一種基于ZigBee的地源熱泵供暖系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本實(shí)用新型公開(kāi)了一種基于ZigBee的地源熱泵供暖系統(tǒng)，包括數(shù)據(jù)處理模塊和為系統(tǒng)裝置中各用電模塊供電的電源模塊，以及分別與數(shù)據(jù)處理模塊相接的用于調(diào)節(jié)熱水流量進(jìn)而改變室內(nèi)溫度的數(shù)據(jù)控制模塊和用于接收和發(fā)送數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)通信模塊，數(shù)據(jù)處理模塊的輸入端接有用于對(duì)進(jìn)回水溫度差和流量信息進(jìn)行采集的數(shù)據(jù)采集模塊，電源模塊分別與數(shù)據(jù)處理模塊、數(shù)據(jù)采集模塊、數(shù)據(jù)控制模塊和數(shù)據(jù)通信模塊相接。本實(shí)用新型設(shè)計(jì)合理、操作簡(jiǎn)便、智能化程度高，能實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)、遠(yuǎn)程地采集供暖信息和響應(yīng)移動(dòng)終端的監(jiān)控命令，有效解決了現(xiàn)有計(jì)量供暖系統(tǒng)功能單一、使用受限的缺陷。
【專利說(shuō)明】—種基于ZigBee的地源熱泵供暖系統(tǒng)【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及一種地源熱泵供暖系統(tǒng)，尤其是涉及一種基于ZigBee的地源熱栗供暖系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]目前，一般地源熱泵供暖系統(tǒng)不具有遠(yuǎn)程測(cè)量和監(jiān)控功能，控制系統(tǒng)能耗大，效率不高，可擴(kuò)展性差，在溫度控制上不具有很好的自適應(yīng)能力，無(wú)法實(shí)現(xiàn)對(duì)采暖設(shè)備實(shí)時(shí)、遠(yuǎn)程的采集信息，供暖設(shè)備無(wú)法及時(shí)響應(yīng)移動(dòng)終端的監(jiān)控命令，供暖設(shè)備監(jiān)視和控制無(wú)法實(shí)現(xiàn)全雙工模式。對(duì)熱能的浪費(fèi)仍然不能很好的解決。
實(shí)用新型內(nèi)容
[0003]本實(shí)用新型所要解決的技術(shù)問(wèn)題在于針對(duì)上述現(xiàn)有技術(shù)中的不足，提供一種基于ZigBee的地源熱泵供暖系統(tǒng)，其設(shè)計(jì)合理、操作簡(jiǎn)便、智能化程度高，能實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)、遠(yuǎn)程地采集供暖信息和響應(yīng)移動(dòng)終端的監(jiān)控命令，有效解決了現(xiàn)有計(jì)量供暖系統(tǒng)功能單一、使用受限的缺陷。
[0004]為解決上述技術(shù)問(wèn)題，本實(shí)用新型采用的技術(shù)方案是:上述的一種基于ZigBee的地源熱泵供暖系統(tǒng)，其特殊之處在于，包括數(shù)據(jù)處理模塊和為系統(tǒng)裝置中各用電模塊供電的電源模塊，以及分別與所述數(shù)據(jù)處理模塊相接的用于調(diào)節(jié)熱水流量進(jìn)而改變室內(nèi)溫度的數(shù)據(jù)控制模塊和用于接收和發(fā)送數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)通信模塊，所述數(shù)據(jù)處理模塊的輸入端接有用于對(duì)進(jìn)回水溫度差和流 量信息進(jìn)行采集的數(shù)據(jù)采集模塊，所述電源模塊分別與數(shù)據(jù)處理模塊、數(shù)據(jù)采集模塊、數(shù)據(jù)控制模塊和數(shù)據(jù)通信模塊相接。
[0005]上述數(shù)據(jù)處理模塊為ARM微處理器。
[0006]上述數(shù)據(jù)采集模塊包括安裝在進(jìn)水管路上進(jìn)水溫度傳感器、安裝在回水管路上的出水溫度傳感器、安裝在分支供暖水管上的溫度檢測(cè)傳感器、對(duì)所采集的水溫信號(hào)進(jìn)行模數(shù)轉(zhuǎn)換的A/D轉(zhuǎn)換器和安裝在進(jìn)水管路上用于向流量數(shù)據(jù)處理模塊傳遞流量脈沖信號(hào)的流量傳感器。
[0007]上述電源模塊為UPS不間斷電源。
[0008]上述數(shù)據(jù)控制模塊包括安裝在進(jìn)水管路上的數(shù)字流量閥、用于實(shí)時(shí)顯示當(dāng)前室內(nèi)的溫度值和輸入的溫度值的LCD和用于查看系統(tǒng)運(yùn)行狀態(tài)、歷史數(shù)據(jù)和配置運(yùn)行參數(shù)的鍵盤控制器。
[0009]上述數(shù)據(jù)通信模塊包括AES加密/解密內(nèi)核和實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)與各個(gè)ZigBee網(wǎng)絡(luò)信息節(jié)點(diǎn)雙工通信的ZigBee射頻收發(fā)器。
[0010]本實(shí)用新型與現(xiàn)有技術(shù)相比具有以下優(yōu)點(diǎn):
[0011]UZigBee網(wǎng)絡(luò)低速率、低功耗、低成本、低復(fù)雜度并且支持大量網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)。
[0012]2、通過(guò)AES加密/解密內(nèi)核實(shí)現(xiàn)了數(shù)據(jù)通信的安全性。
[0013]3、實(shí)現(xiàn)了對(duì)供暖設(shè)備實(shí)時(shí)、遠(yuǎn)程地信息采集和控制，供暖設(shè)備在全雙工模式下工作并及時(shí)執(zhí)行監(jiān)控命令，能夠根據(jù)在供暖管路上所采集的溫度和流量信息控制供暖熱水指標(biāo)，更加節(jié)能
[0014]綜上所述，本實(shí)用新型其設(shè)計(jì)合理、操作簡(jiǎn)便、智能化程度高，能實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)、遠(yuǎn)程地采集供暖信息和響應(yīng)移動(dòng)終端的監(jiān)控命令，有效解決了現(xiàn)有計(jì)量供暖系統(tǒng)功能單一、使用受限的缺陷。
[0015]下面通過(guò)附圖和實(shí)施例，對(duì)本實(shí)用新型的技術(shù)方案做進(jìn)一步的詳細(xì)描述。
【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0016]圖1為本實(shí)用新型的結(jié)構(gòu)框圖。
[0017]圖2為本實(shí)用新型的供暖管路示意圖。
[0018]附圖標(biāo)記說(shuō)明:1_數(shù)據(jù)處理模塊；2-數(shù)據(jù)采集模塊；2-1-進(jìn)水溫度傳感器；2-2-出水溫度傳感器；2-3_溫度檢測(cè)傳感器；2-4-A/D轉(zhuǎn)換器；2_5_流量傳感器；3_電源模塊；4_數(shù)據(jù)控制模塊；4-1_數(shù)字流量閥；4-2-1XD ;4-3-鍵盤控制器；5_數(shù)據(jù)通信模塊；5-1-AES加密/解密內(nèi)核；5-2-ZigBee射頻收發(fā)器。
【具體實(shí)施方式】
[0019]實(shí)施例1:
[0020]如圖1所示，本實(shí)用新型包括包括數(shù)據(jù)處理模塊I和為系統(tǒng)裝置中各用電模塊供電的電源模塊3，以及分別與所述數(shù)據(jù)處理模塊I相接的用于調(diào)節(jié)熱水流量進(jìn)而改變室內(nèi)溫度的數(shù)據(jù)控制模塊4和用于接收和發(fā)送數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)通信模塊5，所述數(shù)據(jù)處理模塊I的輸入端接有用于對(duì)進(jìn)回水溫度差和流量信息進(jìn)行采集的數(shù)據(jù)采集模塊2，所述電源模塊3分別與數(shù)據(jù)處理模塊1、數(shù)據(jù)采集模塊2、數(shù)據(jù)控制模塊4和數(shù)據(jù)通信模塊5相接。
[0021]如圖1所示，本實(shí)施例中，所述數(shù)據(jù)處理模塊I為ARM微處理器。
[0022]如圖2所示，本實(shí)施例中，所述數(shù)據(jù)采集模塊2包括安裝在進(jìn)水管路上進(jìn)水溫度傳感器2-1、安裝在回水管路上的出水溫度傳感器2-2、安裝在分支供暖水管上的溫度檢測(cè)傳感器2-3、對(duì)所采集的水溫信號(hào)進(jìn)行模數(shù)轉(zhuǎn)換的A/D轉(zhuǎn)換器2-4和安裝在進(jìn)水管路上用于向流量數(shù)據(jù)處理模塊I傳遞流量脈沖信號(hào)的流量傳感器2-5。
[0023]如圖1所示，本實(shí)施例中，所述電源模塊3為UPS不間斷電源。
[0024]如圖2所示，本實(shí)施例中，所述數(shù)據(jù)控制模塊4包括安裝在進(jìn)水管路上的數(shù)字流量閥4-1、用于實(shí)時(shí)顯示當(dāng)前室內(nèi)的溫度值和輸入的溫度值的LCD4-2和用于查看系統(tǒng)運(yùn)行狀態(tài)、歷史數(shù)據(jù)和配置運(yùn)行參數(shù)的鍵盤控制器4-3。
[0025]如圖2所示，本實(shí)施例中，所述數(shù)據(jù)通信模塊5包括AES加密/解密內(nèi)核5_1和實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)與各個(gè)ZigBee網(wǎng)絡(luò)信息節(jié)點(diǎn)雙工通信的ZigBee射頻收發(fā)器5-2。
[0026]實(shí)際使用過(guò)程中，各戶進(jìn)水溫度傳感器2-1和出水溫度傳感器2-2通過(guò)電橋測(cè)溫法采集進(jìn)、回水溫度差值信號(hào)，和溫度檢測(cè)傳感器2-3監(jiān)測(cè)到的室內(nèi)溫度值一起輸入到A/D轉(zhuǎn)換器2-4，數(shù)模轉(zhuǎn)換后通過(guò)SPI接口發(fā)送至數(shù)據(jù)處理模塊I。流量傳感器2-5直接將流量脈沖信號(hào)直接輸入到數(shù)據(jù)處理模塊I。數(shù)據(jù)處理模塊I得到進(jìn)、回水溫差信號(hào)，室內(nèi)溫度和熱水的流量信號(hào)，計(jì)算在時(shí)間η得到的總熱能，并把處理后的數(shù)據(jù)傳送給AES加密/解密內(nèi)核5-1，其對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行加密處理，等待ZigBee射頻收發(fā)器5_2接收數(shù)據(jù)。各戶安裝有ZigBee網(wǎng)絡(luò)信息采集結(jié)點(diǎn)，通過(guò)信息采集結(jié)點(diǎn)上的ZigBee射頻收發(fā)器5-2將數(shù)據(jù)發(fā)送至整個(gè)ZigBee網(wǎng)絡(luò)的網(wǎng)關(guān)節(jié)點(diǎn)，通過(guò)網(wǎng)關(guān)節(jié)點(diǎn)與Internet相連。同時(shí)Internet上的Web終端通過(guò)整個(gè)ZigBee網(wǎng)絡(luò)的網(wǎng)關(guān)節(jié)點(diǎn)向指定的ZigBee網(wǎng)絡(luò)的信息采集節(jié)點(diǎn)的ZigBee射頻收發(fā)器5-2傳達(dá)用戶溫度控制命令，UART接口將控制命令發(fā)送至數(shù)據(jù)處理模塊I，數(shù)據(jù)處理模塊I將命令轉(zhuǎn)化成輸出控制脈沖序列通過(guò)SPI接口傳給數(shù)字流量閥4-1，調(diào)節(jié)其步進(jìn)電機(jī)的轉(zhuǎn)角和轉(zhuǎn)向控制閥門，調(diào)節(jié)熱水的流量。鍵盤控制器4-3將改變的溫度信號(hào)通過(guò)SPI接口傳給數(shù)據(jù)處理模塊l，IXD4-2通過(guò)SPI接口實(shí)時(shí)顯示當(dāng)前室內(nèi)溫度值和用戶要求的溫度值。
[0027]用戶供暖設(shè)備中熱水釋放的熱量值在熱力學(xué)定理上表現(xiàn)為進(jìn)、回水溫度差與熱水流量的乘積。在實(shí)際的供暖系統(tǒng)中，用戶在一段時(shí)間內(nèi)使用的熱量則是該乘積對(duì)時(shí)間的積分。若對(duì)供暖計(jì)量設(shè)備的溫度差和流量值實(shí)時(shí)采集的時(shí)間間隔足夠短，則可用離散求和的方法來(lái)逼近該積分值，見(jiàn)公式(I);實(shí)現(xiàn)對(duì)各采樣時(shí)刻的熱量值不斷的累加，進(jìn)而得出用戶在對(duì)應(yīng)時(shí)間內(nèi)使用的總熱量，見(jiàn)公式(2)。
[0028]
【權(quán)利要求】
1.一種基于ZigBee的地源熱泵供暖系統(tǒng)，其特征在于:包括數(shù)據(jù)處理模塊(I)和為系統(tǒng)裝置中各用電模塊供電的電源模塊(3)，以及分別與所述數(shù)據(jù)處理模塊(I)相接的用于調(diào)節(jié)熱水流量進(jìn)而改變室內(nèi)溫度的數(shù)據(jù)控制模塊(4 )和用于接收和發(fā)送數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)通信模塊(5)，所述數(shù)據(jù)處理模塊(I)的輸入端接有用于對(duì)進(jìn)回水溫度差和流量信息進(jìn)行采集的數(shù)據(jù)采集模塊(2)，所述電源模塊(3)分別與數(shù)據(jù)處理模塊(I)、數(shù)據(jù)采集模塊(2)、數(shù)據(jù)控制模塊(4 )和數(shù)據(jù)通信模塊(5 )相接。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于ZigBee的地源熱泵供暖系統(tǒng)，其特征在于:所述數(shù)據(jù)處理模塊(I)為ARM微處理器。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于ZigBee的地源熱泵供暖系統(tǒng)，其特征在于:所述數(shù)據(jù)采集模塊(2)包括安裝在進(jìn)水管路上進(jìn)水溫度傳感器(2-1)、安裝在回水管路上的出水溫度傳感器(2-2)、安裝在分支供暖水管上的溫度檢測(cè)傳感器(2-3)、對(duì)所采集的水溫信號(hào)進(jìn)行模數(shù)轉(zhuǎn)換的A/D轉(zhuǎn)換器(2-4)和安裝在進(jìn)水管路上用于向流量數(shù)據(jù)處理模塊(I)傳遞流量脈沖信號(hào)的流量傳感器(2-5 )。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于ZigBee的地源熱泵供暖系統(tǒng)，其特征在于:所述電源模塊(3)為UPS不間斷電源。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于ZigBee的地源熱泵供暖系統(tǒng)，其特征在于:所述數(shù)據(jù)控制模塊(4)包括安裝在進(jìn)水管路上的數(shù)字流量閥(4-1)、用于實(shí)時(shí)顯示當(dāng)前室內(nèi)的溫度值和輸入的溫度值的LCD (4-2)和用于查看系統(tǒng)運(yùn)行狀態(tài)、歷史數(shù)據(jù)和配置運(yùn)行參數(shù)的鍵盤控制器(4-3)。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于ZigBee的地源熱泵供暖系統(tǒng)，其特征在于:所述數(shù)據(jù)通信模塊(5)包括AES加密/解密內(nèi)核(5-1)和實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)與各個(gè)ZigBee網(wǎng)絡(luò)信息節(jié)點(diǎn)雙工通信的ZigBee射頻收發(fā)器(5-2)。
【文檔編號(hào)】F24D19/10GK203571879SQ201320609535
【公開(kāi)日】2014年4月30日 申請(qǐng)日期:2013年9月30日 優(yōu)先權(quán)日:2013年9月30日
【發(fā)明者】王利 申請(qǐng)人:西安福安創(chuàng)意咨詢有限責(zé)任公司