CN103629736A

CN103629736A - 远程智能无线温控与计量系统

Info

Publication number: CN103629736A
Application number: CN201310595632.2A
Authority: CN
Inventors: 张龙海
Original assignee: 张龙海
Current assignee: SHENZHEN HARVEST INTELLIGENT SYSTEM CO., LTD.
Priority date: 2013-11-16
Filing date: 2013-11-16
Publication date: 2014-03-12
Anticipated expiration: 2033-11-16
Also published as: CN103629736B

Abstract

本发明公开了远程智能无线温控与计量系统，包括截止阀、热表适配器、管理中心、云端服务器以及GPRS网关，安装于室内的温控器、安装在用户供热管道上阀门执行器和安装在楼宇供热管道的入水口方向的热量表以及安装于热量表上热表适配器，阀门执行器、温控器、GPRS网关、热表适配器采用无线方式连接，所述温控器、阀门执行器、热表适配器均包括有2.4G无线通信模块；所述温控器置于室内并与所述阀门执行器通过无线信号相互连接；所述管理中心与云端服务器与所述GPRS网关连接并通过该GPRS网关无线控制所述温控器、阀门执行器和热表适配器。温控与计量并重，相辅相成，除了节能、节资外，还能提高室内舒适度，提高热网供热质量。

Description

远程智能无线温控与计量系统

技术领域

本发明涉及无线电控制技术领域，尤其是涉及一种具有远程无线控制的温度控制和计量系统；包括局域网端、GPRS网关以及管理中心和云端服务器。

背景技术

北方地区在冬季，天气比较寒冷，主要的采暖手段就是集中供暖。集中供热方式：热电联产集中供热、区域燃煤锅炉、燃气锅炉、燃油锅炉、电锅炉、集中电动水源热泵等为热源，适用于人口居住密集地区。其中热电联产集中供热是国家大力推行的供热方式，已写入21世纪国家的基本国策。

集中供热目前问题：集中供热系统末端用户无温度调节和计量手段。绝大部分地区采用的是统一按照供热面积收费。当室内过热时，用户开窗散热而不是关暖气。由于无温度调节手段，办公楼、教学楼、写字楼夜间和假期照常供热，办公楼、宾馆、医院、住宅等无人照常供热。根据测算，末端增加温度调节手段并通过改变计量方式使此温度调节手段被有效利用，可使供热能耗降低35％～40％，并可以实实在在地改善需要供暖的用户的供暖状况，满足用户对室内舒适程度的需求。

我国采暖能耗已占到全国商品能源总消耗的14％以上，单位建筑面积采暖能耗为相同气候条件下发达国家的3-5倍，这不仅造成了能源的浪费，同时也加剧了城市的大气环境污染。随着科技的发展，以及国家对节能减排政策力度的加大，供暖末端的温控与计量已成为熟改和新兴建筑必须做的一项工程。

目前，出现了许多的温度控制系统以及很多的计量控制系统，但是这些温度控制系统以及计量控制系统功能过于单一，但是很多都是有线控制，鲜有可以实现无线远程控制。

有线传输控制，对于新建楼宇尚可，但对旧楼的温控与计量改造，需要穿墙打洞布线，施工量大，会破坏已经装修好的房屋的墙面，给安装工作带来很大困难。

少有的远程智能温度控制系统，基于GSM和CDMA网络通讯，都是通过智能移动终端发送短信来进行控制，但是这些系统控制终端单一，控制不变，实现的功能单一。

中国专利技术曾公开过一些较为先进的远程温控系统，但是这些系统覆盖的范围窄，不利于大面积的控制。

也有些远程计量系统，采用RF通信信号进行远程控制，同样的其覆盖范围小，不利于城市供热系统的控制。

中国专利号为201210286904.6的专利公开了一种无线远程节能控制供热计量系统，其公开的技术方案是：包括电热恒温阀、阀门控制器、室内温控器、热能表、控制装置；所述电热恒温阀安装在入户供暖管道上，并且在电热恒温阀前面的供暖管道上安装有热能表；所述阀门控制器与电热恒温阀电连接，并与热能表电连接；所述室内温控器分别与阀门控制器、控制装置连接；所述控制装置连接有显示设备。

其中，所述室内温控器与阀门控制器之间，可以采用无线连接的方式连接，或者是采用有线连接的方式连接。

其中，所述阀门控制器包括接收控制装置以及与接收控制装置连接的电热执行器；所述接收控制装置分别与室内温控器、热能表连接；所述电热执行器与电热恒温阀传动连接。

由于采用了上述技术方案，与现有技术相比，该发明中的电热恒温阀实现了远传控制，欠费双向提醒，恶意欠费用户一键关断。通过控制装置，实现了供热部门控制优先，主动限温，室内温度过热预警并自动关闭，为其他的室温低的用户多提供热能；另外，该发明还结合热能表，对用户私开阀门进行监控，并且热能表和电热恒温阀；室内温控器时时采集室温，并传输到控制装置中，通过显示设备显示，为供热部门提供抄表、分析依据；同时，室内温控器可固定安装或灵活摆放。

尽管上述的技术方案解决了许多的问题，但也有其不足之处：其功能单一、仅能实现用户各自的远程控制并不能为供热部门或者相关政府部门提供控制的便利。

发明内容

本发明的目的是提供一种能够实现远程无线控制的温控和计量系统，解决不能为供热部门或者相关政府部门提供控制的便利的问题，实现局域网内部的温控及计量控制；同时改善供热管道的供热平衡和满足用户自行分段设定室温的需求。

为了解决上述的技术问题，本发明一种远程智能无线温控与计量系统提出的基本技术方案是：一种远程智能无线温控与计量系统，包括温控器、阀门执行器、热量表，所述温控器安装于室内，所述热量表安装在楼宇供热管道的入水口方向，所述阀门执行器与温控器采用无线方式连接，

该远程智能无线温控与计量系统还包括截止阀、热表适配器、管理中心、云端服务器以及GPRS网关，所述温控器、阀门执行器、热表适配器均包括有2.4G无线通信模块；

所述阀门执行器与所述截止阀连接并安装于用户供热管道上，所述热表适配器安装于热量表上；

所述温控器置于室内并与所述阀门执行器和所述热表适配器通过频率为2.4GHz无线信号相互连接；

所述管理中心与云端服务器与所述GPRS网关连接并通过该GPRS网关无线控制所述温控器、阀门执行器和热表适配器。

本发明采用2.4G无线温控与计量，数据信号的传输，完全实现了无线传输，不需要穿墙打洞布线，安装极为简单，也大大方便了设备的维护。由于是无线通讯，末端控制点的扩展理论上具有无限扩展能力。。

优选的，所述阀门执行器包括控制电路单元、螺旋执行机构单元；

所述控制电路单元包括：天线匹配电路、功率放大电路、马达驱动模块、2.4G无线模块、按键、稳压电路、晶振电路，所述天线匹配电路、功率放大电路、2.4G无线模块依次双向电连接，所述按键、稳压电路、晶振电路分别与2.4G无线模块电连接，所述2.4G无线模块与马达驱动模组电连接；

所述螺旋执行机构单元由微型马达、螺旋齿轮组、螺旋推进机构构成，所述马达转子末端齿轮与螺旋齿轮组啮合。

优选的，所述GPRS网关包括2.4G无线模块天线、GPRS模块天线及控制电路单元；

所述2.4G无线模块天线、GPRS模块天线分别与控制电路单元连接。

优选的，所述热表适配器由外壳及控制电路单元构成，其中所述外壳包括上外壳、底壳及按键；所述控制电路单元包括天线匹配电路、功率放大电路、转换模块、2.4G无线模块、注册按键、稳压电路、晶振电路、外接端子，所述天线匹配电路、功率放大电路、2.4G无线模块依次双向电连接，所述注册按键、稳压电路、晶振电路分别与2.4G无线模块电连接，所述2.4G无线模块与转换、外接端子依次双向电连接。

优选的，所述管理中心以小区为单位，包括云端服务器系统。

优选的，所述云端服务器以GPRS无线信号与所述管理中心连接再经过GPRS网关来控制所述的温控器、阀门执行器和热表适配器及热量表。

优选的，所述管理中心以频率为2.4G赫兹的GPRS无线信号与GPRS无线网关连接从而控制所述温控器、阀门执行器和热表适配器。

优选的，该系统还包括智能移动终端，通过智能移动终端向管理中心或者GPRS网关发送信号从而控制所述温控器、阀门执行器和热表适配器。

本发明的有益效果是：

1、温控与计量并重，相辅相成，除了节能、节资外，还能提高室内舒适度，提高热网供热质量。

2、用户可主动调节室内温度，可分时间段进行温度设置，使有人员活动的房间达到舒适温度，无人房间可主动关闭暖气，达到节能的目的。

3、采用该远程智能无线温控与计量系统，可使供暖能源节约30％-40％；在供热源不变的前提下，可增加供热面积10％-20％。同时可以改善供热管道的供热平衡问题，满足人们对室内温度更加舒适的要求。

4、该远程智能无线温控与计量系统方便小区统一管理以及城市供热部门的远程监控以实现环保节能、提高供热效率。

5、所采用的GPRS网关采用了2.4G双轨道网状通信模式和独特控制电路，信号稳定，GPRS无线网关的安装位置灵活不受限制。

6、通讯采用的是无线传输，无需布线，安装极为方便，施工简单，同时也方便了后期维护。

7、本系统所采用的温控器设定有定程、日程、周程、手动四种模式，供用户选择，使用方便快捷。由于采用了远程管理，控制中心拥有权限，亦可强制末端的温度控制。

8、所采用的温控器用5号电池供电，时间一年以上。

9、无线阀门执行器采用的是螺旋驱动结构，功耗低≤1.5W；使用寿命，是其它控制器(或执行器)的5-10倍。与其它温控设备比较，本发明所述设备自身耗能低，节能效果显著。无线执行器加装温度传感器，可将入水管和回水管的温度，传给管理中心，为热网管控提供依据。

10、本发明用于北方暖气的温控与计量，也适用于南方的中央空调的集中管理温控与计量。

附图说明

图1本发明远程智能无线温控与计量系统的连接示意图；

图2本发明远程智能无线温控与计量系统的阀门执行器的结构示意图；

图3本发明远程智能无线温控与计量系统的GPRS网关的结构连接示意图；

图4本发明远程智能无线温控与计量系统的热表适配器的内部结构连接图。

具体实施方式

下面结合附图1、图2、图3、图4对本发明做进一步的说明，但应当以此来限定本发明的保护范围。

首先针对附图2、附图3、图4简要说明一下阀门执行器和GPRS网关的结构。

如图2所示，阀门执行器2包括控制电路单元、螺旋执行机构单元；所述控制电路单元包括：天线匹配电路、功率放大电路、马达驱动模块、2.4G无线模块、按键、稳压电路、晶振电路，所述天线匹配电路、功率放大电路、2.4G无线模块依次双向电连接，所述按键、稳压电路、晶振电路分别与2.4G无线模块电连接，所述2.4G无线模块与马达驱动模组电连接；所述螺旋执行机构单元由微型马达、螺旋齿轮组、螺旋推进机构构成，所述马达转子末端齿轮与螺旋齿轮组啮合。工作时，控制电路单元接收到无线信号，通过该控制电路单元的处理从而控制螺旋执行机构的工作，最终控制与该阀门执行器2连接的截止阀21的工作。

图3所示，该GPRS无线网关，包括2.4G无线模块天线、GPRS模块天线及控制电路单元构成，所述控制电路单元包括2.4G无线模块、串行接口、2.4G无线模块信号灯、稳压电路、电源端子、晶振电路、SIM卡插槽、GPRS模块信号灯、GPRS模块、第二天线模块、第二天线端子、第一天线模块、第一天线端子、注册按键，所述第一天线端子、第一天线模块依次与2.4G无线模块双向电连接，所述第二天线端子、第二天线模块依次与2.4G无线模块双向电连接，所述2.4G无线模块与GPRS模块双向电连接，所述注册按键、串行接口、晶振电路、SIM卡插槽分别与2.4G无线模块电连接，所述2.4G无线模块、GPRS模块分别与对应的2.4G无线模块信号灯及GPRS模块信号灯电连接，所述电源端子、稳压电路依次与2.4G无线模块电连接。

图4所示，所述控制电路单元包括天线匹配电路、功率放大电路、转换模块、2.4G无线模块、注册按键、稳压电路、晶振电路、外接端子，所述天线匹配电路、功率放大电路、2.4G无线模块依次双向电连接，所述注册按键、稳压电路、晶振电路分别与2.4G无线模块电连接，所述2.4G无线模块与转换模块、外接端子依次双向电连接。

该热表适配器的工作过程为：接通电源，加入无线自组网，采集热表数据，转换模块将模拟数据量转换为数字数据量，2.4G无线模块将经转换的数字数据量通过GPRS网关发送到管理中心。

如图1所示，本发明远程智能无线温控与计量系统，包括温控器1、阀门执行器2、热量表3、管理中心4、云端服务器5以及GPRS网关6。本发明都是利用2.4GHz的信号进行通信的。

所述温控器1、阀门执行器2均包括有GPRS通信模块，所述温控器1安装于室内，所述阀门执行器2与所述截止阀21连接并安装于用户供热管道上，所述热量表3安装在楼宇供热管道的入水口方向，所述热表适配器31安装于热量表3上。

所述的该温控器1、阀门执行器2和热表适配器31可以构成一个小系统，可以称之为局域网络，其都是通过2.4G的频率进行相互通讯。当室内的温度高于或者低于设定值时，所述温控器1通过内置的GPRS通信模块向阀门执行器2发送信号；所述阀门执行器2将调整截止阀21开开关以控制管道的流量，此时所述热量表3将检测到管道中暖气的流量，而热表适配器31检测到热量表3显示的流量值并将其转化成2.4GHz的无线信号发送给温控器1和阀门执行器2，以实现局部自动控制。另外，用户可根据需要调整温控器1的不同模式，可以设定为定程、日程、周程或者手动模式。

很重要的一点是，管理中心4通过GPRS网关6控制温控器1、阀门执行器2和热表适配器31的工作。

本发明可以有多种的应用方案，包括通断时间面积法(JG T379-2012)、分室温控计量法、温度法(JG T362-2012)以及远程无线自组网法。

以下将举例说明通断时间面积法以及温控计量法。

第一，所谓通断时间面积法包括，每户一台温控器、一台阀门执行器；每栋楼一台热量表、一台GPRS网关，该系统中连接外部的管理中心(如小区管理中心)和云端服务器。

第二，温控计量法(应用于办公楼、宾馆、医院、学校、写字楼等)，包括每个供暖末端配置一台温控器、一台执行器；每栋楼安装一台热量表和一台GPRS网关。

实施时，管理中心4向GPRS网关6发送指令，该GPRS网关6将外部信号转化后将相关信号发送给温控器1、阀门执行器2和热表适配器31。其实所述的各个组成模块之间是可以实现双向信号连接的。例如，当室内的温度过高时，温控器GPRS网关6发送信号，该GPRS网关6将相关信号转换后发送给管理中心4或直接发送给云端服务器5；先发送给管理中心4，再由管理中心4向云端服务器5发送相关信号。当管理中心4收到信号后，通过其WEB管理界面，向GPRS网关6发出指令，该GPRS网关6将信号发送给温控器1，温控器1将自动重新设定其温度范围值，此时，温控器1将向阀门执行器2发送指令，该阀门执行器2控制截止阀21将阀门关小，以调整温度；此时热量表3将检测到暖气流量，热表适配器31将流量转化成无线信号并将该信号发送给GPRS网关6，该GPRS网关6将信号转化后再发送给管理中心4或者云端服务器5，这样就可以实现一个控制流程了。

当然了，也可以通过云端服务器5(如政府相关部门)向GPRS网关6发送指令来实现控制。

另外的，热表适配器31将流量发送给管理中心4或者云端服务器5，远程的管理用户的温控器1和阀门执行器2进行温度设定，异常时可以报警提示、欠费提示或者锁阀。

其实，根据上述的信号远程传输方式，可以实现远程的无线控制。

本发明是利用无线信号来控制工作的。另外，该整个系统也可以通过有线网关控制工作。即可以通过有线网关(如以太网)来控制所述的温控器、阀门执行器和热表适配器。

该系统可以实现多种功能，例如检测各用户温控器1和阀门执行器2的使用状态；楼宇供热温度即热能计量，各用户热量使用及计费。

本系统维护方便，安装成本低，维护成本低。

根据上述说明书的揭示和教导，本发明所属领域的技术人员还可以对上述实施方式进行变更和修改。因此，本发明并不局限于上面揭示和描述的具体实施方式，对本发明的一些修改和变更也应当落入本发明的权利要求的保护范围内。此外，尽管本说明书中使用了一些特定的术语，但这些术语只是为了方便说明，并不对本发明构成任何限制。

Claims

1.远程智能无线温控与计量系统，包括温控器、阀门执行器、热量表，所述温控器安装于室内，所述热量表安装在楼宇供热管道的入水口方向，所述阀门执行器与温控器采用无线方式连接，其特征在于：

所述温控器置于室内并与所述阀门执行器通过频率为2.4GHz的无线信号相互连接；

2.如权利要求1所述的远程智能无线温控与计量系统，其特征在于：所述阀门执行器包括控制电路单元、螺旋执行机构单元；

3.如权利要求1所述的远程智能无线温控与计量系统，其特征在于：所述GPRS网关包括2.4G无线模块天线、GPRS模块天线及控制电路单元；

4.如权利要求1所述的远程智能无线温控与计量系统，其特征在于：所述热表适配器由外壳及控制电路单元构成，其中所述外壳包括上外壳、底壳及按键；所述控制电路单元包括天线匹配电路、功率放大电路、转换模块、2.4G无线模块、注册按键、稳压电路、晶振电路、外接端子，所述天线匹配电路、功率放大电路、2.4G无线模块依次双向电连接，所述注册按键、稳压电路、晶振电路分别与2.4G无线模块电连接，所述2.4G无线模块与转换、外接端子依次双向电连接。

5.如权利要求1所述的远程智能无线温控与计量系统，其特征在于：所述管理中心以小区为单位，包括云端服务器系统。

6.如权利要求2至5所述任意的远程智能无线温控与计量系统，其特征在于：所述云端服务器以GPRS无线信号与所述管理中心连接再经过GPRS网关来控制所述的温控器、阀门执行器和热表适配器及热量表。

7.如权利要求2至5所述任意的远程智能无线温控与计量系统，其特征在于：所述管理中心以频率为2.4G赫兹的GPRS无线信号与GPRS无线网关连接从而控制所述温控器、阀门执行器和热表适配器。

8.如权利要求6或7所述任意一种远程智能无线温控与计量系统，其特征在于：该系统还包括智能移动终端，通过智能移动终端向管理中心或者GPRS网关发送信号从而控制所述温控器、阀门执行器和热表适配器。