CN101876824A - 城市电力集中供暖计算机控制***及其控制方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及城市电力供暖技术领域，具体的说是一种城市电力集中供暖计算机控制***及其控制方法，其中控制***包括指挥控制中心、区域工作站及主控制***；指挥控制中心通过Internet与区域工作站连接，区域工作站与用户终端的主控制***连接；控制方法为：1)程序启动，验证；2)从服务中心读取数据，同时启动数据服务器；3)等待用户控制指令，若有用户指令，则执行用户指令，并将执行结果上传至数据服务器；若无用户指令，则执行巡检指令，并将巡检结果上传至数据服务器。本发明能够实现电能-热能互动，***集中控制、有利于电网移峰填谷，用电成本低，在解决了城市供热问题的同时，实现了对谷期电的利用，达到“削峰填谷”的目的。
Description
技术领域
本发明涉及城市电力供暖技术领域，具体的说是一种电能-热能互动的，超大规模城市电力集中供暖计算机控制***及其控制方法。
背景技术
目前，城市的供暖方式有两种：集中供暖(水暖)和部分家庭式电供暖。对用户来说，集中供暖方式技术比较成熟，安全、可靠，价格便宜，但热转换率低，热量传输过程中热损失较大，锅炉、管道等占用大量的用地，在城市中造成严重的污染。
家庭式电供暖是以电力为能源，不经过集中控制(每个家庭独立控制)，使城市用电量无规律性变化，增加了电网峰期用电量，不能统一管理、统一规划，使大量的谷期电能存在。这样不仅仅会使大量的能源造成浪费，同时还会对电网的安全运行造成隐患。
经综合分析，现有***无法形成大规模稳定用电负荷，而且非低谷电的价格比低谷电价格高很多，采暖成本高，严重阻碍了电供暖的发展。
发明内容
本发明旨在克服现有技术的不足之处，而提供一种能够实现电能一热能互动，完成***集中控制，有利于电网移峰填谷，并且有效降低用户用电成本的城市电力集中供暖计算机控制***。该***在解决了城市供热问题的同时，实现了对谷期电的利用，达到“削峰填谷”的目的，使电网的利用率大幅度的提高。
本发明还提供一种与城市电力集中供暖计算机控制***相配套的控制方法。
为达到上述目的，本发明控制***是这样实现的：
城市电力集中供暖计算机控制***，它包括指挥控制中心、区域工作站及主控制***；
所述指挥控制中心通过Internet与区域工作站连接，区域工作站与用户终端的主控制***连接；
所述主控制***控制位于用户室内电热转换储热装置的开启或关闭；
所述指挥控制中心依据电网提供的谷期用电计划，控制***的运行，并对供电区域实行监控，以确保满足供暖质量的前提下，使用谷期低价电能。
作为一种优选方案，本发明还包括远程服务器；所述的远程服务器通过Internet与指挥控制中心连接。
作为另一种优选方案，本发明所述主控制***可选择户式控制***或单元控制***。
进一步地，本发明所述的户式控制***包含户式控制器和温度控制器，所述户式控制器的端口与温度控制器端口连接。
更进一步地，本发明所述的单元控制***包含单元控制器和温度控制器；所述单元控制器的端口与温度控制器端口相接。
一种城市电力集中供暖计算机控制***的控制方法，可按如下步骤依次实施：
1)程序启动，验证；
2)从服务中心读取数据，同时启动数据服务器；
3)等待用户控制指令，若有用户指令，则执行用户指令，显示执行结果并将执行结果上传至数据服务器；若无用户指令，则执行巡检指令，并将巡检结果上传至数据服务器。
利用本发明城市电力集中供暖计算机控制***，可将整个城市采暖统一规划成可间断的用电负荷，利用谷期电量实现电能-热能的互动，替代了传统的供热方式。在解决了城市供热问题的同时，实现了对谷期电的利用，达到“削峰填谷”的目的，使电网的利用率大幅度的提高。
作为一种优选方案，本发明***控制运行中，通过读取数据服务器历史运行温度数据和第二天天气情况，采用人工智能计算法，制定出第二天运行计划，从而达到最佳供暖效果。
本发明具有如下优点：
1、本发明是以谷期电为能源的城市电力集中供暖计算机控制***。
2、本发明网络结构简单，通讯可靠，施工布线简单，便于维护。
3、本发明解决了城市传统的供暖方式(水暖)热转换率低，热量传输过程中热损失较大，锅炉、管道等占用大量用地等问题，减少了城市的污染。
4、本发明解决了家庭式电供暖用电量大，不能统一管理等问题。使城市供暖以谷期电能为主，并能够通过监控中心统一调度指挥，直接参与电网平衡的调整。在解决了城市供热问题的同时，实现了对谷期电的利用，达到“削峰填谷”的目的，使电网的利用率大幅度的提高。
5、本发明区域工作站的计算机监控软件具有自学习功能，能够通过***运行的记录和第二天的天气情况，使每个房间自动调整谷期电的储热时间。在达到供暖要求的同时，起到节约能源的作用。
附图说明
下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步说明。本发明的保护范围不仅局限于下列内容的表述。
图1为本发明监控网络构架图；
图2为本发明区域工作站的网络结构图；
图3为本发明***控制方法的流程框图；
图4为本发明指挥中心的运行流程框图；
图5为区本发明区域工作站的运行流程框图；
图6-1为本发明室内温度曲线图；
图6-2为本发明地面温度曲线图；
图6-3为本发明通电时间曲线图；
图6-4为本发明所控制的电热转换储热装置储热层温度曲线图；
图7为本发明单元控制器的电路原理框图；
图8为本发明单元控制器的软件流程图；
图9为本发明户式控制器的电路原理框图；
图10为本发明户式控制器的软件流程框图；
图11为本发明温度控制器的电路原理框图；
图12为本发明温度控制器的软件流程框图；
图13为本发明控制***原理框图。
图中：1为指挥控制中心；2为区域工作站；3为户式控制***；4为电热转换储热装置。
具体实施方式
如图所示，城市电力集中供暖计算机控制***，包括远程服务器、指挥控制中心、区域工作站及主控制***；
所述指挥控制中心通过Internet与区域工作站连接，区域工作站与用户终端的主控制***连接；
所述主控制***控制位于用户室内电热转换储热装置的开启或关闭；
所述指挥控制中心依据电网提供的谷期用电计划，控制***的运行，并对供电区域实行监控，以确保满足供暖质量的前提下，使用谷期低价电能。所述的远程服务器通过Internet与指挥控制中心连接。
根据实际需要，本发明所述主控制***可采用户式控制***，当然也可采用单元控制***。
本发明所述的户式控制***包含户式控制器和温度控制器，所述户式控制器的端口与温度控制器端口连接。
本发明所述的单元控制***包含单元控制器和温度控制器；所述单元控制器的端口与温度控制器端口相接。
一种城市电力集中供暖计算机控制***的控制方法，可按如下步骤依次实施：
1)程序启动，验证；
2)从服务中心读取数据，同时启动数据服务器；
3)等待用户控制指令，若有用户指令，则执行用户指令，显示执行结果并将执行结果上传至数据服务器；若无用户指令，则执行巡检指令，并将巡检结果上传至数据服务器。
本发明***控制运行中，通过读取数据服务器历史运行温度数据和第二天天气情况，采用人工智能计算法，制定出第二天运行计划，从而达到最佳供暖效果(参见图6)。
人工智能计算法体现一种优化节能运行模式，具有自学习功能，其基于如下理论：
第二天的运行计划＝f(房间的热负荷特性、第二天户外气温)。
从统计学角度讲，人工智能计算法可选择方差分析和回归分析法。
本发明城市电力集中供暖计算机控制***，由指挥控制中心、区域工作站、单元控制器(户式控制器)及温度控器组成。
参见图1所示，为本发明监控网络构架图。由城市电力集中供暖计算机控制***的指挥控制中心和区域工作站组成的网络。
参见图2所示，为本发明区域工作站的网络结构图。由城市电力集中供暖计算机控制***的区域工作站、主控制器和温度控器组成的网络。
参见图3所示，为本发明***控制方法的流程框图。其工作流程如下：首先程序启动后验证登陆密码是否正确。密码正确后，程序从服务中心读取数据，进入工作状态。同时启动后台数据服务，数据服务口令验证正确后，启动相应数据服务实时更新数据。***软件正常启动后，等待用户控制指令。如果有用户命令，则执行用户指令，显示执行结果并将执行结果上传至数据服务中心。如没用户指令，则执行巡检指令，将巡检结果上传至数据服务器，同时显示。
参见图4所示，为本发明城市电力集中供暖计算机控制***的指挥控制中心运行流程图。其工作流程如下：首先进入***初始化，输入密码，***检测密码是否正确。如果密码不正确会提示重新输入密码，若密码正确会打开数据库进行数据处理，为工作站提供数据源。打开监控功能，实时监控工作站的运行情况，并能够为电力指挥中心提供数据资源，充分利用谷期电能。
参见图5所示，为本发明城市电力集中供暖计算机控制***的区域工作站的运行流程图。其工作流程如下：首先进入***初始化，输入密码，***检测密码是否正确。如果密码不正确会提示重新输入密码，若密码正确会从指挥控制中心读取数据，并通过数据电能表、历史温度数据、第二天的天气情况利用人工智能算法，计算出最佳的蓄能温度值提供给数据库。实时显示用户的温度及***的运行情况，并且将监控数据打包上传给指挥控制中心，并且实时检测是否有用户命令。若果有用户命令，将执行用户命令，并确认命令的执行结果，将执行结果返回给用户。若没有用户命令，将执行巡检命令，获得返回值后更新数据信息，并实时显示。
参见图6-1所示，为本发明室内温度曲线。其温度范围在19℃-21℃之间，其温度由地面温度曲线所决定，为本***的最终加热目的。
参见图6-2所示，为本发明地面温度曲线。其温度范围在22℃-28℃之间，其温度值由储热温度曲线所决定。
参见图6-3所示，为本发明通电时间。其时间范围在0:00-6:00之间。其通电时间以人工智能算法为依据，由工作站计算机软件的自学习功能所决定。
参见图6-4所示，为本发明储热层的温度曲线。其温度范围在45℃-25℃之间，其温度值由加热时间所决定。
参见图7所示，为本发明单元控制器的电路原理框图。单元控制器电路由CPU(ATMEGA128)、数据存储器(UT62256)、液晶显示器LCM、通讯模块(MAX487)、电源模块(MC34063)及键盘组成。其中：CPU存有单元控制器的程序，通过总线分别与数据存储器及液晶显示器LCM相连。经过通讯模块A与工作站进行485通信，同时通过通讯模块B与温度控器进行485通信。电源模块为整个电路提供电源。通过键盘(UP、DOWN、SET、OK、ESC)设定***的参数，通过CPU进行数据处理并通过液晶显示器LCM显示。
单元控制***由单元控制器和温度控制器组成。
参见图8所示，为本发明单元控制器的软件流程图。其软件工作流程如下：
A)上电启动，进行端口初始化；
B)进行***登记；
C)判断是否有上位机命令，如果有上位机命令则进行命令处理后进入D步骤。若没有上位机命令则进入D步骤；
D)进行温度巡检；
E)屏幕显示处理；
F)判断是否有按键操作，如果有按键操作则进入按键处理后进入C步骤。若没有按键操作，则直接进入C步骤。
参见图9所示，为本发明户式控制器的电路原理框图。户式控制器的电路由CPU(46RU66)、数据存储器(AT93C66)、液晶显示器(GV10509-WG2)、通讯模块(MAX487)、电源模块和键盘组成。其中：CPU存有温度控器的程序，通过总线分别与数据存储器及液晶显示器相连。经过通信模块进行与温度控制器进行485通信，并通过输出模块输出控制信号。通过键盘设置参数，并通过液晶显示器显示设置参数值。
户式控制***由户式控制器和温度控制器组成。
参见图10所示，为本发明户式控制器的软件流程框图。其软件工作流程如下：
A)上电启动，进行数据初始化；
B)判断是否有上位机命令，如果有上位机命令则回答命令处理后进入D步骤。若没有上位机命则直接进入D步骤；
D)进行温度巡检；
E)启动加热负载；
F)显示温度；
F)判断是否有按键操作，如果有按键操作则调用按键操作后进入B步骤。若无按键操作，则直接进入B步骤。
参见图11所示，为温度控制器的电路原理框图。所述的温度控制电路由CPU(46RU66)、数据存储器(AT93C66)、温度传感器、液晶显示器(GV10509-WG2)、通讯模块(MAX487)、电源模块及键盘组成。其中：CPU存有温度控器的程序，通过总线分别与数据存储器及液晶显示器相连。经过通讯芯片与单元控制器或户式控制器进行485通信。温度传感器采集室内温度，通过键盘设置参数，并通过液晶显示器显示设置参数值及温度值。通过输出模块输出控制信号，进行开启及关闭负载的控制。
参见图12所示，为本发明温度控制器的软件流程框图，其软件工作流程如下：
A)上电启动，进行数据初始化；
B)判断是否有上位机命令，如果有上位机命令则进行命令处理后进入D步骤。若没有上位机命则直接进入D步骤；
D)进行温度采集；
E)显示温度；
F)判断是否需要启动负载，如果需要启动负载则启动负载后进入B步骤。若不需要启动负载，则直接进入B步骤。
图13为本发明控制***原理框图。其连接关系如下：指挥中心与各个区域工作站通过互联网相连，由指挥控制中心直接监控每个区域工作站的运行情况。工作站与主控制***之间通过485总线相连，进行数据通讯。主控制***的端口与电热转换储热装置的端口直接相连。
可以理解地是，以上关于本发明的具体描述，仅用于说明本发明而并非受限于本发明实施例所描述的技术方案，本领域的普通技术人员应当理解，仍然可以对本发明进行修改或等同替换，以达到相同的技术效果；只要满足使用需要，都在本发明的保护范围之内。
Claims (7)
1.城市电力集中供暖计算机控制***，其特征在于：包括指挥控制中心、区域工作站及主控制***；
所述指挥控制中心通过Internet与区域工作站连接，区域工作站与用户终端的主控制***连接；
所述主控制***控制位于用户室内电热转换储热装置的开启或关闭；
所述指挥控制中心依据电网提供的谷期用电计划，控制***的运行，并对供电区域实行监控，以确保在满足供暖质量的前提下，使用谷期低价电能。
2.根据权利要求1所述的城市电力集中供暖计算机控制***，其特征在于：还包括远程服务器；所述的远程服务器通过Internet与指挥控制中心连接。
3.根据权利要求2所述的城市电力集中供暖计算机控制***，其特征在于：所述主控制***为户式控制***或单元控制***。
4.根据权利要求3所述的城市电力集中供暖计算机控制***，其特征在于：所述的户式控制***包含户式控制器和温度控制器，所述户式控制器的端口与温度控制器端口连接。
5.根据权利要求3所述的城市电力集中供暖计算机控制***，其特征在于：所述的单元控制***包含单元控制器和温度控制器；所述单元控制器的端口与温度控制器的端口相连接。
6.根据权利要求1～5之任一所述的城市电力集中供暖计算机控制***的控制方法，其特征在于，按如下步骤依次实施：
1)程序启动，验证；
2)从服务中心读取数据，同时启动数据服务器；
3)等待用户控制指令，若有用户指令，则执行用户指令，显示执行结果并将执行结果上传至数据服务器；若无用户指令，则执行巡检指令，并将巡检结果上传至数据服务器。
7.根据权利要求6所述的城市电力集中供暖计算机控制***的控制方法，其特征在于：所述步骤2)中，从服务中心读取数据，同时启动数据服务器，通过历史运行温度数据和第二天天气情况，采用人工智能计算法，制定出第二天运行计划，从而达到最佳供暖效果。
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