一种换热站供热调控系统及方法与流程

1.本发明涉及供热调控领域，特别是涉及一种换热站供热调控系统及方法。


背景技术：

2.在城市公共供暖领域，换热站在一次网和二次网之间起到了至关重要的作用，换热站所提供的供水温度决定了用户的室内温度，供水温度越高，室内温度随之也会越高，反之则降低，因此，如何调控供水温度以满足用户室内温度达标是一个值得研究的问题。
3.由于热源厂所提供的供回水温差是不会主动改变的，因此在固定的供热流量情况下经过换热器换热后，换热站所能提供的供水温度也是固定的。又由于换热站与供暖区域存在较长的管道距离，所以二次网的供热水需要一段时间才能到达供暖区域，在这一过程中会不可避免地流失部分热量，且由于室外温度的变化，室内散热也会发生变化，从而导致室内温度会波动，使得供水温度不能满足用户室内温度达标，进而导致供热不达标。
4.因此，本领域亟需一种换热站供热调控系统及方法，以解决二次网供热用户室内温度随天气变化波动，导致供热不达标的问题。


技术实现要素：

5.本发明的目的是提供一种换热站供热调控系统及方法，通过室外气温对换热站的供水温度进行补偿，对一次网的供水管道的供水流量进行智能调控，从而实现对换热站的供水温度的智能调控，以使二次网供热用户室内温度达标并维持稳定。
6.为实现上述目的，本发明提供了如下方案：
7.一种换热站供热调控系统，包括：智能电动阀门、温度采集器、热站采集调控单元和气象监测单元；
8.所述智能电动阀门，设置于一次网供水管道靠近换热站的一端；所述一次网供水管道为热源厂至换热站之间的供水管道；
9.所述温度采集器，设置于二次网供水管道靠近换热站的一端，并与所述热站采集调控单元连接，用于采集换热站的实时供水温度；所述二次网供水管道为换热站至供热区域的供水管道；
10.所述气象监测单元，用于采集实时室外气温或从气象部门的天气预报系统直接获取当地室外气温，并将所述室外气温上传至云端服务器；
11.所述云端服务器，根据所述室外气温，计算理论供水温度，并将所述理论供水温度发送至所述热站采集调控单元；
12.所述热站采集调控单元，根据所述理论供水温度和所述实时供水温度，调节所述智能电动阀门的开度，以使所述实时供水温度达到所述理论供水温度。
13.在一些实施例中，所述云端服务器，根据所述室外气温，计算理论供水温度，具体包括：
14.根据以下公式计算理论供水温度：
15.t1＝t
0-kδt
16.其中，t1为理论供水温度，t0为换热站所在区域0℃气温对应的达标室内温度的基础供水温度经验预设值，k为保温系数，δt为室外气温。
17.在一些实施例中，所述系统还包括智能温度采集器；
18.所述智能温度采集器，设置于每个用户的室内，用于采集用户的室内温度，并将所述室内温度上传至所述云端服务器；
19.所述云端服务器，根据所述室内温度，计算室内平均温度；若多个统计周期的所述室内平均温度与达标室内温度均不相同，但多个统计周期的所述室内平均温度与所述达标室内温度的温度差保持不变，则确定所述基础供水温度经验预设值t0预设不正确；
20.当确定所述基础供水温度经验预设值t0预设不正确时，所述云端服务器，利用所述基础供水温度经验预设值t0减去所述温度差，得到基础供水温度经验调控值t0'；
21.所述云端服务器，根据所述基础供水温度经验调控值t0'和所述室外气温，计算理论供水调控温度，并将所述理论供水调控温度发送至所述热站采集调控单元；
22.所述热站采集调控单元，根据所述理论供水调控温度和所述实时供水温度，调节所述智能电动阀门的开度，以使所述实时供水温度达到所述理论供水调控温度。
23.在一些实施例中，所述云端服务器，根据所述室内温度，计算室内平均温度；若多个统计周期的所述室内平均温度与所述达标室内温度均不相同，且多个统计周期的所述室内平均温度与所述达标室内温度的温度差也不相同，则确定所述保温系数k设置有误；
24.当确定所述保温系数k设置有误时，所述热站采集调控单元，将所述实时供水温度上传至所述云端服务器；
25.所述云端服务器，根据所述室外气温和所述实时供水温度，计算调整所述保温系数k，公式为：
[0026][0027]
其中，t'1为实时供水温度，t0为换热站所在区域0℃气温对应的达标室内温度的基础供水温度经验预设值，δt为室外气温。
[0028]
另一方面，本发明还提供了一种换热站供热调控方法，所述方法包括：
[0029]
获取换热站的实时供水温度；
[0030]
获取室外气温；
[0031]
根据所述室外气温，计算理论供水温度；
[0032]
根据所述理论供水温度和所述实时供水温度，调节智能电动阀门的开度，以使所述实时供水温度达到所述理论供水温度；所述智能电动阀门，设置于一次网供水管道靠近换热站的一端。
[0033]
在一些实施例中，所述根据所述室外气温，计算理论供水温度，具体包括：
[0034]
根据以下公式计算理论供水温度：
[0035]
t1＝t
0-kδt
[0036]
其中，t1为理论供水温度，t0为换热站所在区域0℃气温对应的达标室内温度的基础供水温度经验预设值，k为保温系数，δt为室外气温。
[0037]
在一些实施例中，获取每个用户的室内温度；
[0038]
根据所述室内温度，计算室内平均温度；若多个统计周期的所述室内平均温度与达标室内温度均不同，但多个统计周期的所述室内平均温度与所述达标室内温度的温度差保持不变，则确定所述基础供水温度经验预设值t0预设不正确；
[0039]
当确定所述基础供水温度经验预设值t0预设不正确时，利用所述基础供水温度经验预设值t0减去所述温度差，得到基础供水温度经验调控值t0'；
[0040]
根据所述基础供水温度经验调控值t0'和所述室外气温，计算理论供水调控温度；
[0041]
根据所述理论供水调控温度和所述实时供水温度，调节所述智能电动阀门的开度，以使所述实时供水温度达到所述理论供水调控温度。
[0042]
在一些实施例中，若多个统计周期的所述室内平均温度与所述达标室内温度均不相同，且多个统计周期的所述室内平均温度与所述达标室内温度的温度差也不相同，则确定所述保温系数k设置有误；
[0043]
当确定所述保温系数k设置有误时，根据所述室外气温和所述实时供水温度，计算调整所述保温系数k，公式为：
[0044][0045]
其中，t'1为实时供水温度，t0为换热站所在区域0℃气温对应的达标室内温度的基础供水温度经验预设值，δt为室外气温。
[0046]
根据本发明提供的具体实施例，本发明公开了以下技术效果：
[0047]
本发明提供了一种换热站供热调控系统及方法，利用气象监测单元实时采集室外气温或通过相关气象部门的天气预报系统直接获取当地室外气温，并依据获取的室外气温计算供热站在该室外气温下的理论供水温度，根据理论供水温度和实时供水温度，对一次网的供水管道的智能电动阀门进行动态调节，以改变一次网的供水流量，从而实现对换热站对供暖区域的供热温度的动态调节，进而使得二次网供热用户的室内温度可以稳定达标。
[0048]
同时，本发明还可以利用天气预报系统预测的的未来某一时段的室外温度，预测该未来时间段的理论供水温度，有效减小了天气对供水温度的影响，使得用户的室内温度可以得到快速补偿。
[0049]
本发明的云端服务器还可以通过用户的室内温度，对预设的基础供水温度经验预设值和保温系数进行自动修正，有效提高了供热温度的预测精度。
附图说明
[0050]
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例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，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。以下附图并未刻意按实际尺寸等比例缩放绘制，重点在于示出本发明的主旨。
[0051]
图1示出了根据本发明的实施例提供的一种换热站供热调控系统的结构示意图；
[0052]
图2示出了根据本发明的实施例提供的一种换热站供热调控系统示意图；
[0053]
图3示出了根据本发明的实施例提供的一种换热站供热调控系统的调控示意图；
[0054]
图4示出了根据本发明的实施例提供的一种换热站供热调控方法的流程示意图；
[0055]
图5示出了根据本发明的实施例提供的一种换热站供热调控方法的调控流程示意图。
具体实施方式
[0056]
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的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
[0057]
如本发明和权利要求书中所示，除非上下文明确提示例外情形，“一”、“一个”、“一种”和/或“该”等词并非特指单数，也可包括复数。一般说来，术语“包括”与“包含”仅提示包括已明确标识的步骤和元素，而这些步骤和元素不构成一个排它性的罗列，方法或者设备也可能包含其他的步骤或元素。
[0058]
虽然本发明对根据本发明的实施例的管道中的某些模块做出了各种引用，然而，任何数量的不同模块可以被使用并运行在用户终端和/或服务器上。所述模块仅是说明性的，并且所述管道和方法的不同方面可以使用不同模块。
[0059]
本发明中使用了流程图用来说明根据本发明的实施例的管道所执行的操作。应当理解的是，前面或下面操作不一定按照顺序来精确地执行。相反，根据需要，可以按照倒序或同时处理各种步骤。同时，也可以将其他操作添加到这些过程中，或从这些过程移除某一步或数步操作。
[0060]
为了便于理解，本发明中用到的部分专业术语和简称解释如下：
[0061]
一次网供水管道，为热源厂至换热站之间设置的供水管道；
[0062]
二次网供水管道，为换热站至供热区域之间设置的供水管道。
[0063]
本发明提供了一种换热站供热调控系统及方法，利用气象监测单元实时采集室外气温或通过相关气象部门的天气预报系统直接获取当地室外气温，并依据获取的室外气温计算供热站在该室外气温下的理论供水温度，根据理论供水温度和实时供水温度两者的温度差，对一次网的供水管道的智能电动阀门进行动态调节，以改变一次网的供水流量，从而实现对换热站对供暖区域的供热温度的动态调节，进而使得二次网供热用户的室内温度可以稳定达标。
[0064]
为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。
[0065]
实施例一
[0066]
如图1和图2所示，本实施例提供了一种换热站供热调控系统。该系统包括智能电动阀门、温度采集器、热站采集调控单元和气象监测单元。
[0067]
其中，智能电动阀门设置于一次网供水管道靠近换热站的一端，温度采集器设置于二次网供水管道靠近换热站的一端，并与热站采集调控单元连接。气象监测单元可以实时采集当地室外气温，或从相关气象部门的天气预报系统中直接获取当地室外气温，并将获得的室外气温发送至云端服务器。云端服务器根据接收到的室外气温，对下一时段的理论供水温度进行预测计算，并将计算得到的理论供水温度发送至热站采集调控单元。热站
采集调控单元，依据接收到的理论供水温度和温度采集器采集的换热站的实时供水温度，调节智能电动阀门的开度，从而使实时供水温度可以趋近理论供水温度的大小，甚至达到理论供水温度。
[0068]
作为一个具体的实施例，云端服务器可以根据以下公式计算理论供水温度：
[0069]
t1＝t
0-kδt
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(1)
[0070]
其中，t1为理论供水温度，t0为换热站所在区域0℃气温对应的达标室内温度的基础供水温度经验预设值，k为保温系数，δt为室外气温。举例来讲，假设温度采集器获取的换热站的实时供水温度为70℃，该换热站所管控的区域0℃气温对应的达标室内温度的基础供水温度经验预设值t0为60℃，云端服务器预设的保温系数k为1.2，气象监测单元获取的当地室外气温δt为-10℃，那么将以上数据带入公式(1)，从而获得在当前室外气温下的该换热站的理论供水温度t1应为72℃。由此可见，实时供水温度要比理论供水温度要低2℃，因此，此时热站采集调控单元将会增大智能电动阀门的开度，从而增大一次网中热源厂至换热站的供水流量，进而增大一次网供热水与二次网的供热水的换热效率，提高换热站的实时供水温度，使其可以趋近理论供水温度的大小，甚至达到理论供水温度。相反，若实时供水温度高于理论供水温度，热站采集调控单元将会减小智能电动阀门的开度，从而减小一次网中热源厂至换热站的供水流量，进而减小一次网供热水与二次网的供热水的换热效率，降低换热站的实时供水温度，以减少能源浪费。
[0071]
此外，作为一个具体的实施例，因天气预报系统具有预测当地未来时段气温的功能，因此在对将来某一时段的理论供水温度进行预测计算，可以选取当地的实时室外气温，也可以选取通过天气预报系统获得的当前时刻的将来一个小时、两个小时等对应的某一未来时间段内的室外温度，利用公式(1)对换热站的理论供水温度进行预测计算，从而减小因天气温度的变化对供热温度的影响，提高供热补偿效率。
[0072]
综上所述，本实施例依据室外气温的变化，对换热站的下一时段的供水温度进行预测，根据预测得到的理论供水温度，对一次网中热源厂至换热站的供水流量进行动态调控，从而实现对换热站的实时供水温度的动态调控，进而满足二次网供热用户室内温度稳定达标。
[0073]
实施例二
[0074]
基于实施例一所提供的一种换热站供热调控系统，如图3所示，系统中可以设置智能温度采集器。智能温度采集器，设置于换热站管控的每个用户的室内，用于采集用户的室内温度，并将获取的室内温度发送至云端服务器。云端服务器对用户的室内温度进行周期性统计，并计算每个统计周期的室内平均温度。
[0075]
作为一个具体的实施例，云端服务器内预先设置有当地供热的用户达标室内温度。若多个统计周期的室内平均温度与达标室内温度均不相同，但两者的温度差保持不变，则云端服务器可以确定基础供水温度经验预设值t0预设不正确。此时，云端服务器将会利用基础供水温度经验预设值t0减去室内平均温度与达标室内温度的温度差，得到基础供水温度经验调控值t0'。然后，云端服务器根据基础供水温度经验调控值t0'和室外气温，利用公式(1)计算理论供水调控温度，具体公式为：
[0076]
t
11
＝t0'-kδt
[0077]
其中，t
11
为理论供水调控温度，t0'为基础供水温度经验调控值，k为保温系数，δt
为室外气温。然后云端服务器将理论供水调控温度发送至热站采集调控单元，热站采集调控单元，根据理论供水调控温度和实时供水温度，调节智能电动阀门的开度，以使实时供水温度趋近于理论供水调控温度，甚至达到理论供水调控温度的大小。
[0078]
具体地，假设当地供热的用户达标室内温度为18℃，云端服务器以24小时为一统计周期，计算获得换热站所管控的所有用户某一统计周期的室内平均温度为15℃，且三个统计周期的室内平均温度均为15℃，显然，这三个统计周期的室内平均温度并没有达到达标室内温度的要求，但是每个统计周期的室内平均温度与达标室内温度的温度差均为-3℃。因此，此时云端服务器可以确定基础供水温度经验预设值t0预设不正确，并利用基础供水温度经验预设值t0减去室内平均温度与达标室内温度的温度差-3℃，得到基础供水温度经验调控值t0'＝t0+3℃。通过公式(1)，云端服务器计算得到理论供水调控温度t
11
＝t0'-kδt＝t1+3℃，由此可见，基础供水温度经验预设值t0设置偏小，从而导致换热站的实时供水温度偏小，所以云端服务器将调整后计算获得理论供水调控温度t
11
发送至热站采集调控单元，热站采集调控将会增大智能电动阀门的开度，增大一次网中热源厂至换热站的供水流量，进而增大一次网供热水与二次网的供热水的换热效率，提高换热站的实时供水温度。
[0079]
若多个统计周期的室内平均温度与达标室内温度均不相同，且多个统计周期的室内平均温度与达标室内温度的温度差也不相同，则云端服务器可以确定保温系数k设置有误。此时，热站采集调控单元将换热站的实时供水温度上传至云端服务器。云端服务器根据接收到的室外气温和实时供水温度，计算调整保温系数k，具体公式为：
[0080][0081]
其中，t'1为实时供水温度，t0为换热站所在区域0℃气温对应的达标室内温度的基础供水温度经验预设值，δt为室外气温。云端服务器根据调整后的保温系数，重新计算换热站的理论供水温度，并作出相应的调节过程。
[0082]
具体地，假设当地供热的用户达标室内温度为18℃，云端服务器以24小时为一统计周期，计算获得换热站所管控的所有用户的第一统计周期至第三统计周期的室内平均温度依次为15℃、19℃、20℃，很明显，这三个统计周期的室内平均温度并没有达到达标室内温度的要求，且每个统计周期的室内平均温度与达标室内温度的温度差也不相同。因此，云端服务器可以判定保温系数k设置有误，此时云端服务器将会根据公式(2)重新计算调整保温系数，并利用获得的调整后的保温系数，重新计算换热站的供水温度，对智能电动阀门的开度做出对应的调整，以实现用户的室内温度维持恒定达标。
[0083]
由此得出，本实施例利用换热站管控的每一个的用户的室内温度，使得云端服务器对基础供水温度经验预设值t0和保温系数k进行自动修正，使其可以满足当地达标室内温度的要求，从而实现每一用户的室内温度维持恒定达标，有效提高了供热温度的预测精度。
[0084]
实施例三
[0085]
如图4所示，本实施例提供了一种换热站供热调控方法，其具体步骤包括：
[0086]
获取换热站的实时供水温度。
[0087]
获取室外气温，该室内温度是气象监测单元采集的实时室外温度或是通过从气象部门的天气预报系统直接获取当地室外气温。
[0088]
根据室外气温，计算理论供水温度。
[0089]
作为一个具体的实施例，根据以下公式计算理论供水温度：
[0090]
t1＝t
0-kδt
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(1)
[0091]
其中，t1为理论供水温度，t0为换热站所在区域0℃气温对应的达标室内温度的基础供水温度经验预设值，k为保温系数，δt为室外气温。
[0092]
根据理论供水温度和所述实时供水温度，增大或减小智能电动阀门的开度，从而使实时供水温度可以趋近理论供水温度的大小，甚至达到理论供水温度。
[0093]
其次，考虑到基础供水温度经验预设值t0和保温系数k是人为预先设定的，且受室外气温的影响，因此t0和k存在预设误差，本实施例可以通过换热站所管控的每一用户的室内温度，对基础供水温度经验预设值t0和保温系数k进行自动修正调整，如图5所示，其具体调整过程为：
[0094]
根据采集的每一用户的室内温度，计算室内平均温度。
[0095]
若多个统计周期的室内平均温度与预设的达标室内温度均不同，即每个统计周期的室内平均温度均没有满足达标室内温度的要求，但每个统计周期的室内平均温度与达标室内温度的温度差维持恒定不变，则可以判定基础供水温度经验预设值t0预设不正确。
[0096]
此时，利用基础供水温度经验预设值t0减去室内平均温度与达标室内温度的温度差，得到基础供水温度经验调控值t0'。然后，通过公式(1)计算理论供水调控温度，具体公式为：
[0097]
t
11
＝t0'-kδt
[0098]
其中，t
11
为理论供水调控温度，t0'为基础供水温度经验调控值，k为保温系数，δt为室外气温。然后，根据理论供水调控温度和实时供水温度，调节所述智能电动阀门的开度，以使所述实时供水温度趋近于理论供水调控温度，甚至达到理论供水调控温度的大小。
[0099]
若多个统计周期的室内平均温度与达标室内温度均不相同，且每一个统计周期的室内平均温度与达标室内温度的温度差也不相同，则可以判定保温系数k设置有误。
[0100]
此时，根据当地室外气温和换热站的实时供水温度，计算调整保温系数k，公式为：
[0101][0102]
其中，t'1为实时供水温度，t0为换热站所在区域0℃气温对应的达标室内温度的基础供水温度经验预设值，δt为室外气温。然后，根据调整后的保温系数，重新计算换热站的理论供水温度，并作出相应的调节过程。
[0103]
综上所述，本发明提供了一种换热站供热调控系统及方法，利用气象监测单元实时采集室外气温或通过相关气象部门的天气预报系统直接获取当地室外气温，并依据获取的室外气温计算供热站在该室外气温下的理论供水温度，根据理论供水温度和实时供水温度两者的温度差，对一次网的供水管道的智能电动阀门进行动态调节，以改变一次网的供水流量，从而实现对换热站对供暖区域的供热温度的动态调节，进而使得二次网供热用户的室内温度可以稳定达标。
[0104]
同时，本发明还可以利用天气预报系统预测的的未来某一时段的室外温度，预测该未来时间段的理论供水温度，有效减小了天气对供水温度的影响，使得用户的室内温度可以得到快速补偿。
[0105]
本发明的云端服务器还可以通过用户的室内温度，对预设的基础供水温度经验预设值和保温系数进行自动修正，有效提高了供热温度的预测精度。
[0106]
本发明使用了特定词语来描述本发明的实施例。如“第一/第二实施例”、“一实施例”、和/或“一些实施例”意指与本发明至少一个实施例相关的某一特征、结构或特点。因此，应强调并注意的是，本说明书中在不同位置两次或多次提及的“一实施例”或“一个实施例”或“一替代性实施例”并不一定是指同一实施例。此外，本发明的一个或多个实施例中的某些特征、结构或特点可以进行适当的组合。
[0107]
除非另有定义，这里使用的所有术语(包括技术和科学术语)具有与本发明所属领域的普通技术人员共同理解的相同含义。还应当理解，诸如在通常字典里定义的那些术语应当被解释为具有与它们在相关技术的上下文中的含义相一致的含义，而不应用理想化或极度形式化的意义来解释，除非这里明确地这样定义。
[0108]
上面是对本发明的说明，而不应被认为是对其的限制。尽管描述了本发明的若干示例性实施例，但本领域技术人员将容易地理解，在不背离本发明的新颖教学和优点的前提下可以对示例性实施例进行许多修改。因此，所有这些修改都意图包含在权利要求书所限定的本发明范围内。应当理解，上面是对本发明的说明，而不应被认为是限于所公开的特定实施例，并且对所公开的实施例以及其他实施例的修改意图包含在所附权利要求书的范围内。本发明由权利要求书及其等效物限定。