具有诊断能力的加热、通风及空调系统检修工具 【技术领域】
本发明涉及具有诊断能力的加热、通风及空调(HVAC)系统检修工具。更具体地说，HVAC系统的检修工具通过使用专家观察者装置而具有改善的诊断能力，并且还能用最新的软件升级内容来更新自身和HVAC系统。此外，可以将最新的诊断信息、销售信息以及检修信息快速地提供给检修工具。
背景技术
现代的空调系统装有数字控制器。通常，这样一个系统的各可控制部件具有它自己的微处理器控制器，并且该控制器经常有至少一个传感器，这些传感器提供传感输入，以用作部件操作的基础。例如，一膨胀阀可具有一微处理器控制器，该控制器在一个或多个传感器受感时响应过热而调整膨胀阀的位置。通常，设置一单元控制器，以监视和协调一特定的单元的各个部件的操作。例如，单元控制器在预期到变速压缩机地速度变化时，可以超驰(override)膨胀阀控制器。此外，带有多个单元的商用或实用空调系统可包括一系统控制器，以协调诸单元的操作。从检修技师的角度看，诊断或查找故障是一件很可怕的事情。示例性的诸控制系统有美国The Trane Company(American Standard Inc.的一个分支机构)以商标UCP2来销售的系统。
检修技师在检修HVAC以及大楼设备自动化(BAS)设备和系统中遇到了许多的困难。这些系统的位置通常处于相对不可到达的检修和维护区域中。光照调节可能很差，并且，由于这些检修和维护区域经常没有空调、没有加热且没有受到保护而受恶劣天气的影响，所以工作条件可能十分恶劣。
在空调系统上使用复杂的控制会产生甚至更多的困难。即便是在单个公司内，也存在太多的产品、零配件以及太多代的控制器。检修技师需要确定特定的HVAC设备，进行正确的诊断和维护过程，并合适地修理、维护或升级该设备。
这对于富有经验的检修技师来说已很有挑战性，而对于一般的、通常具有少于两年的工作经验的HVAC检修技师来说就更具有挑战性了。
【发明内容】
本发明的一个目的、特征和优点是解决以前的检修工具和它们在HVAC系统中的使用的问题。
本发明的一个目的、特征和优点是通过提供协助缺乏经验的检修技师的专家观察者来改进对HVAC和BAS系统的诊断分析。
本发明的一个目的、特征和优点是提供一种带有因特网能力的HVAC检修工具。
本发明的另一个目的、特征和优点是提供一种能够确定其所连接的HVAC设备并能对所有各世代(all generations of)的该HVAC系统进行软件升级和修改的HVAC检修工具。
本发明的一个目的、特征和优点是提供一种包括维护和效率测量试验的HVAC检修工具。
本发明的一个目的、特征和优点是提供一种具有改进的诊断功能、包括历史、当前和实时绘图能力的HVAC检修工具。
本发明的一个目的、特征和优点是提供一种包括零件信息和可获得性的HVAC检修工具。
本发明的一个目的、特征和优点是提供一种能相比其它类似的系统对其目前正在分析的系统进行标准检查的HVAC检修工具。
本发明的一个目的、特征和优点是响应所确认的问题而将合适的销售、修理和更换信息提供给检修技师。
本发明的一个目的、特征和优点是使HVAC单元能同时地由在工作现场的检修技师以及远程的观察者进行监控。
本发明的一个目的、特征和优点是使检修技师能容易地绘制出多个现场数据随时间的变化曲线，以帮助诊断HVAC系统的问题。
本发明的一个目的、特征和优点是使检修技师能容易地绘制出多个历史的数据随时间的变化曲线，以帮助诊断HVAC系统的问题。
本发明的一个目的、特征和优点是提供一种示出正在测量的数据精确值以及该数据与相关的断路点(trip point)和极限点的关系的诊断HVAC检修工具。
本发明的一个目的、特征和优点是提供一种能利用相关的温度传感器、压力传感器以及机械致动装置提供整个HVAC系统的图形化概况的HVAC检修工具。
本发明的一个目的、特征和优点是提供通过人工的超驰命令来直接测试运行HVAC系统部件的能力。
本发明的一个目的、特征和优点是在工作现场提供最新的检修文献、安装操作和维护手册、布线图以及检修公告。
本发明提供一种诊断系统。该诊断系统包括：一现场的检修工具，它可操作地连接到一处理系统，并能与该处理系统接口以及从其获取数据和/或信息；与检修工具相连的一显示器，它可操作地能够显示数据和/或信息；一现场的技师，他操作现场的检修工具并查看远程检修工具的数据和/或信息；一远程复制能力，它向远程检修工具远程复制显示器所显示或者从处理系统获得的数据和/或信息；以及一操作远程检修工具的不在现场的观察者，他接受来自远程复制能力的数据和/或信息并给予现场的技师指示和/或建议。
本发明还提供一种便携式检修工具。该便携式检修工具包括：一个主体；和主体内的第一、第二及第三通讯系统。各通讯系统具有各自的第一、第二及第三外部端口。检修工具包括可操作地连接至第一、第二及第三通讯系统的诊断功能，并且该诊断功能位于主体内，可操作以接受来自第一系统的数据，分析数据并将分析结果提供给第二和第三通讯系统。第三通讯系统包括一远程通讯设施，第二通讯系统通过第二端口连接至一检修技师，以及第一通讯系统接受模拟和/或数字数据。
本发明还提供一种检修自动系统的方法。该方法包括以下步骤：派遣检修技师到自动系统；将一便携式检修工具连接到自动系统；通过远程链路将检修工具连接到远处的地方；在自动系统上执行诊断；将诊断结果提供到远处的地方；在远处的地方分析诊断结果；以及从远处的地方向检修技师提供建议和指导。
本发明还进一步提供一种改进对HVAC系统的诊断的方法。该方法包括以下步骤：在HVAC系统的地方提供现场检修技师；将位于远地的专家观察者链接到现场检修技师；在该地方分析HVAC系统；基本同时地将分析提供给检修技师和专家观察者；利用专家观察者在远地分析结果；以及从专家观察者向位于HVAC系统的地方的检修技师提供分析。
本发明还包括提供一种用于检修计算机控制的机器的系统。该系统包括一计算机控制的机器，该机器包括可操作以执行一功能的一装置、控制该装置的工作的一控制器以及用于传送来自控制器的数据和命令的一数据获取端口。该系统还包括可操作地连接到数据获取端口的一检修工具。该检修工具包括一远程通讯设施、一计算机以及诊断和绘图软件。该系统还包括一专家观察者系统，它可操作地链接至检修工具的远程通讯能力，并包括历史的机器数据、机器的销售信息、控制器的软件版本、附加的诊断软件以及能提供对检修工具的操作者进行指导的能力的专家观察者。
此外，本发明还提供一种检修安排。该安排包括：计算机或控制系统；接近该系统的本地观察者，他可操作地能接近、维护、修理、修改、检修或升级该系统；位于其它地方的远程观察者；以及可操作地能向本地和远程观察者提供数据和/或信息、接受来自本地观察者的数据和信息并相应地进行修改的一检修工具。
本发明还提供一种检修、升级或维护计算机或控制系统的方法。该方法包括以下步骤：对计算机或控制系统进行监控、分析、检修或诊断，以获得关于系统状态、情况以及工作能力的特定信息；基本同时地将信息提供给在系统区域中的本地观察者和不在系统附近的远程观察者；以及从远程观察者向本地观察者传送建议或评论。
【附图说明】
图1示出根据本发明的HVAC系统、检修工具以及专家观察者的立体图。
图2是图1的检修工具及其与远处的现场HVAC系统的关系的方块图。
【具体实施方式】
本发明针对一种用于HVAC或BAS系统12的改进的检修工具10，其中，检修工具10包括一远程通讯能力14，如电话线和调制解调器或者一无线的因特网链路。Trane公司(American Standard Inc.的一个分支机构)已以商标Rover和Everyman销售了没有远程通讯能力的检修工具。Trane公司以商标Tracer在市场销售BAS系统，并且以许多商标、包括但不局限于：CenTraVac、Horizon、Series R、Voyager、Trane、Heritage、Alliance、VariTrance及VariTrac在市场上销售HVAC系统。
利用本发明的改进的检修工具10，一相对缺乏经验的检修技师22可以将检修工具10连接到系统12，并借助于键盘和显示器13对检修工具10进行操作，为了清楚起见而将键盘和显示器13示为与检修工具10分开，但较佳地是具体实现为一膝上型计算机。检修工具10包括诊断软件、固件或硬件，从而可以对系统12的操作进行分析。通过向检修技师22显示该分析的结果，并通过也同时藉由远程通讯能力14将分析的结果提供给一位于远处的地方的专家观察者16，远程通讯能力14使专家观察者16(带有能力和设计与工作现场20处的检修工具10类似的一第二检修工具18)能监察检修技师22并给予他建议。然后，专家观察者16能在对系统12的操作的诊断和查找故障方面帮助相对缺乏经验的检修技师22。
本发明以实用的冷却系统来描述，它的意图为包括所有的HVAC系统和BAS系统。不过，系统12可以具体实施为各种各样的实际实施例，包括实用系统、成套系统、屋顶系统、住宅空调装置、自持系统以及分离式空调系统(split system)此外，本发明的概念可以应用到处理系统、位于远地的设备以及需要熟练的技师来检修或维护的设备。考虑了从单个部件控制直到单元控制、系统控制以及全球性系统协调的各种复杂程度的控制。大楼设备自动化系统(BAS)设计为将多个部件链接到一控制系统。在申请人所拥有的Oltman等人的美国专利第5,347,821号、Sullivan等人的第5,355,691号、Sibik等人的第5,419,146号以及Simon(已故)等人的第5,224,648号中示出了示例性的系统。这些参考的专利与本发明一起被共同被转让，并援引于此以供参考。
本发明较佳实施例中的系统12包括一蒸发器30、一冷凝器32以及一压缩机34，所有这些部件都串联地连接在一制冷系统中，但熟悉本技术的人会理解，该系统12会根据应用本发明的应用场合和环境而在其具体实施方面有所变化。在图1所描述的实施例中，蒸发器30冷却在一水回路36中的诸如水制冷的流体，并且将水回路36中的水用作热交换介质。诸如空气处理单元、水源热泵、风扇盘管(fan coil)或类似装置之类的一空调装置38利用水回路36中的流体来对空气进行调节。蒸发器30中的致冷剂在从水回路36中的流体吸收热量后蒸发。蒸发的致冷剂被压缩机34压缩，并且被压缩的致冷剂在冷凝器32中冷凝。冷凝器32通常与一第二水回路40以及一冷却塔42或其它散热器成热交换关系。冷却塔42用来去除水回路40的流体在冷却压缩的致冷剂的过程中所获得的过剩热。一控制面板44通常附接在系统12上，它还包括温度传感器46、压力传感器48以及致动器50，用于监视和控制系统12的操作。
系统12通常在软件、固件或硬件中包括一个或多个诊断程序。具体的诊断将根据系统12的性质、应用场合、复杂度以及布置而变化。在Baldwin等人的美国专利第5,042,265号中示出了涉及商用屋顶系统的一个这样诊断程序的例子。该参考的专利已与本发明一起被共同转让，并援引于此以供参考。本技术领域的普通技术人员会理解根据本发明还可获得并易于使用其它的诊断系统。Trane公司的以Rover和Everyman为商标的检修产品中还包括了其它示例性的诊断系统。
如申请人所拥有的Rein等人的美国专利第5,361,985号所示，以前已考虑了带有某些无线能力的检修工具，所述专利与本发明一起被共同转让，并援引于此以供参考。本发明对专家观察者16和远程通讯功能14的使用不可估量地改善了以前的检修工具的操作，并且使相对缺乏经验的检修技师能起到富有经验的技师的作用，而无需富有经验的技师位于现场。
参照图2，本发明的检修工具10具体体现为一个传统的膝上型计算机52，较强的是对该计算机进行强化处理以可经受得住检修和维护环境的严酷条件。膝上型计算机52包括一第一端口54、较佳的是一R5232端口，用于与各种控制器44中的任一个进行通讯。第一端口54与控制器44之间的物理链路56使检修工具10能与控制器44交换关于HVAC系统12的数据和命令。膝上型计算机52包括为与任何特定的系统12进行通讯提供通讯协议的诊断和软件模板。
检修工具10包括一第二端口60，供使用者通过诸如键盘、鼠标和显示器64之类的传统的人/接口来与检修技师22进行输入/输出通讯62。也设想到诸如掌上电脑之类的手持装置。
检修工具10包括一第三端口70，其包括允许用网络、内联网或因特网(所有这些均被称作远程通讯能力14)进行远程通讯的一调制解调器。远程通讯能力14使通过第二“使用者”端口60提供的同一信息也通过第三“远程通讯”端口70被回送72至专家观察者16。第三远程通讯端口允许双向通行，并使专家观察者16能通过远程通行设施14提供专家诊断信息74。此外，检修技师22能通过远程通讯设施14获得检修信息76或销售信息78以及型号和零件信息80。
检修工具10包括自持电源和/或交流电源连接，两者都总的由方块82标示。
检修工具10还具有由方块84表示的诊断功能和绘图功能86，所述绘图功能包括绘制历史图表88和实时图表90的能力。检修工具10较佳的是还包括通常的个人电脑部件和功能，包括存储器、CPU以及包含和链接检修工具的其它部件的电路和软件。这总的由方块92标示。
本发明的操作如下所述：检修技师22被派到工作现场20处的HVAC系统12，以诊断问题或进行常规维护。检修技师22将检修工具10连接到位于工作现场20的一控制器44，如果使用交流电源，则将电源82连接到一出口(未示出)，并将检修工具10连接到电话线、便携式电话或类似的装置，以完成远程通讯能力14。检修技师22用检修工具10，利用可从控制器44获得的信息来确定HVAC系统12的型号和构造。检修技师22判断是否应该更新控制器44或者检修工具10中的软件，如果需要，则通过远程通讯设施14从检修信息站点76获得必要的信息。然后检修技师22确保回声功能72可以进行工作，并且检修工具10可与专家观察者16进行通讯。检修技师22启动诊断功能84。
诊断功能84启动预先设置好的例行程序，该例行程序根据产品和构造执行HVAC系统12的每一个功能和特征，并较佳的是通过绘图功能86向检修技师22和专家观察者16提供结构的图形表示。专家观察者16然后根据具有在维护、修理、查找故障或研究系统12方面给予检修技师22建议和对其进行指导。一旦确定了问题且提供了指导，专家观察者16可以切断与检修技师12的通讯。
专家观察者16能远程地管理多个检修技师22，从而增加了用来分析诊断功能84的结果的知识基础和经验基础。一旦确定了问题或者确定了维护的需要，就可以作出关于检修部件、更换部件或升级部件或系统是否是合适的动作方案的决定。如果需要拥有者作出决定，则可从方块80确定零件的可获得性，并可从方块78确定销售信息。此外，从检修功能方块76提供合适的检修信息，用以进行特殊的修理、升级或更换。可立即向拥有者提供快速和全面的费用估计。
远程通讯设施14与检修工具10以及专家观察者16的结合极大地提高了不仅是一个而是所有利用根据本发明的检修工具10的检修技师22的能力、效率和表现。与缺乏经验的技师22相比，富有经验的专家观察者16检测到异常情况或从实时或历史的图表中辨认图形的可能性要大得多。此外，通过回声功能72提供相同的材料给检修技师22和专家观察者16，可保证各人都可用一整套信息来进行操作。这既可用来通过集中关注诊断功能84所提供的各种数据中的最为合适的数据项来教育培养检修技师22，并可避免在去往工作现场20和执行最基本的装配功能方面浪费专家观察者16的时间。
已描述的是一种新型和独特的、包括远程通讯设施和专家观察者功能的HVAC检修工具10。将会明白的是，该检修工具可应用到所有的HVAC和BAS系统中，并可以各种方式进行修改，包括所用膝上型计算机的性质、膝上型计算机的能力以及通过远程链路提供的各种数据。远程链路自身可以从使用至第二检修工具18的传统电话线改变为使用便携式电话、卫星上行下行线。此外，第二检修工具18无需是与检修工具10大致相同的配对物，而可以根据功能基础具体实现在许多种的计算机中。可以为了非HVAX和非BAS应用而修改本发明的检修工具，以使本发明的有利之处可用来分析需要修理和维护的复杂系统。所有这样的修改和可选方式都被认为落入本发明所要求保护的范围之内。
在下面的权利要求书中提出了要求美国专利证书所保护的内容：