數(shù)據(jù)共享技術在燃氣熱泵空調網絡監(jiān)控系統(tǒng)中的應用

2014-03-22 夏克盛 大連理工大學

  局域網監(jiān)控的方式已在燃氣熱泵(GHP)空調監(jiān)控系統(tǒng)上得到成熟應用。為了迎合網絡化需求,在局域網空調監(jiān)控系統(tǒng)的基礎上,設立網絡服務器,采用服務器端數(shù)據(jù)庫重建和數(shù)據(jù)共享技術,實現(xiàn)GHP空調的網絡監(jiān)控系統(tǒng)。本研究介紹基于WEB的遠程監(jiān)控方式,構建MySQL數(shù)據(jù)庫和Tomcat服務器,采用Java語言,實現(xiàn)GHP空調系統(tǒng)的網絡監(jiān)控、遠程服務和智能化管理功能,不僅極大地降低開發(fā)軟件和應用軟件的成本,還為系統(tǒng)在遠程診斷和遠程維護技術方面奠定技術基礎。

1、引言

  多聯(lián)式熱泵空調自20世紀90年代初被引入我國市場后,由于其靈活的安裝方式、便利的控制方式及計費手段等優(yōu)勢,得到廣泛的應用,目前已被成功應用到樓宇、學校、醫(yī)院、商務和別墅等建筑一體化設計中。燃氣熱泵空調是以天然氣

  和液化石油氣等燃氣作為驅動能源,以燃氣機為動力驅動的中央空調系統(tǒng),可實現(xiàn)采暖、制冷和供應熱水等用途。多聯(lián)式燃氣熱泵空調,采用典型的壓縮制冷技術,用燃氣發(fā)動機帶動壓縮機進行制冷,和電力驅動的普通空調相比,它具有發(fā)動機缸套水自動除霜功能,所以在寒冷地區(qū)使用時,運行效率不受影響。對于空調系統(tǒng)的控制和管理,目前普遍實現(xiàn)的方式是通過LonWorks和BACnet等協(xié)議與樓宇自控系統(tǒng)相融合,實現(xiàn)樓宇集中管理與控制。

  近幾年,物聯(lián)網技術為空調行業(yè)的網絡監(jiān)控提供了許多新的管理方案,其中3G物聯(lián)網空調可實現(xiàn)空調系統(tǒng)的遠程查詢、控制以及視頻監(jiān)控。

  多聯(lián)式燃氣熱泵空調作為行業(yè)的一項重要技術產品,對其各項參數(shù)進行合理的監(jiān)測與控制,對于整個空調系統(tǒng)進行應用管理,實現(xiàn)節(jié)能、環(huán)保、舒適的生活工作環(huán)境是至關重要的。在網絡發(fā)展的帶動下,基于局域網和單機監(jiān)控的多聯(lián)式燃氣熱泵空調系統(tǒng)已逐步不能滿足用戶需求,用戶更習慣于網絡作業(yè),大量的工作,通過互聯(lián)網進行遠程作業(yè)。GHP空調的局域網內的管理系統(tǒng)雖然實現(xiàn)了集散式控制方式,但在節(jié)能環(huán)保、遠程監(jiān)控、遠程維護、集中管理、海量數(shù)據(jù)分析等方面卻遠遠落后,所以,在不影響多數(shù)中小用戶的單機監(jiān)控技術的情況下,方便實現(xiàn)空調系統(tǒng)的網絡智能管理是非常重要的,這樣對于節(jié)省開發(fā)成本、節(jié)省用戶成本,使GHP空調系統(tǒng)網絡監(jiān)控以及管理功能優(yōu)勢最大化,都是很有利的。采用服務器端數(shù)據(jù)庫重建技術,可以在局域網控制和廣域網控制之間搭建一座橋梁,不僅實現(xiàn)空調網絡的遠程監(jiān)管,而且借助強大的數(shù)據(jù)庫功能,還可以實現(xiàn)各種數(shù)據(jù)智能分析,為用戶提供更多的服務。

2、系統(tǒng)設計

  本系統(tǒng)在單機監(jiān)控系統(tǒng)的基礎上,利用數(shù)據(jù)共享的方法,構建局域網監(jiān)控終端管理系統(tǒng)和網絡服務器端的數(shù)據(jù)通訊通道,基于重建服務器數(shù)據(jù)庫,使Web網絡的遠程系統(tǒng)得以實現(xiàn)。系統(tǒng)構成如圖1所示。

 數(shù)據(jù)共享構建GHP網絡監(jiān)控系統(tǒng)

圖1 數(shù)據(jù)共享構建GHP網絡監(jiān)控系統(tǒng)

  局域網監(jiān)控終端安裝有GHP空調系統(tǒng)監(jiān)控軟件,通過通訊適配器以LINK總線的方式與各集散室內外機連接,對集散系統(tǒng)進行數(shù)據(jù)采集、監(jiān)測、控制和報警。各子網管理系統(tǒng)在監(jiān)控過程中形成管理數(shù)據(jù)庫,并以以太網的形式連接至網絡服務器。

  局域網端數(shù)據(jù)庫是在單機監(jiān)控系統(tǒng)或局域網監(jiān)控系統(tǒng)下形成的,根據(jù)應用要求,還有用戶一直采用該種局域網GHP空調系統(tǒng)的監(jiān)控方式,但隨著網絡的高速發(fā)展,物聯(lián)網技術的出現(xiàn),越來越多的用戶希望通過互聯(lián)網方便地實現(xiàn)空調系統(tǒng)的遠程監(jiān)控,本技術在保留原有單機或局域網監(jiān)控方式的基礎上,采用數(shù)據(jù)共享和數(shù)據(jù)庫重建的方式,實現(xiàn)GHP空調系統(tǒng)的網絡監(jiān)控。

  本系統(tǒng)設計采用Java語言構架,構建子網端通訊軟件和服務器端通訊軟件,子網端通訊軟件的功能是:(1)子網端的數(shù)據(jù)發(fā)送;(2)服務端的數(shù)據(jù)接收;(3)監(jiān)控子網端數(shù)據(jù)庫的數(shù)據(jù)變化。服務器端通訊軟件的功能是:(1)服務器端數(shù)據(jù)的發(fā)送;(2)子網端的數(shù)據(jù)接收;(3)重建服務器端數(shù)據(jù)庫;(4)監(jiān)測子網端的通訊狀態(tài)。基于服務器端重建的數(shù)據(jù)庫,服務軟件用于響應客戶端的數(shù)據(jù)請求,完成客戶端的數(shù)據(jù)和圖表顯示、控制命令接收。

  本系統(tǒng)是基于WEB的遠程監(jiān)控構架,系統(tǒng)設計采用Java語言、Tomcat服務器技術和MySQL數(shù)據(jù)庫技術。

  以服務器端數(shù)據(jù)庫重建實現(xiàn)遠程監(jiān)控的優(yōu)勢有以下幾點:(1)不破壞原有局域網監(jiān)控技術,滿足了不同用戶的需求;(2)大大減少了軟硬件開發(fā)成本,不影響系統(tǒng)的運行效率;(3)由于把各子網數(shù)據(jù)庫在服務器端重建,大量數(shù)據(jù)在服務器端具備了智能運算的條件,為整個產品的拓展開發(fā)和智能分析提供極好的數(shù)據(jù)資源,更好地服務用戶;(4)由于采用Java及跨平臺開發(fā)技術,用戶遠程監(jiān)控設備不需要制定操作系統(tǒng)或安裝客戶軟件,系統(tǒng)安全性也得到保障。

3、服務器數(shù)據(jù)庫

  數(shù)據(jù)庫采用MySQL5.5,在服務器端重建GHP數(shù)據(jù)庫,如圖2所示。

MySQL重建數(shù)據(jù)庫

圖2 MySQL重建數(shù)據(jù)庫

  圖3所示為室內機表的具體數(shù)據(jù)及類型,其中包括子網號、運行狀態(tài)、運行時間、運行模式、風速、設定溫度、室內溫度等。

室內機數(shù)據(jù)

圖3 室內機數(shù)據(jù)

  各子網監(jiān)控系統(tǒng)實時把更新數(shù)據(jù)發(fā)給服務器,更新服務器數(shù)據(jù)庫。在局域網監(jiān)控中心的設備上,用Java編寫局域網數(shù)據(jù)庫網絡管理軟件,其界面如圖4所示。

局域網數(shù)據(jù)庫網絡管理軟件界面

圖4 局域網數(shù)據(jù)庫網絡管理軟件界面

  子網監(jiān)控系統(tǒng)在正常運行的同時,使用預定的握手協(xié)議與服務器端口進行數(shù)據(jù)交互,通過這種交互方式,把各子網的數(shù)據(jù)庫重建至服務器端。由于服務器歸總了各子網的數(shù)據(jù)庫數(shù)據(jù),所以,它具有對各種數(shù)據(jù)進行綜合比較及計算的能力。局域網內的智能監(jiān)控系統(tǒng)可實現(xiàn)在管理系統(tǒng)中的GHP空調系統(tǒng)的集散式控制。多個子網控制系統(tǒng)如果存在于與一個大的區(qū)域,例如一個公司或一棟大樓,這將不利于集中管理,各種數(shù)據(jù)分析對比難度也將增加,不利于管理的有效性和快捷性,沒有比較數(shù)據(jù)的支持,將不利于節(jié)能減排和安全處理的及時性,不利于遠程監(jiān)控管理和遠程故障診斷,既增加了人力成本,技術成本和系統(tǒng)成本也隨之增加。

  建立網絡服務器,搭建服務器與各中央管理系統(tǒng)的數(shù)據(jù)交互平臺,這樣既不影響現(xiàn)有單機控制系統(tǒng),而且節(jié)省成本且行之有效,在此平臺上進行數(shù)據(jù)交互,服務器端接收相關數(shù)據(jù)后重建網絡數(shù)據(jù)庫,為授權的網絡用戶訪問各子網系統(tǒng)服務,用戶可對各子網系統(tǒng)進行監(jiān)控,報警信息也可以通過網絡及時反饋給網絡用戶。

4、監(jiān)控效果顯示

  單機GHP空調智能監(jiān)控系統(tǒng)實現(xiàn)了室內外機系統(tǒng)的集中管理,通過LINK總線及數(shù)據(jù)交互設備,將區(qū)域性的多臺空調機集中到一臺計算機上進行監(jiān)控和管理,實現(xiàn)了系統(tǒng)內室內機的分用戶管理、分區(qū)域管理、室內機操作記錄、分用戶費用分配、室內機狀態(tài)監(jiān)控、遙控器權限管理、定時操作管理等功能。

  這里以基于WEB瀏覽器查詢子網GHP空調的概況信息和耗電量與耗氣量數(shù)據(jù)顯示為例。子網GHP空調的概況信息包括連接狀態(tài)、室

  內外機數(shù)量、運行的室內外機數(shù)量、總耗電(氣)量等信息。除此之外,可以顯示已連接系統(tǒng)的詳細信息,例如每臺室外機所附帶室內機的數(shù)量、運行情況等信息;還可顯示已連接系統(tǒng)的管理信息,例如密碼管理、運行數(shù)據(jù)分析查詢信息等。燃氣熱泵空調在運行過程中,能耗是一個重要參量。以單位時間內所消耗的天然氣總量和電量為參考,建立耗電量和耗氣量參數(shù)?梢酝ㄟ^耗電量和耗氣量曲線的形式進行室內機耗電量、耗氣量的統(tǒng)計與分析。

5、結語

  本文提出了一種采用數(shù)據(jù)共享技術和服務器端數(shù)據(jù)庫重建技術,使用Java構架,結合Tomcat服務器技術,實現(xiàn)服務器和各子網GHP監(jiān)控系統(tǒng)的數(shù)據(jù)共享,并服務于網絡用戶,解決了GHP空調的網絡遠程監(jiān)控問題。采用集成后的大量子網空調參數(shù)數(shù)據(jù),可實現(xiàn)用戶管理功能,例如能耗、收費等統(tǒng)計數(shù)據(jù)的顯示、對比,用戶可針對性地制定GHP空調系統(tǒng)的各項業(yè)務策略。