Система за анализ на енергийната ефективност на

отоплителни и климатизационни процеси (HVAC)

Борис Рибов, Станислав Димитров, Иван Петрушев, Георги Бакалски, Аднан Реджеб, Дани Олеш

Система за интелигентно LED осветление - AmbiLED

Борис Рибов, Александър Митев, Данаил Димитров, Любчо Хараланов, Йорданка Стоянова,

Десислава Димчева, Нина Паунова

инж. Борис РибовТУ-София, филал Пловдив

StartUP DemoDay Plovdiv №2

Wednesday, July 13, 2011

Енергийна ефективност и “Умен дом”

Умна къща и енергийна

ефективност - аспекти

• Създаване на система за постоянно дистанционно наблюдение и

контрол на климатични процеси;

• Създаване на модул за измерване на активна ел. енергия

(електронен електромер за активна енергия);

• Реализиране на удобен и универсален начин за дистанционен

мониторинг и контрол през Интернет;

Архитектура на системата за

дистанционен контрол и

мониторинг

HVAC контролер

Вграден RTC; Автоматична

синхронизация на времето;

Наличие на Ethernet port;

Наличие на силово реле;

Наличие на SD четец;

Наличие на LCD дисплей;

Сканира 2 цифрови темп.

сенсора;

Отчита активната ел.

енергия;

Вграден вътрешен WEB

сървър за дистанционен

мониторинг и контрол;

Контрол на достъпа чрез

логин информация;

PIC18F67J60

Ethernet

RJ45

MCP3905

Active

Energy

Meter

30A

Power

Relay

RX

/TX

Mains

Load Energy Pulse

Control

DS18B20 DS18B20

t?C t?C

1-W

ire

1-W

ire

SD

Memory

Card

SPI

25LC1024

Web Page

Flash

SPI

SPI

3V

Po

we

rlin

e

DS1307

RTC

RAM

Външен вид на HVAC контролера

Показания на LCD дисплея

•Време и статус за синхронизация;

•Външна и вътрешна температура;

•Моментна консумация (W)

•Броячи за дневна, нощна и обща натрупана активна електрическа енергия (kWh)

•Висока прецизност на отчитане на броячите (до 1Wh) и на мощността (до 0,2W)

•Максимален диапазон на измерване на мощност – до 30А / 7kW

Интерфейс на вградения WEB

сървър (базова страница)

Интерфейс на вградения WEB

сървър (терморегулатор)

Интерфейс на Информационната

система

Статистически резултати

•◊ Peak: Consumption: 2029W

•◊ Indoor max: 34.63°C ◊ Indoor min: 10.13°C

•◊ Outdoor max: 41°C ◊ Outdoor min: -9.88°C ◊

•◊ Average: Consumption: 119.5W ◊ Indoor: 23.21°C ◊ Outdoor: 15.13°C ◊

•Климатична система: Fujitsu ASY A12LCC

•Помещение: 14.3 кв.метра

Аналитични резултати

•Климатична система: Fujitsu ASY A12LCC

•Помещение: 14.3 кв.метра

Възможни приложения на

разработената система

• Информационната система работи в реално време и може да бъде

намерена на следния интернет адрес:

http://energy.bjr-labs.com/

• WEB интерфейса на контролера е достъпен през интернет и примерен

такъв може да бъде отворен на следния адрес:

http://hvac.selfip.net/

Приложения:

• Дистанционно управление на отопление и климатизация;

• Дистанционно управление на електроуреди;

• Контрол и статистика на изразходваната електрическа енергия;

AmbiLED – Функционална схема на

работа

• Изпълнителен модул (ЕМ) – това е модулът, в който са разположени LED елементите, и който

физически представлява осветителното тяло. В прототипа са използвани два типа светодиоди на

фирмата Seoul Semiconductor: 12 броя 3,2W “soft white” и 3 броя пълноцветни 4,4W (броят на

диодите може да варира в зависимост от конкретните изисквания за осветеност, наложени от

помещението).

• Контролен модул (CМ) – този модул служи като адаптер между РС и ИМ.

• РС софтуер – това звено изготвя и изпраща команди към КМ с информация за яркостта на LED

елементите във всеки един момент. Функционалността му е разделена на две нива:

драйверно ниво – реализира протокол за комуникация с КМ и примитивните команди за

директно задаване на яркост.

потребителски интерфейс и plugin-и – WinAmp (audio), MediaPlayer (video), Ръчен режим

Информационни потоци при

цветомузикалното приложение

LED LAMP

Commu

nication

DLL

VIS

PluginWinAmp KM ИМ Drivers

USBIR

R

G

B

white

Цветомузикален ефект –

трилентово RGB смесване

Вход на

аудио потока

НЧФ

ЛФ

ВЧФ

интегратор

интегратор

интегратор

RMS изправител

RMS изправител

RMS изправител

0-300 Hz

300-3000 Hz

3000-20000 Hz

АРУ 1

АРУ 2

АРУ 3

DLL библиотека за

комуникация

WinAmp API

FFTWin

Amp

0

574

интегратор

интегратор

интегратор

Спектрално съответствие:

Цвят-Музикален тон

WinAmp API

FFTWin

Amp

0

574

Взема

индекса с

най-висока

амплитуда

Взема

средната

енергийна

мощност /

амплитуда/ в

FFT рамката

A0

A574

Интегрира

индексния

номер във

времето

Интегрира

индексния

амплитудата

HSL

Осреднителен

процес

S=1;

R

G

B

DLL

библиотека

за

комуникация

Параметрите на HSL модула са:

•H (hue) – това е осредненият индекс, който ще се привърже към цвят;

•S (saturation) – цветовата наситеност и е константно зададена да е 1;

•L (luminance) – яркостта, която се контролира от интегрирането на информацията за

амплитудата.

Алгоритъм за извличане на ритъма

“Beat Mode”

HSL

WinAmp API

FFTWinA

mp

0

574

Bass/Drum

Vocal/mid range

Treble

mem

kHard

rotation

rotateSoft

rotation

AVG

R

G

B

Параметрите на HSL модула се контролират от получените стойности за Bass/Drum (нискочестотните

съставки), Vocal (средночестотните съставки) и Treble (високочестотните съставки). При този метод се

въвеждат понятията hard rotation /рязка, груба ротация/ и soft rotation /плавна градация/ на цвета.

Грубата ротация представлява еднократно увеличаване на цветовия вектор с 120 градуса. Плавната

ротация се управлява от нивото на вокала и средночестотните съставки. Същността на плавната ротация

е, че ако няма преобладаващ ритъм в дадения момент, плавна промяна на цвета може да бъде

реализирана чрез информацията от фокалното съдържание, което е често срещано в повечето музикални

съдържания. И двете ротации се използват за контролиране на параметъра за цвят при тази схема.

Енергийна ефективност на

AmbiLED

Общата консумация на лампата при пълно

натоварване на всички цветове възлиза на 25W.

Светлинният интензитет на светодиодната лампа е 78lm

за всеки един пълноцветен светодиод (общо три), тоест

234 lm за цветовете и по 90lm за всеки бял светодиод

(общо шест броя), тоест 540 lm за белия цвят. При

натоварени на максимум всички светодиоди отдават 774

lm. Общата осветеност от 774 lm при обща консумация

от 25W дава едно много добро представяне на

светодиодното осветително тяло.

Скала на енергийната ефективност за осветителни тела

A B C D E F G

20-50% 50-75% 75-90% 90-100% 100-110% 110-125% >125%

Осветеността от 774 lm e еквивалентна на тази отдадена от 70-ватово конвенционално тяло. В

този случай, може да се заключи, че енергийната ефективност на осветителното тяло е 2.8

(консумира 35.7% от енергията, която доставя конвенционален източник), което го отнася към

осветителните уреди от енергиен клас А (на следващата фигура).

Лабораторията по Разпределени и Вградени Системи към ТУ-

Пловдив (DSNET) може да поеме разработка на проекти по

конкретно задание свързани с дистанционна домашна

автоматизация.

Бъдещо развитие на проектите

БЪДЕЩА РАБОТА ПО ПРЕДСТАВЕНИТЕ ПРОЕКТИ:

Имплементиране на PLC (Power Line Communication) за

предаване на данни по захранващата линия;

Имплементиране на алгоритъм за сканиране на IR кодове, който да

позволи лесното управление на всякакви битови устройства;

Разработка на стационарен контролер към AmbiLED, който да

позволи реализирането на цветомузикални ефекти от директен аудио

източник, както и управление през Ethernet;

Очаквам Вашите въпроси...(след което следва демонстрация)

За контакти: ribov@developer.bg

Благодаря за вниманието!