一种家庭供暖智能温控系统及方法技术方案

本发明专利技术涉及一种家庭供暖智能温控系统及方法，其中，所述控制系统包括单片机、与单片机相连的键盘输入模块、显示模块、通信模块、温度采集模块以及驱动模块；所述单片机包括分级加热模块、工作模式选择模块、远程控制模块、解决加热乒乓效应模块以及系统保护模块，用以实现系统所有的控制逻辑的判断、处理与输出；本发明专利技术通过远程控制设置温度，操作更加灵活；采用三级加热模式，减低设备的启停频率，延长设备使用寿命；设计两种工作模式，节能而又不至于导致管道冻裂、设备损坏等，具有广泛的实际应用价值。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及电力水暖设备的智能控制
,具体是针对电力加热的水暖设备提出的一种智能温控系统及方法。
技术介绍
目前我国北方多数农村或偏远地区的家庭在冬季多采用煤炉取暖、电气供暖或燃气供暖的方式；煤炉取暖方式环境污染严重、存在一氧化碳中毒等安全隐患；电气供暖方式包括电暖气、空调、电热膜或发热电缆等,花费高、舒适度差；燃气取暖由于在边远地区尚不具备管道燃气，靠罐装燃气供暖消耗量大、更换不便；并且对于现有的供暖系统，由于采用的是煤炉、燃气等，很难实现对整个热循环的精确控制，特别是家用型、小型商用型，难以实现加热过程的智能化控制，在节能及使用舒适度方面均存在缺陷。现在提出电力加热供暖的水暖方式代替原有的燃煤加热方式，包括水箱、水泵（注水电机）、设置在水箱内的电加热片等，例如申请号为【201410052629.0】的专利技术专利公开了一种供暖装置，水箱、水泵、玻璃加热装置和供暖水管通过连接水管依次连接并构成回路，水箱中的水通过水泵流转于回路中，并流经玻璃加热装置进行加热，最终重新流入水箱中以做循环使用；通过电加热水取暖的方式以有效避免以上所涉及的诸多弊端。但是现有电采暖系统往往采用用户设定或恒定温度的控制模式，无法兼顾用户体验与用电能效，且控制方式简单、功能有限：若供暖温度过高或过低，均不利于使用舒适度，影响用户体验；而且温度设定过高，影响系统能效，将大大增加耗电量，从而降低其经济性。目前亟待提出一种安全可靠、功能齐全、以实现对整个电力加热的水暖供暖热循环过程进行精确控制的智能控制方法或系统，提高用户使用舒适度和使用安全性。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题在于针对现有技术中采用用户设定或恒定温度的控制模式，无法兼顾用户体验、安全性与用电能效等技术缺陷，提出一种家庭供暖智能温控方法及系统，从用户实际情况出发，设计新思路实现对整个热循环过程的精确控制：通过远程控制设置温度，操作更加灵活；采用三级加热模式，减低设备的启停频率，延长设备使用寿命；设计两种工作模式，节能而又不至于导致管道冻裂，设备损坏等，与现有的温控方式相比具有广泛的实际推广价值。本专利技术是采用以下的技术方案实现的： 一种家庭供暖智能温控系统，实现对电力加热的水暖供暖装置的智能控制，所述水暖供暖装置包括水箱、水循环泵以及加热片，所述控制系统包括单片机、与单片机相连的键盘输入模块、显示模块、通信模块、温度采集模块以及驱动模块；所述单片机包括分级加热模块、工作模式选择模块、远程控制模块、解决加热乒乓效应模块以及系统保护模块，用以实现系统所有的控制逻辑的判断、处理与输出；所述键盘输入模块用以完成现场控制指令的输入；显示模块用以显示系统状态参数；通信模块采用SIM900A模块，实现单片机与移动终端的通讯；所述温度采集模块包括温度传感器，用以采集室温、平均水温以及回流水温，并将采集的信号传输到单片机进行分析处理；所述驱动模块接收单片机控制信号，实现对水循环泵及加热片功率的控制。进一步的，所述控制系统还包括与单片机相连的模式选择开关，所述工作模式选择模块包括正常运行模式和低温运行模式，通过模式开关选择对应的工作模式；所述正常运行模式是指用户根据舒适度自行设定温度，使系统正常工作；低温运行是指当用户长时间不在家时，采取15℃低温运行方式，降低系统功耗并且保证水管不结冰。进一步的，所述分级加热模块采用三级分级加热方式，通过单片机控制不同数量的加热片工作实现分级加热；根据室内温度与用户设定温度的温差采用不同的加热等级，即兼顾考虑了温度提升的速度又考虑到了加热的效率尽量高。进一步的，所述控制系统还包括水位检测模块、自动注水模块，所述水位检测模块包括设置在水箱内的上水位传感器和下水位传感器，所述上水位传感器和下水位传感器采用浮力液位开关；浮力液位开关是一种结构简单、使用方便的液位控制器，不需要提供电源，没有复杂电路，具有比一般机械开关体积小，工作寿命长等优点。进一步的，所述系统保护模块包括自动注水保护模块、远程控制保护模块。进一步的，考虑到短信方式比GPRS数据传输方式应用更加普遍、方便，而且数据传输安全、方便修改，所述通信模块的远程通信方式采用GSM的短信方式。进一步的，所述远程控制保护模块采用从短信包的短信头部提取手机号码，然后把提取的手机号码与存储在EEPROM中绑定的手机号码进行比较，若比较结果正确，则进行后续相应的指令操作，否则直接删除该短信的方式。本专利技术另外还提出依据上述控制系统的家庭供暖智能温控方法，包括以下步骤：S1、系统初始化；S2、初始化完成后进入循环加热过程，包括以下步骤：S21、判断工作模式是正常运行模式还是低温运行模式；S22、若为正常运行模式，则通过单片机的定时器产生周期性的读取室内温度、检测用户键盘输入或远程通信模块输入、显示模块显示信息，并对采集的室内温度与用户设定温度进行比较分析，根据数据分析结果执行相应的加热操作；否则，执行步骤S23；S23、通过单片机的定时器产生周期性的读取平均水温、回流水温，当回流水温小于15℃时，进行加热操作；当回流水温大于15℃时，停止加热操作。进一步的，所述步骤S2中，循环加热过程中采用解决加热乒乓效应的控制过程：对于设定温度X℃，判断当前室温是否小于X-1℃，若是则进行加热，当加热到X+1摄氏度时停止加热；若否，则不进行操作；待室温慢慢降低，重复上述步骤，巧妙的避免了系统的乒乓效应。如果在加热过程中用户修改了设定温度，若修改后的设定温度为a摄氏度，如果室温大于a-1摄氏度，则不进行加热；如果室温小于a-1摄氏度，则根据室温与设定温度a的差值采用相应的加热等级进行加热，加热到室温为a+1摄氏度停止加热，重复上述步骤。进一步的，所述步骤S22中，正常运行模式下，加热过程中采用三级分级加热方式：当设定温度与实际室温的温差大于6℃时，系统把加热等级设定为三级加热，同时启动三个加热片与水循环泵；当设定温度与实际室温的温差在[3℃，6℃]范围内时，系统把加热等级设定为二级加热，同时开启两个加热片；当设定温度与实际室温的温差在小于3℃时，系统采用一级加热，只开启一个加热片，采用三级加热方式，实现室温的可控，减少能量浪费。与现有技术相比，本专利技术的优点和积极效果在于：本专利技术从用户实际情况出发，设计新思路实现对整个热循环过程的精确控制：通过GSM短信的方式实现远程控制设置温度，操作更加灵活，数据传输更加安全；采用分级三级加热模式，减低设备的启停频率，延长设备使用寿命；设计两种工作模式，节能而又不至于导致管道冻裂、设备损坏等，并且在加热过程中有效解决了加热的乒乓效应，与现有的温控方式相比具有广泛的实际推广价值。附图说明图1是本专利技术实施例一所述的控制系统结构模块示意图；图2为实施例一控制部分原理参考图；图3为实施例一分级加热原理框图；图4为图2中自动注水模块2的放大参考图；图5为图2中模式选择开关6的放大参考图；图6为实施例二温控流程参考图；图7为本专利技术减少乒乓效应流程图；图8为本专利技术远程控制流程图；图9为本专利技术修改手机号码流程图。具体实施方式为了能够更加清楚地理解本专利技术的上述目的、特征和优点，下面结合附图及实施例对本专利技术做进一步说明。在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本专利技术，但是，本专利技术还可以采用不同于在本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种家庭供暖智能温控系统，实现对电力加热的水暖供暖装置的智能控制，所述水暖供暖装置包括水箱、水循环泵以及加热片，其特征在于，智能温控系统包括单片机、与单片机相连的键盘输入模块、显示模块、通信模块、温度采集模块以及驱动模块；所述单片机包括分级加热模块、工作模式选择模块、远程控制模块、解决加热乒乓效应模块以及系统保护模块，用以实现系统所有的控制逻辑的判断、处理与输出；所述键盘输入模块用以完成现场控制指令的输入；显示模块用以显示系统状态参数；通信模块采用SIM900A模块，实现单片机与移动终端的通讯；所述温度采集模块包括温度传感器，用以采集室温、平均水温以及回流水温，并将采集的信号传输到单片机进行分析处理；所述驱动模块接收单片机控制信号，实现对水循环泵及加热片功率的控制。

【技术特征摘要】
1.一种家庭供暖智能温控系统，实现对电力加热的水暖供暖装置的智能控制，所述水暖供暖装置包括水箱、水循环泵以及加热片，其特征在于，智能温控系统包括单片机、与单片机相连的键盘输入模块、显示模块、通信模块、温度采集模块以及驱动模块；所述单片机包括分级加热模块、工作模式选择模块、远程控制模块、解决加热乒乓效应模块以及系统保护模块，用以实现系统所有的控制逻辑的判断、处理与输出；所述键盘输入模块用以完成现场控制指令的输入；显示模块用以显示系统状态参数；通信模块采用SIM900A模块，实现单片机与移动终端的通讯；所述温度采集模块包括温度传感器，用以采集室温、平均水温以及回流水温，并将采集的信号传输到单片机进行分析处理；所述驱动模块接收单片机控制信号，实现对水循环泵及加热片功率的控制。2.根据权利要求1所述的家庭供暖智能温控系统，其特征在于：所述控制系统还包括与单片机相连的模式选择开关，所述工作模式选择模块包括正常运行模式和低温运行模式，通过模式开关选择对应的工作模式。3.根据权利要求2所述的家庭供暖智能温控系统，其特征在于，所述分级加热模块采用三级分级加热方式，通过单片机控制不同数量的加热片工作实现分级加热。4.根据权利要求3所述的家庭供暖智能温控系统，其特征在于，所述控制系统还包括水位检测模块以及自动注水模块，所述水位检测模块包括设置在水箱内的上水位传感器和下水位传感器，所述上水位传感器和下水位传感器采用浮力液位开关。5.根据权利要求4所述的家庭供暖智能温控系统，其特征在于，所述系统保护模块包括自动注水保护模块、远程控制保护模块。6.根据权利要求5所述的家庭供暖智能温控系统，其特征在于，所述通信模块的远程通信方式采用GSM的短...

【专利技术属性】
技术研发人员：马艳华，陈琦，姜海君，
申请(专利权)人：青岛科技大学，
类型：发明
国别省市：山东;37