CN109683483B - 一种基于智能家居的电采暖优化运行控制系统 - Google Patents

一种基于智能家居的电采暖优化运行控制系统 Download PDF

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Abstract

本发明属于电热系统技术领域，尤其涉及一种基于智能家居的电采暖优化运行控制系统，应用于冬季电采暖设备进行供暖时，电采暖负荷接入会对电网带来诸如负荷大幅且不均衡增长、电压波动加大、三相不平衡加重、电网峰谷差加大等影响，为应对“煤改电”以后电采暖负荷对电网的影响，降低电网峰谷差、提高设备利用率，对电采暖设备进行优化运行控制。本发明是通过智能手机APP设定电采暖设备运行方式，本发明既可以帮助用户更加合理地利用电采暖设备以达到节省电费的目的，也能够提高负荷预测准确率以降低电网调度调峰调频难度，从而起到节约能源的作用，同时有前瞻性的电采暖计划可以提高负荷预测的精准度。

Description

一种基于智能家居的电采暖优化运行控制系统
技术领域
本发明属于电热系统技术领域，尤其涉及一种基于智能家居的电采暖优化运行控制系统，应用于冬季电采暖设备进行供暖时，电采暖负荷接入会对电网带来诸如负荷大幅且不均衡增长、电压波动加大、三相不平衡加重、电网峰谷差加大等影响，为应对“煤改电”以后电采暖负荷对电网的影响，降低电网峰谷差、提高设备利用率，对电采暖设备进行优化运行控制。
背景技术
我国北方在冬季需要供暖，这就导致大量热电联供机组由于承担供热任务而无法降低其出力，这是冬季弃风现象严重的一个重要原因。电采暖的应用是解决弃风问题的一个重要手段，但是大规模应用电采暖的同时也造成了电压波动加大、三相不平衡加重、电网峰谷差加大等影响，因此急需一个在冬季供暖期减少弃风电量的同时能够降低电采暖大规模接入对电网影响的方法。
发明内容
针对上述现有技术中存在的不足之处，本发明提供了一种基于智能家居的电采暖优化运行控制系统。其目的是为了实现通过智能手机APP设定电采暖设备运行方式，并可以应用温湿度传感器、人体传感器等进行智能控制。能够将用户制定的电采暖计划传输至电网调度系统，帮助调度更好地进行负荷预测。
为达到上述发明目的，本发明所采用的技术方案是：
一种基于智能家居的电采暖优化运行控制系统，是通过智能手机APP设定电采暖设备运行方式，包括：电网调度系统，电采暖APP服务器，电采暖计划，温湿度情况，APP用户终端，温湿度传感器，电采暖设备，通信总线，电采暖设备控制命令以及预计电采暖用电量；
所述电采暖APP服务器是该优化运行控制系统的核心机构，与通信总线进行通信，获取下属所有用户通过APP用户终端制定的电采暖计划和温湿度传感器上报的温湿度情况，根据以上获取的信息向电采暖设备发布电采暖设备控制命令，实现电采暖设备的智能控制；并对所获取的电采暖计划进行汇总，预测出预计电采暖用电量发送给电网调度系统，帮助调度更好地制定发电计划；
APP用户终端包括：传统控制模式或自动控制模式，其中传统控制模式手动控制电采暖设备的启停与功率；自动控制模式可设置相应时间段的需求温度生成电采暖计划，由电采暖APP服务器结合温湿度情况下发电采暖设备控制命令对电采暖设备进行智能控制；APP用户终端具备电采暖装置选择、控制方式选择、参数设定、手动控制、自动控制方式设定功能；
所述温湿度传感器与电采暖设备配套使用，检测其对应电采暖设备附近的温湿度情况，通过通信总线上报给电采暖APP服务器。
所述的一种基于智能家居的电采暖优化运行控制系统的控制方法是：
假设当前时间为周一上午10点，用户通过APP用户终端制定各时间段的电采暖计划；电采暖APP服务器根据电采暖计划得到此时用户A设定的预期采暖温度为20℃，用户N设定的预期采暖温度为23℃；此时用户A的温湿度传感器测得温度为23℃，用户N的温湿度传感器测得温度为24℃，并将测得的温湿度情况上报给电采暖APP服务器；电采暖APP服务器对接收的电采暖计划和温湿度情况进行综合评估，制定出相应的电采暖设备控制命令对电采暖设备进行控制，命令用户A电采暖设备关闭、用户N电采暖设备开启；电采暖APP服务器对接收的电采暖计划进行汇总分析，生成预计电采暖用电量发送给电网调度系统，帮助调度更好地进行负荷预测。
所述智能手机APP具备：
第一、电采暖装置选择及参数设定；
电采暖装置选择可以选择电采暖所在区域，随后对该区域采暖面积进行设定，并可以对自动控制和手动控制模式进行切换；
第二、手动控制；
手动控制模式可设置需求温度，电采暖装置始终运行在该设定温度下；
第三、自动控制；
自动控制模式可按照时间段制定多个控制计划，在不同时间点自动切换设定温度。
所述电采暖设备，其加热功率在理想状态下的计算公式如下：
(1)系统启动时所需要的功率：
Figure BDA0001877060580000031
(2)系统运行时所需要的功率：
Figure BDA0001877060580000032
(3)加热系统管道散热量：
Figure BDA0001877060580000033
(4)加热系统平面散热量：
Q＝ΔT×λ×δ×S；
上述式(1)-式(4)中符号含义如下：
P功率：kW；
m1介质重量：kg；
c1介质比热：kcal/kg℃；
m2容器重量：kg；
c2介质比热：kcal/kg℃；
m3每小时增加的介质重量：kg/h；
c3介质比热：kcal/kg℃；
h加热时间：h；
Q散热量：管道W/m；平面W/m2；
λ保温材料的导热系数：W/mK；
δ保温材料厚度：mm；
d管道外径：mm；
L管道长度：m；
S系统的散热面积：m2
ΔT介质与环境温度之差：℃。
所述电采暖APP的服务器接收用户上报的电采暖计划，通过计算得到需要的功率并进行汇总，上报给电网调度系统，帮助调度更加准确地进行负荷预测。
本发明具有以下优点及有益效果：
本发明提供了一种基于智能家居的电采暖优化运行控制系统，通过智能手机APP设定电采暖设备运行方式，并可以应用温湿度传感器、人体传感器等进行智能控制。还能够将用户制定的电采暖计划传输至电网调度系统，帮助调度更好地进行负荷预测。既可以帮助用户更加合理地利用电采暖设备以达到节省电费的目的，也能够提高负荷预测准确率以降低电网调度调峰调频难度。利用智能家居的特点避免家中无人时的无效供暖，从而起到节约能源的作用，同时有前瞻性的电采暖计划可以提高负荷预测的精准度。
附图说明
为了便于本领域普通技术人员理解和实施本发明，下面结合附图及具体实施方式对本发明作进一步的详细描述，但应当理解本发明的保护范围并不受具体实施方式的限制。
图1为本发明的结构示意图；
图2为本发明的实施流程图；
图3为本发明中电采暖装置选择及参数设定示意图；
图4为本发明中手动控制示意图；
图5为本发明中自动控制示意图。
图中：电网调度系统1，电采暖APP服务器2，电采暖计划3，温湿度情况4，APP用户终端5，温湿度传感器6，电采暖设备7，通信总线8，电采暖设备控制命令9，预计电采暖用电量10。
具体实施方式
本发明提供一种基于智能家居的电采暖优化运行控制系统，通过智能手机APP设定电采暖设备运行方式，如图1所示，该系统主要包括以下机构：电网调度系统1，电采暖APP服务器2，电采暖计划3，温湿度情况4，APP用户终端5，温湿度传感器6，电采暖设备7，通信总线8，电采暖设备控制命令9以及预计电采暖用电量10。
所述电采暖APP服务器2是该优化运行控制系统的核心机构，与通信总线8进行通信，获取下属所有用户通过APP用户终端5制定的电采暖计划3和温湿度传感器6上报的温湿度情况4，根据以上获取的信息向电采暖设备7发布电采暖设备控制命令9，实现电采暖设备7的智能控制；并对所获取的电采暖计划3进行汇总，预测出预计电采暖用电量10发送给电网调度系统1，帮助调度更好地制定发电计划。
APP用户终端5可选择传统控制模式或自动控制模式，其中传统控制模式手动控制电采暖设备的启停与功率；自动控制模式可设置相应时间段的需求温度生成电采暖计划3，由电采暖APP服务器2结合温湿度情况4下发电采暖设备控制命令9对电采暖设备7进行智能控制。
所述APP用户终端5具备电采暖装置选择、控制方式选择、参数设定、手动控制、自动控制方式设定等功能。
所述温湿度传感器6与电采暖设备7配套使用，检测其对应电采暖设备7附近的温湿度情况4，通过通信总线8上报给电采暖APP服务器2。
如图2所示，图2为本发明的实施流程图。
本发明流程图的工作过程为：
假设当前时间为周一上午10点，用户通过APP用户终端5制定各时间段的电采暖计划3。电采暖APP服务器2根据电采暖计划3得到此时用户A设定的预期采暖温度为20℃，用户N设定的预期采暖温度为23℃；此时用户A的温湿度传感器6测得温度为23℃，用户N的温湿度传感器6测得温度为24℃，并将测得的温湿度情况4上报给电采暖APP服务器2；电采暖APP服务器2对接收的电采暖计划3和温湿度情况4进行综合评估，制定出相应的电采暖设备控制命令9对电采暖设备7进行控制，命令用户A电采暖设备关闭、用户N电采暖设备开启。
电采暖APP服务器2对接收的电采暖计划3进行汇总分析，生成预计电采暖用电量10发送给电网调度系统1，帮助调度更好地进行负荷预测。
本发明所述智能手机APP具备的功能如下：
第一、电采暖装置选择及参数设定，如图3所示。
电采暖装置选择可以选择电采暖所在区域，随后对该区域采暖面积进行设定，并可以对自动控制和手动控制模式进行切换。
第二、手动控制，如图4所示。
手动控制模式可设置需求温度，电采暖装置始终运行在该设定温度下。
第三、自动控制，如图5所示。
自动控制模式可按照时间段制定多个控制计划，在不同时间点自动切换设定温度。本发明中所述电采暖设备7的加热功率在理想状态下的计算公式如下：
(1)系统启动时所需要的功率：
Figure BDA0001877060580000061
(2)系统运行时所需要的功率：
Figure BDA0001877060580000062
(3)加热系统管道散热量：
Figure BDA0001877060580000063
(4)加热系统平面散热量：
Q＝ΔT×λ×δ×S。
上述式(1)-式(4)中符号含义如下：
P功率：kW；
m1介质重量：kg；
c1介质比热：kcal/kg℃；
m2容器重量：kg；
c2介质比热：kcal/kg℃；
m3每小时增加的介质重量：kg/h；
c3介质比热：kcal/kg℃；
h加热时间：h；
Q散热量：管道W/m；平面W/m2；
λ保温材料的导热系数：W/mK；
δ保温材料厚度：mm；
d管道外径：mm；
L管道长度：m；
S系统的散热面积：m2
ΔT介质与环境温度之差：℃。
电采暖APP的服务器接收用户上报的电采暖计划，通过计算得到需要的功率并进行汇总，上报给电网调度系统，帮助调度更加准确地进行负荷预测。

Claims (1)

1.一种基于智能家居的电采暖优化运行控制系统，其特征是：通过智能手机APP设定电采暖设备运行方式，包括：电网调度系统，电采暖APP服务器，电采暖计划，温湿度情况，APP用户终端，温湿度传感器，电采暖设备，通信总线，电采暖设备控制命令以及预计电采暖用电量；
所述电采暖APP服务器是该优化运行控制系统的核心机构，与通信总线进行通信，获取下属所有用户通过APP用户终端制定的电采暖计划和温湿度传感器上报的温湿度情况，根据以上获取的信息向电采暖设备发布电采暖设备控制命令，实现电采暖设备的智能控制；并对所获取的电采暖计划进行汇总，预测出预计电采暖用电量发送给电网调度系统，帮助调度更好地制定发电计划；
APP用户终端包括：传统控制模式或自动控制模式，其中传统控制模式手动控制电采暖设备的启停与功率；自动控制模式可设置相应时间段的需求温度生成电采暖计划，由电采暖APP服务器结合温湿度情况下发电采暖设备控制命令对电采暖设备进行智能控制；APP用户终端具备电采暖装置选择、控制方式选择、参数设定、手动控制、自动控制方式设定功能；
所述温湿度传感器与电采暖设备配套使用，检测其对应电采暖设备附近的温湿度情况，通过通信总线上报给电采暖APP服务器；
所述控制系统的控制方法是：
假设当前时间为周一上午10点，用户通过APP用户终端制定各时间段的电采暖计划；电采暖APP服务器根据电采暖计划得到此时用户A设定的预期采暖温度为20℃，用户N设定的预期采暖温度为23℃；此时用户A的温湿度传感器测得温度为23℃，用户N的温湿度传感器测得温度为24℃，并将测得的温湿度情况上报给电采暖APP服务器；电采暖APP服务器对接收的电采暖计划和温湿度情况进行综合评估，制定出相应的电采暖设备控制命令对电采暖设备进行控制，命令用户A电采暖设备关闭、用户N电采暖设备开启；
电采暖APP服务器对接收的电采暖计划进行汇总分析，生成预计电采暖用电量发送给电网调度系统，帮助调度更好地进行负荷预测；
所述智能手机APP具备：
第一、电采暖装置选择及参数设定；
电采暖装置选择可以选择电采暖所在区域，随后对该区域采暖面积进行设定，并可以对自动控制和手动控制模式进行切换；
第二、手动控制；
手动控制模式可设置需求温度，电采暖装置始终运行在该设定温度下；
第三、自动控制；
自动控制模式可按照时间段制定多个控制计划，在不同时间点自动切换设定温度；
所述电采暖设备，其加热功率在理想状态下的计算公式如下：
(1)系统启动时所需要的功率：
Figure FDA0003293942270000021
(2)系统运行时所需要的功率：
Figure FDA0003293942270000022
(3)加热系统管道散热量：
Figure FDA0003293942270000023
(4)加热系统平面散热量：
Q＝ΔT×λ×δ×S；
上述式(1)-式(4)中符号含义如下：
P功率：kW；
m1介质重量：kg；
c1介质比热：kcal/kg℃；
m2容器重量：kg；
c2介质比热：kcal/kg℃；
m3每小时增加的介质重量：kg/h；
c3介质比热：kcal/kg℃；
h加热时间：h；
Q散热量：管道W/m；平面W/m2；
λ保温材料的导热系数：W/mK；
δ保温材料厚度：mm；
d管道外径：mm；
L管道长度：m；
S系统的散热面积：m2
ΔT介质与环境温度之差：℃；
所述电采暖APP的服务器接收用户上报的电采暖计划，通过计算得到需要的功率并进行汇总，上报给电网调度系统，帮助调度更加准确地进行负荷预测。
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