一种蓄冰装置的自动采集模块及其采集方法

【技术领域】

本发明涉及建筑空调储能装备技术领域，尤其涉及一种蓄冰装置的自动采集模块及其采集方法。

【背景技术】

蓄冰装置，是利用电网低负荷期的廉价电力，如夜间电力，通过载冷剂(通常为乙二醇水溶液)将制冷系统制取的冷量贮存在水中，把水冻结成冰。而在电价昂贵的电网高负荷期，如白天，将冰中的冷量释放，从而减少电网高负荷期对电力的要求、实现电力系统“移峰填谷”的空调系统。在供电紧张的地区，蓄冰装置可以实现“负荷转移”——将电力供应高峰时段的冷负荷转移到电力负荷低谷时段，提高能源利用效率，解决电力高峰期电力供应问题。因此，该技术受到了用户的欢迎和电力部门的电力政策的大力支持，在国内迅速发展。

相关技术中，蓄冰装置的运行支持数据由安装在装置周边的管道、箱体上的各种传感器采集，再将各个传感器的信号线引致空调系统的主控制柜来实现。但由于蓄冰装置一般与空调系统的主控制柜较远，导致各传感器采集到的实时运行数据与实时采集分析计算后的数据之间有较大误差，需在空调主控制系统对各传感器参数进行高比例值修正，这样容易导致系统运行失稳机会增大。此外，传感器的信号线长度过长，从而令采集数据延迟和修正比例失调，从而导致蓄冰装置的蓄冷和释冷容量偏差大，容量小则不能满足使用需求，容量大则导致蓄冰装置及周边环境运行安全风险，进而导致蓄冰装置储能转换和融冰放冷效率下降。

因此，实有必要提供一种新的蓄冰装置的自动采集模块及其采集方法解决上述技术问题。

【发明内容】

本发明的目的在于提供一种提升蓄冰装置的冷量储能效率的蓄冰装置的自动采集模块及其采集方法，以解决相关技术中的问题。

为了达到上述目的，本发明提供了一种蓄冰装置的自动采集模块，其包括电源电路、具有若干I/O端口的单片机以及分别连接所述若干I/O端口之一的供水温度釆集电路、回水温度采集电路、管道压力采集电路、液位压力采集电路、水浸采集电路、温度控制电路、管道压力控制电路、液位压力控制电路、水浸度控制电路、显示模块、键盘模块，所述键盘模块可向所述单片机输入参数，所述电源电路包括连接220V电压的电源模块，所述键盘模块连接所述电源模块，所述单片机包括比较器以及预设程序，所述预设程序包括温控程序、管道压力程序、液位压力程序、水浸程序，所述单片机还包括连接所述电源模块的电源端口以及可存储所述参数的存储器，所述供水温度釆集电路、所述回水温度采集电路、所述管道压力采集电路、所述液位压力采集电路、所述水浸采集电路分别采集供水温度、回水温度、管道压力、液位压力、水浸的实时数据且传送至所述单片机，所述单片机分别向所述温度控制电路、所述管道压力控制电路、所述液位压力控制电路、所述水浸度控制电路输出控制信号。

更优地，所述显示模块包括连接所述若干I/O端口之一的显示电路以及连接所述显示电路的LCD显示屏，所述LCD显示屏连接所述电源模块。

更优地，所述供水温度釆集电路、所述回水温度采集电路、所述管道压力采集电路、所述液位压力采集电路、所述水浸度控制电路分别包括供水温度传感器、回水温度传感器、管道压力传感器、液位压力传感器、水浸传感器。

更优地，所述供水温度釆集电路、所述回水温度采集电路、所述管道压力采集电路、所述液位压力采集电路、所述水浸度控制电路还包括前置放大器、连接所述前置放大器的输出的A/D信号转换电路，所述A/D信号转换电路的输出连接所述若干I/O端口之一。

本发明还提供了一种蓄冰装置的自动采集模块的采集方法，其包括步骤：

S1，所述电源电路给所述单片机、所述键盘模块、所述LCD显示屏供电；

S2，采集初状态时，所述供水温度传感器、所述回水温度传感器、所述管道压力传感器、所述液位压力传感器、所述水浸传感器自动釆集蓄冰装置现场运行的供水温度、回水温度、管道压力、液位压力、水浸的实时数据，并将所述实时数据分别通过所述前置放大器进行放大，得到的放大信号后再经过所述A/D转换电路分别向所述单片机输出数字信号，所述数字信号包括供水温度数字信号、回水温度数字信号、管道压力数字信号、液位压力数字信号、水浸数字信号，所述单片机向所述显示模块输出信号，所述显示电路将所述数字信号处理后传送至所述LCD显示屏,所述LCD显示屏显示出供水温度、回水温度、管道压力、液位压力、水浸的实时数据；S3，采集数据校验时，通过所述键盘模块预先向所述单片机输入参数，参数包括温度参考值、压力参考值、液位参考值、水浸参考值，所述参数存储在所述单片机的存储器中，所述单片机通过所述预设程序处理所述数字信号并输出4个控制信号，分别送给所述温度控制电路、所述管道压力控制电路、所述液位压力控制电路、所述水浸度控制电路，所述LCD显示屏显示出供水温度、回水温度、管道压力、液位压力、水浸预警等数据；S4，所述温度控制电路、所述管道压力控制电路，所述液位压力控制电路，水浸度控制电路根据收到的所述控制信号，经过电路处理，所述温度控制电路输出融冰水泵控制信号，使其可控制融冰水泵变频器运行；所述管道压力控制电路信号输出融冰水泵控制信号，使其控制融冰水泵变频器运行；所述液位压力控制电路输出蓄冰装置蓄水液位控制信号，使其处于补水或非补水工作状态；所述水浸度控制电路输出空调系统预警停机控制信号，使其处于水浸报警工作状态；S5，所述供水温度传感器、所述回水温度传感器、所述管道压力传感器处于自动实时采集状态，所述单片机处于中断模式状态，当所述供水温度、回水温度、管道压力发生变化时，所述供水温度传感器、回水温度传感器、管道压力传感器将数据传输给所述单片机，所述单片机根据所述预设程序做出调整，从而调整融冰水泵变频器的运行频率，保证融冰喷淋的流速、压力、冰水温度始终处于预设值的运行；所述液位压力传感器处于自动实时检测状态，所述单片机处于中断模式状态，当所述液位压力发生变化时，所述液位压力传感器将数据传输给所述单片机，所述单片机根据所述预设程序做出调整，从而控制所述蓄冰装置处于补水工作状态，保证所述蓄冰装置制冰、融冰喷淋的蓄水容量始终处于预设值的运行；所述水浸传感器处于自动实时检测状态，所述单片机处于中断模式状态，当所述蓄冰装置制冰过程，补水发生沙冰、蓄水漫过所述水浸传感器时，所述水浸传感器将数据传输给所述单片机，所述单片机根据所述预设程序做出调整，从而可控制空调系统中央控制停机控制其处于空调系统制冰停机、补水停机工作状态，保证蓄冰装置蓄冰、蓄水容量始终处于预设值的运行；S6，整个系统重新处于采集自动实时检测状态之中，如此不断循环进行下去。

更优地，所述温控程序包括步骤，首先程序初始化，而后是读取供水温度、回水温度数据，所述比较器将所述供水温度、回水温度数据与所述温度参考值作比较，如果不同，便启动程序，输出控制信号，控制所述温度控制电路，所述温度控制电路输出融冰水泵变频器加频运行信号，然后再次测温，实时输出融冰水泵变频器加减频率信号。

更优地，所述管道压力程序包括步骤，首先程序初始化，而后读取管道压力数据，所述比较器将所述管道压力数据与所述管道压力参考值作比较，如果不同，便启动程序，输出控制信号，控制所述管道压力控制电路，所述管道压力控制电路输出融冰水泵变频器减频率信号，然后再次测压，实时输出融冰水泵变频器减频率信号。

更优地，所述液位压力程序包括步骤，首先程序初始化，而后读取液位压力数据，所述比较器将所述液位压力数据与所述液位压力参考值作比较，如果不同，便启动程序，输出控制信号，控制所述液位压力控制电路，所述液位压力控制电路输出蓄冰装置蓄水液位控制信号，然后再次测压，如果相同，便停止程序。

更优地，所述水浸程序包括步骤，首先程序初始化，而后读取水浸数据，所述比较器将所述水浸数据与所述水浸参考值作比较，如果相同，便启动程序，输出控制信号，控制所述水浸度控制电路，所述水浸度控制电路输出空调系统预警停机信号，使空调系统预警停机，空调系统控制人工复位后，然后再次读取水浸数据，如果不同，便停止程序。

本发明一种蓄冰装置的自动采集模块及其采集方法的技术效果为：通过单片机与供水温度釆集电路、回水温度采集电路、管道压力采集电路、液位压力采集电路、水浸采集电路以及温度控制电路、管道压力控制电路、液位压力控制电路、水浸度控制电路、显示模块、键盘模块的配合，从而保证了对供水温度、回水温度、管道压力、液位压力、水浸的实施监控和控制，从而保证了蓄冰装置冷量储能效率提升，从而做到短时间快速释放冷量。

【附图说明】

为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图，其中：

图1是本发明一种蓄冰装置的自动采集模块的电路示意图；

图2是本发明一种蓄冰装置的自动采集模块的采集方法的温控程序的流程图；

图3是本发明一种蓄冰装置的自动采集模块的采集方法的管道压力程序的流程图；

图4是本发明一种蓄冰装置的自动采集模块的采集方法的液位压力程序的流程图；

图5是本发明一种蓄冰装置的自动采集模块的采集方法的水浸程序的流程图。

【具体实施方式】

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。

如图1所示，本发明一种蓄冰装置的自动采集模块100，其包括电源电路18、具有若干I/O端口的单片机1以及分别连接若干I/O端口之一的供水温度釆集电路19、回水温度采集电路20、管道压力采集电路21、液位压力采集电路22、水浸采集电路23、温度控制电路7、管道压力控制电路8、液位压力控制电路9、水浸度控制电路10、显示模块11、键盘模块16。

电源电路18包括连接220V电压的电源模块17。

键盘模块16连接电源模块17且可向单片机1输入参数，参数包括温度参考值、压力参考值、液位参考值、水浸参考值等。

单片机1还包括连接电源模块17的电源端口VCC以及可存储参数的存储器，所述温度参考值、压力参考值、液位参考值、水浸参考值均存储在存储器中。

供水温度釆集电路19、回水温度采集电路20、管道压力采集电路21、液位压力采集电路22、水浸采集电路23分别采集供水温度、回水温度、管道压力、液位压力、水浸的实时数据且传送至单片机1。

显示模块11包括连接单片机1的若干I/O端口之一的显示电路14以及连接显示电路14的LCD显示屏15，LCD显示屏15连接电源模块17且可显示所述供水温度、回水温度、管道压力、液位压力、水浸的实时数据。

单片机1还包括比较器，比较器将所述供水温度、回水温度、管道压力、液位压力、水浸的实时数据分别与存储在存储器中的温度参考值、压力参考值、液位参考值、水浸参考值比较。

单片机1还包括预设程序，其包括温控程序、管道压力程序、液位压力程序、水浸程序。单片机1通过比较器以及预设程序的处理后，分别向温度控制电路7、所述管道压力控制电路8、所述液位压力控制电路9、所述水浸度控制电路10输出相应的控制信号。

根据单片机1输出的控制信号，温度控制电路7输出融冰水泵控制信号，可控制融冰水泵变频器运行。管道压力控制电路8输出融冰水泵控制信号，可控制融冰水泵变频器运行。液位压力控制电路9输出蓄水液位控制信号，使其处于补水或非补水工作状态。水浸度控制电路输出空调预警停机控制信号，使其处于水浸报警工作状态。

供水温度釆集电路19包括供水温度传感器2、连接供水温度传感器2的前置放大器U1、连接前置放大器U1的输出的A/D信号转换电路13。A/D信号转换电路13的输出连接单片机1的若干输入端口之一。

回水温度采集电路20包括回水温度传感器3、连接回水温度传感器2的前置放大器U1、连接前置放大器U1的输出的A/D信号转换电路13。A/D信号转换电路13的输出连接单片机1的若干输入端口之一。

管道压力采集电路21包括管道压力传感器4、连接管道压力传感器4的前置放大器U2、连接前置放大器U2的输出的A/D信号转换电路13。A/D信号转换电路13的输出连接单片机1的若干输入端口之一。

液位压力采集电路22包括液位压力传感器5、连接液位压力传感器5的前置放大器U3、连接前置放大器U3的输出的A/D信号转换电路13。A/D信号转换电路13的输出连接单片机1的若干输入端口之一。

水浸度控制电路10包括水浸传感器6、连接水浸传感器6的前置放大器U4、连接前置放大器U4的输出的A/D信号转换电路13。A/D信号转换电路13的输出连接单片机1的若干输入端口之一。

本发明一种蓄冰装置的自动采集模块100的采集方法，其包括：

S1，通过电源电路18给单片机1、键盘模块16、LCD显示屏15供电；

S2，采集初状态时，供水温度传感器2，回水温度传感器3，管道压力传感器4，液位压力传感器5，水浸传感器6自动釆集蓄冰装置现场运行的供水温度、回水温度、管道压力、液位压力、水浸的实时数据，并将所述实时数据分别通过前置放大器(U1、U1、U2、U3、U4)进行放大，得到的放大信号后再经过A/D转换电路13分别向单片机1输出数字信号，数字信号包括供水温度数字信号、回水温度数字信号、管道压力数字信号、液位压力数字信号、水浸数字信号，单片机1向显示模块11输出信号，显示电路14将所述数字信号处理后传送至LCD显示屏15,LCD显示屏15显示出供水温度、回水温度、管道压力、液位压力、水浸的实时数据；

S3，采集数据校验时，通过键盘模块16预先向单片机1输入参数，参数包括温度参考值、压力参考值、液位参考值、水浸参考值，参数存储在单片机1的存储器中，单片机1通过预设程序处理后输出4个控制信号，分别送给温度控制电路7、管道压力控制电路8、液位压力控制电路9、水浸度控制电路10，LCD显示屏15显示出供水温度、回水温度、管道压力、液位压力、水浸预警等数据；

S4，温度控制电路7、管道压力控制电路8，液位压力控制电路9，水浸度控制电路10根据收到的控制信号，经过电路处理，温度控制电路7输出融冰水泵控制信号，使其可控制融冰水泵变频器运行；管道压力控制电路8信号输出融冰水泵控制信号，使其控制融冰水泵变频器运行；液位压力控制电路9输出蓄冰装置蓄水液位控制信号，使其处于补水或非补水工作状态；水浸度控制电路10输出空调系统预警停机控制信号，使其处于水浸报警工作状态。自动采集工作流程结束。

S5，供水温度传感器2，回水温度传感器3，管道压力传感器4处于自动实时采集状态，而单片机1处于中断模式状态。当蓄冰装置(融冰)温度、管道压力发生变化时，供水温度传感器2、回水温度传感器3、管道压力传感器4将数据传输给单片机1，单片机1根据预设程序做出调整，从而可调整融冰水泵变频器的运行频率，保证融冰喷淋的流速、压力、冰水温度始终处于预设值的运行，保证蓄冰装置供冷不会发生大的变化；

液位压力传感器5处于自动实时检测状态，而单片机1处于中断模式状态。当蓄冰装置的液位压力发生变化时，液位压力传感器5将数据传输给单片机1，单片机1根据预设程序做出调整,从而可控制蓄冰装置处于补水工作状态，保证蓄冰装置制冰、融冰喷淋的蓄水容量始终处于预设值的运行，保证蓄冰装置蓄冷容量减少的变化；

水浸传感器6处于自动实时检测状态，而单片机1处于中断模式状态。当蓄冰装置制冰过程，补水发生沙冰、蓄水漫过水浸传感器6时，水浸传感器6将数据传输给单片机1，单片机1根据预设程序做出调整，从而可控制空调系统中央控制停机控制其处于空调系统制冰停机、补水停机工作状态，保证蓄冰装置蓄冰、蓄水容量始终处于预设值的运行，保证蓄冰装置运行安全。

S6，这个调整工作流程结束后，整个系统重新处于采集自动检测状态之中，如此不断循环进行下去。

如图2所示，温控程序包括步骤：首先程序初始化，而后是读取供水温度、回水温度数据，与预设温度差值作比较，如果不同，便启动程序，输出相应的控制信号，控制温度控制电路7，温度控制电路7输出融冰水泵变频器加频运行信号，然后再次测温，实时输出融冰水泵变频器加减频率信号，使融冰喷淋冰水温度、流速符合参数设置要求。在本实施例中，预设温度差值是存储在单片机1的存储器中的温度参考值。

如图3所示，管道压力程序包括步骤：首先程序初始化，而后是读取管道压力数据，与预设管道压力上限值作比较，如果不同，便启动程序，输出相应的控制信号，控制管道压力控制电路8，管道压力控制电路8输出融冰水泵变频器减频率信号，然后再次测压，重复流程，使融冰喷淋管路压力符合安全运行和参数设置要求。在本实施例中，预设管道压力上限值是存储在单片机1的存储器中的管道压力参考值。

如图4所示，液位压力程序包括步骤：首先程序初始化，而后是读取蓄冰装置的液位压力数据，与预设液位压力值作比较，如果不同，便启动程序，输出相应的控制信号，控制液位压力控制电路9，液位压力控制电路9输出蓄冰装置蓄水液位控制信号，然后再次测压，如果相同，便停止程序。使蓄冰装置蓄水容量、压力符合安全运行和参数设置要求。在本实施例中，预设液位压力值是存储在单片机1的存储器中的液位压力参考值。

如图5所示，水浸程序包括步骤：首先程序初始化，而后是读取水浸数据，与预设水浸液位、冰位信号作比较，如果相同，便启动程序，输出相应的控制信号，控制水浸度控制电路10，水浸度控制电路10输出空调系统预警停机信号，使空调系统预警停机，保护蓄冰装置及装置周边设备、环境安全。空调系统控制人工复位后，然后再次读取蓄冰装置的液位、冰位水浸数据，如果不同，便停止程序。使蓄冰装置及周边设备、环境安全运行。在本实施例中，预设水浸液位、冰位信号是存储在单片机1的存储器中的水浸参考值。

相较现有技术，本发明一种蓄冰装置的自动采集模块及其采集方法通过单片机与供水温度釆集电路、回水温度采集电路、管道压力采集电路、液位压力采集电路、水浸采集电路以及温度控制电路、管道压力控制电路、液位压力控制电路、水浸度控制电路、显示模块、键盘模块的配合，从而保证了对供水温度、回水温度、管道压力、液位压力、水浸的实施监控和控制，进而保证蓄冰装置冷量储能效率提升，做到短时间快速释放冷量。本发明功能强大，操作简单，精准的控制了蓄冰装置喷淋环境的变化、安全保障，可广泛用于采用GJBT-565(02S101)标准图集的储能装置的喷淋、喷洒系统，特别适用于对蓄冰储能装置短时高温差大负荷需求的空调供冷要求的使用，保证了蓄冰装置冷量储能效率提升，从而做到短时间快速释放冷量。

最后应说明的是：以上实施例仅以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不驱使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。