一种碳纤维电供暖的空置房屋低温运行控制系统技术方案

本发明专利技术提供了一种碳纤维电供暖的空置房屋低温运行控制系统，包括服务器、碳纤维采集器、室外温度传感器、碳纤维控制器、碳纤维加热装置，服务器与碳纤维采集器建立通信连接，碳纤维采集器分别与室外温度传感器及多个碳纤维控制器建立通信连接，碳纤维控制器与碳纤维加热装置相连，碳纤维加热装置包括碳纤维发热线和蓄热层；服务器对采集的数据及设定的参数根据建立的供暖模型进行运算、分析，并决策出合理的控制方案通过碳纤维采集器下发给碳纤维控制器。本发明专利技术的有益效果是：本发明专利技术充分利用了谷电，降低了高峰时期的电力负荷，减少了电力损失，实现了经济供暖。本发明专利技术还通过供暖模型的建立，对供热用电量实现精确控制，实现了舒适供暖效果、节能供暖的目的。

【技术实现步骤摘要】
一种碳纤维电供暖的空置房屋低温运行控制系统
本专利技术涉及供热节能
，尤其涉及一种碳纤维电供暖的空置房屋低温运行控制系统。
技术介绍
随着经济的发展，人民生活水平的提高，社会对电能的需求不断的增长，特别是各大电网的峰谷差日趋增大，由于夜间用电量少，造成了电力的大量损失，各地政府纷纷出台各类谷电价格政策，通过改变低谷时段电价吸引用户在低谷时段用电，既减少了电力损失又降低了高峰时段的电力负荷，从而实现了削峰填谷、调峰扩容的目的。因此使用电能供暖能够对谷电的充分利用，既能减少电力的损失，又能实现经济的供暖。在传统的集中供暖中，采用统一管道进行供暖，由于房屋结构的差异，导致其热量分布不均。在同一栋楼内，边户、顶户等由于散热较快，供暖温度经常不达标，而中间户、阳面户等已温度过高，经常出现开窗放热的现象，因而导致能源的大量浪费。因此集中供暖、分户控制、户间协调的系统，将彻底解决这一问题，达到节能供暖目标。目前电供暖设备，均由用户自行控制，感觉冷时打开供暖，感觉热时关闭供暖，其智能化程度较低。用直热式供暖设备进行供暖时，其供暖时温度较高，停供时温度急剧下降，供暖效果不理想。用蓄热式供暖设备，不能实现预测性蓄热，导致后期供热不足或能源浪费等现象。因此一种能够根据天气及其房屋本身的热能耗散情况等进行舒适、节能的智能供暖系统，是提高现有电供暖高效供暖的方案。
技术实现思路
本专利技术解决的技术问题是：提供一种碳纤维电供暖的空置房屋低温运行控制系统，主要是根据房屋结构、室外温度、气候预报等进行供热建模，并根据室内温度、蓄热温度、室内人员活动、峰谷电时段等对供暖进行科学合理控制，实现舒适、经济、节能的供暖。本专利技术提供了一种碳纤维电供暖的空置房屋低温运行控制系统，包括服务器、碳纤维采集器、室外温度传感器、碳纤维控制器、碳纤维加热装置，所述碳纤维控制器和所述碳纤维加热装置为多个，所述服务器与所述碳纤维采集器建立通信连接，所述碳纤维采集器分别与所述室外温度传感器及多个所述碳纤维控制器建立通信连接，所述碳纤维控制器与所述碳纤维加热装置相连，所述碳纤维加热装置包括碳纤维发热线和蓄热层；碳纤维控制器采集对应室内的温度及人体活动状况，并根据设定的参量，控制碳纤维发热线工作，设定的参量包含最高加热室温、最高蓄热温度和加热时段；所述碳纤维采集器与服务器进行通信，所述碳纤维采集器将服务器下发的命令下达到碳纤维控制器或室外温度传感器，并将碳纤维控制器或室外温度传感器采集到的数据上传给服务器；所述服务器对采集的数据及设定的参数根据建立的供暖模型进行运算、分析，并决策出合理的控制方案通过碳纤维采集器下发给碳纤维控制器。作为本专利技术的进一步改进，在该空置房屋低温运行控制系统中，根据各个供暖住户房间结构及户内布置情况建立房间结构模型，对每个房间进行编号，并设置其房间的使用性质；所述碳纤维控制器采用红外检测室内人体移动状态，将所测试区域前180°范围内分为6个扇区，每个扇区30°，所述碳纤维控制器能够侦测到对应扇区有人活动，及各个扇区之间的活动时间顺序关系；在住户的各个房间内根据碳纤维控制器扇区的分布建立整个房间各个扇区的关系图，根据门的所属关系及扇区相邻关系，建立各个房间的出入关系；服务器根据碳纤维控制器侦测的人员活动状态及活动时间关系，识别人员移动轨迹，根据人员移动轨迹、房间的使用性质，确定各个房间的人员在各个时间段的分布情况。作为本专利技术的进一步改进，所述碳纤维控制器包括壳体、以及位于所述壳体内的第一温度传感器和第二温度传感器，所述碳纤维控制器还包括：第一测温模块：用于控制第一温度传感器进行温度测量，得到温度值T1；第一校准模块：用于对温度值T1进行校准，得到校准后的温度值T11；第二测温模块：用于控制第二温度传感器进行温度测量，得到温度值T2；第二校准模块：用于对温度值T2进行校准，得到校准后的温度值T21；补偿模块：用于通过温度值T21对温度值T11进行补偿，得到补偿后的温度值TP；平滑处理模块：用于对温度值TP进行平滑处理，得到温度值T。本专利技术的有益效果是：本专利技术充分利用了谷电，降低了高峰时期的电力负荷，减少了电力损失，实现了经济供暖。本专利技术还通过供暖模型的建立，对供热用电量实现精确控制，实现了舒适供暖效果、节能供暖的目的。附图说明图1是本专利技术的供热节能系统原理图；图2是碳纤维控制器在建筑物内布局示意图；图3是红外移动检测示意图；图4是房间内扇区分区示意图；图5是低温运行温度与控制关系示意图；图6是本专利技术的热释电传感器布置示意图；图7是碳纤维控制器下层红外剖面图；图8是碳纤维控制器上层红外剖面图；图9是本专利技术的碳纤维控制器的结构示意图；图10是本专利技术的温度传感器布局示意图；图11是本专利技术的温度测量的流程图。具体实施方式如图1所示，本专利技术公开了一种碳纤维电供暖的空置房屋低温运行控制系统，包括服务器、碳纤维采集器、室外温度传感器、碳纤维控制器、碳纤维加热装置、终端和当地气象网站，所述碳纤维控制器和所述碳纤维加热装置为多个，所述服务器与所述碳纤维采集器建立通信连接，所述碳纤维采集器分别与所述室外温度传感器及多个所述碳纤维控制器建立通信连接，所述碳纤维控制器与所述碳纤维加热装置相连，所述碳纤维加热装置包括碳纤维发热线和蓄热层。终端包括PC端和手机APP。碳纤维加热装置与碳纤维控制器之间采用电缆连接。碳纤维控制器采集对应室内的温度及人体活动状况，并根据设定的参量，通过继电器控制碳纤维发热线接通和断开，设定的参量包含最高加热室温、最高蓄热温度和加热时段，实现供暖和停暖。室外温度传感器实时采集室外的温度。碳纤维采集器与碳纤维控制器和室外温度传感器均采用LoRa无线进行通信，碳纤维采集器与碳纤维控制器及碳纤维采集器与室外温度传感器之间的通信均采用呼叫应答的方式进行。碳纤维采集器可随时采集或设置碳纤维控制器和室外温度传感器数据或参数。碳纤维采集器与服务器采用4G进行通信，其将服务器下发的命令下达到碳纤维控制器或室外温度传感器，并将碳纤维控制器或室外温度传感器采集到的数据上传给服务器。服务器定时在当地气象网站上获取其后24小时的气象数据，用于气候补偿运算。服务器对采集的数据及设定的参数根据建立的供暖模型进行运算、分析，并决策出合理的控制方案通过碳纤维采集器下发给碳纤维控制器。用户通过PC端或手机APP管理、设定、调整相关参量，并通过互联网发送给服务器，用户并可通过PC端或手机APP在服务器上查询采集到的数据、故障信息及计算分析决策的信息。碳纤维加热装置的铺设共分为7层，从下到上分别是：楼板、绝热层、反射层、接地网、碳纤维发热线、蓄热层、面层。蓄热层材质为水泥砂浆或其它蓄热材料，用于储存热量，并用于附着地板。蓄热层各参量如下：蓄热本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种碳纤维电供暖的空置房屋低温运行控制系统，其特征在于，包括服务器、碳纤维采集器、室外温度传感器、碳纤维控制器、碳纤维加热装置，所述碳纤维控制器和所述碳纤维加热装置为多个，所述服务器与所述碳纤维采集器建立通信连接，所述碳纤维采集器分别与所述室外温度传感器及多个所述碳纤维控制器建立通信连接，所述碳纤维控制器与所述碳纤维加热装置相连，所述碳纤维加热装置包括碳纤维发热线和蓄热层；/n碳纤维控制器采集对应室内的温度及人体活动状况，并根据设定的参量，控制碳纤维发热线工作，设定的参量包含最高加热室温、最高蓄热温度和加热时段；/n所述碳纤维采集器与服务器进行通信，所述碳纤维采集器将服务器下发的命令下达到碳纤维控制器或室外温度传感器，并将碳纤维控制器或室外温度传感器采集到的数据上传给服务器；/n所述服务器对采集的数据及设定的参数根据建立的供暖模型进行运算、分析，并决策出合理的控制方案通过碳纤维采集器下发给碳纤维控制器。/n

【技术特征摘要】
1.一种碳纤维电供暖的空置房屋低温运行控制系统，其特征在于，包括服务器、碳纤维采集器、室外温度传感器、碳纤维控制器、碳纤维加热装置，所述碳纤维控制器和所述碳纤维加热装置为多个，所述服务器与所述碳纤维采集器建立通信连接，所述碳纤维采集器分别与所述室外温度传感器及多个所述碳纤维控制器建立通信连接，所述碳纤维控制器与所述碳纤维加热装置相连，所述碳纤维加热装置包括碳纤维发热线和蓄热层；
碳纤维控制器采集对应室内的温度及人体活动状况，并根据设定的参量，控制碳纤维发热线工作，设定的参量包含最高加热室温、最高蓄热温度和加热时段；
所述碳纤维采集器与服务器进行通信，所述碳纤维采集器将服务器下发的命令下达到碳纤维控制器或室外温度传感器，并将碳纤维控制器或室外温度传感器采集到的数据上传给服务器；
所述服务器对采集的数据及设定的参数根据建立的供暖模型进行运算、分析，并决策出合理的控制方案通过碳纤维采集器下发给碳纤维控制器。


2.根据权利要求1所述的空置房屋低温运行控制系统，其特征在于，所述碳纤维采集器与碳纤维控制器和室外温度传感器均采用LoRa无线进行通信，碳纤维采集器与碳纤维控制器及碳纤维采集器与室外温度传感器之间的通信均采用呼叫应答的方式进行；碳纤维采集器可随时采集或设置碳纤维控制器和室外温度传感器数据或参数。


3.根据权利要求1所述的空置房屋低温运行控制系统，其特征在于，该空置房屋低温运行控制系统还包括终端，用户通过终端管理、设定、调整相关参量，并通过互联网发送给服务器，用户并可通过终端在服务器上查询采集到的数据、故障信息及计算分析决策的信息。


4.根据权利要求1至3任一项所述的空置房屋低温运行控制系统，其特征在于，根据气象网站的预报、实时的温度测量、房屋的耗散功率、当地的谷电时段及用户的活动规律，建立供暖模型；
在所述供暖模型中，根据采集的用户内人员活动情况分析其活动规律，确定用户的供热时段；根据气象网站发布的第二天的温度曲线作为室外温度，应用公式3和公式4预算第二天需消耗的热量；结合当地谷电时段，设定用户的蓄热时段；根据需消耗的热量，应用公式1和公式2计算该用户蓄热时间；将蓄热时间分成几个时段，均匀分布在设定的用户蓄热时段内；
公式1：ΔQ＝ρ×S×l×h×ΔT；
公式2：t＝ΔQ/(P×S×3600)；
其中，ΔQ表示蓄热层的蓄热量，ρ表示蓄热层密度，S表示蓄热层面积，l表示蓄热层厚度，h表示蓄热层比热容，ΔT表示蓄热层温度温升，t表示蓄热所需时间，P表示碳纤维发热线设计功率；
公式3：Pn＝(Sn1×Kn1+Sn2×Kn2+Sn3×Kn3+Sn4×Kn4)×(T-TQ)；
公式4：Qn＝∫Pndt；
其中，Pn表示房屋的耗散功率，Qn表示房屋的耗散功率，Sn1表示房屋顶面面积，Sn2表示房屋底面面积，Sn3表示房屋阳面外墙面积，Sn4表示房屋阴面外墙面积，Kn1表示房屋顶面耗散功率，Kn2表示房屋底面耗散功率，Kn3表示房屋阳面外墙耗散功率，Kn4表示房屋阴面外墙耗散功率，T表示碳纤维控制器采集到室内温度，TQ表示室外温度传感器采集到的温度。


5.根据权利要求1所述的空置房屋低温运行控制系统，其特征在于，在该空置房屋低温运行控制系统中，根据各个供暖住户房间结构及户内布置情况建立房间结构模型，对每个房间进行编号，并设置其房间的使用性质；所述碳纤维控制器采用红外检测室内人体移动状态，将所测试区域前180°范围内分为6个扇区，每个扇区30°，所述碳纤维控制器能够侦测到对应扇区有人活动，及各个扇区之间的活动时间顺序关系；
在住户的各个房间内根据碳纤维控制器扇区的分布建立整个房间各个扇区的关系图，根据门的所属关系及扇区相邻关系，建立各个房间的出入关系；
服务器根据碳纤维控制器侦测的人员活动状态及活动时间关系，识别人员移动轨迹，根据人员移动轨迹、房间的使用性质，确定各个房间的人员在各个时间段的分布情况。


6.根据权利要求5所述的空置房屋低温运行控制系统，其特征在于，设n房间m扇区k时段的活动时间为Pnmk，Pnmk按秒进行记录活动时间；
补偿由于人员静止不动导致侦测不到的时段，记录各个房间各个非相邻扇区中人员移动检测突变时的扇区及时间点，对于突然消失的，其后对应时段的Pnmk置为最大...

【专利技术属性】
技术研发人员：石松林，张小梅，张德仁，
申请(专利权)人：北京嘉洁能科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：北京;11