基於Zigbee的公共建築集中供暖調控系統的製作方法
2023-05-03 02:29:41 2
專利名稱：基於Zigbee的公共建築集中供暖調控系統的製作方法
技術領域：
本發明屬於建築供暖測控技術領域，具體涉及一種基於Zigbee的公共建築集中供暖調控系統。
背景技術：
能源和環境問題一直是困擾當今世界發展的兩大主題，也一直是我國經濟工作的戰略重點。當今，由於建築能源的大量浪費造成了嚴重的環境問題。在我國北方冬季採暖能耗約佔建築能耗的65%，尤其是公共建築，供暖管理比較粗放，造成嚴重資源浪費。現階段，供暖系統的粗放管理以及基礎設施配置的不足導致熱用戶的不合理用熱，是當前從熱用戶端反映出比較明顯和突出的耗能問題。準確合理測量熱用戶熱用量，在滿足用戶舒適度的前提下在適當時間進行適度調控是引導熱用戶合理用熱的重要手段。目前，對供暖用熱計量方法有傳統的面積計量法，由於其沒有考慮熱用戶的實際用熱舒適度，因此難於引導熱用戶合理用熱，進而近幾年分別發明了採用分戶熱量表計量法、採用溫度法計量法[CN201853^0U和CN201卯4670U]、以及採用多棟聯合溫度面積法計量法[專利申請號 201010588876. 4]等，在一定程度上引導了熱用戶合理用熱，但它們針對的是民用住宅建築的供暖用熱量檢測，難於適用於公共建築，調控手段不足，安裝難度大。適度的調控依賴於準確的測量，溫度是反映熱用戶用熱舒適度的主要指標，近幾年在建築內部溫度測量方面前人提出了不少的方法雷純等人在《基於ZigBee的多點溫度採集系統設計與實現》中設計了基於無線傳感網絡技術的多點溫度採集系統，並且基於ZigBee協議棧構建無線網絡實現主從節點之間數據的採集與傳輸，陳蕾等人在《基於ZigBee技術的公共場所無線溫度採集系統》一文中引入了一種基於Zigbee網絡的公共場所溫度採集架構，但這些文獻中僅僅給出了基於Zigbee的多點溫度採集架構的軟硬體實現，對如何處理環境、噪聲等幹擾因素，提高溫度採集準確度方面缺乏有效措施；張娟等人在《基於多傳感器數據融合的溫室溫度採集》中提出了一種基於多傳感器數據檢測與數據融合技術的溫室環境溫度採集方法， 通過引入分布圖法去除個別傳感器的疏失誤差，同時採用基於均值的遞推估計融合的方法實現對多傳感器數據的有效處理來提高測溫準確度，然而，溫室的環境溫度採集與公共建築室內溫度測量有很大的不同，其測溫用途與各種環境幹擾因素也不一樣，與溫室環境相比，公共建築更注重的是各個測溫點的單點測量溫度的準確性。因此，就目前的工作而言，對公共建築內部溫度準確採集，進而實施供暖適度調控方面還缺乏有效措施，難於滿足不同熱需求的用戶需求。
發明內容
針對現有技術中存在的不足，本發明的目的是提供一種基於Zigbee的公共建築集中供暖調控系統，提高不同熱需求的用戶滿意度，從熱用戶端引導熱用戶的合理用熱，提高建築能源利用率。為實現上述發明目的，本發明提供這樣一種技術方案一種基於Zigbee的公共建築集中供暖調控系統，包括樓棟熱量表、樓棟供暖閥，還包括溫度採集器、樓棟協調器和遠程監控計算機；所述溫度採集器用於定期採集安裝點的溫度；所述樓棟協調器負責收集樓棟熱量表數據，利用Zigbee網絡收集溫度採集器數據，控制樓棟供暖閥開度，將採集數據通過GPRS無線網絡上傳遠程監控計算機，並實時接收遠程監控計算機的控制命令；所述遠程監控計算機通過GPRS無線網絡收集、存儲、監控被監控公共建築的供暖數據，並向樓棟協調器發送控制命令進行溫度調控。還包括終端手機，用於利用簡訊命令獲取被監控建築的供暖數據，控制被監控建築的溫度。所述樓棟協調器利用458總線或M-Bus總線收集樓棟熱量表數據。所述溫度採集器定期採集安裝點的溫度後，利用分布圖法剔除奇異數據後進行算術平均獲取實測數據，然後採用卡爾曼濾波器進行實時校正獲取採集數據。上述定點溫度的定期採集，詳細步驟如下
1. 1根據系統設定的採集間隔ΔΤ1，利用數字溫度傳感器或熱敏電阻進行實時溫度採集，連續採集TN次數據，並將採集數據集從小到大排序為〈Tempi，Temp2，…，TempTN> ； 1.2按公式(1-1)獲取區間[1Temp1, "TempJ中的中位值TempM。
fep, = Teispjg^l (Γ偽奇數)Fesplir 4- Tempm0 — 1 > 辦=—(.O 為 1 )
1.3按公式(1-1)再此獲取區間[1Temp1, TempJ和區間[Ι^πιρΜ，Tempra]中的中位值& 和F 。這樣，該數據集的離散度可定義為ClF=Fu-Fp1.4在此基礎上，對該數據集上的數據進行離異數據剔除，即滿足公式(1-2)的數據為離異數據，從數據集中剔除。對過濾後的數據進行算術平均獲得本次實測數據 Temp(k)。
I Jeirn.. ~ Tew>x \> fidF過濾係數) (1-2>」1. 5接著，對本次實測數據Temp (k)按照公式(1_3)進行校正處理計算出當前的採集校正溫度。
Tew>(Jc\k -1) = Temik - ψ - 1) P(A\k -1) = P(k — l|ir - 1)十 tf
Je^j(i·[it) = Tenpik^c — 1) + JTg(Jc) (Jenp(Jc) — Teitpilc^c — 1)) (l-3)<+.: Kg(Jr) = P(A\k — l)/(P(l|ir - 1) + if) P(A^c) = (1- Ig(Jc))* Pik^i - 1)其中Temp (k I k)為本次採集的校正溫度，係數Q、R、P (0 | 0)作為系統配置參數，在系統初始化時設定，Temp(OlO)設定為首次採集的溫度值。所述樓棟協調器對樓棟供暖閥採用分級調節方式。
4
對供暖閥的調節可採用5級調節方式，根據當前溫度與設定控制溫度的溫差進行分級控制，以提高系統的穩定性。所述樓棟協調器對被監控建築的溫度調控採用基於分類的時段策略控制。所述時段策略分為平常日、周六、周日、節假日四類；每類時段策略可以分為六個控制時段。所述樓棟協調器對被監控建築的溫度調控可為自動控制或手動控制；控制方式可為均溫控制、加權重點控制和單點控制。在自動控制類別下，樓棟協調器將按控制策略調控供暖閥進行溫度調控；在手動控制類別下，樓棟協調器將按照用戶設定的溫度調控供暖閥進行溫度調控。在均溫控制方式下，在進行溫度調控時，依據當前樓棟協調器所採集到的有效溫度數據的算術平均值進行控制；在加權重點控制方式下，用戶可以指定一個溫度採集器所採集的溫度作為加權重點數據，然後按公式(1-4)來計算加權溫度作為控制依據；單點控制方式下用戶可以指定一個溫度採集器所採集的溫度作為控制依據。
權利要求
1.一種基於Zigbee的公共建築集中供暖調控系統，包括樓棟熱量表、樓棟供暖閥，其特徵在於還包括溫度採集器、樓棟協調器和遠程監控計算機；所述溫度採集器用於定期採集安裝點的溫度；所述樓棟協調器負責收集樓棟熱量表數據，利用Zigbee網絡收集溫度採集器數據，控制樓棟供暖閥開度，將採集數據通過GPRS無線網絡上傳遠程監控計算機，並實時接收遠程監控計算機的控制命令；所述遠程監控計算機通過GPRS無線網絡收集、存儲、監控被監控公共建築的供暖數據，並向樓棟協調器發送控制命令進行溫度調控。
2.如權利要求1所述的基於Zigbee的公共建築集中供暖調控系統，其特徵在於，還包括終端手機，用於利用簡訊命令獲取被監控建築的供暖數據，控制被監控建築的溫度。
3.如權利要求1所述的基於Zigbee的公共建築集中供暖調控系統，其特徵在於，所述樓棟協調器利用458總線或M-Bus總線收集樓棟熱量表數據。
4.如權利要求1所述的基於Zigbee的公共建築集中供暖調控系統，其特徵在於，所述溫度採集器定期採集安裝點的溫度後，利用分布圖法剔除奇異數據後進行算術平均獲取實測數據，然後採用卡爾曼濾波器進行實時校正獲取採集數據。
5.如權利要求1所述的基於Zigbee的公共建築集中供暖調控系統，其特徵在於，所述樓棟協調器對樓棟供暖閥採用分級調節方式。
6.如權利要求1所述的基於Zigbee的公共建築集中供暖調控系統，其特徵在於，所述樓棟協調器對被監控建築的溫度調控採用基於分類的時段策略控制。
7.如權利要求6所述的基於Zigbee的公共建築集中供暖調控系統，其特徵在於，所述時段策略分為平常日、周六、周日、節假日四類；每類時段策略可以分為六個控制時段。
8.如權利要求1所述的基於Zigbee的公共建築集中供暖調控系統，其特徵在於，所述樓棟協調器對被監控建築的溫度調控可為自動控制或手動控制；控制方式可為均溫控制、 加權重點控制和單點控制。
全文摘要
本發明屬於建築供暖測控技術領域，具體涉及一種基於Zigbee的公共建築集中供暖調控系統。本發明的技術方案為一種基於Zigbee的公共建築集中供暖調控系統，包括樓棟熱量表、樓棟供暖閥，還包括溫度採集器、樓棟協調器、遠程監控計算機和終端手機；本發明可提高不同熱需求的用戶滿意度，單點溫度採集準確，精度高，從熱用戶端引導熱用戶的合理用熱，提高建築能源利用率。同時提供了靈活的溫度調節方式，較好地滿足了不同用戶的調控需求；實現了基於網際網路的遠程實時監控，以及通過手機簡訊的實時查詢和調控，方便用戶使用。
文檔編號F24D19/10GK102519086SQ201210013089
公開日2012年6月27日 申請日期2012年1月16日 優先權日2012年1月16日
發明者丁偉, 李峰, 王以昌, 肖鐵軍 申請人:江蘇大學