CN102538069A - 智能电采暖预控制方法 - Google Patents
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Abstract
本发明属电采暖温度控制领域，尤其涉及一种智能电采暖预控制方法，按如下步骤依次进行：（1）设定采暖时段、采暖目标温度以及预降温幅度；（2）定时采集当前室温，并与前次采集的结果进行比对；（3）判断当前处于时段属性；（4）若由步骤（3）判断出当前处于非采暖时段，根据步骤（2）记录的温度与时间关系判断是否需要启动加热设备；若由步骤（3）判断出当前处于采暖时段，根据记录的温度与时间的关系以及预设的预降温幅度判断是否需要停止加热设备；（5）根据判断结果控制执行部件，启动或停止加热设备；（6）重复操作步骤（2）～（5）以实现对加热设备的智能预控制。本发明操作简单，预控制准确，工作效率高，节省能源。
Description
技术领域
本发明属电采暖温度控制领域，尤其涉及一种智能电采暖预控制方法。
背景技术
电采暖的温度控制通常由温控器来实现，部分电采暖温控器具有可编程功能，能够以“天”或“周”为周期编制运行计划，使温控器在预定的时间自动将目标温度设置为预定值，从而实现按需控制室内采暖温度，达到节能目的。此类可编程温控器的工作原理是，当温控器测得的室内温度低于当前时段预设的目标温度时，开启加热设备执行加热；当测得的室内温度高于当前时段预设的目标温度时，关闭加热设备。
由于采暖系统存在较大的热惰性，加热设备启动后要经过较长时间才能达到预设的目标温度；加热设备停止后，室温也要经过较长时间才能降低到设定温度以下。因此，如果需要在预定的时间使室内达到预定的目标温度，必须在预定时间之前就开始启动或停止加热设备。只有准确地把握这个启动或停止加热设备的提前量，才能在需要采暖的时段内满足舒适要求，而在无需采暖的时段内最大幅度地节约能源。然而事实上，这个“提前量”受到房间保温状况、外界环境温度、光照情况等诸多因素的影响，是不断变化的，且很难准确计算。
目前绝大部分温控器产品需要靠人工经验来估算启动或停止加热设备的提前量，例如室内温度需要在早上8:00达到20℃，则将温控器设置为7:00（或8:00之前的其他时间）开始目标温度为20℃。这样的设定方法虽然在一定程度上缓解了热惰性带来的升温和降温滞后问题，但仍存在提前量准确度低、无法适应环境变化的缺点，提前加热时间太长或提前停止时间太短则造成能源浪费；提前加热时间太短或提前停止时间太长，则影响采暖舒适度。
此外，另有少部分温控器产品具有自动提前启动或停止的功能，但仍需人工预设提前量，仅为编制采暖计划（时段和目标温度）提供了一定便利，却无法对启动和停止加热设备的提前量进行智能动态调整，因此易用性和节能效果提升不大。
发明内容
本发明旨在克服现有技术的不足之处而提供一种智能电采暖预控制方法，其操作简单，预控制准确，工作效率高，能使温控器在每天的预设采暖时段到来之前自动准确地启动加热设备，从而实现在预设的时间达到预设的温度；而在采暖时段结束之前，自动准确地停止加热，以控制房间的降温幅度，在不影响采暖舒适度的前提下尽量节约了能源。
为解决上述技术问题，本发明是这样实现的：一种智能电采暖预控制方法，可按如下步骤依次进行：（1）通过设置输入部件设定所需的采暖时段、采暖目标温度以及预降温幅度；中央处理器将运行参数保存至存储器中，并经显示面板加以显示。
（2）通过温度采集部件定时采集当前室温，并与前次采集的结果进行比对；如室内温度发生了变化，则将当前温度值以及当前时间记录至存储器中。
（3）中央处理器根据预设的时段及目标温度判断当前处于时段属性；若当前时段的目标温度高于下一时段的目标温度，则为采暖时段，否则为为非采暖时段。
（4）若由步骤（3）判断出当前处于非采暖时段，中央处理器根据步骤（2）记录的温度与时间关系判断是否需要启动加热设备；若由步骤（3）判断出当前处于采暖时段，中央处理器根据步骤（2）记录的温度与时间的关系以及预设的预降温幅度判断是否需要停止加热设备。
（5）中央处理器根据步骤（4）的判断结果控制执行部件，启动或停止加热设备，并在显示面板上显示加热设备的工作状态。
（6）重复操作步骤（2）～（5）以实现对加热设备的智能预控制。
作为一种优选方案，本发明所述步骤（1）中，设置输入部件为按键、无线遥控器或有线远程控制终端。
作为另一种优选方案，本发明所述温度采集部件为温度传感器。
进一步地，本发明所述步骤（4）中，中央处理器判断是否需要启动加热设备的具体实施过程为：a1、计算当期时刻距离下一时段的时间长度T。
b1、从存储器中查找前面3天的相同时段内记录的温度和时间数据，计算每天由当前室温升至下一时段目标温度所需的时间，并求得平均值T0。
c1、若T≥T0，则需要启动加热设备；若T<T0则不需要启动加热设备。
更进一步地，本发明所述步骤（4）中，中央处理器判断是否需要停止加热设备的具体实施过程为：a2、计算当期时刻距离下一时段的时间长度t。
b2、从存储器中获取预降温幅度k。
c2、从储器中查找前面3天的相同时段内记录的温度和时间数据，计算每天由当前室温下降幅度为k所需的时间，并求得3天的平均值t0。
d2、若t≤t0，则需要停止加热设备；若t＞t0则不需要停止加热设备。
另外，本发明所述步骤（5）中，执行部件为继电器或交流接触器。
其次，本发明所述加热设备为电暖气、电热膜或发热电缆。
与现有技术相比，本发明具有如下优点：（1）本发明可以根据预设的时段和目标温度自动提前开启或关闭加热设备，提高用户采暖舒适度，同时节约能源。
（2）本发明考虑到了每天不同时间段由于光照等因素的影响，升温和降温速率有很大差距，因此只采用相同时段的历史数据，并进行移动平均处理，提高了预控制的准确度，并可避免因外部环境干扰而导致的较大偏差。
附图说明
下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步说明。
图1为本发明所涉预控制方法的温控曲线示意图。
图2为本发明所涉及的温控器硬件结构框图。
图3为本发明控制方法流程图。
图4为本发明所涉温控器的具体电路原理图。
具体实施方式
参见图2，本发明所涉电采暖温控器具有中央处理器、电源模块、存储器、设置输入部件、显示面板、温度采集部件和执行部件。温控器存在可以由用户自定义的“采暖时段”（或称为“舒适时段”、“高温时段”等）和“非采暖时段”（或称为“节能时段”、“低温时段”等），本方法通过中央处理器实时记录温控器采集到的室内温度值，以及温度升高和降低一定幅度（可以是1℃或其他幅度）所耗费的时间。在“非采暖时段”根据已记录的数值和时间来判断由当前室温加热到下一采暖目标温度所需的时间，以决定是否应该启动加热设备，从而对采暖目标温度进行保障；在“采暖时段”判断假如现在停止加热，到非采暖时段来临时室温的下降幅度是否在预定的范围内，从而决定是否应该停止加热。
参见图3所示，智能电采暖预控制方法，可按如下步骤依次进行：（1）通过设置输入部件设定所需的采暖时段、采暖目标温度以及预降温幅度；中央处理器将运行参数保存至存储器中，并经显示面板加以显示。
（2）通过温度采集部件定时采集当前室温，并与前次采集的结果进行比对；如室内温度发生了变化，则将当前温度值以及当前时间记录至存储器中。
（3）中央处理器根据预设的时段及目标温度判断当前处于时段属性；若当前时段的目标温度高于下一时段的目标温度，则为采暖时段，否则为为非采暖时段。
（4）若由步骤（3）判断出当前处于非采暖时段，中央处理器根据步骤（2）记录的温度与时间关系判断是否需要启动加热设备；若由步骤（3）判断出当前处于采暖时段，中央处理器根据步骤（2）记录的温度与时间的关系以及预设的预降温幅度判断是否需要停止加热设备。
（5）中央处理器根据步骤（4）的判断结果控制执行部件，启动或停止加热设备，并在显示面板上显示加热设备的工作状态。
（6）重复操作步骤（2）～（5）以实现对加热设备的智能预控制。
本发明所述步骤（1）中，设置输入部件为按键、无线遥控器或有线远程控制终端。
本发明所述温度采集部件为温度传感器。
本发明所述步骤（5）中，执行部件为继电器或交流接触器。
本发明所述加热设备为电暖气、电热膜或发热电缆。
参见图2及图4，在具体设计时，本发明所涉电采暖温控器具有中央处理器、电源模块、存储器、设置输入部件、显示面板、温度采集部件和执行部件。本发明中央处理器可采用HT46R65单片机，电源模块采用24V和5V直流电源，存储器采用AT93C66 EEPROM，设置输入部件采用6个按键，显示面板采用液晶显示屏，温度采集部件采用NTC型温度传感器，执行部件采用最大电流为30A的继电器。
参见图3，在控制方法方面，本发明包括下列步骤。
（1）设置运行参数：通过按键来设定所需的采暖时段、采暖目标温度以及预降温幅度，温控器的中央处理器将运行参数保存到存储器中，同时在显示面板上显示出来。
（2）测量和记录室内温度：通过温控器内置的温度传感器定时地采集当前室温，定时时间选择1分钟。本次采集到的室温与前次采集的结果进行对比。如果室内温度发生了变化（比前次测量结果升高1℃或降低1℃），则将当前温度值以及当前时间记录到存储器中。
（3）中央处理器根据预设的时段和目标温度来判断当前处于“采暖时段”还是“非采暖时段”；若当前时段的目标温度高于下一时段的目标温度，则当前处于“采暖时段”，否则当前处于“非采暖时段”。
（4）如果由上述步骤（3）判断出当前处于“非采暖时段”，中央处理器根据步骤（2）记录的温度与时间关系来判断是否需要启动加热设备；如果由上述步骤（3）判断出当前处于“采暖时段”，中央处理器根据步骤（2）记录的温度与时间的关系以及预设的预降温幅度来判断是否需要停止加热设备。
（5）中央处理器根据步骤（4）的判断结果控制继电器，启动或停止加热设备，并在显示面板上显示加热设备的工作状态。
（6）重复操作步骤（2）～（5）以实现对加热设备的智能预控制。
本发明所述步骤（4）中，中央处理器判断是否需要启动加热设备的具体实施过程为：a1、计算当期时刻距离下一时段的时间长度T。
b1、从存储器中查找前面3天的相同时段内记录的温度和时间数据，计算每天由当前室温升至下一时段目标温度所需的时间，并求得平均值T0。
c1、若T≥T0，则需要启动加热设备；若T<T0则不需要启动加热设备。
本发明所述步骤（4）中，中央处理器判断是否需要停止加热设备的具体实施过程为：a2、计算当期时刻距离下一时段的时间长度t。
b2、从存储器中获取预降温幅度k。
c2、从储器中查找前面3天的相同时段内记录的温度和时间数据，计算每天由当前室温下降幅度为k所需的时间，并求得3天的平均值t0。
d2、若t≤t0，则需要停止加热设备；若t＞t0则不需要停止加热设备。
以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (7)
1.一种智能电采暖预控制方法，其特征在于，按如下步骤依次进行：
（1）通过设置输入部件设定所需的采暖时段、采暖目标温度以及预降温幅度；中央处理器将运行参数保存至存储器中，并经显示面板加以显示；
（2）通过温度采集部件定时采集当前室温，并与前次采集的结果进行比对；如室内温度发生了变化，则将当前温度值以及当前时间记录至存储器中；
（3）中央处理器根据预设的时段及目标温度判断当前处于时段属性；若当前时段的目标温度高于下一时段的目标温度，则为采暖时段，否则为为非采暖时段；
（4）若由步骤（3）判断出当前处于非采暖时段，中央处理器根据步骤（2）记录的温度与时间关系判断是否需要启动加热设备；若由步骤（3）判断出当前处于采暖时段，中央处理器根据步骤（2）记录的温度与时间的关系以及预设的预降温幅度判断是否需要停止加热设备；
（5）中央处理器根据步骤（4）的判断结果控制执行部件，启动或停止加热设备，并在显示面板上显示加热设备的工作状态；
（6）重复操作步骤（2）～（5）以实现对加热设备的智能预控制。
2.根据权利要求1所述的智能电采暖预控制方法，其特征在于：所述步骤（1）中，设置输入部件为按键、无线遥控器或有线远程控制终端。
3.根据权利要求2所述的智能电采暖预控制方法，其特征在于：所述温度采集部件为温度传感器。
4.根据权利要求3所述的智能电采暖预控制方法，其特征在于：所述步骤（4）中，中央处理器判断是否需要启动加热设备的具体实施过程为：
a1、计算当期时刻距离下一时段的时间长度T；
b1、从存储器中查找前面3天的相同时段内记录的温度和时间数据，计算每天由当前室温升至下一时段目标温度所需的时间，并求得平均值T0；
c1、若T≥T0，则需要启动加热设备；若T<T0则不需要启动加热设备。
5.根据权利要求4所述的智能电采暖预控制方法，其特征在于：所述步骤（4）中，中央处理器判断是否需要停止加热设备的具体实施过程为：
a2、计算当期时刻距离下一时段的时间长度t；
b2、从存储器中获取预降温幅度k；
c2、从储器中查找前面3天的相同时段内记录的温度和时间数据，计算每天由当前室温下降幅度为k所需的时间，并求得3天的平均值t0；
d2、若t≤t0，则需要停止加热设备；若t＞t0则不需要停止加热设备。
6.根据权利要求5所述的智能电采暖预控制方法，其特征在于：所述步骤（5）中，执行部件为继电器或交流接触器。
7.根据权利要求6所述的智能电采暖预控制方法，其特征在于：所述加热设备为电暖气、电热膜或发热电缆。
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