集中供热监控系统的制作方法
【专利摘要】本实用新型公开一种集中供热监控系统，包括采集器、处理器、开关量输入输出接口、调节阀以及压力开关。采集器包括温度传感器、压力传感器以及流量传感器，采集器用于采集温度、压力以及流量信号。处理器包括单片机以及与单片机电性连接的模数转换器和数模转换器，处理器接收采集器采集的温度、压力以及流量信号并根据采集信号发出相应的控制信号。开关量输入输出接口包括开关量输入接口以及开关量输出接口，开关量输入接口将采集信号传送至处理器，开关量输出接口输出处理器发出的控制信号。调节阀包括调节阀控制器和阀门，调节阀控制器电性连接开关量输出接口。压力开关电性连接开关量输出接口。
【专利说明】集中供热监控系统
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及一种监控系统，尤其是一种集中供热监控系统。
【背景技术】
[0002]随着城市现代化建设的发展，城市集中供热事业快速发展，供热网不断扩大，为人们提供了温暖舒适的生活环境。但在实际使用中，供热网也存在一些问题，其中最普遍的问题是用户端冷热不均的水力失调问题。造成水力失调的问题最主要的原因有两个。其一是供热网设计之初，由于考虑到受供热管材以及施工工艺的影响，供热量将随供热距离的增加而不断减小，因而设备的选型以及布局通常以满足最远端用户的取暖条件而进行。该种设计在满足远端用户供暖时势必使得近端用户资用压差超出所需值，造成资源的浪费。其二，目前的供热网缺少自动调节控制功能，当取暖用户增加时，原有的管路流量以及供热温度被打破，而供热网无法根据用户端温度来自动调节管路流量，最终将使得远端用户资用压差偏离设计值，造成远端不暖的问题。
[0003]为解决水力失调问题，供热企业往往靠增大循环泵流量的方法来实现。该方法虽起到一定的作用，但是随着用户增加，远端不暖问题仍旧存在，且该方法完全没有解决近端浪费的问题。同时增加循环泵流量还增加了供热企业的运行成本。因此如何科学地、有效地管理供热网的运行成为供热企业的一项重要工作。
实用新型内容
[0004]本实用新型为了克服现有技术中水力失调的问题，提供一种集中供热监控系统。
[0005]为了实现上述目的，本实用新型提供一种集中供热监控系统，包括采集器、处理器、开关量输入输出接口、调节阀以及压力开关。采集器包括温度传感器、压力传感器以及流量传感器，采集器用于采集温度、压力以及流量信号。处理器包括单片机以及与单片机电性连接的模数转换器和数模转换器，处理器接收采集器采集的温度、压力以及流量信号并根据采集信号发出相应的控制信号。开关量输入输出接口包括开关量输入接口以及开关量输出接口，开关量输入接口将采集信号传送至处理器，开关量输出接口输出处理器发出的控制信号。调节阀包括调节阀控制器和阀门，调节阀控制器电性连接开关量输出接口，接收来自处理器的控制信号并根据该控制信号控制阀门的开度。压力开关电性连接开关量输出接口，压力开关接收来自处理器的控制信号并根据该控制信号控制供热网中工作泵的工作状态。
[0006]于本实用新型一实施例中，处理器还包括扩展输入/输出口和扩展只读存储器。
[0007]于本实用新型一实施例中，集中供热监控系统还包括多路转换器，多路转换器电性连接采集器和模数转换器，多路转换器将采集器采集到的温度、压力和流量信号进行切换后传送至模数转换器。
[0008]于本实用新型一实施例中，集中供热监控系统还包括通讯接口，通讯接口电性连接处理器。[0009]于本实用新型一实施例中，集中供热监控系统还包括复位模块，复位模块电性连接处理器,复位模块包括上位复位电路、按键复位电路以及看门狗复位电路。
[0010]于本实用新型一实施例中，集中供热监控系统还包括抗干扰模块，抗干扰模块电性连接处理器。
[0011]于本实用新型一实施例中，集中供热监控系统还包括供电电源，供电电源包括多路直流稳压电源以及能隙基准源。
[0012]于本实用新型一实施例中，集中供热监控系统还包括输入设备，输入设备电性连接处理器，输入设备包括多个按键。
[0013]于本实用新型一实施例中，集中供热监控系统还包括显示设备，显示设备电性连接处理器。
[0014]于本实用新型一实施例中，集中供热监控系统还包括放大器，放大器电性连接多路转换器和模数转换器，将多路转换器输出的信号进行放大后传送至处理器。
[0015]综上所述，本实用新型与现有技术相比，具有以下优点:通过设置采集器，其可用于采集供热网中的温度、压力以及流量信号并将这些非电信号转换为电信号。通过设置处理器，其可对采集器采集到的信号进行模数转换、分析处理以及数模转换后发出控制信号至调节阀和压力开关，从而达到控制调节阀内阀门的开度和工作泵的工作状态。通过设置开关量输入输出接口，开关量输入接口可将供热网中压力开关输出的信号传送至处理器，开关量输出接口可将处理器发出的控制信号传送至供热网中的调节阀和压力开关。通过设置调节阀，调节阀控制器可根据处理器输出的控制信号控制阀门开度，从而达到控制一次网和二次网供水流量的目的。通过设置压力开关，其可根据处理器输出的控制信号控制供热网中工作泵的工作状态，从而达到控制供热网中供回水压差，使得用户端的资用压差满足要求。
[0016]此外，通过在处理器内增加扩展模块，扩展模块可增加处理器与外部设备的接口，并提高处理器的存储空间，提高信息存储量以及处理速度。通过设置多路转换器，其可将采集器采集到的温度、压力和流量信号进行切换后传送至处理器，节省了处理器的输入接口。通过增加通讯接口，集中供热监控系统可定期与上位机进行数据通信，以便上位机及时了解控制现场的情况并进行信息交换。通过增加复位模块，其可使处理器上电或不正常工作时恢复到初始状态，防止处理器接收或发出错误的信号。通过增加抗干扰模块，其可抑制来自系统内部和外部的干扰信号，提高系统抗干扰能力。通过增加供电电源，其具有多路直流稳压电源，可保证供电稳定。且各路电源独立供电，不会因某路直流稳压电源发生故障而使整个系统遭到破坏，提高了系统的稳定性。通过增加输入设备，用户可通过输入设备向处理器输入信息。通过增加显示设备，用户可快速读取供热网中各路温度、压力以及流量值。通过增加放大器，其可将多路转换器输出的信号进行放大，防止信号失真，提高采集精度。
[0017]为让本实用新型的上述和其它目的、特征和优点能更明显易懂，下文特举较佳实施例，并配合附图，作详细说明如下。
【专利附图】
【附图说明】
[0018]图1所示为本实用新型一实施例提供的集中供热监控系统所监控的供热网的系统图。[0019]图2所示为本实用新型一实施例提供的集中供热监控系统的电路原理框图。【具体实施方式】
[0020]如图1所示，本供热网由一次网、二次网、第一换热器、第二换热器、四个工作泵、压力开关、五个调节阀以及补水箱组成。一次网用于提供温度较高的热水，二次网用于给用户供热。一次网提供的热水在第一换热器和第二换热器中与二次网温度较低的回水进行热交换。二次网回水经第一工作泵、第二工作泵提升后回到第一热换器和第二热换器中。第三工作泵、第四工作泵以及补水箱用于向二次网补充水。压力开关用于采集工作泵的压力。调节阀用于调节一次网供水流量和二次网的回水流量。
[0021]为了解决水力失调问题，供热网需精确控制二次网水温以及用户端的资用压差。供热网中，二次网水温是由一次网供水流量和二次网的回水流量决定的。而用户端资用压差是由工作泵以及与二次网相连的调节阀决定的。
[0022]本实用新型提供的集中供热监控系统，可通过实时采集供热网中一次网和二次网的供水、回水温度以及第一热换器和第二热换器的进口、出口温度，并将采集温度与所需温度进行比较后发出控制信号至调节阀。调节阀控制器接收控制信号并根据该控制信号控制调节阀的开度，从而达到控制一次网和二次网供水流量的目的。通过采集一次网和二次网的供水、回水压力，并将采集到的压力与所需值进行比较后发出控制信号至压力开关，压力开关根据该控制信号来控制工作泵的工作状态，从而达到控制用户端供回水压差，使得用户端资用压差满足设计要求。
[0023]如图2所示，本实用新型提供的集中供热监控系统，包括采集器1、处理器2、开关量输入输出接口 3、调节阀4以及压力开关5。采集器I包括温度传感器101、压力传感器102以及流量传感器103。采集器I用于采集温度、压力以及流量信号。处理器2包括单片机201以及与单片机201电性连接的模数转换器202和数模转换器203，处理器2接收来自采集器I采集的温度、压力以及流量信号并根据采集信号发出相应的控制信号。开关量输入输出接口 3包括开关量输入接口 301以及开关量输出接口 302，开关量输入接口 301将采集信号传送至处理器1，开关量输出接口 302输出处理器I发出的控制信号。调节阀4包括调节阀控制器和阀门，调节阀控制器电性连接开关量输出接口 302，接收来自处理器2的控制信号并根据该控制信号控制阀门的开度。压力开关5电性连接开关量输出接口 302，压力开关5接收来自处理器I的控制信号并根据该控制信号控制供热网中工作泵的工作状态。
[0024]于本实施例中，单片机201的型号为89C51，该单片机具有4K字节的只读存储器。模数转换器202的型号为AD574，具有转换速度快、精度高的优点。数模转换器203的型号为DAC0832，该数模转换器203还包括电压/电流转换电路，其可将输出的电压信号转换为标准电流信号。然而，本实用新型对此不作任何限定。于其它实施例中，单片机201可自带模数转换器202以及数模转换器203。
[0025]于本实施例中，采集器I具有八路温度传感器101、四路压力传感器102以及三路流量传感器103。然而，本实用新型对此不作任何限定。于其它实施例中，采集器I中温度传感器101、压力传感器102以及流量传感器103的数量可结合供热网选定。
[0026]八路温度传感器101分别用于采集供热网中一次网和二次网的供水、回水温度以及第一热换器和第二热换器的进口、出口温度，并将采集到的温度信号转换为电信号后送至模数转换器202。模数转换器202将模拟信号转换为数字信号后送至单片机201，单片机201将采集到的温度信号与设定值进行比较产生偏差量，数模转换器203将该偏差量转换为模拟量后经开关量输出接口 302输出至调节阀4，调节阀4内的调节阀控制器根据该控制信号控制阀门的开度，从而达到控制一次网和二次网供水量的目的。
[0027]具体而言，当采集温度低于设定温度时，单片机201发出控制信号增加一次网中阀门开度，减小二次网中阀门的开度，使得通过一次网的供水量增加，通过二次网的回水量减小，最终使得供热温度逐渐升至设定值。相反，当采集温度高于设定温度时，单片机201发出控制信号至调节阀4，减小一次网中阀门的开度，增加二次网中阀门的开度，使得通过一次网供水量减小，通过二次网的回水量增加，最终使得供热温度逐渐降至设定值。于本实施例中，温度传感器201为模拟温度传感器，其型号为PtlOO厚膜型测温传感器，该传感器可输出4?20mA的采集信号，测温范围为_50°C?650°C。然而，本实用新型对此不作任何限定。于其它实施例中，温度传感器201可为数字温度传感器。
[0028]四路压力传感器102分别用于采集二次网的供水、回水压力。压力传感器102采集的信号经模数转换器202转换后送至单片机201，单片机201将该采集信号与设定值进行比较，产生控制信号至压力开关5，压力开关5根据该控制信号控制第一工作泵和第二工作泵的工作状态。具体而言，当二次网的供回水压差超过设定值时，单片机201发出控制信号打开压力开关5，第一工作泵和第二工作泵工作，使得供回水压差逐渐降至设定值。相反，当二次网的供回水压差小于设定值时，单片机201发出控制信号关闭压力开关，第一工作泵和第二工作泵停止工作，供回水压差逐渐升至设定值。通过压力开关5控制工作泵的工作状态使得用户端资用压差始终维持在设定值附近，从而避免了近端资压差过甚而远端资压差不足的水力失调问题。于本实施例中，压力传感器102选用半导体压力传感器，该传感器是利用半导体的压阻效应来实现测压功能，具有精度高、体积小、重量轻的特点。然而，本实用新型对此不作任何限定。于其它实施例中，压力传感器102可选用精度较低、价格较便宜的压力仪表。
[0029]三路流量传感器103分别用于采集一次网供水、二次网供水以及二次网回水的流量。于本实施例中，流量传感器103为切向涡轮流量传感器。该传感器可将流量信号转换为20?3000Hz的频率信号。该频率信号经电压比较器以及反相器处理以及模数转换器202转换后送至单片机201，单片机201发出控制信号控制第三工作泵和第四工作泵的工作状态，保证供热网具有充足稳定的供水量。
[0030]于本实施例中，开关量输入输出接口 3包括四路开关量输入接口 301以及十三路开关量输出接口 302。四路开关量输入301分别用于采集四个工作泵工作状态。十三路开关量输出接口 302，其中一路用于输出模拟量控制调节阀的开关状态，其余十二路用于控制四个工作泵的启、停或运行状态。然而，本实用新型对此不作任何限定。于其它实施例中，开关量输入接口 301以及开关量输出接口 302的数量可结合供热网选定。
[0031]于本实施例中，集中供热监控系统还包括多路转换器6，多路转换器6是用来切换采集器2采集到的温度、压力以及流量信号的关键器件。于本实施例中，多路转换器6的型号为CD4051，CD4051是单端的八通路开关。本实施例的集中供热监控系统设有十二路模拟量输入，为减少共模干扰，采用四个⑶4051组成的双端差动十六路输入方式。
[0032]于本实施例中，处理器2还包括扩展模块204，扩展模块204包括扩展输入/输出口以及扩展只读存储器。扩展输入/输出口可增加处理器2与外部设备的接口，扩展只读存储器可提高处理器2的存储空间，提高信息存储量以及处理速度。本实施例中，扩展模块204的型号可为Intel 8155H，该芯片包括两个八位并行口、一个六位并行口以及256字节的随机存储器。
[0033]于本实施例中，集中供热监控系统还包括通讯接口 7，通讯接口 7电性连接处理器
2。单片机201可通过通讯接口 7定期与上位机进行数据通信，以便上位机及时了解控制现场的情况并进行信息交换，完成日数据或年数据统计、分类以及打印等工作。本实施例中，采用标准的RS-232接口进行串行异步通讯并采用光电耦合器件实现光电隔离，提高抗干扰能力。
[0034]于本实施例中，集中供热监控系统还包括复位模块8，复位模块8电性连接处理器
2,复位模块8包括上电复位电路、按键复位电路以及看门狗复位电路。复位模块8可使处理器I上电或不正常工作时恢复到初始状态，防止处理器I接收或发出错误的信号。本实施例中，采用555定时器组成看门狗复位电路。
[0035]于本实施例中，集中供热监控系统还包括抗干扰模块9，抗干扰模块电性连接处理器2。抗干扰模块9包括抗空间干扰、抗供电系统干扰以及抗过程通道干扰。其中抗空间干扰可通过采用良好的屏蔽系统以及正确的接地方法来实现。抗供电系统干扰可采用包括多路直流稳压电源的供电电源10来实现，其可保证供电的稳定性，防止电源系统的过压与欠压。且各路电源独立供电，不仅减少了公共阻抗耦合且不会因某路直流稳压电源发生故障而使整个系统遭到破坏。本实施例采用W7805，W7905, W7812，W7912，W7815以及W7915六个三端集成稳压器进行设计形成±5V，±12V，±15V，±7.5V四路直流电源。此外，还可增加隔离变压器、低通滤波器以及双T滤波器来消除分布电容以及工频产生的干扰。对于抗过程通道干扰可通过采用光电耦合隔离、双绞线传输、长线传输的阻抗匹配以及长线电流传输来实现。
[0036]于本实施例中，集中供热监控系统还包括输入设备11以及显示设备12，输入设备11和显示设备12可经型号为Intel 8279的接口芯片分别电性连接单片机201。输入设备11包括4个按键，分别为复位按键、温度按键、压力按键以及流量按键。显示设备12可为LED显示器。单片机201采集按键信息并根据该按键信息发送采集数据至显示设备12进行显示，且显示设备12显示哪一路采集数据将由相应的按键被按下的次数决定。具体而言，当用户第一次按下温度按键时，显示设备12显示第一路温度传感器101采集到的温度值。同理，当用户第三次按下压力按键时，显示设备12将显示第三路压力传感器102采集到的压力值。
[0037]于本实施例中，集中供热监控系统还包括放大器13。放大器13将多路转换器6输出的信号进行放大后传送至模数转换器202，防止信号失真，提高采集精度。
[0038]综上所述，本实用新型与现有技术相比，具有以下优点:通过设置采集器1，其可用于采集供热网中的温度、压力以及流量信号并将这些非电信号转换为电信号。通过设置处理器2，其可对采集器I采集到的信号进行模数转换、分析处理以及数模转换后发出控制信号至调节阀4和压力开关5，从而达到控制供热网中调节阀的开度和工作泵的工作状态。通过设置开关量输入输出接口 3，开关量输入接口 301可将供热网中压力开关输出的信号传送至处理器2，开关量输出接口 302可将处理器发出的控制信号传送至供热网中的调节阀4和压力开关5。通过设置调节阀4，调节阀控制器可根据处理器2输出的控制信号控制阀门的开度，从而达到控制一次网和二次网供水流量的目的。通过设置压力开关5，其可根据处理器2输出的控制信号控制供热网中工作泵的工作状态，从而达到控制供热网中供回水压差，使得用户端的资用压差满足要求。
[0039]此外，通过在处理器内增加扩展模块204，扩展模块204可增加处理器2与外部设备的接口，并提高处理器的存储空间，提高信息存储量以及处理速度。通过设置多路转换器6，其可将采集器I采集到的温度、压力和流量信号进行切换后传送至处理器2，节省了处理器2的输入接口。通过增加通讯接口 7，集中供热监控系统可定期与上位机进行数据通信，以便上位机及时了解控制现场的情况并进行信息交换。通过增加复位模块8，其可使处理器上电或不正常工作时恢复到初始状态，防止处理器接收或发出错误的信号。通过增加抗干扰模块9，其可抑制来自系统内部和外部的干扰信号，提高系统抗干扰能力。通过增加供电电源10，其具有多路直流稳压电源，可保证供电稳定。且各路电源独立供电，不会因某路直流稳压电源发生故障而使整个系统遭到破坏，提高了系统的稳定性。通过增加输入设备11，用户可通过输入设备向处理器2输入信息。通过增加显示设备12，用户可快速读取供热网中各路温度、压力以及流量值。通过增加放大器13，其可将多路转换器6输出的信号进行放大，防止/[目号失真，提闻米集精度。
[0040]虽然本实用新型已由较佳实施例揭露如上，然而并非用以限定本实用新型，任何熟知此技艺者，在不脱离本实用新型的精神和范围内，可作些许的更动与润饰，因此本实用新型的保护范围当视权利要求书所要求保护的范围为准。
【权利要求】
1.一种集中供热监控系统，其特征在于，包括: 采集器，包括温度传感器、压力传感器以及流量传感器，所述采集器采集温度、压力以及流量信号； 处理器，包括单片机以及与所述单片机电性连接的模数转换器和数模转换器，所述处理器接收所述采集器采集的温度、压力以及流量信号并根据采集信号发出相应的控制信号; 开关量输入输出接口，包括开关量输入接口以及开关量输出接口，所述开关量输入接口将采集信号传送至所述处理器，所述开关量输出接口输出所述处理器发出的控制信号； 调节阀，包括调节阀控制器和阀门，所述调节阀控制器电性连接所述开关量输出接口，接收来自所述处理器的控制信号并控制所述阀门的开度； 压力开关，电性连接所述开关量输出接口，所述压力开关接收来自所述处理器的控制信号并根据该控制信号控制供热网中工作泵的工作状态。
2.根据权利要求1所述的集中供热监控系统，其特征在于，所述处理器还包括扩展模块，所述扩展模块包括扩展输入/输出口和扩展只读存储器。
3.根据权利要求1所述的集中供热监控系统，其特征在于，所述集中供热监控系统还包括多路转换器，所述多路转换器电性连接所述采集器和所述模数转换器，所述多路转换器将所述采集器采集到的温度、压力和流量信号进行切换后传送至所述模数转换器。
4.根据权利要求1所述的集中供热监控系统，其特征在于，所述集中供热监控系统还包括通讯接口，所述通讯接口电性连接所述处理器。
5.根据权利要求1所述的集中供热监控系统，其特征在于，所述集中供热监控系统还包括复位模块，所述复位模块电性连接所述处理器，所述复位模块包括上电位复位电路、按键复位电路以及看门狗复位电路。
6.根据权利要求1所述的集中供热监控系统，其特征在于，所述集中供热监控系统还包括抗干扰模块，所述抗干扰模块电性连接所述处理器。
7.根据权利要求1所述的集中供热监控系统，其特征在于，所述集中供热监控系统还包括供电电源，所述供电电源包括多路直流稳压电源以及能隙基准源。
8.根据权利要求1所述的集中供热监控系统，其特征在于，所述集中供热监控系统还包括输入设备，所述输入设备电性连接所述处理器，所述输入设备包括多个按键。
9.根据权利要求1所述的集中供热监控系统，其特征在于，所述集中供热监控系统还包括显示设备，所述显示设备电性连接所述处理器。
10.根据权利要求1所述的集中供热监控系统，其特征在于，所述集中供热监控系统还包括放大器，所述放大器电性连接所述多路转换器和所述模数转换器，将所述多路转换器输出的信号进行放大后传送至所述模数转换器。
【文档编号】F24D19/10GK203489361SQ201320628643
【公开日】2014年3月19日 申请日期:2013年10月12日 优先权日:2013年10月12日
【发明者】张华芳 申请人:绍兴文理学院