专利名称：基于Zigbee的公共建筑集中供暖调控系统的制作方法
技术领域：
本发明属于建筑供暖测控技术领域，具体涉及一种基于Zigbee的公共建筑集中供暖调控系统。
背景技术：
能源和环境问题一直是困扰当今世界发展的两大主题，也一直是我国经济工作的战略重点。当今，由于建筑能源的大量浪费造成了严重的环境问题。在我国北方冬季采暖能耗约占建筑能耗的65%，尤其是公共建筑，供暖管理比较粗放，造成严重资源浪费。现阶段，供暖系统的粗放管理以及基础设施配置的不足导致热用户的不合理用热，是当前从热用户端反映出比较明显和突出的耗能问题。准确合理测量热用户热用量，在满足用户舒适度的前提下在适当时间进行适度调控是引导热用户合理用热的重要手段。目前，对供暖用热计量方法有传统的面积计量法，由于其没有考虑热用户的实际用热舒适度，因此难于引导热用户合理用热，进而近几年分别发明了采用分户热量表计量法、采用温度法计量法[CN201853^0U和CN201卯4670U]、以及采用多栋联合温度面积法计量法[专利申请号 201010588876. 4]等，在一定程度上引导了热用户合理用热，但它们针对的是民用住宅建筑的供暖用热量检测，难于适用于公共建筑，调控手段不足，安装难度大。适度的调控依赖于准确的测量，温度是反映热用户用热舒适度的主要指标，近几年在建筑内部温度测量方面前人提出了不少的方法雷纯等人在《基于ZigBee的多点温度采集系统设计与实现》中设计了基于无线传感网络技术的多点温度采集系统，并且基于ZigBee协议栈构建无线网络实现主从节点之间数据的采集与传输，陈蕾等人在《基于ZigBee技术的公共场所无线温度采集系统》一文中引入了一种基于Zigbee网络的公共场所温度采集架构，但这些文献中仅仅给出了基于Zigbee的多点温度采集架构的软硬件实现，对如何处理环境、噪声等干扰因素，提高温度采集准确度方面缺乏有效措施；张娟等人在《基于多传感器数据融合的温室温度采集》中提出了一种基于多传感器数据检测与数据融合技术的温室环境温度采集方法， 通过引入分布图法去除个别传感器的疏失误差，同时采用基于均值的递推估计融合的方法实现对多传感器数据的有效处理来提高测温准确度，然而，温室的环境温度采集与公共建筑室内温度测量有很大的不同，其测温用途与各种环境干扰因素也不一样，与温室环境相比，公共建筑更注重的是各个测温点的单点测量温度的准确性。因此，就目前的工作而言，对公共建筑内部温度准确采集，进而实施供暖适度调控方面还缺乏有效措施，难于满足不同热需求的用户需求。
发明内容
针对现有技术中存在的不足，本发明的目的是提供一种基于Zigbee的公共建筑集中供暖调控系统，提高不同热需求的用户满意度，从热用户端引导热用户的合理用热，提高建筑能源利用率。为实现上述发明目的，本发明提供这样一种技术方案一种基于Zigbee的公共建筑集中供暖调控系统，包括楼栋热量表、楼栋供暖阀，还包括温度采集器、楼栋协调器和远程监控计算机；所述温度采集器用于定期采集安装点的温度；所述楼栋协调器负责收集楼栋热量表数据，利用Zigbee网络收集温度采集器数据，控制楼栋供暖阀开度，将采集数据通过GPRS无线网络上传远程监控计算机，并实时接收远程监控计算机的控制命令；所述远程监控计算机通过GPRS无线网络收集、存储、监控被监控公共建筑的供暖数据，并向楼栋协调器发送控制命令进行温度调控。还包括终端手机，用于利用短信命令获取被监控建筑的供暖数据，控制被监控建筑的温度。所述楼栋协调器利用458总线或M-Bus总线收集楼栋热量表数据。所述温度采集器定期采集安装点的温度后，利用分布图法剔除奇异数据后进行算术平均获取实测数据，然后采用卡尔曼滤波器进行实时校正获取采集数据。上述定点温度的定期采集，详细步骤如下
1. 1根据系统设定的采集间隔ΔΤ1，利用数字温度传感器或热敏电阻进行实时温度采集，连续采集TN次数据，并将采集数据集从小到大排序为〈Tempi，Temp2，…，TempTN> ； 1.2按公式(1-1)获取区间[1Temp1, "TempJ中的中位值TempM。
fep, = Teispjg^l (Γ伪奇数)Fesplir 4- Tempm0 — 1 > 辦=—(.O 为 1 )
1.3按公式(1-1)再此获取区间[1Temp1, TempJ和区间[Ι^πιρΜ，Tempra]中的中位值& 和F 。这样，该数据集的离散度可定义为ClF=Fu-Fp1.4在此基础上，对该数据集上的数据进行离异数据剔除，即满足公式(1-2)的数据为离异数据，从数据集中剔除。对过滤后的数据进行算术平均获得本次实测数据 Temp(k)。
I Jeirn.. ~ Tew>x \> fidF过滤系数) (1-2>」1. 5接着，对本次实测数据Temp (k)按照公式(1_3)进行校正处理计算出当前的采集校正温度。
Tew>(Jc\k -1) = Temik - ψ - 1) P(A\k -1) = P(k — l|ir - 1)十 tf
Je^j(i·[it) = Tenpik^c — 1) + JTg(Jc) (Jenp(Jc) — Teitpilc^c — 1)) (l-3)<+.: Kg(Jr) = P(A\k — l)/(P(l|ir - 1) + if) P(A^c) = (1- Ig(Jc))* Pik^i - 1)其中Temp (k I k)为本次采集的校正温度，系数Q、R、P (0 | 0)作为系统配置参数，在系统初始化时设定，Temp(OlO)设定为首次采集的温度值。所述楼栋协调器对楼栋供暖阀采用分级调节方式。
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对供暖阀的调节可采用5级调节方式，根据当前温度与设定控制温度的温差进行分级控制，以提高系统的稳定性。所述楼栋协调器对被监控建筑的温度调控采用基于分类的时段策略控制。所述时段策略分为平常日、周六、周日、节假日四类；每类时段策略可以分为六个控制时段。所述楼栋协调器对被监控建筑的温度调控可为自动控制或手动控制；控制方式可为均温控制、加权重点控制和单点控制。在自动控制类别下，楼栋协调器将按控制策略调控供暖阀进行温度调控；在手动控制类别下，楼栋协调器将按照用户设定的温度调控供暖阀进行温度调控。在均温控制方式下，在进行温度调控时，依据当前楼栋协调器所采集到的有效温度数据的算术平均值进行控制；在加权重点控制方式下，用户可以指定一个温度采集器所采集的温度作为加权重点数据，然后按公式(1-4)来计算加权温度作为控制依据；单点控制方式下用户可以指定一个温度采集器所采集的温度作为控制依据。
权利要求
1.一种基于Zigbee的公共建筑集中供暖调控系统，包括楼栋热量表、楼栋供暖阀，其特征在于还包括温度采集器、楼栋协调器和远程监控计算机；所述温度采集器用于定期采集安装点的温度；所述楼栋协调器负责收集楼栋热量表数据，利用Zigbee网络收集温度采集器数据，控制楼栋供暖阀开度，将采集数据通过GPRS无线网络上传远程监控计算机，并实时接收远程监控计算机的控制命令；所述远程监控计算机通过GPRS无线网络收集、存储、监控被监控公共建筑的供暖数据，并向楼栋协调器发送控制命令进行温度调控。
2.如权利要求1所述的基于Zigbee的公共建筑集中供暖调控系统，其特征在于，还包括终端手机，用于利用短信命令获取被监控建筑的供暖数据，控制被监控建筑的温度。
3.如权利要求1所述的基于Zigbee的公共建筑集中供暖调控系统，其特征在于，所述楼栋协调器利用458总线或M-Bus总线收集楼栋热量表数据。
4.如权利要求1所述的基于Zigbee的公共建筑集中供暖调控系统，其特征在于，所述温度采集器定期采集安装点的温度后，利用分布图法剔除奇异数据后进行算术平均获取实测数据，然后采用卡尔曼滤波器进行实时校正获取采集数据。
5.如权利要求1所述的基于Zigbee的公共建筑集中供暖调控系统，其特征在于，所述楼栋协调器对楼栋供暖阀采用分级调节方式。
6.如权利要求1所述的基于Zigbee的公共建筑集中供暖调控系统，其特征在于，所述楼栋协调器对被监控建筑的温度调控采用基于分类的时段策略控制。
7.如权利要求6所述的基于Zigbee的公共建筑集中供暖调控系统，其特征在于，所述时段策略分为平常日、周六、周日、节假日四类；每类时段策略可以分为六个控制时段。
8.如权利要求1所述的基于Zigbee的公共建筑集中供暖调控系统，其特征在于，所述楼栋协调器对被监控建筑的温度调控可为自动控制或手动控制；控制方式可为均温控制、 加权重点控制和单点控制。
全文摘要
本发明属于建筑供暖测控技术领域，具体涉及一种基于Zigbee的公共建筑集中供暖调控系统。本发明的技术方案为一种基于Zigbee的公共建筑集中供暖调控系统，包括楼栋热量表、楼栋供暖阀，还包括温度采集器、楼栋协调器、远程监控计算机和终端手机；本发明可提高不同热需求的用户满意度，单点温度采集准确，精度高，从热用户端引导热用户的合理用热，提高建筑能源利用率。同时提供了灵活的温度调节方式，较好地满足了不同用户的调控需求；实现了基于互联网的远程实时监控，以及通过手机短信的实时查询和调控，方便用户使用。
文档编号F24D19/10GK102519086SQ201210013089
公开日2012年6月27日 申请日期2012年1月16日 优先权日2012年1月16日
发明者丁伟, 李峰, 王以昌, 肖铁军 申请人:江苏大学