一种物联网阀门平衡调节系统及其使用方法与流程

本发明涉及集中供热、集中供冷自动控制系统未端调节技术领域，特别是涉及楼房的单元、居民平衡性调节，具体是指一种物联网阀门平衡调节系统及其使用方法。

背景技术：

在我国，伴随着城市化进程的快速发展，以及人们对舒适美好生活的追求，近些年集中供热发展很快，目前的供暖面积达到216亿m²。

客观上，由于我国所处的地理位置，供热市场呈现出来地域广16个地区，70％的国土面积、温度低-10～5℃，最低-40℃以上、持续时间长3～9个月的特点，特别在一些严寒地区东三省、新疆、内蒙等，冬季供热成为了当地居民的必需品，保证供热品质是一项关系民生的重要事项。

伴随着我国城市化进程的突飞猛进，热企的人员及供热规模也在急剧扩张，热企自身的分化也非常明显，体现在管理方面、技术水平方面、生产运行方面。

相比传统行业，集中供热行业是一个新兴行业，无论在设计上，还是在运行方面，都没有形成行业内的标准规范，一直是一个粗放性的行业。

目前热网运行从热源到热力站到最终的热用户均存在的着水力平衡失调，热力平衡失调的现象，因调节数量巨大当采用人工经验调节时存在着，调节滞后，效率低下等问题。

技术实现要素：

本发明要解决的技术问题是，针对传统热网存在的问题，本发明提供一种可用于建设新型热网和即有热网改造的全自动控制系统的节能平衡调节装置。可实现对热源、热力站、热用户、平衡状态采集、平衡分析、平衡调节、参数设定、数据上传、优化运行、报警查询等功能，通过平衡调节最终可实现一级网、单元、热用户水力失衡度低于5％并对比传统方式节能5％-8％。

为解决上述技术问题，本发明提供的技术方案为：一种物联网阀门平衡调节系统及其使用方法，包括调节分析部分、数据传输部分和物联网平衡阀门部分，所述调节分析部分包括数据展示、平衡诊断、平衡优化和调节下发，所述数据传输部分包括有线传输单元和无线传输单元，所述物联网平衡阀门部分包括采集单元和供电单元。

本发明与现有技术相比的优点在于：通过平衡技术可以有效解决热力站与热力站之间、单元与单元之间、热用户与热用户之间的冷热不均，通过调节分析部分可优化能源供给量，在保证热用户舒适的前题下，提高能源的利用率。

进一步的，所述有线传输单元包括rs485接口和m_bus接口。

进一步的，所述无线传输单元包括wifi接口、zigbee接口、lora接口和nbiot接口。

进一步的，所述采集单元包括回水温度采集、供门开度采集和供电信息采集。

进一步的，所述供电单元包括直流供电、电池供电和流体温差自供电。

进一步的，通过内置的传感器完成供水温度、回水温度、流量、供水压力、回水压力、压差的测量；通过内部电路完成开度反馈、电源或电池状态反馈；可通过外部ac10-24v或dc10-24v完成阀门供电，可也通过电池组进行供电，还可以通过流体温度差产生的电量完成内部供电；通过接收调节分析部分给定的指令执行动作。

进一步的，通过nbiot、gprs、lora接口完成无线数据传输；通过wifi、zigbee信息采集室内温度数据。

进一步的，对采集来的供水温度、回水温度、流量、供水压力、回水压力、压差数据、进行归类分析；对设备电量、信息强度、阀门开户时间进行阀门运行周期分析；结合室外温度、室内温度、热力站运行的流量、热量、温度数据和物联网平衡阀门本身的内置数据分析出各站、各单元、各热用户的调节步长及调节周期，并下发调节指令。

附图说明

图1是一种物联网阀门平衡调节系统及其使用方法的结构示意图。

图2是物联网平衡阀调节系统一次网平衡逻辑图。

图3是物联网平衡阀调节系统二次网平衡逻辑图。

图4是物联网平衡阀阀门结构图。

图5是物联网平衡阀阀门外围电路图。

如图所示：1、数据展示，2、平衡诊断，3、平衡优化，4、调节下发，5、有线传输单元，6、无线传输单元，7、rs485接口，8、m_bus接口，9、wifi接口，10、zigbee接口，11、lora接口，12、nbiot接口，13、采集单元，14、供电单元，15、回水温度采集，16、供门开度采集，17、供电信息采集，18、直流供电，19、电池供电，20、流体温差自供电。

具体实施方式

下面结合附图对本发明做进一步的详细说明。

本发明在具体实施时，一种物联网阀门平衡调节系统及其使用方法，包括调节分析部分、数据传输部分和物联网平衡阀门部分，所述调节分析部分包括数据展示1、平衡诊断2、平衡优化3和调节下发4，所述数据传输部分包括有线传输单元5和无线传输单元6，所述物联网平衡阀门部分包括采集单元13和供电单元14。

所述有线传输单元5包括rs485接口7和m_bus接口8。

所述无线传输单元6包括wifi接口9、zigbee接口10、lora接口11和nbiot接口12。

所述采集单元13包括回水温度采集15、供门开度采集16和供电信息采集17。

所述供电单元14包括直流供电18、电池供电19和流体温差自供电20。

通过内置的传感器完成供水温度、回水温度、流量、供水压力、回水压力、压差的测量；通过内部电路完成开度反馈、电源或电池状态反馈；可通过外部ac10-24v或dc10-24v完成阀门供电，可也通过电池组进行供电，还可以通过流体温度差产生的电量完成内部供电；通过接收调节分析部分给定的指令执行动作。

通过nbiot、gprs、lora接口完成无线数据传输；通过wifi、zigbee信息采集室内温度数据。

对采集来的供水温度、回水温度、流量、供水压力、回水压力、压差数据、进行归类分析；对设备电量、信息强度、阀门开户时间进行阀门运行周期分析；结合室外温度、室内温度、热力站运行的流量、热量、温度数据和物联网平衡阀门本身的内置数据分析出各站、各单元、各热用户的调节步长及调节周期，并下发调节指令。

本发明的工作原理：当热水网路在稳定状态下运行时，如不考虑管网的沿途损失，则网路的供热量应等于供暖用户采暖设备的散热量，也应该等于供暖热用户的热负荷。

供暖热用户的热负荷q1

q1＝qv(tn-tw)(1)q–建筑物的体积供热指标v–建筑物的外部体积tn–室内温度tw–室外温度

供暖用户采暖设备的散热量q2

k–散热器的传热系数f–散热器的散热面积–散热器热煤平均温度

供热量q3

q3＝gc(tg-th)/3600＝1.163g(tg-th)(3)g–循环水流量c–热水的质量比热c＝4.187j/kg.℃tg–供水温度th–回水温度

即q1＝q2＝q3这也是供热调节的理论基础，从公式(1)中可以看出，系数q及v一般变化不大，我们可以认为是常数，所以当我们要控制建筑物的室内温度一定时，只有tw–室外温度一个变量，也就是说室外温度是影响建筑物供暖热负荷的唯一变量。

实际上，由于室外的风速及风向，特别是太阳辐射的变化与室内外温度都产生影响，但是这个影响可以可忽略不计。

所以在平衡调节系统中，室外温度的变化是系统产生扰动的决定性因素，控制的主要目的就是抵消室外温度变化产生的扰动影响，维持系统的平衡。目前常本系统采用的是供回水平均温度调节策略即公式q2的理论依据。

以上对本发明及其实施方式进行了描述，这种描述没有限制性，附图中所示的也只是本发明的实施方式之一，实际的结构并不局限于此。总而言之如果本领域的普通技术人员受其启示，在不脱离本发明创造宗旨的情况下，不经创造性的设计出与该技术方案相似的结构方式及实施例，均应属于本发明的保护范围。