CN103984328A - 一种可远程控制的供暖节能系统及方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种可远程控制的集中供暖节能系统及方法。一种可远程监控的集中供暖节能系统，包括信息采集电路、电动调节阀、中央控制器、GSM模块、热量计量电路、家庭网关、射频遥控终端和上位机，其中，信息采集电路、热量计量电路、GSM模块作为输入与中央控制单元相连，电动调节阀接收中央控制单元输出控制，中央控制单元通过家庭网关与上位机通信。通过使用本系统可以实现室内供热自适应调节、分时供暖、按需动态供暖，同时通过GSM和家庭网关可随时掌握家里供暖信息和控制供暖系统工作状态。

Description

一种可远程控制的供暖节能系统及方法

技术领域

本发明涉及供暖系统技术领域，尤其涉及一种可远程控制的集中供暖节能系统及方法。

背景技术

   目前我国北方冬季的供热系统中普遍存在热力失调、供热量与需热量不匹配、煤电浪费现象，尤其是用户出门后，供热系统一直在工作，浪费大量的热能。现有技术中对供暖系统的控制和管理水平不高。在用热终端，屋内对供暖的控制主要是恒温阀或利用IC卡对费用进行控 制（如预付费数值低于设定值时停止供暖），缺点是用户不能对供暖进行远程控制和管理（如开启或关闭供暖，调节温度），用户需要进行IC卡充值、现场刷卡的操作，同时单户供热装置由于启动速度慢，需要当场操作，使用过程中有很多不便。在供热端，供暖单位不能对用户的供暖情况（包括暖气使用量、供热温度、）进行实时的了解和管理，未做到按用户需求供热、按实际需要实时调整锅炉温度和供暖流量，热能浪费严重。

发明内容

本发明要解决的技术问题在于针对现有技术中的缺陷，提供一种可远程控制的集中供暖节能系统，可远程随时掌握家里供暖信息和控制供暖系统工作状态。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种可远程控制的集中供暖节能系统，包括信息采集电路、电动调节阀、中央控制单元、GSM模块、热量计量电路、家庭网关、射频遥控终端和上位机；其中，信息采集电路、热量计量电路、GSM模块作为输入与中央控制单元相连，电动调节阀接收中央控制单元输出控制，中央控制单元通过家庭网关与上位机通信；

所述信息采集电路用于检测室内温度、室内人员的有无，并将结果信号传输给中央控制单元；

所述GSM模块用于中央控制单元与用户的远程交互；

所述热量计量电路用于计算得到用户使用的暖气热量值；

所述射频遥控终端用于用户室内与中央控制单元的遥控操作。

按上述方案，所述信息采集电路包括多个执行节点，每个执行节点由温度传感器、人体红外感应器和无线通信模块组成.

按上述方案，所述热量计量电路包括进水流量传感器、进水温度传感器、回水温度传感器和与各传感器相连的积算仪。

按上述方案，所述电动调节阀由电动执行器和球阀构成。

按上述方案，所述家庭网关包括终端MCU、无线通信模块和串口服务器；所述家庭网关用于实现相关数据联网，其中相关数据包括用户供热使用量和室温。

一种可远程控制的集中供暖节能系统的控制方法，包括以下步骤：

1）信息采集电路的执行节点通过温度、温度传感器以及热释电红外传感器采集室内信息；

2）热量计量电路通过进水流量传感器将进水管中流经水的流量以电信号的形式传送至积算仪，通过进、回水温度传感器将暖气温度差以电信号的形式传送至积算仪，积算仪通过积分运算得到用户使用的暖气热量值，并将结果信号送入中央控制单元；

3）中央控制单元通过信息采集电路采集的室内信息，获得室内是否有人、人体温与室温差信息，并分析人的供热需求，将室内人员活动信息及暖气使用情况存储至数据库；

4）绘制暖气需求随时间、人流量不同而变化的曲线；并根据曲线生成智能控制命令；

5）中央控制单元将系统供暖信息和控制命令通过无线通信模块传输至终端MCU，终端MCU通过串口服务器与上位机进行通讯，实现数据交换；

6）中央控制单元通过GSM模块检查是否获得用户的供暖控制命令；

7）若接收到用户的供暖控制命令，中央控制单元中断原有智能控制命令，将用户的供暖控制命令发给电动执行器，驱动调节阀调节暖气流量，进行供热，否则电动执行器执行智能控制命令。

本发明产生的有益效果是：

    1. 本发明装置引入人体感应智能控制，在室内长期无人时，关断暖气供应

2. 本发明装置引入分时供暖机制。根据人员作息时间，分时间段供暖、关断暖气。

3. 本发明装置提供便捷的远程控制方式。用户通过GSM通信只需一个短信或电话就可在户外关闭家里暖气，或在下班回家前提前打开家里暖气的供应，这样一回家就能感受到温度的供暖环境。

4. 本发明装置中构建家庭网关，将暖气使用数据联网，同时客户端上位机软件实时显示用户信息包括暖气使用情况。暖气公司通过客户端方便管理用户信息，同时准确掌握用户暖气消费情况有利于按需调整暖气供应温度、流量，以及定制合理的暖气价格。用户通过客户端可以随时随地查询自家暖气消费情况、进行暖气费在线充值、控制改变家里供暖系统工作状态。

附图说明

下面将结合附图及实施例对本发明作进一步说明，附图中：

图1是本发明实施例的结构示意图；

图2 是本发明实施例的热量计量电路结构；

图3是本发明实施例的家庭网关结构；

图4是本发明系统的工作流程示意图。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

图1是系统功能结构框图,如图1所示，一种可远程控制的集中供暖节能系统，包括信息采集电路、电动调节阀、中央控制单元、GSM模块、热量计量电路、家庭网关、射频遥控终端和上位机；其中，信息采集电路、热量计量电路、GSM模块作为输入与中央控制单元相连，电动调节阀接收中央控制单元输出控制，中央控制单元通过家庭网关与上位机通信；

    所述信息采集电路由温度传感器、人体红外感应器、无线通信模块组成，温度传感器和人体红外感应器分别检测室内温度、人的有无，并将结果信号通过无线通信送入中央控制单元。

    所述电动调节阀由电动执行器和球阀构成，电动执行器由中央控制单元连接的输出控制电路驱动，控制阀门开口大小。                 

如图2是热量计量电路结构。本发明所述的热量计量电路包括进水流量传感器、进水温度传感器、回水温度传感器和积算仪，通过进水流量传感器将进水管中流经水的流量以电信号的形式传送至积算仪，通过进、回水温度传感器将暖气温度差以电信号的形式传送至积算仪，积算仪通过积分运算得到用户使用的暖气热量值，并将结果信号送入中央控制单元。

如图3是家庭网关结构框图。本发明所述家庭网关主要包括终端MCU、无线通信模块和串口服务器。中央控制器将系统供暖信息和控制命令通过无线通信模块传输至终端MCU，终端MCU通过串口服务器与上位机进行通讯，实现数据交换。

    中央控制单元接收来自信息采集电路、热量计量电路、GSM远端命令、家庭网关信号及射频遥控终端操作指令，进行数据分析处理，输出PWM控制信号，驱动电动调节阀的开闭变化，并将相关信息传至家庭网关，通过上位机直观明确地展示给用户。

如图4是系统整体工作流程示意图。一种可远程控制的集中供暖节能系统的控制方法，包括以下步骤：

1）信息采集电路的执行节点通过温度、温度传感器以及热释电红外传感器采集室内信息；

2）热量计量电路通过进水流量传感器将进水管中流经水的流量以电信号的形式传送至积算仪，通过进、回水温度传感器将暖气温度差以电信号的形式传送至积算仪，积算仪通过积分运算得到用户使用的暖气热量值，并将结果信号送入中央控制单元；

3）中央控制单元通过信息采集电路采集的室内信息，获得室内是否有人、人体温与室温差信息，并分析人的供热需求，将室内人员活动信息及暖气使用情况存储至数据库；

4）绘制暖气需求随时间、区域、人流量不同而变化的曲线；并根据曲线生成智能控制命令；

5）中央控制单元将系统供暖信息和控制命令通过无线通信模块传输至终端MCU，终端MCU通过串口服务器与上位机进行通讯，实现数据交换；

6）中央控制单元通过GSM模块检查是否获得用户的供暖控制命令；

7）若接收到用户的供暖控制命令，中央控制单元中断原有智能控制命令，将用户的供暖控制命令发给电动执行器，驱动调节阀调节暖气流量，进行供热，否则电动执行器执行智能控制命令。

本发明装置中，执行节点通过温度、湿度传感器以及热释电红外传感器采集室内信息，中央控制单元分析出室内是否有人、人体温与室温差、人的供热需求，将室内人员活动信息及暖气使用情况存储至数据库，绘制暖气需求随时间、区域、人流量不同而变化的曲线，中央控制单元按此需求发给电动执行器相关驱动控制指令，驱动调节阀调节暖气流量，进行供热。此后系统即可根据人员作息时间，分时间段供暖、关断暖气。同时中央控制单元将用户耗热量、房间温度、供回水温度等家庭暖气使用信息通过家庭网关接入Internet等外部TCP/IP网络，并提供上位机界面直观明了地呈现用户信息。这种家庭网关的功能除了让用户利用手机等移动终端随时随地通过客户端软件查询自家供暖消费情况、控制暖气供应状态外，还可在方便热量公司管理用户信息的同时又提醒了供热端按照用户需求进行暖气供应，科学动态地调整供热温度和流量。用户系统提供了射频遥控终端和GSM模块，方便用户遥控操作和远程控制，当用户由于某种原因在户外要临时改变房间供暖时（例如提前回家，需要提前打开室内暖气），通过GSM通信方式，一个短信或电话即可提前打开暖气预热房间，这样当用户回家时，室内已经达到舒适的温度。

应当理解的是，对本领域普通技术人员来说，可以根据上述说明加以改进或变换，而所有这些改进和变换都应属于本发明所附权利要求的保护范围。

Claims (6)

1.一种可远程控制的集中供暖节能系统，其特征在于，包括信息采集电路、电动调节阀、中央控制单元、GSM模块、热量计量电路、家庭网关、射频遥控终端和上位机；其中，信息采集电路、热量计量电路、GSM模块作为输入与中央控制单元相连，电动调节阀接收中央控制单元输出控制，中央控制单元通过家庭网关与上位机通信；

所述信息采集电路用于检测室内温度、室内人员的有无，并将结果信号传输给中央控制单元；

所述GSM模块用于中央控制单元与用户的远程交互；

所述热量计量电路用于计算得到用户使用的暖气热量值；

所述射频遥控终端用于用户室内与中央控制单元的遥控操作。

2.根据权利要求1所述的集中供暖节能系统，其特征在于，所述信息采集电路包括多个执行节点，每个执行节点由温度传感器、人体红外感应器和无线通信模块组成。

3.根据权利要求1所述的集中供暖节能系统，其特征在于，所述热量计量电路包括进水流量传感器、进水温度传感器、回水温度传感器和与各传感器相连的积算仪。

4.根据权利要求1所述的集中供暖节能系统，其特征在于，所述电动调节阀由电动执行器和球阀构成。

5.根据权利要求1所述的集中供暖节能系统，其特征在于，所述家庭网关包括终端MCU、无线通信模块和串口服务器；所述家庭网关用于实现相关数据联网，其中相关数据包括用户供热使用量和室温。

6.使用权利要求1至5所述的任一集中供暖节能系统的控制方法，其特征在于，包括以下步骤：

1）信息采集电路的执行节点通过温度、温度传感器以及热释电红外传感器采集室内信息；

2）热量计量电路通过进水流量传感器将进水管中流经水的流量以电信号的形式传送至积算仪，通过进、回水温度传感器将暖气温度差以电信号的形式传送至积算仪，积算仪通过积分运算得到用户使用的暖气热量值，并将结果信号送入中央控制单元；

3）中央控制单元通过信息采集电路采集的室内信息，获得室内是否有人、人体温与室温差信息，并分析人的供热需求，将室内人员活动信息及暖气使用情况存储至数据库；

4）绘制暖气需求随时间、人流量不同而变化的曲线；并根据曲线生成智能控制命令；

5）中央控制单元将系统供暖信息和控制命令通过无线通信模块传输至终端MCU，终端MCU通过串口服务器与上位机进行通讯，实现数据交换；

6）中央控制单元通过GSM模块检查是否获得用户的供暖控制命令；

7）若接收到用户的供暖控制命令，中央控制单元中断原有智能控制命令，将用户的供暖控制命令发给电动执行器，驱动调节阀调节暖气流量，进行供热，否则电动执行器执行智能控制命令。