CN108050714A - 一种基于物联网的多热源采暖设备及其控制方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种基于物联网的多热源采暖设备及其控制方法。该方法包括:根据采集到的光照强度数据判断当前光照强度是否大于预设光照门限值;若大于,则判断保温水箱中水温是否低于预设水温门限值;若低于,则判断所述保温水箱中水面高度是否高于预设水位门限值;若高于,则启动太阳能热水器对所述保温水箱中的水进行循环加热。本发明通过调节太阳能热水器和热泵的使用条件,既能保证供热的稳定,又具有相对单独使用热泵或太阳能集热系统相比具有较高的制热效率,节能效果显著。
Description
技术领域
本发明实施例涉及供热技术,尤其涉及一种基于物联网的多热源采暖设备及其控制方法。
背景技术
应用各种太阳能集热器的太阳能热水器和空气能热水器各具特点,都已经普遍应用。
一般太阳能热水器有体积庞大,自重沉重,不便灵活安装等问题,因此往往只能安装在房顶。对于非顶层住户来说,除了管道冗长,维护困难,用水不便的问题以外,更存在以下问题:一方面是没有足够的房顶空间供安装;另一方面是安装时有可能破坏房顶结构造成漏水而遭到顶层住户的反对。
但太阳能电池也有以下缺点:太阳能转换效率较低,供电很不稳定不能直接驱动用电器。通常太阳能电池是与蓄电池配合来储存电能驱动用电器。但受目前蓄电池技术所限,蓄电池寿命太短(多数只有几百次充电循环)、充电效率低、充电时间长等缺点,又会带来环保、经济、效能等方面的多种问题。
发明内容
本发明提供一种基于物联网的多热源采暖设备及其控制方法,以实现通过程序选择使用太阳能热水器或热泵进行加热,通过二者的组合达到最佳采暖效果。
第一方面,本发明实施例提供了一种基于物联网的多热源采暖设备,包括:微控制单元、光照传感器、太阳能热水器、保温水箱和热泵;
所述太阳能热水器和热泵均与入水口相连;
所述光照传感器与所述微控制单元相连,用于检测光照强度数据并将所述光照强度数据发送到所述微控制单元;
所述太阳能热水器与所述保温水箱相连形成第一水循环通道;所述第一水循环通道中,所述太阳能热水器的出水口设置有温度探头,所述温度探头与所述微控制单元相连,用于检测所述太阳能热水器的出水温度数据并将所述出水温度数据发送到所述微控制单元;
所述热泵与所述保温水箱相连形成第二水循环通道;
所述微控制单元与所述太阳能热水器以及热泵相连,用于根据所述光照强度数据和/或所述出水温度数据控制所述太阳能热水器和热泵的工作状态。
第二方面,本发明实施例还提供了一种基于物联网的多热源采暖设备的控制方法,包括:
根据采集到的光照强度数据判断当前光照强度是否大于预设光照门限值;
若大于,则判断保温水箱中水温是否低于预设水温门限值;
若低于,则判断所述保温水箱中水面高度是否高于预设水位门限值;
若高于,则启动太阳能热水器对所述保温水箱中的水进行循环加热。
本发明通过调节太阳能热水器和热泵的使用条件,既能保证供热的稳定,又具有相对单独使用热泵或太阳能集热系统相比具有较高的制热效率,节能效果显著。
附图说明
图1为本发明实施例一提供的一种基于物联网的多热源采暖设备的结构示意图;
图2为本发明实施例二提供的一种采暖控制方法的流程图;
图3为本发明实施例三提供的一种采暖控制方法的流程图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明作进一步的详细说明。可以理解的是,此处所描述的具体实施例仅仅用于解释本发明,而非对本发明的限定。另外还需要说明的是,为了便于描述,附图中仅示出了与本发明相关的部分而非全部结构。
实施例一
图1为本发明实施例一提供的一种基于物联网的多热源采暖设备的结构示意图。
基于物联网的多热源采暖设备包括:微控制单元101、光照传感器112、太阳能热水器113、保温水箱121和热泵131。
其中,微控制单元101又称单片微型计算机或者单片机,是把中央处理器(CentralProcess Unit,CPU)的频率与规格做适当缩减,并将内存、计数器、通用串行总线(Universal Serial Bus,USB)、模数转换、通用异步收发传输器(Universal AsynchronousReceiver/Transmitter,UART)、可编程逻辑控制器、直接内存存取(Direct MemoryAccess,DMA)等周边接口,甚至液晶显示器(Liquid Crystal Display,LCD)驱动电路都整合在单一芯片上,形成芯片级的计算机,为不同的应用场合做不同组合控制。光照传感器112是一种传感器,用于检测光照强度,简称照度,工作原理是将光照强度值转为电压值。太阳能热水器是将太阳光能转化为热能的加热装置,将水从低温加热到高温,以满足人们在生活、生产中的热水使用。太阳能热水器113按结构形式分为真空管式太阳能热水器和平板式太阳能热水器,主要以真空管式太阳能热水器为主。真空管式家用太阳能热水器是由集热管、储水箱及支架等相关零配件组成,把太阳能转换成热能主要依靠真空集热管,真空集热管利用热水上浮冷水下沉的原理,使水产生微循环而得到所需热水。热泵131是一种能从自然界的空气、水或土壤中获取低位热能,经过电能做功,提供可被人们所用的高位热能的装置。
具体的,在微控制单元101中设置有软件程序,通过一系列条件判定选择太阳能热水器或热泵中任一装置进行采暖。
所述太阳能热水器113与入水口111相连,所述热泵131与入水口132相连。
其中,入水口是指自来水入水口,入水口进入的水一般为常温。
具体的,当水从入水口进入到循环系统后,会经过其对应的加热装置,加热到一定温度后进入保温水箱。
所述光照传感器112与所述微控制单元101相连,用于检测光照强度数据并将所述光照强度数据发送到所述微控制单元101。
具体的,光照传感器112位于太阳能热水器113上,所述光照传感器112实时(或间隔一段时间)检测光照强度,并将检测到的光照强度发送到所述微控制单元。
所述太阳能热水器113与所述保温水箱121相连形成第一水循环通道;所述第一水循环通道中,所述太阳能热水器的出水口设置有温度探头114,所述温度探头114与所述微控制单元101相连,用于检测所述太阳能热水器的出水温度数据并将所述出水温度数据发送到所述微控制单元101。
其中,保温水箱121是指在水箱的夹层增加特殊工业和保温材料,使水箱得保持一定的温度。温度探头114用于探测太阳能热水器113靠近出水口的水温。
具体的,太阳能热水器113与所述保温水箱121相连形成第一水循环通道。温度探头114探测于探测太阳能热水器113靠近出水口的水温,并将探测到的温度数据实时(或间隔一段时间)发送给微控制单元101。
所述热泵131与所述保温水箱121相连形成第二水循环通道;
具体的,热泵131与所述保温水箱121相连,形成第二水循环通道。
所述微控制单元101与所述太阳能热水器113以及热泵131相连,用于根据所述光照强度数据和/或所述出水温度数据控制所述太阳能热水器113和热泵131的工作状态。
其中,微控制单元101与太阳能热水器113、光照传感器112、温度探头114和热泵131相连。所述相连可以是线性连接,也可以是通过无线通信方式连接,只要能完成数据交互和对各个部件的控制即可。
本实施例提供一种基于物联网的多热源采暖设备,通过调节太阳能热水器和热泵的使用条件,既能保证供热的稳定,又具有相对单独使用热泵或太阳能集热系统相比具有较高的制热效率,节能效果显著。
在上述实施例的基础上,还包括:水面高度检测器123,所述水面高度检测器123设置于所述保温水箱121内并与所述微控制单元101相连,用于检测所述保温水箱内的水位数据并将所述水位数据发送到所述微控制单元101。
其中,水面高度检测器123用于检测保温水箱121内水面高度,并将检测到的水面高度数据实时(或间隔一段时间)发送给微控制单元101。所述水面高度检测器123与所述微控制单元101相连可以是线性连接,也可以是通过无线通信方式连接,只要能完成数据交互和对各个部件的控制即可。
具体的,保温水箱121内设置有水面高度检测器123,该水面高度检测器123检测保温水箱121内水面高度,并将检测到的水面高度数据实时(或间隔一段时间)发送给微控制单元101。
在上述实施例的基础上,还包括:第一电磁阀115;所述第一水循环通道设置有第一补水管道116,所述第一电磁阀115接于所述第一补水管道116并与所述微控制单元101相连,用于所述微控制单元101根据所述水位数据控制所述第一电磁阀115的开关进行补水。
其中,电磁阀是用电磁控制的工业设备,是用来控制流体的自动化基础元件,属于执行器,并不限于液压、气动。用在工业控制系统中调整介质的方向、流量、速度和其他的参数。电磁阀可以配合不同的电路来实现预期的控制,而控制的精度和灵活性都能够保证。第一电磁阀115与所述微控制单元101相连可以是线性连接,也可以是通过无线通信方式连接,只要能完成数据交互和对各个部件的控制即可。
具体的,第一电磁阀115接于所述第一补水管道116并与所述微控制单元101相连,用于所述微控制单元101根据所述水位数据控制所述第一电磁阀115的开关进行补水。
在上述实施例的基础上,还包括:第二电磁阀133;所述第二水循环通道设置有第二补水管道134,所述第二电磁阀133接于所述第二补水管道134并与所述微控制单元101相连,用于所述微控制单元101根据所述水位数据控制所述第二电磁阀133的开关进行补水。第二电磁阀133与所述微控制单元101相连可以是线性连接,也可以是通过无线通信方式连接,只要能完成数据交互和对各个部件的控制即可。
具体的,第二电磁阀133接于所述第二补水管道134并与所述微控制单元101相连,用于所述微控制单元101根据所述水位数据控制所述第二电磁阀133的开关进行补水。
本实施例提供一种基于物联网的多热源采暖设备,通过调节太阳能热水器和热泵的使用条件,既能保证供热的稳定,又具有相对单独使用热泵或太阳能集热系统相比具有较高的制热效率,节能效果显著。
实施例二
图2为本发明实施例二提供的一种采暖控制方法的流程图,具体包括如下步骤:
S210、判断当前光照强度是否大于预设光照门限值;若大于,则执行S220;若不大于;则执行S221。
其中,预设光照门限值是预先设定的光照限度,如一般可设定为1万流明。
具体的,微控制单元接收位于太阳能热水器上的光照传感器传递的光照强度数据,并判定该光照强度数据是否大于预设光照门限值。
S221、启动热泵对所述保温水箱中的水进行循环加热。
具体的,若当前光照强度不大于预设光照门限值,则启动热泵通过第二水循环通道对所述保温水箱中的水进行循环加热。
S220、判断保温水箱中水温是否低于预设水温门限值。若低于,则执行S230;若不低于,则执行S231。
其中,预设水温门限值是预先设定的水温限度,如一般可设置为一个温度范围,如45摄氏度至55摄氏度。
具体的,若当前光照强度大于预设光照门限值,则判断保温水箱中水温是否低于预设水温门限值。
S231、启动热泵对所述保温水箱中的水进行循环加热。
具体的,若保温水箱中水温不低于预设水温门限值,则启动热泵通过第二水循环通道对所述保温水箱中的水进行循环加热。
S230、判断所述保温水箱中水面高度是否高于预设水位门限值。若高于,则执行S240;若不高于,则执行S241。
其中,预设水位门限值是预先设定的保温水箱的水面高度,当保温水箱的水面高度低于某一预设值时,表明保温水箱内储水量偏低,需要进行储水。
具体的,若保温水箱中水温低于预设水温门限值,则判断所述保温水箱中水面高度是否高于预设水位门限值。
S241、启动热泵对所述保温水箱中的水进行循环加热。
具体的,所述保温水箱中水面高度不高于预设水位门限值时,则启动热泵通过第二水循环通道对所述保温水箱中的水进行循环加热。
S240、启动太阳能热水器对所述保温水箱中的水进行循环加热。
具体的,所述保温水箱中水面高度高于预设水位门限值时,则启动太阳能热水器通过第一水循环通道对所述保温水箱中的水进行循环加热。
本实施例提供一种采暖控制方法,通过调节太阳能热水器和热泵的使用条件,既能保证供热的稳定,又具有相对单独使用热泵或太阳能集热系统相比具有较高的制热效率,节能效果显著。
实施例三
图3为本发明实施例三提供的一种采暖控制方法的流程图。本实施例在上述实施例的基础上进行了具体化。添加了区分当前时段的步骤,更加有利于微控制单元决策通过太阳能热水器加热或通过热泵加热,进一步减少能源损失。具体的:
所述根据采集到的光照强度数据判断当前光照强度是否大于预设光照门限值之前,还包括:
当检测到太阳能热水器接收到开启信号时,判断当前时间段是否处于白天采暖时段;
若属于,则开启太阳能热水器进行加热;
若不属于,则开启热泵进行加热。
参考图3,本实施例具体提供的方法如下:
S310、判断太阳能热水器是否接收到开启信号。若接收到开启信号,则执行S320;若没有接收到开启信号,则执行S321。
具体的,开启信号是指开启太阳能热水器的信号,该开启太阳能热水器的信号可能由设置在太阳能热水器上的实体按键产生,也可能是通过其他虚拟按键或某些信号产生。
S321、启动热泵对所述保温水箱中的水进行循环加热。
具体的,太阳能热水器没有接收到开启信号,则启动热泵通过第二水循环通道对所述保温水箱中的水进行循环加热。
S320、判断当前时间段是否处于白天采暖时段。若处于,则执行S330;若不属于,则执行S331。
其中,白天采暖时段是预先设置的时间段,可根据各个地区或各个季节的日照时间不同,设置不同的白天采暖时段。一般可将白天采暖时段设置为6:00-17:00。
具体的,太阳能热水器接收到开启信号,则判断当前时间段是否处于白天采暖时段。
S331、启动热泵对所述保温水箱中的水进行循环加热。
具体的,若当前时间段不是处于白天采暖时段,则启动热泵通过第二水循环通道对所述保温水箱中的水进行循环加热。
S330、判断当前光照强度是否大于预设光照门限值;若大于,则执行S340;若不大于;则执行S341。
S341、启动热泵对所述保温水箱中的水进行循环加热。
S340、判断保温水箱中水温是否低于预设水温门限值。若低于,则执行S350;若不低于,则执行S351。
S351、启动热泵对所述保温水箱中的水进行循环加热。
S350、判断所述保温水箱中水面高度是否高于预设水位门限值。若高于,则执行S360;若不高于,则执行S361。
S361、启动热泵对所述保温水箱中的水进行循环加热。
S360、启动太阳能热水器对所述保温水箱中的水进行循环加热。
本实施例提供一种采暖控制方法,通过调节太阳能热水器和热泵的使用条件,既能保证供热的稳定,又具有相对单独使用热泵或太阳能集热系统相比具有较高的制热效率,节能效果显著。
在上述实施例的基础上,还包括:若通过保温水箱放水,则通过热泵或太阳能热水器对其对应入水口进入循环的水进行加热。
具体的,当保温水箱中的水低于某一水位线之后,需要进行补水,若此时微控制单元判定启动热泵对所述保温水箱中的水进行循环加热,则开启热泵对应的电磁阀的开关进行补水;若此时微控制单元判定启动太阳能热水器对所述保温水箱中的水进行循环加热,则开启太阳能热水器对应的电磁阀的开关进行补水。
注意,上述仅为本发明的较佳实施例及所运用技术原理。本领域技术人员会理解,本发明不限于这里所述的特定实施例,对本领域技术人员来说能够进行各种明显的变化、重新调整和替代而不会脱离本发明的保护范围。因此,虽然通过以上实施例对本发明进行了较为详细的说明,但是本发明不仅仅限于以上实施例,在不脱离本发明构思的情况下,还可以包括更多其他等效实施例,而本发明的范围由所附的权利要求范围决定。
Claims (10)
1.一种基于物联网的多热源采暖设备,其特征在于,包括:微控制单元、光照传感器、太阳能热水器、保温水箱和热泵;
所述太阳能热水器和热泵均与入水口相连;
所述光照传感器与所述微控制单元相连,用于检测光照强度数据并将所述光照强度数据发送到所述微控制单元;
所述太阳能热水器与所述保温水箱相连形成第一水循环通道;所述第一水循环通道中,所述太阳能热水器的出水口设置有温度探头,所述温度探头与所述微控制单元相连,用于检测所述太阳能热水器的出水温度数据并将所述出水温度数据发送到所述微控制单元;
所述热泵与所述保温水箱相连形成第二水循环通道;
所述微控制单元与所述太阳能热水器以及热泵相连,用于根据所述光照强度数据和/或所述出水温度数据控制所述太阳能热水器和热泵的工作状态。
2.根据权利要求1所述的基于物联网的多热源采暖设备,其特征在于,还包括水面高度检测器,所述水面高度检测器设置于所述保温水箱内并与所述微控制单元相连,用于检测所述保温水箱内的水位数据并将所述水位数据发送到所述微控制单元。
3.根据权利要求2所述的基于物联网的多热源采暖设备,其特征在于,还包括第一电磁阀;
所述第一水循环通道设置有第一补水管道,所述第一电磁阀接于所述第一补水管道并与所述微控制单元相连,用于所述微控制单元根据所述水位数据控制所述第一电磁阀的开关进行补水。
4.根据权利要求2所述的基于物联网的多热源采暖设备,其特征在于,还包括第二电磁阀;
所述第二水循环通道设置有第二补水管道,所述第二电磁阀接于所述第二补水管道并与所述微控制单元相连,用于所述微控制单元根据所述水位数据控制所述第二电磁阀的开关进行补水。
5.一种基于物联网的多热源采暖设备的控制方法,其特征在于,包括:
根据采集到的光照强度数据判断当前光照强度是否大于预设光照门限值;
若大于,则判断保温水箱中水温是否低于预设水温门限值;
若低于,则判断所述保温水箱中水面高度是否高于预设水位门限值;
若高于,则启动太阳能热水器对所述保温水箱中的水进行循环加热。
6.根据权利要求5所述的控制方法,其特征在于,所述根据采集到的光照强度数据判断当前光照强度是否大于预设光照门限值之后,还包括:
若不大于,则启动热泵对所述保温水箱中的水进行循环加热。
7.根据权利要求5所述的控制方法,其特征在于,所述则判断保温水箱中水温是否低于预设水温门限值之后,还包括:
若不低于,则启动热泵对所述保温水箱中的水进行循环加热。
8.根据权利要求5所述的控制方法,其特征在于,所述则判断所述保温水箱中水面高度是否高于预设水位门限值之后,还包括:
若不高于,则启动热泵对所述保温水箱中的水进行循环加热。
9.根据权利要求5所述的控制方法,其特征在于,所述根据采集到的光照强度数据判断当前光照强度是否大于预设光照门限值之前,还包括:
当检测到太阳能热水器接收到开启信号时,判断当前时间段是否处于白天采暖时段;
若属于,则开启太阳能热水器进行加热;
若不属于,则开启热泵进行加热。
10.根据权利要求5所述的控制方法,其特征在于,若通过保温水箱放水,则通过热泵或太阳能热水器对其对应入水口进入循环的水进行加热。
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