智能電採暖預控制方法
2023-06-08 10:51:36 1
專利名稱：智能電採暖預控制方法
技術領域：
本發明屬電採暖溫度控制領域，尤其涉及一種智能電採暖預控制方法。
背景技術：
電採暖的溫度控制通常由溫控器來實現，部分電採暖溫控器具有可編程功能，能夠以「天」或「周」為周期編制運行計劃，使溫控器在預定的時間自動將目標溫度設置為預定值，從而實現按需控制室內採暖溫度，達到節能目的。此類可編程溫控器的工作原理是， 當溫控器測得的室內溫度低於當前時段預設的目標溫度時，開啟加熱設備執行加熱；當測得的室內溫度高於當前時段預設的目標溫度時，關閉加熱設備。由於採暖系統存在較大的熱惰性，加熱設備啟動後要經過較長時間才能達到預設的目標溫度；加熱設備停止後，室溫也要經過較長時間才能降低到設定溫度以下。因此，如果需要在預定的時間使室內達到預定的目標溫度，必須在預定時間之前就開始啟動或停止加熱設備。只有準確地把握這個啟動或停止加熱設備的提前量，才能在需要採暖的時段內滿足舒適要求，而在無需採暖的時段內最大幅度地節約能源。然而事實上，這個「提前量」受到房間保溫狀況、外界環境溫度、光照情況等諸多因素的影響，是不斷變化的，且很難準確計算。目前絕大部分溫控器產品需要靠人工經驗來估算啟動或停止加熱設備的提前量， 例如室內溫度需要在早上8:00達到20°C，則將溫控器設置為7:00 (或8:00之前的其他時間)開始目標溫度為20°C。這樣的設定方法雖然在一定程度上緩解了熱惰性帶來的升溫和降溫滯後問題，但仍存在提前量準確度低、無法適應環境變化的缺點，提前加熱時間太長或提前停止時間太短則造成能源浪費；提前加熱時間太短或提前停止時間太長，則影響採暖舒適度。此外，另有少部分溫控器產品具有自動提前啟動或停止的功能，但仍需人工預設提前量，僅為編制採暖計劃(時段和目標溫度)提供了一定便利，卻無法對啟動和停止加熱設備的提前量進行智能動態調整，因此易用性和節能效果提升不大。
發明內容
本發明旨在克服現有技術的不足之處而提供一種智能電採暖預控制方法，其操作簡單，預控制準確，工作效率高，能使溫控器在每天的預設採暖時段到來之前自動準確地啟動加熱設備，從而實現在預設的時間達到預設的溫度；而在採暖時段結束之前，自動準確地停止加熱，以控制房間的降溫幅度，在不影響採暖舒適度的前提下儘量節約了能源。為解決上述技術問題，本發明是這樣實現的一種智能電採暖預控制方法，可按如下步驟依次進行(1)通過設置輸入部件設定所需的採暖時段、採暖目標溫度以及預降溫幅度；中央處理器將運行參數保存至存儲器中，並經顯示面板加以顯示。(2)通過溫度採集部件定時採集當前室溫，並與前次採集的結果進行比對；如室內溫度發生了變化，則將當前溫度值以及當前時間記錄至存儲器中。
(3)中央處理器根據預設的時段及目標溫度判斷當前處於時段屬性；若當前時段的目標溫度高於下一時段的目標溫度，則為採暖時段，否則為為非採暖時段。(4)若由步驟(3)判斷出當前處於非採暖時段，中央處理器根據步驟(2)記錄的溫度與時間關係判斷是否需要啟動加熱設備；若由步驟(3)判斷出當前處於採暖時段，中央處理器根據步驟(2)記錄的溫度與時間的關係以及預設的預降溫幅度判斷是否需要停止加熱設備。(5)中央處理器根據步驟(4)的判斷結果控制執行部件，啟動或停止加熱設備，並在顯示面板上顯示加熱設備的工作狀態。(6)重複操作步驟(2) (5)以實現對加熱設備的智能預控制。作為一種優選方案，本發明所述步驟(1)中，設置輸入部件為按鍵、無線遙控器或有線遠程控制終端。作為另一種優選方案，本發明所述溫度採集部件為溫度傳感器。進一步地，本發明所述步驟(4)中，中央處理器判斷是否需要啟動加熱設備的具體實施過程為ai、計算當期時刻距離下一時段的時間長度T。Id1、從存儲器中查找前面3天的相同時段內記錄的溫度和時間數據，計算每天由當前室溫升至下一時段目標溫度所需的時間，並求得平均值TO。C1、若T ^ T0，則需要啟動加熱設備；若 ΧΤ0則不需要啟動加熱設備。更進一步地，本發明所述步驟(4)中，中央處理器判斷是否需要停止加熱設備的具體實施過程為 、計算當期時刻距離下一時段的時間長度t。Iv從存儲器中獲取預降溫幅度k。C2、從儲器中查找前面3天的相同時段內記錄的溫度和時間數據，計算每天由當前室溫下降幅度為k所需的時間，並求得3天的平均值t0。d2、若t ( t0，則需要停止加熱設備；若t > t0則不需要停止加熱設備。另外，本發明所述步驟(5)中，執行部件為繼電器或交流接觸器。其次，本發明所述加熱設備為電暖氣、電熱膜或發熱電纜。與現有技術相比，本發明具有如下優點(1)本發明可以根據預設的時段和目標溫度自動提前開啟或關閉加熱設備，提高用戶採暖舒適度，同時節約能源。(2)本發明考慮到了每天不同時間段由於光照等因素的影響，升溫和降溫速率有很大差距，因此只採用相同時段的歷史數據，並進行移動平均處理，提高了預控制的準確度，並可避免因外部環境幹擾而導致的較大偏差。
下面結合附圖和具體實施方式
對本發明作進一步說明。圖1為本發明所涉預控制方法的溫控曲線示意圖。圖2為本發明所涉及的溫控器硬體結構框圖。圖3為本發明控制方法流程圖。圖4為本發明所涉溫控器的具體電路原理圖。
具體實施方式
參見圖2，本發明所涉電採暖溫控器具有中央處理器、電源模塊、存儲器、設置輸入部件、顯示面板、溫度採集部件和執行部件。溫控器存在可以由用戶自定義的「採暖時段」 (或稱為「舒適時段」、「高溫時段」等)和「非採暖時段」(或稱為「節能時段」、「低溫時段」等)， 本方法通過中央處理器實時記錄溫控器採集到的室內溫度值，以及溫度升高和降低一定幅度(可以是rc或其他幅度)所耗費的時間。在「非採暖時段」根據已記錄的數值和時間來判斷由當前室溫加熱到下一採暖目標溫度所需的時間，以決定是否應該啟動加熱設備，從而對採暖目標溫度進行保障；在「採暖時段」判斷假如現在停止加熱，到非採暖時段來臨時室溫的下降幅度是否在預定的範圍內，從而決定是否應該停止加熱。參見圖3所示，智能電採暖預控制方法，可按如下步驟依次進行(1)通過設置輸入部件設定所需的採暖時段、採暖目標溫度以及預降溫幅度；中央處理器將運行參數保存至存儲器中，並經顯示面板加以顯示。(2)通過溫度採集部件定時採集當前室溫，並與前次採集的結果進行比對；如室內溫度發生了變化，則將當前溫度值以及當前時間記錄至存儲器中。(3)中央處理器根據預設的時段及目標溫度判斷當前處於時段屬性；若當前時段的目標溫度高於下一時段的目標溫度，則為採暖時段，否則為為非採暖時段。(4)若由步驟(3)判斷出當前處於非採暖時段，中央處理器根據步驟(2)記錄的溫度與時間關係判斷是否需要啟動加熱設備；若由步驟(3)判斷出當前處於採暖時段，中央處理器根據步驟(2)記錄的溫度與時間的關係以及預設的預降溫幅度判斷是否需要停止加熱設備。(5)中央處理器根據步驟(4)的判斷結果控制執行部件，啟動或停止加熱設備，並在顯示面板上顯示加熱設備的工作狀態。(6)重複操作步驟(2) (5)以實現對加熱設備的智能預控制。本發明所述步驟(1)中，設置輸入部件為按鍵、無線遙控器或有線遠程控制終端。本發明所述溫度採集部件為溫度傳感器。本發明所述步驟(5)中，執行部件為繼電器或交流接觸器。
本發明所述加熱設備為電暖氣、電熱膜或發熱電纜。參見圖2及圖4，在具體設計時，本發明所涉電採暖溫控器具有中央處理器、電源模塊、存儲器、設置輸入部件、顯示面板、溫度採集部件和執行部件。本發明中央處理器可採用HT46R65單片機，電源模塊採用24V和5V直流電源，存儲器採用AT93C66 EEPR0M，設置輸入部件採用6個按鍵，顯示面板採用液晶顯示屏，溫度採集部件採用NTC型溫度傳感器，執行部件採用最大電流為30A的繼電器。參見圖3，在控制方法方面，本發明包括下列步驟。(1)設置運行參數通過按鍵來設定所需的採暖時段、採暖目標溫度以及預降溫幅度，溫控器的中央處理器將運行參數保存到存儲器中，同時在顯示面板上顯示出來。(2)測量和記錄室內溫度通過溫控器內置的溫度傳感器定時地採集當前室溫，定時時間選擇1分鐘。本次採集到的室溫與前次採集的結果進行對比。如果室內溫度發生了變化(比前次測量結果升高rc或降低rc)，則將當前溫度值以及當前時間記錄到存儲器中。(3)中央處理器根據預設的時段和目標溫度來判斷當前處於「採暖時段」還是「非CN 102538069 A採暖時段」；若當前時段的目標溫度高於下一時段的目標溫度，則當前處於「採暖時段」，否則當前處於「非採暖時段」。(4)如果由上述步驟(3)判斷出當前處於「非採暖時段」，中央處理器根據步驟(2) 記錄的溫度與時間關係來判斷是否需要啟動加熱設備；如果由上述步驟(3)判斷出當前處於「採暖時段」，中央處理器根據步驟(2)記錄的溫度與時間的關係以及預設的預降溫幅度來判斷是否需要停止加熱設備。(5)中央處理器根據步驟(4)的判斷結果控制繼電器，啟動或停止加熱設備，並在顯示面板上顯示加熱設備的工作狀態。(6)重複操作步驟(2) (5)以實現對加熱設備的智能預控制。本發明所述步驟(4)中，中央處理器判斷是否需要啟動加熱設備的具體實施過程為 、計算當期時刻距離下一時段的時間長度T。Id1、從存儲器中查找前面3天的相同時段內記錄的溫度和時間數據，計算每天由當前室溫升至下一時段目標溫度所需的時間，並求得平均值TO。C1、若T ^ T0，則需要啟動加熱設備；若Τ t0則不需要停止加熱設備。以上所述僅為本發明的優選實施例而已，並不用於限制本發明，對於本領域的技術人員來說，本發明可以有各種更改和變化。凡在本發明的精神和原則之內，所作的任何修改、等同替換、改進等，均應包含在本發明的保護範圍之內。
權利要求
1.一種智能電採暖預控制方法，其特徵在於，按如下步驟依次進行(1)通過設置輸入部件設定所需的採暖時段、採暖目標溫度以及預降溫幅度；中央處理器將運行參數保存至存儲器中，並經顯示面板加以顯示；(2)通過溫度採集部件定時採集當前室溫，並與前次採集的結果進行比對；如室內溫度發生了變化，則將當前溫度值以及當前時間記錄至存儲器中；(3)中央處理器根據預設的時段及目標溫度判斷當前處於時段屬性；若當前時段的目標溫度高於下一時段的目標溫度，則為採暖時段，否則為為非採暖時段；(4)若由步驟(3)判斷出當前處於非採暖時段，中央處理器根據步驟(2)記錄的溫度與時間關係判斷是否需要啟動加熱設備；若由步驟(3)判斷出當前處於採暖時段，中央處理器根據步驟(2)記錄的溫度與時間的關係以及預設的預降溫幅度判斷是否需要停止加熱設備；(5)中央處理器根據步驟(4)的判斷結果控制執行部件，啟動或停止加熱設備，並在顯示面板上顯示加熱設備的工作狀態；(6)重複操作步驟(2) (5)以實現對加熱設備的智能預控制。
2.根據權利要求1所述的智能電採暖預控制方法，其特徵在於所述步驟(1)中，設置輸入部件為按鍵、無線遙控器或有線遠程控制終端。
3.根據權利要求2所述的智能電採暖預控制方法，其特徵在於所述溫度採集部件為溫度傳感器。
4.根據權利要求3所述的智能電採暖預控制方法，其特徵在於所述步驟(4)中，中央處理器判斷是否需要啟動加熱設備的具體實施過程為 、計算當期時刻距離下一時段的時間長度T ；h、從存儲器中查找前面3天的相同時段內記錄的溫度和時間數據，計算每天由當前室溫升至下一時段目標溫度所需的時間，並求得平均值TO;C1、若T ≥T0，則需要啟動加熱設備；若 ΧΤ0則不需要啟動加熱設備。
5.根據權利要求4所述的智能電採暖預控制方法，其特徵在於所述步驟(4)中，中央處理器判斷是否需要停止加熱設備的具體實施過程為 、計算當期時刻距離下一時段的時間長度t ；b2、從存儲器中獲取預降溫幅度k ；C2、從儲器中查找前面3天的相同時段內記錄的溫度和時間數據，計算每天由當前室溫下降幅度為k所需的時間，並求得3天的平均值t0 ；d2、若t ( t0，則需要停止加熱設備；若t > to則不需要停止加熱設備。
6.根據權利要求5所述的智能電採暖預控制方法，其特徵在於所述步驟(5)中，執行部件為繼電器或交流接觸器。
7.根據權利要求6所述的智能電採暖預控制方法，其特徵在於所述加熱設備為電暖氣、電熱膜或發熱電纜。
全文摘要
本發明屬電採暖溫度控制領域，尤其涉及一種智能電採暖預控制方法，按如下步驟依次進行(1)設定採暖時段、採暖目標溫度以及預降溫幅度；(2)定時採集當前室溫，並與前次採集的結果進行比對；(3)判斷當前處於時段屬性；(4)若由步驟(3)判斷出當前處於非採暖時段，根據步驟(2)記錄的溫度與時間關係判斷是否需要啟動加熱設備；若由步驟(3)判斷出當前處於採暖時段，根據記錄的溫度與時間的關係以及預設的預降溫幅度判斷是否需要停止加熱設備；(5)根據判斷結果控制執行部件，啟動或停止加熱設備；(6)重複操作步驟(2)～(5)以實現對加熱設備的智能預控制。本發明操作簡單，預控制準確，工作效率高，節省能源。
文檔編號F24D19/10GK102538069SQ201210008988
公開日2012年7月4日 申請日期2012年1月13日 優先權日2012年1月13日
發明者劉樹偉 申請人:劉樹偉