數據共享技術在燃氣熱泵空調網絡監控系統中的應用

2014-03-22 夏克盛 大連理工大學

  局域網監控的方式已在燃氣熱泵(GHP)空調監控系統上得到成熟應用。為了迎合網絡化需求,在局域網空調監控系統的基礎上,設立網絡服務器,采用服務器端數據庫重建和數據共享技術,實現GHP空調的網絡監控系統。本研究介紹基于WEB的遠程監控方式,構建MySQL數據庫和Tomcat服務器,采用Java語言,實現GHP空調系統的網絡監控、遠程服務和智能化管理功能,不僅極大地降低開發軟件和應用軟件的成本,還為系統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勢,得到廣泛的應用,目前已被成功應用到樓宇、學校、醫院、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,可實現采暖、制冷和供應熱水等用途。多聯式燃氣熱泵空調,采用典型的壓縮制冷技術,用燃氣發動機帶動壓縮機進行制冷,和電力驅動的普通空調相比,它具有發動機缸套水自動除霜功能,所以在寒冷地區使用時,運行效率不受影響。對于空調系統的控制和管理,目前普遍實現的方式是通過LonWorks和BACnet等協議與樓宇自控系統相融合,實現樓宇集中管理與控制。

  近幾年,物聯網技術為空調行業的網絡監控提供了許多新的管理方案,其中3G物聯網空調可實現空調系統的遠程查詢、控制以及視頻監控。

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

2、系統設計

  本系統在單機監控系統的基礎上,利用數據共享的方法,構建局域網監控終端管理系統和網絡服務器端的數據通訊通道,基于重建服務器數據庫,使Web網絡的遠程系統得以實現。系統構成如圖1所示。

 數據共享構建GHP網絡監控系統

圖1 數據共享構建GHP網絡監控系統

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

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

  本系統設計采用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)子網端的數據發送;(2)服務端的數據接收;(3)監控子網端數據庫的數據變化。服務器端通訊軟件的功能是:(1)服務器端數據的發送;(2)子網端的數據接收;(3)重建服務器端數據庫;(4)監測子網端的通訊狀態。基于服務器端重建的數據庫,服務軟件用于響應客戶端的數據請求,完成客戶端的數據和圖表顯示、控制命令接收。

  本系統是基于WEB的遠程監控構架,系統設計采用Java語言、Tomcat服務器技術和MySQL數據庫技術。

  以服務器端數據庫重建實現遠程監控的優勢有以下幾點:(1)不破壞原有局域網監控技術,滿足了不同用戶的需求;(2)大大減少了軟硬件開發成本,不影響系統的運行效率;(3)由于把各子網數據庫在服務器端重建,大量數據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和智能分析提供極好的數據資源,更好地服務用戶;(4)由于采用Java及跨平臺開發技術,用戶遠程監控設備不需要制定操作系統或安裝客戶軟件,系統安全性也得到保障。

3、服務器數據庫

  數據庫采用MySQL5.5,在服務器端重建GHP數據庫,如圖2所示。

MySQL重建數據庫

圖2 MySQL重建數據庫

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

室內機數據

圖3 室內機數據

  各子網監控系統實時把更新數據發給服務器,更新服務器數據庫。在局域網監控中心的設備上,用Java編寫局域網數據庫網絡管理軟件,其界面如圖4所示。

局域網數據庫網絡管理軟件界面

圖4 局域網數據庫網絡管理軟件界面

  子網監控系統在正常運行的同時,使用預定的握手協議與服務器端口進行數據交互,通過這種交互方式,把各子網的數據庫重建至服務器端。由于服務器歸總了各子網的數據庫數據,所以,它具有對各種數據進行綜合比較及計算的能力。局域網內的智能監控系統可實現在管理系統中的GHP空調系統的集散式控制。多個子網控制系統如果存在于與一個大的區域,例如一個公司或一棟大樓,這將不利于集中管理,各種數據分析對比難度也將增加,不利于管理的有效性和快捷性,沒有比較數據的支持,將不利于節能減排和安全處理的及時性,不利于遠程監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的數據交互平臺,這樣既不影響現有單機控制系統,而且節省成本且行之有效,在此平臺上進行數據交互,服務器端接收相關數據后重建網絡數據庫,為授權的網絡用戶訪問各子網系統服務,用戶可對各子網系統進行監控,報警信息也可以通過網絡及時反饋給網絡用戶。

4、監控效果顯示

  單機GHP空調智能監控系統實現了室內外機系統的集中管理,通過LINK總線及數據交互設備,將區域性的多臺空調機集中到一臺計算機上進行監控和管理,實現了系統內室內機的分用戶管理、分區域管理、室內機操作記錄、分用戶費用分配、室內機狀態監控、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據顯示為例。子網GHP空調的概況信息包括連接狀態、室

  內外機數量、運行的室內外機數量、總耗電(氣)量等信息。除此之外,可以顯示已連接系統的詳細信息,例如每臺室外機所附帶室內機的數量、運行情況等信息;還可顯示已連接系統的管理信息,例如密碼管理、運行數據分析查詢信息等。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。可以通過耗電量和耗氣量曲線的形式進行室內機耗電量、耗氣量的統計與分析。

5、結語

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