CN110805950A - 一种采暖分户温控系统及方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种采暖分户温控系统及方法，包括：平台层，用于根据流量、回温情况来调节水力粗调以达到水力平衡，进一步用于热力计量、热力缴费、热力开通以及户内温度的调节，还用于欠费用户热力的关停和提醒；中间层，用于采集流通的热量信息，进一步通过控制热力管网的流量以及流速，从而来控制温度的高低，同时控制热力管道的关闭；用户层，用于调节环境温度的高低、查看个人信息和在线缴费，并与平台层进行通讯；通过采集控制模块和热力控制阀经过总线方式的组合,能够实时获取用户的热力信息,采集器能够接收来自平台层和温控器的控制指令,进而来控制热力控制阀的阀门开度；实现了热力用户按需控制，解决了户间热力供需不平衡的问题。
Description
技术领域
本发明涉及一种温控系统及方法，具体是一种采暖分户温控系统及方法，属于供暖设备技术领域。
背景技术
中国居民采暖主要集中淮河以北地区，且目前采暖真正实现计量收费比例偏低，普遍采用按面积收费。所以用户的控温节能意愿并不强烈。其次，现有供热公司对于采暖分户市场现有的技术及产品均缺少系统的考虑和分析。
分户温控的概念现在主流在地暖项目居多，主要在集水器最左端安装户控回水温控阀，户控回水控制阀内置了自动感温元件，可以对室温进行自动的温度控制，用户只需要通过调节恒温阀手柄上的刻度就可以设置您所需的回水温度。改进型无非改为电动执行器和温度传感器、温控面板形式。目前采暖工程主要户内控制是分户的热计量时间面积通断法或集分器章鱼式的分室温控系统。
集分器章鱼式的分室温控系统：在分集水器上安装电热执行器，每户的主要房间安装温控面板，根据温控面板采集的室温与设定温度比较，控制电热执行器的开关，从而实现分室温度的调节。主要问题在于分室温控涉及材料(温控面板+电热执行器)较多，几乎每户在5-8个回路，每个回路成本造价较高，仅此部分工程造价较大。若不采用电热执行器，而采用分集水器各分回路手动调节阀，实际分集水器安装大多在厨房或卫生间的台盆下面，实际操作很难。
热计量时间面积通断法：在各户的分支支路上安装室温通断控制阀，对入户的采暖水进行通断控制来实现该户的室温调节。同时在各户的代表房间里放置室温控制器，用于测量室内温度和供用户设定温度，并将这两个温度值传输给室温通断控制阀。室温通断控制阀根据实测室温与设定值之差，确定在一个控制周期内通断阀的开停比，并按照这一开停比控制通断调节阀的通断，以此调节送入室内热量，同时记录和统计各户通断控制阀的接通时间，按照各户的累计接通时间结合供暖面积分摊整栋建筑的热量。但是，对于每户实际用热量仅靠计量阀门的开闭时间，很难公平的计算各户获取的热量。现有技术中热计量时间面积通断法已经暴露出很多问题，行业内也不再大力推行此技术方案。
现有采暖分室温控系统，系统原理简单，但系统造价过高，针对性强，仅对新建用户才便于实施,对于改造用户很难实现。供热公司对于系统的开通，续费等其他服务需借助于管井另外一套智能锁闭阀控制系统。且这套控制系统仅实现开通、关闭功能,没有实现用户按需控制，存在着户间供需不平衡的问题。
其次，采用热计量时间面积通断法的热计量计算方法仅仅停留在理论层面，很难达到实施目的。对于整栋楼使用同样散热器形式的住户，很难做到总表下面几十户散热器规格的整体统一。因此，理论与实际差距较大，逐渐被市场淘汰趋势。热计量时间面积通断法单个用户的控制是通过温控面板控制竖井的通断阀门开关。其使用的通信技术很多采用自组网等技术，功耗较大。信号传输能力较弱，无形又进一步增加业主室内温控面板的功耗，业主体验较差。
发明内容
本发明要解决的技术问题是提供一种采暖分户温控系统及方法，通过采集控制模块和热力控制阀经过总线方式的组合,能够快速便捷的获取用户的热力信息,采集控制模块中的采集器能够接收来自平台层和温控器的控制指令,进而来控制热力控制阀的阀门开度。实现了热力用户按需控制，解决了户间热力供需不平衡的问题。温控器采用无线模块和采集器进行通讯，解决了用户二次装修布线困难的问题，同时也解决了不能在房间移动调节温度的问题。通过平台控制软件和服务器解决了不能远程记录用户的热量信息以及缴费信息，并能根据用户的缴费信息控制用户的热力控制阀开通与闭合的问题。通过APP控制模块与平台层进行通信，解决了不能在线热力缴费及热力开通，同时在线发送温度控制命令来控制室内温度的问题。
针对现有技术存在的问题，一方面，本发明实施例提供了一种采暖分户温控系统，包括：平台层，用于根据流量、回温情况来调节水力粗调以达到水力平衡，进一步用于热力计量、热力缴费、热力开通以及户内温度的调节，还用于欠费用户热力的关停和提醒；
中间层，用于采集流通的热量信息，进一步通过控制热力管网的流量以及流速，从而来控制温度的高低，同时控制热力管道的关闭；
用户层，用于调节环境温度的高低、查看个人信息和在线缴费，并与所述平台层进行通讯；
所述平台层包括平台控制软件和服务器，所述中间层包括采集控制模块和热力控制阀，所述用户层包括APP控制模块和温控器；
所述采集控制模块和APP控制模块分别和所述平台层连接，所述采集控制模块和所述温控器连接。
进一步地，所述采集控制模块包括采集器和热量表，所述热量表连接在热力管道的进水管上，所述热力控制阀连接在热力管道的回水管上。
进一步地，所述热量表和热力控制阀通过总线分别连接所述热力控制阀。
进一步地，所述总线为ModBus总线或RS485总线。
进一步地，所述温控器还包括第一无线模块，所述采集器包括第二无线模块；所述温控器通过第一无线模块连接所述采集器，所述采集器通过第二无线模块连接所述平台层。
进一步地，所述第一无线模块为NB模块、4G模块或Lora模块；所述第二无线模块为4G模块。
进一步地，所述热量表为超声波热量表；所述热力控制阀为物联网温度平衡阀，所述物联网温度平衡阀调节精度为1/100以上。
另一方面，本发明实施例还提供了一种采暖分户温控方法，包括：通过温控器检测室内当前温度，并调至预设温度，将当前温度和预设温度通过第一无线模块发送至采集器；所述采集器根据收到的当前温度和预设温度发送控制指令至热力控制阀，热力控制阀根据所述控制指令调整阀门开度；
在调节室内当前温度之前，还包括以下步骤：
步骤S1：所述热量表将流量、供水温度发送至所述采集器，所述热力控制阀发送回水温度至所述采集器，所述采集器将该采集数据发送至平台控制软件，所述平台控制软件将采集数据存入服务器；
步骤S2：所述平台控制软件通过检索服务器中对应用户的预缴热费情况和房间建筑参数，并根据管网供热能力来发送控制指令至所述采集器；
步骤S3：所述采集器收到控制指令并发送调节指令至热力控制阀，通过调节热力控制阀的开度以控制分配供热上限流量。
在步骤S2中：平台控制软件接收热力控制阀与热源端的距离，并通过判断该距离与距离设定值的大小来发送相应的控制指令，以均衡设定所述热力控制阀的上限开度；若热力控制阀与热源端的距离小于距离设定值，则发送增加热力控制阀开度上限的控制指令；若热力控制阀与热源端的距离大于距离设定值，则发送减小热力控制阀开度上限的控制指令。
进一步地，所述调节当前室内温度的方法，还包括：通过APP控制模块发送控制信号到平台控制软件，所述平台控制软件接收相应控制信号后发送第一控制指令到所述采集器，所述采集器接收到所述的第一控制指令后发送第二控制指令至热力控制阀，进而调节热力控制阀的阀门开度以达到预置温度。
本发明的有益效果是：
(1)通过采集控制模块和热力控制阀经过总线方式的组合,能够快速便捷的获取用户的热力信息,采集控制模块中的采集器能够接收来自平台层和温控器的控制指令,进而来控制热力控制阀的阀门开度。实现了热力用户按需控制，解决了户间供需不平衡的问题。
(2)温控器采用无线模块和采集器进行通讯，避免用户二次装修布线困难，同时可在房间任何位置进行温度调节。
(3)通过平台控制软件和服务器能够记录用户的热量信息以及缴费信息，并能根据用户的缴费信息控制用户的热力控制阀开通与闭合。并发送提醒信息至用户层的APP控制模块。
(4)APP控制模块通过4G网络与平台层进行通信，实现了手机端热力缴费及热力开通，同时也能在线发送温度控制命令来控制室内温度。同时也降低生产成本，大大节省了人力物力，提高了工作效率，具有良好的经济价值和实用价值。
附图说明
图1是本发明框架示意图；
图2是本发明结构示意图之一；
图3是本发明结构示意图之二。
图中：10-平台层；101-平台控制软件；102-服务器；20-中间层；201-采集控制模块；201a-采集器；201b-热量表；202-热力控制阀；30-用户层；301-APP控制模块；302-温控器。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。
需要说明的是，在本发明的描述中，需要说明的是，如出现术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
结合图1可知，一种采暖分户温控系统，包括：平台层10，用于根据流量、回温情况来调节水力粗调以达到水力平衡，进一步用于热力计量、热力缴费、热力开通以及户内温度的调节，还用于欠费用户热力的关停和提醒；中间层20，用于采集流通的热量信息，进一步通过控制热力管网的流量以及流速，从而来控制温度的高低，同时控制热力管道的关闭；用户层30，用于调节环境温度的高低、查看个人信息和在线缴费，并与所述平台层10进行通讯。
平台层10包括平台控制软件101和服务器102，中间层20包括采集控制模块201和热力控制阀202，用户层30包括APP控制模块301和温控器302。
采集控制模块201和APP控制模块301分别和平台层10连接，采集控制模块201和温控器302连接。
结合图2和图3可知，所述采集控制模块201包括采集器201a和热量表201b，所述热量表201b连接在热力管道的进水管上，所述热力控制阀202连接在热力管道的回水管上。
所述热量表201b和热力控制阀202通过总线分别连接所述热力控制阀202。所述总线可采用ModBus总线或RS485总线。
RS485总线因其接口简单，组网方便，传输距离远。在RS485通信网络中一般采用的是主从通信方式，即一个主机带多个从机。RS485总线由于其电气特性不易损坏接口电路的芯片，且该电平与TTL电平兼容，可方便与TTL电路连接。RS485总线的数据最高传输速率为10Mbps。RS485总线接口是采用平衡驱动器和差分接收器的组合，抗共模干扰能力增强，即抗噪声干扰性好。RS485总线接口的最大传输距离标准值为4000英尺(约1219米)，实际上可达3000英尺，另外RS-232接口在总线上只允许连接1个收发器，即单站能力。而RS-485接口在总线上是允许连接多达128个收发器，即具有多站能力，这样用户可以利用单一的RS-485接口方便地建立起设备网络。
ModBus是一种国际标准的通讯协议，用于不同厂商之间的设备交换数据，可以支持多种电气接口，如RS-232、RS-485等，还可以在各种介质上传送，如双绞线、光纤、无线等。Modbus的帧格式简单、紧凑，通俗易懂。用户使用容易，本实施例中所述热量表201b和热力控制阀202采用Modbus总线和采集器交互信息。
温控器302还包括第一无线模块，采集器201a包括第二无线模块；温控器通过第一无线模块连接采集器201a，采集器201a通过第二无线模块连接平台层。所述第一无线模块可采用为NB模块、4G模块或Lora模块；所述第二无线模块采用4G模块。温控器302通过无线模块可以减少施工成本，也方便用户在房间任何位置调节室内温度，同时也可避免用户二次装修布线困难的问题。所述采集器201a通过4G模块和平台层10交互信息，避免了在楼宇间走线不便的问题。
热量表201b将流量、供水温度发送至所述采集器201a，所述热力控制阀202发送回水温度至所述采集器201a。所述采集器201a将采集到的数据通过4G模块发送至平台层10,平台层10收到该数据后进行处理后存入服务器中。如果判断出用户的流量、热量低于大幅历史数据，回水温度超低等异常情况，则反馈供热公司操作人员报警信息，方便其做出相应调整；另一方面平台控制软件101把异常信息发送到用户端APP控制模块，方便用户做出相应调整。
用户通过APP控制模块301链接到平台层10，通过APP控制模块可在线进行热费续交、热力开通和户内温度的调节。
平台控制软件101根据服务器102中存储的小区各户的流量、回温情况预缴热费情况、用户房间建筑参数和小区管网供热能力等因素来对热力控制阀202上限开度进行设定，综合分配每户供热上限流量，保证的各楼栋内的用户二级网户间水力粗调节平衡。同时，可根据用户APP控制模块反馈的开通信息及缴费信息来进行供热前的开通；通过服务器102中存储的用户信息，可以对欠费用户的热力进行关停，然后发送到用户使用的APP控制模块301提醒信息。
热量表201b为超声波热量表，通过内置的锂电池为其供电，水流经在热交换系统中安装的热量表201b时，根据流量传感器给出的流量和配对温度传感器给出的进、回水温度信号，以及水流经的时间，通过计算器计算并显示该系统所释放或吸收的热能量。
热力控制阀202为物联网温度平衡阀，通过24V电源为其供电；物联网温度平衡阀调节精度为1/100以上，能够精确实现户内实际温度匹配。
本发明实施例提供一种采暖分户温控方法，包括以下步骤：
通过温控器302检测室内当前温度，并调至预设温度，将当前温度和预设温度通过第一无线模块发送至采集器201a；所述采集器201a根据收到的当前温度和预设温度发送控制指令至热力控制阀202，热力控制阀202根据所述控制指令调整阀门开度；
在调节室内当前温度之前，还包括以下步骤：
步骤S1：所述热量表201b将流量、供水温度发送至所述采集器，所述热力控制阀202发送回水温度至所述采集器201a，采集器201a将该采集数据发送至平台控制软件101，平台控制软件101将采集数据存入服务器102；
步骤S2：平台控制软件101通过检索服务器102中对应用户的预缴热费情况和房间建筑参数，并根据管网供热能力来发送控制指令至所述采集器201a；
步骤S3：所述采集器201a收到控制指令并发送调节指令至热力控制阀202，通过调节热力控制阀202的开度以控制分配供热上限流量。
在步骤S2中：所述平台控制软件101根据热力控制阀202与热源端的距离，并判断该距离与距离设定值的大小来发送相应的控制指令，以均衡设定热力控制阀202的上限开度；若热力控制阀202与热源端的距离小于距离设定值，则发送增加热力控制阀202开度上限的控制指令；若热力控制阀202与热源端的距离大于距离设定值，则发送减小热力控制阀202开度上限的控制指令。
基于上述实施例的内容，作为一种可选实施例，所述调节当前室内温度的方法，包括以下步骤：通过APP控制模块301发送控制信号到平台控制软件101，平台控制软件101接收相应控制信号后发送第一控制指令到所述采集器201a，所述采集器201a接收到所述的第一控制指令后发送第二控制指令至热力控制阀202，进而调节热力控制阀202的阀门开度以达到预置温度。
以上所述的实施例仅仅是对本发明的优选实施方式进行描述，并非对本发明的范围进行限定，在不脱离本发明原理和实质的前提下，本领域普通技术人员对本发明的技术方案做出的各种变形和改进，均应落入本发明权利要求书确定的保护范围内。
Claims (10)
1.一种采暖分户温控系统，其特征在于，包括：
平台层，用于根据流量、回温情况来调节水力粗调以达到水力平衡，进一步用于热力计量、热力缴费、热力开通以及户内温度的调节，还用于欠费用户热力的关停和提醒；
中间层，用于采集流通的热量信息，进一步通过控制热力管网的流量以及流速，从而来控制温度的高低，同时控制热力管道的关闭；
用户层，用于调节环境温度的高低、查看个人信息和在线缴费，并与所述平台层进行通讯；
所述平台层包括平台控制软件和服务器，所述中间层包括采集控制模块和热力控制阀，所述用户层包括APP控制模块和温控器；
所述采集控制模块和APP控制模块分别和所述平台层连接，所述采集控制模块和所述温控器连接。
2.如权利要求1所述的一种采暖分户温控系统，其特征在于，所述采集控制模块包括采集器和热量表，所述热量表连接在热力管道的进水管上，所述热力控制阀连接在热力管道的回水管上。
3.如权利要求2所述的一种采暖分户温控系统，其特征在于，所述热量表和热力控制阀通过总线分别连接所述热力控制阀。
4.如权利要求3所述的一种采暖分户温控系统，其特征在于，所述总线为ModBus总线或RS485总线。
5.如权利要求4所述的一种采暖分户温控系统，其特征在于，所述温控器还包括第一无线模块，所述采集器包括第二无线模块；所述温控器通过第一无线模块连接所述采集器，所述采集器通过第二无线模块连接所述平台层。
6.如权利要求5所述的一种采暖分户温控系统，其特征在于，所述第一无线模块为NB模块、4G模块或Lora模块；所述第二无线模块为4G模块。
7.如权利要求6所述的一种采暖分户温控系统，其特征在于，所述热量表为超声波热量表；所述热力控制阀为物联网温度平衡阀，所述物联网温度平衡阀调节精度为1/100以上。
8.一种采暖分户温控方法，其特征在于，包括：通过温控器检测室内当前温度，并调至预设温度，将当前温度和预设温度通过第一无线模块发送至采集器；所述采集器根据收到的当前温度和预设温度发送控制指令至热力控制阀，热力控制阀根据所述控制指令调整阀门开度；
在调节室内当前温度之前，还包括以下步骤：
步骤S1：所述热量表将流量、供水温度发送至所述采集器，所述热力控制阀发送回水温度至所述采集器，所述采集器将该采集数据发送至平台控制软件，所述平台控制软件将采集数据存入服务器；
步骤S2：所述平台控制软件通过检索服务器中对应用户的预缴热费情况和房间建筑参数，并根据管网供热能力来发送控制指令至所述采集器；
步骤S3：所述采集器收到控制指令并发送调节指令至热力控制阀，通过调节热力控制阀的开度以控制分配供热上限流量。
9.如权利要求8所述的一种采暖分户温控方法，其特征在于，在步骤S2中：所述平台控制软件接收热力控制阀与热源端的距离，并通过判断该距离与距离设定值的大小来发送相应的控制指令，以均衡设定所述热力控制阀的上限开度；若热力控制阀与热源端的距离小于距离设定值，则发送增加热力控制阀开度上限的控制指令；若热力控制阀与热源端的距离大于距离设定值，则发送减小热力控制阀开度上限的控制指令。
10.如权利要求8所述的一种采暖分户温控方法，其特征在于，所述调节当前室内温度的方法，还包括：通过APP控制模块发送控制信号到平台控制软件，所述平台控制软件接收相应控制信号后发送第一控制指令到所述采集器，所述采集器接收到所述的第一控制指令后发送第二控制指令至热力控制阀，进而调节热力控制阀的阀门开度以达到预置温度。
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