技术领域
[0001] 本
发明涉及能效计算分析领域，具体涉及一种能效分析系统。
背景技术
[0002] 据市场调研，市场上没有计算分析能效的专
门产品，传统的能效计算方式是通过工控计算机分别读取
温度、流量、电量等数据，然后计算出冷量、能效数据。这样的系统温度采集
精度低，
采样频率低，热量积算偏差大，最终计算的结果不符合能效分析系统的要求；另外这样的系统安装调试复杂，操作困难，故障率高。
发明内容
[0003] 有鉴于此，本发明提供一种能效分析系统，其目的是基于精确采集的温度、流量、电量等数据获取精确能效数据。
[0004] 本发明的目的是采用下述技术方案实现的：
[0005] 一种
家用电器的控制系统，其改进之处在于，包括：
[0006] 温度采集单元、流量采集单元、电量采集单元、MCU单元、
人机交互单元、数据存储单元、网络通讯单元和电源管理单元；
[0007] 所述温度采集单元、流量采集单元、电量采集单元、人机交互单元、数据存储单元、网络通讯单元和电源管理单元分别与所述MCU单元连接；
[0008] 所述温度采集单元，用于采集当前温度值；
[0009] 所述流量采集单元，用于采集冷机的流量；
[0010] 所述电量采集单元，用于采集冷机的耗电量；
[0011] 所述人机交互单元，用于参数设计及数据展示；
[0012] 所述数据存储单元，用于存储温度、流量和电量数据；
[0013] 所述网络通讯单元，用于过RS485通信
接口与上位机交互；
[0014] 所述电源管理单元，用于为系统中各单元提供直流电源；
[0015] 所述MCU单元，用于根据温度、流量和电量数据确定能耗数据。
[0016] 优选的，所述温度采集单元包括：
电阻采集单元、处理单元、电源管理单元、时钟单元、存储单元和通信单元；
[0017] 所述电阻采集单元、电源管理单元、时钟单元、存储单元和通信单元分别与所述处理单元连接；
[0018] 所述电阻采集单元，用于采集其自身探针的电阻阻值；
[0019] 所述处理单元，用于控制所述电阻采集单元采集其自身探针的电阻阻值，并根据所述电阻阻值获取所述电阻采集单元的探针处温度值；
[0020] 所述时钟单元，用于控制系统中各单元同步工作；
[0021] 所述存储单元，用于存储温度数据；
[0022] 所述通信单元，用于通过RS485
通信接口与上位机交互；
[0023] 所述电源管理单元，用于为系统中各单元提供直流电源。
[0024] 进一步的，所述电阻采集单元包括：探针、
电流源、采样电阻、逻辑单元、第一
运算放大器、第二
运算放大器、第三运算放大器、第四运算放大器、第一24位△∑ADC和第二24位△∑ADC；
[0025] 其中，所述电流源的控制端、第一24位△∑ADC的输出端和第二24位△∑ADC的输出端分别与所述逻辑单元连接，所述第一运算放大器的输出端与所述第一24位△∑ADC的第一输入端连接，所述第二运算放大器的输出端与所述第一24位△∑ADC的第二输入端连接，所述第一运算放大器的正向输入端经所述采样电阻与所述探针的第一端连接，所述第一运算放大器的反向输入端与其输出端连接，所述第二运算放大器的正向输入端与所述采样电阻和所述探针的第一端的连接点连接，所述第二运算放大器的反向输入端与其输出端连接，所述第三运算放大器的输出端与所述第二24位△∑ADC的第一输入端连接，所述第四运算放大器的输出端与所述第二24位△∑ADC的第二输入端连接，所述第三运算放大器的正向输入端与所述采样电阻和所述探针的第一端的连接点连接，所述第三运算放大器的反向输入端与其输出端连接，所述第四运算放大器的正向输入端与所述探针的第二端和COM端的连接点连接，所述第四运算放大器的反向输入端与其输出端连接，所述电流源的输出端与所述第一运算放大器的正向输入端和所述采样电阻间的连接点连接。
[0026] 进一步的，所述逻辑单元控制所述电流源输出电流I，并按下式确定所述探针的电阻阻值R：
[0027] R＝U2*Rr/U1
[0028] 上式中，U1为所述电流源输出电流I经过所述采样电阻产生的压降，U2为所述电流源输出电流I经过所述探针产生的压降，Rr为所述采样电阻的阻值。
[0029] 进一步的，所述处理单元，包括：设置采样时刻i及采样总时刻n，按下式确定第i时刻所述电阻采集单元的探针处温度值ti：
[0030]
[0031] 上式中，A、B、C、D、E和F分别为
传感器校准参数，Ri为第i时刻探针的电阻阻值。
[0032] 进一步的，所述处理单元，还包括：将n次采样的温度值进行排序后，按下式实际探针处温度值T：
[0033]
[0034] 上式中，m为滤波深度设定值，ti为第i次采样的温度值。
[0035] 优选的，所述MCU单元，包括：
[0036] 按下式确定累积冷量Q：
[0037] Q＝Qn-1+Qn
[0038] 上式中，Qn为当前时段n计算冷量值，单位：兆焦
耳，Qn-1为n-1时段累积冷量，单位：兆焦耳；
[0039] 根据冷机的入口温度、出口温度和流量按下式确定当前时段n计算冷量值Qn：
[0040] Qn＝(Ln-Ln-1)*(Tr-Tc)*K
[0041] 上式中，Ln为当前时段n累积流量，单位：立方米，Ln-1为n-1时段累积流量，单位：立方米，Tc为当前冷机出口实际温度，单位：摄氏度，Tr为当前冷机入口实际温度，单位：摄氏度，K为比例系数，取4.2；
[0042] 根据所述累积冷量Q和冷机耗电量按下式确定能效η：
[0043]
[0044] 上式中，W为冷机耗电量。
[0045] 本发明的有益效果：
[0046] 1)
温度计量精准，达到了0.05℃的精度，十分接近真值。
[0047] 2)热量累积准确，符合实际情况，满足能效计算的需求。
[0048] 3)能效计算结果准确，体现了现场设备的实际运营情况。
[0049] 4)操作简便，
数据采集传输稳定可靠，响应实时。
[0050] 5)结构简单，紧凑，经济效果显著。
附图说明
[0051] 图1是本发明一种能效分析系统结构示意图；
[0052] 图2是本发明
实施例中温度采集单元的结构示意图；
[0053] 图3是本发明实施例中电阻采集单元的
电路连接图。
具体实施方式
[0054] 下面结合附图对本发明的具体实施方式作详细说明。
[0055] 为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，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，所描述的实施例是本发明一部分实施例，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。
[0056] 本发明提供的一种能效分析系统，如图1所示，包括：
[0057] 温度采集单元、流量采集单元、电量采集单元、MCU单元、人机交互单元、数据存储单元、网络通讯单元和电源管理单元；
[0058] 所述温度采集单元、流量采集单元、电量采集单元、人机交互单元、数据存储单元、网络通讯单元和电源管理单元分别与所述MCU单元连接；
[0059] 所述温度采集单元，用于采集当前温度值；
[0060] 所述流量采集单元，用于采集冷机的流量；
[0061] 所述电量采集单元，用于采集冷机的耗电量；
[0062] 所述人机交互单元，用于参数设计及数据展示；
[0063] 所述数据存储单元，用于存储温度、流量和电量数据；
[0064] 所述网络通讯单元，用于过RS485通信接口与上位机交互；
[0065] 所述电源管理单元，用于为系统中各单元提供直流电源；
[0066] 所述MCU单元，用于根据温度、流量和电量数据确定能耗数据。
[0067] 具体的，如图2所示，所述温度采集单元包括：电阻采集单元、处理单元、电源管理单元、时钟单元、存储单元和通信单元；
[0068] 所述电阻采集单元、电源管理单元、时钟单元、存储单元和通信单元分别与所述处理单元连接；
[0069] 所述电阻采集单元，用于采集其自身探针的电阻阻值；
[0070] 所述处理单元，用于控制所述电阻采集单元采集其自身探针的电阻阻值，并根据所述电阻阻值获取所述电阻采集单元的探针处温度值；
[0071] 所述时钟单元，用于控制系统中各单元同步工作；
[0072] 所述存储单元，用于存储温度数据；
[0073] 所述通信单元，用于通过RS485通信接口与上位机交互；
[0074] 所述电源管理单元，用于为系统中各单元提供直流电源。
[0075] 进一步的，如图3所示，探针经过滤波后与24位温度专用芯片的相连接，逻辑单元自动控制电流源的输出电流I，该电流经
过采样电阻和探针回到芯片内部的COM端，所述电阻采集单元包括：探针、电流源、采样电阻、逻辑单元、第一运算放大器、第二运算放大器、第三运算放大器、第四运算放大器、第一24位△∑ADC和第二24位△∑ADC；
[0076] 其中，所述电流源的控制端、第一24位△∑ADC的输出端和第二24位△∑ADC的输出端分别与所述逻辑单元连接，所述第一运算放大器的输出端与所述第一24位△∑ADC的第一输入端连接，所述第二运算放大器的输出端与所述第一24位△∑ADC的第二输入端连接，所述第一运算放大器的正向输入端经所述采样电阻与所述探针的第一端连接，所述第一运算放大器的反向输入端与其输出端连接，所述第二运算放大器的正向输入端与所述采样电阻和所述探针的第一端的连接点连接，所述第二运算放大器的反向输入端与其输出端连接，所述第三运算放大器的输出端与所述第二24位△∑ADC的第一输入端连接，所述第四运算放大器的输出端与所述第二24位△∑ADC的第二输入端连接，所述第三运算放大器的正向输入端与所述采样电阻和所述探针的第一端的连接点连接，所述第三运算放大器的反向输入端与其输出端连接，所述第四运算放大器的正向输入端与所述探针的第二端和COM端的连接点连接，所述第四运算放大器的反向输入端与其输出端连接，所述电流源的输出端与所述第一运算放大器的正向输入端和所述采样电阻间的连接点连接。
[0077] 所述逻辑单元控制所述电流源输出电流I，并按下式确定所述探针的电阻阻值R：
[0078] R＝U2*Rr/U1
[0079] 上式中，U1为所述电流源输出电流I经过所述采样电阻产生的压降，U2为所述电流源输出电流I经过所述探针产生的压降，Rr为所述采样电阻的阻值。
[0080] MCU通过SPI口与24位温度专用芯片通讯，并获得NTU的阻值R,然后根据公式②得到对应的温度值，将n次采样的温度值经过f(ti)排序处理后代入公式①遍可得到更加精准的温度值，所述处理单元，包括：设置采样时刻i及采样总时刻n，按下式确定第i时刻所述电阻采集单元的探针处温度值ti：
[0081]
[0082] 上式中，A、B、C、D、E和F分别为传感器校准参数，厂商不提供的项设置为0，Ri为第i时刻探针的电阻阻值。
[0083] 所述处理单元，还包括：将n次采样的温度值进行排序后，按下式实际探针处温度值T：
[0084]
[0085] 上式中，m为滤波深度设定值，ti为第i次采样的温度值。
[0086] 所述MCU单元，包括：
[0087] 按下式确定累积冷量Q：
[0088] Q＝Qn-1+Qn
[0089] 上式中，Qn为当前时段n计算冷量值，单位：兆焦耳，Qn-1为n-1时段累积冷量，单位：兆焦耳；
[0090] 根据冷机的入口温度、出口温度和流量按下式确定当前时段n计算冷量值Qn：
[0091] Qn＝(Ln-Ln-1)*(Tr-Tc)*K
[0092] 上式中，Ln为当前时段n累积流量，单位：立方米，Ln-1为n-1时段累积流量，单位：立方米，Tc为当前冷机出口实际温度，单位：摄氏度，Tr为当前冷机入口实际温度，单位：摄氏度，K为比例系数，取4.2；
[0093] 根据所述累积冷量Q和冷机耗电量按下式确定能效η：
[0094]
[0095] 上式中，W为冷机耗电量。
[0096] 本发明提供一种能效分析系统的实施例，将冷冻侧和冷却测的进、出口温度和流量计接入到精准能效分析仪的对应端口，同时将每台冷机的电度表接到电量采集总线上；配置好网络，精准能效分析仪接入到
云平台。
[0097] a.温度采集：
[0098] 精准能效分析仪以100毫秒的间隔采集4路温度传感器的阻值，按照温度计算公式计算出温度值并存入缓存，当温度采样个数达到设定值n时，按照温度计算公式计算出本次采样点的实际温度值T,同时存入缓存；
[0099] b.流量、能耗数据采集：
[0100] 在每分钟开始和结束时刻采集流量计和电度表的数据，存入缓存。
[0101] c.冷量计算：
[0102] 在每分钟结束时刻，由缓存内的温度数据信息，通过温度计算公式计算出分钟平均温度，结合缓冲内的流量数据，通
过冷量累积
算法计算出分钟累积冷量，同时存入其他缓冲；根据冷量累积算法计算出总累积冷量。
[0103] d.能效计算：
[0104] 结合缓冲内的分钟冷量累计值及缓冲的电量值，通过能效计算公式计算出分钟能效，存入其他缓冲。
[0105] e.数据存储、上传：
[0106] 将缓存内的数据存入
存储器，同时将数据上传到云平台。
[0107] f.数据展示、分析：
[0108] 按照分析算法给出分析结论，同时将分析结论级相关数据显示在
触摸屏上。
[0109] 最后应当说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非对其限制，尽管参照上述实施例对本发明进行了详细的说明，所属领域的普通技术人员应当理解：依然可以对本发明的具体实施方式进行
修改或者等同替换，而未脱离本发明精神和范围的任何修改或者等同替换，其均应涵盖在本发明的
权利要求保护范围之内。
