专利名称：一种集中供暖控制装置的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种水暖式集中供暖热计量与温控系统，具体地说是一种能够实现用户可调、供热可控、领导可管的集中供暖控制装置。
背景技术：
传统的热计量与节能。首先，热计量往往与节能几乎没有直接关联性。所谓的计量节能，只不过是通过计量这一手段，提醒用户要按热量消费数字收费，欲少花钱，就需少用热。通过这一模式来促使消费者自觉的、往往又是以最原始的手动调阀方式调控阀门的开度，纯属一种“行为性”节能模式。其次，在供热末端，用户自己不能随机调节或作周期性设定调节室内温度，不能实现自主性调控节能的目的；另一方面，供热单位不能通过远程通讯与控制技术，对用户的进户流量进行调控，以实行强制性节能的目的。另外，供热单位不能根据对末端用户热参数值的监测、调控和分析等综合情况去进一步调控、修正热力站的运行参数，实现不了整体系统下的节能。此外，我国集中供暖温度为18±2摄氏度，但由于目前的监测手段准确性、可靠性低，当用户温度不达标时，热电公司难以实时监控到相关数据，不能及时对供热网络进行调整，也加剧了用户与供热单位之间的供需矛盾。传统的节能温控方式，大致有恒温温控阀方式、普通电动温控球阀方式、石蜡电加热温控流量阀方式。实践证明，这些阀门存在诸多问题首先，这些阀门的阀权度较小，阀的调节特性失真度较大，当阀门开度较小时，流量已接近最大值，达不到“调节”的目的。其次， 达不到按不同用热时段的需求去自动调节热量这一节能效果，智能化低。同时，阀芯过水孔较细、具有高阻力的弱点，不利于改善供热质量。如设计不当，往往带来资用压力不够的情况。另外，实际应用中，区域系统达到30%的用户处于全关状态的几率又很高，远远超过系统水利平衡点15%的标准。因此，采用全开、全关的调节阀对系统而言是绝对有风险的，所带来的热计量收费是不公平的，也很容易引起供需纠纷和社会矛盾。
发明内容本实用新型针对现有技术存在的管理与控制方式不科学的问题，提出一种更科学更有效的集中供暖控制装置，使用户能够根据个人需要自主调控室内温度；同时供热单位能够对节能意识淡薄的用户实行强制性节能；另外，供热单位可根据对末端用户用热数据的采集和分析，进一步对热力站的相关设备进行运行参数的修正，从而有效提高供暖效率、 降低能耗和供暖成本。本实用新型可以通过以下措施达到一种集中供暖控制装置，该系统包括用户端、控制中心以及供热端，其中用户端即为供暖系统中的末端用户，供热端包括热源以及换热站，其特征在于控制中心与用户端建立双向通信，控制中心与供热端建立双向通信。所述用户端包括室内温控器、阀门控制器、流量调节阀、热量表、数据集中器，其中室内温控器与阀门控制器经无线通信模块相连接，安装在供暖管道上的流量调节阀经数据线与阀门控制器相连接，阀门控制器与安装在供暖管道上的热量表分别经数据线与数据集中器相连接。所述控制中心包括硬件服务器、PC机和用于实现对整个系统控制和管理的上位机系统，所述控制中心通过硬件服务器通过GPRS或3G无线网络，经数据转换器与用户端的数据集中器建立双向通信，该通信信道记为信道1，控制中心通过GPRS或3G网络，经数据转换器分别与供热中端和首端的数据集中器建立双向通信，通信信道分别记为信道2、信道3，所述供热端包括一次循环网以及二次循环网，其中一次循环网内设有电动调节阀、气候补偿器，二次循环网内设有变频器、循环泵、电动机、阀门。气候补偿器与电动调节阀相连接，变频器与循环泵相连接，电动机的输出端与阀门相连接，阀门安装在供暖端向外供暖管道上，控制中心与供暖端的变频器以及电动机相连接以实现控制中心对供暖端的控制。本实用新型中室内温控器与阀门控制器之间经射频无线网络(433MHz)通信，本实用新型中室内温控器由“功能”、“设定”、“测温”、“编程’四个功能型按键，调节旋钮，电源开关按钮，LCD显示屏和控制电路板组成，其作用是用于实现用户自己对室温的随机调节或可编程周期性室温的设定，以及与控制中心的信息沟通；控制电路板上设有射频无线通讯模块；功能型按键、调节旋钮、电源开关按钮、LCD显示屏分别与控制电路板相连接，室内温控器是温控系统中用户端的调控及显示部件。本实用新型中阀门控制器由防护壳体和控制电路板组成，是用户端的控制部件用于实现接收和解码由室内温控器及控制中心下达的指令；其中控制电路板设有射频无线通讯模块、解码电路、驱动电路及单片机功能单元，各功能单元的连接均由PBC板的印制线路完成。本实用新型中流量调节阀用于调节流量大小，是温控系统中的执行部件。它由步进电机、星型阀芯、阀体及附件等部分组成，其中星型阀芯由上下两片各自带有两个对称的扇形过水孔的圆形陶瓷片构成，两个抛光带孔的陶瓷片黏贴相对转动时，其过水孔的大小将会随着改变；步进电机轴承连杆与阀芯上片设有的凹型卡槽为活动式插入连接；在下片阀芯的陶瓷片边沿上设有对称两条凸型卡栓，该凸型卡栓将阀芯固定在阀体内，且与阀体内壁凹形槽对应相连。阀体形似传统的过滤器，进/出口方向由“箭头”标识。流量调节阀安装在用户端的回水管道上，具有止回阀功能，因而具有防盗水的特点。具体表现为当用户从回水管道放水时，“止回阀”在“负压”作用下，将自动关闭，杜绝从回水管道放水的行为。如用户从进水管道放水，安装在进水管道上得热量表将计数收费。这样，为“换热站”节能提供了一个保障环节。本实用新型中热量表安装在用户端的进水管道上，是温控系统的计量部件，用于采集热量、进水温度、回水温度、温差、累积流量值等信息，并将所采集的这些信息经数据集中器传送到控制中心的服务器上备用。本实用新型中所述的控制中心设有上位机系统，上位机系统是指用于实现对整个系统控制和管理的软件，其中包括基本信息、数据分析、热耗分析、水利平衡分析、抄表管理、缴费管理、服务管理、热站管理、热源管理、报警管理及综合报表等功能性程序单元。总之，这种利用上述系统实现集中供暖计量与节能控制的方法，其特征在于首先，它能够实现用户端自主室温调控；其次，它能够实现控制中心对用户端的调控；其中，控制中心对用户端的调控优先级高于用户的自主调控。具体表现为当控制中心对用户端设定温度上限值时，用户端只能在该设定值下进行范围内的自主温度调控。再次，它能够实现控制中心对供热端(热力站)的调控。通过利用本实用新型所提供的一种集中供暖控制装置，在控制过程中的具体实施如下其中包括用户端的自主调控、控制中心对用户端的调控以及控制中心对供热端的调控，控制中心对用户端的调控优先级高于用户端的自主调控的优先级，所述用户端自主调控包括以下步骤步骤A :首先选择调控方式，包括随机性瞬时调控和可编程周期性设定调控两种方式；步骤B :输入调控指令；当用户选择随机瞬时调控时，用户通过操作室内温控器调节旋钮，写入所需的调控数据指令；当用户选择可编程周期性设定调控方式时，用户通过操作室内温控器功能型按键和调节旋钮，写入所需的按不同时段的周期性指令。室内温控器将调控指令通过射频无线网络(433MHz)传输方式发送至阀门控制器；步骤C :阀门控制器内所设的信号射频接收器在单片机作用下接收并解码调控指令，然后根据解码结果驱动步进电机，进而控制流量调节阀的开度大小，从而完成用户端对自身室温的调控。所述控制中心对用户端的调控包括以下步骤步骤A :获取用户端供暖信息；控制中心通过GPRS或3G网络，经数据转换器，将安装在用户端的热量表所采集的热量、进水温度、回水温度、温差、累积流量及室内温控器记录的室温等信息传送到控制中心的服务器上，以获取每个用户的热耗相关信息；步骤B : 控制中心的上位机系统对所获取信息进行自动分类、统计、计算、分析和处理，然后，根据管理要求，进行加权计算，最后得出所需要的调控参数值；步骤C :控制中心的上位机系统将调控参数经信道I发送到阀门控制器，阀门控制器在内部单片机作用下将接收、解码和运算这些指令，然后，凭运算结果去驱动步进电机，以控制流量调节阀的开度，从而完成控制中心对末端用户进户流量的调控，所述控制中心对供热端的调控包括对一次循环网的调控以及对二次循环网的调控，其中对二次循环网的调控是通过控制中心根据用户端的参数， 设定控制命令，远程控制二次循环网内的变频器、电动机，进而改变与变频器相连接的循环泵、与电动机相连接的阀门的工作状态来实现；对一次循环网的控制是通过控制一次循环网内的电动调节阀来实现总之，本实用新型首先实现对用户端的调控，其次实现对供热端(包括中端和首端)的调控，最大程度的实现节能和提高供暖效率，与现有技术相比，它能够平衡用户需求和集中供暖管理需要之间的关系，既满足了用户的采暖舒适度和用热计量，又达到了供暖系统节能和改善供热单位服务质量的目的。从而形成了 “供热末端——供热中端——供热首端”全方位调控的热计量与节能控制管理系统。
附图I是本实用新型的结构示意图。附图2是本实用新型中阀门控制器的结构示意图。附图3是本实用新型中室内温控器的结构示意图。附图4是本实用新型中供热端的结构示意图。附图标记室内温控器I、阀门控制器2、流量调节阀3、热量表4、数据集中器5、数据转换器6、上位机系统7、变频器8、循环泵9、电动机10、阀门11、单片机12、控制电路板 13、步进电机14、无线通信模块15、功能型按键16、IXD显示屏17、调节旋钮18、电源开关按钮19、远传模块20、电动调节阀21、气候补偿器22、阀门控制电路板23、板式换热器24。
具体实施方式
以下结合附图对本实用新型做进一步说明。如附图I所示一种集中供暖控制装置，该系统包括用户端、控制中心以及供热端， 其中用户端即为供暖系统中的末端用户，供热端包括热源以及换热站，其特征在于控制中心与用户端建立双向通信，控制中心与供热端建立双向通信，所述用户端包括室内温控器I、阀门控制器2、流量调节阀3、热量表4、数据集中器 5，其中室内温控器I与阀门控制器2经无线通信模块15相连接，安装在供暖管道上的流量调节阀3经数据线与阀门控制器2相连接，阀门控制器2与安装在供暖管道上的热量表4 分别经数据线与数据集中器5相连接，所述控制中心包括硬件服务器、PC机和用于实现对整个系统控制和管理的上位机系统7，所述控制中心通过GPRS或3G网络方式，经数据转换器6与用户端的数据集中器5 建立双向通信，该通信信道记为信道1，控制中心通过GPRS或3G网络经数据转换器6分别与供热中端和首端的数据集中器5建立双向通信，通信信道分别记为信道2、信道3，如附图4所示，所述供热端包括一次循环网以及二次循环网，一次循环网与二次循环网之间设有板式换热器24，其中一次循环网内设有电动调节阀21、气候补偿器22，二次循环网内设有变频器8、循环泵9、电动机10、阀门11，气候补偿器22与电动调节阀21相连接，变频器8与循环泵9相连接，电动机10的输出端与阀门11相连接，阀门11安装在供暖端向外供暖管道上，控制中心与供暖端的变频器8以及电动机10相连接以实现控制中心对供暖端的控制，具体地说变频器8控制二次侧的循环泵9，循环泵9根据预设压力或流量变化曲线来运行，使得二次末端的流量达到一个理想设计运行流量；在一次侧设置的电动调节阀21，其功能主要是控制一次侧的流量，其依据是根据二次侧的用热状况以及与其相连接的气候补偿器22的控制命令来进行调节一次循环网内的流量，其中气候补偿器22为根据气候环境的变化，自动的调节一次侧的电动调节阀，使得其流量达到由于天气变化而产生的热负荷的变化引起的流量的变化。如附图I所示本实用新型中室内温控器I与阀门控制器2之间经射频无线网络(433MHz)通信，如附图3所示本实用新型中室内温控器I由“功能”、“设定”、“测温”、“编程’四个功能型按键16，调节旋钮18，电源开关按钮19，IXD显示屏17和控制电路板13组成，其作用是用于实现用户自己对室温的随机调节或可编程周期性室温的设定，以及与控制中心的信息沟通；控制电路板13上设有射频无线通信模块15 ;功能型按键16、调节旋钮 18、电源开关按钮19、LCD显示屏17分别与控制电路板13相连接，室内温控器I是温控系统中用户端的调控及显示部件。如附图2所示本实用新型中阀门控制器2由防护壳体和阀门控制电路板23组成， 是用户端的控制部件用于实现接收和解码由室内温控器I及控制中心下达的指令；其中阀门控制电路板23设有射频无线通信模块15、解码电路、驱动电路、远传模块20及单片机 12，各功能单元的连接均由PBC板的印制线路完成，阀门控制器2控制流量调节阀3的开度大小。本实用新型中流量调节阀3用于调节流量大小，是温控系统中的执行部件，它由步进电机14、星型阀芯、阀体及附件等部分组成，其中星型阀芯由上下两片各自带有两个对称的扇形过水孔的圆形陶瓷片构成，两个抛光带孔的陶瓷片黏贴相对转动时，其过水孔的大小将会随着改变；步进电机14轴承连杆与阀芯上片设有的凹型卡槽为活动式插入连接； 在下片阀芯的陶瓷片边沿上设有对称两条凸型卡栓，该凸型卡栓将阀芯固定在阀体内，且与阀体内壁凹形槽对应相连。阀体形似传统的过滤器，进/出口方向由“箭头”标识。流量调节阀3安装在用户端的回水管道上，具有止回阀功能，因而具有防盗水的特点，具体表现为当用户从回水管道放水时，“止回阀”在“负压”作用下，将自动关闭，杜绝从回水管道放水的行为，如用户从进水管道放水，安装在进水管道上的热量表4将计数收费，这样，为“换热站”节能提供了一个保障环节。在使用过程中，本实用新型中热量表4安装在用户端的进水管道上，是温控系统的计量部件，用于采集热量、进水温度、回水温度、温差、累积流量值等信息，并将所采集的这些信息经数据集中器5传送到控制中心的服务器上备用。本实用新型中所述的控制中心设有上位机系统7，上位机系统7是指用于实现对整个系统控制和管理的软件，其中包括基本信息、数据分析、热耗分析、水利平衡分析、抄表管理、缴费管理、服务管理、热站管理、热源管理、报警管理及综合报表等功能性程序单元。总之，这种利用上述系统实现集中供暖计量与节能控制的方法，其特征在于首先，它能够实现用户端自主室温调控；其次，它能够实现控制中心对用户端的调控；其中， 控制中心对用户端的调控优先级高于用户的自主调控，具体表现为当控制中心对用户端设定温度上限值时，用户端只能在该设定值下进行范围内的自主温度调控，其次，它能够实现控制中心对供热端(热力站)的调控。本实用新型根据上述装置进行集中供暖控制的具体实施如下，其由用户端的自主调控、控制中心对用户端的调控以及控制中心对供热端的调控组成，其中控制中心对用户端的调控优先级高于用户端的自主调控的优先级，具体实施步骤如下所述用户端自主调控包括以下步骤步骤A :首先选择调控方式，包括随机性瞬时调控和可编程周期性设定调控两种方式；步骤B :输入调控指令；当用户选择随机瞬时调控时，用户通过操作室内温控器I的调节旋钮18，写入所需的调控数据指令；当用户选择可编程周期性设定调控方式时， 用户通过操作室内温控器I的功能型按键16和调节旋钮18，写入所需的按不同时段的周期性指令，室内温控器I将调控指令通过射频无线网络(433MHz)传输方式发送至阀门控制器2 ;步骤C :阀门控制器2内所设的信号射频接收器在单片机12作用下接收并解码调控指令，然后根据解码结果驱动步进电机14，进而控制流量调节阀3的开度大小，从而完成用户端对自身室温的调控，所述控制中心对用户端的调控包括以下步骤步骤A :获取用户端供暖信息；控制中心通过GPRS或3G网络，经数据转换器6，将安装在用户端的热量表4所采集的热量、进水温度、回水温度、温差、累积流量及室内温控器I记录的室温等信息传送到控制中心的服务器上，以获取每个用户的热耗相关信息；步骤B :控制中心的上位机系统7对所获取信息进行自动分类、统计、计算、分析和处理，然后根据管理要求进行加权计算得出所需要的调控参数值；步骤C :控制中心的上位机系统7将调控参数经信道I发送到阀门控制器2，阀门控制器2在内部单片机12作用下将接收、解码和运算这些指令，然后，凭运算结果去驱动步进电机14，以控制流量调节阀3开度的大小，从而完成控制中心对末端用户进户流量的调控。所述控制中心对供热端的调控包括对一次循环网的控制以及对二次循环网的控制，其中对二次循环网的控制是通过控制中心根据用户端的参数，设定控制命令，远程控制二次循环网内的变频器，进而改变与变频器8相连接的循环泵9的工作状态来实现；对一次循环网的控制是通过控制一次循环网内的电动调节阀21来实现，在具体实施过程中，可以通过以下措施实现步骤A :获取用户端以及热站的热量相关信息；将安装在用户端的热量表4所采集的热量、进水温度、回水温度、温差、累积流量及室内温控器I记录的室内温度信息，经GPRS 或3G网络通过数据转换器6、数据集中器5 “信道1”，传送到控制中心的服务器上备用；同时，将供热端中换热站的相关热量信息经GPRS或3G网络通过数据转换器、数据集中器“信道2”，传送到控制中心的服务器上备用；步骤B :控制中心的上位机系统7，对所获取的信息在管理软件单元作用下，经计算机自动计算、分析和处理等，从而得出控制指令；步骤C :控制中心的上位机系统7，将所得出的控制指令，经GPRS或3G网络通过数据转换器6、数据集中器5“信道2”，控制供热中端换热站的变频器8，调控循环泵9运行，进而实现对输出端流量大小的调控；另一方面去控制一次循环网内的电动调节阀的开度大小，从而实现对供热端的控制。总之，本实用新型首先实现对用户端的调控，其次实现对供热端(包括中端和首端)的调控，最大程度的实现节能和提高供暖效率，与现有技术相比，它能够平衡用户需求和集中供暖管理需要之间的关系，既满足了用户的采暖舒适度和用热计量，又达到了供暖系统节能和改善供热单位服务质量的目的。从而形成了 “供热末端——供热中端——供热首端”全方位调控的热计量与节能控制管理系统。
权利要求1.一种集中供暖控制装置，该系统包括用户端、控制中心以及供热端，其中用户端即为供暖系统中的末端用户，供热端包括热源以及换热站，其特征在于控制中心与用户端建立双向通信，控制中心与供热端建立双向通信，所述用户端包括室内温控器、阀门控制器、流量调节阀、热量表、数据集中器，其中室内温控器与阀门控制器经无线通信模块相连接，安装在供暖管道上的流量调节阀经数据线与阀门控制器相连接，阀门控制器与安装在供暖管道上的热量表分别经数据线与数据集中器相连接，所述控制中心包括硬件服务器、PC机和用于实现对整个系统控制和管理的上位机系统，所述控制中心通过GPRS或3G网络，经数据转换器与用户端的数据集中器建立双向通信，控制中心通过GPRS或3G网络，经数据转换器分别与供热中端和首端的数据集中器建立双向通信，所述供热端包括一次循环网以及二次循环网，其中一次循环网内设有电动调节阀、气候补偿器，二次循环网内设有变频器、循环泵、电动机、阀门，气候补偿器与电动调节阀相连接，变频器与循环泵相连接，电动机的输出端与阀门相连接，阀门安装在供暖端向外供暖管道上，控制中心与供暖端的变频器以及电动机相连接以实现控制中心对供暖端的控制。
2 根据权利要求I所述的一种集中供暖控制装置，其特征在于室内温控器与阀门控制器之间经工作带宽为433MHz的射频无线网络通信，室内温控器由“功能”、“设定”、“测温”、 “编程’四个功能型按键，调节旋钮，电源开关按钮，IXD显示屏和控制电路板组成，控制电路板上设有射频无线通讯模块；功能型按键、调节旋钮、电源开关按钮、IXD显示屏分别与控制电路板相连接。
3.根据权利要求I所述的一种集中供暖控制装置，其特征在于阀门控制器由防护壳体和控制电路板组成，控制电路板设有射频无线通讯模块、解码电路、驱动电路及单片机，各功能单元的连接均由PBC板的印制线路完成。
4.根据权利要求I所述的一种集中供暖控制装置，其特征在于流量调节阀安装在用户端的回水管道上，流量调节阀的阀芯为星型阀芯，所述星型阀芯由上下两片各自带有两个对称的扇形过水孔的圆形陶瓷片构成。
专利摘要本实用新型涉及一种供暖控制装置，具体地说是一种能够实现用户可调、供热可控、领导可管的集中供暖控制装置，该系统包括用户端、控制中心以及供热端，其中用户端即为供暖系统中的末端用户，供热端包括热源以及换热站，控制中心与用户端建立双向通信，控制中心与供热端建立双向通信，所述用户端包括室内温控器、阀门控制器、流量调节阀、热量表、数据集中器，所述控制中心包括硬件服务器、PC机和用于实现对整个系统控制和管理的上位机系统，所述控制中心通过GPRS或3G网络，经数据转换器与用户端的数据集中器建立双向通信，控制中心通过GPRS或3G网络，经数据转换器分别与供热中端和首端的数据集中器建立双向通信，所述供热端包括一次循环网以及二次循环网，它可以同时实现对供热端以及用户端的调控，最大程度的实现节能和提高供暖效率；与现有技术相比，它能够平衡用户个人需求和供暖集中管理需要之间的关系，既满足了用户的采暖舒适度，又达到了计量和节能的目的。
文档编号F24D19/10GK202350191SQ20112053148
公开日2012年7月25日 申请日期2011年12月19日 优先权日2011年12月19日
发明者何江, 姜爱妮, 陈军 申请人:威海米特智能仪表有限公司