CN205227502U - 一种室内温湿度智能控制系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种室内温湿度智能控制系统，涉及智能控制系统技术领域；该系统中，电功率测量表、所述温度传感器、所述湿度传感器和所述单台电暖器控制器分别通过所述无线收发装置与所述集中控制器数据连接，通过对用电总功率进行检测，并结合温度传感器、湿度传感器检测的温湿度数据，使确定的电暖器的通断状态以及数量，能够保证在不影响住宅其他生活用电的情况下，实现对室内温湿度的控制和调节。因此，既避免了电网改造的负担，又无需用户手动操作，即可实现住宅内温湿度的控制自主化、智能化，为客户提供了舒适、创意、人性和节能环保的高品质生活。

Description

一种室内温湿度智能控制系统

技术领域

本实用新型涉及智能控制系统技术领域，尤其是涉及一种配合现有的电暖器产品的室内温湿度智能控制系统。

背景技术

在冬天采暖季来临时，室内没有安装采暖设施、“煤改电”或非集中供暖等类型的用户，室内温度无法达到国家要求或体感温度较低影响正常生活和工作，其解决办法是采用空调、小型锅炉或电暖器供暖。

目前空调供暖的效率较低，供暖能力受室外温度影响较大，并且室外机结霜问题难以解决；锅炉供暖的燃料(燃煤、燃油)运输成本较高，并且排放的尾气、烟气等对环境影响较大；较合理的方式是采用电暖器供暖。采用电暖器供暖时，以每户居民住宅额定功率为8千瓦、每台电暖器功率额定功率为2千瓦、为了客厅和一间卧室取暖安装4台电暖器为例，每户居民仅用于电暖器供暖的功率为8千瓦，则已达到住宅额定功率的要求，若再考虑居民正常生活负荷(如照明、电视、冰箱等家用电器)，那么必然超过了功率上限要求；若仍想采用电暖器供暖的方式，则必须进行电网改造。

如何能既不改造电网，又能保证居民正常生活用电需要，还同时能保证稳定地进行供暖；目前还没有有效的方案来解决上述问题。

实用新型内容

本实用新型所解决的技术问题是提供一种室内温湿度智能控制系统，本实用新型解决了现有电暖器供电必须进行电网改造的技术难题，本实用新型既不需要进行改造电网，又能保证居民的正常生活用电需要，还同时能保证稳定地进行供暖；达到了智能化控制室内温湿度的目的。

为了解决上述技术问题，本实用新型提供了一种室内温湿度智能控制系统，包括：电功率测量表、温度传感器、湿度传感器、单台电暖器控制器和集中控制器；

所述电功率测量表、所述温度传感器、所述湿度传感器、所述单台电暖器控制器和所述集中控制器的内部均设有无线收发装置；

所述电功率测量表、所述温度传感器、所述湿度传感器和所述单台电暖器控制器分别通过所述无线收发装置与所述集中控制器数据连接；

所述电功率测量表安装在每户住宅电能计量表处，所述温度传感器和所述湿度传感器安装在住宅室内，所述单台电暖器控制器安装在电暖器与电源之间。

优选地，所述温度传感器和所述湿度传感器分别安装在住宅室内的墙壁上或顶棚与墙壁的夹角处。

更优选地，所述温度传感器和所述湿度传感器均设置为2台或多于2台。

优选地，所述无线收发装置包括Wi-Fi收发器。

更优选地，所述单台电暖器控制器包括Wi-Fi收发器、处理器和开关，所述Wi-Fi收发器通过无线网络与所述集中控制器数据连接；所述Wi-Fi收发器与所述处理器数据连接，所述处理器与所述开关连接。

优选地，所述电功率测量表的检测频率设置为1秒。

优选地，所述温度传感器和所述湿度传感器的检测频率均设置为15分钟。

进一步地，还包括存储器，所述存储器的一端与所述集中控制器连接，所述存储器的另一端分别与所述电功率测量表、所述温度传感器、所述湿度传感器和所述集中控制器数据连接。

进一步地，还包括报警装置，所述报警装置与所述集中控制器数据连接。

进一步地，还包括切断装置，所述切断装置的一端与所述集中控制器连接，所述切断装置的另一端分别与所述电功率测量表、所述温度传感器、所述湿度传感器和所述单台电暖器控制器连接。

本实用新型与现有技术相比，具有如下有益效果：

(1)本实用新型可释放住宅额定功率与生活负荷之间的功率差值，用于进行室内供暖，解决了现有电暖器供暖存在的技术难题，避免了电网改造的负担。

(2)本实用新型引入智能家居的先进理念，从解决生活中的实际问题出发，构建高效智能的住宅和家庭环境之间的管理系统，提升了家居的便利性、舒适性和艺术性，实现了节能环保。

(3)本实用新型不需要更换原电暖器和任何家电设备，仅在住宅内安装检测机构和集中控制器、在原电暖器与插座之间安装执行机构，则完成了整个系统的布置工作，调试简单方便，性价比较高。

(4)集中控制器具有故障报警、安全保护、紧急停机功能，不仅保障系统的正常运行，而且兼有故障初期事故处理的功能，若发现电功率测量表、温度传感器、湿度传感器和单台电暖器控制器超出30分钟，仍没有上传任何数据，则报警提示请用户检查无线网络连接；若网络连接完好，则在系统重启后，超出1分钟仍无数据上传，则切断系统，并报警提示系统已断开。

综上所述，室内温湿度智能控制系统即在无线网络的环境中，在完全不影响正常生活的前提下，无需用户手动操作，即可实现住宅内温湿度的控制自主化、智能化，为客户提供了舒适、创意、人性和节能环保的高品质生活。

附图说明

图1示例性的示出了本实用新型室内温湿度智能控制系统的架构示意图；

图2示例性的示出了本实用新型室内温湿度智能控制系统的控制过程流程示意图；

图3示例性的示出了居民住宅日负荷曲线与峰谷电价的曲线关系示意图；

图4示例性的示出了现有技术中采暖季居民住宅日负荷曲线示意图；

图5示例性的示出了本实用新型中采暖季居民住宅日负荷曲线示意图。

具体实施方式

为了更好的理解本实用新型所解决的技术问题、所提供的技术方案，以下结合附图及实施例，对本实用新型进行进一步详细说明。此处所描述的具体实施例仅用以解释本实用新型的实施，但并不用于限定本实用新型。

在优选地实施例中，图1示例性的示出了本实用新型一种室内温湿度智能控制系统的架构示意图，包括：电功率测量表、温度传感器、湿度传感器、单台电暖器控制器和集中控制器；

所述电功率测量表、所述温度传感器、所述湿度传感器、所述单台电暖器控制器和所述集中控制器的内部均设有无线收发装置；

所述电功率测量表、所述温度传感器、所述湿度传感器和所述单台电暖器控制器分别通过所述无线收发装置与所述集中控制器数据连接；

所述电功率测量表安装在每户住宅电能计量表处，所述温度传感器和所述湿度传感器安装在住宅室内，所述单台电暖器控制器安装在电暖器与电源之间。

其中，电功率测量表安装在每户住宅电能计量表处，用于实时检测住宅总用电功率；所述温度传感器和所述湿度传感器均安装在住宅室内，用于实时检测住宅内的温度和湿度；所述单台电暖器控制器安装在电暖器与插座之间，属于执行机构，用于控制电暖器是否开启的开关设备。

上述结构的室内温湿度智能控制系统，其工作过程为：

所述电功率测量表、所述温度传感器和所述湿度传感器分别检测到电功率数据、温度数据和湿度数据后，首先在其内部分别将数据进行编码、压缩和打包成数据包后，通过无线收发装置，将数据包上传至集中控制器；

集中控制器通过无线收发装置接收到所述数据包后，对所述数据包中数据进行解压缩、译码和读取，然后对所读取的全部的所述数据进行计算，确定住宅需要开启的电暖器台数；并将所述计算结果在所述集中控制器内部进行编码、压缩和打包成新数据包后，通过所述无线收发装置，将计算结果的数据包下发至各个所述单台电暖器控制器；

各个所述单台电暖器控制器通过所述无线收发装置接收到计算结果的数据包后，对其进行解压缩、译码和读取操作，根据计算结果判断自身是开启或者关闭并执行，实现室内温湿度的实时控制。

可选地，在集中控制器中预先设置室内温度、湿度、额定总功率和调整时间段的阈值以及住宅房间开启电暖器的优先级；所述温度的阈值包括最高温度和最低温度，所述湿度的阈值包括湿度上限和湿度下限，所述额定总功率的阈值包括最高总功率和最低总功率；所述调整时间段指室内温湿度智能控制系统的工作开始时间，所述调整时间段在全天24小时范围内。

可选地，所述调整时间段和所述住宅房间开启电暖器的优先级是，在10:00～22:00，客厅优先级最高，其次是卧室的主卧，最后是客卧；在22:00～次日10:00，主卧优先级最高，其次是客卧，最后是客厅。

在实际工作中，电功率测量表检测到的总用电功率传输到集中控制器后，通过判断该总用电功率是否在额定总功率的阈值范围内，实现对单台电暖器控制器的控制，进而实现对电暖器的通断控制以及室内温湿度的智能控制。

可选地，额定总功率的阈值范围是0～8千瓦；当上传的总用电功率大于额定总功率的阈值上限时，室内温湿度智能控制系统延迟2分钟，若2分钟内总功率下降至阈值范围内，则所述系统没有任何操作，若2分钟后总用电功率仍然超过额定总功率的阈值上限，则根据电暖器的优先级从低到高的次序关闭各单台电暖器，否则，开启电暖器。

在实际工作中，温度传感器和湿度传感器检测到的温度和湿度数据传输到集中控制器后，通过判断该温度和湿度是否在设定的阈值范围内，实现对单台电暖器控制器的控制，进而实现对电暖器的通断控制以及室内温湿度的智能控制。

可选地，温度的阈值范围是15～26℃，湿度的阈值范围是30％～50％。当检测到的温度和湿度数据不在上述阈值范围内时，通过集中控制器的计算结果，对单台电暖器控制器分别进行控制。

可选地，所述集中控制器对所读取的全部的所述数据进行计算的过程是：比较上传的所述数据与室内温湿度智能控制系统中同种类数据的阈值；利用减法计算同类数据的阈值与上传的数据的差值，得到的结果为此类数据的差；利用除法计算，住宅总功率差值除以单台电暖器额定功率，得到住宅内用电功率允许开启的单台电暖器数量；结合温湿度检测数据与阈值之间的差值，确定电暖器通断的状态以及数量，进而实现在不影响住宅其他生活用电的情况下，实现对室内温湿度的控制和调节。

可见，在本实用新型提供的实施例中，通过对用电总功率进行检测，并结合温度传感器、湿度传感器检测的温湿度数据，使确定的电暖器的通断状态以及数量，能够保证在不影响住宅其他生活用电的情况下，实现对室内温湿度的控制和调节。因此，本实用新型提供的室内温湿度智能控制系统，避免了电网改造的负担，而且控制过程的实现，是在完全不影响正常生活的前提下，无需用户手动操作，即可实现住宅内温湿度的控制自主化、智能化，为客户提供了舒适、创意、人性和节能环保的高品质生活。

在优选地实施例中，所述温度传感器和所述湿度传感器分别安装在住宅室内的墙壁上或顶棚与墙壁的夹角处。

采用上述结构，可以实现对室内各区域的温湿度检测，使得到的检测数据更加精确，进而智能控制系统对室内温湿度的控制更加准确。

在更加优选地实施例中，所述温度传感器和所述湿度传感器均设置为2台或多于2台。

采用上述结构，可以实现对室内多个不同区域的温湿度的检测，从而为集中控制器提供更多的检测数据，作为计算处理的数据依据。

在更加优选地实施例中，所述无线收发装置包括Wi-Fi收发器。

其中，Wi-Fi是一种能够将个人电脑、手持设备(如PDA、手机)等终端以无线方式互相连接的技术。Wi-Fi是一个无线网路通信技术的品牌，由Wi-Fi联盟(Wi-FiAlliance)所持有。目的是改善基于IEEE802.11标准的无线网络产品之间的互通性。使用IEEE802.11系列协议的局域网就称为Wi-Fi。甚至把Wi-Fi等同于无线网际网路(Wi-Fi是WLAN的重要组成部分)。Wi-Fi在无线局域网的范畴是指“无线相容性认证”，实质上是一种商业认证，同时也是一种无线联网技术，以前通过网线连接电脑，而WI-FI则是通过无线电波来连网；常见的就是一个无线路由器，那么在这个无线路由器的电波覆盖的有效范围都可以采用Wi-Fi连接方式进行联网，如果无线路由器连接了一条ADSL线路或者别的上网线路，则又被称为热点。

在更加优选地实施例中，所述单台电暖器控制器包括Wi-Fi收发器、处理器和开关，所述Wi-Fi收发器通过无线网络与所述集中控制器数据连接；所述Wi-Fi收发器与所述处理器数据连接，所述处理器与所述开关连接。

Wi-Fi收发器通过无线网络与所述集中控制器数据连接,接收集中控制器发送的控制指令，并将执行情况发送给集中控制器；Wi-Fi收发器接收到的控制指令转发到处理器，处理器根据控制指令控制开关的通断，实现对单台电暖器控制器的控制。

在更加优选地实施例中，所述电功率测量表的检测频率设置为1秒。

电功率测量表每1秒上传一次检测数据至集中控制器，可以使集中控制器及时获悉用电总功率，避免出现由于本智能控制系统的工作状态出现用电异常的情况，从而影响用户的正常用电。

在更加优选地实施例中，所述温度传感器和所述湿度传感器的检测频率均设置为15分钟。

温度传感器和湿度传感器均每15分钟将上传一次检测数据至所述集中控制器。由于温湿度的变化比较慢，所以，温度传感器和湿度传感器的检测频率可以设置成比较大的值，本实施例中，设置为15分钟，既可以保证集中控制器及时获悉温湿度的变化，也可以保证温度传感器和湿度传感器保持较低的功耗。

在更加优选地实施例中，室内温湿度智能控制系统还包括存储器，所述存储器的一端与所述集中控制器连接，所述存储器的另一端分别与所述电功率测量表、所述温度传感器、所述湿度传感器和所述集中控制器数据连接。

存储器将接收到的电功率数据和温湿度数据和控制数据等进行保存，用于后续查看或事故分析。

在更加优选地实施例中，室内温湿度智能控制系统还包括报警装置，所述报警装置与所述集中控制器数据连接。

在实际使用过程中，集中控制器若发现所述电功率测量表、所述温度传感器、所述湿度传感器和所述单台电暖器控制器超出30分钟，仍没有上传数据，则启动报警装置，提示请用户检查无线网络连接。

通过设置报警装置，可以使用户及时发现系统异常并进行处理。

本实用新型的优选实施例中，室内温湿度智能控制系统还包括切断装置，所述切断装置的一端与所述集中控制器连接，所述切断装置与所述集中控制器连接，所述切断装置启动后用于断开所述控制系统与电源的连接。

本智能控制系统在使用过程中，检查后，若网络连接完好，则进行系统重启，如果在系统重启后，所述电功率测量表、所述温度传感器、所述湿度传感器和所述单台电暖器控制器，超出1分钟仍没有上传数据至集中控制器，则集中控制器就启动切断装置，断开所述控制系统与电源的连接；如果存在报警装置，则在启动切断装置的同时，启动报警装置，用于提示用户系统已断电，处于非工作状态。

通过采用本实用新型公开的上述技术方案，得到了如下有益的效果：通过对用电总功率进行检测，并结合温度传感器、湿度传感器检测的温湿度数据，使确定的电暖器的通断状态以及数量，能够保证在不影响住宅其他生活用电的情况下，实现对室内温湿度的控制和调节。因此，本实用新型提供的室内温湿度智能控制系统，避免了电网改造的负担，而且控制过程的实现，是在完全不影响正常生活的前提下，无需用户手动操作，即可实现住宅内温湿度的控制自主化、智能化，为客户提供了舒适、创意、人性和节能环保的高品质生活。

具体实施例：

图2示例性的示出了本实用新型室内温湿度智能控制系统的控制过程流程示意图；系统通电后，首先集中控制器和外部设备(电功率测量表、温度传感器、湿度传感器和单台电暖器控制器)进行初始化，并且每15秒检测一次用户是否设定/修改了系统参数，若是则读取用户设定的系统参数，若否则读取系统上次设置默认参数。电功率测量表每1秒检测一次住宅总用电功率，并将检测数据上传至集中控制器。

集中控制器收到数据包后与系统参数中的住宅总用电功率最高值(或称为阈值)对比：

若用电功率已高于阈值，则在2分钟之内保持系统现状不下达任何指令。若2分钟后住宅总用电功率值仍然高于阈值，集中控制器计算需要切除的电暖器台数，按照优先级从低到高，依次关闭电暖器。

若用电功率低于阈值，则对照温湿度传感器上传的温湿度数据，集中控制器计算住宅可开启电暖器的总台数(S)，以客厅为例(其他区域如卧室等同理)，若客厅温湿度超过阈值，则客厅不需要开启电暖器，集中控制器下达指令至客厅的电暖器，命令其关闭；若客厅温湿度低于阈值，则集中控制器计算客厅需要开启的电暖器台数(A1)，并且将卧室、客厅等住宅全部安装了电暖器的区域所计算得到的需要开启电暖器台数(A1、A2……An)统计加和后，得到的总台数(A)是否超过计算可以开启的总台数(S)，若A＞S，则按照前述的优先级，依次从高到低开启电暖器，若A＜S，则下令开启全部需要开启的电暖器。

以下将通过数据对比分析阐述室内温湿度智能控制系统在实际应用中的必要性。

一、住宅负荷：

以普通居民家庭为例，额定功率为8千瓦。从满足居民基本生活要求来看，主要分为照明、厨房用电设备、电热水器、空调以及普通插座等。家用电器因功能不同，其工作时间段也有所不同，因此可预计居民住宅日负荷曲线如图3所示。图3中的柱状图表示，目前北京市采暖期峰谷电价为：采暖季(4个月，120天)22:00～次日6:00的电价为0.3元/度，其他时间为0.4883元/度；线形图表示，居民住宅平均日负荷随时间变化的曲线。

二、安装普通蓄热式电暖器后负荷情况：

蓄热式电暖器单台充电功率1600瓦，放热功率约为800瓦。蓄热式电暖器的特点是满功率充电8小时，其余16小时可不充电，利用蓄热部分的释放为房间供暖。

考虑到居民家庭分房间供暖，热负荷按100瓦/平米，则考虑一间卧室和客厅各15平米，各需要每小时热量1500瓦，因此按照满足一间卧室和客厅的供暖要求，每户住宅共需要安装4台1600瓦蓄热式电暖器。在低谷电价22:00～次日6:00时间段开启4台蓄热式电暖器时，居民日负荷曲线如图4所示。图4中菱形线表示居民家庭平均用电负荷曲线(不包括电暖器)、方形线表示开启4台蓄热式电暖器的负荷曲线、三角形线表示居民家庭总负荷曲线，可见若居民家庭仍按照平时采暖季的生活习惯，只要开启4台蓄热式电暖器，家庭总负荷就将超过总额定功率8千瓦的限制，可能引发事故。因此在蓄热式电暖器充电时间段内需要关闭大部分家用电器，影响居民正常生活。

三、安装室内温湿度智能控制系统后负荷情况：

保留原4台蓄热式电暖器，并且安装室内温湿度智能控制系统，使电暖器接通时间可调，接通台数可调。此时居民日负荷曲线如图5所示。

图5中菱形线表示居民家庭平均用电负荷曲线(不包括电暖器)、方形线表示开启智能控制蓄热式电暖器的负荷曲线、三角形线表示居民家庭总负荷曲线，可见安装室内温湿度智能控制系统后，可保证居民家庭总负荷不超过额定限制，同时保证供暖，又不影响居民家庭的正常生活习惯。

综上数据比较可见，室内温湿度智能控制系统，在实现的过程中，既不需要改造电网，又可以保证居民的正常生活，无需用户手动操作，即可实现住宅内温湿度的控制。

本说明书中的各个实施例均采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似的部分互相参见即可。

本领域人员应该理解的是，上述实施例提供的方法步骤的时序可根据实际情况进行适应性调整，也可根据实际情况并发进行。

上述实施例涉及的方法中的全部或部分步骤可以通过程序来指令相关的硬件来完成，所述的程序可以存储于计算机设备可读取的存储介质中，用于执行上述各实施例方法所述的全部或部分步骤。所述计算机设备，例如：个人计算机、服务器、网络设备、智能移动终端、智能家居设备、穿戴式智能设备、车载智能设备等；所述的存储介质，例如：RAM、ROM、磁碟、磁带、光盘、闪存、U盘、移动硬盘、存储卡、记忆棒、网络服务器存储、网络云存储等。

最后，还需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、商品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、商品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、商品或者设备中还存在另外的相同要素。

以上所述仅是本实用新型的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视本实用新型的保护范围。

Claims (10)

1.一种室内温湿度智能控制系统，其特征在于，包括：电功率测量表、温度传感器、湿度传感器、单台电暖器控制器和集中控制器；

所述电功率测量表、所述温度传感器、所述湿度传感器、所述单台电暖器控制器和所述集中控制器的内部均设有无线收发装置；

所述电功率测量表、所述温度传感器、所述湿度传感器和所述单台电暖器控制器分别通过所述无线收发装置与所述集中控制器数据连接；

所述电功率测量表安装在每户住宅电能计量表处，所述温度传感器和所述湿度传感器安装在住宅室内，所述单台电暖器控制器安装在电暖器与电源之间。

2.根据权利要求1所述的室内温湿度智能控制系统，其特征在于，所述温度传感器和所述湿度传感器分别安装在住宅室内的墙壁上或顶棚与墙壁的夹角处。

3.根据权利要求2所述的室内温湿度智能控制系统，其特征在于，所述温度传感器和所述湿度传感器均设置为2台或多于2台。

4.根据权利要求1所述的室内温湿度智能控制系统，其特征在于，所述无线收发装置包括Wi-Fi收发器。

5.根据权利要求4所述的室内温湿度智能控制系统，其特征在于，所述单台电暖器控制器包括Wi-Fi收发器、处理器和开关，所述Wi-Fi收发器通过无线网络与所述集中控制器数据连接；所述Wi-Fi收发器与所述处理器数据连接，所述处理器与所述开关连接。

6.根据权利要求1所述的室内温湿度智能控制系统，其特征在于，所述电功率测量表的检测频率设置为1秒。

7.根据权利要求1所述的室内温湿度智能控制系统，其特征在于，所述温度传感器和所述湿度传感器的检测频率均设置为15分钟。

8.根据权利要求1所述的室内温湿度智能控制系统，其特征在于，还包括存储器，所述存储器的一端与所述集中控制器连接，所述存储器的另一端分别与所述电功率测量表、所述温度传感器、所述湿度传感器和所述集中控制器数据连接。

9.根据权利要求1所述的室内温湿度智能控制系统，其特征在于，还包括报警装置，所述报警装置与所述集中控制器数据连接。

10.根据权利要求1所述的室内温湿度智能控制系统，其特征在于，还包括切断装置，所述切断装置与所述集中控制器连接，所述切断装置启动后用于断开所述控制系统与电源的连接。