一种用于太阳能采暖系统的中央控制装置

摘要

本发明涉及一种用于太阳能采暖系统的中央控制装置，其特征在于：它包括嵌入式微处理器，与嵌入式微处理器连接的电源转换电路、时钟电路、复位电路、USB接口电路、液晶显示模块、故障报警模块、SD卡存储模块和光电隔离电路，以及驱动电路、继电器控制电路和交流接触器，驱动电路与光电隔离电路和继电器控制电路连接，继电器控制电路与交流接触器连接；电源转换电路将220V电压转换成嵌入式微处理器的工作电压，时钟电路为嵌入式微处理器提供时钟，通过复位电路将嵌入式微处理器进行复位；嵌入式处理器实时将接收到的温度数据和外循环泵、内循环泵、外循环电磁阀、内循环电磁阀、辅助加热设备的工作状态信息传输至SD卡存储模块进行存储。

权利要求

1.一种用于太阳能采暖系统的中央控制装置，其特征在于：它包括嵌入式微处理器、电源转换电路、时钟电路、复位电路、USB接口电路、液晶显示模块、故障报警模块、SD卡存储模块、光电隔离电路、驱动电路、继电器控制电路和交流接触器；所述电源转换电路、时钟电路、复位电路、USB接口电路、液晶显示模块、故障报警模块、SD卡存储模块和光电隔离电路均与所述嵌入式微处理器连接，所述驱动电路与所述光电隔离电路和继电器控制电路连接，所述继电器控制电路与所述交流接触器连接；所述电源转换电路将220V电压转换成所述嵌入式微处理器的工作电压，所述时钟电路为所述嵌入式微处理器提供时钟，通过所述复位电路将所述嵌入式微处理器进行复位；

对太阳能采暖系统进行控制时，所述嵌入式微处理器连接单总线数字温度传感器，所述单总线数字温度传感器通过单总线通信协议将采集到的温度信号和自身的ID信息传输至所述嵌入式微处理器；所述继电器控制电路连接外循环泵、内循环泵、外循环电磁阀和内循环电磁阀，所述交流接触器连接辅助加热设备；所述嵌入式处理器将接收到的温度数据和所述外循环泵、内循环泵、外循环电磁阀、内循环电磁阀和辅助加热设备的工作状态信息实时传输至所述SD卡存储模块进行存储。

2.如权利要求1所述的一种用于太阳能采暖系统的中央控制装置，其特征在于：所述嵌入式微处理器采用32位微处理器。

3.如权利要求1或2所述的一种用于太阳能采暖系统的中央控制装置，其特征在于：所述液晶显示模块采用7英寸触摸屏。

说明书

一种用于太阳能采暖系统的中央控制装置

技术领域

[0001] 本发明涉及一种中央控制装置，特别是关于一种用于太阳能采暖系统的中央控制装置。

背景技术

[0002] 太阳能地板辐射采暖系统是一种以采集的太阳能作为热源，通过敷设于地板中的换热盘管加热地面，再利用地面自身的蓄热辐射将热量向地面空间散发的系统。太阳能地板辐射供暖系统能够使室内空间维持在较稳定的舒适状态，从而提高室内环境的舒适度，给人以脚暖头凉的舒适感。太阳能采暖系统充分利用了太阳能，能够减少对常规能源的消耗，为开发利用新能源提供了新途径。在比室内正常设计温度低2～3℃的情况下，低温地板辐射供暖可以达到与对流散热系统相同的舒适度，低温地板辐射供暖方式比传统的采暖方式节省能源。

[0003] 太阳能蓄热是一个连续、非稳态的动态换热过程，集热管中的循环水温度变化受太阳辐照度、室外温度、水流速度及蒸发器蒸发温度等多个因素的影响。因此，集热管中的循环水温度在不同时刻、不同位置的温度都是不同的。采用常规的理论模型难以准确描述循环水的真实状态。国内现有的太阳能采暖系统的中央控制设备，依然采用热电偶温度传感器采集温度，线路走线复杂，其稳定性和精确度不够；并且全部采用数码管和机械式按键，温度数据显示不直观，人机界面不友好，操作繁琐。

发明内容

[0004] 针对上述问题，本发明的目的是提供一种智能化的、运行安全且稳定可靠的用于太阳能采暖系统的中央控制装置。

[0005] 为实现上述目的，本发明采取以下技术方案：一种用于太阳能采暖系统的中央控制装置，其特征在于：它包括嵌入式微处理器、电源转换电路、时钟电路、复位电路、USB接口电路、液晶显示模块、故障报警模块、SD卡存储模块、光电隔离电路、驱动电路、继电器控制电路和交流接触器；所述电源转换电路、时钟电路、复位电路、USB接口电路、液晶显示模块、故障报警模块、SD卡存储模块和光电隔离电路均与所述嵌入式微处理器连接，所述驱动电路与所述光电隔离电路和继电器控制电路连接，所述继电器控制电路与所述交流接触器连接；所述电源转换电路将220V电压转换成所述嵌入式微处理器的工作电压，所述时钟电路为所述嵌入式微处理器提供时钟，通过所述复位电路将所述嵌入式微处理器进行复位；对太阳能采暖系统进行控制时，所述嵌入式微处理器连接单总线数字温度传感器，所述单总线数字温度传感器通过单总线通信协议将采集到的温度信号和自身的ID信息传输至所述嵌入式微处理器；所述继电器控制电路连接外循环泵、内循环泵、外循环电磁阀和内循环电磁阀，所述交流接触器连接辅助加热设备；所述嵌入式处理器将接收到的温度数据和所述外循环泵、内循环泵、外循环电磁阀、内循环电磁阀和辅助加热设备的工作状态信息实时传输至所述SD卡存储模块进行存储。

[0006] 所述嵌入式微处理器采用32位微处理器。

[0007] 所述液晶显示模块采用7英寸触摸屏。

[0008] 本发明由于采取以上技术方案，其具有以下优点：1、本发明由于包括嵌入式微处理器，与嵌入式微处理器连接的电源转换电路、时钟电路、复位电路、USB接口电路、液晶显示模块、故障报警模块、SD卡存储模块和光电隔离电路，以及驱动电路、继电器控制电路和交流接触器，嵌入式微处理器连接单总线数字温度传感器，单总线数字温度传感器将实时采集到的温度信号传输至嵌入式微处理器，嵌入式微处理器根据接收到的温度信号通过光电隔离电路、驱动电路、继电器控制电路和交流接触器控制辅助加热设备、内外循环电磁阀以及内外循环泵，从而依靠辅助加热设备或大水箱中的余热供暖，因此本发明能够根据当地的太阳能资源、建筑物的类别、气候条件、系统的经济性等综合因素智能化地对太阳能采暖系统进行控制。2、本发明由于对太阳能采暖系统进行控制时，嵌入式微处理器连接单总线数字温度传感器，因此本发明增减传感器时操作方便，且线路得到大大简化。3、本发明由于嵌入式微处理器采用32位微处理器，并通过单总线通信协议与单总线数字温度传感器进行通信；液晶显示模块采用7英寸触摸屏，使各点温度值可以直观显示，并且可以长期记录系统采集温度值和各个设备的工作状态以及系统故障等信息，因此本发明采集到的温度数据稳定可靠，且运行安全。基于以上优点，本发明可以广泛应用于太阳能采暖系统的控制中。

附图说明

[0009] 图1是本发明中央控制装置的结构框图

具体实施方式

[0010] 下面结合附图和实施例对本发明进行详细的描述。

[0011] 如图1所示，本发明用于太阳能采暖系统的中央控制装置包括嵌入式微处理器1、电源转换电路2、时钟电路3、复位电路4、USB接口电路5、液晶显示模块6、故障报警模块7、SD卡存储模块8、光电隔离电路9、驱动电路10、继电器控制电路11和交流接触器12。其中，电源转换电路2、时钟电路3、复位电路4、USB接口电路5、液晶显示模块6、故障报警模块7、SD卡存储模块8和光电隔离电路9均与嵌入式微处理器1连接，驱动电路10与光电隔离电路9和继电器控制电路11连接，继电器控制电路11与交流接触器12连接。电源转换电路2将220V电压转换成嵌入式微处理器1的工作电压，时钟电路3为嵌入式微处理器1提供时钟，通过复位电路4将嵌入式微处理器1进行复位。

[0012] 采用本发明中央控制装置对太阳能采暖系统进行控制时，嵌入式微处理器1连接单总线数字温度传感器13，单总线数字温度传感器13通过单总线通信协议将采集到的温度信号和自身的ID信息传输至嵌入式微处理器1。其中，单总线数字温度传感器13包括设置在大水箱中的温度传感器T1、设置在太阳能入水管中的温度传感器T2、设置在太阳能出水管中的温度传感器T3、设置在地热盘管进水口处的温度传感器T4、设置在地热盘管出水口处的温度传感器T5、设置在上太阳能集热器管中的温度传感器T6、设置在下太阳能集热器管中的温度传感器T7以及设置在室内的第一温度传感器T8和第二温度传感器T9。继电器控制电路11连接外循环泵P1、内循环泵P2、外循环电磁阀G1和内循环电磁阀G2，交流接触器12连接辅助加热设备14。嵌入式处理器1将接收到的温度数据和外循环泵P1、内循环泵P2、外循环电磁阀G1、内循环电磁阀G2和辅助加热设备14的工作状态等信息实时传输至SD卡存储模块8进行存储，以便于后期根据数据分析，优化控制方案和系统设计，针对全国不同地区的气候做出不同的自适应控制方案。

[0013] 上述实施例中，嵌入式微处理器1采用32位微处理器。

[0014] 上述实施例中，液晶显示模块6采用7英寸触摸屏。

[0015] 本发明中央控制装置对太阳能采暖系统进行控制时，其具体控制过程为：

[0016] 设置在大水箱中的温度传感器T1将采集到的大水箱中的温度信号传输至嵌入式微处理器1，嵌入式微处理器1将大水箱中的温度值与预设的储热温度进行比较。当大水箱中的温度值达到预设的储热温度时，嵌入式微处理器1依次通过光电隔离电路9、驱动电路10、继电器控制电路11和交流接触器12控制关闭辅助加热设备14；并依次通过光电隔离电路9、驱动电路10和继电器控制电路11控制打开外循环电磁阀G1，依靠太阳能采暖系统供热。当大水箱中的温度值低于预设的储热温度而不足以提供热量时，嵌入式微处理器1依次通过光电隔离电路9、驱动电路10和继电器控制电路11控制关闭外循环电磁阀G1，并依次通过光电隔离电路9、驱动电路10和继电器控制电路11控制启动内循环电磁阀G2，依次通过光电隔离电路9、驱动电路10、继电器控制电路11和交流接触器12控制启动辅助加热设备14，依靠辅助加热设备14供暖。

[0017] 设置在太阳能入水管中的温度传感器T2和设置在太阳能出水管中的温度传感器T3分别将采集到的太阳能入水管中的温度和太阳能出水管中的温度传输至嵌入式微处理器1，嵌入式微处理器1对接收到的这两个温度值进行判断，当太阳能入水管中的温度和太阳能出水管中的温度中有一个低于0摄氏度时，嵌入式微处理器1依次通过光电隔离电路9、驱动电路10和继电器控制电路11控制启动外循环泵P1，使水循环，避免水管冻裂。

[0018] 设置在地热盘管进水口处的温度传感器T4和设置在地热盘管出水口处的温度传感器T5分别将采集到的地热盘管进水处的水温信号和地热盘管出水处的温度水温信号传输至嵌入式微处理器1，嵌入式微处理器1将地热盘管进水处的水温与预设的地热盘管的温度安全值进行比较。当地热盘管进水处的水温高于预设的地热盘管的温度安全值时，嵌入式微处理器1依次通过光电隔离电路9、驱动电路10、继电器控制电路11和交流接触器12控制关闭辅助加热设备14,依次通过光电隔离电路9、驱动电路10和继电器控制电路11控制关闭内循环泵P2，从而停止系统加热和室内供热，并结合地热进水盘管与地热出水盘管中的温度差，手动调整内循环泵P2的转速。在保证室内温度的前提下，当地热进水盘管与地热出水盘管中的温度差小于5摄氏度时，手动调整内循环泵P2使其低转速运行或者控制内循环泵P2和辅助加热设备14间歇运行，从而达到节约电能的目的；当地热进水盘管与地热出水盘管中的温度差大于7摄氏度时，手动调整内循环泵P2使其高速运行，从而保证高效利用热量。

[0019] 设置在上太阳能集热器管中的温度传感器T6和设置在下太阳能集热器管中的温度传感器T7分别对上太阳能集热器管内的温度和下太阳能集热器管内的温度进行采集，并将采集到的温度信号传输至嵌入式微处理器1，嵌入式微处理器1将接收到的太阳能集热器管内的温度与预设的温度阈值进行比较，当太阳能集热器管内的温度小于预设的温度阈值时，嵌入式微处理器1依次通过光电隔离电路9、驱动电路10和继电器控制电路11控制关闭外循环泵P1，依靠大水箱中的余热继续供暖。

[0020] 设置在室内的第一温度传感器T8和第二温度传感器T9分别实时采集室内地面温度信号和室内空间中的温度信号，采集到的温度信号传输至嵌入式微处理器1，嵌入式微处理器1对接收到的温度信号进行处理后，依次通过光电隔离电路9、驱动电路10、继电器控制电路11和交流接触器12控制开启或关闭辅助加热设备14，使室内温度保持在16～22摄氏度之间，从而实现在保证室内温度的前提下最大限度地节约电能的目的。

[0021] 上述各实施例仅用于说明本发明，其中各部件的结构、连接方式和方法步骤等都是可以有所变化的，凡是在本发明技术方案的基础上进行的等同变换和改进，均不应排除在本发明的保护范围之外。