CN118092541A - 一种泳池温度自动恒温控制方法和系统 - Google Patents
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Abstract
本申请涉及泳池温度控制的技术领域，公开泳池温度自动恒温控制方法和系统，方法包括，获取泳池板换二次侧当前的供水温度值；获取预置的目标温度值；根据供水温度值和目标温度值，对泳池板换一次侧的电动调节阀进行PID调节；按照设定频次获取回水温度值；当回水温度值高于第一设定温度值时，跳出PID控制，并输出阀门关闭指令或小开度指令至电动调节阀；当回水温度值位于预设温度范围内时，恢复PID控制；当回水温度值低于第二设定温度值时，跳出PID控制，输出大开度指令至电动调节阀；若获取到阀门开度指令，则根据阀门开度指令调节电动调节阀的开度。本申请具有提高泳池恒温控制稳定性的优点。
Description
技术领域
本申请涉及泳池温度控制的技术领域，尤其是涉及一种泳池温度自动恒温控制方法和系统。
背景技术
楼宇空调节能项目中的泳池恒温控制，现有技术是参照供水温度通过程序控制供热水阀门进行阀门开度的调节从而提高或降低供水温度调节泳池水温。
泳池是对水温恒定要求较高的一个环境。泳池一般容量较大，温度变化较慢。过高会有安全隐患，过低会让使用者带来不良体验引发投诉。传统参考供水温度来调节供水水温，如果因特定原因给水温加热或换水，会应温度传递延时造成阀门调节过慢，从而泳池水温过高或过低。
发明内容
为了提高泳池恒温控制的稳定性，本申请提供一种泳池温度自动恒温控制方法和系统。
一方面，本申请提供的一种泳池温度自动恒温控制方法，采用如下的技术方案：
一种泳池温度自动恒温控制方法，包括如下步骤：
获取泳池板换二次侧当前的供水温度值，所述供水温度值为泳池板换二次侧多维度温度的平均值；
获取预置的目标温度值；
根据供水温度值和目标温度值，对泳池板换一次侧的电动调节阀进行PID调节；
按照设定频次获取泳池板换二次侧的回水温度值，所述回水温度值为泳池板换二次侧多维度温度的平均值；
获取预置的第一设定温度值和第二设定温度值；
当回水温度值高于第一设定温度值时，跳出PID控制，并输出阀门关闭指令或小开度指令至电动调节阀；
当回水温度值位于预设温度范围内时，恢复PID控制；
当回水温度值低于第二设定温度值时，跳出PID控制，输出大开度指令至电动调节阀；
若获取到阀门开度指令，则根据阀门开度指令调节电动调节阀的开度。
通过采用上述技术方案，采用供、回水同控的办法，在回水温度限值范围内参考供水温度对阀门做PID控制，回水温度超出限值，直接给定开度，使水温快速恢复；且时时采集，快速响应；实现无人看守，自动恒温运行。此外，还开放手动阀门开度设定功能，增加应急处理通道。
可选地，所述方法还包括：
获取泳池多个视角的红外热能图，多个视角的所述红外热能图至少包括第一视角的第一红外热能图，第二视角的第二红外热能图，以及第三视角的第三红外热能图；
根据多个视角的红外热能图，分别识别出第一特征，并根据第一特征计算对应的热量分布区域面积和对应的热度值，并计算所有视角的红外热能图中第一特征对应的平均热度值；
根据热量分布区域面积和对应的热度值计算热量分布值；
热量分布值=Σ（（热量分布区域面积/总面积）×（对应的热度值-平均热度值）2）；
当热量分布值超过预设的分布值时，输出第一开度频率指令至电动调节阀，其中，第一开度频率指令用于按照第一频率调节电动调节阀开度大小的变化频率；
根据多个视角的红外热能图，识别出第二特征，并根据第二特征计算第二特征的热度值；
根据第二特征的热度值反相关调节目标温度值；第二特征的热度值越大，目标温度值越小；第二特征的热度值越小，目标温度值越大。
通过采用上述技术方案，通过多个视角的红外热能图监测泳池的温度均匀度，第一特征可以对应为泳池；当热量分布值过大，说明泳池温度非常不均匀，从而通过改变电动调节阀的开度大小的变化频率，从而调节进入换热器一次侧的水流量，从而控制热交换的效率，维持泳池水温在设定的舒适范围内。第二特征对应为泳池外的人，或者泳池内的人，或者泳池边的人；由于人本身是有热度成像的，如果泳池内的人比较多，或者周围人比较多的话，泳池的温度会受到影响，从而可以降低目标温度值，以使得温度能够适宜；反之，如果人比较少的话，则泳池内散热较快，因此适当提高目标温度，有利于更加合理地控制泳池温度的适宜程度。同时，灵活调节目标温度，有利于使得泳池温度在PID调节的过程中，更容易快速接近实际的需求，即最初的目标温度设定范围，因此，有利于进一步优化PID调节。
可选地，所述方法还包括：
获取泳池内N个点位的点位温度值；
根据点位温度值，按照第一算法计算出温度分布值；
温度分布值=（1/N）×Σ（点位温度值）；
当温度分布值大于预设的温度值时，输出第二开度频率指令至电动调节阀，其中，第二开度频率指令用于按照第二频率调节电动调节阀开度大小的变化频率；
在设定时间段内，计算温度分布值的变化速率；
如果变化速率超过第一设定速率，则根据变化速率反相关调节第一设定温度值，变化速率越大，第一设定温度值越小；变化速率越小，第一设定温度值越大；
如果变化速率低于第二设定速率，则根据变化速率反相关调节第二设定温度值，变化速率越小，第二设定温度值越大；变化速率越大，第二设定温度值越小。
通过采用上述技术方案，通过多个点位监测温度值，计算温度分布值，温度分布值越大，说明泳池中的温度均匀度越低，从而通过改变电动调节阀的开度大小的变化频率，从而调节进入换热器一次侧的水流量，从而控制热交换的效率，维持泳池水温在设定的舒适范围内。此外，还可以根据温度分布值的变化率调节，如果变化率超过了第一设定速率，说明温度上升地较快，不仅需要及时降温，还需要降低第一设定温度，从而使得阈值降低，以免PID控制的延迟效应；如果变化率低于第二设定速率，说明温度下降地较快，不仅需要及时升温，还需要提高第二设定温度，从而使得阈值上升，以免PID控制的延迟效应。因此，有利于使得温度能够保持在最初设定的目标温度附近。
可选地，所述方法还包括：
根据温度分布值，调节PID控制中的积分值；
积分值=k×温度分布值+c1，其中，k为正的常数，c1为调节参数。
通过采用上述技术方案，根据温度分布值，加强或削弱积分调节占比，有利于使得温度快速趋于恒温。如果，温度偏差较大，则根据温度分布值越大，则需要增加积分值以加快消除误差的速度。如果偏差较小，则需要减小积分值以避免过度积分。
可选地，所述方法还包括：
根据N个点位的点位温度值和温度分布值，计算温度均匀值；
温度均匀值=sqrt（Σ（（1/N）×（点位温度值-温度分布值）2））；
根据温度均匀值，调节PID控制中的微分值；
微分值=m×温度均匀值+c2，其中，m为正的常数，c2为调节参数。
通过采用上述技术方案，根据温度均匀值，加强或削弱微分调节占比，有利于使得温度保持恒温。如果温度均匀性偏差较大，则需要增加微分值以加强对未来误差变化的预测和修正能力。如果温度均匀性偏差较小，则需要减小微分值以避免过度修正。
可选地，所述方法还包括：
获取多个点位的水面波动值，并计算多个点位水面波动值的平均波动值；
计算设定时间段内，平均波动值的波动速率；
根据平均波动值反相关调节泳池遮蔽物的透光率；
水面波动值越大，透光率越小；水面波动值越小，透光率越大；
根据波动速率的绝对值反相关调节PID控制中的微分值；
波动速率的绝对值越大，微分值越小；波动速率的绝对值越小，微分值越大。
通过采用上述技术方案，检测水面波动值，如果水面波动值越大，则说明泳池中的人较多，或者人游动的速度较快等情况存在，此时，由于有泳池中水面波动情况的存在，会增加水面的波动程度，从而增加水体的流动速度，从而有利于改善水的温度均匀性；从而通过改变泳池遮蔽物的透光率，控制阳光照射泳池的热度值，有利于使得维持泳池水温在设定的舒适范围内。
可选地，所述方法还包括：
获取太阳照射温度值，根据太阳照射温度值正相关调节PID控制中的微分值；
和/或，
获取电加热丝的加热温度值，根据加热温度值正相关调节PID控制中的积分值。
通过采用上述技术方案，除了泳池板换热器的热水输出，还需要考虑环境因素的影响，以降低温度曲线的波动程度，从而有利于减少环境因素的干扰。
可选地，泳池底部热水出口处设置有防护罩，防护罩上设置有出水孔；所述防护罩内设置有扰动组件；所述扰动组件包括叶片，叶片和出口处通过柔性连接件连接。
通过采用上述技术方案，通过增加叶片，增加出口处水流的扰动性，有利于水温的扩散；同时，增加防护罩，有利于起到防护的作用，出水孔有利于进一步起到增加水温均质性的作用。
可选地，多个视角的红外热能图还包括水下视角的红外热能图；其中，水下视角的红外热能图通过红外热像仪获取，所述红外热像仪固定于水下行走装置，所述水下行走装置的底部设置有万向轮，所述水下行走装置包括配重块，用于使得万向轮接触泳池底部。
通过采用上述技术方案，由于泳池内水的表面和底部的热度会存在温差，计算的过程中结合从泳池底部拍摄的红外热能图，从够更加准确地反映泳池的热成像分布。而且，由于泳池内的水体是流动的，因此，可以使得红外热像仪处于动态移动的过程，从而在改过程中可以获得多个位置的红外热能图；而且，由于水下行走行走装置是可以在泳池底部移动的；而且改移动不仅受到水体本身流动而产生位移，而且还会受到泳池内人的移动的影响，尤其是人多的时候，泳池底部的红外热像仪移动的更加频繁，从而使得获得的热能图像能够更加真实地反映泳池热量分布情况。
另一方面，本申请提供的一种泳池温度自动恒温控制系统，采用如下的技术方案：
一种泳池温度自动恒温控制系统，包括处理器，所述处理器中运行有上述任意一项所述的泳池温度自动恒温控制方法的程序。
综上所述，本申请包括以下至少一种有益技术效果：
1、程序循环中断调用二次供水利用PID功能给定阀门开度；泳池温度控温稳定，且温度恒定，提高了安全性；
2、控制响应及时，在因泳池换水或加热后，能够确保使用者体验；
3、采用自动化的PID调节，无需人员时时监管，减少人力成本；
4、开放手动调节的设置，增加控制的多样性，细节考虑周到，操作方便。
附图说明
图1是本申请实施例一种泳池温度自动恒温控制方法的方法步骤图。
图2是本申请实施例一种泳池温度自动恒温控制方法中，根据红外热能图调节的方法步骤图。
图3是本申请实施例一种泳池温度自动恒温控制方法中，根据多个点位温度值调节的方法步骤图。
图4是本申请实施例一种泳池温度自动恒温控制方法中，根据温度分布值调节PID算法的方法步骤图。
图5是本申请实施例一种泳池温度自动恒温控制方法中，根据温度均匀值调节PID算法的方法步骤图。
图6是本申请实施例一种泳池温度自动恒温控制方法中，根据水面波动值调节的方法步骤图。
图7是本申请实施例一种泳池温度自动恒温控制方法中，主要用于展示扰动组件和防护罩的结构示意图。
附图标记：1、叶片；2、柔性连接件；3、出口。
具体实施方式
以下结合附图，对本申请作进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本申请，并不用于限定本申请。
本申请实施例公开一种泳池温度自动恒温控制方法。
一种泳池温度自动恒温控制方法，参照图1，包括如下步骤：
获取泳池板换二次侧当前的供水温度值；供水温度值为泳池板换二次侧多维度温度的平均值。其中，泳池板换热器的二次侧的管道侧壁轴向以及轴向设置有多个温度传感器，通过温度传感器测得供水温度值。
获取预置的目标温度值。预置的目标温度值可为设定温度，比如26摄氏度，或者，目标温度值是一个范围值，比如26-30摄氏度。具体温度，根据实际的使用需求设置。预置的目标温度值也可为可受控调节的温度值。
根据供水温度值和目标温度值，对泳池板换一次侧的电动调节阀进行PID调节；将供水温度值与目标温度值进行比较，得到温度偏差。根据系统的特性和控制需求，设置PID控制器的比例系数（P）、积分系数（I）和微分系数（D）。PID系数决定了PID控制器对温度偏差的响应方式。比例控制（P）：根据温度偏差的大小直接调整电动调节阀的开度。偏差越大，调节力度越大。积分控制（I）：考虑温度偏差的累积效应，用于消除稳态误差。积分作用可以逐渐调整电动调节阀的开度，以消除长期存在的偏差。微分控制（D）：预测温度偏差的变化趋势，提前调整电动调节阀的开度。微分作用可以加快系统的响应速度，减少超调现象。
具体来说，电动调节阀通过电动机驱动阀门开闭，根据控制系统设定的参数和传感器反馈的实际水温信息，精确调节阀门的开度。当需要增加热交换量以提高水温时，电动调节阀会增大开度，允许更多的水流入换热器；反之，当需要减少热交换量以降低水温时，电动调节阀会减小开度，限制水的流量。
按照设定频次获取泳池板换二次侧的回水温度值，回水温度值为泳池板换二次侧多维度温度的平均值；其中，泳池板换热器二次侧设置有温度传感器，用于采集回水温度。
获取预置的第一设定温度值和第二设定温度值；第一设定温度值和第二设定温度值可为设定温度；第一设定温度值和第二设定温度值也可为可受控调节的设定温度值。
当回水温度值高于第一设定温度值时，跳出PID控制，并输出阀门关闭指令或小开度指令至电动调节阀。利用软件循环中断调用PID调节指令，通过关闭电动调节阀或者小开度设置电动调节阀，有利于水温快速回归预设温度范围内。
当回水温度值位于预设温度范围内时恢复PID控制。其中，预设温度范围为第一设定温度值至第二设定温度值的范围。比如，PID泳池温控测算结果：比例增益值0.05；积分作用时间值40；微分作用时间值为0，PID采样时间为1s。
当回水温度值低于第二设定温度值时，跳出PID控制，输出大开度指令至电动调节阀。利用软件循环中断调用PID调节指令，通过大开门设置电动调节阀，有利于水温快速回归预设温度范围内。
获取阀门开度指令，根据阀门开度指令调节电动调节阀的开度。阀门开度指令为手动调节阀门开度对应的指令；通过开放手动阀门开度设定功能，增加应急处理通道。
通过自控SCL高级语言编制算法，采用供、回水同控的办法，在回水温度限值范围内参考供水温度对阀门做PID控制，回水温度超出限值，直接给定开度，使水温快速恢复。
参照图2，方法还包括：
获取泳池多个视角的红外热能图，多个视角的红外热能图至少包括第一视角的第一红外热能图，第二视角的第二红外热能图，以及第三视角的第三红外热能图。其中第一视角和第二视角均为位于泳池侧边上方，且朝向泳池方向倾斜拍摄的角度；第三视角为泳池的正上方拍摄的视角。红外热能图可通过红外热像仪实现拍摄，红外热像仪能够检测物体发出的红外辐射，并将其转换为可见的热能图像。其中，第一红外热能图和第二红外热能图能够拍摄到位于泳池边的人的热成像，以及人在泳池中的热成像倒影。而在泳池边上的人，比如，即将进入泳池内，则将泳池边人的热能因素，也考虑到温度控制参数中，以做出预判，从而有利于提高温度控制的稳定性。
根据第一红外热能图、第二红外热能图和第三红外热能图，分别识别出图中第一特征，并根据第一特征计算对应的热量分布区域面积和对应的热度值，并计算所有视角的红外热能图中第一特征对应的平均热度值。采用图像识别法，比如，可以将图像按照尺寸16×16进行划分，也可以是1024×1024或其他划分方法；识别对比每个区域的颜色值，从而根据总的值计算平均值。比如，以16×16=256为例，颜色深度值为10~20的区域为个数为150；颜色深度值为20~30的区域个数为98；其他颜色深度的区域个数为8。或者，根据图像的颜色，提取颜色特征，并分析颜色的值以及对应的区域面积，从而计算出热度值。其中，图像的颜色越深，温度越高，热度值越大。
根据热量分布区域面积和对应的热度值计算热量分布值；其中，对应的热度值和平均热度值在计算的过程中，由于单位采用的统一的，在参与热量分布值的计算过程中，不带有单位，仅根据数值进行计算。
热量分布值=Σ（（热量分布区域面积/总面积）×（对应的热度值-平均热度值）2）。
当热量分布值超过预设的分布值时，输出第一开度频率指令至电动调节阀，其中，第一开度频率指令用于按照第一频率调节电动调节阀的开度大小的变化频率。
根据第一红外热能图、第二红外热能图和第三红外热能图，识别出第二特征，并根据第二特征计算第二特征的热度值。
根据第二特征的热度值反相关调节目标温度值；第二特征的热度值越大，目标温度值越小；第二特征的热度值越小，目标温度值越大。
通过多个视角的红外热能图监测泳池的温度均匀度，第一特征可以对应为泳池；当热量分布值过大，说明泳池温度非常不均匀，从而通过改变电动调节阀的开度大小的变化频率，从而调节进入换热器一次侧的水流量，从而控制热交换的效率，维持泳池水温在设定的舒适范围内。如果热量分布值过高，则需要增加阀门开度的变化频率，以加快热量的散发或循环。第二特征对应为泳池外的人，或者泳池内的人，或者泳池边的人；由于人本身是有热度成像的，如果泳池内的人比较多，或者周围人比较多的话，泳池的温度会受到影响，从而可以降低目标温度值，以使得温度能够适宜；反之，如果人比较少的话，则泳池内散热较快，因此适当提高目标温度，有利于更加合理地控制泳池温度的适宜程度。同时，灵活调节目标温度，有利于使得泳池温度在PID调节的过程中，更容易快速接近实际的需求，即最初的目标温度设定范围，因此，有利于进一步优化PID调节。
在其他实施方式中，多个视角的红外热能图还包括水下视角的红外热能图；其中，水下视角的红外热能图通过红外热像仪获取，红外热像仪固定于水下行走装置，水下行走装置的底部设置有万向轮，水下行走装置包括配重块，用于使得万向轮接触泳池底部。
由于泳池内水的表面和底部的热度会存在温差，计算的过程中结合从泳池底部拍摄的红外热能图，从够更加准确的反映泳池的热成像分布。而且，由于泳池内的水体是流动的，因此，可以使得红外热像仪处于动态移动的过程，从而在改过程中可以获得多个位置的红外热能图；而且，由于水下行走行走装置是可以在泳池底部移动的；而且改移动不仅受到水体本身流动而产生位移，而且还会受到泳池内人的移动的影响，尤其是人多的时候，泳池底部的红外热像仪移动的更加频繁，从而使得获得的热能图像能够更加真实地反映泳池热量分布情况。
参照图3，方法还包括：
获取泳池内N个点位的点位温度值；通过在泳池的周侧壁或底壁设置N个温度传感器，从而测得N个点位的点位温度值。
根据点位温度值，按照第一算法计算出温度分布值；其中，点位温度值在计算的过程中，由于单位采用的都是摄氏度，在参与温度分布值的计算过程中，不带有单位，仅根据数值进行计算。
温度分布值=（1/N）×Σ（点位温度值）。
当温度分布值大于预设的温度值时，输出第二开度频率指令至电动调节阀，其中，第二开度频率指令用于按照第二频率调节电动调节阀开度大小的变化频率。
通过多个点位监测温度值，计算温度分布值，温度分布值越大，说明泳池中的温度均匀度越低，从而通过改变电动调节阀的开度大小的变化频率，从而调节进入换热器一次侧的水流量，从而控制热交换的效率，维持泳池水温在设定的舒适范围内。如果热量分布值过低，则需要减小阀门开度的变化频率，以减少热量的流失或增加热量的供应。因此，第一频率大于第二频率。
比如，温度分布值为30，大于预设的28摄氏度时，输出频率为5Hz的频率指令，根据5Hz的频率指令，按照第二频率，比如第一秒小开度，第二秒大开度，第三秒小开度，依次循环的方式，且第一秒小开度+第二秒大开度对应的总流量与未按照第二频率调节时的总流量一致。通过改变频率，从而改变进入泳池后的热水或冷水的分布情况。
在设定时间段内，计算温度分布值的变化速率。
如果变化速率超过第一设定速率，则根据变化速率反相关调节第一设定温度值，变化速率越大，第一设定温度值越小；变化速率越小，第一设定温度值越大。比如，变化速率为0，第一设定速率0.5，第一设定温度值为30摄氏度；当变化速率为1.2时，第一设定温度值为降值28摄氏度。
如果变化速率低于第二设定速率，则根据变化速率反相关调节第二设定温度值，变化速率越小，第二设定温度值越大；变化速率越大，第二设定温度值越小。比如，变化速率为0，第二设定速率-0.5，第二设定温度值为24摄氏度；当变化速率为-1.1时，第二设定温度值为降值25摄氏度。
此外，还可以根据温度分布值的变化率调节，如果变化率超过了第一设定速率，说明温度上升地较快，不仅需要及时降温，还需要降低第一设定温度，从而使得阈值降低，以免PID控制的延迟效应；如果变化率低于第二设定速率，说明温度下降地较快，不仅需要及时升温，还需要提高第二设定温度，从而使得阈值上升，以免PID控制的延迟效应。因此，有利于使得温度能够保持在最初的目标温度附近。
参照图4，方法还包括：
根据温度分布值，调节PID控制中的积分值；
积分值=k×温度分布值+c1，其中，k为正的常数，c1为调节参数。c1调节参数为经验值，根据多次的实际试验结果测得。比如，温度分布值为10，积分值=0.03×10+2=2.3。
根据温度分布值，加强或削弱积分调节占比，有利于使得温度快速趋于恒温。如果，温度偏差较大，则根据温度分布值越大，则需要增加积分值以加快消除误差的速度。如果偏差较小，则需要减小积分值以避免过度积分。
此外，还可以根据偏差的变化率调节，如果偏差在减小，说明当前的控制策略是有效的，可以保持或稍微减小积分值。如果偏差在增大，可能需要增加积分值以加强控制作用。
参照图5，方法还包括：
根据N个点位的点位温度值和温度分布值，计算温度均匀值；其中，点位温度值和温度分布值在计算的过程中，由于单位采用的都是摄氏度，在参与温度均匀值的计算过程中，不带有单位，仅根据数值进行计算。
温度均匀值=sqrt（Σ（（1/N）×（点位温度值-温度分布值）2））。
根据温度均匀值，调节PID控制中的微分值；
微分值=m×温度均匀值+c2，其中，m为正的常数，c2为调节参数。C2调节参数为经验值，根据多次的实际试验结果测得。比如，温度均匀值为5，积分值=0.4×5+3=5。
根据温度均匀值，加强或削弱微分调节占比，有利于使得温度保持恒温。如果温度均匀性偏差较大，则需要增加微分值以加强对未来误差变化的预测和修正能力。如果温度均匀性偏差较小，则需要减小微分值以避免过度修正。
此外，还可以根据偏差的变化率调节，微分项对系统的高频噪声较为敏感，因此在调整微分值时，需要权衡其对系统稳定性和响应速度的影响。如果系统对噪声较为敏感，可能需要减小微分值。
参照图6，考虑到人为干扰的因素，方法还包括：
获取多个点位的水面波动值，并计算多个点位水面波动值的平均波动值。其中，获取水面波动值可以通过在水面上放置浮标或浮球，通过测量浮标或浮球的位移来间接获取水面波动值。浮标或浮球的位移可以通过测距仪或者位移传感器等来实现浮球或浮标距离的测量。
计算设定时间段内，平均波动值的波动速率；根据平均波动值反相关调节泳池遮蔽物的透光率。
水面波动值越大，透光率越小；水面波动值越小，透光率越大。透光率主要是针对泳池上方的可控遮挡物的调节，比如，电动遮阳棚，或者可调透光度的透光板，或者是电动百叶窗的结构等。
根据波动速率的绝对值反相关调节PID控制中的微分值。波动速率的绝对值越大，微分值越小；波动速率的绝对值越小，微分值越大。波动速率的绝对值意味着在未来时间段内，水面波动值会偏离正常值的范围可能会变大，比如水面过于动荡，从而会有利于使得水温的混合，因此，需要降低PID中调节值，以免过度修正。
检测水面波动值，如果水面波动值越大，则说明泳池中的人较多，或者人游动的速度较快等情况存在，此时，由于有泳池中水面波动情况的存在，会增加水面的波动程度，从而增加水体的流动速度，从而有利于改善水的温度均匀性；从而通过改变泳池遮蔽物的透光率，控制阳光照射泳池的热度值，有利于使得维持泳池水温在设定的舒适范围内。
考虑到环境干扰因素，方法还包括：
方法一：获取太阳照射温度值，根据太阳照射温度值正相关调节PID控制中的微分值；通过设置在泳池上方的温度传感器，用于检测太阳照射的温度值，如果太阳照射温度值越高，泳池的温度在未来的设定时间段内，会升温；因此，减少微分值，有利于避免过度调节，从而有利于保持恒温控制的稳定性。
方法二：获取电加热丝的加热温度值，根据加热温度值正相关调节PID控制中的积分值。通过在泳池内壁设置有防水的电热丝，或在泳池中设置有绝对防水的温度加热管，温度加热管内设置电热丝。在电热丝附近安装温度传感器，通过温度传感器反馈电热丝的加热温度，从而有利于弥补热换器换热不及时的问题，或者泳池温度分布不均匀的弊端，从而有利于提高进一步温控制的稳定性和控温效率。
在实际应用的过程中，方法一和方法二可以单独使用，也可以组合使用。因此，除了泳池板换热器的热水输出，还需要考虑环境因素的影响，以降低温度曲线的波动程度，从而有利于减少环境因素的干扰。
参照图7，泳池底部热水出口3出处设置有扰动组件；扰动组件包括叶片1，叶片1和出口3处通过柔性连接件2连接。通过增加叶片1，增加出水口处水流的扰动性，有利于增加水温均质性。叶片1转动连接至柔性连接件2上，随水流的输出转动。其中，柔性连接件2可以为绳子，也可以是硅胶软条，也可以是弹簧。
本申请实施例一种泳池温度自动恒温控制方法的实施原理是：采用供、回水同控的办法，在回水温度限值范围内参考供水温度对阀门做PID控制，回水温度超出限值，直接给定开度，使水温快速恢复；且时时采集，快速响应；实现无人看守，自动恒温运行。
本申请实施例公开一种泳池温度自动恒温控制系统，采用如下的技术方案：
一种泳池温度自动恒温控制系统，包括处理器，处理器中运行有上述任意一项的泳池温度自动恒温控制方法的程序。
以上均为本申请的较佳实施例，并非依此限制本申请的保护范围，故：凡依本申请的结构、形状、原理所做的等效变化，均应涵盖于本申请的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种泳池温度自动恒温控制方法，其特征在于，包括如下步骤：
获取泳池板换二次侧当前的供水温度值，所述供水温度值为泳池板换二次侧多维度温度的平均值；
获取预置的目标温度值；
根据供水温度值和目标温度值，对泳池板换一次侧的电动调节阀进行PID调节；
按照设定频次获取泳池板换二次侧的回水温度值，所述回水温度值为泳池板换二次侧多维度温度的平均值；
获取预置的第一设定温度值和第二设定温度值；
当回水温度值高于第一设定温度值时，跳出PID控制，并输出阀门关闭指令或小开度指令至电动调节阀；
当回水温度值位于预设温度范围内时，恢复PID控制；
当回水温度值低于第二设定温度值时，跳出PID控制，输出大开度指令至电动调节阀；
若获取到阀门开度指令，则根据阀门开度指令调节电动调节阀的开度。
2.根据权利要求1所述的泳池温度自动恒温控制方法，其特征在于，所述方法还包括：
获取泳池多个视角的红外热能图，多个视角的所述红外热能图至少包括第一视角的第一红外热能图，第二视角的第二红外热能图，以及第三视角的第三红外热能图；
根据多个视角的红外热能图，分别识别出第一特征，并根据第一特征计算对应的热量分布区域面积和对应的热度值，并计算所有视角的红外热能图中第一特征对应的平均热度值；
根据热量分布区域面积和对应的热度值计算热量分布值；
热量分布值=Σ（（热量分布区域面积/总面积）×（对应的热度值-平均热度值）2）；
当热量分布值超过预设的分布值时，输出第一开度频率指令至电动调节阀，其中，第一开度频率指令用于按照第一频率调节电动调节阀开度大小的变化频率；
根据多个视角的红外热能图，识别出第二特征，并根据第二特征计算第二特征的热度值；
根据第二特征的热度值反相关调节目标温度值；第二特征的热度值越大，目标温度值越小；第二特征的热度值越小，目标温度值越大。
3.根据权利要求1所述的泳池温度自动恒温控制方法，其特征在于，所述方法还包括：
获取泳池内N个点位的点位温度值；
根据点位温度值，按照第一算法计算出温度分布值；
温度分布值=（1/N）×Σ（点位温度值）；
当温度分布值大于预设的温度值时，输出第二开度频率指令至电动调节阀，其中，第二开度频率指令用于按照第二频率调节电动调节阀开度大小的变化频率；
在设定时间段内，计算温度分布值的变化速率；
如果变化速率超过第一设定速率，则根据变化速率反相关调节第一设定温度值，变化速率越大，第一设定温度值越小；变化速率越小，第一设定温度值越大；
如果变化速率低于第二设定速率，则根据变化速率反相关调节第二设定温度值，变化速率越小，第二设定温度值越大；变化速率越大，第二设定温度值越小。
4.根据权利要求3所述的泳池温度自动恒温控制方法，其特征在于，所述方法还包括：
根据温度分布值，调节PID控制中的积分值；
积分值=k×温度分布值+c1，其中，k为正的常数，c1为调节参数。
5.根据权利要求3所述的泳池温度自动恒温控制方法，其特征在于，所述方法还包括：
根据N个点位的点位温度值和温度分布值，计算温度均匀值；
温度均匀值=sqrt（Σ（（1/N）×（点位温度值-温度分布值）2））；
根据温度均匀值，调节PID控制中的微分值；
微分值=m×温度均匀值+c2，其中，m为正的常数，c2为调节参数。
6.根据权利要求3所述的泳池温度自动恒温控制方法，其特征在于，所述方法还包括：
获取多个点位的水面波动值，并计算多个点位水面波动值的平均波动值；
计算设定时间段内，平均波动值的波动速率；
根据平均波动值反相关调节泳池遮蔽物的透光率；
水面波动值越大，透光率越小；水面波动值越小，透光率越大；
根据波动速率的绝对值反相关调节PID控制中的微分值；
波动速率的绝对值越大，微分值越小；波动速率的绝对值越小，微分值越大。
7.根据权利要求1所述的泳池温度自动恒温控制方法，其特征在于，所述方法还包括：
获取太阳照射温度值，根据太阳照射温度值正相关调节PID控制中的微分值；
和/或，
获取电加热丝的加热温度值，根据加热温度值正相关调节PID控制中的积分值。
8.根据权利要求1所述的泳池温度自动恒温控制方法，其特征在于，泳池底部热水出口(3)处设置有扰动组件；所述扰动组件包括叶片(1)，叶片(1)和出口(3)处通过柔性连接件(2)连接。
9.根据权利要求2所述的泳池温度自动恒温控制方法，其特征在于，多个视角的红外热能图还包括水下视角的红外热能图；其中，水下视角的红外热能图通过红外热像仪获取，所述红外热像仪固定于水下行走装置，所述水下行走装置的底部设置有万向轮，所述水下行走装置包括配重块，用于使得万向轮接触泳池底部。
10.一种泳池温度自动恒温控制系统，其特征在于，包括处理器，所述处理器中运行有如权利要求1-9中任意一项所述的泳池温度自动恒温控制方法的程序。
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- 2024-04-24 CN CN202410494443.4A patent/CN118092541B/zh active Active
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