CN201277653Y

CN201277653Y - 智能供热节能控制系统

Info

Publication number: CN201277653Y
Application number: CNU2008201228693U
Authority: CN
Inventors: 包英; 赵长春; 叶卫东
Original assignee: BEIJING HTXY HEATING ENERGY SAVING TECHNOLOGY Co Ltd
Current assignee: BEIJING HTXY HEATING ENERGY SAVING TECHNOLOGY Co Ltd
Priority date: 2008-10-09
Filing date: 2008-10-09
Publication date: 2009-07-22
Anticipated expiration: 2018-10-09

Abstract

本实用新型提供一种智能供热节能控制系统，该系统可以根据用户设定的参数值自动生成能够准确反映供热系统实际需要补偿的温度情况的温度补偿函数四次曲线，并根据所述度补偿函数四次曲线和当前锅炉组及换热机组室外环境温度信息算出所述锅炉组及换热机组的理论总管出水温度信息，再将获取的实际总管出水温度信息与所述理论总管出水温度信息进行比较，通过比较结果制定对应的温度调节控制措施，从而能够精确的控制供热系统，提高了能源利用率，有效节约了能源，保证了供热系统的供热温度。

Description

智能供热节能控制系统

技术领域

本实用新型涉及自动控制技术领域，尤其涉及一种智能供热节能控制系统。

背景技术

传统的锅炉供热控制是人为的根据经验来调节锅炉的加热力度和相关的阀门开度。然而，经验控制的不精确和手工控制的滞后会造成能源的浪费或者无法保证稳定的供热温度。目前已有锅炉供热控制系统，其控制精度和控制能力与传统的锅炉供热控制方式相比有很大提高。然而，随着煤炭、石油等不可再生能源价格的不断上涨，节能增效已成为必然的选择，目前的供热控制系统一般是根据温度补偿函数一次曲线或二次曲线进行温度调节控制的，而温度补偿函数一次曲线或二次曲线只能大致反映供热系统实际需要补偿的温度情况，因此其控制精度还远远不能满足要求，仍然会造成较多的能源浪费和供热温度不稳定。

实用新型内容

本实用新型提供一种智能供热节能控制系统，以实现通过对供热系统精确控制达到有效节约能源和保证供热系统的供热温度稳定的目的。

为达到上述目的，本实用新型实施例提供一种智能供热节能控制系统，包括：

上位机，用于根据用户设定的参数值计算温度补偿函数四次曲线；对当前锅炉组及换热机组的室外环境温度进行检测，获取当前所述锅炉组及换热机组的室外环境温度信息；根据所述室外环境温度信息和所述温度补偿函数四次曲线获取所述锅炉组及换热机组的理论总管出水温度信息；接收下位机通过RS485总线发送的总状态信息，所述总状态信息包括当前所述锅炉组及换热机组的实际总管出水温度信息、内部气压信息和运行状态信息，当前所述锅炉组及换热机组各自的实际回水温度信息和实际出水温度信息，当前所述换热机组的三通阀反馈信息；比较所述理论总管出水温度信息和所述实际总管出水温度信息，根据所述比较的结果以及所述总状态信息生成温度控制信息，将所述温度控制信息通过所述RS485总线发送至所述下位机；

下位机，用于对当前所述锅炉组及换热机组的状态进行信息采集，获取当前所述锅炉组及换热机组的总状态信息，将所述总状态信息通过所述RS485总线发送至所述上位机，接收所述上位机通过所述RS485总线发送的温度控制信息，根据所述温度控制信息对所述锅炉组及换热机组进行温度控制。

本实用新型的智能供热节能控制系统，所述上位机进一步包括：

室外环境温度传感器，用于对当前所述锅炉组及换热机组的室外环境温度进行检测，获取当前所述锅炉组及换热机组的室外环境温度信息，并将所述室外环境温度信息通过传输线发送至上位机嵌入式计算机；

人机交互平台，用于为用户提供设定或修改参数值和查看锅炉组及换热机组相关信息的操作界面；

上位机嵌入式计算机，用于根据所述用户设定的参数值计算所述温度补偿函数四次曲线；根据所述室外环境温度传感器发送的室外环境温度信息和所述温度补偿函数四次曲线计算出所述锅炉组及换热机组的理论总管出水温度信息，接收通讯转换模块通过RS232总线发送的所述总状态信息，比较所述理论总管出水温度信息和所述实际总管出水温度信息，根据所述比较的结果以及所述总状态信息生成所述温度控制信息，将所述温度控制信息通过所述RS232总线发送至所述通讯转换模块；

通讯转换模块，用于接收所述下位机通过所述RS485总线发送的所述总状态信息，将所述总状态信息通过所述RS232总线发送至所述上位机嵌入式计算机；接收所述上位机嵌入式计算机通过所述RS232总线发送的温度控制信息，将所述温度控制信息通过所述RS485总线发送至所述下位机。

本实用新型的智能供热节能控制系统，所述上位机嵌入式计算机进一步包括：

存储器，用于存储所述参数值、所述室外环境温度信息、所述温度补偿函数四次曲线、所述理论总管出水温度信息和所述总状态信息；

计算处理模块，用于根据所述用户设定的参数值计算所述温度补偿函数四次曲线；根据所述存储器存储的所述室外环境温度信息和所述温度补偿函数四次曲线计算出所述锅炉组及换热机组的理论总管出水温度信息，将所述理论总管出水温度信息保存到所述存储器中；

比较处理模块，用于将所述存储器存储的理论总管出水温度信息和所述实际总管出水温度信息进行比较，据所述比较的结果以及所述总状态信息生成所述温度控制信息，将所述温度控制信息通过所述RS232总线发送至所述通讯转换模块。

本实用新型的智能供热节能控制系统，所述下位机进一步包括：

数据采集模块，用于对当前所述锅炉组及换热机组的状态进行信息采集，获取所述总状态信息，将所述总状态信息通过导线发送至CPU；

CPU，用于接收所述数据采集模块通数据线发送的所述总状态信息，根据所述总状态信息驱动状态指示模块，将所述总状态信息通过所述RS485总线发送至所述通讯转换模块，接收所述通讯转换模块通过所述RS485总线发送的温度控制信息，并将所述温度控制信息通过数据线发送至控制执行模块；

控制执行模块，用于根据所述CPU通过数据线发送的温度控制信息对所述锅炉组和所述换热机组进行温度控制；

状态指示模块，用于显示当前所述锅炉组及换热机组的运行状态、内部压力状态、火力分配状态和总管出水温度状态。

本实用新型的智能供热节能控制系统，所述数据采集模块进一步包括：

总管出水温度传感器，用于对当前所述锅炉组及换热机组的总管出水温度进行检测，获取当前所述锅炉组及换热机组的总管出水温度模拟信号，将所述总管出水温度模拟信号发送至ADC转换器；

锅炉压力传感器，用于对当前所述锅炉组及换热机组内部的压力进行检测，获取当前所述锅炉组及换热机组内部的压力模拟信号，将所述压力模拟信号发送至所述ADC转换器；

运行状态检测器，用于对当前所述锅炉组及换热机组的在线运行状态进行检测，获取当前所述锅炉组及换热机组的在线运行状态模拟信号，将所述在线运行状态模拟信号发送至所述ADC转换器；

出水温度传感器，用于对当前所述锅炉组和所述换热机组各自的出水温度进行检测，获取当前所述锅炉组及换热机组各自的出水温度模拟信号，将所述出水温度模拟信号发送至所述ADC转换器；

回水温度传感器，用于对当前所述锅炉组及换热机组各自的回水温度进行检测，获取当前所述锅炉组及换热机组各自的回水温度模拟信号，将所述回水温度模拟信号发送至所述ADC转换器；

三通阀反馈器，用于对当前所述换热机组的三通阀的状态进行检测，获取当前所述换热机组的三通阀反馈模拟信号，将所述三通阀反馈模拟信号发送至所述ADC转换器；

ADC转换器，用于将所述总管出水温度传感器、所述锅炉压力传感器、所述运行状态检测器、所述出水温度传感器、所述回水温度传感器和所述三通阀反馈器发送的模拟信号转换成对应的数字信号，根据所述数字信号生成所述总状态信息，并将所述总状态信息通过导线发送至所述CPU。

本实用新型的智能供热节能控制系统，所述数据采集模块还包括：

Co传感器，用于对当前所述锅炉组的烟气进行检测，获取当前所述锅炉组烟气中的一氧化碳含量的模拟信号，将所述一氧化碳含量的模拟信号发送至所述ADC转换器。

本实用新型的智能供热节能控制系统，所述智能供热节能控制系统包括一个或多个下位机，所述锅炉组包括至少一个锅炉，所述换热机组包括至少一个换热机。

本实用新型的智能供热节能控制系统可以根据用户设定的参数值自动生成能够准确反映供热系统实际需要补偿的温度情况的温度补偿函数四次曲线，并根据所述度补偿函数四次曲线和当前锅炉组及换热机组室外环境温度信息算出所述锅炉组及换热机组的理论总管出水温度信息，再将获取的实际总管出水温度信息与所述理论总管出水温度信息进行比较，通过比较结果制定对应的温度调节控制措施，从而能够精确控制供热系统，提高了能源利用率，有效节约了能源，保证了供热系统的供热温度。

附图说明

图1为本实用新型实施例的智能供热节能控制系统的系统结构示意图；

图2为本实用新型实施例的智能供热节能控制系统的装置结构示意图；

图3为本实用新型实施例的智能供热节能控制系统的装置结构示意图；

图4为本实用新型实施例的智能供热节能控制系统的上位机控制多个下位机的系统结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型的具体实施方式进行详细描述：

参考图1，本实用新型实施例的智能供热节能控制系统，包括上位机1和下位机2。其中，上位机1，用于根据用户设定的参数值计算温度补偿函数四次曲线；对当前锅炉组及换热机组的室外环境温度进行检测，获取当前所述锅炉组及换热机组的室外环境温度信息；根据所述室外环境温度信息和所述温度补偿函数四次曲线获取所述锅炉组及换热机组的理论总管出水温度信息；接收下位机2通过RS485总线发送的总状态信息，所述总状态信息包括当前所述锅炉组及换热机组的实际总管出水温度信息、内部压力信息和运行状态信息，当前所述锅炉组及换热机组各自的实际回水温度信息和实际出水温度信息，当前所述换热机组的三通阀反馈信息；比较所述理论总管出水温度信息和所述实际总管出水温度信息，根据所述比较的结果以及所述总状态信息生成温度控制信息，将所述温度控制信息通过所述RS485总线发送至所述下位机2。下位机2，用于对当前所述锅炉组及换热机组的状态进行信息采集，获取当前所述锅炉组及换热机组的总状态信息，将所述总状态信息通过所述RS485总线发送至所述上位机1，接收所述上位机1通过所述RS485总线发送的温度控制信息，根据所述温度控制信息对所述锅炉组及换热机组进行温度控制。

上述智能供热节能控制系统中的上位机1进一步包括：室外环境温度传感器11、人机交互平台12、上位机嵌入式计算机13和通讯转换模块14。其中，室外环境温度传感器11，用于对当前所述锅炉组及换热机组的室外环境温度进行检测，获取当前所述锅炉组及换热机组的室外环境温度信息，并将所述室外环境温度信息通过导线发送至上位机嵌入式计算机13。人机交互平台12，用于为用户提供设定或修改所述参数值和查看锅炉组及换热机组相关信息的操作界面。上位机嵌入式计算机13，用于根据所述用户设定的参数值计算所述温度补偿函数四次曲线；根据所述室外环境温度传感器11发送的室外环境温度信息和所述温度补偿函数四次曲线计算出所述锅炉组及换热机组的理论总管出水温度信息，接收通讯转换模块14通过RS232总线发送的所述总状态信息，比较所述理论总管出水温度信息和所述实际总管出水温度信息，根据所述比较的结果以及所述总状态信息生成所述温度控制信息，将所述温度控制信息通过所述RS232总线发送至所述通讯转换模块14。通讯转换模块14，用于接收所述下位机通过所述RS485总线发送的所述总状态信息，将所述总状态信息通过所述RS232总线发送至所述上位机嵌入式计算机13；接收所述上位机嵌入式计算机13通过所述RS232总线发送的温度控制信息，将所述温度控制信息通过所述RS485总线发送至所述下位机2。

上述智能供热节能控制系统中的上位机嵌入式计算机13进一步包括：存储器131、计算处理模块132和比较处理模块133。其中，存储器131，用于存储所述参数值、所述室外环境温度信息、所述温度补偿函数四次曲线、所述理论总管出水温度信息和所述总状态信息。计算处理模块132，用于根据所述用户设定的参数值计算所述温度补偿函数四次曲线；根据所述存储器131存储的所述室外环境温度信息和所述温度补偿函数四次曲线计算出所述锅炉组及换热机组的理论总管出水温度信息，将所述理论总管出水温度信息保存到所述存储器131中。比较处理模块133，用于将所述存储器131存储的理论总管出水温度信息和所述实际总管出水温度信息进行比较，据所述比较的结果以及所述总状态信息生成所述温度控制信息，将所述温度控制信息通过所述RS232总线发送至所述通讯转换模块14。

上述智能供热节能控制系统中的下位机进一步包括：数据采集模块21、CPU22、控制执行模块23和状态指示模块24。其中，数据采集模块21，用于对当前所述锅炉组及换热机组的状态进行信息采集，获取所述总状态信息，将所述总状态信息通过导线发送至CPU 22。CPU 22，用于接收所述数据采集模块21通过导线发送的所述总状态信息，根据所述总状态信息驱动状态指示模块24，将所述总状态信息通过所述RS485总线发送至所述通讯转换模块14，接收所述通讯转换模块14通过所述RS485总线发送的温度控制信息，并将所述温度控制信息通过导线发送至控制执行模块23。控制执行模块23，用于根据所述CPU 22通过导线发送的温度控制信息对所述锅炉组及换热机组进行温度控制。状态指示模块24，用于显示当前所述锅炉组及换热机组的运行状态、内部气压状态、火力分配状态和总管出水温度状态。

上述智能供热节能控制系统中的数据采集模块进一步包括：总管出水温度传感器211、锅炉气压传感器212、运行状态检测器213、出水温度传感器214、回水温度传感器215、三通阀反馈器216和ADC转换器217。其中，总管出水温度传感器211，用于对当前所述锅炉组及换热机组的总管出水温度进行检测，获取当前所述锅炉组及换热机组的总管出水温度模拟信号，将所述总管出水温度模拟信号发送至ADC转换器217。锅炉气压传感器212，用于对当前所述锅炉组及换热机组内部的气压进行检测，获取当前所述锅炉组及换热机组内部的气压模拟信号，将所述气压模拟信号发送至所述ADC转换器217。运行状态检测器213，用于对当前所述锅炉组及换热机组的在线运行状态进行检测，获取当前所述锅炉组及换热机组的在线运行状态模拟信号，将所述在线运行状态模拟信号发送至所述ADC转换器217。出水温度传感器214，用于对当前所述锅炉组及换热机组各自的出水温度进行检测，获取当前所述锅炉组及换热机组各自的出水温度模拟信号，将所述出水温度模拟信号发送至所述ADC转换器217。回水温度传感器215，用于对当前所述锅炉组及换热机组各自的回水温度进行检测，获取当前所述锅炉组及换热机组各自的回水温度模拟信号，将所述回水温度模拟信号发送至所述ADC转换器217。三通阀反馈器216，用于对当前所述换热机组的三通阀的状态进行检测，获取当前所述换热机组的三通阀反馈模拟信号，将所述三通阀反馈模拟信号发送至所述ADC转换器217。ADC转换器217，用于将所述总管出水温度传感器211、所述锅炉气压传感器212、所述运行状态检测器213、所述出水温度传感器214、所述回水温度传感器215和所述三通阀反馈器216发送的模拟信号转换成对应的数字信号，根据所述数字信号生成所述总状态信息，并将所述总状态信息通过导线发送至所述CPU 22。此外，所述数据采集模块还可以包括Co传感器218，用于对当前所述锅炉组的烟气进行检测，获取当前所述锅炉组烟气中的一氧化碳含量的模拟信号，将所述一氧化碳含量的模拟信号发送至所述ADC转换器217。

上述智能供热节能控制系统中，下位机2可以为一个或多个(例如如图4所示，为上位机1控制多个下位机2的系统结构示意图，其中，各个下位机2通过RS485总线与上位机1连接)，具体情况根据实际控制的锅炉组及换热机组的数量而定。锅炉组可以一个或多个锅炉，所述换热机组同样可以为一个换热机或多个换热机。具体可根据不同的用户，采用不同的配置，达到不同的控制功能，其控制模式包括：

1)、控制单台锅炉全自动运行。

2)、控制多台锅炉联动运行。

3)、控制供暖系统全自动运行。

4)、控制锅炉与供暧系统联动运行。

5)、实现计算机中央控制，远程控制，网络控制。

其中，需要联动的多台锅炉应该设置在一个系统里，而换热机则可以一台设为一个系统，也可以多台设置为一个系统。

上述智能供热节能控制系统中的上位机1还可以配置USB接口及以太网接口，可以进一步扩展远程监控等功能。

上述智能供热节能控制系统中，用户通过人机交互平台12设定温度补偿曲线特定的五个点值，然后上位机嵌入式计算机13将这五个点值进行差值运算求出一个四次差值函数，利用该函数求出中间各整数点的值，将这些点平滑的连接为一条曲线，得出取值更加合理的温度补偿函数四次曲线。当用户通过人机交互平台12选择系统自动运行时，上位机嵌入式计算机13将室外环境温度传感器11发送的当前室外温度代入该温度补偿函数四次曲线的四次差值函数中，求出对应的理论总管出水温度。而下位机2的数据采集模块21采集锅炉和换热机的总状态信息(包括当前所述锅炉组及换热机组的实际总管出水温度信息、内部气压信息和运行状态信息，当前所述锅炉组及换热机组各自的实际回水温度信息和实际出水温度信息，当前所述换热机组的三通阀反馈信息)，并将总状态信息发送至下位机2的CPU 22，CPU 22再通过RS485总线发送至通讯转换模块14(同时，CPU 22还根据该总状态信息驱动下位机的状态指示模块24，状态指示模块24则实时显示出锅炉及换热机的运行状态)。通讯转换模块14将该总状态信息进行RS485/RS2325协议转换，再通过RS232总线将该总状态信息发送至上位机1的上位机嵌入式计算机13，上位机嵌入式计算机13比较所述理论总管出水温度信息和所述实际总管出水温度信息，然后根据比较的结果并结合所述总状态信息生成温度控制信息，将所述温度控制信息通过所述RS232总线发送至通讯转换模块14，通讯转换模块14将该温度控制信息进行RS2325/RS485协议转换后，再通过RS485总线将该温度控制信息发送至所述下位机2的CPU 22，CPU 22再将该温度控制信息发送至下位机2的控制执行模块23，控制执行模块23根据该温度控制信息进行对应的操作控制。以控制多台锅炉联动运行为例，具体操作包括：

1)、若实际总管出水温度小于理论总管出水温度减去下限温差值，其中，下限温差值为用户设定的五个特定值之一，则启动锅炉小火运行。

按照总运行时间短为原则，选取某台锅炉启动小火运行。若超过了用户设置的由小火到大火的时间，实际总管出水温度仍然小于理论总管出水温度减去下限温度差，则将火力升级，即将当前为小火的锅炉转为大火。此时若又超过了用户设置的由关闭到启动的时间，实际总管出水温度仍然在理论总管出水温度减下限温差之下，则会按照总运行时间短的原则在剩余停着的锅炉中选取一个启动小火。依次类推，火力逐级递增。

2)、若实际总管出水温度大于理论总管出水温度，则选取锅炉将其大火转为小火。

按照大火累计运行时间长为原则，选取某台锅炉将其大火转为小火。若超过了用户设置的关闭到启动的时间，实际总管出水温度仍然大于理论总管出水温度，则将火力降级，即将当前为小火运行的锅炉关闭。若此时又超过了关闭到启动的时间，实际总管出水温度还是大于理论总管出水温度，则会按照大火累计运行时间短的原则在剩余大火的锅炉中选取一台转为小火。依次类推，火力逐级递减。

3)、若实际总管出水温度大于理论总管出水温度加上上限温差值，则会将所有启动着的锅炉无论大小火，均关闭。因此这也是一个极限温度。

此锅炉联动原则保证了同一时刻只有一台锅炉在小火运行，即满足了能开一台大火就不开两台小火的原则。

上述智能供热节能控制系统的上位机1与下位机2之间的通讯周期可以设为14秒，且每个2秒钟进行一次通讯即完成一项控制任务。按时间先后排列如下：

检测某一台锅炉或换热机当前是否在线，下一周期则会检查下一台，依次轮流检查。因此若一台锅炉或换热机关闭最长时间要2.5分钟之后自动知道其不在线，用户也可通过上位机1的人及交互平台12进入高级设置进行设备搜索便可立即知道在线情况。

另外，在上述智能供热节能控制系统中，用户可以为一个联动的锅炉系统设置一条温度补偿曲线，而换热机则需每台换热机设置一条温度补偿曲线。另外，用户还可为一周七天设置不同的供暖时间段，该程序提供了四种不同类型的时间段程序供用户编制，另外用户可针对锅炉系统或某一台换热机设置自己的四个修正值。即尽管两个被控对象选择了同一个时间段程序，也可设置各自不同的修正值。上位机1会利用当前的温度曲线计算出出水温度后再加上当前时间段对应的修正值作为最终计算的出水温度值，若当前均不在各个时间段内，则会选择一个最小的修正值作为当前修正值。然后去跟已设置的该控制对象的最高出水温度限制比较，若小于它则按照最终计算值进行控制，若大于它，则按照最高出水温度进行控制。

本领域技术人员可以理解实施例中的装置中的模块可以按照实施例描述分布于实施例的装置中，也可以进行相应变化位于不同于本实施例的一个或多个装置中。上述实施例的模块可以合并为一个模块，也可以进一步拆分成多个子模块。

以上的实施例仅仅是对本实用新型的优选实施方式进行描述，并非对本实用新型的范围进行限定，在不脱离本实用新型设计精神的前提下，本领域普通工程技术人员对本实用新型的技术方案作出的各种变形和改进，均应落入本实用新型的权利要求书确定的保护范围内。

Claims

1、一种智能供热节能控制系统，其特征在于，包括：

2、根据权利要求1所述的智能供热节能控制系统，其特征在于，所述上位机进一步包括：

3、根据权利要求2所述的智能供热节能控制系统，其特征在于，所述上位机嵌入式计算机进一步包括：

4、根据权利要求2所述的智能供热节能控制系统，其特征在于，所述下位机进一步包括：

5、根据权利要求4所述的智能供热节能控制系统，其特征在于，所述数据采集模块进一步包括：

6、根据权利要求5所述的智能供热节能控制系统，其特征在于，所述数据采集模块还包括：

7、根据权利要求1至6任意一项所述的智能供热节能控制系统，其特征在于，所述智能供热节能控制系统包括一个或多个下位机，所述锅炉组包括至少一个锅炉，所述换热机组包括至少一个换热机。