空调节能控制系统研究与实现

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随着科技的进步,对能源特别是电能的消耗日渐增加。电能主要来源于火力发电,会产生大量的二氧化碳,造成全球变暖和生态环境的巨大影响。我国承诺于2030年实现碳达峰,并出台了《节约能源法》等相关法律法规和措施。统计表明,公共机构(如学校、医院、政府部门等)的空调电能消耗占据了总电能消耗的一半。因此,对公共机构的空调进行节能控制具有很好的应用价值。通过对现有公共机构分体式空调节能控制系统的研究和分析表明,有的系统使用热电堆红外传感器对人体进行检测,虽可检测静止人体,但受环境温度影响较大。特别是夏季,当环境温度接近人体温度时,无法检测到人体,且严重影响检测距离。有的系统使用热释电传感器对人体进行检测,其缺点是无法对静止人体进行检测,且易受环境(日光、其它温度源等)影响。另外,现有系统没有对门窗的关闭进行检测并进行报警的功能。针对公共机构分体式空调节能控制系统存在的缺点,设计并实现了一种公共机构分体式空调节能控制系统。系统可实现对静止和非静止人体进行检测,且不受环境影响,并对门窗状态进行检测和报警。系统由四大模块组成,包括人体检测模块、空调指令学习模块、主控模块和空调控制模块。人体检测模块使用了PCR(脉冲相干雷达)传感器对人体进行检测,可实现静止和非静止人体检测,且不受环境温度影响;空调指令学习模块可对各种类型空调的指令进行学习和存储,并将学习的空调指令波形数据下载到主控模块,以达到对现有空调不进行改造即可控制的目的;主控模块作为整个系统的控制中枢,以STM32F103微控器为核心,通过门磁开关采集门窗状态信息,温度传感器检测环境温度信息,电流互感器检测空调开启/停止信息,并通过无线芯片n RF24L01接收来自多个人体检测模块的数据,根据预先设置的空调开启/停止和控制条件,发送相关的空调指令给空调控制模块对空调进行控制,同时使用语音或者数码管进行声光报警。此外,系统还实现了对各模块进行基本的故障检测和报警功能,方便系统使用。最后,搭建了现场测试环境,对系统进行了测试。测试结果表明,系统各项功能正常,达到了设计要求,具有一定的应用价值,可以应用在学校、医院、企业等各种需要进行空调节能控制的场合。
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