基于物联网技术的空调智能遥控装置概念及设计

◆焦蔚然 花 港 程恩林 周 楠 任贤超

（河海大学能源与电气学院 江苏 211100）

0 引言

在政府倡导下，北京、上海、深圳等地积极开展需求侧响应措施，为电网的稳定做出了一定的贡献。同时，美国、欧盟针对需求侧响应而进行的智能电表、ELMS系统等项目，为当地电网的优化也起到了一定的作用。针对国内冬夏季空调用电负荷持续增大的现象，研发了基于物联网技术的空调智能遥控装置，旨在通过该装置使空调对电网全局调控做出正确响应，帮助用户调整用电策略，减轻冷热气候时用电压力。该研究也有助于完善空调负荷需求侧响应措施，有效抑制电力尖峰负荷，减缓新建调峰电厂压力，降低温室气体排放。

1 系统设计

本系统通过 AMI通信系统，可以获取电网主动负荷需求的信息。通过在空调上安装的实时监测系统，可以测量到当前用户空调的工作状态、温度、时间和电网负荷。通过AMI通信系统，可以获取电网主动负荷需求的信息。信息汇总于 STM32中央处理器，并显示在MCGS触摸屏上。用户可以在MCGS触摸屏上选择电网主动控制模式或电网-用户共同控制模式。若选择电网主动控制模式，STM32中央处理器将根据电网主动负荷需求信息和室内传感器数据计算出符合当前需求的指令传给空调设备；若选择电网-用户共同控制模式，触摸屏会将用户空调设定值传给STM32中央处理器；STM32中央处理器将空调设定指令及电网主动负荷需求信息运算，操作空调设备运转；通过MCGS触摸屏反馈温度信息、电网状态给用户；STM32中央处理器收集温度信息、电网负荷需求并优化保存。系统的工作原理如图1所示。

图1 系统整体设计

2 系统实现

2.1 硬件实现

本系统以 STM32为核心部分，收集传感器的信息，并将运算结果显示在MCGS触摸屏上，最后通过红外线发射器将指令发给空调执行。stm32内部包含丰富的功能模块，无需外扩芯片，系统即可利用stm32自带的模数转换器（ADC）对输入信号进行多通道同步模数转换。

其中，STM32开发板接口丰富，设计灵活，功能强大。DS18B20数字温度传感器接线方便，可应用于多种场合。红外解调器和红外发射器可以方便的接收和发射信号。报警器由蜂鸣器构成，由直流供电，可发出警报。MCGS触摸屏拥有实时性强的并行处理性能，并支持多种通讯方式，功能多样而强大，完全可以满足本系统要求。如图2所示。

图2 硬件设计

2.2 软件实现

售电公司首先发布电网主动负荷需求信息，通过 AMI通讯传给STM32中央处理器；STM32中央处理器通过RS485通讯将电网状况反映在MCGS触摸屏上；用户操作MCGS触摸屏，选择电网主动控制模式或电网-用户共同控制模式；若选择电网主动控制模式，STM32中央处理器将根据电网主动负荷需求信息和室内传感器数据计算出符合当前需求的指令传给空调设备；若选择电网-用户共同控制模式，触摸屏将用户空调设定值传给 STM32中央处理器；STM32中央处理器将空调设定指令及电网主动负荷需求信息运算，操作空调设备运转；通过MCGS触摸屏反馈温度信息、电网状态给用户；STM32中央处理器收集温度信息、电网负荷求并优化保存。

2.3 通信实现

高级量测体系（Advanced Metering Infrastructure,AMI）用来测量、收集、储存、分析、运用和传送用户用电数据、电价信息和系统运行状况。本装置通过 AMI通信获取电网主动负荷需求，及时对电网全局调控做出正确的响应，主要包括智能电表、双向通信网络、量测数据管理系统和用户户内网络四个方面，主要使用双向通信网络功能，实时传递电网运行状态和电价相关数据至STM32的中央处理器。

本装置通过红外无线通信系统进行信息的传输，遥控器、STM32、空调上都装有红外接收或发射装置，实现了信息的传递。按键的识别、指令编码、信号的调制、信号的发射、信号的接收、解调、解码、处理的实现都是由具相应功能的芯片分布完成的。

3 应用场景及效益分析

物联网就其本身而言，代表了下一代信息技术的发展，而其目前正处于起步阶段。将物联网技术与空调遥控 STM32中央处理器、红外传感器、温度传感器结合，将会是一个好的研究方向，适用于任何空调模式下的自动控制，如健康、睡眠等。通过在家用空调与电网间建立网络，协调控制空调使用并实时显示，有助于帮助用户调整用电策略，实现实时、高速、双向的数据读取从而整体提高电网的综合效率，对电网全局调控做出正确响应，削峰填谷抑制电力尖峰电荷，维持电力系统稳定。空调的智能调节，能够节省大量的电量，同时，该产品体积小，成本低，具有良好的经济效益。

4 结语

在物联网技术背景下，空调通过遥控与电网建立网络关系具有很重要的意义。本文以家庭中的空调遥控作为研究对象，通过STM32中央处理器、红外传感器、温度传感器等将用户信号通过物联网发送给电网，接受电网的响应来调节空调的温度。在人体感到舒适的情况下，可以节省更多的电量，同时使电网稳定性在夏季需求明显增多情况下得到提高。

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