[实用新型]自适应供热节能调节器

说明书

技术领域

本实用新型属于供暖节能技术领域，设计一种电子控制装置，可以根据天气情况和用户选择的供热策略，在符合国家供热标准的前提下，实现自动供热控制，节省能源。

背景技术

我国目前广泛使用的锅炉供热采暖系统存在的主要问题：运行过程中需要管理者凭个人工作经验进行调节预测，手动调节流量阀门来进行供热调节，这造成了整个系统供热品质不稳定，调节精度低，系统供热效率低。而同时随着人民生活水平的日益提高，国家对于居民供热系统的要求越来越严格，为了符合国家的供热标准，现在各大供热企业均采用过供热(超供)的方式来调控系统，这更加降低了整个系统的供热效率，造成巨大的热能浪费。

目前已知的供热自控系统被称作气候补偿器，采用单片机作为核心、用设定的温度曲线来计算供热参数，采用铂金属电阻或热电偶模拟传感器，控制电动三通阀来调节流量。虽然实现了自动控制，但是仍然存在诸多问题：模拟传感器采样精度低，电动三通阀为开关阀，整体控制精度差；采用温度曲线作为计算依据，导致在特殊天气条件下(大风，剧烈降温，降雪)系统无法正确处置，供热品质差；系统参数由人工设定，通用性差，调试周期长等缺点。针对以上问题，设计一种具有高度智能和较高控制精度的供热节能调节设备，具有重要的应用价值。

发明内容

为了解决已有供热控制系统中的调节精度低和智能化程度低的问题，本实用新型提供一种自适应供热节能调节器，具有智能、精确、稳定、高效的系统控制能力，大幅减少热能浪费，稳定供热品质。同时，本装置工程安装简单灵活，可应用于燃煤或燃油锅炉供热系统，安装在一次或二次供热管网上，工程改造简单。

本实用新型采用的技术方案是：以高速高精度微控制器作为运算控制核心，采用分布式高精度数字温度传感器采集所需信号，内置自动参数提取算法、策略自适应算法和预测调节算法，进行逻辑运算，输出工业标准电压或电流信号，控制高精度开度电阀门，实现供热流量精确调节。

微控制器采用Silicon Labs C8051F集成混合信号芯片，具有高速CIP-51内核，片内集成了数据采集和控制系统中常用的模拟、数字外设及其他功能部件；内置64K FLASH程序存储器、64K RAM，具有片内调试电路，通过JTAG接口可以进行非侵入式、全速的在系统调试和软件升级。

传感器采用了Dallas DS18B20分布式单总线数字温度传感器，测量精度为±0.0625℃，针对此类传感器的线性测量误差，在软件算法中采用了标定纠正算法予以校正。

算法设计中采用了自动参数提取算法、策略自适应算法和预测调节算法。在实际的供热管网环境中，由于各个供热小区的房屋建设采用了不同的建筑材料、设计方案、阳光朝向、风速风向导致了房屋散热系数的不一致和不确定。另外，供热管网的输入输出参数也具有非线性特征。这些都会要求供暖节能设备在不同的安装环境中需要采用不同的设置参数和控制策略，我们采用自动参数提取技术设计了可以自动采集相关参数并设置的软件模块。在特殊气候条件时，由于供热系统的调节速度比较慢，往往会造成整个供热系统反应缓慢，导致用户温度达不到要求，针对此类问题，我们采用了策略自适应算法和预测调节技术，根据已获取的数据，选择出合适的供热策略，计算出参数变化梯度，并进行预测，根据预测结果，提前进行系统调节，改善供热品质，稳定供热状态。

输出端口采用工业标准可以选择输出1～5V或者4～20mA作为控制信号，输出精度达到1‰以上。可以选择符合工业标准的开度电阀门作为受控设备，总体达到很高的控制精度。

本实用新型的效果和益处是：自动设定系统参数，无需人工干预，根据天气情况和供热要求，实现自动、精确、稳定、高效的供热控制，在符合国家供热标准的前提下，大幅减少热能浪费，节约供热经费，调高供热效率，稳定供热品质，提高供热质量，减少用户投诉。设备易于安装，且具有良好的稳定性，维护费用低。

附图说明

图1是自适应供暖节能器电路原理框图。

图中：1单总线数字传感器阵列；2信号采集电路；3主控制板；4人机交互接口；5输出控制电路；6辅助电路；7电开度阀门；8电开度阀门。

图2是自适应供暖节能器主控电路原理图。

图3是自适应供暖节能器接口电路原理图。

图4是自适应供暖节能器辅助电路原理图。

图5是自适应供暖节能器输出控制电路原理图。

图6是自适应供暖节能器控制流程图。

具体实施方式

以下结合技术方案和附图详细叙述本实用新型的具体实施方式。

在图1中的主控制板3通过接口电路，连接信号采集电路2人机交互接口4输出控制电路5辅助电路6。信号采集电路连接2单总线数字传感器阵列1用于获取系统数据。输出控制电路连接5电开度阀门7和电开度阀门8，用于同时控制两路阀门工作。系统上电后，首先进行初始化，然后通过自动参数获取算法得到实际运行参数，然后通过单总线数字传感器阵列获取外部数据，根据以上信息，进行梯度计算和预测调节，最后通过输出控制电路控制电开度阀门。在此过程中，如果遇到系统设定的情况，则自动调整供暖策略并显示工作状态。