CN101876824A - 城市电力集中供暖计算机控制系统及其控制方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及城市电力供暖技术领域，具体的说是一种城市电力集中供暖计算机控制系统及其控制方法，其中控制系统包括指挥控制中心、区域工作站及主控制系统；指挥控制中心通过Internet与区域工作站连接，区域工作站与用户终端的主控制系统连接；控制方法为：1)程序启动，验证；2)从服务中心读取数据，同时启动数据服务器；3)等待用户控制指令，若有用户指令，则执行用户指令，并将执行结果上传至数据服务器；若无用户指令，则执行巡检指令，并将巡检结果上传至数据服务器。本发明能够实现电能-热能互动，系统集中控制、有利于电网移峰填谷，用电成本低，在解决了城市供热问题的同时，实现了对谷期电的利用，达到“削峰填谷”的目的。
Description
技术领域
本发明涉及城市电力供暖技术领域，具体的说是一种电能-热能互动的，超大规模城市电力集中供暖计算机控制系统及其控制方法。
背景技术
目前，城市的供暖方式有两种：集中供暖(水暖)和部分家庭式电供暖。对用户来说，集中供暖方式技术比较成熟，安全、可靠，价格便宜，但热转换率低，热量传输过程中热损失较大，锅炉、管道等占用大量的用地，在城市中造成严重的污染。
家庭式电供暖是以电力为能源，不经过集中控制(每个家庭独立控制)，使城市用电量无规律性变化，增加了电网峰期用电量，不能统一管理、统一规划，使大量的谷期电能存在。这样不仅仅会使大量的能源造成浪费，同时还会对电网的安全运行造成隐患。
经综合分析，现有系统无法形成大规模稳定用电负荷，而且非低谷电的价格比低谷电价格高很多，采暖成本高，严重阻碍了电供暖的发展。
发明内容
本发明旨在克服现有技术的不足之处，而提供一种能够实现电能一热能互动，完成系统集中控制，有利于电网移峰填谷，并且有效降低用户用电成本的城市电力集中供暖计算机控制系统。该系统在解决了城市供热问题的同时，实现了对谷期电的利用，达到“削峰填谷”的目的，使电网的利用率大幅度的提高。
本发明还提供一种与城市电力集中供暖计算机控制系统相配套的控制方法。
为达到上述目的，本发明控制系统是这样实现的：
城市电力集中供暖计算机控制系统，它包括指挥控制中心、区域工作站及主控制系统；
所述指挥控制中心通过Internet与区域工作站连接，区域工作站与用户终端的主控制系统连接；
所述主控制系统控制位于用户室内电热转换储热装置的开启或关闭；
所述指挥控制中心依据电网提供的谷期用电计划，控制系统的运行，并对供电区域实行监控，以确保满足供暖质量的前提下，使用谷期低价电能。
作为一种优选方案，本发明还包括远程服务器；所述的远程服务器通过Internet与指挥控制中心连接。
作为另一种优选方案，本发明所述主控制系统可选择户式控制系统或单元控制系统。
进一步地，本发明所述的户式控制系统包含户式控制器和温度控制器，所述户式控制器的端口与温度控制器端口连接。
更进一步地，本发明所述的单元控制系统包含单元控制器和温度控制器；所述单元控制器的端口与温度控制器端口相接。
一种城市电力集中供暖计算机控制系统的控制方法，可按如下步骤依次实施：
1)程序启动，验证；
2)从服务中心读取数据，同时启动数据服务器；
3)等待用户控制指令，若有用户指令，则执行用户指令，显示执行结果并将执行结果上传至数据服务器；若无用户指令，则执行巡检指令，并将巡检结果上传至数据服务器。
利用本发明城市电力集中供暖计算机控制系统，可将整个城市采暖统一规划成可间断的用电负荷，利用谷期电量实现电能-热能的互动，替代了传统的供热方式。在解决了城市供热问题的同时，实现了对谷期电的利用，达到“削峰填谷”的目的，使电网的利用率大幅度的提高。
作为一种优选方案，本发明系统控制运行中，通过读取数据服务器历史运行温度数据和第二天天气情况，采用人工智能计算法，制定出第二天运行计划，从而达到最佳供暖效果。
本发明具有如下优点：
1、本发明是以谷期电为能源的城市电力集中供暖计算机控制系统。
2、本发明网络结构简单，通讯可靠，施工布线简单，便于维护。
3、本发明解决了城市传统的供暖方式(水暖)热转换率低，热量传输过程中热损失较大，锅炉、管道等占用大量用地等问题，减少了城市的污染。
4、本发明解决了家庭式电供暖用电量大，不能统一管理等问题。使城市供暖以谷期电能为主，并能够通过监控中心统一调度指挥，直接参与电网平衡的调整。在解决了城市供热问题的同时，实现了对谷期电的利用，达到“削峰填谷”的目的，使电网的利用率大幅度的提高。
5、本发明区域工作站的计算机监控软件具有自学习功能，能够通过系统运行的记录和第二天的天气情况，使每个房间自动调整谷期电的储热时间。在达到供暖要求的同时，起到节约能源的作用。
附图说明
下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步说明。本发明的保护范围不仅局限于下列内容的表述。
图1为本发明监控网络构架图；
图2为本发明区域工作站的网络结构图；
图3为本发明系统控制方法的流程框图；
图4为本发明指挥中心的运行流程框图；
图5为区本发明区域工作站的运行流程框图；
图6-1为本发明室内温度曲线图；
图6-2为本发明地面温度曲线图；
图6-3为本发明通电时间曲线图；
图6-4为本发明所控制的电热转换储热装置储热层温度曲线图；
图7为本发明单元控制器的电路原理框图；
图8为本发明单元控制器的软件流程图；
图9为本发明户式控制器的电路原理框图；
图10为本发明户式控制器的软件流程框图；
图11为本发明温度控制器的电路原理框图；
图12为本发明温度控制器的软件流程框图；
图13为本发明控制系统原理框图。
图中：1为指挥控制中心；2为区域工作站；3为户式控制系统；4为电热转换储热装置。
具体实施方式
如图所示，城市电力集中供暖计算机控制系统，包括远程服务器、指挥控制中心、区域工作站及主控制系统；
所述指挥控制中心通过Internet与区域工作站连接，区域工作站与用户终端的主控制系统连接；
所述主控制系统控制位于用户室内电热转换储热装置的开启或关闭；
所述指挥控制中心依据电网提供的谷期用电计划，控制系统的运行，并对供电区域实行监控，以确保满足供暖质量的前提下，使用谷期低价电能。所述的远程服务器通过Internet与指挥控制中心连接。
根据实际需要，本发明所述主控制系统可采用户式控制系统，当然也可采用单元控制系统。
本发明所述的户式控制系统包含户式控制器和温度控制器，所述户式控制器的端口与温度控制器端口连接。
本发明所述的单元控制系统包含单元控制器和温度控制器；所述单元控制器的端口与温度控制器端口相接。
一种城市电力集中供暖计算机控制系统的控制方法，可按如下步骤依次实施：
1)程序启动，验证；
2)从服务中心读取数据，同时启动数据服务器；
3)等待用户控制指令，若有用户指令，则执行用户指令，显示执行结果并将执行结果上传至数据服务器；若无用户指令，则执行巡检指令，并将巡检结果上传至数据服务器。
本发明系统控制运行中，通过读取数据服务器历史运行温度数据和第二天天气情况，采用人工智能计算法，制定出第二天运行计划，从而达到最佳供暖效果(参见图6)。
人工智能计算法体现一种优化节能运行模式，具有自学习功能，其基于如下理论：
第二天的运行计划＝f(房间的热负荷特性、第二天户外气温)。
从统计学角度讲，人工智能计算法可选择方差分析和回归分析法。
本发明城市电力集中供暖计算机控制系统，由指挥控制中心、区域工作站、单元控制器(户式控制器)及温度控器组成。
参见图1所示，为本发明监控网络构架图。由城市电力集中供暖计算机控制系统的指挥控制中心和区域工作站组成的网络。
参见图2所示，为本发明区域工作站的网络结构图。由城市电力集中供暖计算机控制系统的区域工作站、主控制器和温度控器组成的网络。
参见图3所示，为本发明系统控制方法的流程框图。其工作流程如下：首先程序启动后验证登陆密码是否正确。密码正确后，程序从服务中心读取数据，进入工作状态。同时启动后台数据服务，数据服务口令验证正确后，启动相应数据服务实时更新数据。系统软件正常启动后，等待用户控制指令。如果有用户命令，则执行用户指令，显示执行结果并将执行结果上传至数据服务中心。如没用户指令，则执行巡检指令，将巡检结果上传至数据服务器，同时显示。
参见图4所示，为本发明城市电力集中供暖计算机控制系统的指挥控制中心运行流程图。其工作流程如下：首先进入系统初始化，输入密码，系统检测密码是否正确。如果密码不正确会提示重新输入密码，若密码正确会打开数据库进行数据处理，为工作站提供数据源。打开监控功能，实时监控工作站的运行情况，并能够为电力指挥中心提供数据资源，充分利用谷期电能。
参见图5所示，为本发明城市电力集中供暖计算机控制系统的区域工作站的运行流程图。其工作流程如下：首先进入系统初始化，输入密码，系统检测密码是否正确。如果密码不正确会提示重新输入密码，若密码正确会从指挥控制中心读取数据，并通过数据电能表、历史温度数据、第二天的天气情况利用人工智能算法，计算出最佳的蓄能温度值提供给数据库。实时显示用户的温度及系统的运行情况，并且将监控数据打包上传给指挥控制中心，并且实时检测是否有用户命令。若果有用户命令，将执行用户命令，并确认命令的执行结果，将执行结果返回给用户。若没有用户命令，将执行巡检命令，获得返回值后更新数据信息，并实时显示。
参见图6-1所示，为本发明室内温度曲线。其温度范围在19℃-21℃之间，其温度由地面温度曲线所决定，为本系统的最终加热目的。
参见图6-2所示，为本发明地面温度曲线。其温度范围在22℃-28℃之间，其温度值由储热温度曲线所决定。
参见图6-3所示，为本发明通电时间。其时间范围在0:00-6:00之间。其通电时间以人工智能算法为依据，由工作站计算机软件的自学习功能所决定。
参见图6-4所示，为本发明储热层的温度曲线。其温度范围在45℃-25℃之间，其温度值由加热时间所决定。
参见图7所示，为本发明单元控制器的电路原理框图。单元控制器电路由CPU(ATMEGA128)、数据存储器(UT62256)、液晶显示器LCM、通讯模块(MAX487)、电源模块(MC34063)及键盘组成。其中：CPU存有单元控制器的程序，通过总线分别与数据存储器及液晶显示器LCM相连。经过通讯模块A与工作站进行485通信，同时通过通讯模块B与温度控器进行485通信。电源模块为整个电路提供电源。通过键盘(UP、DOWN、SET、OK、ESC)设定系统的参数，通过CPU进行数据处理并通过液晶显示器LCM显示。
单元控制系统由单元控制器和温度控制器组成。
参见图8所示，为本发明单元控制器的软件流程图。其软件工作流程如下：
A)上电启动，进行端口初始化；
B)进行系统登记；
C)判断是否有上位机命令，如果有上位机命令则进行命令处理后进入D步骤。若没有上位机命令则进入D步骤；
D)进行温度巡检；
E)屏幕显示处理；
F)判断是否有按键操作，如果有按键操作则进入按键处理后进入C步骤。若没有按键操作，则直接进入C步骤。
参见图9所示，为本发明户式控制器的电路原理框图。户式控制器的电路由CPU(46RU66)、数据存储器(AT93C66)、液晶显示器(GV10509-WG2)、通讯模块(MAX487)、电源模块和键盘组成。其中：CPU存有温度控器的程序，通过总线分别与数据存储器及液晶显示器相连。经过通信模块进行与温度控制器进行485通信，并通过输出模块输出控制信号。通过键盘设置参数，并通过液晶显示器显示设置参数值。
户式控制系统由户式控制器和温度控制器组成。
参见图10所示，为本发明户式控制器的软件流程框图。其软件工作流程如下：
A)上电启动，进行数据初始化；
B)判断是否有上位机命令，如果有上位机命令则回答命令处理后进入D步骤。若没有上位机命则直接进入D步骤；
D)进行温度巡检；
E)启动加热负载；
F)显示温度；
F)判断是否有按键操作，如果有按键操作则调用按键操作后进入B步骤。若无按键操作，则直接进入B步骤。
参见图11所示，为温度控制器的电路原理框图。所述的温度控制电路由CPU(46RU66)、数据存储器(AT93C66)、温度传感器、液晶显示器(GV10509-WG2)、通讯模块(MAX487)、电源模块及键盘组成。其中：CPU存有温度控器的程序，通过总线分别与数据存储器及液晶显示器相连。经过通讯芯片与单元控制器或户式控制器进行485通信。温度传感器采集室内温度，通过键盘设置参数，并通过液晶显示器显示设置参数值及温度值。通过输出模块输出控制信号，进行开启及关闭负载的控制。
参见图12所示，为本发明温度控制器的软件流程框图，其软件工作流程如下：
A)上电启动，进行数据初始化；
B)判断是否有上位机命令，如果有上位机命令则进行命令处理后进入D步骤。若没有上位机命则直接进入D步骤；
D)进行温度采集；
E)显示温度；
F)判断是否需要启动负载，如果需要启动负载则启动负载后进入B步骤。若不需要启动负载，则直接进入B步骤。
图13为本发明控制系统原理框图。其连接关系如下：指挥中心与各个区域工作站通过互联网相连，由指挥控制中心直接监控每个区域工作站的运行情况。工作站与主控制系统之间通过485总线相连，进行数据通讯。主控制系统的端口与电热转换储热装置的端口直接相连。
可以理解地是，以上关于本发明的具体描述，仅用于说明本发明而并非受限于本发明实施例所描述的技术方案，本领域的普通技术人员应当理解，仍然可以对本发明进行修改或等同替换，以达到相同的技术效果；只要满足使用需要，都在本发明的保护范围之内。
Claims (7)
1.城市电力集中供暖计算机控制系统，其特征在于：包括指挥控制中心、区域工作站及主控制系统；
所述指挥控制中心通过Internet与区域工作站连接，区域工作站与用户终端的主控制系统连接；
所述主控制系统控制位于用户室内电热转换储热装置的开启或关闭；
所述指挥控制中心依据电网提供的谷期用电计划，控制系统的运行，并对供电区域实行监控，以确保在满足供暖质量的前提下，使用谷期低价电能。
2.根据权利要求1所述的城市电力集中供暖计算机控制系统，其特征在于：还包括远程服务器；所述的远程服务器通过Internet与指挥控制中心连接。
3.根据权利要求2所述的城市电力集中供暖计算机控制系统，其特征在于：所述主控制系统为户式控制系统或单元控制系统。
4.根据权利要求3所述的城市电力集中供暖计算机控制系统，其特征在于：所述的户式控制系统包含户式控制器和温度控制器，所述户式控制器的端口与温度控制器端口连接。
5.根据权利要求3所述的城市电力集中供暖计算机控制系统，其特征在于：所述的单元控制系统包含单元控制器和温度控制器；所述单元控制器的端口与温度控制器的端口相连接。
6.根据权利要求1～5之任一所述的城市电力集中供暖计算机控制系统的控制方法，其特征在于，按如下步骤依次实施：
1)程序启动，验证；
2)从服务中心读取数据，同时启动数据服务器；
3)等待用户控制指令，若有用户指令，则执行用户指令，显示执行结果并将执行结果上传至数据服务器；若无用户指令，则执行巡检指令，并将巡检结果上传至数据服务器。
7.根据权利要求6所述的城市电力集中供暖计算机控制系统的控制方法，其特征在于：所述步骤2)中，从服务中心读取数据，同时启动数据服务器，通过历史运行温度数据和第二天天气情况，采用人工智能计算法，制定出第二天运行计划，从而达到最佳供暖效果。
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