專利名稱：一種新型教室節(jié)能供暖系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型屬于樓宇自動化領(lǐng)域，特別涉及一種新型教室節(jié)能供暖系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
現(xiàn)有的教室供 暖系統(tǒng)，通常是以全局并聯(lián)局部串聯(lián)的方式敷設(shè)，主管道包括進水管道和回水管道。多個相鄰的教室被劃分到一個并聯(lián)支路內(nèi)，熱水由主管道流進這個并聯(lián)支路的第一間教室，再由第一間教室暖氣片的回水口流入第二間教室，如此繼續(xù)直到最后一間教室暖氣片的回水口流入總系統(tǒng)的回水管道。因此，傳統(tǒng)的教室供暖系統(tǒng)存在如下缺陷1.關(guān)閉單間教室的暖氣片將會導(dǎo)致整個并聯(lián)支路循環(huán)阻塞，使整個支路癱瘓，不利于單間教室的供暖操作；2.整個系統(tǒng)全天二十四小時不間斷供暖，不能定時工作，也不具有根據(jù)教室內(nèi)是否有人自動供暖的功能，供暖過程存在大量的能源浪費，不符合當(dāng)今社會節(jié)能減排的發(fā)展趨勢。因此需要一種教室節(jié)能供暖系統(tǒng)，實現(xiàn)將教室內(nèi)的暖氣片設(shè)定為上課時間段工作，在上課時間段以外，教室的供暖裝置根據(jù)人員有無自動工作，工作人員還能通過管理中心能夠直接開啟或關(guān)閉某間教室的供暖裝置，從而節(jié)約能源和資源，達到節(jié)能降耗的目的。

實用新型內(nèi)容本實用新型的目的在于解決背景技術(shù)所述實現(xiàn)將教室內(nèi)的暖氣片設(shè)定為上課時間段工作，在上課時間段以外，教室的供暖裝置根據(jù)人員有無自動工作，工作人員還能通過管理中心能夠直接開啟或關(guān)閉某間教室的供暖裝置的問題，提供一種新型教室節(jié)能供暖系統(tǒng)，其特征在于，新型教室節(jié)能供暖系統(tǒng)由教室管理中心控制端和N(N為2 150的正整數(shù))個教室終端以及每個教室終端控制的被控暖氣裝置組成，教室管理中心控制端置于學(xué)校的教務(wù)管理部門，教室終端置于每個被管理的教室內(nèi)，教室管理中心控制端和N個教室終端以射頻無線通信連接構(gòu)成控制網(wǎng)絡(luò)；所述教室管理中心控制端由計算機、USB/UART轉(zhuǎn)換模塊、無線單片機、功率放大模塊以及天線構(gòu)成，計算機通過USB接口與USB/UART轉(zhuǎn)換模塊輸入端連接，USB/UART轉(zhuǎn)換模塊輸出端與無線單片機的UART接口連接，無線單片機的射頻輸出引腳與功率放大模塊輸入端連接，功率放大模塊射頻輸出端與天線連接，無線單片機作為ZigBee協(xié)調(diào)器，計算機通過USB接口經(jīng)USB/UART轉(zhuǎn)換模塊與ZigBee協(xié)調(diào)器連接，計算機與無線單片機的通信基于串行口(UART)進行處理；所述教室終端包括無線發(fā)射和人體感應(yīng)裝置I以及無線接收和電磁閥控制裝置2，無線發(fā)射和人體感應(yīng)裝置I以及無線接收和電磁閥控制裝置2均置于教室內(nèi)，無線接收和電磁閥控制裝置2通過射頻無線連接與教室管理中心控制端的計算機以及無線發(fā)射和人體感應(yīng)裝置I構(gòu)成控制網(wǎng)絡(luò)，無線接收和電磁閥控制裝置2中的接收單片機作為一個路由節(jié)點(Router),加入由教室管理中心控制端的協(xié)調(diào)器(Coodinator)生成的ZigBee網(wǎng)絡(luò)，接受教室管理中心控制端下發(fā)的根據(jù)上課時間設(shè)定的開關(guān)指令，控制被控暖氣裝置，無線接收和電磁閥控制裝置2中的發(fā)射單片機允許無線發(fā)射和人體感應(yīng)裝置I的發(fā)射單片機作為終端節(jié)點(EndDevice)加入網(wǎng)絡(luò)，發(fā)射單片機和接收單片機通過協(xié)議棧的應(yīng)用層綁定，防止各教室之間相互干擾，生成一對一的感應(yīng)與控制關(guān)系，接收單片機根據(jù)發(fā)射單片機在上課時間以外傳送的教室中有或者沒有人體紅外信號控制被控暖氣裝置開啟或關(guān)閉；所述被控暖氣裝置包括暖氣片進口三通電磁閥3、暖氣片4、旁路管5和暖氣片出口三通接頭6，暖氣片進口三通電磁閥3的進口 A與暖氣熱水管7連接，暖氣片進口三通電磁閥3的出口 B與暖氣片4的進水口連接，暖氣片進口三通電磁閥3的出口 C與旁路管5一端連接，暖氣片4的出水口與暖氣片出口三通接頭6的進口 D連接，旁路管5的另一端與暖氣片出口三通接頭6的進口 F連接，暖氣片出口三通接頭6的出口 E與暖氣回水管8連接，無線接收和電磁閥控制裝置2的電磁閥控制輸出端與暖氣片進口三通電磁閥3的電磁線圈連接；所述無線發(fā)射和人體感應(yīng)裝置I由射頻發(fā)射模塊101、發(fā)射機數(shù)據(jù)處理模塊102、發(fā)射電路供電模塊103和紅外人體探測模塊104組成，發(fā)射電路供電模塊103向射頻發(fā)射 模塊101、發(fā)射機數(shù)據(jù)處理模塊102和紅外人體探測模塊104提供直流低壓，電平轉(zhuǎn)換電路將電源的電平轉(zhuǎn)換為射頻發(fā)射模塊101、發(fā)射機數(shù)據(jù)處理模塊102和紅外人體探測模塊104中的器件所需的電平，穩(wěn)壓電路防止電壓波動對各個模塊電路的影響；紅外人體探測模塊104中紅外人體探測器探測人體發(fā)出的紅外線，紅外人體探測器的信號輸出端與信號調(diào)理電路的信號輸入端連接，信號調(diào)理電路對紅外人體探測器輸出信號預(yù)處理，濾除掉不需要的信號成分和消除噪聲，信號調(diào)理電路輸出端與發(fā)射機數(shù)據(jù)處理模塊102中發(fā)射單片機的A/DC電路接；發(fā)射機數(shù)據(jù)處理模塊102包括發(fā)射單片機、主晶振、副晶振和編程通信接口，主晶振和副晶振的輸出端分別與發(fā)射單片機的外部晶振接入引腳連接，編程通信接口由單片機相應(yīng)的引腳單獨引出，發(fā)射單片機的射頻引腳與射頻發(fā)射模塊101的射頻外圍電路的電感連接；射頻發(fā)射模塊101中射頻外圍電路輸出端與發(fā)射天線連接；所述無線接收和電磁閥控制裝置2由射頻接收模塊201、接收機數(shù)據(jù)處理模塊202、接收電路供電模塊203和電磁閥驅(qū)動模塊204組成，接收電路供電模塊203向射頻接收模塊201、接收機數(shù)據(jù)處理模塊202和電磁閥驅(qū)動模塊204提供直流低壓以及向電磁閥驅(qū)動模塊204中的繼電器和暖氣片進口三通電磁閥3提供220V交流電電壓，電平轉(zhuǎn)換電路將電源的電平轉(zhuǎn)換為射頻接收模塊201、接收機數(shù)據(jù)處理模塊202和電磁閥驅(qū)動模塊204中的器件所需的電平，穩(wěn)壓電路防止電壓波動對各個模塊電路的影響；射頻接收模塊201中接收天線與射頻外圍電路射頻輸入端連接，射頻外圍電路的輸出端與接收機數(shù)據(jù)處理模塊202的接收單片機中無線功能模組輸入端連接；接收機數(shù)據(jù)處理模塊202包括接收單片機、主晶振、副晶振和編程通信接口，主晶振和副晶振的輸出端分別與接收單片機的外部晶振接入引腳連接，編程通信接口由單片機相應(yīng)的引腳單獨引出，接收單片機的GPIO引腳與電磁閥驅(qū)動模塊204的驅(qū)動電路輸入端連接，驅(qū)動電路輸出端與繼電器連接，無線接收和電磁閥控制裝置2的電磁閥控制輸出端為繼電器的常開觸點，繼電器的常開觸點與暖氣片進口三通電磁閥3電磁線圈連接；所述教室管理中心控制端中的無線單片機以及教室終端中的發(fā)射單片機和接收單片機均為集成有無線功能的單片機，高頻部分采用直接序列擴頻通信技術(shù)(DSSS)，支持現(xiàn)成的ZigBee協(xié)議棧；[0011]所述無線單片機、發(fā)射單片機和接收單片機為CC2430單片機或CC2530單片機；所述教室管理中心控制端、無線發(fā)射和人體感應(yīng)裝置I以及無線接收和電磁閥控制裝置2使用射頻頻段為IEEE802. 15. 4規(guī)定的2. 4Ghz無線通信頻段；所述教室管理中心控制端對教室終端的無線通信射頻發(fā)射功率為IOOmW,有效傳輸距離不小于300m ；為了防止相鄰教室中教室終端的無線通信模塊之間的干擾，所述教室管理中心控制端與各間教室的無線接收和電磁閥控制裝置2之間，以及無線發(fā)射和人體感應(yīng)裝置I與無線接收和電磁閥控制裝置2之間的通信基于ZigBee協(xié)議；所述發(fā)射電路供電模塊103的電源為交流220V供電或干電池供電； 所述接收電路供電模塊203的電源為交流220V供電。本實用新型用在改造傳統(tǒng)的教室供暖系統(tǒng)，也能應(yīng)用在新建設(shè)的教室供暖系統(tǒng)，采用了 ZigBee無線組網(wǎng)技術(shù)、數(shù)據(jù)庫管理技術(shù)、人機交互技術(shù)和紅外人體探測技術(shù)，將傳統(tǒng)的教室供暖系統(tǒng)改造成具有集中管理功能的教室節(jié)能供暖系統(tǒng)。整個系統(tǒng)的工作流程為工作人員通過教室管理中心控制端啟動整套教室供暖系統(tǒng)，教室管理中心控制端將數(shù)據(jù)庫中每間教室默認(rèn)的上課時間由ZigBee網(wǎng)絡(luò)下發(fā)給每間教室的教室終端，教室終端的接收單片機將依照該設(shè)定控制被控暖氣裝置的暖氣片進口三通電磁閥，使教室內(nèi)的暖氣片在設(shè)定的時間段工作。在上課時間段以外，教室終端的紅外人體探測模塊將自動開啟并探測教室內(nèi)是否有人，然后將檢測到的人體紅外信號發(fā)送給接收單片機，從而在這段時間內(nèi)，如果教室內(nèi)有人則自動開啟供暖系統(tǒng)，保證正常供暖，否則就停止供暖。另外，工作人員能通過教室管理中心控制端給任何一間教室的教室終端下發(fā)指令，直接開啟或關(guān)閉某間教室的被控暖氣裝置。教室終端的接收單片機接收教室管理中心控制端或無線發(fā)射和人體感應(yīng)裝直I的發(fā)射單片機的開啟被控暖氣裝置的指令后，使暖氣片進口三通電磁閥3的A端和B端保持接通狀態(tài)，A端和C端保持?jǐn)嚅_狀態(tài)，供暖熱水從暖氣熱水管7經(jīng)暖氣片進口三通電磁閥3的A-B通路流過暖氣片4后從暖氣片出口三通接頭6的D-E通路流入暖氣回水管8，保證正常供暖。教室終端的接收單片機接收教室管理中心控制端或無線發(fā)射和人體感應(yīng)裝置I的發(fā)射單片機的關(guān)閉被控暖氣裝置的指令后，使暖氣片進口三通電磁閥3的A端和C端保持接通狀態(tài)，A端和B端保持?jǐn)嚅_狀態(tài)，供暖熱水從暖氣熱水管7經(jīng)暖氣片進口三通電磁閥3的A-C通路流過旁路管5從暖氣片出口三通接頭6的F-E通路流入暖氣回水管8，停止供暖。本實用新型的有益效果為改進傳統(tǒng)的教室供暖系統(tǒng)，在被控暖氣裝置上增加三通電磁閥和旁路系統(tǒng)，教室終端的接收單片機按照教室管理中心控制端或無線發(fā)射和人體感應(yīng)裝置發(fā)來的開啟或關(guān)閉被控暖氣裝置的指令控制教室的供暖裝置，實現(xiàn)智能化供暖，有效地控制教室的供暖時間，達到節(jié)約能源的目的。

圖I為新型教室節(jié)能供暖系統(tǒng)實施例示意圖；圖2為教室管理中心控制端構(gòu)成不意圖；圖3為單間教室節(jié)能供暖裝置示意圖；[0023]圖4為無線發(fā)射和人體感應(yīng)裝置框圖；圖5為無線接收和電磁閥控制裝置框圖。圖中，I-無線發(fā)射和人體感應(yīng)裝置，2—無線接收和電磁閥控制裝置，3—暖氣片進口三通電磁閥，4—暖氣片，5—旁路管，6—暖氣片出口三通接頭，7—暖氣熱水管，8—暖氣回水管，101-射頻發(fā)射模塊，102-發(fā)射機數(shù)據(jù)處理模塊，103-發(fā)射電路供電模塊，104—紅外人體探測模塊，201—射頻接收模塊，202—接收機數(shù)據(jù)處理模塊，203—接收電路供電模塊，204—電磁閥驅(qū)動模塊。
具體實施方式
下面結(jié)合實施例和附圖對本實用新型作進一步的說明。圖I為新型教室節(jié)能供暖系統(tǒng)實施例示意圖，新型教室節(jié)能供暖系統(tǒng)由教室管理中心控制端和50個教室終端以及每個教室終端控制的被控暖氣裝置組成，教室管理中心·控制端置于學(xué)校的教務(wù)管理部門，教室終端置于每個被管理的教室內(nèi)，教室管理中心控制端和50個教室終端以射頻無線通信連接構(gòu)成控制網(wǎng)絡(luò)。教室管理中心控制端統(tǒng)一存儲各間教室的上課時間信息，并能夠根據(jù)需要實時修改，這些上課時間信息將成為教室定時供暖的依據(jù)。教室管理中心控制端采用無線單片機作為整個網(wǎng)絡(luò)的協(xié)調(diào)器，其發(fā)射功率為IOOmW,空曠環(huán)境下可以傳輸2km，考慮到墻壁阻擋，其有效傳輸距離大約在300 400m。當(dāng)教室管理中心控制端啟動后，協(xié)調(diào)器將建立一個ZigBee網(wǎng)絡(luò)，各間教室內(nèi)的教室終端在啟動后也將加入該網(wǎng)絡(luò)，加入網(wǎng)絡(luò)后各個無線節(jié)點將通過自身的FLASH-R0M存儲網(wǎng)絡(luò)信息以便在節(jié)點重新啟動后直接進入網(wǎng)絡(luò)。網(wǎng)絡(luò)形成后，教室管理中心控制端就通過網(wǎng)絡(luò)下發(fā)指令控制各間教室供暖系統(tǒng)的開啟或關(guān)閉。教室管理中心控制端構(gòu)成如圖2所示，教室管理中心控制端由計算機、USB/UART轉(zhuǎn)換模塊、無線單片機、功率放大模塊以及天線構(gòu)成，計算機通過USB接口與USB/UART轉(zhuǎn)換模塊輸入端連接，USB/UART轉(zhuǎn)換模塊輸出端與無線單片機的UART接口連接，無線單片機的射頻輸出引腳與功率放大模塊輸入端連接，功率放大模塊射頻輸出端與天線連接，無線單片機作為ZigBee協(xié)調(diào)器，計算機通過USB接口經(jīng)USB/UART轉(zhuǎn)換模塊與ZigBee協(xié)調(diào)器連接，計算機與無線單片機的通信基于串行口進行處理。圖3為單間教室節(jié)能供暖裝置示意圖，包括教室終端和被控暖氣裝置。教室終端包括無線發(fā)射和人體感應(yīng)裝置I以及無線接收和電磁閥控制裝置2，無線發(fā)射和人體感應(yīng)裝置I以及無線接收和電磁閥控制裝置2均置于教室內(nèi)，無線接收和電磁閥控制裝置2通過射頻無線連接與教室管理中心控制端的計算機以及無線發(fā)射和人體感應(yīng)裝置I構(gòu)成控制網(wǎng)絡(luò)，無線接收和電磁閥控制裝置2中的接收單片機作為一個路由節(jié)點，加入由教室管理中心控制端的協(xié)調(diào)器生成的ZigBee網(wǎng)絡(luò)，接受教室管理中心控制端下發(fā)的根據(jù)上課時間設(shè)定的開關(guān)指令，控制被控暖氣裝置，無線接收和電磁閥控制裝置2中的接收單片機允許無線發(fā)射和人體感應(yīng)裝置I的發(fā)射單片機作為終端節(jié)點加入網(wǎng)絡(luò)，發(fā)射單片機和接收單片機通過協(xié)議棧的應(yīng)用層綁定，生成一對一的感應(yīng)與控制關(guān)系，防止各教室之間相互干擾，接收單片機根據(jù)發(fā)射單片機在上課時間以外傳送的教室中有或者沒有人體紅外信號控制被控暖氣裝置開啟或關(guān)閉。被控暖氣裝置包括暖氣片進口三通電磁閥3、暖氣片4、旁路管5和暖氣片出口三通接頭6，暖氣片進口三通電磁閥3的進口 A與暖氣熱水管7連接，暖氣片進口三通電磁閥3的出口 B與暖氣片4的進水口連接，暖氣片進口三通電磁閥3的出口 C與旁路管5—端連接，暖氣片4的出水口與暖氣片出口三通接頭6的進口 D連接，旁路管5的另一端與暖氣片出口三通接頭6的進口 F連接，暖氣片出口三通接頭6的出口 E與暖氣回水管8連接，無線接收和電磁閥控制裝置2的電磁閥控制輸出端與暖氣片進口三通電磁閥3的電磁線圈連接。教室終端中的無線發(fā)射和人體感應(yīng)裝置I以及無線接收和電磁閥控制裝置2的構(gòu)成分別如圖4和圖5所示。無線發(fā)射和人體感應(yīng)裝置I由射頻發(fā)射模塊101、發(fā)射機數(shù)據(jù)處理模塊102、發(fā)射電路供電模塊103和紅外人體探測模塊104組成，發(fā)射電路供電模塊103向射頻發(fā)射模塊101、發(fā)射機數(shù)據(jù)處理模塊102和紅外人體探測模塊104提供直流低壓，電源為干電池供電，電平轉(zhuǎn)換電路將電源的電平轉(zhuǎn)換為射頻發(fā)射模塊101、發(fā)射機數(shù)據(jù)處理模塊102和紅外 人體探測模塊104中的器件所需的電平，穩(wěn)壓電路防止電壓波動對各個模塊電路的影響；紅外人體探測模塊104中紅外人體探測器探測人體發(fā)出的紅外線，紅外人體探測器的信號輸出端與信號調(diào)理電路的信號輸入端連接，信號調(diào)理電路對紅外人體探測器輸出信號預(yù)處理，濾除掉不需要的信號成分和消除噪聲，信號調(diào)理電路輸出端與發(fā)射機數(shù)據(jù)處理模塊102中發(fā)射單片機的A/DC電路連接；發(fā)射機數(shù)據(jù)處理模塊102包括發(fā)射單片機、主晶振、副晶振和編程通信接口，主晶振和副晶振的輸出端分別與發(fā)射單片機的外部晶振接入引腳連接，編程通信接口由單片機相應(yīng)的引腳單獨引出，發(fā)射單片機的射頻引腳與射頻發(fā)射模塊101的射頻外圍電路的電感連接；射頻發(fā)射模塊101中射頻外圍電路射頻輸出端與發(fā)射天線連接。無線接收和電磁閥控制裝置2由射頻接收模塊201、接收機數(shù)據(jù)處理模塊202、接收電路供電模塊203和電磁閥驅(qū)動模塊204組成，接收電路供電模塊203向射頻接收模塊201、接收機數(shù)據(jù)處理模塊202和電磁閥驅(qū)動模塊204提供直流低壓以及向電磁閥驅(qū)動模塊204中的繼電器和暖氣片進口三通電磁閥3提供220V交流電電壓，電源為交流220V供電，電平轉(zhuǎn)換電路將電源的電平轉(zhuǎn)換為射頻接收模塊201、接收機數(shù)據(jù)處理模塊202和電磁閥驅(qū)動模塊204中的器件所需的電平，穩(wěn)壓電路防止電壓波動對各個模塊電路的影響；射頻接收模塊201中接收天線與射頻外圍電路射頻輸入端連接，射頻外圍電路的輸出端與接收機數(shù)據(jù)處理模塊202的接收單片機中無線功能模組輸入端連接；接收機數(shù)據(jù)處理模塊202包括接收單片機、主晶振、副晶振和編程通信接口，主晶振和副晶振的輸出端分別與接收單片機的外部晶振接入引腳連接，編程通信接口由單片機相應(yīng)的引腳單獨引出，接收單片機的GPIO引腳與電磁閥驅(qū)動模塊204的驅(qū)動電路輸入端連接，驅(qū)動電路輸出端與繼電器連接，無線接收和電磁閥控制裝置2的電磁閥控制輸出端為繼電器的常開觸點，繼電器的常開觸點與暖氣片進口三通電磁閥3電磁線圈連接。教室管理中心控制端中的無線單片機以及教室終端中的發(fā)射單片機和接收單片機均為集成有無線功能的單片機，高頻部分采用直接序列擴頻通信技術(shù)，支持現(xiàn)成的ZigBee協(xié)議棧，型號為CC2430單片機或CC2530單片機，各單片機中的主晶振頻率應(yīng)為16MHz，副晶振頻率應(yīng)為32. 768kHzο教室管理中心控制端、無線發(fā)射和人體感應(yīng)裝置I以及無線接收和電磁閥控制裝置2使用射頻頻段為IEEE802. 15. 4規(guī)定的2. 4Ghz無線通信頻段。[0036]教室管理中心控制端與各間教室的無線接收和電磁閥控制裝置2之間，以及無線發(fā)射和人體感應(yīng)裝置I和無線接收和電磁閥控制裝置2之間的通信基于ZigBee協(xié)議。本實用新型采用了 ZigBee無線組網(wǎng)技術(shù)、數(shù)據(jù)庫管理技術(shù)、人機交互技術(shù)和紅外人體探測技術(shù)，將傳統(tǒng)的教室供暖系統(tǒng)改造成具有 集中管理功能的教室節(jié)能供暖系統(tǒng)，本實用新型能用于改造傳統(tǒng)的教室供暖系統(tǒng)，還能應(yīng)用在新建設(shè)的教室供暖系統(tǒng)中，將傳統(tǒng)的教室供暖系統(tǒng)改進為一種新型的教室節(jié)能供暖系統(tǒng)，對于實現(xiàn)節(jié)能減排有重要意義。
權(quán)利要求1.一種新型教室節(jié)能供暖系統(tǒng)，其特征在于，新型教室節(jié)能供暖系統(tǒng)由教室管理中心控制端和N個教室終端以及每個教室終端控制的被控暖氣裝置組成，教室管理中心控制端置于學(xué)校的教務(wù)管理部門，教室終端置于每個被管理的教室內(nèi)，教室管理中心控制端和N個教室終端以射頻無線通信連接構(gòu)成控制網(wǎng)絡(luò)； 所述教室管理中心控制端由計算機、USB/UART轉(zhuǎn)換模塊、無線單片機、功率放大模塊以及天線構(gòu)成，計算機通過USB接口與USB/UART轉(zhuǎn)換模塊輸入端連接，USB/UART轉(zhuǎn)換模塊輸出端與無線單片機的UART接口連接，無線單片機的射頻輸出引腳與功率放大模塊輸入端連接，功率放大模塊射頻輸出端與天線連接，無線單片機作為ZigBee協(xié)調(diào)器，計算機通過USB接口經(jīng)USB/UART轉(zhuǎn)換模塊與ZigBee協(xié)調(diào)器連接，計算機與無線單片機的通信基于串行口進行處理； 所述教室終端包括無線發(fā)射和人體感應(yīng)裝置(I)以及無線接收和電磁閥控制裝置(2)，無線發(fā)射和人體感應(yīng)裝置(I)以及無線接收和電磁閥控制裝置(2)均置于教室內(nèi)，無 線接收和電磁閥控制裝置(2)通過射頻無線連接與教室管理中心控制端的計算機以及無線發(fā)射和人體感應(yīng)裝置(I)構(gòu)成控制網(wǎng)絡(luò)，無線接收和電磁閥控制裝置(2)中的接收單片機作為一個路由節(jié)點，加入由教室管理中心控制端的協(xié)調(diào)器生成的ZigBee網(wǎng)絡(luò)，接受教室管理中心控制端下發(fā)的根據(jù)上課時間設(shè)定的開關(guān)指令，控制被控暖氣裝置，無線接收和電磁閥控制裝置(2)中的發(fā)射單片機允許無線發(fā)射和人體感應(yīng)裝置(I)的發(fā)射單片機作為終端節(jié)點加入網(wǎng)絡(luò)，發(fā)射單片機和接收單片機通過協(xié)議棧的應(yīng)用層綁定，生成一對一的感應(yīng)與控制關(guān)系，防止各教室之間相互干擾，接收單片機根據(jù)發(fā)射單片機在上課時間以外傳送的教室中人體有無的信號控制被控暖氣裝置開啟或關(guān)閉； 所述被控暖氣裝置包括暖氣片進口三通電磁閥(3)、暖氣片(4)、旁路管(5)和暖氣片出口三通接頭(6)，暖氣片進口三通電磁閥(3)的進口 A與暖氣熱水管(7)連接，暖氣片進口三通電磁閥(3)的出口 B與暖氣片(4)的進水口連接，暖氣片進口三通電磁閥(3)的出口 C與旁路管(5)—端連接，暖氣片(4)的出水口與暖氣片出口三通接頭(6)的進口 D連接，旁路管(5)的另一端與暖氣片出口三通接頭(6)的進口 F連接，暖氣片出口三通接頭(6)的出口 E與暖氣回水管(8)連接，無線接收和電磁閥控制裝置(2)的電磁閥控制輸出端與暖氣片進口三通電磁閥(3)的電磁線圈連接； 所述無線發(fā)射和人體感應(yīng)裝置(I)由射頻發(fā)射模塊(101)、發(fā)射機數(shù)據(jù)處理模塊(102)、發(fā)射電路供電模塊(103)和紅外人體探測模塊(104)組成，發(fā)射電路供電模塊(103)向射頻發(fā)射模塊(101 )、發(fā)射機數(shù)據(jù)處理模塊(102)和紅外人體探測模塊(104)提供直流低壓，電平轉(zhuǎn)換電路將電源的電平轉(zhuǎn)換為射頻發(fā)射模塊(101)、發(fā)射機數(shù)據(jù)處理模塊(102)和紅外人體探測模塊(104)中的器件所需的電平；紅外人體探測模塊(104)中紅外人體探測器探測人體發(fā)出的紅外線，紅外人體探測器的信號輸出端與信號調(diào)理電路的信號輸入端連接，信號調(diào)理電路對紅外人體探測器輸出信號預(yù)處理，信號調(diào)理電路輸出端與發(fā)射機數(shù)據(jù)處理模塊(102)中發(fā)射單片機的A/DC電路連接；發(fā)射機數(shù)據(jù)處理模塊(102)包括發(fā)射單片機、主晶振、副晶振和編程通信接口，主晶振和副晶振的輸出端分別與發(fā)射單片機的外部晶振接入引腳連接，編程通信接口由發(fā)射單片機相應(yīng)的引腳單獨引出，發(fā)射單片機的射頻引腳與射頻發(fā)射模塊(101)的射頻外圍電路的電感連接；射頻發(fā)射模塊(101)中射頻外圍電路輸出端與發(fā)射天線連接；所述無線接收和電磁閥控制裝置(2)由射頻接收模塊(201)、接收機數(shù)據(jù)處理模塊(202)、接收電路供電模塊(203)和電磁閥驅(qū)動模塊(204)組成，接收電路供電模塊(203)向射頻接收模塊(201 )、接收機數(shù)據(jù)處理模塊(202 )和電磁閥驅(qū)動模塊(204 )提供直流低壓以及向電磁閥驅(qū)動模塊(204)中的繼電器和暖氣片進口三通電磁閥(3)提供220V交流電電壓，電平轉(zhuǎn)換電路將電源的電平轉(zhuǎn)換為射頻接收模塊(201)、接收機數(shù)據(jù)處理模塊(202)和電磁閥驅(qū)動模塊(204)中的器件所需的電平；射頻接收模塊(201)中接收天線與射頻外圍電路射頻輸入端連接，射頻外圍電路的輸出端與接收機數(shù)據(jù)處理模塊(202)的接收單片機中無線功能模組輸入端連接；接收機數(shù)據(jù)處理模塊(202)包括接收單片機、主晶振、副晶振和編程通信接口，主晶振和副晶振的輸出端分別與接收單片機的外部晶振接入引腳連接，編程通信接口由單片機相應(yīng)的引腳單獨引出，接收單片機的GPIO引腳與電磁閥驅(qū)動模塊(204)的驅(qū)動電路輸入端連接，無線接收和電磁閥控制裝置(2)的電磁閥控制輸出端為繼電器的常開觸點，繼電器的常開觸點與暖氣片進口三通電磁閥(3 )電磁線圈連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種新型教室節(jié)能供暖系統(tǒng)，其特征在于，所述教室管理中心控制端中的無線單片機以及教室終端中的發(fā)射單片機和接收單片機均為集成有無線功能的單片機。
3.根據(jù)權(quán)利要求I或2所述的一種新型教室節(jié)能供暖系統(tǒng)，其特征在于，所述無線單片機、發(fā)射單片機和接收單片機為CC2430單片機或CC2530單片機。
4.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種新型教室節(jié)能供暖系統(tǒng)，其特征在于，所述教室管理中心控制端、無線發(fā)射和人體感應(yīng)裝置(I)以及無線接收和電磁閥控制裝置(2)使用射頻頻段為IEEE802. 15. 4規(guī)定的2. 4Ghz無線通信頻段。
5.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種新型教室節(jié)能供暖系統(tǒng)，其特征在于，所述教室管理中心控制端對教室終端的無線通信射頻發(fā)射功率為IOOmW,有效傳輸距離不小于300m。
6.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種新型教室節(jié)能供暖系統(tǒng)，其特征在于，所述發(fā)射電路供電模塊(103 )的電源為交流220V供電或干電池供電。
7.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種新型教室節(jié)能供暖系統(tǒng)，其特征在于，所述接收電路供電模塊(203)的電源為交流220V供電。
8.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種新型教室節(jié)能供暖系統(tǒng)，其特征在于，所述N為2 150的正整數(shù)。
專利摘要本實用新型屬于樓宇自動化領(lǐng)域，公布一種新型教室節(jié)能供暖系統(tǒng)，由教室管理中心控制端和2～150個教室終端以及每個教室終端控制的被控暖氣裝置組成。教室管理中心控制端置于學(xué)校的教務(wù)管理部門，教室終端置于每個被管理的教室內(nèi)，教室管理中心控制端和教室終端以射頻無線通信連接構(gòu)成控制網(wǎng)絡(luò)，控制教室的被控暖氣裝置開啟或關(guān)閉。本實用新型采用了ZigBee無線組網(wǎng)技術(shù)、數(shù)據(jù)庫管理技術(shù)、人機交互技術(shù)和紅外人體探測技術(shù)，將傳統(tǒng)的教室供暖系統(tǒng)改造成具有集中管理功能的教室節(jié)能供暖系統(tǒng)，能用于改造或新建的教室供暖系統(tǒng)中，建成節(jié)能型教室供暖系統(tǒng)，對于實現(xiàn)節(jié)能減排有重要意義。
文檔編號F24D19/10GK202769807SQ20122001107
公開日2013年3月6日 申請日期2012年1月11日 優(yōu)先權(quán)日2012年1月11日
發(fā)明者黃從智, 朱耀春, 程陽 申請人:華北電力大學(xué)