一种计量供暖温控通信面板

1.本实用新型涉及温控技术领域，具体涉及一种计量供暖温控通信面板。


背景技术：

2.我国计划2030年前实现碳达峰，2060年前实现碳中和。北方地区冬季集中供暖产生大量碳排放，为实现“双碳”目标，需要落实北方地区供暖的节能减排工作。传统集中供暖方式存在供热不均、无法按照需求或环境因素调节供热量、缺少人机互动功能等问题。提高供暖系统的智能化程度、实现供热计量是节能减排的有效措施。多数发达国家采用变流量动态控制系统，一次热网所提供的蒸汽在换热站通过热交换变成民用生活热水和二次采暖热水，二次供水系统中带有变频调速电机水泵、电动调节阀、压差控制器等多种仪器设备，结合成熟的供暖系统运行模式。国内供暖控制可以分为控制阀门调节和二级管网调节。传统二级管网调节存在水力失调问题。罗晶等提出智能化二级管网平衡控制系统，利用室内温度感知、温度控制设备、云平台智能化软件和基于热网大数据的智能建模技术，实现热源、热力站、热网的协同控制。但系统不能够自主调节，设备分布广、类型多、检查维修不便。控制阀调节分楼栋热力入口调节阀调节和入户调节阀调节。前者以热力入口供回水温差为指标调节流量，存在垂直水力失调问题；后者可以消除水力失调问题，但改造工程量大，调节和维修困难，调节过程缓慢。徐宝萍等分析温控阀控制与房间热动态过程，建立包括温控阀、房间动态特性等内容的模型，通过温控阀波纹管内的压力变化实现温度调节。调节阀调节设备简单，调节隔离；但智能化程度低，不能实现远程操作和管理；需要大量人力成本管控和维修，应设置数据反馈和管控平台。
3.现提供一种基于hlink的智能供暖控制系统，该系统结合不同的时间策略、场景策略，可以实现对整个供暖控制过程的智能控制、数据反馈和人机交互。现有的控制面板无法匹配该系统的需求。


技术实现要素：

4.本实用新型提供了一种计量供暖温控通信面板，该面板适用于上述基于hlink的智能供暖控制系统。
5.该计量供暖温控通信面板包括：
6.液晶显示屏，包括一个显示区域，该显示区域内被划分成至少用于显示温度的温度显示区，用于显示湿度的湿度显示区，用于显示时间的时间显示区，和用于显示模式信息的模式信息显示区；
7.控制电路板，该控制电路板上设置有用于控制所述计量供暖温控通信面板工作的控制电路，所述控制电路包括：
8.液晶驱动模块，连接在所述液晶显示屏上，向所述液晶显示屏提供一驱动信号以使所述液晶显示屏显示图像；
9.第一通信模块，以433无线通信方式连接在多个外部阀门上，所述第一通信模块向
该多个外部阀门提供开关控制指令，并接受该多个外部阀门的状态信息；
10.第二通信模块，通过蓝牙连接至一外部终端操作设备上，并接受该外部终端设备的配网指令，以使所述计量供暖温控通信面板接入一局域网内；
11.第三通信模块，在所述计量供暖温控通信面板接入局域网内后，通过wi-fi与所述终端操作设备连接，并接受来自所述终端操作设备的操作指令，并将结果信息反馈至所述终端操作设备；
12.温湿度检测模块，包括至少一个设置于所述计量供暖温控通信面板上的温度和/或湿度传感器，以实时收集环境温湿度信息；
13.控制模块，接受所述液晶驱动模块、第一通信模块、第二通信模块、第三通信模块以及温湿度检测模块的至少一个传输的数据，并对该数据进行处理以形成对应的控制指令，将所述控制指令下发到对应的待控制模块上，以使该对应的待控制模块响应于所述控制指令从而执行一控制操作；
14.hlink固件模块，连接在所述控制模块上，向所述控制模块提供基于hlink协议的控制指令集；
15.存储器模块，存储所述hlink固件模块的控制指令集和其他模块的配置参数信息；
16.电源模块，连接至220v电路并输出适用于所述计量供暖温控通信面板的3.3v工作电压；
17.配置按钮，被配置为结合所述液晶显示屏中显示的温度、湿度、时间及模式信息中的至少一个信息进行配置操作。
18.作为本发明的进一步改进，所述控制模块采用stm32f103rct6处理器芯片；芯体规格是32位，速度是72mhz，程序存储器容量是256kb，程序存储器类型是flash，ram容量是48k。
19.作为本发明的进一步改进，所述液晶驱动模块采用采用vk2c21a液晶驱动芯片；vk2v21a通过双线双向i2c接口，即管脚2和3与所述处理器进行通信；通过管脚5-25进行数显；管脚1、28接入3.3v电压，管脚4接地。
20.作为本发明的进一步改进，所述第一通信模块采用433无线通信cmt2300a芯片；通过gpio3管脚进行模式配置；sclk管脚输入spi时钟，sdio管脚为spi的数据输入和输出口；csb管脚为spi访问寄存器的片选；fcsb管脚为spi访问fifo的片选。
21.作为本发明的进一步改进，所述第二通信模块采用蓝牙通信ble-tpt-a芯片；管脚7、8用于数据的发送与接收。
22.作为本发明的进一步改进，所述第三通信模块采用wifi通信bw16；所述bw16芯片一共有两个串口，一个为at串口，用于收发at指令，对应端口号为at_tx，at_rx；另一个为log串口，用于打印日志和下载固件，对应端口号为log_tx，log_rx；en管脚进行芯片使能，其余管脚用于各类模式、数据内容配置。
23.作为本发明的进一步改进，所述温湿度检测模块设置有一温湿度传感器，该温湿度传感器为的型号为aht21；scl引脚用于所述处理器与aht21之间的通讯同步；sda引脚用于传感器的数据输入和输出。
24.作为本发明的进一步改进，所述存储器模块采用gd25q80csig芯片。
25.作为本发明的进一步改进，所述电源模块采用lm1117-3.3芯片。
26.作为本发明的进一步改进，该计量供暖温控通信面板还包括外壳，所述外壳包括前面板和后框，所述前面板和后框组合之后，具有一容置空间，所述控制电路板、所述液晶显示屏、所述配置按钮被容置在所述容置空间内，从而被所述外壳约束并被组装在一起。
27.本实用新型的有益效果：本实用新型提供了一种计量供暖温控通信面板，该面板适用于北方集中供暖系统，可以采集实时用水量、热量等数据并上报系统，根据上报数据进行计算能实现北方供暖计量收费，本产品的面板上设置温湿度显示区域，可以通过温湿度传感器获取当前环境温湿度数据。本产品采用hlink固件，可以连接多种类型协议的终端设备。本产品的控制器采用433无线通信方式，避免使用有线接入带来的附加工程量，安装方便。
附图说明
28.图1是本实用新型的计量供暖温控通信面板的外观示意图。
29.图2是本实用新型的温控液晶显示屏设计图。
30.图3是本实用新型的控制电路示意图。
31.图4是本实用新型的stm32f103rct6处理器芯片。
32.图5是本实用新型的vk2c21a液晶驱动。
33.图6是本实用新型的433无线通信cmt2300a芯片。
34.图7是本实用新型的蓝牙ble-tpt-a芯片。
35.图8是本实用新型的wifi通信bw16芯片。
36.图9是本实用新型的hlink固件。
37.图10是本实用新型的温湿度检测aht21芯片。
38.图11是本实用新型的存储gd25q80csig芯片。
39.图12是本实用新型的电源lm1117-3.3v芯片。
40.图13是本实用新型的控制电路pcb设计图。
具体实施方式
41.下面结合附图和具体实施例对本实用新型作进一步说明，以使本领域的技术人员可以更好地理解本实用新型并能予以实施，但所举实施例不作为对本实用新型的限定。
42.本实用新型提供一种计量供暖温控通信面板，包括控制电路板、液晶显示屏、配置按钮以及外壳，控制电路板。其中，控制电路板上设置有用于控制计量供暖温控通信面板工作的控制电路；液晶显示屏包括一个显示区域，该显示区域内被划分成至少用于显示温度的温度显示区，用于显示湿度的湿度显示区，用于显示时间的时间显示区，和用于显示模式信息的模式信息显示区；配置按钮被配置为结合液晶显示屏中显示的温度、湿度、时间及模式信息中的至少一个信息进行配置操作；外壳包括前面板和后框，前面板和后框组合之后，具有一容置空间，控制电路板、液晶显示屏、配置按钮被容置在容置空间内，从而被外壳约束并被组装在一起。
43.其中，如图1所示，控制电路包括：
44.液晶驱动模块，连接在液晶显示屏上，向液晶显示屏提供一驱动信号以使液晶显示屏显示图像；
45.第一通信模块，以433无线通信方式连接在多个外部阀门上，第一通信模块向该多个外部阀门提供开关控制指令，并接受该多个外部阀门的状态信息；
46.第二通信模块，通过蓝牙连接至一外部终端操作设备上，并接受该外部终端设备的配网指令，以使计量供暖温控通信面板接入一局域网内；
47.第三通信模块，在计量供暖温控通信面板接入局域网内后，通过wi-fi与终端操作设备连接，并接受来自终端操作设备的操作指令，并将结果信息反馈至终端操作设备；
48.温湿度检测模块，包括至少一个设置于计量供暖温控通信面板上的温度和/或湿度传感器，以实时收集环境温湿度信息；
49.控制模块，接受液晶驱动模块、第一通信模块、第二通信模块、第三通信模块以及温湿度检测模块的至少一个传输的数据，并对该数据进行处理以形成对应的控制指令，将控制指令下发到对应的待控制模块上，以使该对应的待控制模块响应于控制指令从而执行一控制操作；
50.hlink固件模块，连接在控制模块上，向控制模块提供基于hlink协议的控制指令集；
51.存储器模块，存储hlink固件模块的控制指令集和其他模块的配置参数信息。
52.电源模块，连接至220v电路并输出适用于计量供暖温控通信面板的3.3v工作电压。
53.实施例1
54.如图2所示，本实施例提供的计量供暖温控通信面板外观为一方形，大小为105mm
×
100mm，计量供暖温控通信面板正面设置有一lcd显示屏，该显示屏大小为64mm
×
50mm，配置旋钮位于计量供暖温控通信面板正面下方偏左的位置。
55.如图3所示，lcd显示屏正中位置为温度显示区域。显示屏左侧从上往下设置有四种场景模式图标，依次为白天模式，太阳状图案；夜间模式，月亮状图案；终端配置模式，扳手状图案；无线配置模式，天线状图案。显示屏下方为时间显示区域。显示屏右上方为湿度显示区域。
56.该计量供暖温控通信面板内部设置有控制电路板，该控制电路板上设置有用于控制计量供暖温控通信面板工作的控制电路，控制电路包括：
57.如图4所示，控制模块采用stm32f103rct6处理器芯片。stm32f103rct6是一种嵌入式-微控制器的集成电路，芯体规格是32位，速度是72mhz，程序存储器容量是256kb，程序存储器类型是flash，ram容量是48k。
58.如图5所示，液晶驱动模块采用vk2c21a液晶驱动。vk2c21a是一款存储器映射和多功能lcd控制/驱动芯片。该芯片显示模式有80点(20
×
4)或128点(16
×
8)。vk2c21a的软件配置特性使得它适用于多种lcd应用，包括lcd模块和显示子系统。vk2v21a通过双线双向i2c接口，即管脚2和3与处理器进行通信；通过管脚5-25进行数显；管脚1、28接入3.3v电压，管脚4接地。
59.如图6所示，第一通信模块采用cmt2300a，cmt2300a是一款超低功耗，高性能，适用于各种1401020mh无线应用ook，(g)fsk射频收发器。它是cmostek nextgenrftm射频产品线的一部分，这条产品线包含完整的发射器，接收器和收发器。cmt2300a工作于1.8v至3.6v。在应用中，通过gpio3进行模式配置；sclk输入spi时钟，sdio为spi的数据输入和输出口；
csb为spi访问寄存器的片选；fcsb为spi访问fifo的片选。本实施例的计量供暖温控通信面板通过cmt2300a与多个外部阀门进行配对，实现与外部阀门的无线连接，接收处理器发出的控制指令，并将控制指令提供至外部阀门，从而确定外部阀门的工作状态，并将各外部阀门的控制时间和工作状态数据传输至处理器，处理器对上述控制时间和工作状态数据处理，从而实现用于计算该环境的供暖费用。
60.如图7所示，第三通信模块采用蓝牙通信ble-tpt-a芯片。ble-tpt蓝牙串口透传模块是基于ch9141蓝牙串口透传模块开发，支持ble4.2，模块支持广播模式，主机模式和从机模式。支持串口at配置和在从机模式下的蓝牙通信配置。串口波特率最高1mbps。管脚7、8用于数据的发送与接收。
61.如图8所示，第二通信模块采用wifi通信bw16芯片。bw16是基于rtl8720dn开发的双频wi-fi+蓝牙soc模组。bw16支持双频(2.4ghz或5ghz)wlan和低功耗蓝牙5.0；它集成了arm v8(兼容cortex-m4f)高性能mcu、arm v8m(兼容cortex-m0)低功耗mcu、wlan(802.11a/b/g/n)、mac，蓝牙基带和rf基带，并提供了一组可配置的gpio口，用于不同外围设备的控制。bw16同时集成了内部存储器，支持简单的应用程序开发，可实现完整的wi-fi和bt 5.0协议功能。bw16模组一共有两个串口，一个为at串口(波特率为38400)，用于收发at指令，对应端口号为at_tx，at_rx；另一个为log串口(波特率为115200)，用于打印日志和下载固件，对应端口号为log_tx，log_rx；en管脚进行芯片使能。其余管脚用于各类模式、数据内容配置。在计量供暖温控通信面板接入局域网内后，通过wifi与终端操作设备连接，可以将终端操作设备的操作指令输入到处理器中，如，温度挡位设置，模式设置，并将处理器处理之后的结果同步到终端操作设备，如，环境温湿度，实时供暖使用量。
62.如图9所示，固件模块采用hlink固件，用于进行hlink固件升级，布置hlink协议相关组件，用于实现iot终端的智能连接智能联动，可以不需要烦琐的现场配置实现设备的自动接入。
63.如图10所示，温湿度检测模块采用aht21芯片。aht21是基于半导体技术的新一代智能温湿度传感器，体积十分微小，大小仅为3*3mm，高度仅为0.8mm，精巧的尺寸及其宽泛的电压适配范围(2.2v至5.5v)可以广泛应用于多种不同的设备，优秀的性能赋予其在较宽的温度范围(-40℃～120℃)内，具有良好的精度。scl引脚用于处理器与aht21之间的通讯同步；sda引脚用于传感器的数据输入和输出。
64.如图11所示，存储器模块采用gd25q80csig芯片。
65.如图12所示，电源模块采用lm1117-3.3芯片，在使用过程中，lm1117-3.3芯片通过引脚2、4输出稳定的3.3v电压给计量供暖温控通信面板供电。
66.本实施例的pcb设计图如图13所示。
67.本实施例提供的计量供暖温控通信面板的操作方法如下：
68.1.控制器配置流程：
69.a、按住配置按钮5秒，扳手状图案开始闪烁。
70.b、按下配置按钮，时间显示后两位闪烁，温度显示(此时代表配对的控制器数量)为0，进入控制器配置模式，此时允许控制器接入。
71.c、到控制器处，按下需要配对的控制器上的按钮，计量供暖温控通信面板记录终端id号，温度显示加1，依次按下需要配对的控制器上的按钮，直至全部设置完成。
72.d、确认控制器数量正确后，按下中间按钮，退出控制器配置，扳手状图案灭，返回正常显示。
73.2.无线配置流程：
74.a、按住配置按钮5秒，扳手状图案开始闪烁；
75.b、旋转按钮，扳手状图案灭，天线状图案开始闪烁；
76.c、按下中间按钮，进入无线配置模式，可通过蓝牙连接至终端操作设备；
77.d、通过终端操作设备将本计量供暖温控通信面板连接至局域网，天线状图案常亮，自动退出无线配置，返回正常显示。
78.3.温度设定：
79.a、正常显示时，直接旋转按钮，温度显示闪烁；
80.b、旋转按钮直至达到理想温度(0.1度步进)；
81.c、按下中间按钮确认温度，温度设定完成，返回正常显示。
82.通过本实施例中的方案，控制电路能够较佳地通过433无线通信与供暖控制器进行连接，供暖控制器处的设定参数能够发送给控制模块，控制模块接收到相关控制指令后能够较佳地对其处理后发送给dac单元并经运放调理单元处理后输出给液晶设备，从而能够较佳地实现对多种向列液晶设备的驱动。
83.以上所述实施例仅是为充分说明本实用新型而所举的较佳的实施例，本实用新型的保护范围不限于此。本技术领域的技术人员在本实用新型基础上所作的等同替代或变换，均在本实用新型的保护范围之内。本实用新型的保护范围以权利要求书为准。