一种串联式供暖节能控制系统和方法

摘要

本发明提供了一种串联式供暖节能控制系统，其串接于暖气循环管道之间，该控制系统包括：数据采集装置，包括温度传感器、调节开关、温控显示器以及红外线人体传感器；数据处理装置，与所述接收数据采集装置通信连接，用于接收各所述传感器的信号，并基于预设算法生成对应的控制信号以控制执行装置；执行装置，包括至少一组步进电机和调节阀；供电装置，为所述控制系统提供电能；本发明另一方面还提供了一种串联式供暖节能控制方法。本发明的技术方案可以更好的匹配供热量和需热量，方便统计室内供暖数据以进行量化管理等，有效解决了现有技术中冷热不均的问题，同时还可以智能控温，同时大幅度减少了能源浪费。

权利要求

1.一种串联式供暖节能控制系统，串接于暖气循环管道之间，其特征在于，所述控制系统包括：数据采集装置，包括检测环境温度数据的温度传感器、预设温度参数的调节开关、实时显示温度参数的温控显示器以及监测是否有人的红外线人体传感器；

数据处理装置，与所述数据采集装置通信连接，用于接收各所述传感器的信号，并基于预设算法生成对应的控制信号以控制执行装置；

执行装置，包括两组步进电机和调节阀，所述调节阀设于暖气循环管道之间，所述步进电机根据接收的对应的所述控制信号调节对应组的调节阀；

第一步进电机用于接收所述数据处理装置基于红外线人体传感器的信号生成的第一控制信号，并根据所述第一控制信号调节第一调节阀的开度，所述第一调节阀的开度包括有人模式预设开度和无人模式预设开度；

第二步进电机用于接收所述数据处理装置基于温度传感器信号和预设温度参数生成的第二控制信号，并根据所述第二控制信号调节第二调节阀的开度；

供电装置，为所述控制系统提供电能，所述供电装置为可充电电池；

两个所述调节阀之间的暖气循环管道上还安装有水流发电机，所述水流发电机与所述可充电电池连接用于补充电能。

2.如权利要求1所述的串联式供暖节能控制系统，其特征在于，所述控制系统还包括支撑架，所述温度传感器固定在所述支撑架远离暖气循环管道一侧的端部。

3.如权利要求1所述的串联式供暖节能控制系统，其特征在于，所述数据处理装置为51单片机。

4.如权利要求1所述的一种串联式供暖节能控制系统的控制方法，其特征在于，所述方法包括：控制系统初始化；

温度传感器检测环境温度数据，红外线人体传感器监测红外热源数据；

数据处理装置接收所述红外热源数据生成第一控制信号，第一步进电机根据所述第一控制信号调节第一调节阀的开度，所述第一调节阀的开度包括有人模式预设开度和无人模式预设开度；

数据处理装置接收所述环境温度数据并判断其是否在预设范围内，若否，则同时获取预设温度参数生成第二控制信号，第二步进电机根据所述第二控制信号调节第二调节阀的开度，若是，则通过温控显示器对环境温度数据进行显示；

在控制过程中，水流发电机将热水流动的动能转换为电能并输送给可充电电池，实现系统的自给自足。

说明书

一种串联式供暖节能控制系统和方法

技术领域

[0001] 本申请涉及节能领域的自动控制技术，尤其涉及一种串联式供暖节能控制系统，同时还涉及一种串联式供暖节能控制方法。

背景技术

[0002] 集中供暖是指由集中热源所产生的蒸汽、热水，通过管网供给采暖和生活所需热量的方式。集中供暖具有管理方便、热源效率高、环境污染小等许多优点，因此，目前我国住宅供热采暖系统多以区域锅炉房或热电联产为热源的集中供暖。

[0003] 但是，随着集中供热系统发展迅猛的同时，也存在着如下问题：

[0004] (1)热用户无自主控温的权利

[0005] 无论是温度高或是低，热用户仅能被动的接受。室内有人或没人时温度均无变化，无法实现在室内无人时降低温度，有人时升高温度，热用户无法自行调节室温；

[0006] (2)能源的浪费

[0007] 许多城市都存在着无节制、无选择形式的供暖，甚至出现了因供暖而导致室温过高，开窗降温的现象。这不仅导致了巨大的能源消耗，增加；额供热企业成本，还造成了严重的环境污染；

[0008] (3)冷热不均

[0009] 热用户大多采用单管顺流式供暖管网系统，缺乏有效的调控设备，导致水力工况失调严重，进而造成各用户冷热不均。同时，由于集中供热系统调节不够完善，以及二次管网使用中保温差和跑冒滴漏的现象时有发生，从而导致热量在传送过程中损失较大；再者，由于大多数热网没有进行很好的水力平衡，或者缺少水力调节设备而无法进行水力调节，都会造成供给用户的流量与所需流量有很大差异。

[0010] 故在现有技术中，集中供暖系统的热力失调和水力失调不仅严重影响热用户的舒适度，还造成严重的能源浪费。室内供暖设计标准不能系统地提升供暖装置的技术要求，系统工况失调难以及时消除，造成用户冷热不均；供热参数无法在最佳工况下运行，造成供热量和需热量不匹配；室内供暖数据不全，难以量化管理等。

[0011] 因此，如何针对现有技术的缺陷发明一种串联式供暖节能控制系统和方法是本领域技术人员亟待解决的技术问题。

发明内容

[0012] 有鉴于背景技术中的问题，本申请提供一种串联式供暖节能控制系统，有效解决了现有技术中冷热不均的问题，同时还可以智能控温，同时大幅度减少了能源浪费。

[0013] 本发明的串联式供暖节能控制系统，串接于暖气循环管道之间，该控制系统包括：

[0014] 数据采集装置，包括检测环境温度数据的温度传感器、预设温度参数的调节开关、实时显示温度参数的温控显示器以及监测是否有人的红外线人体传感器；

[0015] 数据处理装置，与所述接收数据采集装置通信连接，用于接收各所述传感器的信号，并基于预设算法生成对应的控制信号以控制执行装置；

[0016] 执行装置，包括至少一组步进电机和调节阀，所述调节阀设于暖气循环管道之间，所述步进电机根据接收的对应的所述控制信号调节对应组的调节阀；

[0017] 供电装置，为所述控制系统提供电能。

[0018] 优选地，所述执行装置包括两组步进电机和调节阀；

[0019] 第一步进电机用于接收所述数据处理装置基于红外线人体传感器的信号生成的第一控制信号，并根据所述第一控制信号调节第一调节阀的开度；

[0020] 第二步进电机用于接收所述数据处理装置基于温度传感器信号和预设温度参数生成的第二控制信号，并根据所述第二控制信号调节第二调节阀的开度。

[0021] 优选地，所述第一调节阀的开度包括有人模式预设开度和无人模式预设开度。

[0022] 优选地，所述供电模块为可充电电池。

[0023] 优选地，两个所述调节阀之间的暖气循环管道上还安装有水流发电机，所述水流发电机与所述可充电电池连接用于补充电能。

[0024] 优选地，所述控制系统还包括支撑架，所述温度传感器固定在所述支撑架远离暖气循环管道一侧的端部。

[0025] 优选地，所述数据处理装置为51单片机。

[0026] 同时，本发明还提供了一种串联式供暖节能控制方法，其应用于所述控制系统中，该所述方法包括：

[0027] 控制系统初始化；

[0028] 温度传感器检测环境温度数据，红外线人体传感器监测红外热源数据；

[0029] 数据处理装置接收所述红外热源数据生成第一控制信号，第一步进电机根据所述第一控制信号调节第一调节阀的开度；

[0030] 数据处理装置接收所述环境温度数据并判断其是否在预设范围内，若否，则同时获取预设温度参数生成第二控制信号，第二步进电机根据所述第二控制信号调节第二调节阀的开度，若是，则通过温控显示器对环境温度数据进行显示。

[0031] 优选地，所述第一调节阀的开度包括有人模式预设开度和无人模式预设开度。

[0032] 由以上内容可知，通过应用本申请的技术方案，可以更好的匹配供热量和需热量，方便统计室内供暖数据以进行量化管理等，有效解决了现有技术中冷热不均的问题，同时还可以智能控温，同时大幅度减少了能源浪费。

附图说明

[0033] 图1为本申请提出的串联式供暖节能控制系统的结构示意图；

[0034] 图2为本申请提出的串联式供暖节能控制系统的结构示意图；

[0035] 图3为本申请实施例控制系统的结构示意图；

[0036] 图4为本申请实施例控制系统的逻辑图；

[0037] 图5为本申请提出的串联式供暖节能控制方法的流程图。

具体实施方式

[0038] 有鉴于背景技术中的问题，本申请提供一种串联式供暖节能控制系统，更好的匹配供热量和需热量，方便统计室内供暖数据以进行量化管理等，有效解决了现有技术中冷热不均的问题，同时还可以智能控温，同时大幅度减少了能源浪费。

[0039] 为了进一步阐述本发明的技术思想，现结合具体的应用场景，对本发明的技术方案进行说明。

[0040] 如图1-2所示，为本申请提出的串联式供暖节能控制系统的结构示意图，该串联式供暖节能控制系统，串接于暖气循环管道之间，该控制系统包括：

[0041] 数据采集装置，包括检测环境温度数据的温度传感器11、预设温度参数的调节开关13、实时显示温度参数的温控显示器14以及监测是否有人的红外线人体传感器12。

[0042] 数据处理装置，与所述接收数据采集装置通信连接，用于接收各所述传感器的信号，并基于预设算法生成对应的控制信号以控制执行装置。

[0043] 执行装置，包括至少一组步进电机和调节阀，所述调节阀设于暖气循环管道之间，所述步进电机根据接收的对应的所述控制信号调节对应组的调节阀。

[0044] 供电装置，为所述控制系统提供电能。

[0045] 在具体的应用场景中，供电模块为可充电电池41，两个所述调节阀之间的暖气循环管道上还安装有水流发电机42，所述水流发电机42与所述可充电电池41连接用于补充电能。可充电电池41用于给所有的设备器件供电，水流发电机42可以将热水流动的动能转换为电能并输送给可充电电池41，实现系统的自给自足。

[0046] 其中，所述执行装置包括两组步进电机和调节阀。

[0047] 第一步进电机33用于接收所述数据处理装置基于红外线人体传感器的信号生成的第一控制信号，并根据所述第一控制信号调节第一调节阀31的开度。

[0048] 在具体的应用场景中，第一调节阀的开度包括有人模式预设开度和无人模式预设开度。

[0049] 需要说明的是，第一调节阀的开度仅需包括两个开度值，即有人模式时的预设开度值和无人模式时预设开度值。有人模式时的预设开度值为一较大的开度值(或者第一调节阀全开)，无人模式时的预设开度值为一较小的开度值，减少了能源的浪费，以最大的节能效率提供给用户不变的供暖质量，同时因为没有断流也不会造成管道受冻损坏。

[0050] 第二步进34电机用于接收所述数据处理装置基于温度传感器信号和预设温度参数生成的第二控制信号，并根据所述第二控制信号调节第二调节阀32的开度。

[0051] 需要说明的是，所述数据处理装置基于温度传感器信号和预设温度参数生成的第二控制信号，第二步进电机根据第二控制信号调节第二调节阀的开度调节的合适的大小，从而达到设定的温度范围。

[0052] 需要说明的是，当无人模式时，即使环境温度低于预设温度，由于第一调节阀的预设开度值为一较小的开度值，热水流量仍然处于较低的范围，使得室内的温度也处于较低的范围；当有人模式时，第一调节阀的预设开度值为一较大的开度值(或者第一调节阀全开)，不起限流的作用，由第二步进电机接收所述数据处理装置基于温度传感器信号和预设温度参数生成的第二控制信号，并根据所述第二控制信号调节第二调节阀的开度，达到调整流量的目睹，从而使得温度维持到预设范围内，从而减少了能源的浪费，以最大的节能效率提供给用户不变的供暖质量。

[0053] 在具体的应用场景中，控制系统还包括支撑架15，所述温度传感器固定在所述支撑架远离暖气循环管道一侧的端部。支撑架使得传感器部分远离系统本体和热水循环管道，而不会影响到传感器对环境数据的检测。

[0054] 在具体的应用场景中，数据处理装置选用Atmel公司生产的51单片机作为整个控制系统的核心处理器，来实现对装置所有硬件智能化的控制，可以说单片机是整个硬件结构的核心，它集成了本申请控制系统的数据采集装置、数据处理装置与各个传感器之间传输数据的I/O口资源。数据处理装置包括第一单片机控制板21和第二单片机控制板22。

[0055] 为了进一步阐述本发明的技术思想，现结合图3和图4所示的具体的应用场景，对本发明的技术方案进行说明。

[0056] 本具体应用场景的控制系统包括温度传感器、温控显示器、红外线人体传感器、单片机、蓄电池、水流发电机、调节阀、步进电机一和步进电机二。

[0057] 温度传感器用于检测室内环境温度信息；

[0058] 温控显示器一方面用于当前室温显示另一方面用于用户设置温度信号操作界面；

[0059] 红外线人体传感器主要用于监测室内是否有人；

[0060] 单片机一方面用于控制传感器进行温度、人体信号的采集，另一方面对用户设置输入信号的处理，最后实现对步进电机的运动控制；

[0061] 蓄电池用于给所有的设备器件供电；

[0062] 水流发电机主要将热水流动的动能转换为电能并输送给蓄电池；

[0063] 步进电机一和步进电机二分别处理的是温度与红外人体传感器不同的信号，并基于信号调节对应调节阀的开度。

[0064] 该供暖节能控制系统主要由单片机控制器、调节阀、温度传感器、人体传感器组成。一方面由单片机控制器对采集到的温度进行分析和处理，在此基础上自动调节各电动阀门的开度，从而改变进入室内供暖设备的供水流量，使得近端用户与远端用户供暖需求难以协调的问题得到有效解决。不仅保证了室内温度能够控制在一个合适的范围内，而且避免了热能的不必要浪费。另一方面单片机对采集到的红外人体传感器信号处理为有人模式与无人模式：有人模式时，智能控温与用户自主设置共同为用户提供适宜的温度范围；无人模式时，智能自动恢复到设定好的低温状态，以达到最好的节能效果，提高了用户的供暖质量。

[0065] 本具体应用场景的控制系统和方法具有以下优点：

[0066] 1)本申请相比现有的供暖散热器手动调节阀拥有了独特的智能人性化控制，现有技术以用户手动调节为主，而本申请集智能自动控制与手动控制与一体，实现用户自主控热的功能，更完善、更具体、更具有针对性，更贴近人们生活；

[0067] 2)本申请的节能效率大大提高，可以实时监测温度，同时通过利用红外线检测技术实时监测室内是否有人来自动调节室温，节能效率更高；如果室内是长时间没人，本系统可以自动调节到适当低一点的温度，不会使大量热能白白浪费，因此其节能效果更好；

[0068] 3)本申请采用单片机为核心控制器，一方面通过处理温度传感器的信号，智能自动调控供暖管道水流量，从而达到调节室内温度的目的；另一方面处理用户设置温度调节的信号，根据用户设定温度和室内实际温度驱动水流控制模块，来控制室温。

[0069] 4)本申请整体外型的设计较为简洁，既美观又大方，其线路也较容易封装在一起，因而实用性较强，体积小，成本低，智能化高，可以实时显示温度；既可以作为大型建筑的供暖控制部件，也可以嵌入小型家用取暖设备，实现定温供暖，给使用单位和个人带来极大方便，使人们生活得更为舒适。

[0070] 相应地，本申请还提供了一种辅助驾驶系统，所述系统包括：

[0071] S101控制系统初始化；

[0072] S201温度传感器检测环境温度数据，红外线人体传感器监测红外热源数据；

[0073] S301数据处理装置接收所述红外热源数据生成第一控制信号，第一步进电机根据所述第一控制信号调节第一调节阀的开度；

[0074] S401数据处理装置接收所述环境温度数据并判断其是否在预设范围内，若否，则同时获取预设温度参数生成第二控制信号，第二步进电机根据所述第二控制信号调节第二调节阀的开度，若是，则通过温控显示器对环境温度数据进行显示。

[0075] 其中，第一调节阀的开度包括有人模式预设开度和无人模式预设开度。

[0076] 综上所述，通过应用本申请的技术方案，可以更好的匹配供热量和需热量，方便统计室内供暖数据以进行量化管理等，有效解决了现有技术中冷热不均的问题，同时还可以智能控温，同时大幅度减少了能源浪费。

[0077] 通过以上的实施方式的描述，本领域的技术人员可以清楚地了解到本发明可以通过硬件实现，也可以借助软件加必要的通用硬件平台的方式来实现。基于这样的理解，本发明的技术方案可以以软件产品的形式体现出来，该软件产品可以存储在一个非易失性存储介质(可以是CD-ROM，U盘，移动硬盘等)中，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)执行本发明各个实施场景所述的方法。

[0078] 本领域技术人员可以理解附图只是一个优选实施场景的示意图，附图中的模块或流程并不一定是实施本发明所必须的。

[0079] 本领域技术人员可以理解实施场景中的装置中的模块可以按照实施场景描述进行分布于实施场景的装置中，也可以进行相应变化位于不同于本实施场景的一个或多个装置中。上述实施场景的模块可以合并为一个模块，也可以进一步拆分成多个子模块。

[0080] 上述本发明序号仅仅为了描述，不代表实施场景的优劣。

[0081] 以上公开的仅为本发明的几个具体实施场景，但是，本发明并非局限于此，任何本领域的技术人员能思之的变化都应落入本发明的保护范围。