专利名称：供热采暖系统楼群或楼栋入口阀门的自动调控系统的制作方法
技术领域：
本实用新型属于供热采暖系统技术领域，涉及一种供热采暖系统管网中安 装在楼群入口或楼前入口处阀门的自动调控系统，尤其涉及一种能按预先设定 的时间段和流量自动调节阀门开度的自动调控系统。
背景技术：
现有技术中对楼群及每栋楼进行供热采暖流量控制大体上可以分为如下 四种方案
1) 传统的手动闸板阀或手动截止阀
这种阀门安装在供热楼群或楼前供热干管进、回水处，供热系统优点是布 置结构相对简单，但其供热不平衡问题极为突出，采用这种阀门的近端供暖用 户所得热量多，而远端用户所得热量较少，造成管网水平水力失调；用人工的 方法逐一调节阀门虽然有一定效果，但根本做不到解决水平水力失调的问题， 造成供热收费的社会矛盾。
2) 自立式流量调节阀
这种阀门安装在供热干管进水或回水处，通过流量压差来自动调节流量， 只能解决水平水力失调问题，但缺点是当阀门出现问题时无法及时发现维修， 也无法解决用户按时间段要求阀门流量有不同流量的问题。
3) 自立式温度调节阀
这种阀是在楼前供热回水干管处安装，这种阀是为克服因用户大量关闭阀 门，造成的局部热水流量过大温度过高时减少流量的阀，是随着温度的高低来 自动开大或关小阀门的开度，达到调节流量的目的，因其本身是采用球阀原理， 所以其供热回路的水力学流动状况不佳，阻力系数增大。
4) 工业自动化过程自动控制阀
工业过程自动控制阀种类比较多，但绝大多数驱动为交流220V或380V 电源，也有直流110V的但很少，属于工业环境的场合，但如果装在环境恶劣 的地沟中，几乎都不能使用，所以地沟中使用以上三种的居多。
现有技术除上述问题以外，还存在一个共同的不足，即现有技术中对阀门
进行的各项供热流量监测无法进行实时监控和操作，当操作时均需人工进入管 道井内，无法实现在室内的供热监测，无法实现热用户根据需求在室内进行相 应供热控制的操作，这给取暖用户带来不便，而热网管理部门也不能进行远距 离的监测，更无法根据供热的实际情况对供热网络进行热量调度。另外，现有 技术还存在一个很大的缺点就是办公楼等公共建筑在晚间无人时取暖设施仍 在消耗热能，造成热能的大量浪费。
发明内容
本实用新型的目的在于可克服现有技术不足，提供一种能按预先设定的时 间段和流量自动调节阀门开度的自动调控系统。
本实用新型的供热采暖管网楼群或楼栋入口阀门的自动调控系统，包括安 装在供热干管上的调节阀，在调节阀内设有采集控制器；采集控制器通过电源 信号电缆与安装在用户控制室内的遥控遥测器连接；遥控遥测器可以通过信号 传输线计算机控制平台连接，也可以通过无线发送、接收装置与计算机控制平 台连接，其还可以用多芯电缆树型连接组成局部有线网络，再通过无线发送、 接收装置与计算机平台连接，实现无线通信的数据传输。
所述调节阀的压盖内设有对称的U型压块，且U型压块与压盖通过定位 顶丝孔及顶丝连接；调节阀的阀杆上设有一对与U型压块滑动配合的对称平 台，螺杆的旋转运动在压块作用下变成沿U型压块滑动的直线运动；调节阀 的阀盖顶端设有一个阀杆定位孔，定位孔内设有耐摩擦套，使阀杆在直线运动 时始终保持稳定状态；阀杆顶端的螺纹部分与采集控制器上电机拖动单元的电 机连接。
所述采集控制器包括阀门开启程度传感器、采集控制微处理器控制单元、 本地通信收发单元、继电器换向单元及电机拖动单元，其中
采集控制微处理器控制单元是烧录固化了控制程序的微处理集成电路，通 过数据线分别与阀门开启程度传感器、本地通信收发单元、继电器换向单元及 遥控遥测器连接。微处理集成电路通过内部程序把阀门开启程度传感器模块输 入的位置信号及来自遥控遥测器的控制信号进行处理，并向电子控制的继电器 换向单元发送控制信号，以控制阀门的开启程度。微处理器控制单元还可连接 其它传感器，采集阀门安装位置的温度、流量、压力等其它有用的物理量。
阀门开启程度传感器通过数据线与微处理器控制单元连接，将电机拖动单 元传出的阀门开启程度量转换为微处理器控制单元能够识别的数据量，并通过
数据线传输给采集控制微处理器控制单元；
本地通信收发单元通过数据线与遥控遥测器通信，接受遥控遥测器的操 作，将热用户控制室内的遥控遥测器设置的数据输送到采集控制微处理器控制 争元进行处理；
电子控制的继电器换向单元由继电器、晶体管及电阻器组成，晶体管的 基极端通过电阻器与微处理器控制单元连接；晶体管的集电极端通过继电器与 电机拖动单元的电机连接，使微处理器控制单元通过继电器的开合来控制阀门 的开启或关闭；
电机拖动单元由电机及限制开关组成。限制开关与微处理器控制单元连
接或与电子控制的继电器换向单元的继电器连接；
所述遥控遥测器包括遥控遥测微处理器控制单元、数字显示单元、远程通
信收发单元、本地通信单元、实时钟单元、数据存储单元。其中
遥控遥测微处理器控制单元为烧录固化了控制程序的集成电路，通过数据 线分别与数字显示单元、远程通信收发单元、本地通信单元、实时钟单元、数 据存储单元连接；
本地通信单元通过数据线与采集控制器的本地通信单元通信。
远程通信收发单元即无线发射装置，由无线电通信模块组成，通过无线电 波与计算机控制平台连接的无线接收装置远程通信。
数字显示单元由显示元件组成，与遥控遥测微处理集成电路相连，显示阀 门工作状态、时钟、设置参数等。
实时钟单元由集成电路、晶体、备份电池组成，与遥控遥测微处理集成电 路相连，提供准确的时间。
数据存储单元由集成电路组成，与遥控遥测微处理集成电路相连，用来存 储参数和其它需要永久保存的数据。
调节阀的驱动电机采用低压直流电机，供电电源是由降压稳压电路将
AC220V交流电源经降压稳压处理形成直流低压电源，再由多芯电缆将输送给
调节阀。
本实用新型系统的供电电源由交流变直流部件，变为较低的安全直流电 源，接到蓄电池充电管理及切换部件，蓄电池充电管理及切换部件在有交流电 供电的情况下， 一方面给系统供电，同时向蓄电池充电；在交流电停电的情况 下，由电子开关切换到由蓄电池给系统供电。
本实用新型的系统中所用的各用户楼群或楼栋的调节阀受数据采集控制
器控制，用多芯电缆传输给室内遥控遥测控制器，管网系统中所有的遥控节能 阀数据传输给计算机系统。采用这些措施及相关的装置提供了按用户所需热量 支付取暖费用的技术支持。
本实用新型可同时使多个楼前遥控节能阀都能通过有线或无线传输装置， 将数据传输给计算机管理平台，进行网络化统一调控，做到局部或全部管网的 水平水力失调的统调，并做到供热整个管网的调峰调度，达到整个供热管网热 能的最大优化节能和排放标准。
本实用新型所提供的遥控节能阀，还可广泛应用于其他工业自动化控制过 程中。
本实用新型与现有技术相比具有如下优点
1、 本实用新型通过对整个系统监测的所有供热数据均可远距离传输到位 于供热控制中心的计算机系统，这就为供热控制中心进行供热网络的热量调度 和调整提供了科学的参数，并方便地进行供热相关参数的检査和供热平衡的调 整，实现了整个供热管网的自动化调控，使节能和管网调峰调度达到完全的自 动化。
2、 本实用新型通过安装在用户控制室内的遥控遥测器，实现了按预先设 定的时间段和流量自动调节阀门幵度，对进入用户供热管路的介质流量的控 制，从而能解决了与供热干管距离不同的各用户间热量的平衡供应。
3、 本实用新型通过对各取暖用户的流量参数进行监测和检查，能及时发 现供热中的不正常的情况，例如发现阀门故障等。由于设有检测监控软件，因 此本发明还能快速确定发生供暖故障的确切用户或楼栋，同时进行所述的检查 和测量不会影响其他楼栋用户的取暖；
4、 本实用新型中的遥控节能阀和相应的检测调控均设于用户室内，这就 克服了现有技术中进行供热系统检测需进入管道井内的不足；
5、 本实用新型能对非正常取暖用户的取暖进行控制，而且这种控制不会 对其他用户产生任何影响。
6、 由于本实用新型能随时进行系统监测，并采用计算机系统进行相应数 据的处理，因此可以对整个取暖网络进行热量调度，实现供热网络的节能；
7、 各取暖用户可以根据自己的需要对楼群或楼栋供热进行控制，以达到 控制室温的目的。本发明中由于在取暖用户的上游安装有遥控节能阀，这使各 用户可以很方便的根据自己的需要进行供热量的控制，从而实现对整栋楼室内 温度的控制；
8、 本实用新型可以使集中供热，分散供热(单位锅楼供热)公共建筑按 所需热量进行节能改造成为可能，配合流量表、热量表、压力传感器使用时可 以提高收费的合理性和科学性，为流量、热量的商品化供应提供技术上的支持;
9、 本实用新型提供的是对现有技术的改造方案，其成本较低，改造起来 也比较方便。在实际应用中，仅需在各热用户楼群或楼栋前的水平干管上加装 本发明的调节阀即可；本发明的调节阀也可以在原有阀门的基础上作一些改造
(即使用了对称的u型定位块即将普通阀门改造成了电动阀门的要求)即可，
因此其改造极为简单，而且改造所需费用也较低廉。
10、 本实用新型提供的调节阀，可以设置为不完全关断，防止应人为误操
作将阀门完全关断，在严寒时将入户管网和取暖设施冻裂。维修时必须由人工 手动完全关断，进行维修。
11、 本实用新型提供的调节阀的电动驱动电源是直流低压电源，所以在管 井中施工维修是完全安全可靠的。
图1为本实用新型实施例1的结构示意图
图2为本实用新型实施例2的结构示意图
图3为本实用新型实施例3的结构示意图
图4为本实用新型实施例4的结构示意图
图5为本实用新型调节阀的结构图
图6为图5A-A剖面放大图
图7为本实用新型采集控制器的结构图
图8为本实用新型电机拖动单元电源的降压稳压电路结构图
图9为本实用新型遥控遥测器的电路结构图
1-
2——调节阀 3——采集控制器4——入户供热干管
5—一电源信号电纟 7—--一信号传输线
10—-一无线接受装置
12---------流量计
15——回水温度传感器
6——设于热用户控制室内的遥控遥测器；
8——无线接收装置连接线 9——无线发射装置 11——计算机管理平台
13——压力传感器 14—一进水温度传感器
16——回水干管 17——四芯双工双绞线
具体实施方式
本实用新型
以下结合附图详细说明
实施例一、每栋楼的供热采暖系统入口阀门的自动调控系统(参见图l)， 是在供热干管1与入户供热干管4的接口处设有一个调节阀2，调节阀2内安 装有采集控制器3，采集控制器3通过电源信号电缆5与安装在用户控制室内 的遥控遥测器6连接；遥控遥测器6通过信号传输线7与计算机控制平台11连接。
为了方便用户根据需要预先设定供热时间段和流量，安装在用户控制室内 的遥控遥测器6可通过无线发送接收装置与计算机控制平台11连接，即在遥 控遥测器6内设置有无线发送装置9，在计算机控制平台11上连接有无线接 收装置10，通过无线通信实现数据传输。
调节阀2是在原有阀门的基础上作了一些改进，参见图4、图5:即在阀 门的压盖51内设有对称的U型压块52，且U型压块与压盖通过定位顶丝孔 53及顶丝54连接；阀杆上设有一对与U型压块52滑动配合的对称平台55， 螺杆的旋转运动在压块作用下变成沿U型压块滑动的直线运动；在阀盖58顶 端设有一个阀杆定位孔56，孔内设有耐摩擦套57，使阀杆59在直线运动时始 终保持稳定状态；阀杆59顶端与采集控制器3上电机拖动单元的电机连接。
所述采集控制器包括阀门开启程度传感器、采集控制微处理器控制单元、 本地通信收发单元、继电器换向单元及电机拖动单元，其具体结构参见图7。
釆集控制微处理器控制单元由烧录固化了控制程序的微处理集成电路Ul 与晶体XI及电容Cl、 C2组成的时钟震荡电路，Ul通过数据线分别与阀门开 启程度传感器、本地通信收发单元、继电器换向单元与遥控遥测器连接。
阔门开启程度传感器是集成模块UH1，通过数据输出信号线，将电机 拖动单元(U一DK)传出的开启程度量经过UH1转换成微处理器控制单元Ul能 够识别的数据信号，送入微处理器控制单元Ul 。
本地通信收发单元主要由是集成电路U2组成。U2通过数据线与设在 热用户控制室内的遥控遥测器6通信，并将热用户控制室内的遥控遥测器6 设置的数据输送到微处理器控制单元进行处理。
电子控制的继电器换向单元由继电器JD1、 JD2，晶体管T1、 T2，电阻器 R3、 R4组成。晶体管Tl、 T2的基极分别通过电阻器R3、 R4与微处理器控 制单元的Ul连接；晶体管Tl、 T2的集电极分别与继电器JD1、 JD2的线包 连接；电源正端VDC+分别通过电机拖动单元U一DK中的限位开关SK2、力
矩限制开关SJK连接到开阀控制继电器JD1上对应的开关触点，电源正端
VDC+又通过电机拖动单元U—DK中的限位开关SG2、力矩限制开关SJG连 接到关阀控制继电器继电器JD2上对应的开关触点，电源负端VDC-分别连接 到继电器JD1、 JD2上对应的开关触点，经过继电器JD1、 JD2转换后，形成 可换向的直流电源，分别输出到电机拖动单元U—DK电机MOTOR的正端和负端。
Ul通过内部程序把阀门开启程度传感器模块UH1输入的信号，转换为 位置数据；Ul通过U2接收的来自遥控遥测器6的控制信号，并参照上述位 置数据，从PON端或POFF端向电子控制的继电器换向单元发送控制电平， 以控制阀门增加或减小到指定开启程度。U1的FT端、FD端分别连接电机拖 动单元U一DK中的限位开关SK1、 SG1对应出线端，在达到阀门开启或关闭 的极限位置时，采集控制微处理器控制单元控制切断电动机的电源，保证电机 拖动单元U—DK和阀门的安全工作。
需要阀门增加开启程度时，微处理器控制单元U1的PON端输出高电平， 晶体管T1导通，继电器JD1吸合，控制电机MOTOR向阀门增加开启程度方 向转动，阀门开启到指定位置时，微处理器控制单元U1的PON端输出低电 平，继电器JD1释放，电机停止转动。相反，需要阀门减小开启程度时，微处 理器控制单元U1的POFF端输出高电平，晶体管T2导通，继电器JD2吸合， 控制电机MOTOR向阀门减小开启程度方向转动，阀门关闭到指定位置时，微 处理器控制单元U1的POFF端输出低电平，继电器JD2释放，电机停止转动。
电机拖动单元U一DK由电机MOTOR及限位开关组成。电机MOTOR为 低压直流电机，其正负端分别通过电子控制的继电器换向单元的继电器JD1、 JD2与晶体管Tl、 T2电源VCC的正负端连接。
直流电源由接线端JX2输入，直接提供电机拖动单元U—DK所需的电源； 再由稳压集成电路U3、 U4及电容C3、 C4、 C5、 C6构成的降压稳压电路(电 路结构见图7)处理后，形成较低电压，提供其它电路需要的电源。
交流电源由输入插头AC220接到交流变直流部件AC-DC，变为较低的安 全的直流电源，接到蓄电池充电管理及切换部件DZKG;
蓄电池充电管理及切换部件DZKG在有交流电供电的情况下， 一方面给 系统供电，同时向蓄电池B1充电；在交流电停电的情况下，由电子开关切换 到由蓄电池Bl给系统供电。向系统供电直流电源的正端为VDC+,负端为 VDC-，通过电缆连接到安装在阀体的采集控制器3。
降压稳压电路由集成电路U5及电容器C7、 C8、 C9、 C10组成，系统供 电直流电源由U5降压稳压、电容器滤波后，形成+12V电源，供给遥控遥测 器，见图8。
所述遥控遥测器6包括遥控遥测微处理器控制单元、数字显示单元、远程 通信收发单元、本地通信单元、实时钟单元、数据存储单元，参见图9。其中
遥控遥测微处理器控制单元由微处理集成电路U7、晶体X2及电容Cll 、 C12组成；微处理器集成电路中烧录固化了控制程序；它与晶体及电容组成的
时钟震荡电路，形成微处理器控制单元的工作时钟。
数字显示单元由显示元件LCD-U组成，与微处理集成电路U7相连，显
示阀门工作状态、时钟、设置参数等。
实时钟单元由集成电路UIO、晶体X2、备份电池B2组成，与微处理集成 电路U7相连，提供准确的时间。
本地通信单元由集成电路U6组成，与微处理集成电路U7相连，还通过 接线端DBUS1连接到测控电缆，通过测控电缆连接到安装在阀体的采集控制 器，实现本地通信。
远程通信收发单元由无线电通信模块TX-U组成，与微处理集成电路U7 相连，通过天线TX1进行无线电波收发，实现遥控遥测器的远程通信。此部 分即图示的无线发射装置8。
数据存储单元由集成电路U9组成，与微处理集成电路U7相连，用来存 储参数和其它需要永久保存的数据。
直流电源+12输入，由稳压集成电路U8及电容C13、 C14、 C15、 C16构 成的降压稳压电路处理后，形成+5V电压，提供电路需要的电源。
用户可根据远程通信收发单元的计算机界面实地操作设定调节阀2的阀 门百分比开度；遥控遥测器6在近距离通过7 RS232信号线与计算机控制平台 11连接，达到实地控制操作的目的；遥控遥测器6内的无线发射装置8通过 电信网络与无线接受装置9连接通讯，将有效的数据传输给计算机，计算机根 据需要将控制命令无线发送给遥控遥测控制器6，遥控遥测器6再将控制命令 通过电源信号电缆5传输给调节阀2内的采集控制器3上，采集控制器3再通 过调节阀2阀杆的运动调整阀门的开度，实现达到调整用户适宜的流量和不同 时间段的流量。
实施例二、参见图2，本实用新型供热采暖系统楼群入口阀门自动调控系 统的结构是在实施例一的基础上稍微作了一些改进，即在入户供热干管4上设
置有与采集控制器3的微处理控制单元连接的流量计12，该流量计12并通过 电源信号电缆传输到遥控遥测器6的远程通信收发单元，用于检测各用户所购 流量值，将用户流量值进行累加，并将累积的用户流量值与用户预先购买的流 量值进行比较，当用户累积流量值小于用户预先购买的流量值时继续供应，当 用户累积流量值等于用户预先购买的流量值时停止向该用户供应。这样可以按 用户所用流量进行收费，当采用ic卡或磁卡技术时可使流量收费更为方便。
同时还在入户供热干管4上设置压力传感器13，该压力传感器13接入采集控 制器3的微处理控制单元，通过DC电源信号电缆传输到遥控遥测器6的远程 通信收发单元，能使管道各接口处压力完全符合设计的最佳工作状态。
实施例三，参见图3，本实用新型供热采暖系统楼群入口阀门自动调控系 统的结构是在实施例一的基础上作了一些改进，即在入户供热干管4上设置有 流量计12及进水温度传感器14，入户回水干管末端设置有回水温度传感器15 。 流量计12、进水温度传感器14及回水温度传感器15与采集控制器3的微处 理控制单元连接，同时还通过DC电源信号电缆传输到遥控遥测器6的远程通 信收发单元，用于检测各用户所购热量值，将用户热量值进行累加，并将累积 的用户热量值与用户预先购买的热量值进行比较，当用户累积热量值小于用户 预先购买的热量值时继续供热，当用户累积热量值等于用户预先购买的热量值 时停止向该用户供热。这样可以按用户所用热量进行收费，当采用IC卡或磁 卡技术时可使供热收费更为方便。
实施例四，参见图4，本实用新型供热采暧系统楼群和楼栋入口阀门自动 调控系统的结构是在实施例一的基础上，将多个N+X的遥控遥测器6用四芯 双工双绞线17树型连接，形成局部有线网络，然后由其中一个遥控遥测器6 的无线发送装置9，通过电信网络无线发送到远程计算机平台11，实现远程监 控自动化调度。
权利要求1、一种供热采暖系统楼群、楼栋入口阀门的自动调控系统，其特征在于安装在供热干管(1)上的调节阀(2)内设有采集控制器(3)，采集控制器(3)通过电源信号电缆(5)与安装在用户控制室内的遥控遥测器(6)连接，遥控遥测器(6)通过信号传输线(7)或无线发送、接收装置(9、10)与计算机控制平台(11)连接；所述调节阀(2)的压盖(51)内设有对称的U型压块(52)，且U型压块(52)与压盖(51)通过定位顶丝孔(53)及顶丝(54)连接；调节阀的阀杆上设有一对与U型压块(52)滑动配合的对称平台(55)；调节阀的阀盖(58)顶端设有一个阀杆定位孔(56)，孔内设有耐摩擦套(57)；阀杆(59)顶端与采集控制器(3)上电机拖动单元的电机连接；所述采集控制器(3)包括阀门开启程度传感器、采集控制微处理器控制单元、本地通信收发单元、继电器换向单元及电机拖动单元；采集控制微处理器控制单元为烧录固化了控制程序的集成电路，通过数据线分别与阀门开启程度传感器、本地通信收发单元、继电器换向单元及遥控遥测器连接；所述遥控遥测器(6)包括遥控遥测微处理器控制单元、数字显示单元、远程通信收发单元、本地通信单元、实时钟单元、数据存储单元；遥控遥测微处理器控制单元为烧录固化了控制程序的集成电路，通过数据线分别与数字显示单元、远程通信收发单元、本地通信单元、实时钟单元、数据存储单元连接；遥控遥测器(6)的本地通信单元通过数据线与采集控制器(3)的本地通信单元通信；远程通信收发单元通过无线电波与计算机控制平台(11)连接的无线接收装置远程通信。
2、 如权利要求1所述供热采暖系统楼群、楼栋入口阀门的自动调控系统， 其特征在于所述遥控遥测器用多芯电缆树型连接组成局部有线网络，再通过 无线发送、接收装置与计算机平台连接。
3、 如权利要求1或2所述供热采暖系统楼群、楼栋入口阀门的自动调控系统，其特征在于在入户供热干管(4)上设置有压力传感器(13)。
4、 如权利要求1所述供热采暖系统楼群入口阀门的自动调控系统，其特征在于在入户供热干管(4)上设置有与采集控制器的微处理器控制单元连接的流量计(12)，该流量计并通过电源信号电缆与遥控遥测器6的远程通信 收发单元传输数据。
5、 如权利要求1或2所述供热采暖系统楼群、楼栋入口阀门的自动调控系统，其特征在于在入户供热干管(4)上设置有进水温度传感器(14)，在入户回水干管末端设置有回水温度传感器(15);且温度传感器(14、 15)与采集控制器的微处理器控制单元连接，同时还通过电源信号电缆与遥控遥测器(6)的远程通信收发单元传输数据。
6、 如权利要求1或2所述供热采暖系统楼群、楼栋入口阀门的自动调控系统，其特征在于所述电机拖动单元的电机为低压直流电机，供电电源为直流低压电源。
专利摘要本实用新型提供了一种供热采暖管网中安装在楼群或楼栋入口处阀门的自动调控系统，该系统是安装在供热干管上的调节阀内设有采集控制器，采集控制器通过电源信号电缆与安装在用户控制室内的遥控遥测器连接，遥控遥测器可以通过信号传输线与计算机控制平台连接，也可以通过无线发送、接收装置与计算机控制平台连接，还可以用多芯电缆树型连接组成局部有线网络，再通过无线发送、接收装置与计算机平台连接，实现无线通信的数据传输。本发明能随时进行系统监测，并采用计算机系统进行相应数据的处理后通过采集控制器对整个取暖网络的热量能按预先设定的时间和流量自动调节，实现供热管网和公共建筑的节能。
文档编号F24D19/00GK201066170SQ20072003254
公开日2008年5月28日 申请日期2007年8月1日 优先权日2007年8月1日
发明者朱庆田, 怡 李 申请人:李 怡;朱庆田