CN109140563A - 一种基于云计算平台的电锅炉精确供暖系统及方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基于云计算平台的电锅炉精确供暖系统及方法,所述系统包括云计算平台和多个加热锅炉组；所述多个加热锅炉组用于加热得到不同供暖区域所需的热水，并通过供暖管道输送到对应的供暖区域；所述云计算平台用于构建供暖管道长度、供暖管道已用时间、供暖管道外界温度与供暖热耗散率的数学模型，并采集数据对数学模型的参数进行求解；在加热锅炉组供热的过程中，分别与每一个加热锅炉组进行通讯，准确计算供暖的热耗散率，进而确定初始加热温度，据此实现加热锅炉组的加热控制，向各个供暖区域进行精确供暖。加热锅炉组不论以分布方式布设，还是以集成方式布设，本发明均能够实现加热电锅炉的精确供暖控制。

Description

一种基于云计算平台的电锅炉精确供暖系统及方法

技术领域

本发明涉及电锅炉供暖，特别是涉及一种基于云计算平台的电锅炉精确供暖系统及方法。

背景技术

电锅炉是以电力为能源，利用电阻发热或电磁感应发热，通过锅炉的换热部位把热媒水或有机热载体(导热油)加热到一定参数(温度、压力)时，向外输出具有额定工质的一种热能机械设备，在民用领域和工业领域均具有广泛的应用。

就目前而言，对于包含多个供暖区域的供暖系统，可以采用分布或集成的方式对电磁加热锅炉，以集中方式进行安装时，所有电磁加热锅炉均位于一个锅炉房内，电磁加热锅炉分别加热得到不同供暖区域所需的热水，通过较长供暖管道输送到对应的供暖区域；以分布方式进行安装时，直接在各个供暖区域附近，为该区域配置所需的电锅炉，加热得到所需的热水后，通过较短的供暖管道向对应供暖区域进行供暖；但是，不管是分布式或集中式安装方式，在供暖过程中都需要使用供暖管道，只是供暖管道的长度有所区别而已；由于电锅炉到各个供暖区域之间供暖管道的长度、已用时间和外界温度不同，在热水输送过程中的热耗散率也会存在区别，无法直接为各个供暖区域直接输送所需温度的热水，进而不利于实现精确供暖。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种基于云计算平台的电锅炉精确供暖系统及方法，利用云计算平台构建供暖管道热耗散率的数学模型，并采集数据对数学模型的参数进行求解；在加热锅炉组供热的过程中，准确计算供暖的热耗散率，确定初始加热温度，加热锅炉组不论以分布方式布设，还是以集成方式布设，本发明均能够实现加热电锅炉的精确供暖控制。

本发明的目的是通过以下技术方案来实现的：一种基于云计算平台的电锅炉精确供暖系统，包括云计算平台和多个加热锅炉组；所述多个加热锅炉组用于加热得到不同供暖区域所需的热水，并通过供暖管道输送到对应的供暖区域；

所述云计算平台用于构建供暖管道长度、供暖管道已用时间、供暖管道外界温度与供暖热耗散率的数学模型，并采集数据对数学模型的参数进行求解；在加热锅炉组供热的过程中，分别与每一个加热锅炉组进行通讯，准确计算供暖的热耗散率，进而确定初始加热温度，据此实现加热锅炉组的加热控制，向各个供暖区域进行精确供暖。

进一步地，所述多个加热锅炉组以分布或集中的方式进行布设，所述加热锅炉组与供暖区域的数目相同且一一对应，每个加热锅炉组均包含至少一个电磁加热锅炉。

所述的一种基于云计算平台的电锅炉精确供暖的供暖控制方法，包括以下步骤：

S1.在供暖管道处于不同长度、不同已用时间和不同外界温度的条件下，对供暖管道的热耗散率进行N次采集，每次采集到的热耗散率与对应的长度、已用时间、外界温度作为一组数据，上传到云计算平台进行保存；

S2.在云计算平台中建立多元线性回归模型：

Y_i＝β₀+β₁X_1i+β₂X_2i+β₃X_3i+u_i；

式中，Y_i表示第i次采集到的供暖管道的耗散率，X_1i表示第i次采集对应的供暖管道长度，X_2i表示第i次采集对应的供暖管道已用时间，X_3i表示第i次采集对应的外界温度，β_j为偏回归系数，j＝0,1,2,3，u_i为随机误差项；

S3.云计算平台从保存的数据中随机抽取n组数据带入线性回归模型，其中n<N；利用多元线性回归模型估计算法，估计出偏回归系数β_j，j＝0,1,2,3，得到完整的线性回归模型；

S4.对每一个供暖区域与相应加热锅炉组之间供暖管道，云计算平台分别统计其长度、已用时间和外界温度，带入估计得到的多元线性回归模型中，计算出每个供暖区域供暖时的热耗散率；

S5.云计算平台根据供暖区域的需求温度和热耗散率，计算出对应锅炉组的初始温度，并按照计算得到的初始温度控制相应锅炉组进行加热，实现各个供暖区域的精确供暖。

其中，所述步骤S1包括：

S101.在第i次热耗散率采集过程中，利用供暖管道进行热水输送，并采集供暖管道入口水温K_1i和出口水温K_2i，计算第i次采集到的热耗散率：

将热耗散率Y_i与对应的供暖管道长度为X_1i、供暖管道已用时间为X_1i、外界温度为X_3i作为一组数据上传到云计算平台进行保存；

S102.在i＝1,2,3,...,N时，分别重复步骤S101，云计算平台总共得到N组数据，每组数据对应着一次热耗散率采集。

所述多元线性回归模型估计算法包括最小二乘法、最大似然法或矩估计法。

所述步骤S5包括：

S501.设一供暖区域的温度需求为T，步骤S4中计算得到的向该供暖区域供暖时的热耗散率为Y′，则该供暖区域所对应加热锅炉组的初始加热温度T′为：

S502.云计算平台控制供暖区域对应的加热锅炉组加热得到温度为T′的热水，向该供暖区域进行精确供暖；

S503.对于每个供暖区域，重复步骤S501～S502，实现所有供暖区域的精确供暖。

本发明的有益效果是：利用云计算平台构建供暖管道热耗散率的数学模型，并采集数据对数学模型的参数进行求解；在加热锅炉组供热的过程中，准确计算供暖的热耗散率，确定初始加热温度，加热锅炉组不论以分布方式布设，还是以集成方式布设，本发明均能够实现加热锅炉组的精确供暖控制。

附图说明

图1为本发明的系统原理框图；

图2为本发明的方法流程图。

具体实施方式

下面结合附图进一步详细描述本发明的技术方案，但本发明的保护范围不局限于以下所述。

如图1所示，一种基于云计算平台的电锅炉精确供暖系统，包括云计算平台和多个加热锅炉组；所述多个加热锅炉组用于加热得到不同供暖区域所需的热水，并通过供暖管道输送到对应的供暖区域；

所述云计算平台用于构建供暖管道长度、供暖管道已用时间、供暖管道外界温度与供暖热耗散率的数学模型，并采集数据对数学模型的参数进行求解；在加热锅炉组供热的过程中，分别与每一个加热锅炉组进行通讯，准确计算供暖的热耗散率，进而确定初始加热温度，据此实现加热锅炉组的加热控制，向各个供暖区域进行精确供暖。

在本申请的实施例中，所述多个加热锅炉组以分布或集中的方式进行布设，所述加热锅炉组与供暖区域的数目相同且一一对应，每个加热锅炉组均包含至少一个电磁加热锅炉。

在本申请的实施例中，所有的供暖管道采用同一材料，故在供暖热耗散率的数学模型中，不考虑材料本身所带来的影响。

如图2所示，所述的一种基于云计算平台的电锅炉精确供暖的供暖控制方法，包括以下步骤：

S1.在供暖管道处于不同长度、不同已用时间和不同外界温度的条件下，对供暖管道的热耗散率进行N次采集，每次采集到的热耗散率与对应的长度、已用时间、外界温度作为一组数据，上传到云计算平台进行保存；

S2.在云计算平台中建立多元线性回归模型：

Y_i＝β₀+β₁X_1i+β₂X_2i+β₃X_3i+u_i；

式中，Y_i表示第i次采集到的供暖管道的耗散率，X_1i表示第i次采集对应的供暖管道长度，X_2i表示第i次采集对应的供暖管道已用时间，X_3i表示第i次采集对应的外界温度，β_j为偏回归系数，j＝0,1,2,3，u_i为随机误差项；

S3.云计算平台从保存的数据中随机抽取n组数据带入线性回归模型，其中n<N；利用多元线性回归模型估计算法，估计出偏回归系数β_j，j＝0,1,2,3，得到完整的线性回归模型；

S4.对每一个供暖区域与相应加热锅炉组之间供暖管道，云计算平台分别统计其长度、已用时间和外界温度，带入估计得到的多元线性回归模型中，计算出每个供暖区域供暖时的热耗散率；

S5.云计算平台根据供暖区域的需求温度和热耗散率，计算出对应锅炉组的初始温度，并按照计算得到的初始温度控制相应锅炉组进行加热，实现各个供暖区域的精确供暖。

其中，所述步骤S1包括：

S101.在第i次热耗散率采集过程中，利用供暖管道进行热水输送，并采集供暖管道入口水温K_1i和出口水温K_2i，计算第i次采集到的热耗散率：

将热耗散率Y_i与对应的供暖管道长度为X_1i、供暖管道已用时间为X_1i、外界温度为X_3i作为一组数据上传到云计算平台进行保存；

S102.在i＝1,2,3,...,N时，分别重复步骤S101，云计算平台总共得到N组数据，每组数据对应着一次热耗散率采集。

所述多元线性回归模型估计算法包括最小二乘法、最大似然法或矩估计法。

所述步骤S5包括：

S501.设一供暖区域的温度需求为T，步骤S4中计算得到的向该供暖区域供暖时的热耗散率为Y′，则该供暖区域所对应加热锅炉组的初始加热温度T′为：

S502.云计算平台控制供暖区域对应的加热锅炉组加热得到温度为T′的热水，向该供暖区域进行精确供暖；

S503.对于每个供暖区域，重复步骤S501～S502，实现所有供暖区域的精确供暖。

综上，本发明利用云计算平台构建供暖管道热耗散率的数学模型，并采集数据对数学模型的参数进行求解；在加热锅炉组供热的过程中，准确计算供暖的热耗散率，确定初始加热温度，加热锅炉组不论以分布方式布设，还是以集成方式布设，本发明均能够实现加热锅炉组的精确供暖控制。

最后应当说明的是，以上仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (8)

1.一种基于云计算平台的电锅炉精确供暖系统，其特征在于：包括云计算平台和多个加热锅炉组；所述多个加热锅炉组用于加热得到不同供暖区域所需的热水，并通过供暖管道输送到对应的供暖区域；

所述云计算平台用于构建供暖管道长度、供暖管道已用时间、供暖管道外界温度与供暖热耗散率的数学模型，并采集数据对数学模型的参数进行求解；在加热锅炉组供热的过程中，分别与每一个加热锅炉组进行通讯，准确计算供暖的热耗散率，进而确定初始加热温度，据此实现加热锅炉组的加热控制，向各个供暖区域进行精确供暖。

2.根据权利要求1所述的一种基于云计算平台的电锅炉精确供暖系统，其特征在于：所述多个加热锅炉组以分布或集中的方式进行布设。

3.根据权利要求1所述的一种基于云计算平台的电锅炉精确供暖系统，其特征在于：所述加热锅炉组与供暖区域的数目相同且一一对应。

4.根据权利要求2所述的一种基于云计算平台的电锅炉精确供暖系统，其特征在于：每个加热锅炉组均包含至少一个电磁加热锅炉。

5.根据权利要求1～4中任意一项所述的一种基于云计算平台的电锅炉精确供暖的供暖控制方法，其特征在于：包括以下步骤：

S1.在供暖管道处于不同长度、不同已用时间和不同外界温度的条件下，对供暖管道的热耗散率进行N次采集，每次采集到的热耗散率与对应的长度、已用时间、外界温度作为一组数据，上传到云计算平台进行保存；

S2.在云计算平台中建立多元线性回归模型：

Y_i＝β₀+β₁X_1i+β₂X_2i+β₃X_3i+u_i；

式中，Y_i表示第i次采集到的供暖管道的耗散率，X_1i表示第i次采集对应的供暖管道长度，X_2i表示第i次采集对应的供暖管道已用时间，X_3i表示第i次采集对应的外界温度，β_j为偏回归系数，j＝0,1,2,3，u_i为随机误差项；

S3.云计算平台从保存的数据中随机抽取n组数据带入线性回归模型，其中n<N；利用多元线性回归模型估计算法，估计出偏回归系数β_j，j＝0,1,2,3，得到完整的线性回归模型；

S4.对每一个供暖区域与相应加热锅炉组之间供暖管道，云计算平台分别统计其长度、已用时间和外界温度，带入估计得到的多元线性回归模型中，计算出每个供暖区域供暖时的热耗散率；

S5.云计算平台根据供暖区域的需求温度和热耗散率，计算出对应锅炉组的初始温度，并按照计算得到的初始温度控制相应锅炉组进行加热，实现各个供暖区域的精确供暖。

6.根据权利要求5所述的一种基于云计算平台的电锅炉精确供暖的供暖控制方法，其特征在于：所述步骤S1包括：

S101.在第i次热耗散率采集过程中，利用供暖管道进行热水输送，并采集供暖管道入口水温K_1i和出口水温K_2i，计算第i次采集到的热耗散率：

将热耗散率Y_i与对应的供暖管道长度为X_1i、供暖管道已用时间为X_1i、外界温度为X_3i作为一组数据上传到云计算平台进行保存；

S102.在i＝1,2,3,...,N时，分别重复步骤S101，云计算平台总共得到N组数据，每组数据对应着一次热耗散率采集。

7.根据权利要求5所述的一种基于云计算平台的电锅炉精确供暖的供暖控制方法，其特征在于：所述多元线性回归模型估计算法包括最小二乘法、最大似然法或矩估计法。

8.根据权利要求5所述的一种基于云计算平台的电锅炉精确供暖的供暖控制方法，其特征在于：所述步骤S5包括：

S501.设一供暖区域的温度需求为T，步骤S4中计算得到的向该供暖区域供暖时的热耗散率为Y′，则该供暖区域所对应加热锅炉组的初始加热温度T′为：

S502.云计算平台控制供暖区域对应的加热锅炉组加热得到温度为T′的热水，向该供暖区域进行精确供暖；

S503.对于每个供暖区域，重复步骤S501～S502，实现所有供暖区域的精确供暖。