專(zhuān)利名稱(chēng)：自適應(yīng)供熱節(jié)能調(diào)節(jié)器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型屬于供暖節(jié)能技術(shù)領(lǐng)域，設(shè)計(jì)一種電子控制裝置，可以根據(jù)天 氣情況和用戶(hù)選擇的供熱策略，在符合國(guó)家供熱標(biāo)準(zhǔn)的前提下，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)供熱 控制，節(jié)省能源。
背景技術(shù)：
我國(guó)目前廣泛使用的鍋爐供熱采暖系統(tǒng)存在的主要問(wèn)題運(yùn)行過(guò)程中需要 管理者憑個(gè)人工作經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行調(diào)節(jié)預(yù)測(cè)，手動(dòng)調(diào)節(jié)流量閥門(mén)來(lái)進(jìn)行供熱調(diào)節(jié)，這 造成了整個(gè)系統(tǒng)供熱品質(zhì)不穩(wěn)定，調(diào)節(jié)精度低，系統(tǒng)供熱效率低。而同時(shí)隨著 人民生活水平的日益提高，國(guó)家對(duì)于居民供熱系統(tǒng)的要求越來(lái)越嚴(yán)格，為了符 合國(guó)家的供熱標(biāo)準(zhǔn)，現(xiàn)在各大供熱企業(yè)均采用過(guò)供熱(超供)的方式來(lái)調(diào)控系 統(tǒng)，這更加降低了整個(gè)系統(tǒng)的供熱效率，造成巨大的熱能浪費(fèi)。目前已知的供熱自控系統(tǒng)被稱(chēng)作氣候補(bǔ)償器，采用單片機(jī)作為核心、用設(shè) 定的溫度曲線(xiàn)來(lái)計(jì)算供熱參數(shù)，采用鉑金屬電阻或熱電偶模擬傳感器，控制電 動(dòng)三通閥來(lái)調(diào)節(jié)流量。雖然實(shí)現(xiàn)了自動(dòng)控制，但是仍然存在諸多問(wèn)題模擬傳 感器采樣精度低，電動(dòng)三通閥為開(kāi)關(guān)闊，整體控制精度差；采用溫度曲線(xiàn)作為 計(jì)算依據(jù)，導(dǎo)致在特殊天氣條件下(大風(fēng)，劇烈降溫，降雪)系統(tǒng)無(wú)法正確處 置，供熱品質(zhì)差；系統(tǒng)參數(shù)由人工設(shè)定，通用性差，調(diào)試周期長(zhǎng)等缺點(diǎn)。針對(duì) 以上問(wèn)題，設(shè)計(jì)一種具有高度智能和較高控制精度的供熱節(jié)能調(diào)節(jié)設(shè)備，具有發(fā)明內(nèi)容為了解決已有供熱控制系統(tǒng)中的調(diào)節(jié)精度低和智能化程度低的問(wèn)題，本實(shí) 用新型提供一種fi適應(yīng)供熱節(jié)能調(diào)節(jié)器，具有智能、精確、穩(wěn)定、高效的系統(tǒng) 控制能力，大幅減少熱能浪費(fèi)，穩(wěn)定供熱品質(zhì)。同時(shí)，本裝置丄程安裝簡(jiǎn)單靈 活，可應(yīng)用于燃煤或燃油鍋爐供熱系統(tǒng)，安裝在一次或二次供熱管網(wǎng)上，工程 改造簡(jiǎn)單。本實(shí)用新型采用的技術(shù)方案是以高速高精度微控制器作為運(yùn)算控制核心， 采用分布式高精度數(shù)字溫度傳感器采集所需信號(hào)，內(nèi)置自動(dòng)參數(shù)提取算法、策 略自適應(yīng)算法和預(yù)測(cè)調(diào)節(jié)算法，進(jìn)行邏輯運(yùn)算，輸出工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)電壓或電流信號(hào)， 控制高精度開(kāi)度電閥門(mén)，實(shí)現(xiàn)供熱流量精確調(diào)節(jié)。微控制器采用Silicon Labs C8051F集成混合信號(hào)芯片，具有高速CIP-51 內(nèi)核，片內(nèi)集成了數(shù)據(jù)采集和控制系統(tǒng)中常用的模擬、數(shù)字外設(shè)及其他功能部 件；內(nèi)置64K FLASH程序存儲(chǔ)器、64K RAM，具有片內(nèi)調(diào)試電路，通過(guò)JTAG接 口可以進(jìn)行非侵入式、全速的在系統(tǒng)調(diào)試和軟件升級(jí)。傳感器采用了 Dallas DS18B20分布式單總線(xiàn)數(shù)字溫度傳感器，測(cè)量精度為 士0.0625'C，針對(duì)此類(lèi)傳感器的線(xiàn)性測(cè)量誤差，在軟件算法中采用了標(biāo)定糾正 算法予以校正。算法設(shè)計(jì)中采用了自動(dòng)參數(shù)提取算法、策略自適應(yīng)算法和預(yù)測(cè)調(diào)節(jié)算法。 在實(shí)際的供熱管網(wǎng)環(huán)境中，由于各個(gè)供熱小區(qū)的房屋建設(shè)采用了不同的建筑材 料、設(shè)計(jì)方案、陽(yáng)光朝向、風(fēng)速風(fēng)向?qū)е铝朔课萆嵯禂?shù)的不一致和不確定。 另外，供熱管網(wǎng)的輸入輸出參數(shù)也具有非線(xiàn)性特征。這些都會(huì)要求供暖節(jié)能設(shè) 備在不同的安裝環(huán)境中需要采用不同的設(shè)置參數(shù)和控制策略，我們采用自動(dòng)參 數(shù)提取技術(shù)設(shè)計(jì)了可以自動(dòng)采集相關(guān)參數(shù)并設(shè)置的軟件模塊。在特殊氣候條件時(shí)，由于供熱系統(tǒng)的調(diào)節(jié)速度比較慢，往往會(huì)造成整個(gè)供熱系統(tǒng)反應(yīng)緩慢，導(dǎo) 致用戶(hù)溫度達(dá)不到要求，針對(duì)此類(lèi)問(wèn)題，我們采用了策略自適應(yīng)算法和預(yù)測(cè)調(diào) 節(jié)技術(shù)，根據(jù)已獲取的數(shù)據(jù)，選擇出合適的供熱策略，計(jì)算出參數(shù)變化梯度， 并進(jìn)行預(yù)測(cè)，根據(jù)預(yù)測(cè)結(jié)果，提前進(jìn)行系統(tǒng)調(diào)節(jié)，改善供熱品質(zhì)，穩(wěn)定供熱狀 態(tài)。輸出端口采用工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)可以選擇輸出1 5V或者4 20mA作為控制信號(hào)， 輸出精度達(dá)到r;以上。可以選擇符合工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的開(kāi)度電閥門(mén)作為受控設(shè)備，總 體達(dá)到很高的控制精度。本實(shí)用新型的效果和益處是自動(dòng)設(shè)定系統(tǒng)參數(shù)，無(wú)需人工干預(yù)，根據(jù)天 氣情況和供熱要求，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)、精確、穩(wěn)定、高效的供熱控制，在符合國(guó)家供 熱標(biāo)準(zhǔn)的前提下，大幅減少熱能浪費(fèi)，節(jié)約供熱經(jīng)費(fèi)，調(diào)高供熱效率，穩(wěn)定供 熱品質(zhì)，提高供熱質(zhì)量，減少用戶(hù)投訴。設(shè)備易于安裝，目.具有良好的穩(wěn)定性， 維護(hù)費(fèi)用低。


圖1是自適應(yīng)供暖節(jié)能器電路原理框圖。圖中l(wèi)單總線(xiàn)數(shù)字傳感器陣列；2信號(hào)采集電路；3主控制板；4人機(jī)交 互接口； 5輸出控制電路；6輔助電路；7電開(kāi)度閥門(mén)；8電開(kāi)度闊門(mén)。圖2是自適應(yīng)供暖節(jié)能器主控電路原理圖。圖3是自適應(yīng)供暖節(jié)能器接口電路原理圖。圖4是自適應(yīng)供暖節(jié)能器輔助電路原理圖。圖5是自適應(yīng)供暖節(jié)能器輸出控制電路原理圖。圖6是自適應(yīng)供暖節(jié)能器控制流程圖。
具體實(shí)施方式
以下結(jié)合技術(shù)方案和附圖詳細(xì)敘述本實(shí)用新型的具體實(shí)施方式
。在圖1中的主控制板3通過(guò)接口電路，連接信號(hào)采集電路2人機(jī)交互接口 4 輸出控制電路5輔助電路6。信號(hào)采集電路連接2單總線(xiàn)數(shù)字傳感器陣列1用 于獲取系統(tǒng)數(shù)據(jù)。輸出控制電路連接5電開(kāi)度閥門(mén)7和電開(kāi)度閥門(mén)8，用于同時(shí) 控制兩路閥門(mén)工作。系統(tǒng)上電后，首先進(jìn)行初始化，然后通過(guò)自動(dòng)參數(shù)獲取算 法得到實(shí)際運(yùn)行參數(shù)，然后通過(guò)單總線(xiàn)數(shù)字傳感器陣列獲取外部數(shù)據(jù)，根據(jù)以 上信息，進(jìn)行梯度計(jì)算和預(yù)測(cè)調(diào)節(jié)，最后通過(guò)輸出控制電路控制電開(kāi)度閥門(mén)。 在此過(guò)程中，如果遇到系統(tǒng)設(shè)定的情況，則自動(dòng)調(diào)整供暖策略并顯示工作狀態(tài)。
權(quán)利要求1.一種自適應(yīng)供熱節(jié)能調(diào)節(jié)器，由單總線(xiàn)數(shù)字傳感器陣列，信號(hào)采集電路，主控制板，人機(jī)交互接口，輸出控制電路，輔助電路，電開(kāi)度閥門(mén)組成，其特征在于主控制板(3)通過(guò)接口電路，連接信號(hào)采集電路(2)人機(jī)交互接口(4)輸出控制電路(5)輔助電路(6)；信號(hào)采集電路連接(2)單總線(xiàn)數(shù)字傳感器陣列(1)用于獲取系統(tǒng)數(shù)據(jù)；輸出控制電路連接(5)電開(kāi)度閥門(mén)(7)和電開(kāi)度閥門(mén)(8)，用于同時(shí)控制兩路閥門(mén)工作。
專(zhuān)利摘要自適應(yīng)供熱節(jié)能控制器屬于供暖節(jié)能技術(shù)領(lǐng)域，涉及到一種以節(jié)能和改善供熱系統(tǒng)工作狀況為目的電子裝置，應(yīng)用于鍋爐供暖系統(tǒng)中。它由單總線(xiàn)數(shù)字傳感器陣列，信號(hào)采集電路，主控制板，人機(jī)交互接口，輸出控制電路，輔助電路，電開(kāi)度閥門(mén)組成。本實(shí)用新型的效果和益處是自動(dòng)設(shè)定系統(tǒng)參數(shù)，無(wú)需人工干預(yù)，根據(jù)天氣情況和供熱要求，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)、精確、穩(wěn)定、高效的供熱控制，在符合國(guó)家供熱標(biāo)準(zhǔn)的前提下，大幅減少熱能浪費(fèi)，節(jié)約供熱經(jīng)費(fèi)，調(diào)高供熱效率，穩(wěn)定供熱品質(zhì)，提高供熱質(zhì)量，減少用戶(hù)投訴。設(shè)備易于安裝，且具有良好的穩(wěn)定性，維護(hù)費(fèi)用低。
文檔編號(hào)G05B19/04GK201218909SQ200820010289
公開(kāi)日2009年4月8日 申請(qǐng)日期2008年1月13日 優(yōu)先權(quán)日2008年1月13日
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