CN111520811A - 一种用于集中供热中的智能温控暖气流量调节***及方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种用于集中供热中的智能温控暖气流量调节***及方法。该***包括：入户模块；入户模块包括电控阀门、第一温度传感器和控制模块；电控阀门安装于入户暖气管道的入口与出口之间，用于控制入户暖气管道中流体的流速；第一温度传感器固定于入户暖气管道的出口区域；控制模块的输入端与第一温度传感器的数据输出端连接，控制模块的输出端与电控阀门的控制端连接；控制模块用于根据第一温度传感器的温度数据和用户设定的目标温度调节电控阀门的开度。本发明可以实现暖气供热的自主调节，节约能源。
Description
技术领域
本发明涉及智能控制领域，特别是涉及一种用于集中供热中的智能温控暖气流量调节***及方法。
背景技术
我国北方当前所采取的集中供暖方式是由供热站发热，通过暖气管线向各个用户供应。对于住宅用户，一般根据地方制定的“城市供热管理条例”，认为达到18℃为合格。但实际上由于各个用户所处城市位置、小区、楼层、光照等条件的不同，常存在不同用户的室内温度过高和不达标现象同时存在的矛盾，其形成根本在于无差别供热所导致。
发明内容
本发明的目的是提供一种用于集中供热中的智能温控暖气流量调节***及方法，以实现暖气供热的调节，节约能源。
为实现上述目的，本发明提供了如下方案：
一种用于集中供热中的智能温控暖气流量调节***，包括：入户模块；所述入户模块包括电控阀门、第一温度传感器和控制模块；
所述电控阀门安装于入户暖气管道的入口与出口之间，用于控制所述入户暖气管道中流体的流速；
所述第一温度传感器固定于所述入户暖气管道的出口区域；
所述控制模块的输入端与所述第一温度传感器的数据输出端连接，所述控制模块的输出端与所述电控阀门的控制端连接；所述控制模块用于根据所述第一温度传感器的温度数据和用户设定的目标温度调节所述电控阀门的开度。
可选的，还包括：人体红外传感器；所述人体红外传感器固定于所述用户室内，所述人体红外传感器的数据输出端与所述控制模块的输入端连接，所述控制模块用于根据所述人体红外传感器探测的人体数据调节所述电控阀门的开度。
可选的，还包括：出户模块；
所述出户模块包括：第一流量计、第二温度传感器和传输模块；所述第一流量计固定于出户暖气管道的入口与出口之间；所述第二温度传感器固定于所述出户暖气管道的入口区域；所述第一流量计的数据输出端和所述第二温度传感器的数据输出端均与所述传输模块的输入端连接，所述传输模块的输出端与所述控制模块的输入端无线连接；
所述入户模块还包括：第三温度传感器和第二流量计；所述第三温度传感器固定于所述入户暖气管道的入口与所述电控阀门的入口之间，所述第二流量计固定于所述入户暖气管道的出口区域，所述第三温度传感器的数据输出端和所述第二流量计的数据输出端均与所述控制模块的输入端连接；所述控制模块还用于根据所述第三温度传感器的温度数据、所述第二温度传感器的温度数据、所述第一流量计的流量数据和所述第二流量计的流量数据计算所述用户使用的暖气总热量，并根据所述暖气总热量计算暖气费用。
可选的，还包括第一水力发电机和第二水力发电机；
所述第一水力发电机固定于所述入户暖气管道上；所述第一温度传感器的电源端、所述第三温度传感器的电源端、所述第二流量计的电源端和所述电控阀门的电源端均与所述第一水力发电机的发电端连接；
所述第二水力发电机固定于所述出户暖气管道上，所述第二温度传感器的电源端和所述第一流量计的电源端均与所述第二水力发电机的发电端连接。
本发明还提供一种用于集中供热中的智能温控暖气流量调节方法，所述用于集中供热中的智能温控暖气流量调节方法应用于上述的用于集中供热中的智能温控暖气流量调节***，所述用于集中供热中的智能温控暖气流量调节方法包括：
获取第一温度传感器采集的温度数据，得到用户当前的实际温度；
判断所述用户当前的实际温度是否小于用户设定的目标温度；
当所述用户当前的实际温度小于用户设定的目标温度时，增大电控阀门的开度；
当所述用户当前的实际温度不小于用户设定的目标温度时，减小电控阀门的开度。
可选的，还包括：
获取人体红外传感器的探测数据；
根据所述人体红外传感器的探测数据，判断所述用户的室内是否包括人体数据；
当所述用户的室内不包括人体数据时，减小所述电控阀门的开度。
可选的，还包括：
获取所述用户历史目标温度数据；所述历史目标温度数据包括所述用户当前设定时间段内每天的目标温度数据；
根据所述用户历史目标温度数据对所述用户下一设定时间段内每天的目标温度数据进行预测；
将所述用户下一设定时间段内每天的目标温度数据的预测结果确定为所述用户下一设定时间段内每天目标温度的默认值。
本发明还提供一种用于集中供热的暖气计费方法，所述用于集中供热的暖气计费方法应用于上述的用于集中供热中的智能温控暖气流量调节***，所述用于集中供热的暖气计费方法包括：
获取第二温度传感器采集的出户温度数据和第三温度传感器采集的入户温度数据；
获取第二流量计采集的入户流量数据；
根据所述出户温度数据、所述入户温度数据和所述入户流量数据，利用公式Q＝cρ(Tin-Tout)L确定用户使用的热量；其中，Q为所述用户使用的热量，c为暖气管道内流体的比热，ρ为暖气管道内流体的密度，Tin为入户温度，Tout为出户温度，L为用户使用的流量总量，L＝∫tLindt，t为暖气计费的时间段；
根据所述用户使用的热量，按照计费规则确定所述用户的暖气费用。
可选的，还包括：
获取第一流量计采集的出户流量数据；
根据所述入户流量数据和所述出户流量数据，确定所述用户的暖气管道是否发生泄漏；当所述入户流量数据和所述出户流量数据相等时，确定所述用户的暖气管道未发生泄漏；当所述入户流量数据大于所述出户流量数据时，确定所述用户的暖气管道发生泄漏。
根据本发明提供的具体实施例，本发明公开了以下技术效果：
本发明通过记录、学习并预测用户在不同时段(如昼/夜、工作日/休息日)所设定的目标温度，实现用户室内温度的智能调节，避免用户室内温度过高导致的能源浪费，进而节约能源。此外，本发明具备人体红外感应功能，据此判断是否有人在室内而调节目标温度。而且，本发明具备目标温度的记录与预测功能，可根据用户在不同时段，如昼/夜、工作日/休息日所设定的历史目标温度自动判断并设定当前所需目标温度。另外，本发明将单一用户实时的使用热量数据收集上传至供热公司，供热公司据此作为单个用户所需缴纳费用依据，并计算当前并预测下一时段所需的供热总量，进而调节生产、节约能源；还可根据此数据推测供热管线的异常使用情况。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明用于集中供热中的智能温控暖气流量调节***的结构示意图；
图2为本发明出户模块的结构示意图；
图3为本发明用于集中供热中的智能温控暖气流量调节方法的流程示意图；
图4为本发明暖气调节过程中阀门开启的示意图；
图5为本发明用于集中供热的暖气计费方法的流程示意图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。
图1为本发明用于集中供热中的智能温控暖气流量调节***的结构示意图。如图1所示，本发明用于集中供热中的智能温控暖气流量调节***包括：入户模块1。所述入户模块1具体包括电控阀门1-1、第一温度传感器1-2和控制模块1-3。所述电控阀门1-1安装于入户暖气管道的入口与出口之间，图1中箭头方向为暖气管道内流体流动方向。所述电控阀门1-1用于控制所述入户暖气管道中流体的流速。所述第一温度传感器1-2固定于所述入户暖气管道的出口区域，用于实时检测入户暖气管道出口区域的温度。所述控制模块1-3的输入端与所述第一温度传感器1-2的数据输出端连接，所述控制模块1-3的输出端与所述电控阀门1-1的控制端连接。所述控制模块1-3用于根据所述第一温度传感器1-2的温度数据和用户设定的目标温度调节所述电控阀门1-1的开度，进而调节入户暖气管道内的流体流速，以实现调节用户室内温度的目的。
作为另一实施例，在图1所示结构的基础上，本发明用于集中供热中的智能温控暖气流量调节***还包括人体红外传感器1-4。所述人体红外传感器1-4固定于用户的室内，所述人体红外传感器1-4的数据输出端与所述控制模块1-3的输入端连接。此时，所述控制模块1-3用于根据所述人体红外传感器1-4探测的人体数据调节所述电控阀门1-1的开度，以实现根据室内具体情况自动调节室内温度，以节约能源。通常当人体红外传感器1-4探测的数据中不包括人体数据时，此时室内无人，控制模块1-3适当调节目标温度，进而根据第一温度传感器1-2的温度数据调节电控阀门的开度。
作为另一实施例，在上述实施例所述结构的基础上，本发明用于集中供热中的智能温控暖气流量调节***还包括出户模块2。图2为本发明出户模块的结构示意图，如图2所示，所述出户模块2包括：第一流量计2-1、第二温度传感器2-2和传输模块2-3。所述第一流量计2-1固定于出户暖气管道的入口与出口之间，用于实时监测出户暖气管道中的流量数据。所述第二温度传感器2-2固定于所述出户暖气管道的入口区域，用于实时监测出户区域的温度。所述第一流量计2-1的数据输出端和所述第二温度传感器2-2的数据输出端均与所述传输模块2-3的输入端连接，所述传输模块2-3的输出端与所述控制模块1-3的输入端无线连接，所述传输模块2-3用于将第一流量计2-1采集的流量数据和第二温度传感器2-2采集的温度数据传输至入户模块的控制模块1-3。
此时，对应的入户模块1还包括：第三温度传感器1-5和第二流量计1-6。所述第三温度传感器1-5固定于所述入户暖气管道的入口与所述电控阀门1-1的入口之间，所述第二流量计1-6固定于所述入户暖气管道的出口区域，所述第三温度传感器1-5的数据输出端和所述第二流量计1-6的数据输出端均与所述控制模块1-3的输入端连接。本实施例可以实现两个功能：
首先，实现用户暖气的计费。具体的，控制模块1-3可以根据所述第三温度传感器1-5的温度数据、所述第二温度传感器2-2的温度数据、所述第一流量计2-1的流量数据和所述第二流量计1-6的流量数据计算所述用户使用的暖气总热量，并根据所述暖气总热量计算暖气费用。具体的，在不发生泄漏和用户偷采暖气水情况下，入户与出户流量或总量应当相等，即：
Lout＝Lin
Lout·t＝Lin·t
用户使用的流量总量为：L＝∫tLindt；
经过热交换，暖气流体由入户的Tin降低到出户的Tout，即用户使用的总热量为：Q＝cρ(Tin-Tout)L。
上述式中，Q为所述用户使用的热量，c为暖气管道内流体的比热，ρ为暖气管道内流体的密度，Tin为入户温度，Tout为出户温度，L为用户使用的流量总量，t为暖气计费的时间段。
此外，本实施例还可以实现暖气管道是否泄漏的检测。具体的，根据第一流量计2-1采集的出户流量数据和第二流量计1-6采集的入户流量数据确定所述用户的暖气管道是否发生泄漏。正常情况下，第一流量计2-1采集的出户流量数据和第二流量计1-6采集的入户流量数据大体相等。因此，当所述入户流量数据和所述出户流量数据相等时，确定所述用户的暖气管道未发生泄漏，暖气管道正常。当所述入户流量数据大于所述出户流量数据时，确定所述用户的暖气管道发生泄漏或者出现其他问题，此时暖气管道处于非正常状态。
作为另一实施例，在上述实施例所述结构的基础上，本发明用于集中供热中的智能温控暖气流量调节***还包括第一水力发电机1-7和第二水力发电机2-4。
所述第一水力发电机1-7固定于所述入户暖气管道上；所述第一温度传感器1-2的电源端、所述第三温度传感器1-5的电源端、所述第二流量计1-6的电源端和所述电控阀门1-1的电源端均与所述第一水力发电机1-7的发电端连接。此时第一水力发电机1-7用于利用入户暖气管道中的流体发电，进而为入户模块1中各个组件供电。
所述第二水力发电机2-4固定于所述出户暖气管道上，所述第二温度传感器2-2的电源端和所述第一流量计2-1的电源端均与所述第二水力发电机2-4的发电端连接，此时第二水力发电机2-4用于利用出户暖气管道中的流体发电，进而为出户模块2中各个组件供电。
或者，本发明的入户模块1和出户模块2也可以外接其他供电单元，实现内部各个组件的供电。
对应于图1和图2所示的用于集中供热中的智能温控暖气流量调节***，本发明还提供一种用于集中供热中的智能温控暖气流量调节方法，图3为本发明用于集中供热中的智能温控暖气流量调节方法的流程示意图。如图3所示，本发明用于集中供热中的智能温控暖气流量调节方法包括以下步骤：
步骤301：获取第一温度传感器采集的温度数据，得到用户当前的实际温度。
步骤302：判断用户当前的实际温度是否小于用户设定的目标温度。
步骤303：当用户当前的实际温度小于用户设定的目标温度时，增大电控阀门的开度。
步骤304：当用户当前的实际温度不小于用户设定的目标温度时，减小电控阀门的开度。
图4为本发明暖气调节过程中阀门开启的示意图，如图4所示，入户模块根据当前的实际温度T、用户设定的目标温度T0控制电控阀门的开度。当T<T0时，增加电控阀门开度，随着温度升高，当T≥T0时，电控阀门开度逐渐减小；温度下降到T<T0时，电控阀门开度继续增大，依此反复可达到T＝T0的平衡状态。
此外，本实施例还具备人体红外感应功能，据此判断是否有人在室内而调节目标温度或调解电控阀门的开度。具体的过程如下：
获取人体红外传感器的探测数据。
根据所述人体红外传感器的探测数据，判断所述用户的室内是否包括人体数据。
当所述用户的室内不包括人体数据时，减小所述电控阀门的开度或降低用户设定的目标温度，以降低室内温度，节约能源。
此外，实施例还具备目标温度预测功能。具体的，根据用户历史目标温度数据对该用户下一设定时间段内每天的目标温度数据进行预测；然后将该用户下一设定时间段内每天的目标温度数据的预测结果确定为该用户下一设定时间段内每天目标温度的默认值。历史目标温度数据是指该用户当前设定时间段内每天的目标温度数据，例如，当前一周内每天的目标温度记录，包括工作日和周末。每天的目标温度记录包括具体每个时间段用户调整的目标温度，例如，白天设置的目标温度和夜晚设置的目标温度。每个用户的历史目标温度数据是不同的变化过程，例如，有的用户的历史目标温度数据中分为工作日和周末两个明显的阶段，有的用户的历史目标数据中分为白天和夜晚两个明显的阶段，还有的用户的历史目标温度数据中存在其他的阶段性规律。根据用户当前设定时间段内即一个时间周期内的目标温度数据的设置规律，对下一个时间周期的目标温度数据进行预测，并将预测结果设置为该用户下一个时间周期内每天目标温度的默认值。这样，用户在下一个时间周期内只需对目标温度进行微调甚至不用调节，便可以实现暖气温度的自动设置。
对应于图1和图2所示的用于集中供热中的智能温控暖气流量调节***，本发明还提供一种用于集中供热的暖气计费方法，图5为本发明用于集中供热的暖气计费方法的流程示意图。如图5所示，本发明用于集中供热的暖气计费方法包括以下步骤：
步骤501：获取第二温度传感器采集的出户温度数据和第三温度传感器采集的入户温度数据。
步骤502：获取第二流量计采集的入户流量数据。
步骤503：根据出户温度数据、入户温度数据和入户流量数据，确定用户使用的热量。具体公式为：Q＝cρ(Tin-Tout)L。其中，Q为所述用户使用的热量，c为暖气管道内流体的比热，ρ为暖气管道内流体的密度，Tin为入户温度，Tout为出户温度，L为用户使用的流量总量，L＝∫tLindt，t为暖气计费的时间段。
步骤504：根据用户使用的热量，按照计费规则确定用户的暖气费用。
此外，本实施例还可以实现管道是否泄漏的检测功能。具体的，首先获取第一流量计采集的出户流量数据；然后根据所述入户流量数据和所述出户流量数据，确定所述用户的暖气管道是否发生泄漏。当所述入户流量数据和所述出户流量数据相等时，确定所述用户的暖气管道未发生泄漏；当所述入户流量数据大于所述出户流量数据时，确定所述用户的暖气管道发生泄漏。
本说明书中各个实施例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部分互相参见即可。
本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处。综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。
Claims (9)
1.一种用于集中供热中的智能温控暖气流量调节***，其特征在于，包括：入户模块；所述入户模块包括电控阀门、第一温度传感器和控制模块；
所述电控阀门安装于入户暖气管道的入口与出口之间，用于控制所述入户暖气管道中流体的流速；
所述第一温度传感器固定于所述入户暖气管道的出口区域；
所述控制模块的输入端与所述第一温度传感器的数据输出端连接，所述控制模块的输出端与所述电控阀门的控制端连接；所述控制模块用于根据所述第一温度传感器的温度数据和用户设定的目标温度调节所述电控阀门的开度。
2.根据权利要求1所述的用于集中供热中的智能温控暖气流量调节***，其特征在于，还包括：人体红外传感器；所述人体红外传感器固定于所述用户室内，所述人体红外传感器的数据输出端与所述控制模块的输入端连接，所述控制模块用于根据所述人体红外传感器探测的人体数据调节所述电控阀门的开度。
3.根据权利要求1所述的用于集中供热中的智能温控暖气流量调节***，其特征在于，还包括：出户模块；
所述出户模块包括：第一流量计、第二温度传感器和传输模块；所述第一流量计固定于出户暖气管道的入口与出口之间；所述第二温度传感器固定于所述出户暖气管道的入口区域；所述第一流量计的数据输出端和所述第二温度传感器的数据输出端均与所述传输模块的输入端连接，所述传输模块的输出端与所述控制模块的输入端无线连接；
所述入户模块还包括：第三温度传感器和第二流量计；所述第三温度传感器固定于所述入户暖气管道的入口与所述电控阀门的入口之间，所述第二流量计固定于所述入户暖气管道的出口区域，所述第三温度传感器的数据输出端和所述第二流量计的数据输出端均与所述控制模块的输入端连接；所述控制模块还用于根据所述第三温度传感器的温度数据、所述第二温度传感器的温度数据、所述第一流量计的流量数据和所述第二流量计的流量数据计算所述用户使用的暖气总热量，并根据所述暖气总热量计算暖气费用。
4.根据权利要求3所述的用于集中供热中的智能温控暖气流量调节***，其特征在于，还包括第一水力发电机和第二水力发电机；
所述第一水力发电机固定于所述入户暖气管道上；所述第一温度传感器的电源端、所述第三温度传感器的电源端、所述第二流量计的电源端和所述电控阀门的电源端均与所述第一水力发电机的发电端连接；
所述第二水力发电机固定于所述出户暖气管道上，所述第二温度传感器的电源端和所述第一流量计的电源端均与所述第二水力发电机的发电端连接。
5.一种用于集中供热中的智能温控暖气流量调节方法，其特征在于，所述用于集中供热中的智能温控暖气流量调节方法应用于权利要求1-2任一项所述的用于集中供热中的智能温控暖气流量调节***，所述用于集中供热中的智能温控暖气流量调节方法包括：
获取第一温度传感器采集的温度数据，得到用户当前的实际温度；
判断所述用户当前的实际温度是否小于用户设定的目标温度；
当所述用户当前的实际温度小于用户设定的目标温度时，增大电控阀门的开度；
当所述用户当前的实际温度不小于用户设定的目标温度时，减小电控阀门的开度。
6.根据权利要求5所述的用于集中供热中的智能温控暖气流量调节方法，其特征在于，还包括：
获取人体红外传感器的探测数据；
根据所述人体红外传感器的探测数据，判断所述用户的室内是否包括人体数据；
当所述用户的室内不包括人体数据时，减小所述电控阀门的开度。
7.根据权利要求5所述的用于集中供热中的智能温控暖气流量调节方法，其特征在于，还包括：
获取所述用户历史目标温度数据；所述历史目标温度数据包括所述用户当前设定时间段内每天的目标温度数据；
根据所述用户历史目标温度数据对所述用户下一设定时间段内每天的目标温度数据进行预测；
将所述用户下一设定时间段内每天的目标温度数据的预测结果确定为所述用户下一设定时间段内每天目标温度的默认值。
8.一种用于集中供热的暖气计费方法，其特征在于，所述用于集中供热的暖气计费方法应用于权利要求3-4任一项所述的用于集中供热中的智能温控暖气流量调节***，所述用于集中供热的暖气计费方法包括：
获取第二温度传感器采集的出户温度数据和第三温度传感器采集的入户温度数据；
获取第二流量计采集的入户流量数据；
根据所述出户温度数据、所述入户温度数据和所述入户流量数据，利用公式Q＝cρ(Tin-Tout)L确定用户使用的热量；其中，Q为所述用户使用的热量，c为暖气管道内流体的比热，ρ为暖气管道内流体的密度，Tin为入户温度，Tout为出户温度，L为用户使用的流量总量，L＝∫tLindt，t为暖气计费的时间段；
根据所述用户使用的热量，按照计费规则确定所述用户的暖气费用。
9.根据权利要求8所述的用于集中供热的暖气计费方法，其特征在于，还包括：
获取第一流量计采集的出户流量数据；
根据所述入户流量数据和所述出户流量数据，确定所述用户的暖气管道是否发生泄漏；当所述入户流量数据和所述出户流量数据相等时，确定所述用户的暖气管道未发生泄漏；当所述入户流量数据大于所述出户流量数据时，确定所述用户的暖气管道发生泄漏。
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