CN105509142A - 一种基于云端控制的智能电采暖系统及其工作方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种基于云端控制的智能电采暖系统及其工作方法,属于供暖技术领域。智能电采暖系统包括分设于作用于各个工作区上的电暖器、各个工作区上设置的温度传感器和用于供电且负责采集电暖器负荷数据和接收控制指令的能效插座、由云端服务器集群构成的智能电采暖云平台以及通过所述的智能电采暖云平台可实时监控电采暖运行情况的用户客户端，多个相邻或靠近的所述工作区形成工作组，每个工作组上设置独立的网关，所有网关通过网络与所述的智能电采暖云平台进行信息互联，实现采集数据上送和控制指令下达。

Description

一种基于云端控制的智能电采暖系统及其工作方法
技术领域
本发明属于供暖技术领域，尤其与一种基于云端控制的智能电采暖系统有关。
背景技术
冬季采暖是南北方人民的共同诉求，以燃煤为主的传统供暖方式，导致供暖性雾霾频发，严重影响气候环境和人身健康。此外，集中供暖的方式存在建设成本大、能源消耗大、冷热不均、不能自主调温等问题。相比而言，电采暖将电能转换为热能，清洁环保，灵活舒适，具有不可比拟的优越性，将大面积推广和应用。现有电暖器产品包括暖风式电暖器、油汀式电暖器、远红外电暖器等，不同种类的电暖器各有利弊。然而，现有电采暖产品多采用本地温度控制或者恒功率运行模式，一方面用电能效低，大量空闲时间电暖器低效用运行，用户也无从了解电暖器的用电情况，另一方面，电暖器的本地温度控制效果不理想，调节不便利，用户舒适性不佳。这些问题的存在制约了电暖器的发展与应用。
发明内容
针对上述问题，本发明的目的旨在提供一种便于掌控、资源可调配且舒适性高的基于云端控制的智能电采暖系统。
为此，本发明采用以下技术方案：一种基于云端控制的智能电采暖系统，其特征是，包括分设于作用于各个工作区上的电暖器、各个工作区上设置的温度传感器和用于供电且负责采集电暖器负荷数据和接收控制指令的能效插座、由云端服务器集群构成的智能电采暖云平台以及通过所述的智能电采暖云平台可实时监控电采暖运行情况的用户客户端，多个相邻或靠近的所述工作区形成工作组，每个工作组上设置独立的网关，所有网关通过网络与至所述的智能电采暖云平台进行信息互联，实现采集数据上送和控制指令下达。
所述的智能电采暖云平台为每个工作区设定不同时刻的温度上限和温度下限。存在两种模式来设定温度曲线：其一为用户设定模式，即由用户在网页或移动终端应用中自定义；其二为优化设定模式，即由云端根据天气预报的温度湿度数据、参与需求侧响应的负荷调节量或分时电价等数据，以最大化用户舒适度、最小化用电成本为目标，在协调优化的基础上，动态制定各房间的温度曲线。
智能电采暖云平台根据房间的温度曲线控制电暖器的启停。存在两种控制模式:其一为直控模式，即智能电采暖云平台分析各房间上送的负荷数据和温度数据，当房间温度数据高于温度曲线设定的上限且插座开关状态为合时，智能电采暖平台向网关发送该插座开关断开的控制指令，当房间温度数据低于温度曲线设定的下限且插座开关状态为开时，智能电采暖平台向网关发送该插座开关闭合的控制指令；其二为间控模式，即智能电采暖云平台将设定的房间温度曲线发送给该房间对应的网关，并由网关完成插座开关分合的控制。
在直控模式下，网关接收到智能电采暖云平台下发的开关控制指令，并将指令下发至对应的能效插座，完成对电暖器启停的控制。在间控模式下，网关接收到智能电采暖云平台下发的房间温度曲线，并根据温度曲线和插座开关状态确定开关控制指令，具体为：当房间温度数据高于温度曲线设定的上限且插座开关状态为合时，网关发送该插座开关断开的控制指令，当房间温度数据低于温度曲线设定的下限且插座开关状态为开时，网关发送该插座开关闭合的控制指令。
使用本发明可以达到以下有益效果：本发明通过能效插座和温度传感器的实时采集，并经网关和智能电采暖云平台，在用户客户端上实时展现电暖器的运行状态、能效水平和制热效果，让用户充分享有知情权，一目了然。在知情的基础上，用户可通过客户端控制电暖器启停、设定温度曲线，便捷掌控，提升智能化水平。通过个性化、优化设定不同房间的温度曲线，提升用户舒适度，提高电暖器能效水平。智能电采暖云平台可实现不同房间、不同楼宇、不同社区电采暖的协调控制，参与需求响应，实现资源的优化配置。
附图说明
图1为本发明的系统结构示意图。
图2为本发明的系统信息交互示意图。
图3为本发明的实施例系统运行曲线示意图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明的具体实施方式进行详细描述。
如图1～图2所示，本发明包括分设于作用于各个工作区上的电暖器1、各个工作区上设置的温度传感器2和用于供电且负责采集电暖器负荷数据和接收控制指令的能效插座3、由云端服务器集群构成的智能电采暖云平台5以及通过智能电采暖云平台5可实时监控电采暖运行情况的用户客户端6，多个相邻或靠近的所述工作区形成工作组，每个工作组上设置独立的网关4，所有网关4通过网络与智能电采暖云平台5进行信息互联，实现采集数据上送和控制指令下达。
优选地，用户客户端6包括网页端、移动终端APP,通过在网页端、移动终端APP上可查看电采暖运行情况并远程控制；能效插座采集的电暖器负荷数据包括电压、电流、功率、插座开关状态、电量。
进一步地，智能电采暖云平台5为每个工作区设定不同时刻的温度上限和温度下限,不同时刻的温度上限和温度下限组成工作区的温度曲线；温度曲线包括用户设定模式和优化设定模式；用户设定模式由用户在网页或移动终端应用中自定义；优化设定模式由云端根据天气预报的温度湿度数据、参与需求侧响应的负荷调节量或分时电价数据，以最大化用户舒适度、最小化用电成本为目标，在协调优化的基础上，动态制定各房间的温度曲线。
进一步地，智能电采暖云平台5的控制模式包括直控模式和间控模式，直控模式：智能电采暖云平台分析各个工作区上送的负荷数据和温度数据，当房间温度数据高于温度曲线设定的上限且插座开关状态为合时，智能电采暖平台向网关发送该插座开关断开的控制指令，当房间温度数据低于温度曲线设定的下限且插座开关状态为开时，智能电采暖平台向网关发送该插座开关闭合的控制指令；间控模式：智能电采暖云平台将设定的房间温度曲线发送给该房间对应的网关，并由网关完成插座开关分合的控制。
本发明的工作方法，电暖器1运行时，能效插座3实时采集电暖器负荷数据，并基于数据驱动的机制，将变化数据通过ZigBee无线通信协议传送至网关；
温度传感器2实时采集房间室内温度，定时将温度数据通过ZigBee无线通信协议传送至网关；
网关4对电暖器1负荷数据、温度数据进行校核，剔除不良数据和无变化数据，并将分析后的数据通过网络传送至智能电采暖云平台；
智能电采暖云平台5根据各个工作区的温度曲线控制电暖器1的启停；
在直控模式下，网关4接收到智能电采暖云平台5下发的开关控制指令，并将指令下发至对应的能效插座3，完成对电暖器1启停的控制；
在间控模式下，网关4接收到智能电采暖云平台5下发的房间温度曲线，并根据温度曲线和插座开关状态确定开关控制指令。能效插座接收网关下发的控制指令，并根据控制指令进行相应的动作，实现电暖器的启停。
进一步地，监控模式工作方法为:当房间温度数据高于温度曲线设定的上限且插座开关状态为合时，网关发送该插座开关断开的控制指令，当房间温度数据低于温度曲线设定的下限且插座开关状态为开时，网关发送该插座开关闭合的控制指令。
进一步地，为保证上下行数据的同步性，由网关4对其所辖的能效插座3和温度传感器2进行校时。
本发明为每一个房间配置温度传感器，用于实时采集室内温度数据并上送。为由多个相邻房间构成的房间组配置一个网关，并放置在适中的位置。汇集该房间组内所有能效插座的负荷数据和温度传感器的温度数据，上送智能电采暖云平台，接收云平台下发的温度曲线或控制指令，并将其转发为插座的分合指令，下发能效插座用于自动控制。在云端服务器集群上搭建智能电采暖云平台，接收负荷数据和温度数据，供用户通过客户端查看监视。在综合考虑用户舒适度、电采暖能效和需求相应的基础上进行协调优化分析，设定不同房间的温度曲线，并以该温度曲线为目标，实现电采暖的自动控制。
通过将同一楼宇、同一社区、同一城市，乃至不同城市之间的电采暖在能量和信息层面互联起来，形成电采暖网络，并基于云平台，实现电采暖的智能监控，打造智能电采暖系统，让用户随时随地掌握电采暖的运行状态、能效水平和制热效果，让用户通过移动终端、网页端便捷地远程启停电采暖、设定温度曲线，提升用户体验和舒适度。为每一个电暖器配置能效插座，实现电暖器负荷数据的实时高精度采集，包括电压、电流、功率、插座开关状态、电量等，同时可接收网关的控制指令，控制插座开关的分合状态，实现电暖器的启停。以上海某高校一学生宿舍为例，该房间面积约15㎡，常住人口为2人，配置电暖器为碳晶电暖器，额定功率为1500W，实际运行功率为1200~1300W。配置能效插座1个、温度传感器1个、网关1个。2015年12月18日运行，期间上海室外气温为4℃~10℃。通过智能电采暖云平台设定温度曲线，从图3中可以看出，基于云端控制的智能电采暖系统可有效控制电暖器运行曲线，保证房间温度始终处于令人舒适状态。相比于传统本地的恒功率运行模型下，在智能电采暖系统控制模式下，耗电量减少约36.7%，显著提升电采暖运行能效。
以上显示和描述了本发明的基本原理和主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。

Claims (8)

1.一种基于云端控制的智能电采暖系统，其特征在于：包括分设于作用于各个工作区上的电暖器（1）、各个工作区上设置的温度传感器（2）和用于供电且负责采集电暖器负荷数据和接收控制指令的能效插座（3）、由云端服务器集群构成的智能电采暖云平台（5）以及通过所述的智能电采暖云平台（5）可实时监控电采暖运行情况的用户客户端（6），多个相邻或靠近的所述工作区形成工作组，每个工作组上设置独立的网关（4），所有网关（4）通过网络与所述的智能电采暖云平台（5）进行信息互联，实现采集数据上送和控制指令下达。
2.根据权利要求1所述的一种基于云端控制的智能电采暖系统，其特征在于：所述的用户客户端（6）包括网页端、移动终端APP,通过在网页端、移动终端APP上可查看电采暖运行情况并远程控制。
3.根据权利要求2所述的一种基于云端控制的智能电采暖系统，其特征在于：能效插座采集的电暖器负荷数据包括电压、电流、功率、插座开关状态、电量。
4.根据权利要求3所述的一种基于云端控制的智能电采暖系统，其特征在于：所述的智能电采暖云平台（5）为每个工作区设定不同时刻的温度上限和温度下限,不同时刻的温度上限和温度下限组成工作区的温度曲线；所述的温度曲线包括用户设定模式和优化设定模式；
用户设定模式由用户在网页或移动终端应用中自定义；
优化设定模式由云端根据天气预报的温度湿度数据、参与需求侧响应的负荷调节量或分时电价数据，以最大化用户舒适度、最小化用电成本为目标，在协调优化的基础上，动态制定各房间的温度曲线。
5.根据权利要求4所述的一种基于云端控制的智能电采暖系统，其特征在于：所述的智能电采暖云平台（5）的控制模式包括直控模式和间控模式，
直控模式：智能电采暖云平台分析各个工作区上送的负荷数据和温度数据，当房间温度数据高于温度曲线设定的上限且插座开关状态为合时，智能电采暖平台向网关发送该插座开关断开的控制指令，当房间温度数据低于温度曲线设定的下限且插座开关状态为开时，智能电采暖平台向网关发送该插座开关闭合的控制指令；
间控模式：智能电采暖云平台将设定的房间温度曲线发送给该房间对应的网关，并由网关完成插座开关分合的控制。
6.一种基于云端控制的智能电采暖系统工作方法，其特征在于：
电暖器（1）运行时，能效插座（3）实时采集电暖器负荷数据，并基于数据驱动的机制，将变化数据通过ZigBee无线通信协议传送至网关；
温度传感器（2）实时采集房间室内温度，定时将温度数据通过ZigBee无线通信协议传送至网关；
网关（4）对电暖器（1）负荷数据、温度数据进行校核，剔除不良数据和无变化数据，并将分析后的数据通过网络传送至智能电采暖云平台；
智能电采暖云平台（5）根据各个工作区的温度曲线控制电暖器（1）的启停；
在直控模式下，网关（4）接收到智能电采暖云平台（5）下发的开关控制指令，并将指令下发至对应的能效插座（3），完成对电暖器（1）启停的控制；
在间控模式下，网关（4）接收到智能电采暖云平台（5）下发的房间温度曲线，并根据温度曲线和插座开关状态确定开关控制指令；
能效插座接收网关下发的控制指令，并根据控制指令进行相应的动作，实现电暖器的启停。
7.根据权利要求6所述的一种基于云端控制的智能电采暖系统工作方法，其特征在于：所述的监控模式工作方法为:当房间温度数据高于温度曲线设定的上限且插座开关状态为合时，网关发送该插座开关断开的控制指令，当房间温度数据低于温度曲线设定的下限且插座开关状态为开时，网关发送该插座开关闭合的控制指令。
8.根据权利要求6所述的一种基于云端控制的智能电采暖系统工作方法，其特征在于：为保证上下行数据的同步性，由所述的网关（4）对其所辖的能效插座（3）和温度传感器（2）进行校时。
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