一種集中供暖控制裝置的製作方法
2023-12-12 20:50:37 5
專利名稱：一種集中供暖控制裝置的製作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種水暖式集中供暖熱計量與溫控系統，具體地說是一種能夠實現用戶可調、供熱可控、領導可管的集中供暖控制裝置。
背景技術：
傳統的熱計量與節能。首先，熱計量往往與節能幾乎沒有直接關聯性。所謂的計量節能，只不過是通過計量這一手段，提醒用戶要按熱量消費數字收費，欲少花錢，就需少用熱。通過這一模式來促使消費者自覺的、往往又是以最原始的手動調閥方式調控閥門的開度，純屬一種「行為性」節能模式。其次，在供熱末端，用戶自己不能隨機調節或作周期性設定調節室內溫度，不能實現自主性調控節能的目的；另一方面，供熱單位不能通過遠程通訊與控制技術，對用戶的進戶流量進行調控，以實行強制性節能的目的。另外，供熱單位不能根據對末端用戶熱參數值的監測、調控和分析等綜合情況去進一步調控、修正熱力站的運行參數，實現不了整體系統下的節能。此外，我國集中供暖溫度為18±2攝氏度，但由於目前的監測手段準確性、可靠性低，當用戶溫度不達標時，熱電公司難以實時監控到相關數據，不能及時對供熱網絡進行調整，也加劇了用戶與供熱單位之間的供需矛盾。傳統的節能溫控方式，大致有恆溫溫控閥方式、普通電動溫控球閥方式、石蠟電加熱溫控流量閥方式。實踐證明，這些閥門存在諸多問題首先，這些閥門的閥權度較小，閥的調節特性失真度較大，當閥門開度較小時，流量已接近最大值，達不到「調節」的目的。其次， 達不到按不同用熱時段的需求去自動調節熱量這一節能效果，智能化低。同時，閥芯過水孔較細、具有高阻力的弱點，不利於改善供熱質量。如設計不當，往往帶來資用壓力不夠的情況。另外，實際應用中，區域系統達到30%的用戶處於全關狀態的機率又很高，遠遠超過系統水利平衡點15%的標準。因此，採用全開、全關的調節閥對系統而言是絕對有風險的，所帶來的熱計量收費是不公平的，也很容易引起供需糾紛和社會矛盾。
發明內容本實用新型針對現有技術存在的管理與控制方式不科學的問題，提出一種更科學更有效的集中供暖控制裝置，使用戶能夠根據個人需要自主調控室內溫度；同時供熱單位能夠對節能意識淡薄的用戶實行強制性節能；另外，供熱單位可根據對末端用戶用熱數據的採集和分析，進一步對熱力站的相關設備進行運行參數的修正，從而有效提高供暖效率、 降低能耗和供暖成本。本實用新型可以通過以下措施達到一種集中供暖控制裝置，該系統包括用戶端、控制中心以及供熱端，其中用戶端即為供暖系統中的末端用戶，供熱端包括熱源以及換熱站，其特徵在於控制中心與用戶端建立雙向通信，控制中心與供熱端建立雙向通信。所述用戶端包括室內溫控器、閥門控制器、流量調節閥、熱量表、數據集中器，其中室內溫控器與閥門控制器經無線通信模塊相連接，安裝在供暖管道上的流量調節閥經數據線與閥門控制器相連接，閥門控制器與安裝在供暖管道上的熱量表分別經數據線與數據集中器相連接。所述控制中心包括硬體伺服器、PC機和用於實現對整個系統控制和管理的上位機系統，所述控制中心通過硬體伺服器通過GPRS或3G無線網絡，經數據轉換器與用戶端的數據集中器建立雙向通信，該通信信道記為信道1，控制中心通過GPRS或3G網絡，經數據轉換器分別與供熱中端和首端的數據集中器建立雙向通信，通信信道分別記為信道2、信道3，所述供熱端包括一次循環網以及二次循環網，其中一次循環網內設有電動調節閥、氣候補償器，二次循環網內設有變頻器、循環泵、電動機、閥門。氣候補償器與電動調節閥相連接，變頻器與循環泵相連接，電動機的輸出端與閥門相連接，閥門安裝在供暖端向外供暖管道上，控制中心與供暖端的變頻器以及電動機相連接以實現控制中心對供暖端的控制。本實用新型中室內溫控器與閥門控制器之間經射頻無線網絡(433MHz)通信，本實用新型中室內溫控器由「功能」、「設定」、「測溫」、「編程』四個功能型按鍵，調節旋鈕，電源開關按鈕，LCD顯示屏和控制電路板組成，其作用是用於實現用戶自己對室溫的隨機調節或可編程周期性室溫的設定，以及與控制中心的信息溝通；控制電路板上設有射頻無線通訊模塊；功能型按鍵、調節旋鈕、電源開關按鈕、LCD顯示屏分別與控制電路板相連接，室內溫控器是溫控系統中用戶端的調控及顯示部件。本實用新型中閥門控制器由防護殼體和控制電路板組成，是用戶端的控制部件用於實現接收和解碼由室內溫控器及控制中心下達的指令；其中控制電路板設有射頻無線通訊模塊、解碼電路、驅動電路及單片機功能單元，各功能單元的連接均由PBC板的印製線路完成。本實用新型中流量調節閥用於調節流量大小，是溫控系統中的執行部件。它由步進電機、星型閥芯、閥體及附件等部分組成，其中星型閥芯由上下兩片各自帶有兩個對稱的扇形過水孔的圓形陶瓷片構成，兩個拋光帶孔的陶瓷片黏貼相對轉動時，其過水孔的大小將會隨著改變；步進電機軸承連杆與閥芯上片設有的凹型卡槽為活動式插入連接；在下片閥芯的陶瓷片邊沿上設有對稱兩條凸型卡栓，該凸型卡栓將閥芯固定在閥體內，且與閥體內壁凹形槽對應相連。閥體形似傳統的過濾器，進/出口方向由「箭頭」標識。流量調節閥安裝在用戶端的回水管道上，具有止回閥功能，因而具有防盜水的特點。具體表現為當用戶從回水管道放水時，「止回閥」在「負壓」作用下，將自動關閉，杜絕從回水管道放水的行為。如用戶從進水管道放水，安裝在進水管道上得熱量表將計數收費。這樣，為「換熱站」節能提供了一個保障環節。本實用新型中熱量表安裝在用戶端的進水管道上，是溫控系統的計量部件，用於採集熱量、進水溫度、回水溫度、溫差、累積流量值等信息，並將所採集的這些信息經數據集中器傳送到控制中心的伺服器上備用。本實用新型中所述的控制中心設有上位機系統，上位機系統是指用於實現對整個系統控制和管理的軟體，其中包括基本信息、數據分析、熱耗分析、水利平衡分析、抄表管理、繳費管理、服務管理、熱站管理、熱源管理、報警管理及綜合報表等功能性程序單元。總之，這種利用上述系統實現集中供暖計量與節能控制的方法，其特徵在於首先，它能夠實現用戶端自主室溫調控；其次，它能夠實現控制中心對用戶端的調控；其中，控制中心對用戶端的調控優先級高於用戶的自主調控。具體表現為當控制中心對用戶端設定溫度上限值時，用戶端只能在該設定值下進行範圍內的自主溫度調控。再次，它能夠實現控制中心對供熱端(熱力站)的調控。通過利用本實用新型所提供的一種集中供暖控制裝置，在控制過程中的具體實施如下其中包括用戶端的自主調控、控制中心對用戶端的調控以及控制中心對供熱端的調控，控制中心對用戶端的調控優先級高於用戶端的自主調控的優先級，所述用戶端自主調控包括以下步驟步驟A :首先選擇調控方式，包括隨機性瞬時調控和可編程周期性設定調控兩種方式；步驟B :輸入調控指令；當用戶選擇隨機瞬時調控時，用戶通過操作室內溫控器調節旋鈕，寫入所需的調控數據指令；當用戶選擇可編程周期性設定調控方式時，用戶通過操作室內溫控器功能型按鍵和調節旋鈕，寫入所需的按不同時段的周期性指令。室內溫控器將調控指令通過射頻無線網絡(433MHz)傳輸方式發送至閥門控制器；步驟C :閥門控制器內所設的信號射頻接收器在單片機作用下接收並解碼調控指令，然後根據解碼結果驅動步進電機，進而控制流量調節閥的開度大小，從而完成用戶端對自身室溫的調控。所述控制中心對用戶端的調控包括以下步驟步驟A :獲取用戶端供暖信息；控制中心通過GPRS或3G網絡，經數據轉換器，將安裝在用戶端的熱量表所採集的熱量、進水溫度、回水溫度、溫差、累積流量及室內溫控器記錄的室溫等信息傳送到控制中心的伺服器上，以獲取每個用戶的熱耗相關信息；步驟B : 控制中心的上位機系統對所獲取信息進行自動分類、統計、計算、分析和處理，然後，根據管理要求，進行加權計算，最後得出所需要的調控參數值；步驟C :控制中心的上位機系統將調控參數經信道I發送到閥門控制器，閥門控制器在內部單片機作用下將接收、解碼和運算這些指令，然後，憑運算結果去驅動步進電機，以控制流量調節閥的開度，從而完成控制中心對末端用戶進戶流量的調控，所述控制中心對供熱端的調控包括對一次循環網的調控以及對二次循環網的調控，其中對二次循環網的調控是通過控制中心根據用戶端的參數， 設定控制命令，遠程控制二次循環網內的變頻器、電動機，進而改變與變頻器相連接的循環泵、與電動機相連接的閥門的工作狀態來實現；對一次循環網的控制是通過控制一次循環網內的電動調節閥來實現總之，本實用新型首先實現對用戶端的調控，其次實現對供熱端(包括中端和首端)的調控，最大程度的實現節能和提高供暖效率，與現有技術相比，它能夠平衡用戶需求和集中供暖管理需要之間的關係，既滿足了用戶的採暖舒適度和用熱計量，又達到了供暖系統節能和改善供熱單位服務質量的目的。從而形成了 「供熱末端——供熱中端——供熱首端」全方位調控的熱計量與節能控制管理系統。
附圖I是本實用新型的結構示意圖。附圖2是本實用新型中閥門控制器的結構示意圖。附圖3是本實用新型中室內溫控器的結構示意圖。附圖4是本實用新型中供熱端的結構示意圖。附圖標記室內溫控器I、閥門控制器2、流量調節閥3、熱量表4、數據集中器5、數據轉換器6、上位機系統7、變頻器8、循環泵9、電動機10、閥門11、單片機12、控制電路板 13、步進電機14、無線通信模塊15、功能型按鍵16、IXD顯示屏17、調節旋鈕18、電源開關按鈕19、遠傳模塊20、電動調節閥21、氣候補償器22、閥門控制電路板23、板式換熱器24。
具體實施方式
以下結合附圖對本實用新型做進一步說明。如附圖I所示一種集中供暖控制裝置，該系統包括用戶端、控制中心以及供熱端， 其中用戶端即為供暖系統中的末端用戶，供熱端包括熱源以及換熱站，其特徵在於控制中心與用戶端建立雙向通信，控制中心與供熱端建立雙向通信，所述用戶端包括室內溫控器I、閥門控制器2、流量調節閥3、熱量表4、數據集中器 5，其中室內溫控器I與閥門控制器2經無線通信模塊15相連接，安裝在供暖管道上的流量調節閥3經數據線與閥門控制器2相連接，閥門控制器2與安裝在供暖管道上的熱量表4 分別經數據線與數據集中器5相連接，所述控制中心包括硬體伺服器、PC機和用於實現對整個系統控制和管理的上位機系統7，所述控制中心通過GPRS或3G網絡方式，經數據轉換器6與用戶端的數據集中器5 建立雙向通信，該通信信道記為信道1，控制中心通過GPRS或3G網絡經數據轉換器6分別與供熱中端和首端的數據集中器5建立雙向通信，通信信道分別記為信道2、信道3，如附圖4所示，所述供熱端包括一次循環網以及二次循環網，一次循環網與二次循環網之間設有板式換熱器24，其中一次循環網內設有電動調節閥21、氣候補償器22，二次循環網內設有變頻器8、循環泵9、電動機10、閥門11，氣候補償器22與電動調節閥21相連接，變頻器8與循環泵9相連接，電動機10的輸出端與閥門11相連接，閥門11安裝在供暖端向外供暖管道上，控制中心與供暖端的變頻器8以及電動機10相連接以實現控制中心對供暖端的控制，具體地說變頻器8控制二次側的循環泵9，循環泵9根據預設壓力或流量變化曲線來運行，使得二次末端的流量達到一個理想設計運行流量；在一次側設置的電動調節閥21，其功能主要是控制一次側的流量，其依據是根據二次側的用熱狀況以及與其相連接的氣候補償器22的控制命令來進行調節一次循環網內的流量，其中氣候補償器22為根據氣候環境的變化，自動的調節一次側的電動調節閥，使得其流量達到由於天氣變化而產生的熱負荷的變化引起的流量的變化。如附圖I所示本實用新型中室內溫控器I與閥門控制器2之間經射頻無線網絡(433MHz)通信，如附圖3所示本實用新型中室內溫控器I由「功能」、「設定」、「測溫」、「編程』四個功能型按鍵16，調節旋鈕18，電源開關按鈕19，IXD顯示屏17和控制電路板13組成，其作用是用於實現用戶自己對室溫的隨機調節或可編程周期性室溫的設定，以及與控制中心的信息溝通；控制電路板13上設有射頻無線通信模塊15 ;功能型按鍵16、調節旋鈕 18、電源開關按鈕19、LCD顯示屏17分別與控制電路板13相連接，室內溫控器I是溫控系統中用戶端的調控及顯示部件。如附圖2所示本實用新型中閥門控制器2由防護殼體和閥門控制電路板23組成， 是用戶端的控制部件用於實現接收和解碼由室內溫控器I及控制中心下達的指令；其中閥門控制電路板23設有射頻無線通信模塊15、解碼電路、驅動電路、遠傳模塊20及單片機 12，各功能單元的連接均由PBC板的印製線路完成，閥門控制器2控制流量調節閥3的開度大小。本實用新型中流量調節閥3用於調節流量大小，是溫控系統中的執行部件，它由步進電機14、星型閥芯、閥體及附件等部分組成，其中星型閥芯由上下兩片各自帶有兩個對稱的扇形過水孔的圓形陶瓷片構成，兩個拋光帶孔的陶瓷片黏貼相對轉動時，其過水孔的大小將會隨著改變；步進電機14軸承連杆與閥芯上片設有的凹型卡槽為活動式插入連接； 在下片閥芯的陶瓷片邊沿上設有對稱兩條凸型卡栓，該凸型卡栓將閥芯固定在閥體內，且與閥體內壁凹形槽對應相連。閥體形似傳統的過濾器，進/出口方向由「箭頭」標識。流量調節閥3安裝在用戶端的回水管道上，具有止回閥功能，因而具有防盜水的特點，具體表現為當用戶從回水管道放水時，「止回閥」在「負壓」作用下，將自動關閉，杜絕從回水管道放水的行為，如用戶從進水管道放水，安裝在進水管道上的熱量表4將計數收費，這樣，為「換熱站」節能提供了一個保障環節。在使用過程中，本實用新型中熱量表4安裝在用戶端的進水管道上，是溫控系統的計量部件，用於採集熱量、進水溫度、回水溫度、溫差、累積流量值等信息，並將所採集的這些信息經數據集中器5傳送到控制中心的伺服器上備用。本實用新型中所述的控制中心設有上位機系統7，上位機系統7是指用於實現對整個系統控制和管理的軟體，其中包括基本信息、數據分析、熱耗分析、水利平衡分析、抄表管理、繳費管理、服務管理、熱站管理、熱源管理、報警管理及綜合報表等功能性程序單元。總之，這種利用上述系統實現集中供暖計量與節能控制的方法，其特徵在於首先，它能夠實現用戶端自主室溫調控；其次，它能夠實現控制中心對用戶端的調控；其中， 控制中心對用戶端的調控優先級高於用戶的自主調控，具體表現為當控制中心對用戶端設定溫度上限值時，用戶端只能在該設定值下進行範圍內的自主溫度調控，其次，它能夠實現控制中心對供熱端(熱力站)的調控。本實用新型根據上述裝置進行集中供暖控制的具體實施如下，其由用戶端的自主調控、控制中心對用戶端的調控以及控制中心對供熱端的調控組成，其中控制中心對用戶端的調控優先級高於用戶端的自主調控的優先級，具體實施步驟如下所述用戶端自主調控包括以下步驟步驟A :首先選擇調控方式，包括隨機性瞬時調控和可編程周期性設定調控兩種方式；步驟B :輸入調控指令；當用戶選擇隨機瞬時調控時，用戶通過操作室內溫控器I的調節旋鈕18，寫入所需的調控數據指令；當用戶選擇可編程周期性設定調控方式時， 用戶通過操作室內溫控器I的功能型按鍵16和調節旋鈕18，寫入所需的按不同時段的周期性指令，室內溫控器I將調控指令通過射頻無線網絡(433MHz)傳輸方式發送至閥門控制器2 ;步驟C :閥門控制器2內所設的信號射頻接收器在單片機12作用下接收並解碼調控指令，然後根據解碼結果驅動步進電機14，進而控制流量調節閥3的開度大小，從而完成用戶端對自身室溫的調控，所述控制中心對用戶端的調控包括以下步驟步驟A :獲取用戶端供暖信息；控制中心通過GPRS或3G網絡，經數據轉換器6，將安裝在用戶端的熱量表4所採集的熱量、進水溫度、回水溫度、溫差、累積流量及室內溫控器I記錄的室溫等信息傳送到控制中心的伺服器上，以獲取每個用戶的熱耗相關信息；步驟B :控制中心的上位機系統7對所獲取信息進行自動分類、統計、計算、分析和處理，然後根據管理要求進行加權計算得出所需要的調控參數值；步驟C :控制中心的上位機系統7將調控參數經信道I發送到閥門控制器2，閥門控制器2在內部單片機12作用下將接收、解碼和運算這些指令，然後，憑運算結果去驅動步進電機14，以控制流量調節閥3開度的大小，從而完成控制中心對末端用戶進戶流量的調控。所述控制中心對供熱端的調控包括對一次循環網的控制以及對二次循環網的控制，其中對二次循環網的控制是通過控制中心根據用戶端的參數，設定控制命令，遠程控制二次循環網內的變頻器，進而改變與變頻器8相連接的循環泵9的工作狀態來實現；對一次循環網的控制是通過控制一次循環網內的電動調節閥21來實現，在具體實施過程中，可以通過以下措施實現步驟A :獲取用戶端以及熱站的熱量相關信息；將安裝在用戶端的熱量表4所採集的熱量、進水溫度、回水溫度、溫差、累積流量及室內溫控器I記錄的室內溫度信息，經GPRS 或3G網絡通過數據轉換器6、數據集中器5 「信道1」，傳送到控制中心的伺服器上備用；同時，將供熱端中換熱站的相關熱量信息經GPRS或3G網絡通過數據轉換器、數據集中器「信道2」，傳送到控制中心的伺服器上備用；步驟B :控制中心的上位機系統7，對所獲取的信息在管理軟體單元作用下，經計算機自動計算、分析和處理等，從而得出控制指令；步驟C :控制中心的上位機系統7，將所得出的控制指令，經GPRS或3G網絡通過數據轉換器6、數據集中器5「信道2」，控制供熱中端換熱站的變頻器8，調控循環泵9運行，進而實現對輸出端流量大小的調控；另一方面去控制一次循環網內的電動調節閥的開度大小，從而實現對供熱端的控制。總之，本實用新型首先實現對用戶端的調控，其次實現對供熱端(包括中端和首端)的調控，最大程度的實現節能和提高供暖效率，與現有技術相比，它能夠平衡用戶需求和集中供暖管理需要之間的關係，既滿足了用戶的採暖舒適度和用熱計量，又達到了供暖系統節能和改善供熱單位服務質量的目的。從而形成了 「供熱末端——供熱中端——供熱首端」全方位調控的熱計量與節能控制管理系統。
權利要求1.一種集中供暖控制裝置，該系統包括用戶端、控制中心以及供熱端，其中用戶端即為供暖系統中的末端用戶，供熱端包括熱源以及換熱站，其特徵在於控制中心與用戶端建立雙向通信，控制中心與供熱端建立雙向通信，所述用戶端包括室內溫控器、閥門控制器、流量調節閥、熱量表、數據集中器，其中室內溫控器與閥門控制器經無線通信模塊相連接，安裝在供暖管道上的流量調節閥經數據線與閥門控制器相連接，閥門控制器與安裝在供暖管道上的熱量表分別經數據線與數據集中器相連接，所述控制中心包括硬體伺服器、PC機和用於實現對整個系統控制和管理的上位機系統，所述控制中心通過GPRS或3G網絡，經數據轉換器與用戶端的數據集中器建立雙向通信，控制中心通過GPRS或3G網絡，經數據轉換器分別與供熱中端和首端的數據集中器建立雙向通信，所述供熱端包括一次循環網以及二次循環網，其中一次循環網內設有電動調節閥、氣候補償器，二次循環網內設有變頻器、循環泵、電動機、閥門，氣候補償器與電動調節閥相連接，變頻器與循環泵相連接，電動機的輸出端與閥門相連接，閥門安裝在供暖端向外供暖管道上，控制中心與供暖端的變頻器以及電動機相連接以實現控制中心對供暖端的控制。
2 根據權利要求I所述的一種集中供暖控制裝置，其特徵在於室內溫控器與閥門控制器之間經工作帶寬為433MHz的射頻無線網絡通信，室內溫控器由「功能」、「設定」、「測溫」、 「編程』四個功能型按鍵，調節旋鈕，電源開關按鈕，IXD顯示屏和控制電路板組成，控制電路板上設有射頻無線通訊模塊；功能型按鍵、調節旋鈕、電源開關按鈕、IXD顯示屏分別與控制電路板相連接。
3.根據權利要求I所述的一種集中供暖控制裝置，其特徵在於閥門控制器由防護殼體和控制電路板組成，控制電路板設有射頻無線通訊模塊、解碼電路、驅動電路及單片機，各功能單元的連接均由PBC板的印製線路完成。
4.根據權利要求I所述的一種集中供暖控制裝置，其特徵在於流量調節閥安裝在用戶端的回水管道上，流量調節閥的閥芯為星型閥芯，所述星型閥芯由上下兩片各自帶有兩個對稱的扇形過水孔的圓形陶瓷片構成。
專利摘要本實用新型涉及一種供暖控制裝置，具體地說是一種能夠實現用戶可調、供熱可控、領導可管的集中供暖控制裝置，該系統包括用戶端、控制中心以及供熱端，其中用戶端即為供暖系統中的末端用戶，供熱端包括熱源以及換熱站，控制中心與用戶端建立雙向通信，控制中心與供熱端建立雙向通信，所述用戶端包括室內溫控器、閥門控制器、流量調節閥、熱量表、數據集中器，所述控制中心包括硬體伺服器、PC機和用於實現對整個系統控制和管理的上位機系統，所述控制中心通過GPRS或3G網絡，經數據轉換器與用戶端的數據集中器建立雙向通信，控制中心通過GPRS或3G網絡，經數據轉換器分別與供熱中端和首端的數據集中器建立雙向通信，所述供熱端包括一次循環網以及二次循環網，它可以同時實現對供熱端以及用戶端的調控，最大程度的實現節能和提高供暖效率；與現有技術相比，它能夠平衡用戶個人需求和供暖集中管理需要之間的關係，既滿足了用戶的採暖舒適度，又達到了計量和節能的目的。
文檔編號F24D19/10GK202350191SQ20112053148
公開日2012年7月25日 申請日期2011年12月19日 優先權日2011年12月19日
發明者何江, 姜愛妮, 陳軍 申請人:威海米特智能儀表有限公司