无线智能热力计量及自动化控制节能系统技术方案

本实用新型专利技术通过无线技术获取供暖终端点温度，反馈给管道处阀门和锅炉房。在供暖终端温度达标后，调低入户供水量和锅炉功率。在终端温度较低时，调高供水量和锅炉温度，在保证供暖质量的前提下，最大限度的节省能耗。本实用新型专利技术所涉及的无线智能终端采用开放的２．４Ｇ频段，采用低功耗设计，依靠电池供电即可支撑整个供暖季。各个终端间采用无线多跳自组织路由协议通信，无需人为干预设定拓扑结构，部署时只需连接传感器或控制器，打开电池开关，各个终端即可自动组建网络连接至安装在监控中心的网关，系统部署及其方便灵活，不需耗时耗力的布线，打孔等操作。（*该技术在2018年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本技术涉及一种自动化节能控制系统，特别涉及一种利用无线通信技术对供暖目标进行实时监控和调节的系统。
技术介绍
在现有的供暖系统中，技术人员通过采集锅炉出水温度信息来控制锅炉功率，调节管道阀门从而达到节能减排的目的。目前，一般的采集方式是通过布置现场控制器，如PLC来采集锅炉出水温度信息，但是这种方式有其明显的缺点: 1部署方式不灵活，需要人工干预，且一旦部署的现场控制器出现故障，需要重新部署； 2现场控制器只能采集局部信息，各个现场控制器之间独立工作，缺乏信息通信，从而导致无法形成稳定的供暖系统闭环控制能力； 3现场控制器成本较高，限制了其大规模部署，且其采用的有线通信方式受到现场环境和条件的制约。 PLC等只能在局部通过有线方式获取温度信息，然后反馈控制阀门等。设备大多集中在集中供暖的锅炉房等里，无法实际获取供暖终端(房间内)温度，只能采集锅炉出水管道温度，推测供暖终端的供暖质量，然后反馈控制锅炉燃烧功率和供水量。节能效率尚有非常大的提高空间。 本技术通过无线技术获取供暖终端点温度，反馈给管道处阀门和锅炉房。在供暖终端温度达标后，调低入户供水量和锅炉功率。在终端温度较低时，调高供水量和锅炉温度，在保证供暖质量的前提下，最大限度的节省能耗。 与WiFi和GSM等无线技术不同的时，本技术所涉及的无线智能终端采用开放的2.4G频段，采用低功耗设计，依靠电池供电即可支撑整个供暖季。各个终端间采用无线多跳自组织路由协议通信，无需人为干预设定拓扑结构，部署时只需连接传感器或控制器，打开电池开关，各个终端即可自动组建网络连接至安装在监控中心的网关，系统部署及其方便灵活。不需耗时耗力的布线，打孔等操作。 本技术所采用的无线智能终端同时具有传感器采集和执行器控制功能，在必要情况下可以代替价格昂贵的PLC控制器，节省整个节能减排系统的部署成本。
技术实现思路
一种无线智能温度控制系统，包括锅炉功率控制装置，管道阀门调节装置，监控计算机，无线网关和若干个无线智能终端；其中无线智能终端部署在建筑物内和出水管道上，各无线智能终端与无线网关组成自组织网络，无线网关与监控计算机连接，监控计算机与锅炉功率控制装置、管道阀门调节装置分别连接；其特征在于 所述无线智能终端具有无线通信模块，用于无线数据的接收和发送；路由表形成模块用于处理其它无线智能终端或无线网关转发的路由数据，形成路由表；温度传感器模块，用于收集环境温度信息； 所述无线网关具有无线通信模块，用于与无线智能终端进行无线信息的交互；有线通信模块，用于与监控计算机进行信息交互；数据解析模块，用于对从无线智能终端发来的数据进行解析； 所述监控计算机具有数据接收模块，用于从无线网关收集数据；数据发送模块，用于发送数据至锅炉功率控制装置或管道阀门调节装置；显示模块，用于将从数据接收模块收到的数据进行图形化显示；参数获取模块，用于获取操作人员输入的参数； 所述锅炉功率控制装置具有数据监听模块，用于监听是否有数据从监控计算机发来，并对数据进行解析；功率控制模块，用于根据接收的数据对锅炉功率进行调控； 所述管道阀门调节装置具有数据接收模块，用于监听是否有数据从监控计算机发来，并对数据进行解析；阀门调节模块，用于根据接收的数据对管道阀门进行开启或关闭； 其中，各无线智能终端收集环境温度，将其转化为含有空间位置信息的数据后进行封装，然后查找路由表中的路由信息，选择其中距离无线网关最近的一条路由，将数据发送至无线网关；无线网关收集从无线智能终端传回的数据，对数据进行解析，删除其中错误的数据，然后再将数据进行压缩后发送至监控计算机；监控计算机接收从无线网关发来的数据，解压缩后将其保存在本地，同时监控计算机中的显示模块将数据以图形化的方式显示在屏幕上；操作人员下发参数至监控计算机，监控计算机的数据发送模块将参数封装后传输至锅炉功率控制装置或管道阀门调节装置；锅炉功率控制装置和管道阀门调节装置根据收到的参数进行调节以控制温度。附图说明图1为本技术的系统结构图； 图2为本技术的无线智能终端结构图； 图3为本技术的监控计算机结构图； 图4为本技术的无线网关结构图； 图5为本技术的数据流程图； 具体实施方式 本技术采用了无线智能终端进行稳定收集，各终端之间相互通信，形成路由表，最后将温度信息通过网关传给监控计算机。监控计算机实时收集各终端传回的信息，通过计算，得到最佳的控制参数，然后将这些参数下发给锅炉及各管道阀门设备从而控制锅炉的功率和阀门的开闭。 图1是本技术的系统结构图。其中在建筑物内，如房间布置了若干个无线智能终端，这些智能终端可以采用手工布置，也可以通过无线网关下发位置参数信息到无线智能终端，然后无线智能终端根据参数命令自动布置。这些无线智能终端在各自位置收集温度信息，并转化为含有空间位置信息的温度参数，通过多跳方式将这些信息传回无线网关。无线网关一端与无线智能终端组成自组织网络，另一端与监控计算机连接，连接方式可以是通过串口总线连接。无线网关收集无线智能终端传回的数据，经过解封装，根据数据校验位判断该数据是否有效，如果数据有效，则将数据进行分类保存，否则将其删除；之后将有效数据进行压缩，传给监控计算机。监控计算机收到无线网关传回的数据后，将其解压缩，保存在本地数据库中，然后分析计算这些数据，得到当前各个空间位置的温度值，温度变化值及温度变化速率等信息，通过显示模块，在监控计算机屏幕上以三维方式显示温度分布和变化情况。监控计算机还与锅炉功率控制装置，管道阀门调节装置连接，连接方式可以通过RS232或RS485数据线相连。技术人员通过实时查看监控计算机显示的房间内各位置的温度情况，及时下发调整参数至锅炉功率控制装置和管道阀门调节装置以进行温度调整。 图2是本技术中无线智能网关的结构图。无线智能终端采用美国Crossbow公司的IRIS模组提供无线传输功能。该终端提供的基于自组网络的无线传感器网络，各个节点不需要事先规划，会自动根据部署位置和射频环境计算路由，在部署区域内形成一张网状网络，以多跳的方式将数据发送回监控计算机。同时其低功耗的特性可以支持其长时间工作。具有极强的灵活部署性，可以在数分钟内完成部署并实现实时监测。在任何终端因意外原因停止工作(无意损坏，被恶意干扰，电源失效等)网络中其他终端可以立即重组路由表，不影响整个网络正常工作。同理在对终端进行维护，或加入新终端时，网络也可以自适应新终端加入，不需任何人工配置。 该终端只需外部提供电源即可独立使用，最大限度的降低部署成本。外扩各种常用工业接口，可以实现大多数工业传感器的即插即用功能。客户无需开发，只需将传感器与节点相连，即可在监控终端获取数据，同时提供RS232与RS485可与工业现场PLC通信，或其他类似数字接口传感器。 本技术无线智能终端主要包括中央处理模块，用于对数据进行分析和协调其它模块工作；本技术使用嵌入式微处理器来实现功能；存储器，用于保存无线智能终端的启动参数和采集的温度信息，这里采用EEPROM存储无线智能终端的启动参数，采用DRAM存储采集的温度信息；路由模块，使用Crossbow公司的IR本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种无线智能温度控制系统，包括：锅炉功率控制装置，管道阀门调节装置，监控计算机，无线网关和若干个无线智能终端；其中：无线智能终端部署在建筑物内和出水管道上，各无线智能终端与无线网关组成自组织网络，无线网关与监控计算机连接，监控计算机与锅炉功率控制装置、管道阀门调节装置分别连接；其特征在于：　所述无线智能终端具有：无线通信模块，用于无线数据的接收和发送；路由表形成模块：用于处理其它无线智能终端或无线网关转发的路由数据，形成路由表；温度传感器模块，用于收集环境温度信息；　所述无线网关具有：无线通信模块，用于与无线智能终端进行无线信息的交互；有线通信模块，用于与监控计算机进行信息交互；数据解析模块，用于对从无线智能终端发来的数据进行解析；　所述监控计算机具有：数据接收模块，用于从无线网关收集数据；数据发送模块，用于发送数据至锅炉功率控制装置或管道阀门调节装置；显示模块，用于将从数据接收模块收到的数据进行图形化显示；参数获取模块，用于获取操作人员输入的参数；　所述锅炉功率控制装置具有：数据监听模块，用于监听是否有数据从监控计算机发来，并对数据进行解析；功率控制模块，用于根据接收的数据对锅炉功率进行调控；　所述管道阀门调节装置具有：数据接收模块，用于监听是否有数据从监控计算机发来，并对数据进行解析；阀门调节模块，用于根据接收的数据对管道阀门进行开启或关闭；　其中，各无线智能终端收集环境温度，将其转化为含有空间位置信息的数据后进行封装，然后查找路由表中的路由信息，选择其中距离无线网关最近的一条路由，将数据发送至无线网关；无线网关收集从无线智能终端传回的数据，对数据进行解析，删除其中错误的数据，然后再将数据进行压缩后发送至监控计算机；监控计算机接收从无线网关发来的数据，解压缩后将其保存在本地，同时监控计算机中的显示模块将数据以图形化的方式显示在屏幕上；操作人员下发参数至监控计算机，监控计算机的数据发送模块将参数封装后传输至锅炉功率控制装置或管道阀门调节装置；锅炉功率控制装置和管道阀门调节装置根据收到的参数进行调节以控制温度。...

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：刘国强，
申请(专利权)人：刘国强，
类型：实用新型
国别省市：11[中国|北京]