CN1271908A - 采暖节能计算机网络系统 - Google Patents

Abstract

采暖节能计算机网络系统属于集中供暖技术领域,特别涉及一种利用计算机控制节能的网络系统。是由节能温度自动深测传输运算显示子系统、室温水温参数自动探测传输存储运算显示子系统、安全运行自动探测显示报警自动控制子系统、自动控制燃烧子系统、全自动运行与指导运行转换开关、调制解调器、打印机和分系统计算机及中心计算机组成,采用铂金属温度传感器,使我国的采暖工作在运行上实现了定量化自动化,管理工作实现了科学化、现代化,可节约大量能源和资金,创造了良好的经济效益和社会效益。

Description

采暖节能计算机网络系统

本发明属于集中供暖技术领域，特别涉及一种利用计算机控制节能的网络系统。

已经延用了100多年的现行锅炉采暖方式存在一系列问题：看天烧火，随意加煤，烧火时间的长短，加煤量的多少，完全由锅炉工人的随机性而定，整个采暖系统处于盲目运行状态，造成室温冷热不均，严重浪费能源；采暖系统分散，室内外温度等一系列数据信息无法显示，不能进行统一控制、统一指挥，无法实行科学管理；对采暖系统无法进行科学检测，很多问题如排烟温度等数据信息因为不能随时测出而不能及时发现，致使许多锅炉带病运行，既造成能源大量浪费，又不能对安全事故进行科学预防。

近年来，亦有采用气象节能技术，该技术是根据热平衡原理，应用气象预测技术，通过热工计算，及时指导采暖单位科学地控制燃煤量，达到节约燃料，实现采暖定量化自动化管理。但由于在这项技术中，参与运算的主要因子“节能温度”，必须由气象部门用逐步回归建立的模式预报方程制作；算出“节能温度”后再经电视台、电台等通讯媒体传给用户，这一系列的繁杂过程，严重限制了这项技术成果在全国广大采暖地区的推广应用。

本发明的目的是提供一种为解决上述传统锅炉采暖方式存在的一系列问题，实行锅炉采暖系统的一系列数据信息的自动采集，运行状态的自动检测，自动传输，自动显示，自动控制，以对全系统进行统一控制，统一指挥和科学管理，达到最佳采暖质量，有效节约能源的采暖节能计算机网络系统。

本发明的技术方案如下：

本发明由下列系统组成：

a、节能温度自动探测传输运算显示子系统A，主要由节能温度传感器A₁、A/D转换器A₂分系统计算机A₃与节能温度液晶显示屏A₄组成。

节能温度传感器A₁的结构如图3所示，外形为一正方体，1为聚酯外壳，2为铝合金内壳，3为聚酯隔离层，隔离层3亦为正方体，隔离层3的12条棱上有支撑筋，支撑筋使隔离层3与铝合金内壳2形成6个空腔；在空腔内在铝合金内壳2的6个内面的中心各固定有一个铂探头4，铂探头4的构造如图4所示：有一个铂金属圆盘P，在铂金属圆盘P的中心垂直接有金属导体d₁，金属导体d₁接有导线d₂，铂金属圆盘P是通过绝缘套圈J固定在在铝合金内壳2的。6条导线d₂分别接到通用数据采集卡A/D转换器A₂，A/D转换器A₂直接插装在分系统计算机主板上。该节能温度传感器A₁放置在阳光直接照射并通风处，6个探头所转换的数据分别连续输入所测数据，存储在分系统计算机A₃中，则可求出平均值 T。

b、室温水温参数自动探测传输存储运算显示子系统B，由室内温度传感器B₁、A/D转换器B₂，出水温度传感器B₃，A/D转换器B₄，回水温度传感器B₅、A/D转换器B₆，分系统计算机B₇，室内温度液晶显示屏B₈，出水温度液晶显示屏B₉，回水温度液晶显示屏B₁₀组成。室内温度传感器B₁和出水温度传感器B₃采用AD590THR2865或K9725NDIA传感器。

c、安全运行自动探测显示报警自动控制子系统C，由排烟温度传感器C₁，A/D转换器C₂，水位上下限液晶传感器C₃，A/D转换器C₄，分系统计算机C₅，排烟温度液晶显示屏C₆、水位声光报警器C₇、C₈、水泵自动开启关闭开关C₉、C₁₀组成。

d、自动控制燃烧子系统D，由炉排开启、关闭信息记录器D₁、D₂各功能电机开机开关D₃、关机开关D₄、室内温度设定键盘D₅、分系统计算机D₆、炉排启动关闭液晶显示屏D₇、炉排运行指导时间液晶显示屏D₈、时钟D₉、各功能电机开启开关D₁₀、关闭开关D₁₁组成。

e、全自动运行与指导运行转换开关安装在分系统仪器外壳上。

f、调制解调器分别安装在分系统计算机和中心计算机内，用电话线连接。

g、打印机分别连接在分系统计算机和中心计算机上。

分系统计算机A₃、B₇、C₅、D₆为同一台计算机。

由子系统A、B、C、D同E、F、G构成网络的一个分系统，由若干个分系统同由中心计算机，中心调制解调器组成的指挥中心连接起来就构成采暖节能计算机网络总系统。

本发明的积极效果是：使我国的采暖工作在运行上实现了定量化自动化，管理工作实现了科学化、现代化，可节约大量能源和资金，创造了良好的经济效益和社会效益。

1、社会效益：

其一，采用了此系统避免了被采暖建筑物室温过高过低，忽冷忽热现象，使室内温度恒定在人们感到最舒服的温度，从根本上提高了我国一半以上城镇人口的冬季采暖质量和生活质量，彻底消除了供暖与采暖双方无休止的矛盾。

其二，使用这一系统可平均节省煤碳消耗24％。

2、经济效益：它是在不改变传统锅炉采暖系统硬件设施前提下，把控制锅炉燃烧的几个电机与其相连，就可以使采暖系统全部实行最佳状态的全自动控制。根据不同的锅炉热效率，其节煤幅度在15％-38％之间。北方一个中等城市冬季采暖一般需煤碳400万吨，只取节煤低值20％，则一个中等北方城市一冬节煤80万吨，节省人民币1.6亿；一个省一冬大约节煤1600万吨，节省人民币32亿，全国一冬节煤2.4亿吨，节省人民币480亿。

图1为本发明的分系统网络图；

图2为本发明的总系统构成框图；

图3为本发明的节能温度传感器A₁的结构示意图；

图4为本发明的节能温度传感器A₁的铂探头结构示意图。

下面结合附图和实施例详细叙述本发明：

本发明由下列系统组成：

a、节能温度自动探测传输运算显示子系统A，主要由节能温度传感器A₁、A/D转换器A₂分系统计算机A₃与节能温度液晶显示屏A₄组成。

节能温度传感器A₁的结构如图4所示，外形为一正方体，1为聚酯外壳，2为铝合金内壳，3为聚酯隔离层，隔离层3亦为正方体，隔离层3的12条棱上有支撑筋，支撑筋使隔离层3与铝合金内壳2形成6个空腔；在空腔内在铝合金内壳2的6个内面的中心各固定有一各铂探头4，铂探头4的构造如图4所示：有一个铂金属圆盘P，在铂金属圆盘P的中心垂直接有金属导体d₁，金属导体d₁接有导线d₂，铂金属圆盘P是通过绝缘套圈J固定在在铝合金内壳2的。6条导线d₂分别接到通用数据采取卡A/D转换器A₂，A/D转换器A₂直接插装在分系统计算机主板上。该节能温度传感器A₁放置在阳光直接照射并通风处，6个探头所转换的数据分别连续输入所测数据，存储在分系统计算机A₃中，则可求出平均值 T。

本发明采用的节能温度传感器A₁节能温度传感器A₁的参考尺寸为：外形为边长250毫米的正方体，聚酯外壳1厚为3毫米、铝合金内壳2厚为3毫米、聚酯隔离层3厚为4毫米；铂探头P的半径为50毫米，厚为2毫米；铝合金内壳2与聚酯隔离层3的距离为50毫米。

b、室温水温参数自动探测传输存储运算显示子系统B，由室内温度传感器B₁、A/D转换器B₂，出水温度传感器B₃，A/D转换器B₄，回水温度传感器B₅、A/D转换器B₆，分系统计算机B₇，室内温度液晶显示屏B₈，出水温度液晶显示屏B₉，回水温度液晶显示屏B₁₀组成。室内温度传感器B₁和出水温度传感器B₃采用AD590THR2865或K9725NDIA传感器。

c、安全运行自动探测显示报警自动控制子系统C，由排烟温度传感器C₁，A/D转换器C₂，水位上下限液晶传感器C₃，A/D转换器C₄，分系统计算机C₅，排烟温度液晶显示屏C₆、水位声光报警器C₇、C₈、水泵自动开启关闭开关C₉、C₁₀组成。

d、自动控制燃烧子系统D，由炉排开启、关闭信息记录器D₁、D₂各功能电机开机开关D₃、关机开关D₄、室内温度设定键盘D₅、分系统计算机D₆、炉排启动关闭液晶显示屏D₇、炉排运行指导时间液晶显示屏D₈、时钟D₉、各功能电机开启开关D₁₀、关闭开关D₁₁组成。

e、全自动运行与指导运行转换开关安装在分系统仪器外壳上。

f、33.6K调制解调器分别安装在分系统计算机和中心计算机内，用电话线连接。

g、打印机分别连接在分系统计算机和中心计算机上。

分系统计算机A₃、B₇、C₅、D₆为同一台计算机。

由子系统A、B、C、D同E、F、G构成网络的一个分系统，由若干个分系统同由中心计算机，中心调制解调器组成的指挥中心用电话线连接起来就构成采暖节能计算机网络总系统。

其中气象节能技术的核心是“节能温度”。采暖期建筑物只有在得失热量平衡时，才能保持室内温度稳定，而用户结构的耗热量是指室内温度高于室外温度时，通过维护结构向外传递热量来维持室内适宜而稳定的温度。热量的损耗可分为两部分，即基本耗热量和附加耗热量。

(1)基本耗热量，是指在只考虑室内外温差条件下计算出来的热量。它通过建筑物的各部门围护结构，从室外向室内的稳定传递热量的总和。

(2)附加耗热量，是由于考虑围护结构随外界除温差外，其它气象因素发生变化而对基本耗热量的修正，如太阳辐射得到的热量，风力给耗损热量造成的影响因素。

根据这一理论基础，将外形类似建筑物的六面体铝合金外壳铂传感器放在室外太阳光下通风的地方进行探测。把这个节能温度传感器探测的温度信息经A/D转换器转换成数字信息输入分计算机存储处理。

由于气象要素是一种随机变化的量，所以要连续定时探测采集经A/D变换输入分系统计算机进行处理以求取平均值。即：

式中：

T_节   节能温度的平均值

T_节i  定时连续采集的随机节能温度

n     采集的次数

经过固化在分系统计算机中的数学模型计算程序求出节能温度平均值 T_节，并传给液晶显示屏自动显示。这就组成了节能温度自动探测传感存储计算处理显示子系统A。它所取得的节能温度同气象部门通过极其复杂的测量运3所取得的节能温度非常接近，这个存储在分系统计算机中的节能温度平均值 T_节同B、D两个子系统采集处理过并存储在分系统计算机中的各个信息再经过固化在分系统计算机中的数学模型计算程序计算机处理，就取得了所需燃烧时间并进行自动控制。

以分系统I转换开关转到自动控制档为例加以说明。

1、把节能温度自动探测传输存储运算显示子系统A中的特制的由铝合金外壳封闭的铂传感器A₁放置于室外阳光照射下通风的地方进行探测，定时连续多次把探测的温度信息经A/D转换器A₂转换成计算机可以识别的数字信息连续输入分系统计算机A₃存储，通过固化在A₃中的数学模型按计算程序求出节能温度平均值：

T_节一方面在液晶显示屏A₄上自动显示，一方面存储在A₃中等待同其它子系统存储的相关因子进行运算。

2、室温水温参数自动探测传输运算显示子系统B中的室内温度热敏传感器B₁、出水温度热敏传感器B₃、回水温度热敏传感器B₅自动把探测的温度讯号分别经过转换器B₂、B₄、B₆转换后输入分系统计算机B₇中存储处理待用并在液晶显示屏上B₈、B₉、B₁₀上自动显示。

3、自动控制燃烧子系统D中的炉排启动、关闭记录器D₁，D₂自动把启动关闭信息输入计算机D₆并同时钟D₉共同记录存储炉排启动、关闭时间待运算使用，同时在液晶显示屏D₇上显示出来。

事先在分系统计算机编制时钟程序，在给定的QPY-ENH6255液晶屏D₉上显示出来。由D₉来随时采集记录处理与时间有关的数据。如记录D₁、D₂的启动燃烧时间与停止燃烧时间。

在子系统A、B、D把各种经过处理的数据信息都存储在分系统计算机之后，就可以通过固化在该计算机中的一系列数学模型自动计算出指导燃烧时间：

M＝ P(T_内- T_节)

式中M为指导燃烧时间

T_内为室内温度

T_节为节能温度

P为综合修正系数滑动平均值 $\stackrel{\‾}{P}=\frac{1}{n}\underset{i=1}{\overset{n}{\mathrm{\Σ}}}{P}_i$

这里M、T_内、 T_节均系每次燃烧结束时的数据，所以P_i亦为每次燃烧结束时的连续的动态修正系数，因此， P需用滑动平均方法求得。

当分系统进入自动控制燃烧状态时，必须事先设定室内温度、锅炉所配备的各电机启动、关闭的先后顺序以及延时数量(如t＝30秒、60秒)

当自动计算出指导燃烧时间M后，一方面在液晶屏上自动显示出来，一方面存储有计算机中供下一次求P_i时使用，同时M将自动变倒计时动作状态，自动按顺序按延时启动锅炉的各种电机进行燃烧，燃烧时段间隔结束后，将自动按顺序按延时关闭锅炉的各种电机。在这种情况下，锅炉只在室温±1℃范围内开启或关闭。使室温始终保持在恒定状态。

4、在安全运行自动显示、报警自动控制子系统C中，如果水位或排烟度发生异常情况，如锅炉水位超过上限或低于下限，则立即在液晶显示屏上自动显示。声光自动报警，同时分系统计算机发出指令，自动控制水泵的开启或关闭，使水位迅速恢复正常状态。

分系统的各种数据信息不仅随时存储、自动显示，而且可以通过TPUP-16B微型打印机随时打印出来。

以上是一个分系统的运行技术方案。由若干个，一般是七、八个到二、三十个分系统同指挥中心一起组成整个采暖节能计算机网络系统。(见图2)。具体技术实施方案详述如下：

(1)把采暖指挥中心的计算机通过调制解调器与电话线相连接。

(2)把各分系统(各单台锅炉房)的计算机通过调制解调器与电话线相连接。

(3)给中心计算机编制一套程序，使其定时依次拨打各个分系统的电话号，在中心计算机中就可以读取存储显示各分系统的各种数据信息，对各分系统情况一目了然。

(4)指挥中心的管理人员也可以随时通过键盘拨打某一分系统的电话号，随时提取当时有关分系统运行状态的数据信息和分系统采集到的全部数据。

(5)指挥中心的计算机可自行处理收集来的数据信息，如求平均值，挑最大值、最小值，绘制各种图表、曲线等。

(6)指挥中心计算机可自行或随时打印各种资料和图表。

Claims (2)

1.采暖节能计算机网络系统，其特征是：由下列系统组成：

a、节能温度自动探测传输运算显示子系统A，主要由节能温度传感器A₁、A/D转换器A₂分系统计算机A₃与节能温度液晶显示屏A₄组成；

b、室温水温参数自动探测传输存储运算显示子系统B，由室内温度传感器B₁、A/D转换器B₂，出水温度传感器B₃，A/D转换器B₄，回水温度传感器B₅、A/D转换器B₆，分系统计算机B₇，室内温度液晶显示屏B₈，出水温度液晶显示屏B₉，回水温度液晶显示屏B₁₀组成；

c、安全运行自动探测显示报警自动控制子系统C，由排烟温度传感器C₁，A/D转换器C₂，水位上下限液晶传感器C₃，A/D转换器C₄，分系统计算机C₅，排烟温度液晶显示屏C₆、水位声光报警器C₇、C₈、水泵自动开启关闭开关C₉、C₁₀组成；

d、自动控制燃烧子系统D，由炉排开启、关闭信息记录器D₁、D₂各功能电机开机开关D₃、关机开关D₄、室内温度设定键盘D₅、分系统计算机D₆、炉排启动关闭液晶显示屏D₇、炉排运行指导时间液晶显示屏D₈、时钟D₉、各功能电机开启开关D₁₀、关闭开关D₁₁组成；

e、全自动运行与指导运行转换开关安装在分系统仪器外壳上；

f、调制解调器分别安装在分系统计算机和中心计算机内，用电话线连接；

g、打印机分别连接在分系统计算机和中心计算机上；

分系统计算机A₃、B₇、C₅、D₆为同一台计算机；

由子系统A、B、C、D同E、F、G构成网络的一个分系统，由若干个分系统同由中心计算机，中心调制解调器组成的指挥中心用电话线连接起来就构成采暖节能计算机网络总系统。

2.适用根据权利要求1采暖节能计算机网络系统的节能温度传感器A₁，其特征是：

外形为一正方体，由聚酯外壳(1)、铝合金内壳(2)、聚酯隔离层(3)组成，隔离层(3)亦为正方体，隔离层(3)的12条棱上有支撑筋，支撑筋使隔离层(3)与铝合金内壳(2)形成6个空腔；在空腔内在铝合金内壳(2)的6个内面的中心各固定有一个铂探头(4)，铂探头(4)有一个铂金属圆盘P，在铂金属圆盘P的中心垂直接有金属导体d₁，金属导体d₁接有导线d₂，铂金属圆盘P是通过绝缘套圈J固定在在铝合金内壳(2)的；6条导线d₂分别接到通用数据采集卡A/D转换器A₂，A/D转换器A₂直接插装在分系统计算机主板上。

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