基于低功耗网络的远程供暖调节系统及方法与流程

本发明涉及建筑供暖领域，尤其是一种基于低功耗网络的远程供暖调节系统及方法。

背景技术：

我国北方城市在冬季取暖的主要措施是集中供暖，我国经济发展迅速，城市人口增多城市规模不断扩大，集中供暖面积也在迅速增加。比起过去各单位自己建立锅炉房的供热方式，集中供暖效率更高，二氧化硫等有毒有害气体的排放更少。到目前为止，没有一种新的供暖方式可以取代集中供暖。但是在集中供暖的过程中也存在着资源的浪费、热能分配不合理等诸多问题，改善当前供暖系统存在的弊端，势在必行。

对于以上现象，目前部分区域推广远程供暖调节系统，远程供暖调节系统可实现节能减排，即减少供热公司不必要的能源消耗；具体而言，在享受集中供暖的同时，几乎每家每户都会出现“室内太热，开窗降温”的情况。供热公司燃烧掉大量的煤炭和燃气资源转换成热能提供给住户，而住户有时候并不需要这么多的热能，这就造成了大量的能源浪费。并且供热站在热能的转换过程中排放大量的温室气体，加速全球变暖。远程供暖调节系统的推广可实现按需供暖，进而减少热量生产过剩的情况；与此同时，远程供暖调节系统可避免用户室温超标，以避免“暖气病”等影响用户采暖舒适度的现象。

然而，目前的远程供暖调节系统在实现过程中，例如gsm、gprs、can总线等形式均存在诸如在建筑内部的覆盖以及穿透效果不佳，工作功耗较大等问题，故在实际铺设过程中无疑增加了建设成本以及用户的使用成本。

针对相关技术中，远程供暖调节系统在建筑内部无法实现有效覆盖，且运行过程中的功耗较大的问题，相关技术中尚未提出有效的解决方案，

技术实现要素：

本发明要解决的技术问题是提供一种基于低功耗网络的远程供暖调节系统及方法，以解决相关技术中远程供暖调节系统在建筑内部无法实现有效覆盖，且运行过程中的功耗较大的问题。

根据本发明的实施例，提供了一种基于低功耗网络的远程供暖调节系统，包括：

温度采集模块，设置于用户供暖环境中，所述温度采集模块用于采集所述用户供暖环境内的温度信息；

暖气流量控制模块，设置于供暖用管道井中，所述供暖用管道井用于向所述用户供暖环境内提供暖气；所述暖气流量控制模块用于接收所述温度采集模块发送的温度信息，并根据所述温度信息控制所述供暖用管道井的流量；

其中，所述暖气流量控制模块通过lora网络和/或nb-iot网络接收所述温度信息。

在一可选实施例中，所述温度采集模块至少包括：

温度采集单元，用于采集所述用户供暖环境内的温度信息；

第一通讯单元，用于将所述温度信息发送至所述暖气流量控制模块之中，其中，所述第一通讯单元至少包括：lora通讯子单元。

在一可选实施例中，所述温度采集模块还包括：

第二通讯单元，用于将所述温度信息发送至用户的移动终端，其中，所述第二通讯单元至少包括：蓝牙通讯子单元。

在一可选实施例中，所述暖气流量控制模块设置于所述供暖用管道井中的电磁阀中；

所述暖气流量控制模块至少包括：

电磁阀控制单元，用于控制所述电磁阀的开通角度；

第三通讯单元，用于接受所述温度采集模块发送的所述温度信息，其中，所述第三通讯单元至少包括：lora通讯子单元。

在一可选实施例中，所述系统还包括：

供热站数据监控模块，设置于远程服务器中，所述供热站数据监控模块用于接收所述温度采集模块和/或所述暖气流量控制模块发送的所述温度信息，并根据所述温度信息指示所述暖气流量控制模块控制所述供暖用管道井的流量；

其中，所述供热站数据监控模块通过nb-iot网络接收所述温度信息。

在一可选实施例中，所述暖气流量控制模块还包括：电磁阀监测单元，用于获取所述电磁阀的开通角度信息；

所述供热站数据监控模块还用于：

接收所述温度信息以及所述电磁阀监测单元发送的所述开通角度信息；根据所述温度信息以及所述开通角度信息，指示所述电磁阀控制单元控制所述电磁阀的所述开通角度；

其中，所述供热站数据监控模块通过nb-iot网络接收所述开通角度信息。

根据本发明的另一个实施例，还提供了一种基于低功耗网络的远程供暖调节方法，所述方法包括：

通过以下对象中的至少之一获取用户供暖环境中的温度信息：lora网络、nb-iot网络；

根据所述温度信息调整供暖用管道井的流量，其中，所述供暖用管道井用于向所述用户供暖环境提供暖气。

在一可选实施例中，所述根据所述温度信息调整供暖用管道井的流量，包括：

根据所述温度信息调整所述供暖用管道井内电磁阀的开通角度，以调整所述供暖用管道井的所述流量。

在一可选实施例中，所述根据所述温度信息调整所述供暖用管道井内电磁阀的开通角度，包括：

获取所述温度信息以及所述供暖用管道井内电磁阀的开通角度信息；

根据所述温度信息以及所述开通角度信息，调整所述电磁阀的开通角度。

在一可选实施例中，所述方法还包括：将所述温度信息发送至用户的移动终端。

通过本发明，由于温度采集模块可采集用户供暖环境内的温度信息，并通过lora网络和/或nb-iot网络将温度信息发送至暖气流量控制模块以根据温度信息控制供暖用管道井的流量；因此，本发明可以解决相关技术中远程供暖调节系统在建筑内部无法实现有效覆盖，且运行过程中的功耗较大的问题，进而达到在实现低功耗工作的同时，实现对于供暖建筑内的有效覆盖的效果。

附图说明

图1为根据本发明实施例提供的基于低功耗网络的远程供暖调节系统的功能示意图；

图2为根据本发明实施例提供的温度采集模块的示意图；

图3为根据本发明实施例提供的温度采集单元的电路原理图；

图4为根据本发明实施例提供的第二通讯单元的电路原理图；

图5为根据本发明实施例提供的显示单元的电路原理图；

图6为根据本发明实施例提供的时钟单元的电路原理图；

图7为根据本发明实施例提供的温度采集模块的工作流程图；

图8为根据本发明实施例提供的暖气流量控制模块的示意图；

图9为根据本发明实施例提供的电压采集电路的电路原理图；

图10为根据本发明实施例提供的dac电压输出电路的电路原理图；

图11为根据本发明实施例提供的电压放大电路的电路原理图；

图12为根据本发明实施例提供的wh-nb73物联网单元的电路原理图；

图13为根据本发明实施例提供的lora通讯单元的电路原理图；

图14为根据本发明实施例提供的基于低功耗网络的远程供暖调节方法的流程图；

具体实施方式

为了使本技术领域的人员更好地理解本发明方案，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分的实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本发明保护的范围。

需要说明的是，本发明的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的本发明的实施例能够以除了在这里图示或描述的那些以外的顺序实施。此外，术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。

实施例1

本实施例提供了一种基于低功耗网络的远程供暖调节系统，图1为根据本发明实施例提供的基于低功耗网络的远程供暖调节系统的功能示意图，如图1所示，所述系统包括：

温度采集模块102，设置于用户供暖环境中，温度采集模块102用于采集用户供暖环境内的温度信息；

暖气流量控制模块104，设置于供暖用管道井中，供暖用管道井用于向用户供暖环境内提供暖气；暖气流量控制模块104用于接收温度采集模块102发送的温度信息，并根据温度信息控制供暖用管道井的流量；

其中，暖气流量控制模块104通过lora网络和/或nb-iot网络接收温度信息。

通过本实施例中的系统，由于温度采集模块可采集用户供暖环境内的温度信息，并通过lora网络和/或nb-iot网络将温度信息发送至暖气流量控制模块以根据温度信息控制供暖用管道井的流量；因此，本实施例中的系统可以解决相关技术中远程供暖调节系统在建筑内部无法实现有效覆盖，且运行过程中的功耗较大的问题，进而达到在实现低功耗工作的同时，实现对于供暖建筑内的有效覆盖的效果。

需要进一步说明的是，当暖气流量控制模块可以直接接收温度信息，或通过第三方模块接收温度信息，如服务器等，即温度采集模块将温度信息发送至第三方模块，再由第三方模块发送至暖气流量控制模块；当暖气流量控制模块直接接收温度信息时，暖气流量控制模块与温度采集模块之间可采用lora网络进行温度信息的传输，当暖气流量控制模块通过如服务器的第三方模块接收温度信息时，可采用nb-iot网络进行温度信息的传输。

在一可选实施例中，图2为根据本发明实施例提供的温度采集模块的示意图，如图2所示，温度采集模块102至少包括：

温度采集单元1022，用于采集用户供暖环境内的温度信息；

第一通讯单元1024，用于将温度信息发送至暖气流量控制模块104之中，其中，第一通讯单元1024至少包括：lora通讯子单元。

需要进一步说明的是，图3为根据本发明实施例提供的温度采集单元的电路原理图，上述温度采集单元的具体工作方式如图3所示；其中，上述温度采集单元具体可采用温度传感器，如型号为ds18b20的温度传感元件以实现用户供暖环境内的温度信息的采集。温度传感器ds18b20在数据端口接上拉电阻。ds18b20通过一根线总线完成数据接收和发送。在发送数据时，数据引脚配置为开漏输出模式，接收数据时则配置为高组态输入，高组态状态下无法输出高电平，因此要在数据引脚接一个上拉电阻。

在一可选实施例中，温度采集模块102还包括：

第二通讯单元1026，用于将温度信息发送至用户的移动终端，其中，第二通讯单元1026至少包括：蓝牙通讯子单元。

需要进一步说明的是，图4为根据本发明实施例提供的第二通讯单元的电路原理图，上述第二通讯单元的具体工作方式如图4所示；其中，蓝牙通讯子单元具体可采用型号为hc-05的蓝牙通讯元件。hc-05的串口接收引脚没有上拉电阻，担心msp430的txd引脚上拉能力不够，所以在hc-05的uart-rxd脚上加了一个5.1k的上拉电阻。c17为去耦电容，增强芯片的刚干扰能力。在芯片的供电引脚上接了一个拨动开关，若不使用蓝牙功能可随时关断hc-05的电源。pio11引脚外接轻触按键，按键未按下前pio11引脚电平通过r8上拉电阻置低电平，当按键按下此引脚接高电平，然后给hc-05上电，模块进入at指令模式，在该模式下才能与新的设备配对连接。

通过上述第二通讯单元，温度采集模块可将环境内的温度实时反应至用户的移动终端，如手机或穿戴设备之中的app内进行显示。

在一可选实施例中，温度采集模块102还包括：显示单元1028，用于将温度信息实时向用户显示，显示单元可设置在用户供暖环境中。

需要进一步说明的是，图5为根据本发明实施例提供的显示单元的电路原理图，上述显示单元的工作方式如图5所示，其中，显示单元具体可采用oled显示屏。

此外，上述温度采集模块中还包括有用于信息处理的单片机1030，用于提供相关元件工作的电源模块1032，以及用于计时处理的时钟单元1034等。图6是根据本发明实施例提供的时钟单元的电路原理图，上述时钟单元的工作方式如图6所示。

上述温度采集模块中，单片机可采用msp430f149单片机，时钟单元可采用型号为ds1302的定时器。

需要进一步说明的是，上述图3至图6中所示的电路原理图，本领域技术人员在其基础上均可获知相应的单元的工作以及连接方式，故在此不再赘述。

图7为根据本发明实施例提供的温度采集模块的工作流程图，上述温度采集模块中各个单元之间的工作流程如图7所示。

在一可选实施例中，暖气流量控制模块104设置于供暖用管道井中的电磁阀中；图8为根据本发明实施例提供的暖气流量控制模块的示意图，如图8所示，暖气流量控制模块104至少包括：

电磁阀控制单元1042，用于控制电磁阀的开通角度；

第三通讯单元1046，用于接受温度采集模块102发送的温度信息，其中，第三通讯单元至少包括：lora通讯子单元。

需要进一步说明的是，上述暖气流量控制模块还包括adc电压采集电路，dac电压输出电路，电压放大电路，以及wh-nb73物联网单元。具体而言，暖气流量控制模块通过adc实时采集当前电磁阀的开通角度，整合温度信息后通过nb-iot网络将数据包发送到远程coap服务器上。数据发送后nb-iot自动开启接收模式，接收服务器缓存的电磁阀开度控制指令，将指令通过mcp4725数模转换电路转换成电压值送到电磁阀的输入端完成电磁阀开度值的调整。图9为根据本发明实施例提供的电压采集电路的电路原理图，上述电压采集电路的工作方式如图9所示；本实施例中选用的hfq-3202比例微分电磁阀提供开度电压值反馈信号，该反馈信号幅值范围为0-10v，msp430单片机需要采集该电压值转换成数字量的开度值。选用该单片机自带的12位adc采集电压，但是只能采集幅值在0-3.3v的电压，需要设计分压电路，电磁阀反馈信号满量程输出时电压不超过3.3v。

图10为根据本发明实施例提供的dac电压输出电路的电路原理图，上述dac电压输出电路的工作方式如图10所示，其中，选用mcp4725设计电压输出电路。mcp4725的供电电压范围在+2.7v至+5.5v。低功耗工作，轨到轨输出。i2c接口驱动芯片，有8个地址可用，可配置标准、快速、高速模式。芯片上电后，可以直接从eeprom中载入dac代码，根据设置好的输出模式输出电压信号。

图11为根据本发明实施例提供的电压放大电路的电路原理图，上述电压放大电路的工作方式如图11所示，其中，采用lm358搭建的电压放大电路，当3.3v电压输入时，要求放大后的电压为10v，电压放大倍数为3.03。rf1和r8比值为2.03。选取rf1为20.4kω，r8为10kω。rs1为平衡电阻，为减小运放的失调电压，在运放的同相输入端串联平衡电阻rs1，其阻值为rf1和r8的并联值6.71kω。

图12为根据本发明实施例提供的wh-nb73物联网单元的电路原理图，上述wh-nb73物联网单元的工作方式如图12所示，其中，wh-nb73的各项参数通过软件设置，模块内部协议将串口数据发送到nb-iot网络。硬件上将模块串口同单片机串口相连即可。

此外，图13为根据本发明实施例提供的lora通讯单元的电路原理图，上述第一通讯的单元以及第三通讯单元均可采用如图13所示的lora通讯单元进行工作。

在一可选实施例中，系统还包括：

供热站数据监控模块106，设置于远程服务器中，供热站数据监控模块106用于接收温度采集模块102和/或暖气流量控制模块104发送的温度信息，并根据温度信息指示暖气流量控制模块104控制供暖用管道井的流量；

其中，供热站数据监控模块106通过nb-iot网络接收温度信息。

在一可选实施例中，暖气流量控制模块还包括：电磁阀监测单元1048，用于获取电磁阀的开通角度信息；

供热站数据监控模块还用于：

接收温度信息以及电磁阀监测单元发送的开通角度信息；根据温度信息以及开通角度信息，指示电磁阀控制单元控制电磁阀的开通角度；

其中，供热站数据监控模块通过nb-iot网络接收开通角度信息。

需要进一步说明的是，上述电磁阀监测单元实际即可由上述实施例中的adc电压采集电路，dac电压输出电路，电压放大电路得以实现。

需要进一步说明的是，上述图8至图13所示的电路原理图，本领域技术人员在其基础上均可获知相应的单元的工作以及连接方式，故在此不再赘述。

实施例2

根据本发明的另一个实施例，还提供了一种基于低功耗网络的远程供暖调节方法，图14为根据本发明实施例提供的基于低功耗网络的远程供暖调节方法的流程图，如图14所示，所述方法包括：

s202，通过以下对象中的至少之一获取用户供暖环境中的温度信息：lora网络、nb-iot网络；

s204，根据温度信息调整供暖用管道井的流量，其中，供暖用管道井用于向用户供暖环境提供暖气。

通过本实施例中的方法，由于温度采集模块可采集用户供暖环境内的温度信息，并通过lora网络和/或nb-iot网络将温度信息发送至暖气流量控制模块以根据温度信息控制供暖用管道井的流量；因此，本实施例中的方法可以解决相关技术中远程供暖调节系统在建筑内部无法实现有效覆盖，且运行过程中的功耗较大的问题，进而达到在实现低功耗工作的同时，实现对于供暖建筑内的有效覆盖的效果。

在一可选实施例中，上述步骤s204中，根据温度信息调整供暖用管道井的流量，包括：

根据温度信息调整供暖用管道井内电磁阀的开通角度，以调整供暖用管道井的流量。

在一可选实施例中，上述根据温度信息调整供暖用管道井内电磁阀的开通角度，包括：

获取温度信息以及供暖用管道井内电磁阀的开通角度信息；

根据温度信息以及开通角度信息，调整电磁阀的开通角度。

在一可选实施例中，方法还包括：将温度信息发送至用户的移动终端。

需要进一步说明的是，上述将温度信息发送至用户的移动终端，用于指示将温度信息发送至用户移动终端，如手机或可穿戴设备的app内进行显示。

通过以上的实施方式的描述，本领域的技术人员可以清楚地了解到根据上述实施例的方法可借助软件加必需的通用硬件平台的方式来实现，当然也可以通过硬件，但很多情况下前者是更佳的实施方式。基于这样的理解，本发明的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储介质(如rom/ram、磁碟、光盘)中，包括若干指令用以使得一台终端设备(可以是手机，计算机，服务器，或者网络设备等)执行本发明各个实施例所述的方法。

实施例3

本发明的实施例还提供了一种存储介质，该存储介质中存储有计算机程序，其中，该计算机程序被设置为运行时执行上述任一项方法实施例中的步骤。

可选地，在本实施例中，上述存储介质可以被设置为存储用于执行以下步骤的计算机程序：

s1，通过以下对象中的至少之一获取用户供暖环境中的温度信息：lora网络、nb-iot网络；

s2，根据温度信息调整供暖用管道井的流量，其中，供暖用管道井用于向用户供暖环境提供暖气。

可选地，在本实施例中，上述存储介质可以包括但不限于：u盘、只读存储器(read-onlymemory，简称为rom)、随机存取存储器(randomaccessmemory，简称为ram)、移动硬盘、磁碟或者光盘等各种可以存储计算机程序的介质。

实施例4

本发明的实施例还提供了一种电子装置，包括存储器和处理器，该存储器中存储有计算机程序，该处理器被设置为运行计算机程序以执行上述任一项方法实施例中的步骤。

可选地，上述电子装置还可以包括传输设备以及输入输出设备，其中，该传输设备和上述处理器连接，该输入输出设备和上述处理器连接。

可选地，在本实施例中，上述处理器可以被设置为通过计算机程序执行以下步骤：

s1，通过以下对象中的至少之一获取用户供暖环境中的温度信息：lora网络、nb-iot网络；

s2，根据温度信息调整供暖用管道井的流量，其中，供暖用管道井用于向用户供暖环境提供暖气。

可选地，本实施例中的具体示例可以参考上述实施例及可选实施方式中所描述的示例，本实施例在此不再赘述。

显然，本领域的技术人员应该明白，上述的本发明的各模块或各步骤可以用通用的计算装置来实现，它们可以集中在单个的计算装置上，或者分布在多个计算装置所组成的网络上，在一可选实施例中，它们可以用计算装置可执行的程序代码来实现，从而，可以将它们存储在存储装置中由计算装置来执行，并且在某些情况下，可以以不同于此处的顺序执行所示出或描述的步骤，或者将它们分别制作成各个集成电路模块，或者将它们中的多个模块或步骤制作成单个集成电路模块来实现。这样，本发明不限制于任何特定的硬件和软件结合。

以上仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。