专利名称：电采暖组群计算机控制系统的制作方法
技术领域：
本发明涉及采暖供热技术，具体地说是一种电采暖组群计算机控制系统。
背景技术：
在现有技术中采暖用热可以作为一种商品，由于其操作系统的不可控性、热计量系统安装成本过高以及受供热能源形式、输热损耗的不同而导致至今无法形成收费标准，造成了以下问题的存在1.由于输热损耗和无效供热的存在，造成供热成本居高不下；2.由于供热量无法按消费者的实际需求供应，造成营销上的困难(如采暖收费难问题)；上述两个因素一直制约着采暖热能商品化、货币化的进程，并已成为供暖企业的一个致使隐患，甚至成为部份地区社会不稳定的因素。
然而，电能作为一种清洁能源，有以下特点1.热转换率高；2.输送损耗小；3.运行成本稳定；4.控制设备配套和技术成熟；5.不可储存性；因此，利用谷期电能采暖和计算机网络控制技术建立电采暖集中供热控制系统不仅有重要的社会意义，也会给供暖企业带来稳定可观的经济效益，但是至今未见有如此报道。
发明内容
本发明的目的是提供一种电采暖组群计算机控制系统。它参照家庭电采暖组群控制系统的运行模式和功能，利用计算机网络转输技术实现对全部采暖控点数据的采集、分析和自动控制，以达到最大限度利用谷期电能和实现对全部供暖系统的最优化运行目标。
为了实现上述目的，本发明技术方案是包括主机电路、至少一个子机电路、远程电话控制电路，主机电路通过485总线与各个子机电路、三相电表、电话远程控制电路相连，子机电路设有温度传感器，通过驱动电路控制电暖气采暖系统；所述主机电路由第一微控制器、数据锁存器、第一可编程控制器、数据存储器、第一通信接口、第一看门狗、第一电源稳压片及第一液晶显示器、第一键盘组成，其中所述第一微控制器存有主机控制程序，通过总线分别与数据锁存器、第一可编程控制器数据存储器、第一时钟通信，通过第一通信接口与各个子机电路、三相电表、电话远程控制电路通信，还分别经键盘接口KEY至第一键盘、液晶显示器接口LCD至第一液晶显示器；所述第一微控制器设有第一看门狗；所述子机电路由第二微控制器、第二看门狗、第二存储器、第二通信接口、驱动器、第二电源稳压片及并口第二液晶显示器、第二键盘组成，其中第二微控制器存有子机控制程序，设有第二通信接口、第二存储器、第二看门狗，并与温度传感器相连，其第二微控制器输出端经驱动器将信号经继电器送至电暖气采暖系统；第二微控制器与第二键盘及并口第二液晶显示器相连；所述远程电话控制电路由第三微控制器、第三看门狗、语音器、语音信号放大器、双音频解码器、第三存储器、第三通信接口、第三电源稳压片、双音频解码器以及电话信号处理电路组成，其中第三微控制器存有电话控制程序，通过总线分别与存储器、第三看门狗及语音器相连，所述语音器经语音信号放大器将放大信号送至电话信号处理电路；所述电话信号处理电路设置有与电话线相连的两组整流桥，其中一组整流桥与双音频解码器之间设有光电隔离电路，另一组整流桥与第三微控制器的P10脚之间设有由第一～二三极管组成的电话摘机/挂断控制电路；光电隔离电路中光电隔离器接至第三微控制器；所述主机控制程序流程为系统初始化后判断系统是否曾意外掉电，在存在意外掉电的情况下启动掉电保护，直接进入掉电前的工作状态，在供电正常情况下进入系统主菜单；当系统主菜单中系统设置为无人状态或有人状态时均系统开始工作并等待按键，在存在“取消”键情况下返回系统主菜单，否则一分钟后继续进行屏幕显示操作，在屏幕显示操作后读取电表数据、读取电话数据，读取室外温度，控制室内温度，再进行屏幕显示，返回等待按键；当用户在系统主菜单中设置系统的工作参数并确定后，返回系统主菜单；所述子机控制程序流程为系统初始化后测试温度，屏幕显示，查询按键，无按键时返回测试温度，否则修改设定温度，再重新测试温度；在子机进行测试温度，屏幕显示和查询按键的工作时，如果有来自主机的中断信号，启动中断模块，在中断模块中接收主机命令，根据主机命令改变设定，向主机发送当前温度，同时根据设定温度和实际温度控制电采暖系统；所述所述电话控制程序具体流程为系统初始化后在中断模块有效区内监听电话，如果有来电的话，振铃八次后自动摘机进行密码确认，语音提示操作，其语音提示分别为修改密码、设定控温方式、查询电费余额，然后至电话是否挂机的判断，不挂机，则回到语音提示操作，挂机，则回到监听电话操作；在所述监听电话情况下发生来自主机的中断信号时，启动中断模块，接收主机命令，发送当前用户设置。
本发明具有如下优点1.采用本发明利用谷期电能采暖建立电采暖集中供热控制系统，由于操作的可控性，可以形成统一收费标准，实现采暖热能的商品化、货币化。
2.本发明适用范围广。适用于按建设部节能式住宅标准设计并施工的建筑物；建筑面积应在10万平方米以上(以期达到规模经营的目标)；如果是智能化小区的设计，可与区域网建设同时布线施工，或租用区域网线；3.本发明采用这种电能作为能源，代替水供暖，回避了受水供热能源形式的输热损耗问题，由于电能作为一种清洁能源，并具有热转换率高、输送损耗小、运行成本稳定、控制设备配套和技术成熟、不可储存性特点，大大降低了运行成本。
图1为本发明电路结构框图。
图2为本发明主机电路原理图。
图3为本发明子机电路原理图。
图4为本发明远程电话控制电路原理图。
图5为本发明温度控制系统主机软件流程图。
图6为本发明温度控制系统子机软件流程图。
图7为本发明温度控制系统电话控制系统软件流程图。
具体实施例方式
下面结合附图和实施例详细描述本发明。
如图1所示，主机电路、至少一个子机电路、远程电话控制电路，主机电路通过485总线与各个子机电路、三相电表、电话远程控制电路相连，子机电路设有温度传感器，通过驱动电路控制电暖气采暖系统。具体如下如图2所示，主机电路由第一微控制器IC1(AT89C52)、数据锁存器IC2(74HC573)、第一可编程控制器IC3(芯片PLAGAL16V8)、数据存储器IC4(芯片62256)、第一通信接口IC6(芯片MAX485)、第一看门狗IC7(MAX813L，英文Microprocessor Reset IC with Watchdog Part Summary)、第一电源稳压片IC8(MC7805)及第一液晶显示器、第一键盘组成，其中所述第一微控制器IC1通过总线分别与数据锁存器IC2、第一可编程控制器IC3数据存储器IC4、第一时钟IC5(芯片DS12887)通信，通过第一通信接口IC6与各个子机电路、三相电表、电话远程控制电路通信，还分别经键盘接口KEY至第一键盘、液晶显示器接口LCD至第一液晶显示器；所述第一微控制器IC1设有第一看门狗IC7；其原理是第一微控制器IC1存有主机控制程序，完成对整个系统的控制，通过485总线得到各个子机、三相电表、电话远程控制电路的信息状态，并根据用户的键盘输入、电话远程控制输入控制各子机做出相应的操作；看门狗IC7确保第一微控制机器IC1在受到干扰死机后，自动复位，保证了系统的稳定性；数据存储器IC4用来存储中间处理数据；数据锁存器IC2完成第一微控制器IC1中所需的数据锁存；第一可编程控制器IC3完成了系统中对多个芯片选通的编码操作；第一通信接口IC6在第一微控制器IC1控制下完成主机和子机之间、主机和电表之间、主机和电话远程控制接口之间的通信；第一时钟IC5实现计时功能，可在第一液晶显示器显示当前时间；系统通过第一电源稳压片IC8进行稳压，对整个主机电路实现供电；第一键盘及第一液晶显示器是主机的人机接口界面，用户可根据需要设定所需要的温度、供暖特定时间段。
如图3所示，子机电路由第二微控制器U1(AT89C2051)、第二看门狗U5(MAX813L)、第二存储器U2(芯片AT24C02)、第二通信接口U4(芯片MAX485)、驱动器U3(74LS07)、第二电源稳压片U6(MC7805)及并口第二液晶显示器、第二键盘组成，其中第二微控制器U1设有第二通信接口U4、第二存储器U2、第二看门狗U5，并与温度传感器U7相连，其第二微控制器U1输出端经驱动器U3将信号经继电器送至电暖气采暖系统；第二微控制器(U1)脚或与第二键盘及并口第二液晶显示器相连。
其工作原理第二微控制器U1存有子机控制程序，经P3.7脚将温度传感器U7(DS18B20)所探测到的所在房间温度通过485总线传送到主机电路，并根据主机电路中第一微控制器IC1所发出的控制信号由驱动器U3驱动电暖气的开关；系统通过第二电源稳压片U6进行稳压，对整个主机电路实现供电；第二键盘及并口第二液晶显示器是子机的人机接口界面，用户可以单独对该房间的温度进行设定。
如图4所示，远程电话控制电路由第三微控制器U11(AT89C2051)、第三看门狗U16(MAX813L)、语音器U12(芯片ISD4004)、语音信号放大器U13(LM386)、双音频解码器U14(MT8870)、第三存储器U15(芯片AT24C02)、第三通信接口U18(芯片MAX485)、第三电源稳压片U17(MC7805)、双音频解码器U14以及电话信号处理电路组成，其中第三微控制器U11通过总线分别与存储器U15、第三看门狗U16及语音器U12相连，所述语音器U12经语音信号放大器U13将放大信号送至电话信号处理电路，所述电话信号处理电路设置有与电话线相连的两组整流桥，其中一组整流桥与双音频解码器U14之间设有光电隔离电路，另一组整流桥与第三微控制器U10的P10脚之间设有由第一～二三极管QA1～QA2组成的电话摘机/挂断控制电路；所述两组整流桥接收-48伏电压，保证振铃时(90伏)正常工作，并将正弦信号转换为方波信号，经光电隔离器UA1送至第三微控制器U11；第三微控制器U11中存有电话控制系统程序，并经U18与主机电路通信；通过该电路用户可以通过电话设置采暖系统的当前状态，并通过485总线将状态传送到主机电路；其中第三微控制器U11完成对电话的接通、挂断的控制，并将用户的控制信息传送到主机电路；语音器U12、语音信号放大器U13实现了电话中对用户操作的语音提示；双音频解码器U14实现对用户输入信息的解码，以确定相应的操作；存储器U15中存放了用户设置的密码，只有用户输入的密码正确时才可以实现对该系统的远程控制；系统通过第三电源稳压片U17进行稳压，对整个主机电路实现供电。
如图5所示，主机程序流程为系统初始化后判断系统是否曾意外掉电，在存在意外掉电的情况下启动掉电保护，直接进入掉电前的工作状态，在供电正常情况下进入系统主菜单；当系统主菜单中系统设置为无人状态或有人状态时均系统开始工作并等待按键，在存在“取消”键情况下返回系统主菜单，否则一分钟后继续进行屏幕显示操作，在屏幕显示操作后读取电表数据、读取电话数据，读取室外温度，控制室内温度，再进行屏幕显示，返回等待按键；当用户在系统主菜单中设置系统的工作参数并确定后，返回系统主菜单。
如图6所示，子机程序流程为系统初始化后测试温度，屏幕显示，查询按键，无按键时反复测试温度，否则修改设定温度，再返重新测试温度；在子机进行测试温度、屏幕显示和查询按键的工作时，如果有来自主机的中断信号，启动中断模块，在中断模块中接收主机命令，根据主机命令改变设定，向主机发送当前温度。同时根据设定温度和实际温度控制电采暖系统。
如图7所示，所述电话控制程序具体流程为系统初始化后在中断模块有效区内监听电话，如果有来电的话，振铃八次后自动摘机进行密码确认，语音提示操作，其语音提示分别为修改密码、设定控温方式、查询电费余额，然后至电话是否挂机的判断，不挂机，则回到语音提示操作，挂机，则回到监听电话操作；在所述监听电话情况下发生来自主机的中断信号时，启动中断模块，接收主机命令，发送当前用户设置。
本发明各部分的功能如下“主机”1-记录用户在居民用电的“峰”“谷”“平”不同时间段和自定义时间段内设定的各个房间期望温度。
2-与数字电表通信，得到“剩余电费”、“用电量”、“当前时间”等信息。
3-与设室外的温度传感器通信，得到当前的室外温度。
4-与各个房间温度传感器通信，通知其当前各个房间的期望温度，同时得到当前各个房间的实际温度和用户对各个房间期望温度的修改信息。
5-与“电话控制电路”通信，得到用户通过电话对加温状态的修改信息。
6-通过“主机”自身的液晶屏将上述的信息显示出来。同时为了节电液晶显示屏在正常工作后1-2分钟会熄灭，直到有按键为止。
7-设有掉电保护功能，如果本发明电采暖温度控制系统正在工作时停电，系统会保存当前的工作状态，当从新来电后，自动进入停电前的工作状态中。
“子机”1-测量当前房间的实际温度。
2-与“主机”通信，得到当前的期望温度。
3-用户可以通过房间温度传感器上的按键设定当前时段的期望温度。需要注意的是“主机”也可以设定当前时段的期望温度，这里已最后设置的温度为准。
4-通过房间温度传感器自身的液晶显示屏将上述的信息显示出来。
5-将当前的期望温度和实际温度进行比较，选择出电暖气加温策略，控制电暖气进行加温。当实际温度达到期望温度后关闭电暖气。
室外温度传感器用于监测户外温度。与“主机”通信，报告当前的户外温度。
“电话控制电路”1-与“主机”通信，得到当前的电费余额。
2-监听用户的固定电话，在电话铃响8声之后启动，将电话摘机。
3-核实用户密码。
4-允许用户通过电话修改“电采暖温度控制系统”的工作状态(有人状态或是无人状态)。
5-允许用户通过电话查询电费余额。
6-允许用户通过电话修改“电话控制器”的密码。
实现以上3-6项功能用户都可以在电话中听到自动的语音提示。
本发明实现了由用户自行设定各个房间的期望温度(这个温度在系统中也被称为“设定温度”)，由“主机”进行记录并控制各个房间的“子机”加以实现。同时用户可以在居民用电的“峰”“谷”“平”不同时间段和自定义的时间段内设定不同的期望温度，从而达到尽可能经济的目的。另外，由于主机电路与三相电表相连，所以交费形式容易控制。
在设计热负荷及电采暖形式的选择上，本发明技术指标为A.北京地区电采暖热负荷设计应在70W/m2以上；B.建筑物内所有辅设磁砖的地面均选用地热电缆供暖(以达到谷期储能的目的)，其余供暖部位均采用对流式电暖器采暖(以保证房间温度均匀和温升速度)；C.每个电采暖设备上都应加装调压模块(以保证室内温度的精确性)，开启时段应大于1秒(以避免电能计量的误差)。
权利要求
1.电采暖组群计算机控制系统，其特征在于包括主机电路、至少一个子机电路、远程电话控制电路，主机电路通过485总线与各个子机电路、三相电表、电话远程控制电路相连，子机电路设有温度传感器，通过驱动电路控制电暖气采暖系统。
2.按权利要求1所述电采暖组群计算机控制系统，其特征在于所述主机电路由第一微控制器(IC1)、数据锁存器(IC2)、第一可编程控制器(IC3)、数据存储器(IC4)、第一通信接口(IC6)、第一看门狗(IC7)、第一电源稳压片(IC8)及第一液晶显示器、第一键盘组成，其中所述第一微控制器(IC1)存有主机控制程序，通过总线分别与数据锁存器(IC2)、第一可编程控制器(IC3)数据存储器(IC4)、第一时钟(IC5)通信，通过第一通信接口(IC6)与各个子机电路、三相电表、电话远程控制电路通信，还分别经键盘接口至第一键盘、液晶显示器接口至第一液晶显示器；所述第一微控制器(IC1)设有第一看门狗(IC7)。
3.按权利要求1所述电采暖组群计算机控制系统，其特征在于所述子机电路由第二微控制器(U1)、第二看门狗(U5)、第二存储器(U2)、第二通信接口(U4)、驱动器(U3)、第二电源稳压片(U6)及并口第二液晶显示器、第二键盘组成，其中第二微控制器(U1)存有子机控制程序，设有第二通信接口(U4)、第二存储器(U2)、第二看门狗(U5)，并与温度传感器(U7)相连，其第二微控制器(U1)输出端经驱动器(U3)将信号经继电器送至电暖气采暖系统；第二微控制器(U1)与第二键盘及并口第二液晶显示器相连。
4.按权利要求1所述电采暖组群计算机控制系统，其特征在于所述远程电话控制电路由第三微控制器(U11)、第三看门狗(U16)、语音器(U12)、语音信号放大器(U13)、双音频解码器(U14)、第三存储器(U15)、第三通信接口(U18)、第三电源稳压片(U17)、双音频解码器(U14)以及电话信号处理电路组成，其中第三微控制器(U11)存有电话控制程序，通过总线分别与存储器(U15)、第三看门狗(U16)及语音器(U12)相连，所述语音器(U12)经语音信号放大器(U13)将放大信号送至电话信号处理电路。
5.按权利要求4所述电采暖组群计算机控制系统，其特征在于所述电话信号处理电路设置有与电话线相连的两组整流桥，其中一组整流桥与双音频解码器(U14)之间设有光电隔离电路，另一组整流桥与第三微控制器(U10)的P10脚之间设有由第一～二三极管(QA1～QA2)组成的电话摘机/挂断控制电路；光电隔离电路中光电隔离器(UA1)接至第三微控制器(U11)。
6.按权利要求1所述电采暖组群计算机控制系统，其特征在于所述主机控制程序流程为系统初始化后判断系统是否曾意外掉电，在存在意外掉电的情况下启动掉电保护，直接进入掉电前的工作状态，在供电正常情况下进入系统主菜单；当系统主菜单中系统设置为无人状态或有人状态时均系统开始工作并等待按键，在存在“取消”键情况下返回系统主菜单，否则一分钟后继续进行屏幕显示操作，在屏幕显示操作后读取电表数据、读取电话数据，读取室外温度，控制室内温度，再进行屏幕显示，返回等待按键；当用户在系统主菜单中设置系统的工作参数并确定后，返回系统主菜单。
7.按权利要求1所述电采暖组群计算机控制系统，其特征在于所述子机控制程序流程为系统初始化后测试温度，屏幕显示，查询按键，无按键时返回测试温度，否则修改设定温度，再重新测试温度；在子机进行测试温度，屏幕显示和查询按键的工作时，如果有来自主机的中断信号，启动中断模块，在中断模块中接收主机命令，根据主机命令改变设定，向主机发送当前温度，同时根据设定温度和实际温度控制电采暖系统。
8.按权利要求1所述电采暖组群计算机控制系统，其特征在于所述所述电话控制程序具体流程为系统初始化后在中断模块有效区内监听电话，如果有来电的话，振铃八次后自动摘机进行密码确认，语音提示操作，其语音提示分别为修改密码、设定控温方式、查询电费余额，然后至电话是否挂机的判断，不挂机，则回到语音提示操作，挂机，则回到监听电话操作；在所述监听电话情况下发生来自主机的中断信号时，启动中断模块，接收主机命令，发送当前用户设置。
全文摘要
本发明涉及采暖供热技术，具体地说是一种电采暖组群计算机控制系统。它参照家庭电采暖组群控制系统的运行模式和功能，利用计算机网络转输技术实现对全部采暖控点数据的采集、分析和自动控制，以达到最大限度利用谷期电能和实现对全部供暖系统的最优化运行目标。包括主机电路、至少一个子机电路、远程电话控制电路，主机电路通过485总线与各个子机电路、三相电表、电话远程控制电路相连，子机电路设有温度传感器，通过驱动电路控制电暖气采暖系统。采用本发明利用谷期电能采暖建立电采暖集中供热控制系统，操作可控性强，可以形成统一收费标准，适用范围广，运行成本低。
文档编号G05B19/05GK1570787SQ20041002107
公开日2005年1月26日 申请日期2004年1月17日 优先权日2004年1月17日
发明者陈英泉 申请人:陈英泉