【地暖】-行业新闻
  • 无线智能温控

  • 来源:  发布时间:2015-11-13 10:26:08  浏览:2638
  • 低温地面辐射供暖系统中无线智能温控技术的开发研究

    作者:佛山市日丰企业有限公司 欧伟基 林细勇 谭学良
     

    摘 要 低温热水地面辐射供暖系统较散热器采暖有较大的热滞后性,本文通过研究开发利用现代发达WiFi/3G等无线通讯网络,并结合无线温控器的收发装置,实现地暖家居的远程控制,以充分发挥地暖的舒适性和节能性。

    关键词 远程控制;热滞后性;智能温控;中央控制器

    无线智能温控

    1.前言

    低温热水地面辐射供暖系统的运行调节与温度控制较一般的供暖散热器的采暖控制有很大区别,一般供暖散热器的运行调节是相对简单和快捷的,可以简单地通过直接调节阀门流量来进行控制,调节后的室温变化响应快,室温能够在短时间内跟随变化到设定值,对于低温热水地面辐射供暖系统来讲,其低温供暖、地面层热容量大的特点决定了室温跟随变化到设定值的响应延迟性较大。

    地面层的热容量和蓄放热性能对地暖系统的调节特性有着重要影响,对供水温度、流量等方面的调控若不能与室温响应的延迟性相匹配,易导致室内温度过高,造成极大的能源浪费。

    对于低温热水地面辐射供暖系统而言,供暖热水向地面层提供热量,地面层作为热源库向房间辐射供暖,供暖热水的温度和流量调节只是通过地面层间接影响房间采暖温度,地面层的热容量和蓄放热性能使得室温的响应变化具有很大的时滞性。因此,低温热水地面辐射供暖系统只有采用智能化的运行温控系统才能充分发挥出其特有的舒适性和节能性。

    随着社会的发展和人们生活水平的提高,人们对采暖的舒适性提出了更高的要求,如果能够在下班或回家之前把地暖设备开启,或是将温度进行调节,那热滞后的问题不就可以避免了吗?

    本项目利用现代发达的信息网络技术,通过智能手机或平板电脑远程控制地暖系统成为一种可能。

    手机远程控制和常规的?胤绞较啾,不需进行专门的布线,不占用无线电频率资源,避免了电磁污染,同时也不用受距离限制,而且手机线路各地联网,可以充分利用现有的手机网,实现跨省市甚至国家的远程控制。

    无线智能温控

    2.项目主要研究开发内容

    (1)拟解决的技术问题

    现有的地暖温度控制是由安装在各个房间的室内温控器通过线连接控制分集水器的温控阀,缺乏远程控制和智能控制功能,而地暖系统温度控制的时滞特性决定了地暖系统的舒适性和节能效果必须利用智能控制和远程控制才能得到充分发挥。

    项目研制地暖系统的WiFi无线智能控制技术以及使用手机通过公共无线网和因特网的远程控制技术。

    每个分集水器配置一个中央控制器,各个房间的室内温控器和温度传感器通过WiFi或ZigBee向中央控制器传送各室的控制信号和温度信号,室内温控器可手控设置或用室内?仄饕?厣柚,由中央控制器的智能控制程序控制相应分路的热水流量实现温度控制。中央控制器的微处理器应具有多种智能控制功能,能够按照控制参数和房间状态最大限度地实现地暖系统的舒适性和节能效果。中央控制器还应具有通过公共WiFi网络、3G网络和Internet网络与温控服务器通讯的功能,温控服务器采用物联网服务管理运营方式,服务器托管在电信公司机房,温控服务软件和数据库运行在温控服务器上。

    用户可以使用手机、平板安装APP访问或通过电脑浏览器和公共WiFi网络、3G网络和Internet网络等与温控服务器对自家地暖系统进行远程监控。

    需要重点解决的技术关键问题包括:

    a)WiFi室内温控器的研发设计。涉及技术关键问题有微处理器选型,WiFi?榕渲,与中央控制器信息通讯过程中的可靠性、抗干扰性、自组织性和安全性,室内温控器的电路设计和程序设计。

    b)中央控制器的研发设计。涉及技术关键问题有微处理器选型,嵌入式控制管理操作系统,与室内温控器的通讯?,公共WiFi网络和Internet网络?橛胪,智能温控技术的实验、分析和智能温控程序设计,公共WiFi网络通讯过程中的可靠性、抗干扰性、自组织性和安全性,中央控制器的电路设计和程序设计。

    c)公共网络温控服务器软件设计。

    d)用户Android/ios智能手机温控应用程序设计。

    e)系统联调与测试。

    (2)主要创新点

    a)在地暖控制系统中融入先进的计算机网络技术和网络通讯技术、智能自动化控制技术、使用手机通过公共无线网和因特网的远程控制的智能化控制技术。

    b)室内温度控制器与集中安装的分集水器的各路温控阀之间的连接使用了WiFi无线通信技术,屋内不需要布线,提高了室内温度控制器的工作可靠性和技术水平,大大降低了地暖系统安装建设的复杂度,用户的使用控制也更加简便。

    c)中央控制器的智能控制技术可以最大限度提高地暖系统的舒适性和节能效果,智能控制技术可以依据用户的生活起居习惯自动调整各个时段各个房间的供暖量,在保持供暖舒适性的前提下使供暖能量浪费最小化。中央控制器的公共网关采用2.4G 802.11 WiFi无线技术标准统一开发,与其他厂家温控器兼容,与客户手机、电脑通信方便,无需增加额外专用通信设备。

    d)使用手机的远程控制技术允许用户在任意地点,通过连接公共无线网和因特网的计算机和Android/ios智能手机,在温控应用程序的支持下,远程控制开启或者关闭自家住宅的地暖系统以及监控设置各个房间的供暖温度等。

    e)远程温控服务采用物联网云计算架构,由专业IT服务商或专业第三方负责,服务系统易于由温控系统升级到智能家居物联网系统,而且可以增加新的增值服务。

    无线智能温控

    (3)技术路线

    a)室内温度控制器。室内温度控制器需要有键盘?、液晶显示?、WiFi?、温度湿度?、红外?、;ず推渌?榈,由键盘或红外?亟邮沼没У奈露鹊鹘诿,由温度湿度传感器监测室内环境状态,并由WiFi?榻庑┬畔匆欢ǖ氖奔浼涓舴⑺透醒肟刂破。

    室内温度控制器的型号选择,应综合考虑到微处理器的处理速度、存储空间、AD转换器、PWM、IO口数量、UART、LCD、易开发性、价格、WiFi?榈纫蛩。室内温度控制器的结构如图所示。

    室内温度控制器与中央控制器之间的内部WiFi通讯电路和通讯程序设计采用分频握手和对码的方式进行信息传递,同时兼顾常态与动态信息传递的不同需要自动进行识别和调整通讯状态。

    b)中央控制器。  

    中央控制器需要有键盘?、液晶显示?、内部WiFi及ZigBee?楹凸参尴咄?、公共网通讯管理程序?、智能温控程序?、;ず推渌?榈,中央控制器依据室内温度控制器或远程WiFi传送的用户的温度调节命令和室内环境状态,动态地对分集水器各分路的热水阀进行智能调节,实现供暖舒适性的最大化和供暖能量消耗的最小化。中央控制器的微处理器的型号选择,应综合考虑到微处理器的处理速度、存储空间、集成的AD转换器、PWM、IO口数量、UART、LCD、易开发性、WiFi?、无线传感器网络协议和操作系统的嵌入等因素。中央控制器的结构如上图所示。

    中央控制器内的公共WiFi网关是内部WiFi网络和外部WiFi/Internet网络的连接器和协议转换器,实现用户、室内温度控制器、中央控制器之间的信息传递。中央控制器的公共WiFi网关按照2.4G 802.11 WiFi无线技术标准通过WiFi路由器与Internet网和网络服务商连接起来,以实现实时双向的网络宽带连接,同时还要提供防火墙的能力,阻止外界对中央控制器的非法访问和攻击。

    c)智能温控技术与程序。中央控制器内的智能温控程序是温度控制的核心部分,控制方法的选择是决定控制精确度和科学性的主要因素,需要建立相应的实验环境,进行地暖系统在各种相关条件下的房间温度分布与供暖热水流量之间的动态响应关系实验,这些相关条件包括房间面积与容积、地面材质与厚度、供暖热水温度、回水温度、室外温度、每日时间、升温速度等,在大量的实验数据中分析提炼经验曲线和智能控制器,解决地暖温控过程中的时滞、惯性、非线性问题,从而建立“普通控制”“舒适控制”“节能控制”“智能控制”等多种控制模式和控制策略供用户选择,在适应用户需求的基础上提供最佳舒适性和最小供暖能耗的控温过程。

    d)温控网络服务软件。Internet网络温控服务器是地暖系统远程控制的枢纽,要求服务器具有极高的可靠性和安全性,应专门租用电信公司机房服务器,并由专人管理维护温控网络服务软件。

    中央控制器利用用户家庭的Internet网络IP地址和入网账号接入Internet网络与温控服务器通讯,将各个房间的温度和地暖运行状态等信息通过Internet网络传递给温控服务器,并接收和执行用户的远程地暖温控操作命令。用户利用智能手机温控应用程序、手机号和手机WiFi账号通过Internet网络与温控服务器通讯,监控自家地暖的运行状态和运行环境信息,并传递远程地暖温控操作命令。温控网络服务软件系统应采用多种安全手段和防护方式,有关在互联网上的通讯都应有足够的加密;ご胧,确保用户的通讯信息数据安全可靠。温控网络服务软件系统应委托专业软件开发商进行研发。

    e)智能手机温控应用程序。Android/ios智能手机温控应用程序利用用户的手机号和手机WiFi账号通过Internet网络与温控服务器通讯,监控自家地暖的运行状态和运行环境信息,并传递远程地暖温控操作命令。智能手机温控应用程序可委托专业软件开发商进行研发。

    3.国内外同类产品和技术现状

    目前国内外地暖系统的温控方法有以下几种:

    a)手动球阀控制。这种方法在分集水器上每个分路安装一个控温球阀,由用户手动调整供暖热水流量进行供暖温度调整。这种凭借用户个人的冷热体验和主观感受手动调节阀门的控温方式,对室温的控制有很大的随意性和滞后性,特别是在室内无人或夜间睡眠的状态下,无法及时关闭供热或调低室内温度,从而造成长时间无效、低效供热,同时也浪费大量热能。所以,手动调节阀实际上无法对室温进行有效的调节,还易形成一种温度时高时低的调节混乱状况,不能给人舒适的采暖体验,同时也达不到节能的效果。

    b)感温自力温控阀控制。这种方法是在分集水器上每个分路的回水端装一个感温自力温控阀,用户设定每个房间的供暖温度后,感温自力温控阀按设定的目标温度以及房间的回水温度差自动调整供暖热水流量。

    c)电子温控器控制。这种方法是采用在每个房间内安装感温?榈牡缱游驴仄,温控器通过线路和安装在分集水器上的电热执行器连接,当房间温度达到电子温控器设定的温度时,电子温控器会通过线路控制安装在分集水器上的电热执行器动作,关断供暖热水,房间温度未达到电子温控器设定的温度时,电子温控器不会发出任何指令,供暖热水阀门处于?墓┧刺,从而达到控制温度的效果。这种方法需要通过电工布线来连接温控器和执行器,供暖过程中电热执行器的频繁动作都易产生故障和安全隐患。由于这种调控方式会造成温度调节的滞后性使得地暖系统的节能效果大打折扣,造成供暖热能的浪费,并降低了供暖的舒适性。

    d)无线智能温控器控制。这种方法是采用在每个房间内安装一个带有内置无线发射器的液晶电子温控器,由用户通过液晶电子温控器设置房间的供暖温度和供暖模式,液晶电子温控器采集并显示房间温度,将房间温度信息和温控信息发射给主控制器。

    主控制器以微处理器为核心,按照接收到的房间温度信息和温控信息,在智能温控程序的指引下控制分集水器各路供暖热水的流量,实现地暖系统采暖舒适性的最佳化和采暖能量消耗的最小化。

    国内地暖厂商的温控技术目前普遍在前三种低中端的技术层面,国内各厂家在生产及销售散热器、壁挂炉等采暖系统产品的同时也在密切关注和着力改进地暖系统温控产品的性能,例如对基于智能化的采暖控制、受控节能供热以及恒温混水的温控技术的开发和利用,对地暖系统外循环盘管分户分室技术的研究开发等。第四种的高端无线智能温控技术以及自动调温混水装置、换热工作站、物联网远程控制等高端的地暖系统产品,则主要依赖OVENTROP、VOTON、IVAR、GIACOMINI、MENRED等国外公司提供的技术和产品。

    4.结语

    随着我国信息事业的持续、快速发展,通信基础设施日臻完善,固定电话、移动电话用户总数接近十亿。利用现有的个人通信终端,实现基于PLMN(陆基移动通信网)和PSTN(公用电话交换网)的电话远程控制系统,既可以节约投资,又便于推广。

    利用智能电话远程控制系统可以实现手机或平板电脑对地暖电器设备的远程控制,如可以提前将居室的设备打开,一进家门便享受温暖世界,并可时刻监控着每个房间的温度,当温度达到预设的最高温度时,系统会做出智能判断,自动关闭供暖系统并提醒用户,让地暖达到最大的利用率,减少了不必要的浪费,可为用户节约四分之一的电费开支。用户外出旅游或出差时,通过本系统开关地暖温控器或将温度调到最节能状态,可防地暖管冻裂,安全而且节能。

  • 【字体: 】【打印繁体版】【返回顶部
  • 相关阅读:温控
24小时客服热线
  • 400 610 5500
  • 截止今日,红塔地暖已经为十万多家客户提供供暖服务!
  • 查看服务案例
红塔微信公众号
  • 关注有惊喜好礼马上到
亚洲国产熟妇在线视频,欧美真人做爰高清视频,日本特黄特色大片免费视频,超碰国产人人做人人爽