专利名称：集中供热管网室内温度控制系统的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及供热管网控制系统，尤其涉及一种集中供热管网室内温度控制系统。
背景技术：
在集中供热管网系统中，根据节能减排要求和用户对舒适用热的需求，实现供热量控制成为供热企业和采暖用户的共同愿望，由于用户室内温度是用户用热效果的最直观参数，因此实现和实施集中供热管网室内温度控制系统成为供热管网技术的必然发展趋势。目前集中供热管网系统的管理中心仅建立了室内温度采集监测系统，现有监测系统是在用户室内安装了温度传感器，并通过通讯传输设备将温度传感器信号上传至供热管网管理中心的中央计算机控制单元进行监测。目前妨碍实现集中供热管网室内温度控制的主要原因是没有解决室内温度采集数据的实效性问题。具体体现在:(I).在用户室内，温度传感器安装的位置各异，不能按统一测定标准真实地反映用户室内的温度；⑵.用户根据自身的需求，随意改动室内温度传感器的安装位置，造成测得的温度不能真实客观地反映用户室内的温度。由于存在上述问题，室内温度控制系统不能有效实施。
实用新型内容本实用新型的主要目的在于针对上述问题，提供一种保证室内温度采集数据的真实性、一致性和室内温度控制 的有效性的供热管网室内温度控制系统，进而实现节能减排并满足用户对舒适用热的需求。本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是:一种集中供热管网室内温度控制系统，其特征在于包括设于供热管网管理中心的远程中央计算机控制单元及其依次连接的分别对应各个楼栋设置的GPRS通讯器及集中器，并设有对应各用户分别设置的用户温度控制单元；所述用户温度控制单元包括与该用户所在楼栋对应的集中器相连接的本地阀门控制器、分别与所述阀门控制器连接的设置在用户室内的与测温房间一一对应的一个或多个温度传感器和设置在所述供热管网供水管入户端的电磁锁闭阀，还包括设置在供热管网回水管入户端的自力式差压控制阀，所述自力式差压控制阀的两引压管分别连接在该控制阀的出水侧回水管和所述电磁锁闭阀进水侧供水管上，所述温度传感器均设置在房间内相同的位置。所述阀门控制器与温度传感器之间为无线或有线连接。所述电磁锁闭阀与阀门控制器通过M-BUS总线连接。本实用新型的有益效果是:由于将供热区域各用户的温度传感器均设置在用户测温房间内相同的位置，使采集温度可规范在设定范围内，并设有由中央计算机控制单元控制的对应各用户分别设置的用户温度控制单元，根据传感器采集的室内温度变化实现对进水管上设置的电磁锁闭阀的开关控制，从而达到对供热管网用户室内温度的自动控制。该系统具有对采集数据的判断、识别功能，对采集的异常温度值可予以筛除，从而确保室内温度采集数据的真实性、一致性，为实现有效温度控制奠定基础，尤其采取温度补偿措施，采用补偿后参数的平均值数据作为控制参数，实现了对供热用户室内温度的有效控制，进而实现节能减排并满足用户对舒适用热的需求。
图1是集中供热管网室内温度控制系统的结构框图；图2是集中供热管网室内温度控制系统的温度控制程序流程图。图中:1中央计算机控制单元，21-2n GPRS通讯器，31_3n集中器，4阀门控制器，41天线，5M-bus总线，6除污器，7电磁锁闭阀，80供水管，81-8h温度传感器，9自力式差压控制阀，91、92引压管，90回水管，10球阀，11天线，Al-An楼栋，Bl-Bm用户，Cl-Cm用户温度控制单元。
具体实施方式
以下结合附图和实施例对本实用新型详细说明。图1示出某供热居民区的集中供热管网室内温度控制系统，本实施例中，图中的η为9，m为15，h为3。即该供热居民区有9个楼栋A1-A9，每个楼栋中有15个用户B1-B15，且在各用户中的3个典型房间作为测温房间分别设置温度传感器81、82、83。基于上述供热区域，该集中供热管网室内温度控制系统的特征在于包括设于供热管网管理中心的远程中央计算机控制单元I及其依次连接的分别对应各个楼栋A1-A9设置的GPRS通讯器21-29及集中器31-39，并设有对应各用户分别设置的用户温度控制单元，SP各楼栋A1-A9的用户温度控制单元C1-C15，共135个；上述用户温度控制单元包括与该用户所在楼栋对应的集中器相连接的本地阀门控制器4、分别与上述阀门控制器4连接的设置在用户室内的与3个测温房间一一对应的3个温度传感器81-83和设置在上述供热管网供水管80入户端的电磁锁闭阀7，还包括设置在供热管网回水管90入户端的自力式差压控制阀9，上述自力式差压控制阀的两引压管分别连接在该控制阀的出水侧回水管和电磁锁闭阀7进水侧供水管上。上述温度传感器81-83均设置在房间内相同的位置。本例中，3个温度传感器81、82、83分别安装在户内每个检测温度房间靠近门边的墙壁上，这种相同的温度环境，使采集温度规范在设定范围内，确保获得真实数据，便于统一调控。同时为达到用户室内的美观、整洁，温度传感器可采用样式新颖、卡装式结构固定在用户墙壁上。本系统在实际应用时，传感器与测温房间一一对应设置，根据测温房间数量可设置一个或多个。本例中将用户的3个典型房间设置成测温房间安装了温度传感器，这样可实现更精确、有效的温度控制。阀门控制器4与温度传感器之间为无线或有线连接，本例中采用了无线连接。此时阀门控制器4根据无线传输的需要设置在管道井内或户内入户门口处，其安装位置根据无线传输的要求确定，以能够接收到信号为安装标准。采用无线连接，简化结构，降低施工难度，便于维护。
如图1所示，在供水管80及回水管90上分别设有控制管路开、闭的球阀10，在供水管80上还设有对管路中的杂质进行除污净化的除污器6，这些设施是入户热力小室中的标准配置设备。电磁锁闭阀7的功能是接收阀门控制器4传送的控制信号，通过开关及锁闭完成对用户的室内温度控制和用户用热的启动与停止。当阀门控制端通电时，阀门完全开启，当断电时，阀门关闭。由于是完全打开和关闭式阀门，需要的能量较小，同时采用24V低压供电，保证了安全性。上述电磁锁闭阀7采用了秦皇岛市荣创科技发展有限公司的型号为RCH-2101电磁锁闭阀，该电磁锁闭阀与阀门控制器4通过市售的M-BUS总线连接，采用该总线电源与信号同时提供，可保证测试的准确可靠。自力式差压控制阀9采用了 Honeywe 11公司的型号为Kombi_3-plus的自力式差压控制阀，其功能是⑴.消除二次网垂直水力失调。⑵.限制电磁锁闭阀回路的差压值，保证电磁锁闭阀的正常工作。自力式差压控制阀的工作原理是当热水介质通过阀芯、阀座截流后，进入电磁锁闭阀回路，而电磁锁闭阀的压差通过引压管分别引入自力式差压控制阀的上下膜室，在上下膜室内产生推动力，与其弹簧的反作用力相平衡，从而决定了阀芯与阀座的相对位置，而阀芯与阀座的相对位置确定了压差值的大小；当被控压差变化时，力的平衡被破坏，从而带动了阀芯运动，改变了阀的阻力系数，达到保证控制压差为设定值的作用，从而限制电磁锁闭阀回路的差压值，确使工作压差不超过最大允许压差，保证电磁锁闭阀的正常工作。室内温度传感器81-83的功能是采集室内温度信号，并通过天线11以无线形式传至阀门控制器4。本例中，室内温度传感器采用了秦皇岛市荣创科技发展有限公司的型号为RCSlOl的无线传感器。 中央计算机控制单元设置在供热管网管理中心，机内存储室内温度控制需要的筛选基准温度值t和筛选温度偏差范围值d并提供给阀门控制器，同时接收阀门控制器采集的室内温度值T，其功能除通过温度传感器传递的室内温度信号控制电磁锁闭阀的正常开关从而控制室内温度的功能外，还具有下传信号开启和锁闭电磁锁闭阀的功能。阀门控制器4采用了秦皇岛市荣创科技发展有限公司的阀门控制器。该阀门控制器是基于单片机的数字式控制设备，具有无线接收功能，装有天线41，机内存储室内温度控制程序及本地设置的筛选基准温度值t和筛选温度偏差范围值d及计算的各种数据，其功能是采集温度传感器传递的室内温度信号，并提供控制电磁锁闭阀的开启和关闭的信号，从而实现按系统设定温度控制室内温度的效果；它既可以将温度传感器信号通过集中器、GPRS通讯器上传给供热管网管理中心的中央计算机控制单元，同时接收中央计算机控制单元下发的控制数据及控制信号控制电磁锁闭阀的开关及锁闭；也可以直接处理温度传感器信号控制电磁锁闭阀的开关实现本地闭环控制。GPRS通讯器的功能是实现本地阀门控制器4与中央计算机控制单元I的双向数据通讯的通讯装置，采用目前常规使用的APN虚拟专网的通讯方式，本例中选用了天津市蓝深科技发展有限公司的GPRS通讯器。集中器的功能是对一栋楼内所有用户温度控制单元C1-C15的阀门控制器的信号进行集中上传或将中央计算机控制单元的控制信号下发，本例中，集中器采用了秦皇岛市荣创科技发展有限公司的集中器。本供热系统采用阀门控制器的本地控制级与中央计算机控制单元远程控制级的两级控制系统，而且为在满足 室内温度的控制需求的同时满足整个供热管网的管理需求，远程控制级的优先级高于本地控制级的优先级。本温度控制系统的控制策略是在中央计算机控制单元的远程控制正常及通讯正常时采用远程控制，否则采用阀门控制器进行本地控制。以下为采用上述集中供热管网室内温度控制系统进行温度控制的方法，这里以图1中楼栋Al的用户BI在三个典型房间内安装室内温度传感器81-83为例进行说明，图2是该室内温度控制系统的温度控制程序流程图。本方法的特征在于包括如下步骤:(I).系统开始运行，首先判断通讯系统是否有故障:(1.1)如果通讯系统没有故障，进一步判断是否有远程锁闭信号:(1.1.1)如果有远程锁闭信号，则中央计算机控制单元I经由GPRS通讯器21、集中器31通过阀门控制器4进行远程控制下发远程锁闭信号，将电磁锁闭阀7锁闭，停止供热，程序结束；这里，远程锁闭信号是由中央计算机控制单元连续发出3次的长久锁闭电磁锁闭阀的用户停止供热信号，以区分正常控制调节时对电磁锁闭阀的开、关控制信号，此时阀门控制器应认为是需要长期锁闭该锁闭阀，且阀门控制器也无权自行开启该锁闭阀，需要打开时，也只能由中央计算机控制单元连续下传3次开启信号才能打开。(1.1.2)如果无远程锁闭信号，继续执行步骤⑵。(1.2)如果通讯系统有故障，无法进行远程控制，则执行步骤(5);(2).中央计算机控制单元I下发设定数据，该设定数据包括筛选基准温度值t和筛选温度偏差范围值d，并经GPRS通讯器21及集中器31通过阀门控制器4进行远程控制，执行以下步骤:·⑶.阀门控制器通过温度传感器81-83采集用户BI的3个测温房间的室内温度T1-T3, T1=16.5°C, T2=18°C ；T3=17°C ;并把室内温度采集数据上传至中央计算机控制单元；⑷.对步骤⑶采集的室内温度T1-T3进行筛选，中央计算机控制单元远程设定的筛选基准温度值t为16°C _18°C，本例中筛选基准温度值t=16°C，筛选温度偏差范围值±d=±2°C ±4°C，本例中设定温度偏差范围值±d=±3°C，将室内温度T1-T3与筛选基准温度值t进行差值计算，得出筛选偏差值Λ T1- Δ T3，转步骤(6)；(5).对步骤⑶采集的室内温度T1-T3进行筛选，采用阀门控制器本地设定的筛选基准温度值t=16°C，及本地设定的筛选温度偏差范围值±d=±3°C，将室内温度T1-T3与筛选基准温度值t进行差值计算，得出筛选偏差值Λ T1- Δ T3，执行步骤(6)；(6)对筛选值进行判断:(6.1)当筛选偏差值超出筛选温度偏差范围，即ΛT1-AT3中的一个或两个或三个偏差值> +3°C或Λ T1-A T3中的一个或两个或三个偏差值< _3°C，则认为对应的温度采集值为异常温度值，予以筛除。出现异常情况时，在供热管网管理中心设置的报警器会报警，此时，可能存在系统设备故障或传感器位置异常移动等多种原因，由人工上门察看原因，并排除异常原因，使系统恢复正常。(6.2)当筛选偏差值在筛选温度偏差范围内，即-3°C兰Λ T1- AT3 ^ 3°C时，则认为对应的温度采集值为正常室内温度值，执行步骤⑴；本例中，ΔT1=0.50C，Δ T2=2°C，Δ T3=1°C，说明采集的室内温度Λ T1- Δ T3 均为正常值。继续执行以下步骤:[0042](7).对采集的正常室内温度值进行补偿计算，温度补偿值Λ t是在系统初运行采暖季对室内温度控制系统采集数据和实际人工室内测温数据相比确定的一个平均值。本例中，温度补偿值Λ t=l.5°C，并将正常值T1-T3分别叠加1.5°C获得补偿后温度T/ =18°C,V =19.5。。，V =18.5。。。(8).对补偿后温度T1 ' -T3'进行平均值计算，T= (T1 ' +T2' +T3' )/3=(180C +19.50C +18.5°C )/3=18.3°C得到平均温度 T=18.7°C ；(9).将平均温度T与室内温度规定值Td进行偏差计算，得到温度偏差值Λ T ;室内温度规定值Td为国家规定的室内供水温度值，为20°C，则温度偏差值Λ T=-L 3°C。(10).依据温度偏差值Λ T=-L 3°C，调整电磁锁闭阀开关状态:(10.1).当温度偏差值Λ T > 0.5°C时，电磁锁闭阀关闭，程序循环执行；(10.2).当温度偏差值Λ T < -0.5°C时，电磁锁闭阀打开，程序循环执行；
(10.3).当-0.5°C兰温度偏差值Λ T^0.5°C时，电磁锁闭阀维持原来状态不变，程序循环执行。本例中，Λ T=-L 3°C，因此，电磁锁闭阀7打开。程序继续循环执行，达到室内温度自动控制的目的。以上内容并非对本实用新型的结构作任何形式上的限制。凡是依据本实用新型的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均仍属于本实用新型技术方案的范围内。
权利要求1.一种集中供热管网室内温度控制系统，其特征在于包括设于供热管网管理中心的远程中央计算机控制单元及其依次连接的分别对应各个楼栋设置的GPRS通讯器及集中器，并设有对应各用户分别设置的用户温度控制单元；所述用户温度控制单元包括与该用户所在楼栋对应的集中器相连接的本地阀门控制器、分别与所述阀门控制器连接的设置在用户室内的与测温房间一一对应的一个或多个温度传感器和设置在所述供热管网供水管入户端的电磁锁闭阀，还包括设置在供热管网回水管入户端的自力式差压控制阀，所述自力式差压控制阀的两引压管分别连接在该控制阀的出水侧回水管和所述电磁锁闭阀进水侧供水管上，所述温度传感器均设置在房间内相同的位置。
2.根据权利要求1所述的集中供热管网室内温度控制系统，其特征在于所述阀门控制器与温度传感器之间为无线或有线连接。
3.根据权利要求1所述的集中供热管网室内温度控制系统，其特征在于所述电磁锁闭阀与阀门控制器通过M-BUS总线 连接。
专利摘要本实用新型涉及一种集中供热管网室内温度控制系统，其特征是包括设于供热管网管理中心的远程中央计算机控制单元及其依次连接的分别对应各个楼栋设置的GPRS通讯器及集中器，并设有对应各用户分别设置的用户温度控制单元；该温度控制单元包括与集中器相连接的本地阀门控制器、分别与阀门控制器连接的设置在用户室内的与测温房间一一对应的一个或多个温度传感器和设置在供热管网供水管入户端的电磁锁闭阀，还包括设置在回水管入户端的自力式差压控制阀，自力式差压控制阀的两引压管分别连接在该控制阀的出水侧回水管和电磁锁闭阀进水侧供水管上，温度传感器均设置在房间内相同的位置。本实用新型的优点有效控制用户室内温度。
文档编号F24D19/10GK203131974SQ20132005556
公开日2013年8月14日 申请日期2013年1月31日 优先权日2013年1月31日
发明者黄鸾, 董现海 申请人:天津市热电设计院