CN210153943U - 一种基于物联网的热力管道控制系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供一种基于物联网的热力管道控制系统，包括：主站模块、从模块、控制阀和发电模块，其中：控制阀设置于二次网管道上，用于控制二次网管道内的水流量；从模块设置于二次网管道上，用于检测二次网管道内的水流信息并调节所述控制阀的开度；主站模块设置于目标供暖区内，用于控制从模块并与其通讯；发电模块设置于二次网管道上，用于给从模块和控制阀供电，可以解决由于每栋楼宇到换热站的距离不同，导致距离换热站近的楼宇进水压力大，距离换热站远的楼宇进水压力小，而造成距离换热站进的楼宇采暖热量过剩，而距离换热站远的楼宇采暖热量不足的问题。

Description

一种基于物联网的热力管道控制系统

技术领域

本实用新型涉及管道控制系统领域，特别涉及一种基于物联网的热力管道控制系统。

背景技术

随着建筑行业的不断发展，现在的城镇化程度越来越高，越来越多的楼宇出现在城镇中。在冬天需要采暖的时候，楼宇内的供暖系统采用的热量是从换热站得到的。

目前，冬天供暖时，由于每栋楼宇到换热站的距离不同，导致距离换热站近的楼宇进水压力大，距离换热站远的楼宇进水压力小，会造成距离换热站近的楼宇采暖热量过剩，而距离换热站远的楼宇采暖热量不足。

如申请号为201721134432.7的中国专利公开了供暖控制系统及供暖系统，包括：一种供暖控制系统，其特征在于，包括：控制阀、检测仪和控制器，其中，所述检测仪设置于目标换热站所属供暖区域的室外环境中，用于检测所述供暖区域的环境参数信息，其中，所述环境参数信息用于确定所述供暖区域的供暖热量需求值；所述控制阀设置于所述目标换热站的输水管道上，所述控制阀用于实时控制所述输水管道内的输水情况；所述控制器分别与所述检测仪和所述控制阀连接，所述控制器用于接收所述环境参数信息，并基于所述环境参数信息控制所述控制阀的开关状态，以便控制所述目标换热站的供暖情况。

发明人在实现本发明实施例的过程中，发现背景技术中至少存在以下缺陷：

（1）没有解决从换热站到每个楼宇内的热量分配。（2）没有采用发电模块给控制阀和控制器供电，导致还需要布置很多的电源线和控制线。

发明内容

为了解决目前换热站到每栋楼宇内的供暖热量分配不均，造成距离换热站近的楼宇采暖热量过剩，距离换热站远的楼宇采暖热量不足的问题。

本实用新型提供一种基于物联网的热力管道控制系统，包括：主站模块、从模块、控制阀和发电模块，其中：

所述控制阀设置于二次网管道上，所述控制阀用于控制所述二次网管道内的水流量；

所述从模块设置于二次网管道上，所述从模块用于检测所述二次网管道内的水流信息并调节所述控制阀的开度；

所述主站模块设置于目标供暖区内，用于控制从模块并与其通讯；

所述发电模块设置于二次网管道上，用于给所述从模块和控制阀供电。

进一步地，所述发电模块包括：

管道发电机，设置于所述二次网管道上，利用二次网管道内的水流进行发电；

整流稳压模块，与所述管道发电机连接，用于对所述管道发电机发出的电流进行整流稳压；及

充电模块，一端与整流稳压模块连接，另一端与电池连接并为其充电，电池用于存贮电能并向外部供电。

进一步地，所述从模块包括：

处理器模块；

数据采集模块，与所述处理器模块相连，所述数据采集模块传输水流信息给所述处理器模块，所述数据采集模块包括：温度检测仪；

控制模块，与所述处理器模块相连，用于接收处理器模块的信息并自动控制所述控制阀的开度；及

通信模块，与所述处理器模块相连，用于传输处理器模块信息给主站模块并接收主站模块发送的信息。

进一步地，所述的数据采集模块还包括：压力检测仪。

进一步地，所述主站模块包括：

处理器模块；

通信模块，与所述处理器模块相连，用于传输处理器模块的信息给从模块并接收从模块发送的信息。

进一步地，所述通信模块为SX1278射频芯片。

进一步地，还包括后台服务器，所述主站模块通过通讯接口与所述后台服务器连接。

进一步地，所述管道发电机包括：

管道本体，具有进口端和出口端，所述管道本体侧面设置有壳体，与所述壳体配合有盖子；

流体动力装置，设置于所述壳体内，所述流体动力装置流入端和流出端分别与所述进口端和所述出口端相通；

调节阀，位于所述管道本体上，所述调节阀流入端和流出端分别与所述进口端和所述出口端相通；

发电机，设置于所述盖子上；及

磁力联轴器，设置于所述发电机和所述流体动力装置上；

其中，通过调节阀控制流体动力装置的流入端前的流体压力，壳体内流体使流体动力装置产生动力，该动力通过磁力连轴器带动发电机进行发电。

上述一种基于物联网的热力管道控制系统包括以下优点：

1. 从模块通过数据采集模块采集二次网管道水流信息，通过主站模块设定各参数并传送信息给从模块，从模块将二次网管道水流信息返回给主站模块，从模块根据主站模块发送的参数信息通过控制模块调节控制阀的开度，不断重复上述调节过程，直到从模块分析每个供暖区流出到二次网管道回水管内的水流的温度信息差值在一个阈值内，可以解决由于每栋楼宇到换热站的距离不同，导致距离换热站近的楼宇进水压力大，距离换热站远的楼宇进水压力小，而造成距离换热站进的楼宇采暖热量过剩，而距离换热站远的楼宇采暖热量不足的问题。

2.同时由于通过调节每个供暖区的二次网管道回水管内的水温，从而使经过调节后的二次网管道回水管内的温度大于调节前二次网管道回水管内的温度，从而使二次网管道从换热站交换得到的热量减少，从而达到节能的效果。

3.通过发电模块中的电池给从模块和控制阀供电，可以省去从外部接线给从模块和控制阀供电，利用发电模块给从模块和控制阀供电接线简单、快捷、方便。

4.本实用新型中通信模块采用SX1278射频芯片，采用LoRa扩频技术，具有强抗干扰、高灵敏度、远通讯距离等优点，使用433M免费频段，能够节约成本，发射功率20dBm（约100mW），通信距离实测2KM，覆盖范围较广。

附图说明

图1为本实用新型的整体结构示意图。

图2为本实用新型的目标供暖区示意图。

图3为本实用新型的发电模块示意图。

图4为本实用新型的主站模块示意图。

图5为本实用新型的从模块示意图。

图6、图7、图8为本实用新型的管道发电机的示意图。

附图标号：1-主站模块；2-从模块；3-发电模块；4-控制阀；5-管道发电机；6-整流稳压模块；7-电池；8-目标供暖区域；10-管道本体；101-进口端；102-出口端；103-阀口；110-壳体；120-盖子；20-阀；40-磁力联轴器；50-发电机；60动力装置。

具体实施方式

为使本实用新型的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图对本实用新型的具体实施方式做详细的说明。在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本实用新型。但是本实用新型能够以很多不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本实用新型内涵的情况下做类似改进，因此本实用新型不受下面公开的具体实施的限制。

请参阅图1、图2为一实施例中一种基于物联网的热力管道控制系统，包括：主站模块1、从模块2、控制阀4和发电模块3，其中：

控制阀4设置于二次网管道上，优选的，控制阀4设置于二次网管道回水管上，控制阀4用于控制二次网管道回水管内的水流量；

从模块2设置于二次网管道上，优选的，从模块2设置于二次网管道回水管上的发电模块3上，从模块2用于检测二次网管道回水管内的水流信息并调节控制阀4的开度；

主站模块1设置于目标供暖区8内，用于控制从模块2并与其通讯；及

发电模块3设置于二次网管道上，优选的，发电模块3设置于二次网管道回水管上用于给从模块2和控制阀4供电。

具体地，目标供暖区8为一个小区，主站模块1可以设置在目标供暖区8中的控制机房中，从模块2、控制阀4和发电模块3为一组控制单元，在每个供暖区前均设置有一组控制单元，供暖区为一个小区内的楼宇；每组控制单元中的从站模块都有一个自己的ID；主站模块1和从模块2通过无线通讯传输信息；二次网管道是指地方热交换站与一次网换热后，直接与用户连接的热水管道。

在本实施例中，主站模块1设置于目标供暖区8内，从模块2、发电模块3和控制阀4设置于二次网管道回水管上，从模块2用于检测二次网管道内的水流信息并调节控制阀4的开度，发电模块3通过利用二次网管道回水管内的水流进行发电，用于给从模块2和控制阀4供电，控制阀4用于控制二次网管道回水管内的水流量，通过主站模块1与从模块2通讯，使从模块2来调节控制阀4的开度来自动调节进每个供暖区的水量。

本实用新型实施例的一个可选实施方式中，参照图3发电模块3包括：

管道发电机5，设置于二次网管道上，优选的，管道发电机5设置于二次网管道回水管上，通过二次网管道回水管内的水流进行发电；

整流稳压模块6，与管道发电机5连接，用于对管道发电机5发出的电流进行整流稳压；

充电模块，一端与整流稳压模块6连接，另一端与电池7连接并为其充电，电池7用于存贮电能并向外部供电；

具体地，管道发电机5设置在二次网管道回水管上，可以保证二次网管道供水管内压力和流量的充足，可以减少换热站的输出功率。

本实施例中，管道发电机5设置在二次网管道回水管上，管道发电机5与整流稳压模块6连接，整流稳压模块6与充电模块连接，充电模块还和电池7连接并为其充电，管道发电机5利用二次网管道回水管内水流来进行发电，发出的电经整流稳压模块6进行整流稳压处理后给充电模块，充电模块为电池7充电，电池7存贮电能，电池7与从模块2和控制阀4相连，用于向从模块2和控制阀4供电，通过发电模块3中的电池7给从模块2和控制阀4供电，可以省去从外部接线给从模块2和控制阀4供电，利用发电模块3给从模块2和控制阀4供电接线简单、快捷、方便。

本实用新型实施例的一个可选实施方式中，参照图5从模块2包括：

处理器模块；

数据采集模块，与处理器模块相连，优选的，数据采集模块为温度检测仪，数据采集模块还可包括压力检测仪；数据采集模块采集以上水流信息并传输水流信息给处理器模块，优选的，管道发电机与数据采集模块相连，通过采集管道发电机的发电参数，发电参数如：电压、电流、频率等，数据采集模块通过采集的管道发电机的发电参数进行对管道内水流量的计算，可以得到当前管道内水流量的信息，并传输给处理器模块。

控制模块，与处理器模块相连，用于接收处理器模块的信息并调节控制阀4的开度；及

通信模块，与处理器模块相连，通信模块用于传输处理器模块信息给主站模块1并接收主站模块1发送的信息。

具体地，数据采集模块为温度检测仪，用于检测从每个供暖区流出到二次网管道回水管内的水流的温度，通过检测从每个供暖区流出到二次网管道回水管内的水流的温度信息，通过主站模块1设定各参数并传送信息给从模块2，从模块2将二次网管道水流信息返回给主站模块1，从模块2根据主站模块1发送的参数信息通过控制模块调节控制阀4的开度，不断重复上述调节过程，直到主站模块1分析每个供暖区流出到二次网管道回水管内的水流的温度信息差值在一个阙值内，通过调节每个供暖区流出到二次网管道回水管内的水温，可以解决由于每栋楼宇到换热站的距离不同，导致距离换热站近的楼宇进水压力大，距离换热站远的楼宇进水压力小，而造成距离换热站进的楼宇采暖热量过剩，而距离换热站远的楼宇采暖热量不足的问题，同时由于通过调节每个供暖区流出到二次网管道回水管内的水温，从而使经过调节后的二次网管道回水管内的温度大于调节前二次网管道回水管内的温度，从而使二次网管道从换热站交换得到的热量减少，从而达到节能的效果。

从模块2包括处理器模块、数据采集模块、控制模块、通信模块，从模块2集处理、数据采集、控制、通信等多种功能于一体，实现了轻便、多功能化。

本实用新型实施例的一个可选实施方式中，参照图4主站模块1包括：

处理器模块；

通信模块，与处理器模块相连，通信模块用于传输处理器模块的信息给从模块2并接收从模块2发送的信息。

本实施例中，从模块2通过数据采集模块采集二次网管道水流信息，通过主站模块1设定各参数并传送信息给从模块2，从模块2将二次网管道水流信息返回给主站模块1，从模块2根据主站模块1发送的参数信息通过控制模块调节控制阀4的开度，不断重复上述调节过程，直到从模块2分析每个供暖区流出到二次网管道回水管内的水流的温度信息差值在一个阈值内。

本实用新型实施例的一个可选实施方式中，通信模块为SX1278射频芯片。

本实施例中，通信模块采用SX1278射频芯片，采用LoRa扩频技术，具有强抗干扰、高灵敏度、远通讯距离等优点，使用433M免费频段，发射功率20dBm（约100mW），通信距离实测2KM，覆盖范围较广。

本实用新型实施例的一个可选实施方式中，还包括后台服务器，主站模块1通过通讯接口与后台服务器连接。具体地，后台服务器可以设置在总控制室内，主站模块1通过通讯接口和后台服务器进行有线通讯，后台服务器可以控制每个小区中的主站模块1。

请参阅图6、图7、图8，为一实施方式中的低压差管道发电机，本实施方式中的低压差管道发电机，包括：管道本体10、调节阀20、发电机50、流体动力装置60及磁力联轴器40。

管道本体10侧面设置有壳体110，与壳体110配合有盖子120；具体地，管道本体10具有进口端101和出口端102，其进口端101和出口端102能够通过法兰与管道连接，可以方便的进行安装和拆卸；管道本体10上设有调节阀20，其流入端和流出端分别与管道本体10的进口端101和出口端102相通；

管道本体10侧面设置有壳体110，壳体110为中空结构，其内设有环形腔室，环形腔室内安装有流体动力装置60，流体动力装置60流入端和流出端分别与管道本体10的进口端101和出口端102相通；盖子120与壳体110配合；优选的，盖子120和壳体110通过螺栓连接，其中间安装有密封垫，用于防止管道本体10内的流体泄漏。

流体动力装置60设置于壳体110内，流体动力装置60流入端和流出端分别与所述进口端101和所述出口端102相通；

调节阀20位于所述管道本体10上，调节阀20流入端和流出端分别与管道本体10的进口端和出口端相通；用于控制阀口103前的流体压力并使多余的流体从阀口103通过；使壳体110内流体动力装置60平稳的运行，保证发电机50平稳的发电。

发电机50，设置于所述盖子120上；

磁力联轴器40，设置于所述发电机50和所述流体动力装置60上；流体动力装置60通过磁力连轴器40带动发电机50进行发电。

本实施例中，通过调节阀20控制流体动力装置60的流入端前的流体压力，壳体110内流体使流体动力装置60产生动力，该动力通过磁力连轴器40带动发电机50进行发电。

Claims (8)

1.一种基于物联网的热力管道控制系统，其特征在于，包括：主站模块、从模块、控制阀和发电模块，其中：

所述控制阀设置于二次网管道上，所述控制阀用于控制所述二次网管道内的水流量；

所述从模块设置于二次网管道上，所述从模块用于检测所述二次网管道内的水流信息并调节所述控制阀的开度；

所述主站模块设置于目标供暖区内，用于控制从模块并与其通讯；

所述发电模块设置于二次网管道上，用于给所述从模块和控制阀供电。

2.根据权利要求1所述的基于物联网的热力管道控制系统，其特征在于，所述发电模块包括：

管道发电机，设置于所述二次网管道上，利用二次网管道内的水流进行发电；

整流稳压模块，与所述管道发电机连接，用于对所述管道发电机发出的电流进行整流稳压；及

充电模块，一端与整流稳压模块连接，另一端与电池连接并为其充电，电池用于存贮电能并向外部供电。

3.根据权利要求1所述的基于物联网的热力管道控制系统，其特征在于，所述从模块包括：

处理器模块；

数据采集模块，与所述处理器模块相连，所述数据采集模块传输水流信息给所述处理器模块，所述数据采集模块包括：温度检测仪；

控制模块，与所述处理器模块相连，用于接收处理器模块的信息并自动控制所述控制阀的开度；及

通信模块，与所述处理器模块相连，用于传输处理器模块信息给主站模块并接收主站模块发送的信息。

4.根据权利要求3所述的基于物联网的热力管道控制系统，其特征在于，所述的数据采集模块还包括：压力检测仪。

5.根据权利要求1所述的基于物联网的热力管道控制系统，其特征在于，所述主站模块包括：

处理器模块；

通信模块，与所述处理器模块相连，用于传输处理器模块的信息给从模块并接收从模块发送的信息。

6.根据权利要求3或4所述的基于物联网的热力管道控制系统，其特征在于，所述通信模块为SX1278射频芯片。

7.根据权利要求1所述的基于物联网的热力管道控制系统，其特征在于，还包括后台服务器，所述主站模块通过通讯接口与所述后台服务器连接。

8.根据权利要求2所述的基于物联网的热力管道控制系统，其特征在于，所述管道发电机包括：

管道本体（10），具有进口端(101)和出口端（102），所述管道本体（10）侧面设置有壳体（110），与所述壳体（110）配合有盖子（120）；

流体动力装置（60），设置于所述壳体（110）内，所述流体动力装置（60）流入端和流出端分别与所述进口端(101)和所述出口端（102）相通；

调节阀（20），位于所述管道本体（10）上，所述调节阀（20）流入端和流出端分别与所述进口端(101)和所述出口端（102）相通；

发电机（50），设置于所述盖子（120）上；及

磁力联轴器（40），设置于所述发电机（50）和所述流体动力装置（60）上；

其中，通过调节阀（20）控制流体动力装置（60）的流入端前的流体压力，壳体（110）内流体使流体动力装置（60）产生动力，该动力通过磁力连轴器（40）带动发电机（50）进行发电。

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