CN112880001A - 一种即插即用的无增容电采暖控制方法及系统 - Google Patents

Abstract

本申请公开一种即插即用的无增容电采暖控制方法及系统。所述系统包括设置于每一户的一个定量器和设置在需要供暖的每个房间中的电暖器；每个电暖器均包括外壳和设置在外壳内的温控器和发热体；定量器与电暖器通过电力线电连接，而且基于电力载波通信技术实现定量器与电暖器之间通过电力线进行数据通信；定量器向电暖器发送停/供暖信号，由电暖器内的温控器对发热体进行加热控制。采用本申请提供的电采暖控制方法及系统，通过将温控器与发热体集成到一个电暖器的方法实现电暖器的即插即用；通过对各电采暖设备的供电优化能够减少用户用电量，极大地实现了电采暖的推广使用。

Description

一种即插即用的无增容电采暖控制方法及系统

技术领域

本申请涉及电采暖控制领域，尤其涉及一种即插即用的无增容电采暖控制方法及系统。

背景技术

电采暖是将清洁的电能转换为热能的一种优质舒适环保的采暖方式，将电能转化成热能直接放热或通过热媒介质在采暖管道中循环来满足供暖需求的采暖方式或设备。众所周知，电能因为无噪音、无废气，是最环保、清洁的能源，所以电暖器在众多采暖设备当中显得十分时尚、优越。

然而现有的电暖器在实际使用时由于没有很好的进行调配优化，所以存在耗电量大的问题，增大了居民使用的成本，大力推广受限，因此亟需一种能够减少耗电量且架设成本更低的采暖方式。

发明内容

本申请提供了一种即插即用的无增容电采暖控制系统，包括：设置于每一户的一个定量器和设置在需要供暖的每个房间中的电暖器；每个电暖器均包括外壳和设置在外壳内的温控器和发热体；

其中，定量器与电暖器通过电力线电连接，而且基于电力载波通信技术实现定量器与电暖器之间通过电力线进行数据通信；定量器向电暖器发送停/供暖信号，由电暖器内的温控器对发热体进行加热控制。

如上所述的即插即用的无增容电采暖控制系统，其中，定量器安装在用户的层箱或用户家中的总电箱，每一户的定量器一端连接用户入户线，用于监测用户入户电的实时功率，另一端连接插座，用于监测插座支线功率，单独控制每个插座上电暖器实施供电/断点指示。

如上所述的即插即用的无增容电采暖控制系统，其中，定量器具体包括定量器MCU控制电路模块、定量器电源模块、定量器电力载波模块、主线检测功率模块和支线检测功率模块。

如上所述的即插即用的无增容电采暖控制系统，其中，定量器电源模块连接交流电网，将交流电转换为定量器所需的各类直流电压；定量器电力载波模块一端连接定量器MCU控制电路模块、另一端连接温控器，通过定量器电力载波模块能够将定量器MCU控制电路模块的停/供暖信号通过电力线传输至温控器；主线检测功率模块用于监测用户入户电的功率，将实时检测到的入户电的功率传输至定量器MCU控制电路模块；每个支线检测功率模块用于监测对应的含有插座的支线功率，将实时检测到的支线功率传输至定量器MCU控制电路模块。

如上所述的即插即用的无增容电采暖控制系统，其中，定量器MCU控制电路模块若判断接收到的用户入户电功率超出定量器的主线预警功率时，按照房间的优先等级的高低进行暂时性的断开采暖设备供电；当入户电有空闲功率并且房间温度未达到设定温度时则定量器发送允许加热的命令，则控制电暖器开始加热；若房间温度未达到设定温度但是定量器监测到的空闲功率小于该房间的采暖功率则该房间的采暖设备处于等待加热状态，不能加热。

如上所述的即插即用的无增容电采暖控制系统，其中，定量器MCU控制电路模块若判断接收到的实时支线功率超过对应的支线预警功率，则按照接入的顺序的先后进行暂时性的断开电暖器供电；并且当支线有空闲功率并且房间温度未达到设定温度时则定量器发送允许加热的命令，则电暖器开始加热，若支线功率不够启动下一个电暖器时则等待启动。

如上所述的即插即用的无增容电采暖控制系统，其中，每个电暖器均包括外壳和设置在外壳内的温控器和发热体，发热体由加热材料构成的散热翼板并排层叠连接，温控器连接发热体，对发热体进行加热控制；电暖器通过安装在用户家中的每个安装采暖设备的房间内，用于监测对应加热区域的温度，即监测每个对应电暖器的温度，并为该房间供热。

如上所述的即插即用的无增容电采暖控制系统，其中，温控器包括包括温控器MCU控制模块、温控器电源模块、温度检测模块、温控器电力载波模块和加热控制模块。

如上所述的即插即用的无增容电采暖控制系统，其中，温控器电源模块连接交流电网，将交流电转换为温控器所需的各类直流电压；温控器电力载波模块一端连接温控器MCU控制电路模块、另一端连接定量器，通过温控器电力载波模块能够接收定量器发送的停/供暖信号，以及通过温控器电力载波模块将温度检测模块检测到的电暖器的当前温度传输至定量器；温控器MCU控制电路模块用于通过温控器电力载波模块接收定量器发送的停/供暖信号，以及用于通过温控器电力载波模块向定量器发送检测到的当前温度，还用于向电暖器启停模块传输启/停电暖器的指示；加热控制模块一端连接温控器MCU控制模块，另一端连接发热体，用于根据来自温控器MCU控制模块的启/停电暖器的指示为发热体供电/断电，使发热体加热或停止加热。

本申请还提供一种即插即用的无增容电采暖控制方法，包括：

定量器预置主线预警功率和支线预警功率，并存储各个房间的设定温度和采暖功率，监测用户入户电功率和支线功率，并实时接收电暖器发送的各房间当前温度；

定量器根据主线预警功率、支线预警功率、设定温度和各房间采暖功率、以及当前温度进行分析：

如果监测到某一支线功率超过其对应的支线预警功率，则控制电暖器进行暂时性断电；

如果监测到支线有空闲功率并且房间温度未达到设定温度，则定量器向电暖器发送允许加热的命令，则电暖器开始加热；

如果监测到用户入户电功率超出主线预警功率，则按照房间的优先等级的高低控制电暖器进行暂时性断电。

如果监测到入户电有空闲功率，且存在当前温度未达到设定温度的房间，则向该房间电暖器发送允许加热指示，开启电暖器供电模式；

如果存在当前温度未达到设定温度的房间且入户电空闲功率小于该房间的采暖功率，则向该房间电暖器发送等待加热指示，控制该房间的电暖器处于等待加热状态，不能加热

本申请实现的有益效果如下：采用本申请提供的电采暖控制方法及系统，通过电力载波技术实现只通过电力线即可进行数据通信，实现不必重新布线而能够克服无线通信所导致的控制死角的问题，而且避免了多路信号间的干扰；通过将温控器与发热体集成到一个电暖器的方法实现电暖器的即插即用；通过对各电采暖设备的供电优化能够减少用户用电量，极大地实现了电采暖的推广使用。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明中记载的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本申请实施例一提供的一种即插即用的无增容电采暖控制系统接线图；

图2是定量器示意图；

图3是电暖器示意图；

图4是本申请实施例二提供的一种即插即用的无增容电采暖控制方法流程图。

具体实施方式

下面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，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

实施例一

本申请实施例一提供一种即插即用的无增容电采暖控制系统，如图1所示，包括设置于每一户的一个定量器和设置在需要供暖的每个房间中的电暖器；其中定量器与电暖器通过电力线电连接，而且基于电力载波通信技术实现定量器与电暖器之间通过电力线即可进行数据通信，由此实现不必重新布线而能够克服无线通信所导致的控制死角的问题，而且避免了多路信号间的干扰。

①定量器安装在用户的层箱或用户家中的总电箱，每一户的定量器一端连接用户入户线(一般只接火线和零线，且定量器的检测线圈套接在入户线的火线上，可以在总闸的上口或下口均可)，用于监测用户入户电的实时功率，另一端连接插座，用于监测插座支线功率，单独控制每个插座上电暖器实施供电/断点指示；

具体地，如图2所示，定量器具体包括定量器MCU控制电路模块、定量器电源模块、定量器电力载波模块、定量器显示模块、主线检测功率模块和支线检测功率模块；

其中，定量器电源模块连接220V交流电网，通过定量器电源模块将220V交流市电转换为定量器所需的各类直流电压；

定量器电力载波模块一端连接定量器MCU控制电路模块、另一端分别连接各个电暖器，通过定量器电力载波模块能够将定量器MCU控制电路模块的停/供暖信号通过电力线传输至电暖器；

定量器显示模块包括显示屏和按键，可以为实体按键或触摸屏，用于接收用户对参数的设置，包括设置流经定量器的最大电流、需要启停某组电暖器、当前显示日期时间、供暖/停暖时段等；

主线检测功率模块中预置有主线预警功率，用于监测用户入户电功率，将实时监测到的入户电功率传输至定量器MCU控制电路模块；定量器MCU控制电路模块若判断接收到的用户入户电功率超出定量器的主线预警功率时，按照房间的优先等级的高低进行暂时性的断开采暖设备供电；当入户电有空闲功率并且房间温度未达到设定温度时则定量器发送允许加热的命令，则控制电暖器开始加热；若房间温度未达到设定温度但是定量器监测到的空闲功率小于该房间的采暖功率则该房间的采暖设备处于等待加热状态，不能加热；

支线检测功率模块的数量根据需要供暖的房间数所设定，每个支线检测功率模块中预置一个支线预警功率，分别监测含有插座的支线功率，将实时监测到的支线功率传输至定量器MCU控制电路模块；定量器MCU控制电路模块若判断接收到的实时支线功率超过对应的支线预警功率，则按照接入的顺序的先后进行暂时性的断开电暖器供电；并且当支线有空闲功率并且房间温度未达到设定温度时则定量器发送允许加热的命令，则电暖器开始加热，若支线功率不够启动下一个电暖器时则等待启动；

另外，为了方便对实际调整方案的查阅，在电暖器上进行的调整均需要在定量器中所有记录，故在定量器MCU控制电路模块中还设置存储模块，用于存储电暖器通过电力线发送的温度、湿度等记录，以及记录每次调整电暖器的日志信息。

本申请实施例通过定量器调配采暖用电和生活用电，根据大功率的生活用电设备的使用特点功率大时间短的特点，进行生活用电和采暖用电的调配，当大功率的生活用电接入定量器监测到入户功率超出预警值则按照房间优先等级中断优先等级低的房间的电暖器，降低整体用电功率保证支线功率在支线最大负载以内，当大功率的生活用电设备停止使用时定量器监测到空闲功率则按照优先等级和采暖功率来启动电暖器。由此定量器时刻处在电采暖控制系统中实时动态的电暖器的启停，把入户功率充分利用，由电暖器的交替启动来实现房间内的温度达标，解决了为电采暖增容问题；另外即插即用采用原有线路省去布线环节，节约了成本且方便易控。

②每个电暖器均包括外壳和设置在外壳内的温控器和发热体，发热体由加热材料构成的散热翼板并排层叠连接，温控器连接发热体，对发热体进行加热控制；电暖器通过安装在用户家中的每个安装采暖设备的房间内，用于监测对应加热区域的温度，即相当于监测每个对应电暖器的温度，并为该房间供热；

具体地，温控器包括包括温控器MCU控制模块、温控器电源模块、温度检测模块、温控器电力载波模块、温控器显示模块和加热控制模块；

其中，温控器电源模块连接220V交流电网，通过温控器电源模块将220V交流市电转换为温控器所需的各类直流电压；

温度检测模块用于检测当前温度，实时将采集到的温度传输至温控器MCU控制模块；

温控器电力载波模块一端连接温控器MCU控制电路模块、另一端连接定量器，通过温控器电力载波模块能够接收定量器发送的停/供暖信号，以及通过温控器电力载波模块将温度检测模块检测到的电暖器的当前温度传输至定量器；

温控器显示模块包括显示屏和按键，可以为实体按键或触摸屏，用于接收用户对控制目标参数的设置，如用户设置温度或湿度等；

温控器MCU控制电路模块用于通过温控器电力载波模块接收定量器发送的停/供暖信号，以及用于通过温控器电力载波模块向定量器发送检测到的当前温度，还用于向电暖器启停模块传输启/停电暖器的指示；

加热控制模块一端连接温控器MCU控制模块，另一端连接发热体，用于根据来自温控器MCU控制模块的启/停电暖器的指示为发热体供电/断电，使发热体加热或停止加热。

本申请实施例中，电暖器是由温控器和发热体组成的一体式结构，在需要供暖安装时，只需要将电暖器插入户内插座中，不需要再进行其他组件安装，实现电暖器的即插即用，而且定量器能够实时的对电暖器进行启停操作，实现了电采暖控制的无增容性。

实施例二

本申请实施例二提供一种即插即用的无增容电采暖控制方法，如图4所示，包括如下步骤：

步骤410、定量器预置主线预警功率和支线预警功率，并存储各个房间的设定温度和采暖功率，监测用户入户电功率和支线功率，并实时接收电暖器发送的各房间当前温度；

本申请实施例中，定量器安装在用户入户线上，在定量器内部设置两组监测模块，包括监测的用户入户电实时功率的一个主线监测功率模块和监测含有插座的支线功率的一个或多个支线监测功率模块；其中实时功率包括电暖器的功率以及各其他大功率用电设备的功率，支线功率为每个电暖器的功率；

每个支线监测功率模块中分别设置支线预警功率，监测的是某一插座的所有用电设备功率，一般略低于该插座所能承受的额定功率，防止插座因功率太大而烧坏；主线监测功率模块中设置主线预警功率，一般略低于定量器所能承受的额定功率，防止定量器因功率太大而烧坏；

若所有电暖器均启动且同时又启动其他大功率用电设备时，即可能存在入户总功率超过预警功率的情况，也可能存在某一插座总功率超过该插座的支线预警功率的情况，考虑到其他大功率用电设备的用电时长相对较短，而短时间的停止电暖器供电不会明显影响用户体验，因此为了方便用户使用其他大功率用户设备，定量器根据当前出现的各种情况对电暖器执行相应对策；

另外，在定量器中预先存储有用户自行设定的最佳温度，该温度可以由用户根据需求进行更新；当电暖器检测到当前温度超过了设定的温度时，为了减少用电量，优选在房间加热到该设定温度之后停止电暖器的供电，由此即可空闲出功率；此外还在定量器中预先存储各房间采暖功率，是否要启动某一房间的电暖器由空闲功率和该房间采暖功率决定。

步骤420、定量器根据主线预警功率、支线预警功率、设定温度和各房间采暖功率、以及当前温度进行分析：

如果监测到某一支线功率超过其对应的支线预警功率，则控制电暖器进行暂时性断电；

具体地，如果某一插座支线上所使用的用电设备总功率太高时，那么需要断开这个插座支线上的电暖器，若该支线上有多个电暖器，则可以按照电暖器接入的先后顺序控制电暖器进行暂时性断电，另外也可以按照当前电暖器温度由高到底的顺序控制电暖器进行暂时性断电。

如果监测到支线有空闲功率并且房间温度未达到设定温度，则定量器向电暖器发送允许加热的命令，则电暖器开始加热；

具体地，定量器支线监测功率模块若监测到某一或某些支线有空闲功率，则可以考虑为该房间供热，每个电暖器的采暖功率是预先设定的，如果空闲功率不足以启动下一个电暖器则当前处于等待启动状态，若空闲功率足够启动下一电暖器则需要考虑当前房间的温度，若未达到设定温度则启动电暖器，若达到设定温度则为了省电选择无需启动电暖器。

如果监测到用户入户电功率超出主线预警功率，则按照房间的优先等级的高低控制电暖器进行暂时性断电；

优选地，由于每个房间所需的供暖量不同，如向阳房间需要的供暖量低，向阴房间需要的供暖量高，因此在定量器中设置各个房间的优先等级，如根据需要的供暖量由低到高的顺序设置的优先等级为房间1>房间3>房间4>房间2，当用户入户电功率超出预警功率时，优先关闭供暖量需求最低的房间，沿着优先等级依次关闭房间，即按照房间1、3、4、2的顺序依次关闭对应的电暖器，直至用户入户电功率不超出主线预警功率为止。

如果监测到入户电有空闲功率，且存在当前温度未达到设定温度的房间，则向该房间电暖器发送允许加热指示，开启电暖器供电模式；

若存在某一房间的温度达到设定温度时，则该房间的入户电即出现空闲功率，则定量器检测各个电暖器传输来的各房间当前温度，如果存在当前温度未达到设定温度的房间，则根据预先设定的规则进行电暖器的开启；可选地根据供暖量需求设定的优先等级和当前温度分别所占的权重计算最先开启哪个房间的电暖器，例如存在当前温度未达到设定温度的房间为房间1、2、4，供暖量需求设定的优先等级为1、4、2，且对应的当前温度为21℃、18℃、23℃，预先设置供暖量需求所占权重为30％、当前温度所占权重为70％，则分别计算各房间：供暖量需求优先等级*供暖量需求所占权重+当前温度*当前温度所占权重，按照计算结果由小到大的顺序排序，得到的最小值即为最先开启的房间。

如果存在当前温度未达到设定温度的房间且入户电空闲功率小于该房间的采暖功率，则向该房间电暖器发送等待加热指示，控制该房间的电暖器处于等待加热状态，不能加热。

尽管已描述了本申请的优选实施例，但本领域内的技术人员一旦得知了基本创造性概念，则可对这些实施例作出另外的变更和修改。所以，所附权利要求意欲解释为包括优选实施例以及落入本申请范围的所有变更和修改。显然，本领域的技术人员可以对本申请进行各种改动和变型而不脱离本申请的精神和范围。这样，倘若本申请的这些修改和变型属于本申请权利要求及其等同技术的范围之内，则本申请也意图包含这些改动和变型在内。

Claims (10)

1.一种即插即用的无增容电采暖控制系统，其特征在于，包括：设置于每一户的一个定量器和设置在需要供暖的每个房间中的电暖器；每个电暖器均包括外壳和设置在外壳内的温控器和发热体；

其中，定量器与电暖器通过电力线电连接，而且基于电力载波通信技术实现定量器与电暖器之间通过电力线进行数据通信；定量器向电暖器发送停/供暖信号，由电暖器内的温控器对发热体进行加热控制。

2.如权利要求1所述的无增容电采暖控制系统，其特征在于，定量器安装在用户的层箱或用户家中的总电箱，每一户的定量器一端连接用户入户线，用于监测用户入户电的实时功率，另一端连接插座，用于监测插座支线功率，单独控制每个插座上电暖器实施供电/断点指示。

3.如权利要求1所述的无增容电采暖控制系统，其特征在于，定量器具体包括定量器MCU控制电路模块、定量器电源模块、定量器电力载波模块、主线检测功率模块和支线检测功率模块。

4.如权利要求3所述的无增容电采暖控制系统，其特征在于，定量器电源模块连接交流电网，将交流电转换为定量器所需的各类直流电压；定量器电力载波模块一端连接定量器MCU控制电路模块、另一端连接温控器，通过定量器电力载波模块能够将定量器MCU控制电路模块的停/供暖信号通过电力线传输至温控器；主线检测功率模块用于监测用户入户电的功率，将实时检测到的入户电的功率传输至定量器MCU控制电路模块；每个支线检测功率模块用于监测对应的含有插座的支线功率，将实时检测到的支线功率传输至定量器MCU控制电路模块。

5.如权利要求4所述的无增容电采暖控制系统，其特征在于，定量器MCU控制电路模块若判断接收到的用户入户电功率超出定量器的主线预警功率时，按照房间的优先等级的高低进行暂时性的断开采暖设备供电；当入户电有空闲功率并且房间温度未达到设定温度时则定量器发送允许加热的命令，则控制电暖器开始加热；若房间温度未达到设定温度但是定量器监测到的空闲功率小于该房间的采暖功率则该房间的采暖设备处于等待加热状态，不能加热。

6.如权利要求4所述的无增容电采暖控制系统，其特征在于，定量器MCU控制电路模块若判断接收到的实时支线功率超过对应的支线预警功率，则按照接入的顺序的先后进行暂时性的断开电暖器供电；并且当支线有空闲功率并且房间温度未达到设定温度时则定量器发送允许加热的命令，则电暖器开始加热，若支线功率不够启动下一个电暖器时则等待启动。

7.如权利要求1所述的无增容电采暖控制系统，其特征在于，每个电暖器均包括外壳和设置在外壳内的温控器和发热体，发热体由加热材料构成的散热翼板并排层叠连接，温控器连接发热体，对发热体进行加热控制；电暖器通过安装在用户家中的每个安装采暖设备的房间内，用于监测对应加热区域的温度，即监测每个对应电暖器的温度，并为该房间供热。

8.如权利要求7所述的无增容电采暖控制系统，其特征在于，温控器包括包括温控器MCU控制模块、温控器电源模块、温度检测模块、温控器电力载波模块和加热控制模块。

9.如权利要求8所述的无增容电采暖控制系统，其特征在于，温控器电源模块连接交流电网，将交流电转换为温控器所需的各类直流电压；温控器电力载波模块一端连接温控器MCU控制电路模块、另一端连接定量器，通过温控器电力载波模块能够接收定量器发送的停/供暖信号，以及通过温控器电力载波模块将温度检测模块检测到的电暖器的当前温度传输至定量器；温控器MCU控制电路模块用于通过温控器电力载波模块接收定量器发送的停/供暖信号，以及用于通过温控器电力载波模块向定量器发送检测到的当前温度，还用于向电暖器启停模块传输启/停电暖器的指示；加热控制模块一端连接温控器MCU控制模块，另一端连接发热体，用于根据来自温控器MCU控制模块的启/停电暖器的指示为发热体供电/断电，使发热体加热或停止加热。

10.一种即插即用的无增容电采暖控制方法，其特征在于，包括：

定量器预置主线预警功率和支线预警功率，并存储各个房间的设定温度和采暖功率，监测用户入户电功率和支线功率，并实时接收电暖器发送的各房间当前温度；

定量器根据主线预警功率、支线预警功率、设定温度和各房间采暖功率、以及当前温度进行分析：

如果监测到某一支线功率超过其对应的支线预警功率，则控制电暖器进行暂时性断电；

如果监测到支线有空闲功率并且房间温度未达到设定温度，则定量器向电暖器发送允许加热的命令，则电暖器开始加热；

如果监测到用户入户电功率超出主线预警功率，则按照房间的优先等级的高低控制电暖器进行暂时性断电；

如果监测到入户电有空闲功率，且存在当前温度未达到设定温度的房间，则向该房间电暖器发送允许加热指示，开启电暖器供电模式；

如果存在当前温度未达到设定温度的房间且入户电空闲功率小于该房间的采暖功率，则向该房间电暖器发送等待加热指示，控制该房间的电暖器处于等待加热状态，不能加热。

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