基于Zigbee的中央空调智能末端温控器

　　1 引言

　　中央空调智能末端温控器是决定中央空调系统能耗的关键之一。为实现节能降耗，长期以来技术人员主要从风机盘管新的结构形式、提高传热效率等方面 进行研究。但对于风机盘管系统的自动控制和运行管理，业界普遍停留在传统就地控制的水平，对于较大数量风机盘管集群式智能控制实施，仍相对空白。如何通过 智能末端温控器的合理设计使系统能够提供更智能化的功能，有效改善系统运行品质、节约运行能耗、提高管理水平并减少运行管理劳动强度达到节能降耗，已成为 一个不容忽视的问题。基于Zigbee的中央空调智能末端温控器通过ZigBee无线技术组建楼宇中央空调控制网络，并通过图形用户接口(GUI)扩展功 能，支撑系统与本地用户的信息交互，实现楼宇中央空调风机盘管的智能监控和能耗管理。

　　2 系统设计

　　目前，中央空调系统的基本组成包括：风机盘管、阀门和末端温控器。单个房间内由智能末端温控器负责控制阀门的开启以及风机盘管的送风量，通过不 同的组合达到不同的控温效果，主要依靠本地用户操作。采用ZigBee无线通信技术后，本地中央空调末端智能温控器可以与楼宇集控中心进行数据交互，同时 接受授权用户在GUI 界面进行带权限设置，能够根据实时温度情况对风机盘管进行智能化控制。该方案系统框图，如图1所示。这种互联的系统结构使本地用户获得了更便捷的智能中央 空调系统管理，也使楼宇集控中心能够实时获取多用户群的使用信息并在分析后进行合理控制。

　　2.1 软硬件框架设计

　　智能末端温控器作为用户及楼宇集控中心之间的桥梁，兼具向上提交信息、向下反馈执行的功能。温控器主要由风机盘管/阀门控制模块、人机交互模 块、Zigbee线通信模块和主运算模块组成。设计方案采用的STM32F103RC 芯片基于Cortex-M3内核，最高工作频率为72MHz，集成了256kB Flash 存储器、64kBSRAM 存储器，与ARM7 内核芯片相比，性价比优势明显。同时，集成USART 异步串行总线接口、CAN工业总线接口、I2C 总线接口等通用接口，支持8080模式LCD并行接口，符合系统的设计要求。其硬件框图，如图2所示。

　　智能末端温控器主处理模块具有GUI人机交互、功能按钮状态检测、通信与协议处理和风机盘管/阀门控制等功能。各模块由uCOSII 操作系统调度运行，如图3所示。μCOSII 是一种基于实时内核的操作系统，源代码公开、简小轻巧，可根据需要进行裁剪，适合应用于嵌入式系统。在其调度下智能末端温控器具备实时时钟、屏幕校准、远 程查询、自动控温和远程控制等功能。根据系统协议，用户可无线访问主处理模块，查询所有运行变量，例如如当前温度、实时能耗、节点编号与地址等。