CN115307192B - 基于太阳能光伏光热供暖的家用温度控制系统 - Google Patents

基于太阳能光伏光热供暖的家用温度控制系统 Download PDF

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Abstract

本发明公开了感温模块、客户端模块、控制器、终端判定模块、数据采集模块和供暖模块，通过采集用户当前室内温度P1，当前室外温度P2，用户当前预计到家时间Td，终端判定模块从开始接收到预计到家时间数据后开始供暖到室内温度上升到预设阈值A所需的最大时间Tmax和最短时间Tmin，终端判定模块对用户当前预计到家时间Td进行是否供暖判定，避免了供暖提前开启造成的不必要的资源浪费问题的发生；通过显示单元对当前状态下用户到家时间和供暖到指定温度时间的差值的时间数据进行显示，避免了用户过早的回家导致供暖还未完全生效情况的发生。

Description

基于太阳能光伏光热供暖的家用温度控制系统
技术领域
本发明涉及太阳能家用供暖领域，具体涉及基于太阳能光伏光热供暖的家用温度控制系统。
背景技术
太阳能是一种取之不尽用之不竭的清洁能源，也是现在大力发展的清洁能源之一，在建筑能耗日益严峻的今天，发展太阳能光伏光热供暖的家用温度控制系统是未来供暖的方向之一。
在现有技术中，太阳能光伏光热供暖的家用温度控制系统在使用的过程中无法合理地调整供暖开启的时间，过早的开启供暖会导致不必要的资源浪费，且供暖时都保持在阀门开合度100％下，这样会导致资源的浪费，为了解决上述问题，提供了基于太阳能光伏光热供暖的家用温度控制系统，本发明提供了一下技术方案。
发明内容
本发明的目的在于提供基于太阳能光伏光热供暖的家用温度控制系统,解决现有技术中无法合理地调整供暖开启的时间，过早的开启供暖会导致不必要的资源浪费，且供暖时都保持在阀门开合度100％下，这样会导致资源的浪费等问题。
本发明的目的可以通过以下技术方案实现：
基于太阳能光伏光热供暖的家用温度控制系统，包括：
感温模块对室内和室外的温度进行检测；
所述客户端模块包括操作单元、导航单元和显示单元，所述操作单元用于接收用户用户传输的供暖待开启指令，所述导航单元用于获取用户当前预计到家的时间，所述显示单元用于显示供暖数据；
供暖模块对家用室内进行供暖；
终端判定模块对接收的数据进行测算并判定所述终端判定模块从开始接收到预计到家时间数据后开始供暖到室内温度上升到预设阈值A所需的最大时间Tmax和最短时间Tmin，具体步骤如下：
步骤S11：所述终端判定模块获取到当前室内温度P1，当前室外温度P2，用户当前预计到家时间Td；
步骤S12：利用公式Tmin＝φ1×(P1-A)+φ2×(P2-P1)计算获取终端判定模块从开始接收到预计到家时间数据后开始供暖到室内温度上升到预设阈值A所需的最短时间Tmin，
利用公式Tmax＝[φ1×(P1-A)+φ2×(P2-P1)]×(δ+1)计算获取终端判定模块从开始接收到预计到家时间数据后开始供暖到室内温度上升到预设阈值A所需的最大时间Tmax；
步骤S13：对用户当前预计到家时间Td进行判定：
若Td>Tmax，此时利用公式Te＝Td-Tmax，计算获取待开启供暖时间Te，并依据待开启供暖时间生成待开启时间数据，所述终端判定模块将待开启时间数据传输到控制器；
所述控制器接收到终端判定模块传输的待开启时间数据后生成等待开启指令，并在过去Te时间后生成供暖指令，所述控制器将供暖指令传输到供暖模块；
若Tmin≤Td≤Tmax，此时终端判定模块生成供暖指令并将其传输到供暖模块。
若Td<Tmin，此时利用公式Th＝Tmin-Td计算获取当前状态下用户到家时间和供暖到指定温度时间的差值生成偏差时间数据并将其传输到客户端模块，所述客户端模块接收到终端判定模块传输的偏差时间数据后将其传输到显示单元，所述显示单元将其显示给用户，所述终端判定模块生成供暖指令并将其传输到供暖模块。
进一步的，阀门开合度为100％下的开始供暖时室内外温差和供暖时间的关联因子φ1、阀门开合度为100％下的开始供暖时室内温度升到预设温度和供暖时间的关联因子φ2，计算步骤如下：
步骤S221：进行温差段划分，将温差划分为30个等时长的标准温差段，一个标准温差段从00：00到24：00，依次类推得到所有的标准温差段L1、L2、...Lg，g＝1、2、...30；
步骤S222：依次获取所有标准温差段内的室内开始供暖时的室内温度V1、V2、...Vg，室外温度W1、W2、...Wg，以及对应室内供暖温度升到预设温度A的时间T1、T2、...Tg；
步骤S223：利用公式Bg＝A-Vg，计算获取Lg个标准温差段内室内开始供暖温度和供暖温度阈值A的预偏差值B1、B2、...Bg；
步骤S224：利用公式Cg＝Wg-Vg，计算获取Lg个标准温差段内开始供暖的室内外的温差值C1、C2、...Cg；
步骤S225：利用公式
Figure BDA0003783442330000031
计算获取Lg个标准温差段内室内温度升到预设温度A时间的离散值Q；
步骤S226：将Q和预设值Q1进行比较：
若Q-Q1>0，则按照|Ti-T|从大到小的顺序依次删除对应的Ti值并对应计算剩余的Ti值，直至Q-Q1≤0；所述T为Lg个标准温差段内剩余参与离散值运算的室内温度升到预设温度A所需时间的均值，1≤i≤g；
步骤S227：筛选获取参与离散值运算的Ti值对应的预偏差值Bi和温差值Ci；
步骤S228：利用公式
Figure BDA0003783442330000041
计算获取阀门开合度为100％下Lg个标准温差段内阀门开合度为100％下的开始供暖时室内外温差和供暖时间的关联因子φ1、阀门开合度为100％下的开始供暖时室内温度升到预设温度和供暖时间的关联因子φ2；
所述α为预偏差值与供暖时间的预设调节因子，所述β为温差值与供暖时间的预设调节因子，其中，
Figure BDA0003783442330000042
进一步的，阀门开合度对供暖的影响因子均值δ的获取步骤如下：
步骤S231：进行阀门的标准开合度划分，将阀门开合度均匀划分为20个标准开合度，初始的标准开合度为5％，依次类推得到所有的标准开合度Kn，n＝1、2、...n，1、2、...20；
步骤S232：按照步骤S221到步骤S228的步骤，计算获取标准开合度为5％下的开始供暖时室内外温差对供暖的影响因子φ3；
步骤S233：利用公式
Figure BDA0003783442330000043
计算获取阀门标准开合度为5％对供暖的偏差程度因子δ1；
步骤S234：按照步骤S233依次获取20个标准开合度对供暖的偏差程度因子δ1、δ2、...δn；
步骤S235：利用公式δ＝(δ1+δ2+、...+δn)/20计算获取阀门开合度对供暖的影响因子均值。
本发明的有益效果：
(1)本发明通过数据采集模块在设定阀门开合度为100％情况下的室内外温度进行分析，避免了阀门开合度对供暖时间影响情况的发生；
(2)本发明通过通过采集用户当前室内温度P1，当前室外温度P2，用户当前预计到家时间Td，终端判定模块从开始接收到预计到家时间数据后开始供暖到室内温度上升到预设阈值A所需的最大时间Tmax和最短时间Tmin，终端判定模块对用户当前预计到家时间Td进行是否供暖判定，避免了供暖提前开启造成的不必要的资源浪费问题的发生。
(3)本发明通过显示单元对当前状态下用户到家时间和供暖到指定温度时间的差值的时间数据进行显示，避免了用户过早的回家导致供暖还未完全生效情况的发生。
附图说明
下面结合附图对本发明作进一步的说明。
图1是本发明系统框图。
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，显然，所描述的实施例仅仅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，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。
如图1所示，基于太阳能光伏光热供暖的家用温度控制系统，包括：
感温模块、客户端模块、控制器、终端判定模块、数据采集模块和供暖模块。
所述感温模块包括室内感温单元和室外感温单元，所述感温模块用于对室内和室外的温度进行检测获取，所述室内感温单元用于检测获取室内温度，所述室外感温单元用于检测获取室外的温度。
所述客户端模块包括操作单元、导航单元和显示单元，所述操作单元用于用户输入供暖待开启指令，所述操作单元接收到用户传输的供暖待开启指令后生成查询用户到家指令并将其传输到导航单元，所述导航单元用于获取用户当前到家的时间，所述导航单元接收到操作单元传输的用户到家指令后获取当前用户预计到家的时间，所述导航单元根据当前预计到家的时间生成预计到家时间数据并将其传输到控制器，所述显示单元用于显示供暖数据。
所述控制器接收到客户端模块传输的预计到家时间数据后生成温度获取指令并将其传输到感温模块，所述感温模块接收到控制器传输的温度获取指令后将其分别传输到室内感温单元和室外感温单元，所述室内感温单元对当前室内的温度进行检测生成室内温度数据并将其传输到控制器，所述室外感温单元对当前室外的温度进行检测生成室外温度数据并将其传输到控制器，所述控制器接收到感温模块传输的室内温度数据和室外温度数据后生成当前温度数据并将其和预计到家时间数据一起传输到终端判定模块。
所述终端判定模块对接收的数据进行测算并判定所述终端判定模块从开始接收到预计到家时间数据后开始供暖到室内温度上升到预设阈值A所需的最大时间Tmax和最短时间Tmin，具体步骤如下：
步骤S11：所述终端判定模块获取到当前室内温度P1，当前室外温度P2，用户当前预计到家时间Td；
步骤S12：利用公式Tmin＝φ1×(P1-A)+φ2×(P2-P1)计算获取终端判定模块从开始接收到预计到家时间数据后开始供暖到室内温度上升到预设阈值A所需的最短时间Tmin，
利用公式Tmax＝[φ1×(P1-A)+φ2×(P2-P1)]×(δ+1)计算获取终端判定模块从开始接收到预计到家时间数据后开始供暖到室内温度上升到预设阈值A所需的最大时间Tmax；
所述φ1为阀门开合度为100％下的开始供暖时室内外温差和供暖时间的关联因子，所述φ2为阀门开合度为100％下的开始供暖时室内温度升到预设温度和供暖时间的关联因子；
步骤S13：对用户当前预计到家时间Td进行判定：
若Td>Tmax，此时利用公式Te＝Td-Tmax，计算获取待开启供暖时间Te并生成待开启时间数据，所述终端判定模块将待开启时间数据传输到控制器；
所述控制器接收到终端判定模块传输的待开启时间数据后生成Te定时指令并在Te时间后生成供暖指令，所述控制器将供暖指令传输到供暖模块；
若Tmin≤Td≤Tmax，此时终端判定模块生成供暖指令并将其传输供暖模块。
若Td<Tmin，此时利用公式Th＝Tmin-Td计算获取当前状态下用户到家时间和供暖到指定温度时间的差值生成偏差时间数据并将其传输到客户端模块，所述客户端模块接收到终端判定模块传输的偏差时间数据后将其传输到显示单元，所述显示单元将其显示给用户，所述终端判定模块生成供暖指令并将其传输到供暖模块。
所述供暖模块用于对家用室内进行供暖，所述供暖模块包括光伏光热组件、换热器、循环水泵、储热水箱和缓冲水箱，他们之间通过水管连接，水管上设有阀门，所述供暖模块接收到终端判定模块传输的供暖指令后对室内进行供暖。
所述数据采集模块用于采集太阳能光伏光热供暖的家用温度控制系统使用过程中产生的数据，具体步骤如下：
步骤S21：首先预设供暖温度阈值A；
步骤S22：获取筛选阀门开合度为100％下的开始供暖时室内外温差和供暖时间的关联因子φ：
步骤S221：进行温差段划分，将温差划分为30个等时长的标准温差段，一个标准温差段从00：00到24：00，依次类推得到所有的标准温差段L1、L2、...Lg，g＝1、2、...30；
步骤S222：依次获取所有标准温差段内的室内开始供暖时的室内温度V1、V2、...Vg，室外温度W1、W2、...Wg，以及对应室内供暖温度升到预设温度A的时间T1、T2、...Tg；
步骤S223：利用公式Bg＝A-Vg，计算获取Lg个标准温差段内室内开始供暖温度和供暖温度阈值A的预偏差值B1、B2、...Bg；
步骤S224：利用公式Cg＝Wg-Vg，计算获取Lg个标准温差段内开始供暖的室内外的温差值C1、C2、...Cg；
步骤S225：利用公式
Figure BDA0003783442330000081
计算获取Lg个标准温差段内室内温度升到预设温度A时间的离散值Q；
步骤S226：将Q和预设值Q1进行比较：
若Q-Q1>0，说明这组数据离散值过大，则按照|Ti-T|从大到小的顺序依次删除对应的Ti值并对应计算剩余的Ti值，直至Q-Q1<0；所述T为Lg个标准温差段内剩余参与离散值运算的室内温度升到预设温度A所需时间的均值，1≤i≤g；
步骤S227：筛选获取参与离散值运算的Ti值对应的预偏差值Bi和温差值Ci；
步骤S228：利用公式
Figure BDA0003783442330000082
计算获取阀门开合度为100％下Lg个标准温差段内室内外温差、开始供暖时室内温度升到预设温度和供暖时间的关联因子φ1,φ2；
所述α为预偏差值与供暖时间的预设调节因子，所述β为温差值与供暖时间的预设调节因子，其中，
Figure BDA0003783442330000083
步骤S23：计算获取阀门开合度对供暖的影响因子均值δ：
步骤S231：进行阀门的标准开合度划分，将阀门开合度均匀划分为20个标准开合度，初始的标准开合度为5％，依次类推得到所有的标准开合度Kn，n＝1、2、...n，1、2、...20；
步骤S232：按照步骤S221到步骤S228的步骤，计算获取标准开合度为5％下的开始供暖时室内外温差对供暖的影响因子φ3；
步骤S233：利用公式
Figure BDA0003783442330000091
计算获取阀门标准开合度为5％对供暖的偏差程度因子δ1；
步骤S234：按照步骤S233依次获取20个标准开合度对供暖的偏差程度因子δ1、δ2、...δn；
步骤S235：利用公式δ＝(δ1+δ2+、...+δn)/20计算获取阀门开合度对供暖的影响因子均值δ。
在说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“示例”、“具体示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。
以上内容仅仅是对本发明所作的举例和说明，所属本技术领域的技术人员对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代，只要不偏离发明或者超越本权利要求书所定义的范围，均应属于本发明的保护范围。
以上对本发明的一个实施例进行了详细说明，但所述内容仅为本发明的较佳实施例，不能被认为用于限定本发明的实施范围。凡依本发明申请范围所作的均等变化与改进等，均应仍归属于本发明的专利涵盖范围之内。

Claims (4)

1.基于太阳能光伏光热供暖的家用温度控制系统，其特征在于，包括：
感温模块对室内和室外的温度进行检测；
客户端模块包括操作单元、导航单元和显示单元，所述操作单元用于接收用户传输的供暖待开启指令，所述导航单元用于获取用户当前预计到家的时间，所述显示单元用于显示供暖数据；
供暖模块对家用室内进行供暖；
终端判定模块对接收的数据进行测算并判定所述终端判定模块从开始接收到预计到家时间数据后开始供暖到室内温度上升到预设供暖温度阈值A所需的最大时间Tmax和最短时间Tmin，具体步骤如下：
步骤S11：所述终端判定模块获取到当前室内温度P1，当前室外温度P2，用户当前预计到家时间Td；
步骤S12：利用公式Tmin=φ1×(P1-A)+φ2×(P2-P1)计算获取终端判定模块从开始接收到预计到家时间数据后开始供暖到室内温度上升到预设供暖温度阈值A所需的最短时间Tmin，
利用公式Tmax=[φ1×(P1-A)+φ2×(P2-P1)]×(δ+1)计算获取终端判定模块从开始接收到预计到家时间数据后开始供暖到室内温度上升到预设供暖温度阈值A所需的最大时间Tmax；
所述φ1为阀门开合度为100%下的开始供暖时室内温度升到预设温度和供暖时间的关联因子，所述φ2为阀门开合度为100%下的开始供暖时室内外温差和供暖时间的关联因子，所述δ为阀门开合度对供暖的影响因子均值；
步骤S13：对用户当前预计到家时间Td进行判定：
若Td>Tmax，此时利用公式Te=Td-Tmax，计算获取待开启供暖时间Te，并依据待开启供暖时间生成待开启时间数据，所述终端判定模块将待开启时间数据传输到控制器；
所述控制器接收到终端判定模块传输的待开启时间数据后生成等待开启指令，并在过去Te时间后生成供暖指令，所述控制器将供暖指令传输到供暖模块；
若Tmin≤Td≤Tmax，此时终端判定模块生成供暖指令并将其传输到供暖模块；
若Td<Tmin，此时利用公式Th=Tmin-Td计算获取用户当前预计到家时间 Td和开始供暖到室内温度上升到预设供暖温度阈值 A 所需的最短时间Tmin的差值生成偏差时间数据并将其传输到客户端模块，所述客户端模块接收到终端判定模块传输的偏差时间数据后将其传输到显示单元，所述显示单元将其显示给用户，所述终端判定模块生成供暖指令并将其传输到供暖模块。
2.根据权利要求1所述的基于太阳能光伏光热供暖的家用温度控制系统，其特征在于，数据采集模块对供暖过程中产生的数据进行采集并分析，步骤如下：
步骤21：首先预设供暖温度阈值A；
步骤22：获取阀门开合度为100%下的开始供暖时室内温度升到预设温度
和供暖时间的关联因子φ1、阀门开合度为100%下的开始供暖时室内外温差和供暖时间的关联因子φ2；
步骤23：计算获取阀门开合度对供暖的影响因子均值δ。
3.根据权利要求2所述的基于太阳能光伏光热供暖的家用温度控制系统，其特征在于，阀门开合度为100%下的开始供暖时室内温度升到预设温度
和供暖时间的关联因子φ1、阀门开合度为100%下的开始供暖时室内外温差和供暖时间的关联因子φ2，获取步骤如下：
步骤S221：进行标准温差段划分，将温差周期划分为30个等时长的标准温差段，一个标准温差段从00：00到24：00，依次类推得到所有的标准温差段L1、L2、...Lg，g=1、2、...30；
步骤S222：依次获取所有标准温差段内的室内开始供暖时的室内温度V1、V2、...Vg，室外温度W1、W2、...Wg，以及对应室内供暖温度升到预设供暖温度阈值A的时间T1、T2、...Tg；
步骤S223：利用公式Bg=A-Vg，计算获取Lg个标准温差段内室内开始供暖温度和预设供暖温度阈值A的预偏差值B1、B2、...Bg；
步骤S224：利用公式Cg=Wg-Vg，计算获取Lg个标准温差段内开始供暖的室内外的温差值C1、C2、...Cg；
步骤S225：利用公式Q=
Figure QLYQS_1
计算获取Lg个标准温差段内室内温度升到预设供暖温度阈值A时间的离散值Q；
步骤S226：将Q和预设值Q1进行比较：
若Q-Q1>0，则按照|Ti-T|从大到小的顺序依次删除对应的Ti值并对应计算剩余的Ti值，直至Q-Q1≤0；所述T为Lg个标准温差段内剩余参与离散值运算的室内温度升到预设供暖温度阈值A所需时间的均值，1≤i≤g；
步骤S227：筛选获取参与离散值运算的Ti值对应的预偏差值Bi和温差值Ci；
步骤S228：利用公式φ1=
Figure QLYQS_2
,φ2=/>
Figure QLYQS_3
计算获取阀门开合度为100%下Lg个标准温差段内阀门开合度为100%下的开始供暖时室内温度升到预设温度和供暖时间的关联因子φ1、阀门开合度为100%下的开始供暖时室内外温差和供暖时间的关联因子φ2；
所述α为预偏差值与供暖时间的预设调节因子，所述β为温差值与供暖时间的预设调节因子，其中，α⊆[0,0.5],β⊆[0,0.5]。
4.根据权利要求2所述的基于太阳能光伏光热供暖的家用温度控制系统，其特征在于，阀门开合度对供暖的影响因子均值δ的获取步骤如下：
步骤S231：进行阀门的标准开合度划分，将阀门开合度均匀划分为20个标准开合度，初始的标准开合度为5%，依次类推得到所有的标准开合度Kn，n=1、2、...n，1、2、...20；
步骤S232：按照步骤S221到步骤S228的步骤，计算获取标准开合度为5%下的开始供暖时室内外温差对供暖的影响因子φ3；
步骤S233：利用公式δ1=
Figure QLYQS_4
,计算获取阀门标准开合度为5%对供暖的偏差程度因子δ1；
步骤S234：按照步骤S233依次获取20个标准开合度对供暖的偏差程度因子δ1、δ2、...δn；
步骤S235：利用公式δ=(δ1+δ2+、...+δn)/20计算获取阀门开合度对供暖的影响因子均值。
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Pledgee: China Construction Bank Corporation Feidong sub branch

Pledgor: CHINALAND SOLAR ENERGY Co.,Ltd.

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