检测室外机运转状态为开机时，则进一步检测光伏板4的输入电压，若输入电压>560V，系统进入光伏直驱模式，此时认为光照强度充足，系统控制电压控制器22关机，光伏板4的输入电压直接供给空调1进行运转，并通过硬件电路上，单向通路的设计，切断市电7的供给，此时空调1的运行全部由光伏板4驱动。若检测输入电压<520V，则控制电压控制器22开机，空调管理系统切换回光伏并网发电模式。

在此过程中，当输入电压处于520V-560V之间，当输入电压处于电压增长过程时，空调管理系统处于光伏直驱模式，当输入电压处于电压降低过程时，空调管理系统处于光伏并网发电模式。

当空调管理系统处于光伏并网发电模式时，由光伏板4和市电7共同进行空调1供电，光伏板4和市电7的供电比例可以设置为：光伏板4首先进行供电，市电7作为补偿电压进行供电。

通过上述设置，对光伏并网发电模式和光伏直驱模式的切换进行了回差控制，使电压控制器22不需要频繁启停，既可以提高模式切换的柔顺性，也间接提高了电压控制器22的使用寿命，同时当时电压不稳，影响空调1工作效能。

在本申请的其中一些实施例中，参照图9，上位机3通过通信网关8与空调1和电压控制器22连接，控制器被配置为：

通信网关8与空调1、电压控制器22建立数据链接，空调1的运行数据和电压控制器22的运行数据汇总到通信网关8，并由通信网关8统一进行数据封装后推送给上位机3；根据各运行数据切换空调管理系统的运行模式。

在空调管理系统中，每一台空调1标配一个电压控制器22，通信网关8使用标准Modbus协议对电压控制器22进行状态读取和控制指令的下发，进而搭建一个适用于整个空调1系统的光伏能源数据管理和数据交互平台，来承载后续的空调机组节能策略。

在本申请的其中一些实施例中，通信网关8最大可以同时对应64个电压控制器22，按照电压控制器22的实际通讯地址由小到大排序，对应到室外机中，同样对室外机的地址好从小到大进行排序，并与电压控制器22地址进行一一对应。多个电压控制器22地址需要连续设定，与室外机的地址排序形成一个连续的拓扑对应关系，最后通信网关8通过串口在上位机3上显示室外机和电压控制器22的拓扑关系，参照图4。通信网关8与电压控制器22之间可以通过RS485串口连接，通信网关8与空调1通过空调1系统通讯数据控制总线连接，通信网关8与上位机3之间通过USB连接。

上述所说的将空调1运行数据和逆变器21数据均汇总到网关中，由通信网关8统一进行数据封装并推送上位机3。在建立数据通讯前，通信网关8是无法确认空调1和电压控制器22的数量，需要通过下述方式来建立数据链接。

在本申请的其中一些实施例中，参照图6，当通信网关8与各电压控制器22建立数据链接时，控制器被配置为：

对电压控制器22进行广播寻址，回复的电压控制器22为在线电压控制器22，统计在线电压控制器22的数量并对在线电压控制器22进行在线点检，生成电压控制器22在线列表Tab[B]；

按照Modbus协议，每间隔第一预设时间，逐一读取每个电压控制器22的全状态参数，将读取的全状态参数上报，并将全状态参数更新至电压控制器22在线列表。

具体的，通信网关8与多个电压控制器22同时通讯，参照图6。

首先进行电压控制器22广播寻址，具体的，从机通讯地址为0，读取30070点位，统计回复的设备数量，进行在线电压控制器22的在线点检。同时USB上报检索到的电压控制器22数量。

需要说明的是，此步骤需要同时与室外机在线列表进行比对，将电压控制器22地址与室外机建立拓扑关系，为后续电压控制器22相关参数与外机进行关联和绑定。

为了保证电压控制器22数量确认的准确性，可以广播两轮，当回复数量一致时，则继续下一步通讯步骤，若连续两次回复的数据不一致，则再次进行广播寻址。

其次，按照既定的Midbus协议，每间隔500ms，逐一读取每个电压控制器22的全状态参数。

需要说明的是，具体的间隔时间可以根据全状态参数数量以及空调管理系统所处网络条件进行设置。

再次，将获取的所有电压控制器22的全状态参数，通过USB逐一上报到上位机3，在此过程中，可以通过串口打印日志的形式来显示电压控制器22的状态参数。

最后，电压控制器22和通信网关8之间具有定时通讯任务，每间隔一个预设定时时间，通信网关8开启定时通讯任务，包括读取电压控制器22的状态参数以及下发控制逻辑。

需要说明的是，上述状态参数包括每个电压控制器22的变化参数，如当前的运转状态、输入功率、市电7电压、峰值有功功率以及输入电压。下发控制逻辑包括根据电压控制器22的变化参数进行限流、电源启停等电压控制器22控制动作。

在本申请的其中一些实施例中，空调1包括室内机和室外机，参照图7，当通信网关8与各空调1建立数据链接时，控制器被配置为：

对空调1进行广播寻址，获取在线的空调1数，并根据室外机反馈信息，确定在线的室外机的数量和各自的地址号，生成室外机在线列表Tab[A]；

根据在线的空调1数，逐一点检室内机的基本信息，并生成室内机在线列表；

按照预设读取顺序逐一读取每个室外机的运转信息，并将运转信息增加至室外机在线列表；

根据室外机在线列表和电压控制器22在线列表，生成室外机和电压控制器22的拓扑关系。

根据室外机在线列表和逆变器21在线列表，生成室外机和逆变器21的拓扑关系，参照图5。

具体的，通信网关8可以同时与多个空调1进行通信，对通信网关8与各空调1建立数据链接的过程进一步说明。

首先，通信网关8广播寻址，确认室外机数量。具体的，使用空调1间通讯协议，首先获取通讯对象的冷媒系统数，同时根据室外机的反馈信息，确认每个冷媒系统中室外机的数量和各自的室外机地址号，并生成室外机在线列表Tab[A]。

其次，根据在线的冷媒系统数，逐一点检每个冷媒系统下，室内机的基本信息，示例性的，地址号，当前开关状态，内机膨胀阀开度，运转模式，并生成室内机在线列表。

再次，按照预设顺序逐一读取每个室外机的运转信息，预设顺序是由系统号、地址号最小的室外机开始，依此轮询到最大的室外机。上述运转信息主要包括关键运转参数，如压机频率，二次侧电流、排气压力等。

最后，根据上述中的电压控制器22的点检信息，生成室外机和电压控制器22的拓扑关系。

在通信网关8与空调1建立数据链接过程中，室内机与室外机一一对应，在线的数量一致，可以通过建立室外机和电压控制器22的拓扑关系，从而确定室内机与电压控制器22的拓扑关系。

在一些实施例中，可以将室内机在线列表中的室内机的基本信息合并到对应的室外机在线列表中，以实现对室内机运行状况的上传和监控，并能够根据室内机的运行状况对空调1的整体工作进行控制。

需要说明的是，上述Tab[A]中的第一不为0的元素(在线室外机)对应Tab[B]的第一不为0的元素(在线电压控制器22)，本申请中涉及的空调管理系统中的通信网关8，会将空调1数据和电压控制器22数据整合为一个独立的结构体使用上位机3交互的通信协议进行上报。每个结构体数据检索的思路是：根据Tab[A]来更新空调1室外机数据，根据Tab[B]来更新电压控制器22数据。所以，对于上位机3来说，一组数据包，既涵盖了空调1的运行数据，也涵盖了电压控制器22的电参数，二者作为一个整体，对上位机3来说是一个受控单元。

在本申请的其中一些实施例中，管理部件2还包括储能件23，储能件23与光伏板4电性连接，控制器被配置为：

当空调管理系统处于光伏直驱模式，且，外界光照满足第一预设光照条件时，光伏板4的输入电压大于空调1所需工作电压，光伏板4的多余电量存储到储能件23中；

当空调管理系统处于光伏并网发电模式，且，外界光照满足第二预设光照条件时，储能件23给空调1供电。

在实际应用中，光伏板4在一天储能过程中，有平均4～5小时能够满足光伏直驱模式，此时光伏板4可以提供的电力能力较高，且远超空调机组的实际需求。在此种模式下，管理部件2的电压控制器22关闭，但是管理部件2的储能部件仍在正常工作，管理部件2会控制逆变器21将多余的电力能量存储到储能部件中。当空调管理系统检测当地时间处于夜晚，同时电压控制器22处于光伏并网发电模式时，会启动储能部件的备用电量，对市电7进行补偿，进一步减少空调机组在夜间对市电7的需求，降低市电7压力。

通过上述设置，根据空调管理系统获取的实时时间以及夜晚也是空调1用电高峰期，电网压力较大，充分考虑的管理部件2的储能控制策略，对多余的电量进行存储并将其应用到用电高峰期，可以有效的减小电网压力，实现白天储能夜晚应用的工作模式。

需要说明的是，电压控制器22处于光伏并网发电模式时，也可以根据需要将逆变器21中部分电量进行存储，以待备用。示例性的，当通知空调1系统区域即将停电时，可以控制逆变器21中部分电量进行存储。

在本申请的其中一些实施例中，控制器被配置为：当空调1处于关机状态时，空调管理系统进入光伏并网发电模式，电压控制器22开机，电压控制器22整合市电7和光伏板4的输入电压后为空调1供电。具体的，检测室外机运转状态为关机，则控制逆变器21开机并处于光伏并网发电模式。此时，光伏板4的电能直接给逆变器21进行存储，由逆变器21整合市电7和光伏板4的电能给空调1供电，维持空调1整机的待机运转。

在空调1待机时采用光伏并网发电模式，可以有效防止空调1突然开机，光伏板4的输入电压不足以支撑空调1整机的工作，导致空调1开机失败的问题出现。

在本申请的其中一些实施例中，参照图10，空调管理系统还包括远程展示平台11，远程展示平台11与上位机3连接，远程展示平台11至少用于展示空调1的机组运行能力、电压控制器22的工作状态、光伏板4的输入电压和实时电价。

室外机配置电压控制器22后，会通过通信网关8的拓扑关系，与相应的电压控制器22设备进行一一的绑定，则电压控制器22相应的电参数便会做为该室外机的部分状态参数一同进行上报。上位机3会将该类参数按照数据列表、图表等形式在远程展示平台11上进行多样的展示，解决电参数展示问题，展示示例图参照图8。

在本申请的一些实施例中，在保持电压控制器22正常控制的前提下，将空调1的运行进行了联动控制，空调管理系统一方面控制逆变器21的动作，也通过云对接，获取了实时电价，同时可以控制空调1自身的节能策略。

示例性的，在波峰电价时刻，控制空调1运转能力降额为80％，进一步减少能源消耗，且在系统的展示UI前端将机组运行能力和逆变器21工作状态机电压实时做联动展示，给空调1的管理者一个更直观的用电信息交互，进一步提高整个系统的智能化。

在本申请的其中一些实施例中，本申请不只是展示能源供给侧的电参数，如电压、电流、峰值功率等，还包括了空调1自身的运转参数，如压机频率，排气压力，环境温度等等。

本申请中的空调管理系统对空调1的能源供给侧的电参数和空调1自身工作参数整合到一个平台进行展示，配合空调1运转参数控制电压控制器22或空调1进行节电策略的下发，使空调机组单体实现节能高效运转。同时还可以根据展示内容进行综合性分析，给该管理系统的使用者一个直观的数据呈现形式和分析的思路，对管理节能提供更多的控制思路，更具有扩展性。

在本申请的其中一些实施例中，当实时电价满足第一预设电价条件时，光伏能源管理系统根据预设节能策略控制光伏板4的输入电压、市电7的实际输入电压以及空调1自身工作档位。

在本申请的其中一些实施例中，上位机3嵌入了节能策略，因上位机3可以获取最多且全的空调1当前所有电参数，上位机3可以结合实际空调1系统运转状态，进行节能策略的下发，可以有效的节省空调1系统对当前市电7的电力消耗，以及低负载下，电力资源的浪费。

在本申请的其中一些实施例中，当建立拓扑关系后，出现空调1和电压控制器22之间的物理绑定关系和拓扑关系不一致时，控制器被配置为：

根据实际物理绑定关系生成新的电压控制器22在线列表，并下发至通信网关8，重新建立拓扑关系。

具体的，上位机3拿到通信网关8上报的拓扑表、Tab[A]和Tab[B]后，按照需求对数据进行整合，并在界面中通过UI图片直观的呈现给用户当前默认的绑定关系，参照图5所示。

在实际安装过程中，若因现场施工难度问题导致现场外机和逆变器21的绑定关系与默认拓扑不一致，无法进行数据绑定以及后续的系统控制。

为解决上述问题，上位机3提供了接口，允许用户通过图片拖拽的形式，建立和实际一致的拓扑关系。数据处理的思路如下：因空调1的在线列表是固定不变的，即Tab[A]保持不变，用户拖拽UI图片修改了Tab[B]中每个元素的排列顺序，即生成了一个新的电压控制器22在线列表，定义其为Tab_1[B]，原则是只能修改元素的排序，不能增加或删减数量。上位机3完成Tab_1[B]的修改后，通过上位机3与通信网关8间的通讯协议，将新的在线列表Tab_1[B]，下发给通信网关8。通信网关8收到新的在线列表后会重新建立拓扑映射关系，上报给上位机3的数据包按照Tab[A]和Tab_1[B]的索引关系来进行后续数据的上报。

综上所述，本发明提供了一种空调管理系统，其中，该系统包括空调1、管理部件2、光伏板4、电压检测件5、与空调1和管理部件2连接的上位机3和控制器，管理部件2还包括逆变器21和电压控制器22，控制器被配置为：当空调1处于开机状态时，电压检测件5检测光伏板4的输入电压，当输入电压满足第一预设条件时，空调管理系统进入光伏直驱模式，电压控制器22关机，切断市电7，通过光伏板4对空调1进行供电，当输入电压满足第二预设条件时，空调管理系统进入光伏并网发电模式，电压控制器22开机并按照预设策略整合光伏板4和市电7为空调1供电。通过建立电压控制器22和空调1之间的拓扑结构，获得电压控制器22和空调1的工作状态，并根据预设节能策略调节输入电压、市电7和空调1工作，搭建节能高效的空调管理系统，提高了空调1管理的质量和效率，同时可以在保障空调1效能的情况下，从能源供给端进行节能。