智能家庭恒温供暖系统的制作方法

本发明涉及家庭集成供暖、modbus(施耐德电气公司开发的一种通信协议)通讯协议双层网络自动控制系统、微机电系统[mems]温度传感器。

背景技术：

近年来，在南方地区，以单个家庭为单位、以电能为热源的家庭集成供暖受到人们的广泛关注。区别于北方地区实施的集中供暖，家庭供暖操作简便、节能环保，更加安全舒适。其通过在地板和墙壁内加装管道，由壁挂炉回收家庭废弃用水，以燃气为能源、以水为热媒，在管道内传输热量供暖。

这个系统目前存在的一个问题是，加热时间过长，以温馨地暖科技有限公司的产品为例，使所有房间达到设定温度所需的时间，平均需要一到两个小时，且只能手动开启，所以，就算回到家后立刻开启供暖系统，也需要忍受相当长时间的寒冷。如果选择一直打开供暖系统，又会造成天然气的大量浪费。

此外，虽然目前的家庭供暖系统大都能够通过中央处理器实现网络群控，即可以在每个房间设置是否开启供暖，但锅炉、分集水器、管道、阀门和散热器等各种配件集合而成的这一系统完全独立。除了通过系统内的阀门控制开关外，本身无法并入网络端或接入智能家居控制，可以说，现有的设计其智能度都不高。

技术实现要素：

针对上述问题，本发明的目的是克服现有技术的不足，而提供一种智能家庭恒温供暖系统，本发明的技术方案如下：

本发明是一种智能家庭恒温供暖系统，包括：家庭集成供暖系统和双层网络自动控制系统，家庭集成供暖包括中央处理器、锅炉、分集水器、管道、阀门和散热器，双层网络自动控制系统由通过tcp转rtu路由器联通的一级网络和二级网络组成，用户的电脑端或手机端通过网络与一级网络通讯，锅炉室温控制器及室内温控制器上分别添加压阻式mems温度传感器，中央处理器分别控制锅炉室温控制器和室内温控制器，一级网络通过网线或光纤连接压阻式mems温度传感器，压阻式mems温度传感器与中央处理器通讯；二级网络通过rs232/485数据线连接中央处理器。

用户的电脑端或手机端内安装力控监控组态软件。

家庭集成供暖的开关阀门，接入基于双层网络自动控制系统的智能家居模型。该模型的控制始发端为力控监控组态软件，该软件可以安装在用户的电脑端或手机端，实现远程遥控，即是说，用户可以在预定回家前一至两小时，通过该自动控制系统提前打开供暖系统开关，消除因为加热时间差带来的不适体验。

此外，在中央处理器下属的锅炉室温控制器及室内温控制器上，添加mems温度传感器，能够精确监测室内温度。选用压阻式mems温度传感器，能够通过电桥计算确切数值，反馈到家庭供暖系统本身的中央处理器内，便能实现在一定温度范围内自动开关供暖，实现室内恒温。

同时，mems温度传感器本身可以并入智能家居模型的一级网络，其测量数据在给到中央处理器的同时，也通过tcp报文发送到力控监控组态软件。用户在个人终端便可以实时监测室内温度，随时重设恒温温度。

本发明由于采取以上技术方案，其具有以下优点：

(1)智能化。无需等待回家后手动开启供暖，通过手动远程控制与自动恒温装置相结合，实现家庭供暖系统的高度智能化。

(2)远距离与安全性兼并。选用modbus协议构建双层网路，相较现有的技术，比wifi更安全稳定；比bluetooth传输距离更远，且适应点对多通信。

(3)低成本、高兼容。mems传感器与modbus协议相较各自领域内的其他技术，皆具备低成本，兼容多种接口，易于实现集成的特点。

(4)节能环保。通过mems传感器控制供暖开关，避免了全天候开启供暖系统造成的高消耗，燃气消耗明显减小。

附图说明

图1是本发明原理图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明进行说明。

如图1所示，本发明包括：家庭集成供暖系统和双层网络自动控制系统，家庭集成供暖包括中央处理器、锅炉、分集水器、管道、阀门和散热器，双层网络自动控制系统由通过tcp转rtu路由器联通的一级网络和二级网络组成，用户的电脑端或手机端通过网络与一级网络通讯，锅炉室温控制器及室内温控制器上分别添加压阻式mems温度传感器，中央处理器分别控制锅炉室温控制器和室内温控制器，一级网络通过网线或光纤连接压阻式mems温度传感器，压阻式mems温度传感器与中央处理器通讯；二级网络通过rs232/485数据线连接中央处理器。

各部分的详细说明如下；

(1)家庭供暖用壁挂炉，包括中央处理器、锅炉、散热器，自其接出的管道连通室内各个房间。

(2)mems传感器，当温度变化时，热敏材料发生形变，通过电桥计算压阻变化，得到确切温度数据。该数据将同时通过tcp报文发送到壁挂炉内中央处理器以及modbus控制系统的一级网络。

(3)pc端或手机端的力控监控组态软件收到一级网络发来的温度数据。用户根据数据选择是否远程遥控调整温度数值。该项指令以tcp报文格式，通过modbus双层网络自动控制系统，由路由器转化为rtu报文发送到二级网络，并通过rs232/485接口送还给中央处理器。

(4)步骤(2)或(3)中的任意一种方式接可以给中央处理器传达开关指令，控制锅炉调节阀开关锅炉：mems传感器方式对应设定自动恒温开关控制；modbus智能家居模型对应手动远程控制。

(5)中央处理器收到开关指令后，开启或关闭锅炉，开始燃烧天然气，加热集水器中搜集的外部供水。

(6)采暖供水流入循环水泵以及壁内暖气片，通过水泵的热水通过管道送到不同房间的地暖，流过暖气片和地暖之后冷却的水回流到壁挂炉的集水器中，形成家庭供暖。

循环水泵内置室内温控制器，锅炉内内置锅炉室温控制器，将两个温控制器连接到mems传感器，用以实时监测室内温度。当室内温度或锅炉温度变化时，mems传感器将监测温度实时发送给中央处理器。此时，如果已经设定为自动恒温开关控制，则中央处理器通过rs232/485接口直接控制锅炉室温控制器，开关锅炉调节阀。

技术特征：

技术总结
本发明公开了一种智能家庭恒温供暖系统。本发明包括：家庭集成供暖系统和双层网络自动控制系统，家庭集成供暖包括中央处理器、锅炉、分集水器、管道、阀门和散热器，双层网络自动控制系统由通过TCP转RTU路由器联通的一级网络和二级网络组成，用户的电脑端或手机端通过网络与一级网络通讯，锅炉室温控制器及室内温控制器上分别添加压阻式MEMS温度传感器，中央处理器分别控制锅炉室温控制器和室内温控制器，一级网络通过网线或光纤连接压阻式MEMS温度传感器，压阻式MEMS温度传感器与中央处理器通讯；二级网络通过RS232/485数据线连接中央处理器。本发明无需等待回家后手动开启供暖，通过手动远程控制与自动恒温装置相结合，实现家庭供暖系统的高度智能化。

技术研发人员：贾紫翔;邹强
受保护的技术使用者：天津大学
技术研发日：2018.09.10
技术公布日：2018.12.11