基于STM32系列 DS18B20 DHT11 DS3231 TP4056实现学校空调集中监控管理解决方案

随着社会经济的不断发展，对高校师生的学习居住环境的问题也越发重视，在涉及的教室、宿舍、图书馆、会议室、办公室等内加装空调成为了一种普遍地现象。大量的空调设备分布广泛、型号各异，在管理方面存在一定难度，如难以及时地对设备进行控制、容易遗漏空调设备等等问题。为提供一个较为舒适的环境，需对设备进行精准便捷的控制，提升学习效率以及教学。

　　方案概述

　　学校空调集中监控管理解决方案，依托物联网云平台，配合智能空调温控器、远程智能控制器、触摸面板、红外遥控器等智能硬件，将校园各区域的空调设备连接，将不同型号以及不同品牌的兼并融合，将数据统一对接至管理云平台上。组成可进行监测、控制、管理的管理方案。

　　根据校园教学楼、宿舍、食堂等区域的空调监管现状，通过不同管理后台、不同账号登录管理，在手机、电脑、平板等管理云平台上就进行系统操作、参数设置，对各设备数据流形成私有化智能集中统一管控。可对学校内的所有空调设备进行集控制、实时监控、远程控制、故障诊断等功能，从而实现对空调系统的全面优化。

　　可拓展实现对整个企业各项设备状态的综合管控，能够一站式解决建筑内各个位置以及型号设备的全方位管理，实现实时监控、远程控制、自动控制、异常报警、巡检管理、任务管理、数据统计、能耗分析等众多智慧管理功能，同时，系统有人员管理和多级权限认证机制，确保安全运行。

　　学校空调集中监控管理解决方案所需的元器件和芯片类型有很多，以下是一些常见的：

　　微控制器(MCU)：MCU是空调控制系统的核心部件，负责处理传感器数据、执行控制算法以及与外部设备通信。常见的MCU型号包括STM32系列、PIC系列、Arduino等。

　　传感器：用于采集环境参数，如温度、湿度、空气质量等。常见的传感器包括温度传感器(如DS18B20)、湿度传感器(如DHT11)、CO2等传感器。

　　通信模块：用于与空调系统通信，将监控数据发送到监控中心或云端服务器。常见的通信模块包括Wi-Fi模块(如ESP8266)、蓝牙模块、LoRa模块等。

　　电源管理芯片：用于管理系统的电源供应，包括电池管理、功耗优化等功能。常见的电源管理芯片包括TP4056、MCP73831等。

　　存储器：用于存储系统配置、历史数据等信息。常见的存储器包括EEPROM、SD卡等。

　　时钟芯片：用于提供系统的时钟信号，保证系统的稳定运行。常见的时钟芯片包括DS3231、DS1307等。

　　驱动芯片：用于驱动执行器，如风扇、阀门等。常见的驱动芯片包括MOSFET、H桥芯片等。

　　以上列举的是一些常见的元器件和芯片类型，实际在学校空调集中监控管理解决方案中可以根据具体需求和系统设计进行选择和组合。

　　微控制器(MCU)：

　　功能：MCU是整个系统的大脑，负责控制和管理各个部件的工作。它通过执行预先编程的控制算法，监测传感器数据，并根据需要控制空调的运行状态。

　　特点：常见的MCU具有低功耗、高性能、丰富的外部设置接口、易编程等特点。例如，STM32系列的MCU具有强大的处理能力和丰富的外部设置资源，适合复杂的控制应用。

　　传感器：

　　功能：传感器用于采集环境参数，如温度、湿度、空气质量等，以便MCU进行相应的控制。

　　特点：传感器的常见特点是功耗、低功耗、数字输出等特点。例如，DS18B20是一款数字温度传感器，精度高达±0.5°C，具有通信简单可靠的特点。

　　通信模块：

　　功能：通信模块用于将数据监测传输到监控中心或云端服务器，实现远程监控和管理。

　　特点：常见的通信模块具有低功耗、远距离传输、稳定可靠等特点。例如，ESP8266 是一款较低、高性能的 Wi-Fi 模块，可以方便地实现与互联网的连接。

　　电源管理芯片：

　　功能：电源管理芯片用于管理系统的电源供应，包括充电管理、电池保护、功耗优化等。

　　特点：常见的电源管理芯片具有高效能、多种保护功能、小尺寸等特点。例如，TP4056是一款常用的单芯片锂离子电池充电管理芯片，具有简单的外围电路和可靠的性能。

　　工厂：

　　功能：仓库用于存储系统配置、历史数据等信息，便于后续分析和管理。

　　特点：常见的存储器具有容量大、读写速度快、稳定可靠等特点。例如，EEPROM是一种不易丢失的存储器，能够长期保存数据而不受电源影响。

　　时钟芯片：

　　功能：时钟芯片用于提供系统的时钟信号，保证系统的稳定运行和时间同步。

　　特点：通用的时钟芯片具有时钟、低功耗、抗干扰能力强等特点。例如，DS3231是一款高精度的实时时钟(RTC)芯片，具有±2ppm的时钟精度并内置温度补偿功能。

　　驱动芯片：

　　功能：驱动芯片用于驱动执行器，例如控制空调的风扇、阀门等。

　　特点：常见的驱动芯片具有高效、低损耗、可靠性高等特点。例如，MOSFET是一种常用的功率驱动器，具有低开关损耗、高开关速度等优点。

　　以上介绍的是这些元器件和芯片选择的一般功能和特点，具体时需要根据项目的需求、考虑成本以及可以获得的技术支持等因素进行综合考量。

　　方案功能

　　1.集中监控：建立一套完整的空调监控系统，包括数据采集器、传感器、控制器等设备，实现对校园不同类型、规格、型号的空调设备监控，包括教室、功能性教室等功能区，24小时监测送风温湿度、回风温湿度、室内温度、室外温度、室内空气质量(C02)参数;

　　2.设备状态监测：风机运行状态，电动水阀阀位反馈，加湿阀阀位反馈，过滤网压差开关，风机压差开关，防霜冻保护开关状态监测;

　　3.自动预警：结合监测的空调状态信息等，支持对监测参数的运行状态、室温上/下限值、故障信息等进行报警，以平台信息、电子邮件、微信消息等方式，及时发现空调设备的故障和异常情况，进行故障诊断和预警，及时采取措施进行维修和处理，避免设备损坏和故障扩大;

　　4.智能控制：支持多种控制方式，风机、温湿度、风阀、冷热水电动阀自动控制，联锁控制，手动/自动转换，互相切换、组合应用，实现对空调设备的智能控制，包括自动调节温度、湿度等参数，优化设备的运行状态，提高空调系统的效率;

　　以宿舍为单位，可单独或全部控制整栋宿舍所有空调的开关，或单独某一间宿舍空调的开关;

　　支持以设定温度、室内温度、定时等为条件，控制空调的开关;

　　支持远程手动、本地手动控制空调的运行模式与开关;

　　5.数据处理和分析：自动收集空调设备的运行数据，并以一分钟一次的频率存储历史数据，可进行查询、分析、导出、下载等出现。利用数据处理和分析技术，对数据进行处理和分析，从而发现设备的异常情况和能耗高的区域;

　　6.其他功能：支持外挂人体红外探测器、红外控制器等硬件设备;支持与智慧照明控制系统、电动窗帘、门禁等系统联用，相互配合应用，提升校园的智能化管理水平;

　　应用优势

　　1. 提高校园管理效率：通过集中监控管理，可以实现对空调设备的统一管理和控制，避免了传统管理方式下需要大量人力物力进行巡视和维护的烦琐过程，提高了管理效率。

　　2. 节约能源和降低维护成本：集中监控管理可以实现对空调设备的能耗进行实时监测和分析，从而发现能耗高的设备和区域，及时采取措施进行节能改造，有效降低能源消耗。同时，通过及时发现空调设备的故障和异常情况，及时进行维修和处理，可以降低维护成本。

　　3. 提高室内环境质量：通过集中监控管理，可以实现对空调设备的智能控制，根据室内温度、湿度等参数自动调节空调的运行状态，从而提高室内环境质量，为师生提供更加舒适的学习和生活环境。