CN110836415A - 基于人工智能和物联网大数据的智慧供暖控制系统和方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种基于人工智能和物联网大数据的智慧供暖控制系统和方法，基于人工智能和物联网大数据的智慧供暖控制系统包括：处于用户端室内的热量计量和调控单元；与各地电热厂、换热站以及用户端连接的清洁能源物联网监控云平台；以及通过无线通讯连接集控系统的手机端和电脑端的显示单元，能够对末端用户的温度信息进行采集和分析，改变行业传统通过经验调节供热温度的方式，提高整体智能化程度，明确用户的实时温度需求，从而实现整个供暖系统的智能化控制和政府供热办及热力公司的智能可视化管理、调控工作，避免出现末端用户供暖室温过低，投诉不断，供暖室温过高，舒适度不好，开窗放热气，能源浪费严重的情况。
Description
技术领域
本发明涉及智能温控技术领域，特别是涉及一种基于人工智能和物联网大数据的智慧供暖控制系统和方法。
背景技术
供暖是指向建筑物供给热量，保持室内一定温度，它是解决我国北方居民冬季采暖的基本生活需求的社会服务，供暖是人类最早发展起来的建筑环境控制技术。时至今日，供暖设备与系统在对人的舒适感和卫生、设备的美观和灵巧、系统和设备的自动控制、系统形式的多样化、能量的有效利用等方面都有着长足的进步。
在我国，北方供暖有城市集中供暖，农村散煤燃烧供暖，电锅炉供暖，燃气锅炉功能等多种方式；如图1所示，针对城市集中供暖的系统中，是由热力公司提供高温热水通过热力管网输送到各个供暖换热站，供暖换热站再通过二次侧系统输送到末端用户。
而智能化已是现代温度控制系统发展的主流方向。特别是近年来，温度控制系统已应用到人们生活的各个方面，但温度控制一直是一个未开发的领域，却又是与人们息息相关的一个实际问题。针对这种实际情况，设计一个智慧供暖控制系统，具有广泛的应用前景与实际意义。
目前，公开号为CN209706212U的中国专利公开了一种市政供暖系统，其结构包括水泵、锅炉、热交换器、吸风机和电磁阀，所述水泵、锅炉和热交换器通过水管连通，所述吸风机和电磁阀通过通风管道连通，所述电磁阀的电性输入端单向电连接有继电器，所述继电器的信号输入端单向电连接有处理器，所述处理器的信号输出端双向电连接有温度传感器，所述处理器的信号输入端单向电连接有温度调节器。
这种市政供暖系统虽然解决了现有技术不具备自动启停暖气工作的问题，给工作人员的工作带来了便利，但它具备以下几点问题：
1、热源厂或者换热站只具备一次侧和二次侧管网的温度、压力，流量，热量等，因此仅能够自动启停或根据不同时段设定不同温度，行业传统通过经验进行温度调节，智能化程度不高，对用户的实时温度需求不明确；
2、供暖季之初容易出现供热温度不够而被用户投诉调整的问题；
3、当天气变化过大，温度变化较大时无法实时调节；
4、在多种能源联动供暖中，无法发挥出每种能源在不同工况下的最佳工作方式；
5、换热站必须由人工值守，人力需求大。
发明内容
本发明针对上述技术问题，克服现有技术的缺点，提供一种基于人工智能和物联网大数据的智慧供暖控制系统和方法。
为了解决以上技术问题，本发明提供一种基于人工智能和物联网大数据的智慧供暖控制系统和方法。
技术效果：
1、能够对末端用户的温度信息进行采集和分析，改变行业传统通过经验调节供热温度的方式，提高整体智能化程度，明确用户的实时温度需求，从而实现整个供暖系统的智能化控制和政府供热办及热力公司的智能可视化管理、调控工作；
2、在供暖季之初就能够根据末端用户的室温情况对供暖量进行调节，避免产生供热温度不够而被用户投诉调整的问题；
3、能够与当地的天气预测系统连接，通过天气预测来智能调控供暖了，在温度变化较大的时候能够实现自动调节，提高用户的使用体验；
4、根据末端用户的室温状况调整供暖量，避免出现末端用户供暖室温过低，投诉不断，供暖室温过高，舒适度不好，开窗放热气，能源浪费严重的情况；
5、通过本控制系统能够在多种能源联动供暖中，发挥出每种能源在不同工况下的最佳工作方式，避免造成设备资源浪费；
6、换热站能够通过统一的控制平台进行控制处理，因此换热站无需人工值守，节省了人力资源；
7、能够实现实时数据的采集和分析，从而提高整体运行的稳定性，减少运营和维护成本。
本发明进一步限定的技术方案是：一种基于人工智能和物联网大数据的智慧供暖控制系统，包括：
热量计量和调控单元，处于用户端的室内，用于监测用户室内的实时温度情况并向指定位置发送温度监控数据；
清洁能源物联网监控云平台，包括集控系统，与各地电热厂、换热站以及用户端连接，并连接至省/市级供热办，用于接收和分析用户端实时温度信息，并向各地电热厂、换热站以及省/市级供热办提供分析数据，集控系统接入各地天气数据；
显示单元，包括集控系统显示大屏，以及通过无线通讯连接集控系统的手机端和电脑端。
进一步的，温度检测单元包括智能温度采集器，智能温度采集器内设有GPRS通讯模块、温度检测模块、报修模块和交互模块，智能温度采集器通过设于其内的MCU处理器进行数据收集、处理和发送。
前所述的基于人工智能和物联网大数据的智慧供暖控制系统，温度检测单元包括智能热量表，其内设有MCU处理器、数据采集模块、热量计量模块、阀门通断模块、远程通讯模块和LED显示模块，每个智能热量表均具有唯一编号，并绑定相关用户信息。
前所述的基于人工智能和物联网大数据的智慧供暖控制系统，温度检测单元内设有智能PLC模块，包括数据存储模块、远程监控模块、负载控制模块和人机交互街面，其上设有数字/模拟量信号的输入和输出点，以及标准RS485通讯接口，用于接入各种类型的温度仪表、压力仪表和计量仪表。
前所述的基于人工智能和物联网大数据的智慧供暖控制系统，温度检测单元内还设有智能热量表，智能PLC模块可接入温度仪表、4-20mA的压力传感器、485热能表及485电表，并设有0-10V、4-20mA的485预留接口。
前所述的基于人工智能和物联网大数据的智慧供暖控制系统，智能温度采集器的外壳上丝印有二维码，用于供用户扫描连接对应程序查看并记录室温。
一种如上述一项所述的智慧供暖控制系统的控制方法，包括如下步骤：
S1：热量计量和调控单元的智能室温采集器对用户端的室温进行收集和记录，并向集控系统云平台发送用户端的实时温度数据；
S2：集控系统收集用户端温度数据，分析处理后将信息发送至各地电热厂、换热站、省/市级供热办；
S3：集控系统的云平台通过室内温度数据，根据供暖温度实时调整换热站的供暖设备数量和供回水温度，当末端用户室内供暖温度高于供热标准温度时，减少换热站供暖设备运行数量和循环管道水泵的功率，降低能源消耗，反之则增加供暖设备运行数量和循环管道水泵的功率；
S4：用户通过扫描二维码进入预设软件，可完成一键投诉或报修，可实时查看房间内温度，在通过热量计量来收费的小区或用户也可开启或关闭供暖终端，通过智能热量表内统计的供热热量进行收费，并能够进行远程付费，热力公司也可通过云平台进行统一开启或关闭。
本发明的有益效果是：
（1）本发明中，在每个供暖用户家庭里安装一只全球唯一编号的智能室温采集器，通过清洁能源物联网监控云平台，可以把所有用户的温度数据传输到集控系统上。接收和分析用户端实时温度信息，并向各地电热厂、换热站以及省/市级供热办提供分析数据，在清洁能源物联网监控云平台内安装系统显示大屏，接入集控系统管理后台相关温度数据，集控系统可以按时间（每日，每周，每月，每季度或每个采暖季）进行数据的汇总推送，也可以按每个供暖区域进行数据整合，通过集控系统，供热办可实时了解全市或全省的每个区域的每个用户的供暖情况，根据此供暖情况要求热力公司实时调整供热温度的整改，避免出现用户投诉情况；
（2）本发明中，集控系统能够通过室内温度数据，根据供暖温度实时调整换热站的供暖设备数量和供回水温度，当末端用户室内供暖温度高于供热标准温度时，减少换热站供暖设备运行数量和循环管道水泵的功率，降低能源消耗，反之则增加供暖设备运行数量和循环管道水泵的功率；
（3）本发明中，集控系统接入天气数据，经过一定时间的大数据积累，可预测未来天气情况并对供暖温度进行比较和优化计算，达到智慧供热的效果；
（4）本发明中，用户可以通过扫描二维码进入APP，可完成一键投诉或报修，可实时查看房间内温度，在通过热量计量来收费的小区或用户也可开启或关闭供暖终端，由于每个人的体感温度和对室内的需求标准不一样，热力公司很难满足每一个人的供热需求，而用户能通过智能热量表内统计的供热热量进行收费，并能够进行远程付费，热力公司也可通过云平台进行统一开启或关闭，用户也可以申请多个房间安装，只需在APP里把安装好的温度采集器添加进APP里即可，并可编辑名称便于设备管理；
（5）本发明中，通过室温采集器，能够记录和存储每天至每个采暖季的实时温度记录数据，可以此作为温度数据作为供暖是否达到国家标准作为依据来进行督促热力公司进行评级和整改，更好的为民生服务提供了有效方法。
附图说明
图1为背景技术说明图；
图2为实施例1的结构框图；
图3为实施例1中智能室温器的工作框图；
图4为实施例1中智能热量表的工作框图；
图5为实施例1中主控制器的工作框图。
具体实施方式
本实施例提供的一种基于人工智能和物联网大数据的智慧供暖控制系统，如图1所示，包括：
热量计量和调控单元，处于用户端的室内，用于监测用户室内的实时温度情况并向指定位置发送温度监控数据；
清洁能源物联网监控云平台，包括集控系统，与各地电热厂、换热站以及用户端连接，并连接至省/市级供热办，用于接收和分析用户端实时温度信息，并向各地电热厂、换热站以及省/市级供热办提供分析数据；
显示单元，包括集控系统显示大屏，以及通过无线通讯连接集控系统的手机端和电脑端。
如图2所示，在每个供暖用户家庭里安装一只全球唯一编号的智能室温采集器，通过清洁能源物联网监控云平台，可以把所有用户的温度数据传输到集控系统上。接收和分析用户端实时温度信息，并向各地电热厂、换热站以及省/市级供热办提供分析数据；
如图2和图3所示，在清洁能源物联网监控云平台内安装系统显示大屏，接入集控系统管理后台相关温度数据，集控系统可以按时间（每日，每周，每月，每季度或每个采暖季）进行数据的汇总推送，也可以按每个供暖区域进行数据整合，通过集控系统，供热办可实时了解全市或全省的每个区域的每个用户的供暖情况，根据此供暖情况要求热力公司实时调整供热温度的整改，避免出现用户投诉情况。
同时在集控系统上给各个热力公司开放一个账号，并把此账号为供热区内各个换热站建立子账号；通过采集到的室内数据，根据供暖温度，实时调整换热站的供暖设备数量和供回水温度，达到供暖温度要求。
如图2和图3所示，温度检测单元包括智能温度采集器，智能温度采集器内设有GPRS通讯模块（2G，NB，WIFI，4G，蓝牙，lora等）、温度检测模块、报修模块和交互模块，智能温度采集器通过设于其内的MCU处理器进行数据收集、处理和发送，且不需要外接任何电源线束，自带插头。
如图3和图4所示，温度检测单元包括智能热量表，其内设有MCU处理器、数据采集模块、热量计量模块、阀门通断模块、远程通讯模块和LED显示模块，每个智能热量表均具有唯一编号，并绑定相关用户信息。
如图3和图4所示，温度检测单元内设有智能PLC模块，包括数据存储模块、远程监控模块、负载控制模块和人机交互街面，其上设有数字/模拟量信号的输入和输出点，以及标准RS485通讯接口，用于接入各种类型的温度仪表、压力仪表和计量仪表，无需每种仪表再使用一种单独的控制器。
集控系统接入天气数据，经过一定时间的数据积累，系统可根据未来一周的天气预测并与室温和供暖温度实时比较并进行优化计算，并通过集控系统的远程固件升级功能自动调整智能PLC主控板的运行参数，是整套供热系统按照合理参数自动实时调整运行，以最优化算法进行智慧供热。
如图4和图5所示，温度检测单元内还设有智能热量表，智能PLC模块可接入温度仪表、4-20mA的压力传感器、485热能表及485电表，并设有0-10V、4-20mA的485预留接口。智能温度采集器的外壳上丝印有二维码，用于供用户扫描连接对应程序查看并记录室温。
用户可以通过扫描二维码进入预设APP，可完成一键投诉或报修，可实时查看房间内温度，在通过热量计量来收费的小区或用户也可开启或关闭供暖终端，也能通过智能热量表内统计的供热热量进行收费，并能够进行远程付费，热力公司也可通过云平台进行统一开启或关闭，用户也可以申请多个房间安装，只需在APP里把安装好的温度采集器添加进APP里即可，并可编辑名称便于设备管理。同时在软件里加入远程升级功能和人工智能的软件算法，即可轻松实现软件程序的自动升级。
本控制系统带有物联网管理后台，可以通过手机端，电脑端等方式远程查看和控制。并且根据不同的权限操作不同的模块，同时也可以在供热办或热电公司或换热站监控中心进行大屏汇总显示和监控；实现从底层控制到云端到用户端的智能控制。
一种智慧供暖控制系统的控制方法，包括如下步骤：
S1：热量计量和调控单元的智能室温采集器对用户端的室温进行收集和记录，并向集控系统云平台发送用户端的实时温度数据；
S2：集控系统收集用户端温度数据，分析处理后将信息发送至各地电热厂、换热站、省/市级供热办；
S3：集控系统的云平台通过室内温度数据，根据供暖温度实时调整换热站的供暖设备数量和供回水温度，当末端用户室内供暖温度高于供热标准温度时，减少换热站供暖设备运行数量和循环管道水泵的功率，降低能源消耗，反之则增加供暖设备运行数量和循环管道水泵的功率；
S4：用户通过扫描二维码进入预设软件，可完成一键投诉或报修，可实时查看房间内温度，在通过热量计量来收费的小区或用户也可开启或关闭供暖终端，通过智能热量表内统计的供热热量进行收费，并能够进行远程付费，热力公司也可通过云平台进行统一开启或关闭。
除上述实施例外，本发明还可以有其他实施方式。凡采用等同替换或等效变换形成的技术方案，均落在本发明要求的保护范围。
Claims (7)
1.一种基于人工智能和物联网大数据的智慧供暖控制系统，其特征在于，包括：
热量计量和调控单元，处于用户端的室内，用于监测用户室内的实时温度情况并向指定位置发送温度监控数据；
清洁能源物联网监控云平台，包括集控系统，与各地电热厂、换热站以及用户端连接，并连接至省/市级供热办，用于接收和分析用户端实时温度信息，并向各地电热厂、换热站以及省/市级供热办提供分析数据，集控系统接入各地天气数据；
显示单元，包括集控系统显示大屏，以及通过无线通讯连接集控系统的手机端和电脑端。
2.根据权利要求1所述的基于人工智能和物联网大数据的智慧供暖控制系统，其特征在于：所述温度检测单元包括智能温度采集器，智能温度采集器内设有GPRS通讯模块、温度检测模块、报修模块和交互模块，智能温度采集器通过设于其内的MCU处理器进行数据收集、处理和发送。
3.根据权利要求1所述的基于人工智能和物联网大数据的智慧供暖控制系统，其特征在于：所述温度检测单元包括智能热量表，其内设有MCU处理器、数据采集模块、热量计量模块、阀门通断模块、远程通讯模块和LED显示模块，每个智能热量表均具有唯一编号，并绑定相关用户信息。
4.根据权利要求1所述的基于人工智能和物联网大数据的智慧供暖控制系统，其特征在于：所述温度检测单元内设有智能PLC模块，包括数据存储模块、远程监控模块、负载控制模块和人机交互街面，其上设有数字/模拟量信号的输入和输出点，以及标准RS485通讯接口，用于接入各种类型的温度仪表、压力仪表和计量仪表。
5.根据权利要求4所述的基于人工智能和物联网大数据的智慧供暖控制系统，其特征在于：所述温度检测单元内还设有智能热量表，智能PLC模块可接入温度仪表、4-20mA的压力传感器、485热能表及485电表，并设有0-10V、4-20mA的485预留接口。
6.根据权利要求5所述的基于人工智能和物联网大数据的智慧供暖控制系统，其特征在于：所述智能温度采集器的外壳上丝印有二维码，用于供用户扫描连接对应程序查看并记录室温。
7.一种如权利要求1～6任意一项所述的智慧供暖控制系统的控制方法，其特征在于，包括如下步骤：
S1：热量计量和调控单元的智能室温采集器对用户端的室温进行收集和记录，并向集控系统云平台发送用户端的实时温度数据；
S2：集控系统收集用户端温度数据，分析处理后将信息发送至各地电热厂、换热站、省/市级供热办；
S3：集控系统的云平台通过室内温度数据，根据供暖温度实时调整换热站的供暖设备数量和供回水温度，当末端用户室内供暖温度高于供热标准温度时，减少换热站供暖设备运行数量和循环管道水泵的功率，降低能源消耗，反之则增加供暖设备运行数量和循环管道水泵的功率；
S4：用户通过扫描二维码进入预设软件，可完成一键投诉或报修，可实时查看房间内温度，在通过热量计量来收费的小区或用户也可开启或关闭供暖终端，通过智能热量表内统计的供热热量进行收费，并能够进行远程付费，热力公司也可通过云平台进行统一开启或关闭。
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