CN111414023A - 一种电控供热控制系统 - Google Patents

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Abstract

本发明提供的电控供热控制系统，区域控制器：分别设置在不同的区域内，与所述监控中心电连接；分组控制器：与所在区域内的区域控制器电连接；温控终端：分别设置在不同的供热点处，与所述分组控制器电连接；用于采集供热点的实际温度，并根据所述实际温度和预设温度对供热点的供热设备进行控制；公有云平台：通过无线中继模块与所述监控中心电连接，实现与监控中心的数据交互；终端设备：用于供用户访问所述公有云平台上监控中心上传的数据；公共接口模块：实现所述监控中心与其他供暖模式系统之间的电连接，实现所述监控中心与其他供暖模式系统之间的数据共享和管理。该系统能够实现远程监控，能够根据用户需求制定供热模式。

Description

一种电控供热控制系统
技术领域
本发明属于供热系统技术领域，具体涉及一种电控供热控制系统。
背景技术
电控供热控制系统，顾名思义，就是对供热系统进行控制。现有的电控供热控制系统中全部供热点采用统一的供热模式，不能根据不同的需求进行调整，不能满足不同场地供热需求不同的要求。
另外，现有的电控供热控制系统都是单用户系统，无法进行远端监控，且无法兼容其他供暖模式的系统集中监控。
发明内容
针对现有技术中的缺陷，本发明提供一种电控供热控制系统，能够实现远程监控，能够根据用户需求制定供热模式。
一种电控供热控制系统，包括：
监控中心；
至少一个区域控制器：分别设置在不同的区域内，与所述监控中心电连接；
至少一个分组控制器：与所在区域内的区域控制器电连接；
至少一个温控终端：分别设置在不同的供热点处，与所述分组控制器电连接；用于采集供热点的实际温度，并根据所述实际温度和预设温度对供热点的供热设备进行控制；
公有云平台：通过无线中继模块与所述监控中心电连接，实现与监控中心的数据交互；
终端设备：用于供用户访问所述公有云平台上监控中心上传的数据；
公共接口模块：实现所述监控中心与其他供暖模式系统之间的电连接，实现所述监控中心与其他供暖模式系统之间的数据共享和管理。
优选地，所述监控中心具体用于：
设置所述区域控制器的区域ID、关联的分组控制器的数量和数据采集周期；设置所述分组控制器的分组ID、关联的温控终端的数量、采暖模式、温控终端的启用数量以及启用时间段；设置所述温控终端的终端ID和供暖模式。
优选地，所述监控中心通过IP网络、光纤或电信运营商公共网络与所述区域控制器电连接；监控中心通过IP网络或通过电信运营商公共网络与所述无线中继模块电连接；监控中心通过IP网络或通过电信运营商公共网络与所述终端设备电连接。
优选地，所述区域控制器具体用于：
当所述数据采集周期到达时，向该区域控制器关联的所有分组控制器广播发出采样命令；
当接收到终端设备的区域监控请求时，生成区域监控响应返回给终端设备。
优选地，所述分组控制器具体用于：
当接收到区域控制器广播的采样命令后，依次遍历关联的全部温控终端，读取并保存温控终端的运行数据；
当检测到接收区域控制器广播的采样命令的时间达到预设的响应时间时，将保存的所述运行数据发送给监控中心。
优选地，所述区域控制器包括第一MCU模块、RS485通信模块、以太网通信模块、无线通信模块和功能模块；所述区域控制器通过所述RS485通信模块与分组控制器电连接，所述区域控制器通过所述以太网通信模块和无线通信模块所述监控中心电连接。
优选地，监控中心与区域控制器的通信过程包括：
区域控制器上电或重新连接后，主动向监控中心发起TCP连接，并在接收到监控中心的响应后，建立监控中心到区域控制器的TCP连接；
监控中心当检测到预设的扫描时间到达时，对区域控制器进行扫描，获得区域控制线的在线状态；
区域控制器当检测到离线后，向监控中心发起TCP连接，直至接收到监控中心的响应。
优选地，所述分组控制器具体用于：
接收来自区域控制器的温控命令，并将所述温控命令传输给指定的温控终端，对温控终端进行控制。
优选地，所述分组控制器包括第二MUC模块、多个RS485模块和功能模块；所述分组控制器通过所述RS485模块与温控终端电连接。
优选地，所述温控终端具体用于：
用于采集供热点的实际温度，并根据所述实际温度和预设温度对供热点的供热设备进行控制；
接收监控中心发起的状态查询指令，并将根据所述状态查询指令查询到的数据返回给监控中心。
由上述技术方案可知，本发明提供的电控供热控制系统，能够实现远程监控，能够根据用户需求制定供热模式。
附图说明
为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍。在所有附图中，类似的元件或部分一般由类似的附图标记标识。附图中，各元件或部分并不一定按照实际的比例绘制。
图1为本发明实施例一提供的系统的模块框图。
图2为图1中区域控制器的模块框图。
图3为图1中分组控制器的模块框图。
图4为图1中温控终端的模块框图。
具体实施方式
下面将结合附图对本发明技术方案的实施例进行详细的描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本发明的技术方案，因此只作为示例，而不能以此来限制本发明的保护范围。需要注意的是，除非另有说明，本申请使用的技术术语或者科学术语应当为本发明所属领域技术人员所理解的通常意义。
应当理解，当在本说明书和所附权利要求书中使用时，术语“包括”和“包含”指示所描述特征、整体、步骤、操作、元素和/或组件的存在，但并不排除一个或多个其它特征、整体、步骤、操作、元素、组件和/或其集合的存在或添加。
还应当理解，在此本发明说明书中所使用的术语仅仅是出于描述特定实施例的目的而并不意在限制本发明。如在本发明说明书和所附权利要求书中所使用的那样，除非上下文清楚地指明其它情况，否则单数形式的“一”、“一个”及“该”意在包括复数形式。
如在本说明书和所附权利要求书中所使用的那样，术语“如果”可以依据上下文被解释为“当...时”或“一旦”或“响应于确定”或“响应于检测到”。类似地，短语“如果确定”或“如果检测到[所描述条件或事件]”可以依据上下文被解释为意指“一旦确定”或“响应于确定”或“一旦检测到[所描述条件或事件]”或“响应于检测到[所描述条件或事件]”。
实施例一：
一种电控供热控制系统，参见图1，包括：
监控中心；每个电控供热控制系统设置一个监控中心，用于管理所有的区域控制器、分组控制器和温控终端。
至少一个区域控制器：分别设置在不同的区域内，与所述监控中心电连接；区域可以是距监控中心较远、相对独立的一片(幢)供热区(楼宇)。每个区域设一个区域控制器，是监控中心和分组控制器之间的通信中继，区域控制器可以通过光纤直接连接，或通过通信运营商提供的3G/4G/5G无线网络连接到监控中心。
至少一个分组控制器：与所在区域内的区域控制器电连接；分组是区域内更加集中独立的供热片(楼层)。分组控制器用于控制分组内的温控终端。每个分组控制器最大可控制63个温控终端，但是基于采集数据的需要，少于等于31个终端最佳。若超过31个，可以考虑拆分为2个分组。
至少一个温控终端：分别设置在不同的供热点处，与所述分组控制器电连接；用于采集供热点的实际温度，并根据所述实际温度和预设温度对供热点的供热设备进行控制；温控终端设置在分组内的供热点，根据预设温度与实际温度进行供热控制。
公有云平台：通过无线中继模块与所述监控中心电连接，实现与监控中心的数据交互；当区域控制器通过无线网络与监控中心交互时，运行在公有云平台上的无线中继模块为两者建立数据通道。同时，终端设备也通过无线中继模块对监控中心进行访问。
终端设备：用于供用户访问所述公有云平台上监控中心上传的数据，使得用户可以远程与监控中心进行交互，在终端设备上对系统进行远程监控。
公共接口模块：实现所述监控中心与其他供暖模式系统之间的电连接，实现所述监控中心与其他供暖模式系统之间的数据共享和管理。
该系统能够实现远程监控，能够根据用户需求制定供热模式。
实施例二：
实施例二在实施例一的基础上，对系统内的各个设备进行详细说明。
1、监控中心。
监控中心用于设置所述区域控制器的区域ID、关联的分组控制器的数量和数据采集周期；设置所述分组控制器的分组ID、关联的温控终端的数量、采暖模式、温控终端的启用数量以及启用时间段；设置所述温控终端的终端ID和供暖模式。
具体地，监控中心包括业务平台服务器、数据库、路由器、网络交换机和防火墙(可选)。监控中心用于对整个电控供热控制系统进行配置、运行监控和维护，还与其他供暖模式系统进行数据交互。电控供热控制系统在运行前，需要通过监控中心设置所有设备的配置和采暖技术指标，比如设置所述区域控制器的区域ID、关联的分组控制器的数量和数据采集周期；设置所述分组控制器的分组ID、关联的温控终端的数量、采暖模式、温控终端的启用数量以及启用时间段；设置所述温控终端的终端ID和供暖模式。监控中心配置的数据存储在数据库中。
监控中心可根据数据采集周期定时采集供暖位置(区域控制器ID/分组控制器ID/温控终端ID)、运行时间、实际温度、加热状态(加热/停止加热/阻断加热)等等。监控中心还可以根据不同设备设置不同的数据采集周期，例如采用光纤直连的区域控制器,数据采集周期设置为1～3分钟。采用3G/4G/5G连接的区域控制器,因为传输延时较大，数据采集周期设置为2～3分钟。
监控中心采集到温控终端的数据后，可以计算出任意指定的温控终端在任意时间段的采暖情况和实际耗能情况，为以后实际运行提供参考。例如可以结合电网峰谷平电价和实时气温情况，通过大数据分析的方法，分析得到最优供暖/价格比方案。
监控中心与区域控制器可以采用IP网络、光纤或电信运营商公共网络进行电连接。监控中心与无线中继模块可以采用IP网络或通过电信运营商公共网络电连接。监控中心和终端设备(即移动客户端APP)之间可以采用IP网络或通过电信运营商公共网络电连接。
监控中心可以运行在安装有Windows10的PC或工作站上,运行电控监控软件(例如.NET开发的软件)和数据库(例如HeidiSQL数据库)。监控中心与其他供暖模式系统(例如采用不同的数据库或不同的控制方式的供暖模式系统)之间采用的公共接口模块可以是以太网或移动互联网，通信协议采用RESTful协议。
2、区域控制器。
区域控制器用于当所述数据采集周期到达时，向该区域控制器关联的所有分组控制器广播发出采样命令；
所述分组控制器具体用于：
当接收到区域控制器广播的采样命令后，依次遍历关联的全部温控终端，读取并保存温控终端的运行数据；
当检测到接收区域控制器广播的采样命令的时间达到预设的响应时间时，将保存的所述运行数据发送给监控中心。
具体地，区域控制器(楼宇控制器)当数据采集周期到达时，向该区域内的全部分组控制器(楼层控制器)广播发出采样命令。各分组控制器收到采样命令后，开始依次遍历全部温控终端，读取温控终端的运行数据，分组控制器将采集到的数据进行缓存。在区域控制器在发出广播15秒后，开始依次读各分组控制器缓存的数据，并转发到监控中心进行存储。
所述区域控制器具体用于：当接收到终端设备的区域监控请求时，生成区域监控响应返回给终端设备。因为区域控制器与分组控制器采用485通信方式，是单任务系统，故区域控制器还需要协调并发的、来自监控中心的任务。
参见图2，区域控制器包括第一MCU模块、RS485通信模块、以太网通信模块、无线通信模块和功能模块。区域控制器作为通信中继节点，承担监控中心与区域内分组控制器的连接。区域控制器通过RS485组网，连接区域内全部分组控制器。所述区域控制器通过所述以太网通信模块和无线通信模块所述监控中心电连接。区域控制器是嵌入式设备，软件采用PIC单片机的汇编语言编制。
监控中心与区域控制器的通信过程包括：
区域控制器上电或重新连接后，主动向监控中心发起TCP连接，并在接收到监控中心的响应后，建立监控中心到区域控制器的TCP连接；
监控中心当检测到预设的扫描时间到达时，对区域控制器进行扫描，获得区域控制线的在线状态；
区域控制器当检测到离线后，向监控中心发起TCP连接，直至接收到监控中心的响应。
具体地，监控中心到各区域控制器的通信模式采用C/S模式，监控中心作为TCP服务器端，区域控制器作为客户端。当区域控制器使用光纤(网线)连接的方式与监控中心连接时，在区域控制器上电(或失联重新连接)后，主动向监控中心发起TCP连接，监控中心响应后，建立监控中心到区域控制器的TCP连接。此后，监控中心每隔一段时间进行一次扫描，以确定区域控制线是否在线。如果出现线路故障(例如光纤故障或人为关断网络设备，拔掉网线等)，区域控制器自己检测到失联后，无需人为干预，自动开始不停的要求连接，直至确认建立了连接。
当区域控制器使用3G/4G/5G的方式与监控中心连接时，在区域控制器(4G传输模块)上电(或失联重新连接)后，主动向无线中继模块发起TCP连接，无线中继模块响应后，记录区域控制器的ID和相应的IP地址。此后无线中继模块每隔一段时间(可设)进行一次扫描，以确定区域控制器是否在线。区域控制器自己检测到失联后，无需人为干预，自动开始不停的要求连接，直至确认建立了连接。
3、分组控制器。
分组控制器接收来自区域控制器的温控命令，并将所述温控命令传输给指定的温控终端，对温控终端进行控制；
具体地，分组控制器供用户根据不同的需求设置多种采暖模式，比如教学楼、教室、办公室、会议室等不同场景下的采暖模式，其中每种采暖模式可设置最多6个执行不同温度控制的时间段，以适应电力部门的峰平谷电价和不同的温度要求。例如以教学楼为例：同一楼内，有多种采暖需求不一样的房间，比如教室，会议室，教师办公室，机房，值班室等。教室在每天晚上22：30晚自习时间后，供热温度就可以从22～20℃变更为16～14℃，然后在第二天5：00开始升温。而值班室因为有人值班，夜间就不能降温。分组控制器根据不同采暖模式的时间段通知温控终端，实现分时控制。
在区域控制器与分组控制器的485通信过程中，可以设置波特率为4800BPS。参见图3，分组控制器包括第二MUC模块、多个RS485模块和功能模块。分组控制器通过RS485与温控终端电连接。分组控制器主要用于温度调控调度，根据采暖模式以及各供暖时间段，协调发出各时间段的温控方案，具体为：
分组控制器将数据分发给监控中心时，将存储在存储器中的数据分成多次(例如4次)发送给监控中心，因为温控终端采用2400BPS的通信链路，传送延时较大，若一次传送63个温控终端的数据，耗时约1.5秒以上，若此时接收到其他访问请求，延时将无法忍受，故采用以上分时方法，每次传送16个温控终端的数据，减少每次发送的时间。
4、温控终端。
用于采集供热点的实际温度，并根据所述实际温度和预设温度对供热点的供热设备进行控制(例如控制供热设备的开启和关闭)。温控终端接收监控中心发起的状态查询指令，并将根据所述状态查询指令查询到的数据返回给监控中心；温控终端还接收分组控制器发出的时间段调温命令(例如包含运行温度的上下限)，或者是通过监控中心(或APP)在线调整其温控模式(例如包括关闭模式/防冻模式/独立模式)，调整后，未经解除调整，将一直以新的温控模式运行(包括停电后再上电)。
参见图4，温控终端包括第三MCU模块、RS485模块、电控单元、温度检测单元和其他功能模块。其中温度检测单元为了降低成本，采用NTC热敏电阻作为传感器，采用模数转换的方式采集温度。除此以外，温控终端为了解决元件离散性的问题，设计了+/-补偿机制，保证供热点附近温度误差小于等于0.5℃。温控终端配置有自身的温控模式，可以在配置的温控模式下运行。温控终端的温度检测单元驱动SSR对加热电缆供/断电，实现温度调整，并利用SSR的光电耦合实现与电网的电气隔离。由于温控设备节点多，线路不规范，所以在分组控制器与温控终端的通信过程中，波特率可以设置为2400BPS，用降低通信速率来保证通信正确。
温控器终端固化的配置有：温控器ID、温控器温控模式、持续加温时间(分钟)、阻断加热时间(分钟)、温度+补偿(分辨率0.5℃)、温度-补偿(分辨率0.5℃)、防冻模式温度参数(温度上下限)、独立模式温控参数(温度上下限)、模式1～5温度参数(温度上下限)、模块自身模式温控参数(温度上下限)等等。
温控终端的供暖模式可以包括以下几种：
1)关闭模式：控制供热设备停止加热，但监控中心可以在线读取供热点的实际温度。
2)防冻模式：按照防冻模式温度参数(温度上下限)进行控制，所有系统内的防冻模式均执行统一的温度，该供暖模式适用于暂时无需供暖的房间，如库房等。
3)根据分组控制器的采暖模式设置。每个模式可将全天24小时分成最多6个时间段。每个时间段内执行各自的温度上下限。
温控终端上电时，按照自身固化的供暖模式及参数工作，直至收到分组控制器发来新的温控命令，调整其供暖模式及参数。如果由于线路通信障碍或分组控制器问题，温控终端未收到分组控制器发来的执行参数，温控终端将继续执行之前最后收到(或配置)的参数。
温控器终端采用NTC热敏电阻作为温度传感器，会有一定的离散性。为了兼顾成本与测温误差，温控器终端设计了温度误差补偿机制。可以保证测量误差在0.5℃以内。补偿方法：某温控器终端实测温度值与标准温度计比较，实测值偏低0.5℃，在配置终端时，温度+补偿单元设为0.5℃，这样终端每次测量温度后，在测量值上加上补偿值，作为最终实际执行实时温度值。
5、无线中继模块。
当系统中的区域控制器与监控中心通信时，无线中继模块用于记录区域控制器和监控中心的设备标识和地址，转发区域控制器和监控中心之间的数据。无线中继模块用于为终端设备提供监控中心的地址，并转发终端设备和监控中心之间的消息。当本系统与其他供暖模式系统进行互联互通时，无线中继模块作为本系统的接口。
无线中继模块可以运行在公有云的ECS平台中，操作系统为Windows10，运行中继软件(.NET开发)和数据库(HeidiSQL)。
6、公共接口模块。
公共接口模块隶属于监控中心，通过互联网与其他供暖模式系统进行对接，以达到多系统间数据资源共享，同时可以通过增加模块插件(接口)的方式，对其他供暖模式系统的网元进行管理(监测与控制)，实现单一平台管理多个供热系统的功能。公共接口模块软件采用.Net开发，利用RESTful协议完成系统间的数据与信令的交换。
7、终端设备。
终端设备包括手机或平板，加载APP移动客户端，为用户提供远程控制电供热控制系统的能力，方便用户公司高层监管和维护人员的日常维护使用。终端设备与监控中心通过移动互联网进行通信。终端设备支持Android和iOS移动操作系统。终端设备供用户通过APP查看系统中所有设备的配置，任意指定的温控终端的运行现场以及配置，或者是针对网内任一节点(区域/分组控制器以及温控终端)在线进行调整配置。
8、公有云平台。
公有云平台的作用是建立监控中心到区域控制器的通信中继，协助完成监控中心与区域控制器之间的通信。终端设备访问监控中心，也需从云平台上获取监控中心的IP地址。
本发明实施例所提供的系统，为简要描述，实施例部分未提及之处，可参考前述系统实施例中相应内容。
最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围，其均应涵盖在本发明的权利要求和说明书的范围当中。

Claims (10)

1.一种电控供热控制系统，其特征在于，包括：
监控中心；
至少一个区域控制器：分别设置在不同的区域内，与所述监控中心电连接；
至少一个分组控制器：与所在区域内的区域控制器电连接；
至少一个温控终端：分别设置在不同的供热点处，与所述分组控制器电连接；用于采集供热点的实际温度，并根据所述实际温度和预设温度对供热点的供热设备进行控制；
公有云平台：通过无线中继模块与所述监控中心电连接，实现与监控中心的数据交互；
终端设备：用于供用户访问所述公有云平台上监控中心上传的数据；
公共接口模块：实现所述监控中心与其他供暖模式系统之间的电连接，实现所述监控中心与其他供暖模式系统之间的数据共享和管理。
2.根据权利要求1所述电控供热控制系统，其特征在于，
所述监控中心具体用于：
设置所述区域控制器的区域ID、关联的分组控制器的数量和数据采集周期；设置所述分组控制器的分组ID、关联的温控终端的数量、采暖模式、温控终端的启用数量以及启用时间段；设置所述温控终端的终端ID和供暖模式。
3.根据权利要求2所述电控供热控制系统，其特征在于，
所述监控中心通过IP网络、光纤或电信运营商公共网络与所述区域控制器电连接；监控中心通过IP网络或通过电信运营商公共网络与所述无线中继模块电连接；监控中心通过IP网络或通过电信运营商公共网络与所述终端设备电连接。
4.根据权利要求2所述电控供热控制系统，其特征在于，
所述区域控制器具体用于：
当所述数据采集周期到达时，向该区域控制器关联的所有分组控制器广播发出采样命令；
当接收到终端设备的区域监控请求时，生成区域监控响应返回给终端设备。
5.根据权利要求4所述电控供热控制系统，其特征在于，
所述分组控制器具体用于：
当接收到区域控制器广播的采样命令后，依次遍历关联的全部温控终端，读取并保存温控终端的运行数据；
当检测到接收区域控制器广播的采样命令的时间达到预设的响应时间时，将保存的所述运行数据发送给监控中心。
6.根据权利要求4所述电控供热控制系统，其特征在于，
所述区域控制器包括第一MCU模块、RS485通信模块、以太网通信模块、无线通信模块和功能模块；所述区域控制器通过所述RS485通信模块与分组控制器电连接，所述区域控制器通过所述以太网通信模块和无线通信模块所述监控中心电连接。
7.根据权利要求4所述电控供热控制系统，其特征在于，
监控中心与区域控制器的通信过程包括：
区域控制器上电或重新连接后，主动向监控中心发起TCP连接，并在接收到监控中心的响应后，建立监控中心到区域控制器的TCP连接；
监控中心当检测到预设的扫描时间到达时，对区域控制器进行扫描，获得区域控制线的在线状态；
区域控制器当检测到离线后，向监控中心发起TCP连接，直至接收到监控中心的响应。
8.根据权利要求4所述电控供热控制系统，其特征在于，
所述分组控制器具体用于：
接收来自区域控制器的温控命令，并将所述温控命令传输给指定的温控终端，对温控终端进行控制。
9.根据权利要求8所述电控供热控制系统，其特征在于，
所述分组控制器包括第二MUC模块、多个RS485模块和功能模块；所述分组控制器通过所述RS485模块与温控终端电连接。
10.根据权利要求8所述电控供热控制系统，其特征在于，
所述温控终端具体用于：
用于采集供热点的实际温度，并根据所述实际温度和预设温度对供热点的供热设备进行控制；
接收监控中心发起的状态查询指令，并将根据所述状态查询指令查询到的数据返回给监控中心。
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