CN107885257A - 一种基于物联网的电采暖智能化温度控制*** - Google Patents

一种基于物联网的电采暖智能化温度控制*** Download PDF

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Abstract

一种基于物联网的电采暖智能化温度控制***，本发明属于供暖控制技术领域，特别涉及到一种电采暖的控制方法。包括室内电采暖终端、电采暖终端继电器、室内温度传感器、温控器、室外温度传感器、楼宇温控节点、温控网络、楼层温控节点、温控路由器、温控网关、Internet网络及温控终端处理器。本发明包括两种模式：强制模式和智能模式。在强制模式保证基本用户体验的前提下，利用稳态的优化模式达到楼宇总电采暖负载的平稳，总容量时刻处于较低水平，对电网的波动小，节约增容量，节约建设和运营成本。

Description

一种基于物联网的电采暖智能化温度控制***
技术领域
本发明属于供暖控制技术领域，特别涉及到一种电采暖的控制方法。
背景技术
电采暖是目前国家主推的采暖方式，具有改造相对简单，造价低廉，运行费用比传统能源低，节能环保的优点。但当前电采暖设备的温度控制主要依靠温度的反馈进行闭环控制，超过设定温度电采暖设备就停止运行，反之就开启运行。在楼宇集中电采暖***应用的过程中，这种简单的温度控制策略，会导致***对电网的负荷不平稳，增容容量浪费的现象。
专利文献(CN105605669A)，主要是从用户对温度的需求入手，进行温度控制模式的分类，控制策略相对复杂许多，但结合峰谷电价所对应的时间，谷时电价常常与电采暖的需求相反，实际效果未必理想，未必贴合用户的需求。
专利文献(CN103075759A)公开的算法，主要侧重于对以往数据的统计来实现当前温控器的控制。无法解决增容容量浪费的问题。
因此，现有技术中亟需一种新的技术方案解决上述问题。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是：提供一种电采暖的温度控制方法，能该晒电网负荷不稳定、增容容量浪费的现象，引入开环前馈和闭环反馈相结合的温度控制方式，分为强制和优化两种模式。其中前馈部分通过引入能量守恒方程来实现理论上的正向温度前馈控制。
一种基于物联网的电采暖智能化温度控制***，其特征是：包括室内电采暖终端、电采暖终端继电器、室内温度传感器、温控器、室外温度传感器、楼宇温控节点、温控网络、楼层温控节点、温控路由器、温控网关、Internet网络及温控终端处理器，
所述室内电采暖终端设置于采暖室内，室内电采暖终端安装有所述电采暖终端继电器，所述室内温度传感器及温控器，其中所述室内温度传感器通过所述温控网络与所述楼层温控节点数据传输连接，其中所述温控器通过所述温控网络与所述楼层温控节点数据传输连接；
所述温控器包括无线数据接收端、数据传输单元和温控微处理器；
所述楼层温控节点通过所述温控网络与所述温控路由器数据传输连接；
所述温控路由器通过所述温控网络与所述温控网关数据传输连接；
所述温控网关通过所述Internet网络与所述温控终端处理器数据传输连接；
所述室外温度传感器通过所述温控网络与所述楼宇温控节点数据传输连接；
所述楼宇温控节点通过所述温控网络与温控路由器数据传输连接。
所述室内电采暖终端包括外接电源。
所述室外温度传感器安装有太阳能电池。
所述楼宇温控节点及所述楼层温控节点安装有谐振电感无线充电电池。
一种基于物联网的电采暖智能化温度控制方法，其特征是：包括两种控制模式。
模式一、强制模式，即当前室内温度大于第一设定值，所述温控终端处理器强制关闭所述电采暖终端继电器，所述室内电采暖终端停止工作；当前室内温度小于第二设定值，所述温控终端处理器强制开启所述电采暖终端继电器，所述室内电采暖终端1持续工作，直到当前室内温度大于第一设定值；
模式二、智能模式，即在没有满足强制模式开启条件的前提下，确定每个房间所述电采暖终端1稳定工作的占空比η占空比；
Pin电采暖+Pin日照＝Pout墙体窗户
其中：Pin电采暖＝P电暖气×η占空比
Pin日照＝μ时刻×∑(μ朝向×P窗户面积)×μ房屋结构
Pout墙体窗户＝μ内外温差×μ房屋结构×P窗户面积
η占空比：每个电采暖设备单位时间内工作时间和总时间的比值；
P电暖气：每个房间电采暖设备的额定功率；
μ时刻：当前时刻测量得到的日照系数，比如下表所示为常见的日照系数分布；
时刻 μ时刻
4:00到6:00(不包括6:00) 0.5
6:00到8:00(不包括8:00) 1
8:00到10:00(不包括10:00) 1.3
10:00到12:00(不包括12:00) 1.4
12:00到14:00(不包括14:00) 1.5
14:00到16:00(不包括16:00) 1.2
16:00到18:00(不包括18:00) 0.5
18:00到第二天4:00(不包括4:00) 0.1
μ朝向：经检测得出基于房屋每个窗户朝向的加热修正系数，比如常见的典型分布如下表所示；
朝向 正南 正北 正东 正西 西南 西北 东南 东北
μ朝向 2 1 1.5 1.5 1.7 1.3 1.7 1.3
P窗户面积：经检测得出基于房屋每个窗户面积的热交换量，典型的分布如下表所示；
μ房屋结构：经检测得出基于房屋结构的加热散热交换修正系数，典型的分布如下表所示；
房屋结构 砖房非顶楼把山 砖房顶楼且把山 砖房顶楼 砖房把山 平房砖房 简易房
μ房屋结构 0.5 1 0.7 0.8 1.5 2
μ内外温差：由室内温度减去室外温度得到的放热温差修正系数，比如下表所示为常见的系数分布；
内外温差 0 5 10 15 20 25 30 40 50
μ内外温差 0 1 1.1 1.2 1.3 1.4 1.5 1.7 2.0
所述温控终端处理器对每个电采暖设备占空比进行排列优化，将占空比相加接近100％的若干个房间进行组合成一个关联组，在一个优化周期内内逐个进行开启。
本发明的技术效果是：在强制模式保证基本用户体验的前提下，利用稳态的优化模式达到楼宇总电采暖负载的平稳，总容量时刻处于较低水平，对电网的波动小，节约增容量，节约建设和运营成本。
附图说明
图1是本发明一种基于物联网的电采暖智能化温度控制***的结构示意图。
图2是本发明一种基于物联网的电采暖智能化温度控制***的电网负荷变化示意图。
具体实施方案
如图1、图2所示，一种基于物联网的电采暖智能化温度控制***，其特征是：包括室内电采暖终端1、电采暖终端继电器2、室内温度传感器3、温控器4、室外温度传感器5、楼宇温控节点6、温控网络7、楼层温控节点8、温控路由器9、温控网关10、Internet网络11及温控终端处理器12，
所述室内电采暖终端1设置于采暖室内，室内电采暖终端安装有所述电采暖终端继电器2，所述室内温度传感器3及温控器4，其中所述室内温度传感器(3)通过所述温控网络7与所述楼层温控节点8数据传输连接，其中所述温控器4通过所述温控网络7与所述楼层温控节点8数据传输连接；
所述温控器4包括数据传输单元41及温控微处理器42；
所述楼层温控节点8通过所述温控网络7与所述温控路由器9数据传输连接；
所述温控路由器9通过所述温控网络7与所述温控网关10数据传输连接；
所述温控网关10通过所述Internet网络11与所述温控终端处理器12数据传输连接；
所述室外温度传感器5通过所述温控网络7与所述楼宇温控节点6数据传输连接；
所述楼宇温控节点6通过所述温控网络7与温控路由器9数据传输连接。
所述室内电采暖终端1包括外接电源。
所述室外温度传感器5安装有太阳能电池。
所述楼宇温控节点6及所述楼层温控节点8安装有谐振电感无线充电电池。
一种基于物联网的电采暖智能化温度控制方法，采用如权利要求1所述的控制***，其特征是：包括两种控制模式。
模式一、强制模式，即当前室内温度大于第一设定值，所述温控终端处理器12强制关闭所述电采暖终端继电器2，所述室内电采暖终端1停止工作；当前室内温度小于第二设定值，所述温控终端处理器12强制开启所述电采暖终端继电器2，所述室内电采暖终端1持续工作，直到当前室内温度大于第一设定值；
模式二、智能模式，即在没有满足强制模式开启条件的前提下，确定每个房间所述电采暖终端1稳定工作的占空比η占空比；
Pin电采暖+Pin日照＝Pout墙体窗户
其中：Pin电采暖＝P电暖气×η占空比
Pin日照＝μ时刻×∑(μ朝向×P窗户面积)×μ房屋结构
Pout墙体窗户＝μ内外温差×μ房屋结构×P窗户面积
η占空比：每个电采暖设备单位时间内工作时间和总时间的比值；
P电暖气：每个房间电采暖设备的额定功率；
μ时刻：当前时刻测量得到的日照系数，比如下表所示为常见的日照系数分布；
μ朝向：经检测得出基于房屋每个窗户朝向的加热修正系数，比如常见的典型分布如下表所示；
朝向 正南 正北 正东 正西 西南 西北 东南 东北
μ朝向 2 1 1.5 1.5 1.7 1.3 1.7 1.3
P窗户面积：经检测得出基于房屋每个窗户面积的热交换量，典型的分布如下表所示；
μ房屋结构：经检测得出基于房屋结构的加热散热交换修正系数，典型的分布如下表所示；
房屋结构 砖房非顶楼把山 砖房顶楼且把山 砖房顶楼 砖房把山 平房砖房 简易房
μ房屋结构 0.5 1 0.7 0.8 1.5 2
μ内外温差：由室内温度减去室外温度得到的放热温差修正系数，比如下表所示为常见的系数分布；
所述温控终端处理器12对每个电采暖设备占空比进行排列优化，将占空比相加接近100％的若干个房间进行组合成一个关联组，在一个优化周期内逐个进行开启。

Claims (5)

1.一种基于物联网的电采暖智能化温度控制***，其特征是：包括室内电采暖终端(1)、电采暖终端继电器(2)、室内温度传感器(3)、温控器(4)、室外温度传感器(5)、楼宇温控节点(6)、温控网络(7)、楼层温控节点(8)、温控路由器(9)、温控网关(10)、Internet网络(11)及温控终端处理器(12)，
所述室内电采暖终端(1)设置于采暖室内，室内电采暖终端安装有所述电采暖终端继电器(2)，所述室内温度传感器(3)及温控器(4)，其中所述室内温度传感器(3)通过所述温控网络(7)与所述楼层温控节点(8)数据传输连接，其中所述温控器(4)通过所述温控网络(7)与所述楼层温控节点(8)数据传输连接；
所述温控器(4)包括数据传输单元(41)及温控微处理器(42)；
所述楼层温控节点(8)通过所述温控网络(7)与所述温控路由器(9)数据传输连接；
所述温控路由器(9)通过所述温控网络(7)与所述温控网关(10)数据传输连接；
所述温控网关(10)通过所述Internet网络(11)与所述温控终端处理器(12)数据传输连接；
所述室外温度传感器(5)通过所述温控网络(7)与所述楼宇温控节点(6)数据传输连接；
所述楼宇温控节点(6)通过所述温控网络(7)与温控路由器(9)数据传输连接。
2.根据权利要求1所述的一种基于物联网的电采暖智能化温度控制***，其特征是：所述室内电采暖终端(1)包括外接电源。
3.根据权利要求1所述的一种基于物联网的电采暖智能化温度控制***，其特征是：所述室外温度传感器(5)安装有太阳能电池。
4.根据权利要求1所述的一种基于物联网的电采暖智能化温度控制***，其特征是：所述楼宇温控节点(6)及所述楼层温控节点(8)安装有谐振电感无线充电电池。
5.一种基于物联网的电采暖智能化温度控制方法，采用如权利要求1所述的控制***，其特征是：包括两种控制模式；
模式一、强制模式，即当前室内温度大于第一设定值，所述温控终端处理器(12)强制关闭所述电采暖终端继电器(2)，所述室内电采暖终端(1)停止工作；当前室内温度小于第二设定值，所述温控终端处理器(12)强制开启所述电采暖终端继电器(2)，所述室内电采暖终端(1)持续工作，直到当前室内温度大于第一设定值；
模式二、智能模式，即在没有满足强制模式开启条件的前提下，确定每个房间所述电采暖终端(1)稳定工作的占空比η占空比；
Pin电采暖+Pin日照＝Pout墙体窗户
其中：Pin电采暖＝P电暖气×η占空比
Pin日照＝μ时刻×∑(μ朝向×P窗户面积)×μ房屋结构
Pout墙体窗户＝μ内外温差×μ房屋结构×P窗户面积
η占空比：每个电采暖设备单位时间内工作时间和总时间的比值；
P电暖气：每个房间电采暖设备的额定功率；
μ时刻：当前时刻测量得到的日照系数，比如下表所示为常见的日照系数分布；
时刻 μ时刻 4:00到6:00(不包括6:00) 0.5 6:00到8:00(不包括8:00) 1 8:00到10:00(不包括10:00) 1.3 10:00到12:00(不包括12:00) 1.4 12:00到14:00(不包括14:00) 1.5 14:00到16:00(不包括16:00) 1.2 16:00到18:00(不包括18:00) 0.5 18:00到第二天4:00(不包括4:00) 0.1
μ朝向：经检测得出基于房屋每个窗户朝向的加热修正系数，比如常见的典型分布如下表所示；
朝向 正南 正北 正东 正西 西南 西北 东南 东北 μ朝向 2 1 1.5 1.5 1.7 1.3 1.7 1.3
P窗户面积：经检测得出基于房屋每个窗户面积的热交换量，典型的分布如下表所示；
μ房屋结构：经检测得出基于房屋结构的加热散热交换修正系数，典型的分布如下表所示；
房屋结构 砖房非顶楼把山 砖房顶楼且把山 砖房顶楼 砖房把山 平房砖房 简易房 μ房屋结构 0.5 1 0.7 0.8 1.5 2
μ内外温差：由室内温度减去室外温度得到的放热温差修正系数，比如下表所示为常见的系数分布；
内外温差 0 5 10 15 20 25 30 40 50 μ内外温差 0 1 1.1 1.2 1.3 1.4 1.5 1.7 2.0
所述温控终端处理器(12)对每个电采暖设备占空比进行排列优化，将占空比相加接近100％的若干个房间进行组合成一个关联组，在一个优化周期内逐个进行开启。
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