一种基于物联网技术的热网平衡自动调节系统的制作方法

1.本实用新型涉及一种基于物联网技术的热网平衡自动调节系统，属于供热技术领域。


背景技术：

2.我国供热系统普遍存在着水力不平衡问题，距离换热站远近的不同，会导致用户室内温度出现很大的差异，因此，供热平衡调节是供暖过程必不可少的环节。
3.目前，供热行业普遍存在着自动化水平不高、互联互通差、联动调节不好的问题，自动化系统没有实现节能优化运行，热源、热网、换热站、热用户的信息不联通，没有形成有效的联动调节机制。特别是，由于末端用户的无效能耗浪费严重导致热网运行的能耗居高不下，据权威部门统计在30％左右，由此可见末端用户调节的节能空间巨大，但是目前缺少有效的调节手段。
4.目前，已知的供热管网(二次供热管网)水力平衡调节方法有三种，调节阀法，平衡阀法，自力式流量控制阀法。调节阀法是人工手动或者电动调节阀门开度，进而改变管道流量，从而达到调节供热的目的，这种方式目前应用最广泛。平衡阀法即平衡阀装置实现供热调节，平衡阀是一种具有良好调节流量功能的阀门，它借助专用仪表，使该阀成为定量的调节装置，平衡阀一次性由工人手动调节，不能够自动地随系统工况变化而变化阻力系数，热网调节平衡后，各阀门开度不变，热网进行恒流量的质调节运行。自力式流量控制阀法是一种动态平衡调节方式，利用管道系统自身具有的压差，当自力式流量控制阀前后的压差增大时，通过阀门自动关小动作，保持流量不增大；反之，当压差减小时，阀门自动开大，自力式流量控制阀可以有效地控制通过的流量。
5.但上述方案中，调节阀法只能对每个建筑物每一个单元的独立调节，由于并联用户间的相互耦合作用，全网总流量、各用户流量及分配比例均发生改变。因此其调节性能很差，无法实现整个小区的供热平衡。此外，该方法耗费大量的人力资源，工人技术水平和经验决定调节结果，无法做到精确地调节平衡。平衡阀法造价高，也需要一定的人工调节，操作复杂，且需专用仪器设备和专业技术人员，故应用不多。自力式平衡阀法同样造价较高，只能采用恒定流量的质调节运行，而不能采用变流量调节运行，受运行调节方式的限制在实际使用中有一定的困难。


技术实现要素：

6.本实用新型的目的是提出一种基于物联网技术的热网平衡自动调节系统，该系统无需人工干预，实时性好，可靠性强，调节精度高，供热系统水力平衡调节实现自动化、智能化，以解决现有技术存在的供热平衡调节方法不足的问题。
7.一种基于物联网技术的热网平衡自动调节系统，所述自动调节系统包括：设备层、网络层、平台层和应用层，所述设备层、网络层、平台层和应用层依次双向连接。
8.进一步的，所述设备层包括热网平衡自动调节终端和温度采集终端，其中，
9.所述热网平衡自动调节终端包括：第一测温传感器、第一主控制器、电动阀门驱动模块和第一无线传输模块，所述第一测温传感器和第一主控制器连接，所述第一主控制器同时与所述第一无线传输模块和电动阀门驱动模块连接，所述第一无线传输模块与网络层双向连接；
10.所述温度采集终端包括：第二测温传感器、第二主控制器和第二无线传输模块，所述第二测温传感器、第二主控制器和第二无线传输模块依次连接，所述第二无线传输模块与网络层双向连接。
11.进一步的，所述第一无线传输模块和第二无线传输模块采用nb
‑
iot或5g进行数据传输。
12.进一步的，所述网络层包括若干网络基站。
13.进一步的，所述平台层具体为物联网云平台。
14.进一步的，所述应用层包括用户界面单元，所述用户界面单元包括：供热用户管理模块、终端设备管理模块、数据分析处理模块、消息管理模块、调节控制模块和故障报警模块。
15.本实用新型的主要优点是：本实用新型的一种基于物联网技术的热网平衡自动调节系统可实现热网平衡自动化、智能化、大数据化，控制效率高。系统运行后，将大幅提高供热效率，减少供暖季煤、天然气等能源的消耗，为国家节约能源；有效空气冬季因供热引起的大气污染。对于热网运营公司项目将提高运营公司系统自动化程度高，测量和控制融为一体，有效减少运行维护人员，为企业节约成本。
附图说明
16.图1为本实用新型一种基于物联网平台的热网平衡自动调节系统结构示意图。
17.其中，1为设备层、11为热网平衡自动调节终端、12为温度采集终端、13为第一测温传感器、14为电动阀门驱动模块、15为第一主控制器、16为第一无线传输模块、17为第二测温传感器、18为第二主控制器、19为第二无线传输模块、2为网络层、21为若干网络基站、3为平台层、31为物联网云平台、4为应用层、41为用户界面单元，42为供热用户管理模块、43为终端设备管理模块、44为数据分析处理模块、45为消息管理模块、46为调节控制模块、47为故障报警模块。
具体实施方式
18.下面将结合本实用新型实施例中的附图对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。
19.一种基于物联网技术的热网平衡自动调节系统，自动调节系统包括：设备层1、网络层2、平台层3和应用层4，设备层1、网络层2、平台层3和应用层4依次双向连接。
20.进一步的，设备层1包括热网平衡自动调节终端11和温度采集终端12，其中，
21.热网平衡自动调节终端11包括：第一测温传感器13、第一主控制器15、电动阀门驱动模块14和第一无线传输模块16，第一测温传感器13和第一主控制器15连接，第一主控制
器15同时与第一无线传输模块16和电动阀门驱动模块14连接，第一无线传输模块16与网络层2双向连接；
22.温度采集终端12包括：第二测温传感器17、第二主控制器18和第二无线传输模块19，第二测温传感器17、第二主控制器18和第二无线传输模块19依次连接，第二无线传输模块19与网络层2双向连接。
23.具体的，热网平衡自动调节终端11用于第一温度传感器数据13采集上传和执行接收命令控制阀门开关程度；温度采集终端12用于温度数据的采集与发送。
24.进一步的，第一无线传输模块16和第二无线传输模块19采用nb
‑
iot或5g进行数据传输。
25.进一步的，网络层2包括若干网络基站21。
26.具体的，网络层2由移动运营商提供支持，包括基站部署与更新。
27.进一步的，平台层3具体为物联网云平台31。
28.具体的，平台层采用云端服务器，依靠平台提供的技术支持，实现南向设备层和平台的通信，通过北向api函数实现平台和应用层的通信。平台支持用户鉴权、设备管理、数据推送、消息推送和命令下发等操作。
29.进一步的，应用层4包括用户界面单元41，用户界面单元41包括：供热用户管理模块42、终端设备管理模块43、数据分析处理模块44、消息管理模块45、调节控制模块46和故障报警模块47。
30.具体的，应用层4可为内置数据处理功能的云服务器，处理两个传感器上传的数据并进行反馈。
31.基于一种基于物联网技术的热网平衡自动调节系统的运行过程如下：热网平衡自动调节终端11采集的管道温度数据，温度采集终端12采集用户室内温度数据，所有数据将通过网络层2传输至平台层3，平台层3应用编解码插件将数据转发至应用层4的服务器客户端单元41，服务器客户端单元41可根据需求将数据推送至移动终端应用端。应用层4中的服务器客户端软件对接收数据进行分析处理，根据自动控制算法或者人工智能算法得出控制命令，下发至平台层3，平台层3将命令经过网络层2转发至设备层1的热网平衡自动调节终端11，热网平衡自动调节终端11执行命令调节控制阀门。
32.室内温度采集终端部署在热用户室内，二次网平衡控制终端部署在楼宇热力入口或者单元热力入口。
33.本实用新型的一种基于物联网技术的热网平衡自动调节系统采用多重闭环控制策略。包括基于用户温度的控制环路、基于回水温度的阀门控制环路、基于户外温度的补偿控制环路等。
34.整个系统运行期间，所有温度数据上传至应用层4，应用层4即云端服务器分析不同单元、不同楼体供热温度数据，根据自动控制算法或者智能控制策略，分析数据，给出控制策略，改变楼体单元供回水温差参数，对小区单元之间、楼体之间进行差异化调节，最终实现二次网的供热平衡。
35.本实用新型中控制系统可以控制用户室温，再根据用户室内温度、供水温度和回水温度数据，通过调节供水阀门开度，使用户室温达到要求。
36.本实用新型的一种基于物联网技术的热网平衡自动调节系统与换热站自动控制
系统的数据相关联，换热站根据本实用新型所述系统的平衡调节分析数据，进行换热站运行调节，可达到保证供热质量、节能降耗的最终目的。
37.本实用新型不同于现有的手动调节方式，该系统为全自动化运行，数据可实时查阅，无需人工参与，效率高，成本低。