CN104515193A - 一种基于ZigBee的地源热泵供暖系统 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种基于ZigBee的地源热泵供暖系统，包括数据处理模块和为系统装置中各用电模块供电的电源模块，以及分别与数据处理模块相接的用于调节热水流量进而改变室内温度的数据控制模块和用于接收和发送数据的数据通信模块，数据处理模块的输入端接有用于对进回水温度差和流量信息进行采集的数据采集模块，电源模块分别与数据处理模块、数据采集模块、数据控制模块和数据通信模块相接。本发明设计合理、操作简便、智能化程度高，能实现实时、远程地采集供暖信息和响应移动终端的监控命令，有效解决了现有计量供暖系统功能单一、使用受限的缺陷。
Description
技术领域
本发明涉及一种地源热泵供暖系统，尤其是涉及一种基于ZigBee的地源热泵供暖系统。
背景技术
目前，一般地源热泵供暖系统不具有远程测量和监控功能，控制系统能耗大，效率不高，可扩展性差，在温度控制上不具有很好的自适应能力，无法实现对采暖设备实时、远程的采集信息，供暖设备无法及时响应移动终端的监控命令，供暖设备监视和控制无法实现全双工模式。对热能的浪费仍然不能很好的解决。
发明内容
本发明所要解决的技术问题在于针对上述现有技术中的不足，提供一种基于ZigBee的地源热泵供暖系统，其设计合理、操作简便、智能化程度高，能实现实时、远程地采集供暖信息和响应移动终端的监控命令，有效解决了现有计量供暖系统功能单一、使用受限的缺陷。
为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：上述的一种基于ZigBee的地源热泵供暖系统，其特殊之处在于，包括数据处理模块和为系统装置中各用电模块供电的电源模块，以及分别与所述数据处理模块相接的用于调节热水流量进而改变室内温度的数据控制模块和用于接收和发送数据的数据通信模块，所述数据处理模块的输入端接有用于对进回水温度差和流量信息进行采集的数据采集模块，所述电源模块分别与数据处理模块、数据采集模块、数据控制模块和数据通信模块相接。
上述数据处理模块为ARM微处理器。
上述数据采集模块包括安装在进水管路上进水温度传感器、安装在回水管路上的出水温度传感器、安装在分支供暖水管上的温度检测传感器、对所采集的水温信号进行模数转换的A/D转换器和安装在进水管路上用于向流量数据处理模块传递流量脉冲信号的流量传感器。
上述电源模块为UPS不间断电源。
上述数据控制模块包括安装在进水管路上的数字流量阀、用于实时显示当前室内的温度值和输入的温度值的LCD和用于查看系统运行状态、历史数据和配置运行参数的键盘控制器。
上述数据通信模块包括AES加密/解密内核和实现系统与各个ZigBee网络信息节点双工通信的ZigBee射频收发器。
本发明与现有技术相比具有以下优点：
1、ZigBee网络低速率、低功耗、低成本、低复杂度并且支持大量网络节点。
2、通过AES加密/解密内核实现了数据通信的安全性。
3、实现了对供暖设备实时、远程地信息采集和控制，供暖设备在全双工模式下工作并及时执行监控命令，能够根据在供暖管路上所采集的温度和流量信息控制供暖热水指标，更加节能
综上所述，本发明其设计合理、操作简便、智能化程度高，能实现实时、远程地采集供暖信息和响应移动终端的监控命令，有效解决了现有计量供暖系统功能单一、使用受限的缺陷。
下面通过附图和实施例，对本发明的技术方案做进一步的详细描述。
附图说明
图1为本发明的结构框图。
图2为本发明的供暖管路示意图。
附图标记说明:1-数据处理模块；2-数据采集模块；2-1-进水温度传感器；2-2-出水温度传感器；2-3-温度检测传感器；2-4-A/D转换器；2-5-流量传感器；3-电源模块；4-数据控制模块；4-1-数字流量阀；4-2-LCD；4-3-键盘控制器；5-数据通信模块；5-1-AES加密/解密内 核；5-2-ZigBee射频收发器。
具体实施方式
实施例1：
如图1所示，本发明包括包括数据处理模块1和为系统装置中各用电模块供电的电源模块3，以及分别与所述数据处理模块1相接的用于调节热水流量进而改变室内温度的数据控制模块4和用于接收和发送数据的数据通信模块5，所述数据处理模块1的输入端接有用于对进回水温度差和流量信息进行采集的数据采集模块2，所述电源模块3分别与数据处理模块1、数据采集模块2、数据控制模块4和数据通信模块5相接。
如图1所示，本实施例中，所述数据处理模块1为ARM微处理器。
如图2所示，本实施例中，所述数据采集模块2包括安装在进水管路上进水温度传感器2-1、安装在回水管路上的出水温度传感器2-2、安装在分支供暖水管上的温度检测传感器2-3、对所采集的水温信号进行模数转换的A/D转换器2-4和安装在进水管路上用于向流量数据处理模块1传递流量脉冲信号的流量传感器2-5。
如图1所示，本实施例中，所述电源模块3为UPS不间断电源。
如图2所示，本实施例中，所述数据控制模块4包括安装在进水管路上的数字流量阀4-1、用于实时显示当前室内的温度值和输入的温度值的LCD4-2和用于查看系统运行状态、历史数据和配置运行参数的键盘控制器4-3。
如图2所示，本实施例中，所述数据通信模块5包括AES加密/解密内核5-1和实现系统与各个ZigBee网络信息节点双工通信的ZigBee射频收发器5-2。
实际使用过程中，各户进水温度传感器2-1和出水温度传感器2-2通过电桥测温法采集进、回水温度差值信号，和温度检测传感器2-3监测到的室内温度值一起输入到A/D转换器2-4，数模转换后通过SPI接口发送至数据处理模块1。流量传感器2-5直接将流量脉冲信号直接输入到数据处理模块1。数据处理模块1得到进、回水温差信号，室内温度和热水的流量信号，计算在时间n得到的总热能，并把处理后的数据传送给AES加密/解密内核5-1，其对数据进行加密处理，等待ZigBee射频收发器5-2接收数据。各户安装有ZigBee网络信息采集结点，通过信息采集结点上的ZigBee射频收发器5-2将数据发送至整个ZigBee网络的网关节点，通过网关节点与Internet相连。同时Internet上的Web终端通过整个ZigBee网络的网关节点向指定的ZigBee网络的信息采集节点的ZigBee射频收发器5-2传达用户温度控制命令，UART接口将控制命令发送至数据处理模块1，数据处理模块1将命令转化成输出控制脉冲序列通过SPI接口传给数字流量阀4-1，调节其步进电机的转角和转向控制阀门，调节热水的流量。键盘控制器4-3将改变的温度信号通过SPI接口传给数据处理模块1，LCD4-2通过SPI接口实时显示当前室内温度值和用户要求的温度值。
用户供暖设备中热水释放的热量值在热力学定理上表现为进、回水温度差与热水流量的乘积。在实际的供暖系统中，用户在一段时间内使用的热量则是该乘积对时间的积分。若对供暖计量设备的温度差和流量值实时采集的时间间隔足够短，则可用离散求和的方法来逼近该积分值，见公式（1）；实现对各采样时刻的热量值不断的累加，进而得出用户在对应时间内使用的总热量，见公式（2） 。
公式中: Q为热水释放的热量，c为热水比热，ρ为热水密度，V为热水流量， ?t为进、回水温度差；、分别为在时间n 和（n- 1）内用户使用的总热量，为在时刻n时用户使用的瞬时热量。基于公式(1)和公式 (2)中相应参数性能指标和系统总体要求，设计出了智能分户供暖监控系统的无线温控器的硬件部分。
以上所述，仅是本发明的较佳实施例，并非对本发明作任何限制，凡是根据本发明技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、变更以及等效结构变化，均仍属于本发明技术方案的保护范围内。
Claims (6)
1.一种基于ZigBee的地源热泵供暖系统，其特征在于：包括数据处理模块（1）和为系统装置中各用电模块供电的电源模块（3），以及分别与所述数据处理模块（1）相接的用于调节热水流量进而改变室内温度的数据控制模块（4）和用于接收和发送数据的数据通信模块（5），所述数据处理模块（1）的输入端接有用于对进回水温度差和流量信息进行采集的数据采集模块（2），所述电源模块（3）分别与数据处理模块（1）、数据采集模块（2）、数据控制模块（4）和数据通信模块（5）相接。
2.根据权利要求1所述的一种基于ZigBee的地源热泵供暖系统，其特征在于：所述数据处理模块（1）为ARM微处理器。
3.根据权利要求1所述的一种基于ZigBee的地源热泵供暖系统，其特征在于：所述数据采集模块（2）包括安装在进水管路上进水温度传感器(2-1）、安装在回水管路上的出水温度传感器（2-2）、安装在分支供暖水管上的温度检测传感器（2-3）、对所采集的水温信号进行模数转换的A/D转换器（2-4）和安装在进水管路上用于向流量数据处理模块（1）传递流量脉冲信号的流量传感器（2-5）。
4.根据权利要求1所述的一种基于ZigBee的地源热泵供暖系统，其特征在于：所述电源模块（3）为UPS不间断电源。
5.根据权利要求1所述的一种基于ZigBee的地源热泵供暖系统，其特征在于：所述数据控制模块（4）包括安装在进水管路上的数字流量阀（4-1）、用于实时显示当前室内的温度值和输入的温度值的LCD（4-2）和用于查看系统运行状态、历史数据和配置运行参数的键盘控制器（4-3）。
6.根据权利要求1所述的一种基于ZigBee的地源热泵供暖系统，其特征在于：所述数据通信模块（5）包括AES加密/解密内核（5-1）和实现系统与各个ZigBee网络信息节点双工通信的ZigBee射频收发器（5-2）。
Priority Applications (1)
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| CN201310456556.7A CN104515193A (zh) | 2013-09-30 | 2013-09-30 | 一种基于ZigBee的地源热泵供暖系统 |
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Publications (1)
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| CN104515193A true CN104515193A (zh) | 2015-04-15 |
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ID=52790885
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| CN201310456556.7A Pending CN104515193A (zh) | 2013-09-30 | 2013-09-30 | 一种基于ZigBee的地源热泵供暖系统 |
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| CN (1) | CN104515193A (zh) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN105115030A (zh) * | 2015-09-14 | 2015-12-02 | 王志强 | 一种智能室温控制系统和方法 |
| CN105204346A (zh) * | 2015-06-05 | 2015-12-30 | 嘉兴旭博智能科技有限公司 | 一种智能温控开关 |
| CN106383445A (zh) * | 2016-10-12 | 2017-02-08 | 深圳市丰巨泰科电子有限公司 | 可控制室内温度的终端节点装置及其控制方法 |
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2013
- 2013-09-30 CN CN201310456556.7A patent/CN104515193A/zh active Pending
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|---|---|---|---|
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| PB01 | Publication | ||
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Application publication date: 20150415 |
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| WD01 | Invention patent application deemed withdrawn after publication |