多台空气源热泵集中供热站智能控制系统的制作方法

1.本发明属于源热泵技术领域，尤其涉及多台空气源热泵集中供热站智能控制系统。


背景技术：

2.空气源热泵是一种利用高位能使热量从低位热源空气流向高位热源的节能装置。它是热泵的一种形式。顾名思义，热泵也就是像泵那样，可以把不能直接利用的低位热能转换为可以利用的高位热能，从而达到节约部分高位能的目的。空气作为热泵的低位热源，取之不尽，用之不竭，处处都有，可以无偿地获取，而且，空气源热泵的安装和使用都比较方便。我国的空气源热泵的研究、生产、应用在20世纪80年代末才有了较快的发展。
3.从空气源热泵产品的应用情况看，部分城镇居民小区3
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10万平米、甚至某些县城近200万平米的居民小区，已经开始应用了超低温空气源热泵集中供热的方式。
4.现有的多台空气源热泵集中供热站智能控制系统通常是根据经验，统一设定空气源热泵回水温度，整个供暖季不变或者依据供热前期、中期、后期环境气温趋势，进行两三次修改。这种粗放式控制逻辑造成的结果是，在整个供暖季，居民用户室内室内温度忽高忽低，用户舒适度降低，特别是室内温度过高时用户会开窗通风，造成能源浪费，导致运营企业或政府整体运营成本大幅增加。


技术实现要素：

5.本发明实施例的目的在于提供多台空气源热泵集中供热站智能控制系统，旨在解决背景技术中提出的问题。
6.为实现上述目的，本发明实施例提供如下技术方案：多台空气源热泵集中供热站智能控制系统，包括云端计算机、数据采集单元、边缘计算机、控制单元和至少两个热泵机组，其中：热泵机组，用于对室内进行供热；用于对用水进行加热；云端计算机，用于根据所述热泵机组的位置，获取气象数据和峰谷电价信息；将所述气象数据和所述峰谷电价信息发送至边缘计算机；数据采集单元，用于采集室内温度数据，采集水压流量数据和水温数据；将所述水压流量数据和所述水温数据发送至边缘计算机；边缘计算机，用于根据所述气象数据、所述峰谷电价信息和所述室内温度数据，生成供热调节指令；根据所述气象数据、所述峰谷电价信息、所述水压流量数据和所述水温数据，生成水温调节指令；将所述供热调节指令和所述水温调节指令发送至控制单元；控制单元，用于根据所述供热调节指令对所述热泵机组进行供热调节；根据所述水温调节指令对所述热泵机组进行用水加热调节。
7.作为本发明实施例技术方案进一步的限定，所述热泵机组具体包括：室内供热模块，用于对室内进行供热；
用水加热模块，用于对用水进行加热。
8.作为本发明实施例技术方案进一步的限定，所述云端计算机具体包括：气象数据获取模块，用于根据所述热泵机组的位置，获取气象数据；电价信息获取模块，用于根据所述热泵机组的位置，获取峰谷电价信息；第一发送模块，用于将所述气象数据和所述峰谷电价信息发送至边缘计算机。
9.作为本发明实施例技术方案进一步的限定，所述数据采集单元包括：室温采集模块，用于采集室内温度数据；水压流量采集模块，用于采集用水的水压流量数据；水温采集模块，用于采集用水的水温数据；第二发送模块，用于将所述室内温度数据、所述水压流量数据和所述水温数据发送至边缘计算机。
10.作为本发明实施例技术方案进一步的限定，所述边缘计算机具体包括：供热调节指令生成模块，用于根据所述气象数据、所述峰谷电价信息和所述室内温度数据，生成供热调节指令；水温调节指令生成模块，用于根据所述气象数据、所述峰谷电价信息、所述水压流量数据和所述水温数据，生成水温调节指令；第三发送模块，用于将所述供热调节指令和所述水温调节指令发送至控制单元。
11.作为本发明实施例技术方案进一步的限定，所述控制单元具体包括：供热调节模块，用于根据所述供热调节指令对所述室内供热模块进行供热调节；用水加热调节模块，用于根据所述水温调节指令对所述用水加热模块进行用水加热调节。
12.作为本发明实施例技术方案进一步的限定，所述系统还包括：数据记录单元，用于记录所述室内温度数据和所述水温数据；接收数据查询请求，并发送所述室内温度数据和所述水温数据。
13.作为本发明实施例技术方案进一步的限定，所述数据记录单元具体包括：室内温度数据记录模块，用于记录所述室内温度数据；水温数据记录模块，用于记录所述水温数据；查询发送模块，用于接收数据查询请求，并发送所述室内温度数据和所述水温数据。
14.作为本发明实施例技术方案进一步的限定，所述查询发送模块具体包括：查询请求接收子模块，用于接收数据查询请求；查询时间获取子模块，用于根据所述数据查询请求，获取查询时间段；数据筛选子模块，用于根据所述查询时间段筛选所述室内温度数据和所述水温数据；数据发送子模块，用于发送筛选出的所述室内温度数据和所述水温数据。
15.与现有技术相比，本发明的有益效果是：本发明实施例通过云端计算机、数据采集单元、边缘计算机、控制单元和至少两个热泵机组相配合，能够根据热泵机组的位置，获取气象数据和峰谷电价信息，采集室内温度数据、水压流量数据和水温数据，根据气象数据、峰谷电价信息、室内温度数据、水压流量数
据和水温数据，生成供热调节指令和水温调节指令，根据供热调节指令和水温调节指令对热泵机组进行供热调节和用水加热调节，从而使得室内和用水始终保持最适合的温度，不会温度忽高忽低变化，避免能源的浪费。
附图说明
16.为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例。
17.图1示出了本发明实施例提供的系统的应用架构图。
18.图2示出了本发明实施例提供的系统中热泵机组的结构框图。
19.图3示出了本发明实施例提供的系统中云端计算机的结构框图。
20.图4示出了本发明实施例提供的系统中数据采集单元的结构框图。
21.图5示出了本发明实施例提供的系统中边缘计算机的结构框图。
22.图6示出了本发明实施例提供的系统中控制单元的结构框图。
23.图7示出了本发明实施例提供的系统的又一应用架构图。
24.图8示出了本发明实施例提供的系统中数据记录单元的结构框图。
25.图9示出了本发明实施例提供的系统中查询发送模块的结构框图。
具体实施方式
26.为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
27.可以理解，本技术所使用的术语“第一”、“第二”、“第三”等可在本文中用于描述各种元件，但除非特别说明，这些元件不受这些术语限制。这些术语仅用于将第一个元件与另一个元件区分。举例来说，在不脱离本技术的范围的情况下，可以将第一xx脚本称为第二xx脚本、第三xx脚本，且类似地，可将第二xx脚本称为第三xx脚本、第一xx脚本等。
28.可以理解的是，在现有技术中，多台空气源热泵集中供热站智能控制系统通常是根据经验，统一设定空气源热泵回水温度，整个供暖季不变或者依据供热前期、中期、后期环境气温趋势，进行两三次修改。这种粗放式控制逻辑造成的结果是，在整个供暖季，居民用户室内室内温度忽高忽低，用户舒适度降低，特别是室内温度过高时用户会开窗通风，造成能源浪费，导致运营企业或政府整体运营成本大幅增加。
29.为解决上述问题，本发明实施例根据热泵机组的位置，获取气象数据和峰谷电价信息，采集室内温度数据、水压流量数据和水温数据，根据气象数据、峰谷电价信息、室内温度数据、水压流量数据和水温数据，生成供热调节指令和水温调节指令，根据供热调节指令和水温调节指令对热泵机组进行供热调节和用水加热调节，从而使得室内和用水始终保持最适合的温度，不会温度忽高忽低变化，避免能源的浪费。
30.图1示出了本发明实施例提供的系统的应用架构图。
31.具体的，多台空气源热泵集中供热站智能控制系统，包括：热泵机组105，用于对室内进行供热；用于对用水进行加热。
32.在本发明实施例中，热泵机组105具有两个功能，一是向居民的室内传输暖气供热，二是对居民用水进行加热。
33.可以理解的是，热泵机组105是一种利用空气作为低温热源来制取生活热水的热泵热水器，主要由空气源热泵循环系统和蓄水箱两部分组成。空气源热泵热水器就是通过消耗部分电能，把空气中的热量转移到水中的制取热水的设备。热泵机组105通过集中供热末端暖气片或地暖向居民的室内传输暖气，进行供热；热泵机组105通过对居民用水中的洗澡水、洗菜水进行加热与保温，从而便于居民的洗澡和洗菜。
34.具体的，图2示出了本发明实施例提供的系统中热泵机组105的结构框图。
35.其中，在本发明提供的优选实施方式中，所述热泵机组105具体包括：室内供热模块1051，用于对室内进行供热。
36.在本发明实施例中，室内供热模块1051利用逆卡诺原理，以极少的电能，吸收空气中大量的低温热能，通过压缩机的压缩，将大量的低温热能变为高温热能，并通过集中供热末端暖气片或地暖向居民的室内传输暖气，进行室内供热。
37.用水加热模块1052，用于对用水进行加热。
38.在本发明实施例中，用水加热模块1052利用逆卡诺原理，以极少的电能，吸收空气中大量的低温热能，通过压缩机的压缩，将大量的低温热能变为高温热能，利用高温热能对储水箱中的水进行加热与保温，从而为居民提供洗澡和洗菜的高温用水。
39.进一步的，所述多台空气源热泵集中供热站智能控制系统还包括：云端计算机101，用于根据所述热泵机组105的位置，获取气象数据和峰谷电价信息；将所述气象数据和所述峰谷电价信息发送至边缘计算机103。
40.在本发明实施例中，将各个热泵机组105的位置信息记录在云端计算机101中。云端计算机101与气象站通过4g网络联网，根据各个热泵机组105的位置信息，实时获取各个热泵机组105处的高精度温度、湿度、辐射强度、风力、风向、雨量、雪量等气象数据，并读取未来2
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5小时的气象数据。云端计算机101还根据各个热泵机组105的位置信息，获取各个热泵机组105当地的峰谷电价信息。
41.可以理解的是，云端计算机101是一种只能云端平台，综合了分布式服务器框架、行业数据模型搜索引擎，具有扩展能力较强、运行效率较高、可靠性较好和成本优势明显等优点。
42.具体的，图3示出了本发明实施例提供的系统中云端计算机101的结构框图。
43.其中，在本发明提供的优选实施方式中，所述云端计算机101具体包括：气象数据获取模块1011，用于根据所述热泵机组的位置，获取气象数据。
44.在本发明实施例中，气象数据获取模块1011与气象站通过4g网络联网，根据各个热泵机组105的位置信息，实时获取各个热泵机组105处的高精度温度、湿度、辐射强度、风力、风向、雨量、雪量等气象数据。
45.电价信息获取模块1012，用于根据所述热泵机组的位置，获取峰谷电价信息。
46.在本发明实施例中，电价信息获取模块1012通过与国家电网通过4g网络联网，根据各个热泵机组105的位置信息，获取各个热泵机组105当地的峰谷电价信息。
47.第一发送模块1013，用于将所述气象数据和所述峰谷电价信息发送至边缘计算机。
48.进一步的，所述多台空气源热泵集中供热站智能控制系统还包括：数据采集单元102，用于采集室内温度数据，采集水压流量数据和水温数据；将所述水压流量数据和所述水温数据发送至边缘计算机103。
49.在本发明实施例中，数据采集单元102对居民的室内温度数据、居民用水的水压流量数据和水温数据进行采集，并将室内温度数据、居民用水的水压流量数据和水温数据实时传送至边缘计算机103。
50.具体的，图4示出了本发明实施例提供的系统中数据采集单元102的结构框图。
51.其中，在本发明提供的优选实施方式中，所述数据采集单元102包括：室温采集模块1021，用于采集室内温度数据。
52.在本发明实施例中，室温采集模块1021可以是温度计，安装在室内，对居民室内进行室内温度数据采集。
53.水压流量采集模块1022，用于采集用水的水压流量数据。
54.在本发明实施例中，水压流量采集模块1022可以是水压传感器，安装在自来水管靠近储水箱的一端，对进入储水箱处的水压流量数据进行采集。
55.水温采集模块1023，用于采集用水的水温数据。
56.在本发明实施例中，水温采集模块1023可以是温度传感器，安装在储水箱中，对储水箱中存储的洗澡和洗菜用水的进行水温数据采集。
57.第二发送模块1024，用于将所述室内温度数据、所述水压流量数据和所述水温数据发送至边缘计算机103。
58.进一步的，所述多台空气源热泵集中供热站智能控制系统还包括：边缘计算机103，用于根据所述气象数据、所述峰谷电价信息和所述室内温度数据，生成供热调节指令；根据所述气象数据、所述峰谷电价信息、所述水压流量数据和所述水温数据，生成水温调节指令；将所述供热调节指令和所述水温调节指令发送至控制单元104。
59.在本发明实施例中，边缘计算机103对接收的气象数据、峰谷电价信息和室内温度数据进行分析处理，生成供热调节指令，并将供热调节指令快速传送至控制单元104。对接收的气象数据、峰谷电价信息、水压流量数据和水温数据进行分析处理，生成水温调节指令，并将水温调节指令快速传送至控制单元104。
60.可以理解的是，边缘计算，是指在靠近物或数据源头的一侧，采用网络、计算、存储、应用核心能力为一体的开放平台，就近提供最近端服务。其应用程序在边缘侧发起，产生更快的网络服务响应，满足行业在实时业务、应用智能、安全与隐私保护等方面的基本需求。边缘计算机103安装在靠近控制单元104和热泵机组105的一侧，能够快速将供热调节指令和水温调节指令传送至控制单元104，便于控制单元104对热泵机组105的快速调节。
61.具体的，图5示出了本发明实施例提供的系统中边缘计算机103的结构框图。
62.其中，在本发明提供的优选实施方式中，所述边缘计算机103具体包括：供热调节指令生成模块1031，用于根据所述气象数据、所述峰谷电价信息和所述室内温度数据，生成供热调节指令。
63.在本发明实施例中，供热调节指令生成模块1031对气象数据、峰谷电价信息和室内温度数据进行综合分析，生成供热调节指令。
64.可以理解的是，对于居民房间的温度，往往会与气象环境和热泵机组105的供热有关。具体的：气象数据中的温度、湿度、辐射强度、风力、风向、雨量、雪量等对居民房间的温度及热量的流失有关；峰谷电价信息能够便于指导对热泵机组105的控制，在谷值电价时，加大热泵机组105对电能的消耗，在峰值电价时，减小热泵机组105对电能的消耗；通过室内温度数据，对热泵机组105的供暖进行主要调节，并结合气象数据和峰谷电价信息，对热泵机组105进行综合调节。
65.水温调节指令生成模块1032，用于根据所述气象数据、所述峰谷电价信息、所述水压流量数据和所述水温数据，生成水温调节指令。
66.在本发明实施例中，水温调节指令生成模块1032对气象数据、峰谷电价信息、水压流量数据和水温数据进行综合分析，生成水温调节指令。
67.可以理解的是，对于储水箱中的用于洗澡和洗菜的用水温度，与气象环境和热泵机组105对与用水的加热有关。具体的：气象数据中的温度、湿度、辐射强度、风力、风向、雨量、雪量等对于储水箱中用水的温度及保温效果有关；峰谷电价信息能够便于指导对热泵机组105的控制，在谷值电价时，控制热泵机组105对储水箱中的用水进行加热，增加控制热泵机组105对于电能的消耗，在峰值电价时，控制热泵机组105对储水箱中的用水进行保温，减少控制热泵机组105对于电能的消耗；通过水压流量数据和水温数据，对热泵机组105进行加热保温的主要控制，水压流量数据变化表明储水箱中的用水被使用，并根据水温数据进行用水加热的实时调节。
68.第三发送模块1033，用于将所述供热调节指令和所述水温调节指令发送至控制单元。
69.进一步的，所述多台空气源热泵集中供热站智能控制系统还包括：控制单元104，用于根据所述供热调节指令对所述热泵机组105进行供热调节；根据所述水温调节指令对所述热泵机组105进行用水加热调节。
70.在本发明实施例中，控制单元104接收热调节指令和水温调节指令，根据热调节指令和水温调节指令分别对热泵机组105的供热温度和用水加热温度进行精密调节。
71.可以理解的是，控制单元104可以是根据热调节指令和水温调节指令，计算精准高效控制主辅路电子膨胀阀开合度及压缩机运行频率，对热泵机组105的供热温度和用水加热温度进行精密调节，同时还可以自动修改热泵机组105化霜参数，有效抑制热泵机组105结霜及智能化霜程序，使整供暖季机组始终处于最高cop运行状态，更加节能。
72.具体的，图6示出了本发明实施例提供的系统中控制单元104的结构框图。
73.其中，在本发明提供的优选实施方式中，所述控制单元104具体包括：供热调节模块1041，用于根据所述供热调节指令对所述室内供热模块1051进行供热调节。
74.在本发明实施例中，供热调节模块1041根据供热调节指令，对室内供热模块1051中的主辅路电子膨胀阀开合度及压缩机运行频率进行调节，改变室内供热模块1051对居民室内的供热。
75.用水加热调节模块1042，用于根据所述水温调节指令对所述用水加热模块1052进行用水加热调节。
76.在本发明实施例中，用水加热调节模块1042根据水温调节指令，对用水加热模块
1052中的主辅路电子膨胀阀开合度及压缩机运行频率进行调节，改变对与储水箱中洗澡和洗菜用水的加热。
77.进一步的，图7示出了本发明实施例提供的系统的又一应用架构图。
78.其中，在本发明提供的又一个优选实施方式中，所述系统还包括：数据记录单元107，用于记录所述室内温度数据和所述水温数据；接收数据查询请求，并发送所述室内温度数据和所述水温数据。
79.在本发明实施例中，数据采集单元102采集的室内温度数据和水温数据，通过wi
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fi/nb
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lot/lora三种方式中的一种，上传至数据记录单元107，供热企业或当地政府可用实时监控，并能根据数据查询请求，进行室内温度数据和水温数据的历史数据查询。
80.具体的，图8示出了本发明实施例提供的系统中数据记录单元107的结构框图。
81.其中，在本发明提供的优选实施方式中，所述数据记录单元107具体包括：室内温度数据记录模块1071，用于记录所述室内温度数据。
82.在本发明实施例中，第二发送模块1024将室内温度数据上传至室内温度数据记录模块1071，室内温度数据记录模块1071按照居民小区号、房间号和时间，对室内温度数据进行分类记录。
83.水温数据记录模块1072，用于记录所述水温数据。
84.在本发明实施例中，第二发送模块1024将水温数据上传至室内温度数据记录模块1071，室内温度数据记录模块1071按照居民小区号、房间号和时间，对水温数据进行分类记录。
85.查询发送模块1073，用于接收数据查询请求，并发送所述室内温度数据和所述水温数据。
86.在本发明实施例中，在需要对室内温度数据和水温数据进行查询时，用户可以通过发送包含有小区号、房间号和时间的数据查询请求，查询发送模块1073根据数据查询请求筛选与小区号、房间号和时间对应的室内温度数据和水温数据，并将室内温度数据和水温数据发送至用户的手机。
87.具体的，图9示出了本发明实施例提供的系统中查询发送模块1073的结构框图。
88.其中，在本发明提供的优选实施方式中，所述查询发送模块1073具体包括：查询请求接收子模块10731，用于接收数据查询请求。
89.在本发明实施例中，查询请求接收子模块10731接收用户通过手机网页发送的包含有小区号、房间号和时间段的数据查询请求。
90.查询时间获取子模块10732，用于根据所述数据查询请求，获取查询时间段。
91.在本发明实施例中，查询时间获取子模块10732提取数据查询请求中的查询时间段。
92.数据筛选子模块10733，用于根据所述查询时间段筛选所述室内温度数据和所述水温数据。
93.在本发明实施例中，数据筛选子模块10733根据时间段，对用户所在房间的相应时间段的室内温度数据和水温数据进行筛选，得到该时间段中，用户所在房间的室内温度数据和水温数据。
94.数据发送子模块10734，用于发送筛选出的所述室内温度数据和所述水温数据。
95.在本发明实施例中，将筛选出的室内温度数据和水温数据发送至用户的手机网页中，并且可导出excel文档。
96.综上所述，本发明实施例通过云端计算机101、数据采集单元102、边缘计算机103、控制单元104和至少两个热泵机组105、106相配合，能够根据热泵机组105的位置，获取气象数据和峰谷电价信息，采集室内温度数据、水压流量数据和水温数据，根据气象数据、峰谷电价信息、室内温度数据、水压流量数据和水温数据，生成供热调节指令和水温调节指令，根据供热调节指令和水温调节指令对热泵机组105进行供热调节和用水加热调节，从而使得室内和用水始终保持最适合的温度，不会温度忽高忽低变化，避免能源的浪费。
97.应该理解的是，虽然本发明各实施例的流程图中的各个步骤按照箭头的指示依次显示，但是这些步骤并不是必然按照箭头指示的顺序依次执行。除非本文中有明确的说明，这些步骤的执行并没有严格的顺序限制，这些步骤可以以其它的顺序执行。而且，各实施例中的至少一部分步骤可以包括多个子步骤或者多个阶段，这些子步骤或者阶段并不必然是在同一时刻执行完成，而是可以在不同的时刻执行，这些子步骤或者阶段的执行顺序也不必然是依次进行，而是可以与其它步骤或者其它步骤的子步骤或者阶段的至少一部分轮流或者交替地执行。
98.本领域普通技术人员可以理解实现上述实施例方法中的全部或部分流程，是可以通过计算机程序来指令相关的硬件来完成，所述的程序可存储于一非易失性计算机可读取存储介质中，该程序在执行时，可包括如上述各方法的实施例的流程。其中，本技术所提供的各实施例中所使用的对存储器、存储、数据库或其它介质的任何引用，均可包括非易失性和/或易失性存储器。非易失性存储器可包括只读存储器（rom）、可编程rom（prom）、电可编程rom（eprom）、电可擦除可编程rom（eeprom）或闪存。易失性存储器可包括随机存取存储器（ram）或者外部高速缓冲存储器。作为说明而非局限，ram以多种形式可得，诸如静态ram（sram）、动态ram（dram）、同步dram（sdram）、双数据率sdram（ddrsdram）、增强型sdram（esdram）、同步链路（synchlink） dram（sldram）、存储器总线（rambus）直接ram（rdram）、直接存储器总线动态ram（drdram）、以及存储器总线动态ram（rdram）等。
99.以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。
100.以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。
101.以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。