專利名稱：用于地板采暖的溫度預(yù)期控制的智能溫控器及其工作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于一種溫控器，特別是一種用于地板釆暖的溫度預(yù)期控 制的智能溫控器及其工作方法。
(二)
背景技術(shù)：
目前，現(xiàn)有的地板采暖溫控系統(tǒng)均是以室內(nèi)溫度作為反饋參數(shù)進(jìn) 行雙位啟停間歇控制，其控制思想為當(dāng)室內(nèi)溫度高于設(shè)定的上限溫 度值時(shí)，關(guān)閉閥門；當(dāng)室內(nèi)溫度低于設(shè)定的溫度下限值時(shí)，開(kāi)啟閥門。 實(shí)際應(yīng)用中可以采用下述四種安裝控制方式
一是，采用單獨(dú)控制器，控制分集水器上的每個(gè)回路的閥門的開(kāi) 關(guān)，以完成對(duì)不同房間的溫度的控制。在這種控制模式下每個(gè)房間均 需要有獨(dú)立的傳感器和中心控制器相連接，以實(shí)現(xiàn)不同房間不同設(shè)定 溫度的控制。
二是，采用單獨(dú)控制器，控制總供水閥門的開(kāi)關(guān)，以達(dá)到對(duì)房間 的總體溫度的調(diào)控。該控制方式需要在房間內(nèi)選擇可以代整個(gè)房間溫 度的測(cè)點(diǎn)安裝智能溫控器。
三是，采用多個(gè)溫控器，在需要溫度控制的居室，外引一段地采 暖管，在其上安裝控制閥門，智能溫度控制器控制閥門的開(kāi)關(guān)，以達(dá) 到控制室內(nèi)溫度的目的。
四是，采用多個(gè)溫控器，在需要溫度跨制的房間安裝智能溫控器， 智能溫控器控制在分集水器上的相對(duì)應(yīng)回路的閥門的開(kāi)關(guān)，以完成對(duì) 不同房間的溫度控制。
但是，上述四種方式的控制器都不能達(dá)到溫度的預(yù)期控制，室溫 控制精度較低。
(三)

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于針對(duì)上述情況，提供一種用于地板采暖的溫度 預(yù)期控制的智能溫控器及其工作方法，以便能夠滿足上述第二、三、 四種控制方式，并且還具備一周時(shí)間程序設(shè)定、不同的地面(地毯、 瓷磚、地板等)、不同的預(yù)熱時(shí)間、預(yù)熱時(shí)間開(kāi)關(guān)、溫度校正功能、恢復(fù)出廠設(shè)置等功能，使其能較好的適用于地板采暖溫度自動(dòng)控制。
本發(fā)明的技術(shù)方案 一種用于地板采暖的溫度預(yù)期控制的智能溫 控器，其特征在于它是由中心處理器、信息存儲(chǔ)單元、液晶顯示板、 按鍵、變壓穩(wěn)壓電路單元、繼電器執(zhí)行單元、溫度感應(yīng)單元以及殼體 與控制面板組成；所說(shuō)的變壓穩(wěn)壓電路單元一端連接外部電源，另一 端與溫控器內(nèi)部各電路單元相連接；信息存儲(chǔ)單元與中心處理器相連 接；中心處理器的輸入端分別與按鍵、溫度感應(yīng)單元相連接，輸出端 分別與液晶顯示板、繼電器執(zhí)行單元相連接。
上述所說(shuō)的按鍵是由開(kāi)關(guān)K1-K7，電容CK1-CK8及變阻器RP1組成， 各元器件按常規(guī)連接。
上述所說(shuō)的變壓穩(wěn)壓電路單元是由電容Cll-C14，電解電容El, 電阻R7及穩(wěn)壓二極管DZ組成；電容Cll、 C12、 C13、 C14、電解電容
El并聯(lián)連接；電解電容E1正極接電源，負(fù)極接地；電阻R7—端接電
源，另一端與穩(wěn)壓二極管DZ負(fù)極相連接；穩(wěn)壓二極管DZ正極接地，
負(fù)極連接到中心處理器。
上述所說(shuō)的繼電器執(zhí)行單元是由電阻R11-R14， 二極管Dl、 D2， 三極管BG1、 BG2，繼電器組成；二級(jí)管D1負(fù)極接電源，正極既與繼電 器相連接，又與三極管BG1集電極相連接；三極管BG1發(fā)射極接地， 基極連接電阻Rll的一端；電阻Rll的另一端連接到中心處理器；電 阻R12—端與三極管BG1基極相連接，另一端接地；二級(jí)管D2負(fù)極接 電源，正極既與繼電器相連接，又與三極管BG2集電極相連接；三極 管BG2發(fā)射極接地，基極連接電阻R13的一端；電阻R13的另一端連 接到中心處理器；電阻R14—端與三極管BG2基極相連接，另一端接 地。
上述所說(shuō)的溫度感應(yīng)單元是由溫度傳感器WD及電阻R5、 R6組成; 溫度傳感器WD—端接電源， 一端接地，另兩端分別與中心處理器相連 接；電阻R5—端接電源，另一端與連接到中心處理器的兩個(gè)溫控器端 口中的一個(gè)相連接；電阻R6—端接電源，另一端與連接到中心處理器 的兩個(gè)溫控器端口中的另 一個(gè)相連接。
上述所說(shuō)的殼體與控制面板，其中控制面板是由左到右水平置有 的液晶顯示板和按鈕組成；液晶顯示板分為左右兩部分，左半部分由 上到下依次為溫度顯示、時(shí)間顯示、升溫指示燈、運(yùn)行狀態(tài)指示燈
6和星期顯示，右半部分由上到下依次為自動(dòng)運(yùn)行狀態(tài)指示燈、模糊 控制指示燈、地面材料指示燈和溫度設(shè)置顯示；按鈕位于液晶顯示板 右側(cè)，并分為左右兩部分，左半部分由上到下依次為自動(dòng)、舒適、-節(jié) 能、防凍四種運(yùn)行狀態(tài)按鈕、用于控制設(shè)置狀態(tài)的設(shè)置按鈕和用于進(jìn) 入時(shí)鐘設(shè)置狀態(tài)的時(shí)鐘按鈕，右半部分由上到下依次為增溫按鈕、減 溫按鈕和開(kāi)關(guān)按鈕；其中，形狀呈表盤狀的溫度設(shè)置顯示，表盤外圍 標(biāo)有1到12的時(shí)間刻度，表盤圓心處縱向排列有上午、下午兩個(gè)指示 燈，每個(gè)時(shí)間刻度與圓心之間置有三個(gè)小方塊指示燈。
上述所說(shuō)的中心處理器可以采用PIC16F946-1/PT型號(hào)帶有LCD驅(qū) 動(dòng)器低功耗8位CMOS閃存單片機(jī)；所說(shuō)的繼電器可以采用JE7系列磁 保持型；所說(shuō)的溫度傳感器可以采用MCP9800/1/2/3型號(hào)的雙線高精 度數(shù)字溫度傳感器。
一種上述用于地板采暖的溫度預(yù)期控制的智能溫控器的工作方 法，其特征在于它包括以下工作步驟
(1) 安裝與啟動(dòng)將本智能溫控器連接到電控閥門上，接通電源，打 開(kāi)開(kāi)關(guān)；
(2) 設(shè)置參數(shù)根據(jù)所需溫度，通過(guò)中心處理器，選擇按下不同按鈕， 設(shè)置所需的溫度參數(shù)以及與溫度相關(guān)的其他參數(shù)；
(3) 啟動(dòng)預(yù)測(cè)控制采用多模型切換的預(yù)測(cè)控制方式，在中心處理器
中根據(jù)設(shè)置的參數(shù)、實(shí)驗(yàn)室和工程現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)的數(shù)據(jù)，進(jìn)行數(shù)學(xué)統(tǒng)計(jì)分
析，建立低溫?zé)崴匕遢椛洳膳到y(tǒng)溫度控制的預(yù)測(cè)模型；所說(shuō)的預(yù) 測(cè)模型包括閥門由開(kāi)啟轉(zhuǎn)為關(guān)閉后的溫度變化預(yù)測(cè)模型、閥門保持開(kāi) 啟狀態(tài)的溫度變化預(yù)測(cè)模型和閥門保持關(guān)閉狀態(tài)的溫度變化預(yù)測(cè)模 型；其中，閥門由開(kāi)啟轉(zhuǎn)為關(guān)閉后的溫度變化預(yù)測(cè)模型的運(yùn)算方式為 Tsp= fl(AT).h(k);
閥門保持開(kāi)啟狀態(tài)的溫度變化預(yù)測(cè)模型的運(yùn)算方式為 Tjp= f2(AT).h(k);
閥門保持關(guān)閉狀態(tài)的溫度變化預(yù)測(cè)模型的運(yùn)算方式為 Tjp= f2(AT).h(k);
(4) 反饋校正與滾動(dòng)優(yōu)化在每一個(gè)采樣時(shí)刻由溫度感應(yīng)單元檢測(cè)室 內(nèi)溫度，根據(jù)2次采樣間隔的溫度變化率，對(duì)預(yù)測(cè)模型進(jìn)行在線修正， 利用經(jīng)修正的閥門轉(zhuǎn)換后的預(yù)測(cè)模型，預(yù)測(cè)閥門狀態(tài)發(fā)生改變后，下一階段的溫度變化規(guī)律，然后根據(jù)用戶的設(shè)定室溫輸出控制信號(hào)，以
進(jìn)行閥門啟停動(dòng)作控制，閥門的狀態(tài)包括開(kāi)啟和閉合兩種狀態(tài)；
(5) 控制面板指示溫控狀況運(yùn)行狀態(tài)指示燈所顯示的運(yùn)行狀態(tài)包括
舒適狀態(tài)、節(jié)能狀態(tài)、防凍狀態(tài)，并且由中心處理器控制，在同一時(shí) 間只能點(diǎn)亮這三種運(yùn)行狀態(tài)指示燈中的一種；
(6) 反復(fù)操作重復(fù)操作步驟(3) (4)以達(dá)到用戶所需的溫度。 上述所說(shuō)的步驟(1)中電控閥門可以是電熱執(zhí)行器，也可以是電
磁閥等。
上述所說(shuō)的步驟(2)中的參數(shù)設(shè)置包括地面材料指示燈所顯示的 地面材料包括地毯、地板和瓷磚三種，并且在同一時(shí)間只能點(diǎn)亮這三 種地面材料指示燈中的一種；增溫按鈕在不同的設(shè)置狀態(tài)下還具有進(jìn) 行時(shí)間增加、,期增加的操作功能；減溫按鈕在不同的設(shè)置狀態(tài)下還 具有進(jìn)行時(shí)間減少、星期減少的操作功能；溫度設(shè)置顯示包括舒適溫 度、節(jié)能溫度、防凍溫度的12小時(shí)設(shè)置顯示，圓心處的上午和下午指 示燈表示一天，每個(gè)時(shí)間刻度與圓心之間的三個(gè)小方塊指示燈中，點(diǎn) 亮其中一個(gè)表示防凍溫度，點(diǎn)亮兩個(gè)表示節(jié)能溫度，點(diǎn)亮三個(gè)表示舒 適溫度。
上述所說(shuō)的步驟(3)中預(yù)測(cè)模型的運(yùn)算方式中h(k)為在線修正系
數(shù)，AT為綜合溫度變化率，^-SV^ ;其中，ATk=Tk- Tw， Tk
和Tk.,為k時(shí)刻與k-1時(shí)刻室內(nèi)空氣溫度(單位為'C)， ak為考慮到不 同時(shí)刻溫度對(duì)當(dāng)前采樣時(shí)刻溫度的影響不同，而引入的權(quán)重系數(shù)(根
據(jù)試驗(yàn)數(shù)據(jù)，結(jié)合非穩(wěn)態(tài)傳熱理論確定)。
上述所說(shuō)的步驟(4)中閥門啟停動(dòng)作控制的具體實(shí)施過(guò)程為
① 當(dāng)閥門處于開(kāi)啟狀態(tài)下時(shí)，每一個(gè)采樣時(shí)刻利用經(jīng)修正的閥門 關(guān)閉的預(yù)測(cè)模型，預(yù)測(cè)該時(shí)刻閥門關(guān)閉后溫度升高的最大值，當(dāng)預(yù)測(cè) 最大值大于等于設(shè)定室溫允許最大值時(shí)，溫控器輸出控制信號(hào)關(guān)閉閥 門；閥門關(guān)閉后，將預(yù)測(cè)模型切換到關(guān)閥的預(yù)測(cè)模型；
② 當(dāng)閥門處于關(guān)閉狀態(tài)下時(shí)，每一個(gè)采樣時(shí)刻利用閥門保持關(guān)閉 狀態(tài)的預(yù)測(cè)模型，預(yù)測(cè)從當(dāng)前時(shí)刻室溫升高到下一時(shí)間段室溫設(shè)定值所需要的時(shí)間，達(dá)到閥門開(kāi)啟時(shí)間后，溫控器輸出控制信號(hào)開(kāi)啟閥門； 閥門開(kāi)啟后，將預(yù)測(cè)模型切換到開(kāi)閥的預(yù)測(cè)模型。
本發(fā)明的工作原理本案的工作過(guò)程是通過(guò)中心處理器的控制，
對(duì)預(yù)測(cè)模型進(jìn)行在線的反饋校正和滾動(dòng)優(yōu)化，以防止一些不可預(yù)測(cè)的 干擾引起溫度控制偏差過(guò)大，由此完成室內(nèi)溫度的控制。
本發(fā)明的優(yōu)越性在于1、本智能溫控器能夠按照用戶預(yù)先設(shè)定的 溫度自動(dòng)控制室內(nèi)溫度，提高了居住舒適度，避免了熱能的不必要浪 費(fèi)；2、可根據(jù)地面材質(zhì)的不同進(jìn)行更加準(zhǔn)確、科學(xué)的智能控制；3、 在斷電情況下，3分鐘內(nèi)可保留用戶自定義數(shù)據(jù)；4、人機(jī)界面友好， 便于操作與控制。
(四)


附圖1為本發(fā)明所涉一種用于地板采暖的溫度預(yù)期控制的智能溫 控器的內(nèi)部整體框圖。
附圖2為本發(fā)明所涉一種用于地板采暖的溫度預(yù)期控制的智能溫 控器的正面面板結(jié)構(gòu)圖。
附圖3為本發(fā)明所涉一種用于地板采暖的溫度預(yù)期控制的智能溫 控器的電路結(jié)構(gòu)圖。
其中，l為溫度顯示，2為時(shí)間顯示，3為升溫指示燈，4為星期 顯示，5為運(yùn)行狀態(tài)指示燈，6為增溫按鈕，7為運(yùn)行狀態(tài)按鈕，8為 減溫按鈕，9為設(shè)置按鈕，IO為開(kāi)關(guān)按鈕，ll為時(shí)鐘按鈕，12為溫度 設(shè)置顯示，13為自動(dòng)運(yùn)行狀態(tài)指示燈，14為模糊控制指示燈，15為地 面材料指示燈。
(五) 具體實(shí)施方案
實(shí)施例1: 一種用于地板采暖的溫度預(yù)期控制的智能溫控器(見(jiàn)附 圖1)，其特征在于它是由中心處理器、信息存儲(chǔ)單元、液晶顯示板、 按鍵、變壓穩(wěn)壓電路單元、繼電器執(zhí)行單元、溫度感應(yīng)單元以及殼體 與控制面板組成；所說(shuō)的變壓穩(wěn)壓電路單元一端連接外部電源，另一 端與溫控器內(nèi)部各電路單元相連接；信息存儲(chǔ)單元與中心處理器相連 接；中心處理器的輸入端分別與按鍵、溫度感應(yīng)單元相連接，輸出端 分別與液晶顯示板、繼電器執(zhí)行單元相連接。
上述所說(shuō)的按鍵(見(jiàn)附圖3)是由開(kāi)關(guān)K1-K7，電容CK1-CK8及變 阻器RP1組成，各元器件按常規(guī)連接。
9上述所說(shuō)的變壓穩(wěn)壓電路單元(見(jiàn)附圖3)是由電容C11-C14，電 解電容E1，電阻R7及穩(wěn)壓二極管DZ組成；電容Cll、 C12、 C13、 C14、 電解電容E1并聯(lián)連接；電解電容E1正極接電源，負(fù)極接地；電阻R7 一端接電源，另一端與穩(wěn)壓二極管DZ負(fù)極相連接；穩(wěn)壓二極管DZ正
極接地，負(fù)極連接到中心處理器。
上述所說(shuō)的繼電器執(zhí)行單元(見(jiàn)附圖3)是由電阻R11-R14， 二極 管D1、 D2，三極管BG1、 BG2，繼電器組成；二級(jí)管Dl負(fù)極接電源， 正極既與繼電器相連接，又與三極管BG1集電極相連接；三極管BG1 發(fā)射極接地，基極連接電阻Rll的一端；電阻Rll的另一端連接到中 心處理器；電阻R12—端與三極管BG1.基極相連接，另一端接地；二 級(jí)管D2負(fù)極接電源，正極既與繼電器相連接，又與三極管BG2集電極 相連接；三極管BG2發(fā)射極接地，基極連接電阻R13的一端；電阻R13 的另一端連接到中心處理器；電阻R14 —端與三極管BG2基極相連接， 另一端接地。
上述所說(shuō)的溫度感應(yīng)單元(見(jiàn)附圖3)是由溫度傳感器WD及電阻 R5、 R6組成；溫度傳感器WD—端接電源， 一端接地，另兩端分別與中 心處理器相連接；電阻R5—端接電源，另一端與連接到中心處理器的 兩個(gè)溫控器端口中的一個(gè)相連接；電阻R6—端接電源，另一端與連接 到中心處理器的兩個(gè)溫控器端口中的另 一個(gè)相連接。
上述所說(shuō)的殼體與控制面板(見(jiàn)附圖2)，其中控制面板是由左到 右水平置有液晶顯示板和按鈕；液晶顯示板分為左右兩部分，左半部 分由上到下依次為溫度顯示(l)、時(shí)間顯示(2)、升溫指示燈(3)、運(yùn) 行狀態(tài)指示燈(5)和星期顯示(4)，右半部分由上到下依次為自動(dòng)運(yùn) 行狀態(tài)指示燈(13)、模糊控制指示燈(14)、地面材料指示燈(15)和溫 度設(shè)置顯示(12);按鈕位于液晶顯示板右側(cè)，并分為左右兩部分，左 半部分由上到下依次為自動(dòng)、舒適、節(jié)能、防凍四種運(yùn)行狀態(tài)按鈕(7)、 用于控制設(shè)置狀態(tài)的設(shè)置按鈕(9)和用于進(jìn)入時(shí)鐘設(shè)置狀態(tài)的時(shí)鐘按 鈕(ll)，右半部分由上到下依次為增溫按鈕(6)、減溫按鈕(8)和開(kāi) 關(guān)按鈕(10);其中，形狀呈表盤狀的溫度設(shè)置顯示(12)，表盤外圍 標(biāo)有1到12的時(shí)間刻度，表盤圓心處縱向排列有上午、下午兩個(gè)指示 燈，每個(gè)時(shí)間刻度與圓心之間置有三個(gè)小方塊指示燈；其中，溫度調(diào) 節(jié)范圍為5"C至4(TC;溫度顯示(l)所顯示的溫度范圍為0"C到5(TC。上述所說(shuō)的中心處理器來(lái)用PIC16F946-1/PT型號(hào)CPU芯片；所說(shuō) 的繼電器采用JE7/3-1HDSG-L2-R型號(hào)；所說(shuō)的溫度傳感器采用 MCP8000型號(hào)。
一種上述用于地板采暖的溫度預(yù)期智能溫控器的工作方法，其特 征在于它包括以下工作步驟
(1) 安裝與啟動(dòng)將本智能溫控器連接到電控閥門上，接通電源，打 開(kāi)開(kāi)關(guān)；
(2) 設(shè)置參數(shù)根據(jù)所需溫度，通過(guò)中心處理器，選擇按下不同按鈕， 設(shè)置所需的溫度參數(shù)以及與溫度相關(guān)的其他參數(shù)；
(3) 啟動(dòng)預(yù)測(cè)控制采用多模型切換的預(yù)測(cè)控制方式，在中心處理器 中根據(jù)設(shè)置的參數(shù)、實(shí)驗(yàn)室和工程現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)的數(shù)據(jù)，進(jìn)行數(shù)學(xué)統(tǒng)計(jì)分 析，建立低溫?zé)崴匕遢椛洳膳到y(tǒng)溫度控制的預(yù)測(cè)模型；所說(shuō)的預(yù) 測(cè)模型包括閥門由開(kāi)啟轉(zhuǎn)為關(guān)閉后的溫度變化預(yù)測(cè)模型、閥門保持開(kāi) 啟狀態(tài)的溫度變化預(yù)測(cè)模型和閥門保持關(guān)閉狀態(tài)的溫度變化預(yù)測(cè)模 型；其中，閥門由開(kāi)啟轉(zhuǎn)為關(guān)閉后的溫度變化預(yù)測(cè)模型的運(yùn)算方式為
Tsp= fl(AT).h(k);
閥門保持開(kāi)啟狀態(tài)的溫度變化預(yù)測(cè)模型的運(yùn)算方式為 Tjp= f2(AT).h(k);
閥門保持關(guān)閉狀態(tài)的溫度變化預(yù)測(cè)模型的運(yùn)算方式為 Tjp= f2(AT).h(k);
(4) 反饋校正與滾動(dòng)優(yōu)化在每一個(gè)采樣時(shí)刻由溫度感應(yīng)單元檢測(cè)室 內(nèi)溫度，根據(jù)2次采樣間隔的溫度變化率，對(duì)預(yù)測(cè)模型進(jìn)行在線修正， 利用經(jīng)修正的閥門轉(zhuǎn)換后的預(yù)測(cè)模型，預(yù)測(cè)閥門狀態(tài)發(fā)生改變后，下 一階段的溫度變化規(guī)律，然后根據(jù)用戶的設(shè)定室溫輸出控制信號(hào)，以 進(jìn)行閥門啟停動(dòng)作控制，閥門的狀態(tài)包括開(kāi)啟和閉合兩種狀態(tài)；
(5) 控制面板指示溫控狀況運(yùn)行狀態(tài)指示燈所顯示的運(yùn)行狀態(tài)包括 舒適狀態(tài)、節(jié)能狀態(tài)、防凍狀態(tài)，并且由中心處理器控制，在同一時(shí) 間只能點(diǎn)亮這三種運(yùn)行狀態(tài)指示燈中的一種；
(6) 反復(fù)操作重復(fù)操作步驟(3) (4)以達(dá)到用戶所需的溫度。 上述所說(shuō)的步驟(1)中電控閥門采用電熱執(zhí)行器。 上述所說(shuō)的步驟(2)中的參數(shù)設(shè)置包括地面材料指示燈所顯示的
地面材料包括地板和瓷磚兩種，并且在同一時(shí)間只能點(diǎn)亮這兩種地面
11材料指示燈中的一種；增溫按鈕在不同的設(shè)置狀態(tài)下還具有進(jìn)行時(shí)間 增加、星期增加的操作功能，減溫按鈕在不同的設(shè)置狀態(tài)下還具有進(jìn) 行時(shí)間減少、星期減少的操作功能；溫度設(shè)置顯示包括舒適溫度、節(jié) 能溫度、防凍溫度的12小時(shí)設(shè)置顯示，圓心處的上午和下午指示燈表 示一天，每個(gè)時(shí)間刻度與圓心之間的三個(gè)小方塊指示燈中，點(diǎn)亮其中 一個(gè)表示防凍溫度，點(diǎn)亮兩個(gè)表示節(jié)能溫度，點(diǎn)亮三個(gè)表示舒適溫度。 上述所說(shuō)的步驟(3)中預(yù)測(cè)模型的運(yùn)算方式中h(k)為在線修正系
數(shù)，AT為綜合溫度變化率，^=2>^^ ;其中，ATk=Tk- Tw， Tk
和Tw為k時(shí)刻與k-1時(shí)刻室內(nèi)空氣溫度(單位為'C)， ak為考慮到不 同時(shí)刻溫度對(duì)當(dāng)前采樣時(shí)刻溫度的影響不同，而引入的權(quán)重系數(shù)(根
據(jù)試驗(yàn)數(shù)據(jù)，結(jié)合非穩(wěn)態(tài)傳熱理論確定)。
上述所說(shuō)的步驟(4)中閥門啟停動(dòng)作控制的具體實(shí)施過(guò)程為
① 當(dāng)閥門處于開(kāi)啟狀態(tài)下時(shí)，每一個(gè)采樣時(shí)刻利用經(jīng)修正的閥門 關(guān)閉的預(yù)測(cè)模型，預(yù)測(cè)該時(shí)刻閥門關(guān)閉后溫度升高的最大值，當(dāng)預(yù)測(cè) 最大值大于等于設(shè)定室溫允許最大值時(shí)，溫控器輸出控制信號(hào)關(guān)閉閥 門；閥門關(guān)閉后，將預(yù)測(cè)模型切換到關(guān)閥的預(yù)測(cè)模型；
② 當(dāng)閥門處于關(guān)閉狀態(tài)下時(shí)，每一個(gè)采樣時(shí)刻利用閥門保持關(guān)閉 狀態(tài)的預(yù)測(cè)模型，預(yù)測(cè)從當(dāng)前時(shí)刻室溫升高到下一時(shí)間段室溫設(shè)定值 所需要的時(shí)間，達(dá)到阓門開(kāi)啟時(shí)間后，溫控器輸出控制信號(hào)開(kāi)啟闊門； 閥門開(kāi)啟后，將預(yù)測(cè)模型切換到開(kāi)閥的預(yù)測(cè)模型。
實(shí)施例2:
本例其他部分同例l，其中，中心處理器采用PIC16F946-1/PT型 號(hào)CPU芯片；繼電器采用JE7/3-1HDSG-L2-R型號(hào)；溫度傳感器采用 MCP8001型號(hào)；電控閥門采用電磁閥。
權(quán)利要求
1、一種用于地板采暖的溫度預(yù)期控制的智能溫控器，其特征在于它是由中心處理器、信息存儲(chǔ)單元、液晶顯示板、按鍵、變壓穩(wěn)壓電路單元、繼電器執(zhí)行單元、溫度感應(yīng)單元以及殼體與控制面板組成；所說(shuō)的變壓穩(wěn)壓電路單元一端連接外部電源，另一端與溫控器內(nèi)部各電路單元相連接；信息存儲(chǔ)單元與中心處理器相連接；中心處理器的輸入端分別與按鍵、溫度感應(yīng)單元相連接，輸出端分別與液晶顯示板、繼電器執(zhí)行單元相連接。
2、 根據(jù)權(quán)利要求1所說(shuō)的一種用于地板采暖的溫度預(yù)期控制的智能 溫控器，其特征在于所說(shuō)的變壓穩(wěn)壓電路單元是由電容C11-C14，電解電 容E1，電阻R7及穩(wěn)壓二極管DZ組成；電容Cll、 C12、 C13、 C14、電解 電容E1并聯(lián)連接；電解電容E1正極接電源，負(fù)極接地；電阻R7—端接 電源，另一端與穩(wěn)壓二極管DZ負(fù)極相連接；穩(wěn)壓二極管DZ正極接地， 負(fù)極連接到中心處理器。
3、 根據(jù)權(quán)利要求1所說(shuō)的一種用于地板釆暖的溫度預(yù)期控制的智能 溫控器，其特征在于所說(shuō)的繼電器執(zhí)行單元是由電阻Rll-R14， 二極管 Dl、 D2，三極管BG1、 BG2，繼電器組成；二級(jí)管Dl負(fù)極接電源，正極既 與繼電器相連接，又與三極管BG1集電極相連接；三極管BG1發(fā)射極接 地，基極連接電阻Rll的一端；電阻Rll的另一端連接到中心處理器； 電阻R12—端與三極管BG1基極相連接，另一端接地；二級(jí)管D2負(fù)極接 電源，正極既與繼電器相連接，又與三極管BG2集電極相連接；三極管 BG2發(fā)射極接地，基極連接電阻R13的一端；電阻R13的另一端連接到中 心處理器；電阻R14—端與三極管BG2基極相連接，另一端接地。
4、 根據(jù)權(quán)利要求1所說(shuō)的一種用于地板采暖的溫度預(yù)期控制的智能 溫控器，其特征在于所說(shuō)的溫度感應(yīng)單元是由溫度傳感器WD及電阻R5、 R6組成；溫度傳感器WD—端接電源， 一端接地，另兩端分別與中心處理 器相連接；電阻R5—端接電源，另一端與連接到中心處理器的兩個(gè)溫控 器端口中的一個(gè)相連接；電阻R6—端接電源，另一端與連接到中心處理 器的兩個(gè)溫控器端口中的另一個(gè)相連接。
5、 根據(jù)權(quán)利要求1所說(shuō)的一種用于地板釆暖的溫度預(yù)期控制的智能 溫控器，其特征在于所說(shuō)的殼體與控制面板，其中控制面板是由左到右水平置有液晶顯示板和按鈕；液晶顯示板分為左右兩部分，左半部分由 上到下依次為溫度顯示、時(shí)間顯示、升溫指示燈、運(yùn)行狀態(tài)指示燈和 星期顯示，右半部分由上到下依次為自動(dòng)運(yùn)行狀態(tài)指示燈、模糊控制 指示燈、地面材料指示燈和溫度設(shè)置顯示；按鈕位于液晶顯示板右側(cè)， 并分為左右兩部分，左半部分由上到下依次為自動(dòng)、舒適、節(jié)能、防凍 四種運(yùn)行狀態(tài)按鈕、用于控制設(shè)置狀態(tài)的設(shè)置按鈕和用于進(jìn)入時(shí)鐘設(shè)置 狀態(tài)的時(shí)鐘按鈕，右半部分由上到下依次為增溫按鈕、減溫按鈕和開(kāi)關(guān) 按鈕；其中，形狀呈表盤狀的溫度設(shè)置顯示，表盤外圍標(biāo)有1到12的時(shí) 間刻度，表盤圓心處縱向排列有上午、下午兩個(gè)指示燈，每個(gè)時(shí)間刻度 與圓心之間置有三個(gè)小方塊指示燈。
6、 根據(jù)權(quán)利要求1所說(shuō)的一種用于地板采暖的溫度預(yù)期控制的智能 溫控器，其特征在于所說(shuō)的中心處理器采用PIC16F946-1/PT型號(hào)帶有LCD 驅(qū)動(dòng)器低功耗8位CM0S閃存單片機(jī)；繼電器采用JE7系列磁保持型；溫 度傳感器采用MCP9800/1/2/3型號(hào)的雙線高精度數(shù)字溫度傳感器。
7、 一種上述用于地板采暖的溫度預(yù)期控制的智能溫控器的工作方 法，其特征在于它包括以下工作步驟(1) 安裝與啟動(dòng)將本智能溫控器連接到電控閥門上，接通電源，打開(kāi)開(kāi)關(guān)；(2) 設(shè)置參數(shù)根據(jù)所需溫度，通過(guò)中心處理器，選擇按下不同按鈕， 設(shè)置所需的溫度參數(shù)以及與溫度相關(guān)的其他參數(shù)；(3) 啟動(dòng)預(yù)測(cè)控制采用多模型切換的預(yù)測(cè)控制方式，在中心處理器中 根據(jù)設(shè)置的參數(shù)、實(shí)驗(yàn)室和工程現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)的數(shù)據(jù)，進(jìn)行數(shù)學(xué)統(tǒng)計(jì)分析， 建立低溫?zé)崴匕遢椛洳膳到y(tǒng)溫度控制的預(yù)測(cè)模型；所說(shuō)的預(yù)測(cè)模型 包括閥門由開(kāi)啟轉(zhuǎn)為關(guān)閉后的溫度變化預(yù)測(cè)模型、閥門保持開(kāi)啟狀態(tài)的 溫度變化預(yù)測(cè)模型和閥門保持關(guān)閉狀態(tài)的溫度變化預(yù)測(cè)模型；其中，閥 門由開(kāi)啟轉(zhuǎn)為關(guān)閉后的溫度變化預(yù)測(cè)模型的運(yùn)算方式為Tsp= fl(AT).h(k);閥門保持開(kāi)啟狀態(tài)的溫度變化預(yù)測(cè)模型的運(yùn)算方式為 Tjp= f2(AT).h(k);閥門保持關(guān)閉狀態(tài)的溫度變化預(yù)測(cè)模型的運(yùn)算方式為 Tjp= f2(AT).h(k);(4) 反饋校正與滾動(dòng)優(yōu)化在每一個(gè)采樣時(shí)刻由溫度感應(yīng)單元檢測(cè)室內(nèi)溫度，根據(jù)2次采樣間隔的溫度變化率，對(duì)預(yù)測(cè)模型進(jìn)行在線修正，利 用經(jīng)修正的閥門轉(zhuǎn)換后的預(yù)測(cè)模型，預(yù)測(cè)閎門狀態(tài)發(fā)生改變后，下一階 段的溫度變化規(guī)律，然后根據(jù)用戶的設(shè)定室溫輸出控制信號(hào)，以進(jìn)行閥 門啟停動(dòng)作控制，閥門的狀態(tài)包括開(kāi)啟和閉合兩種狀態(tài)；(5) 控制面板指示溫控狀況運(yùn)行狀態(tài)指示燈所顯示的運(yùn)行狀態(tài)包括舒 適狀態(tài)、節(jié)能狀態(tài)、防凍狀態(tài)，并且由中心處理器控制，在同一時(shí)間只 能點(diǎn)亮這三種運(yùn)行狀態(tài)指示燈中的一種；(6) 反復(fù)操作重復(fù)操作步驟(3) (4)以達(dá)到用戶所需的溫度。
8、 根據(jù)權(quán)利要求7所說(shuō)的一種上述用于地板釆暖的溫度預(yù)期控制的 智能溫控器的工作方法，其特征在于所說(shuō)的步驟(1)中電控閥門是電熱 執(zhí)行器或電磁閥。
9、 根據(jù)權(quán)利要求7所說(shuō)的一種上述用于地板采暖的溫度預(yù)期控制的 智能溫控器的工作方法，其特征在于所說(shuō)的步驟(2)中的參數(shù)設(shè)置包括地面材料指示燈所顯示的地面材料包括地毯、地板和瓷磚三種，并且在同一時(shí)間只能點(diǎn)亮這三種地面材料指示燈中的一種；增溫按鈕在不同的設(shè)置狀態(tài)下還具有進(jìn)行時(shí)間增加、星期增加的操作功能，減溫按鈕在不同的設(shè)置狀態(tài)下還具有進(jìn)行時(shí)間減少、星期減少的操作功能；溫度設(shè)置顯示包括舒適溫度、節(jié)能溫度、防凍溫度的12小時(shí)設(shè)置顯示，圓心處的上午和下午指示燈表示一天，每個(gè)時(shí)間刻度與圓心之間的三個(gè)小方塊指 示燈中，點(diǎn)亮其中一個(gè)表示防凍溫度，點(diǎn)亮兩個(gè)表示節(jié)能溫度，點(diǎn)亮三 個(gè)表示舒適溫度。
10、 根據(jù)權(quán)利要求7所說(shuō)的一種上述用于地板采暖的溫度預(yù)期控制 的智能溫控器的工作方法，其特征在于所說(shuō)的步驟(3)中預(yù)測(cè)模型的運(yùn)-算方式中h(k)為在線修正系數(shù)，AT為綜合溫度變化率，<formula>formula see original document page 4</formula>其中，<formula>formula see original document page 4</formula> Tk和T^為k時(shí)刻與k-1時(shí)刻室內(nèi)空氣溫度(單位 為°0， ak為考慮到不同時(shí)刻溫度對(duì)當(dāng)前采樣時(shí)刻溫度的影響不同，而引 入的權(quán)重系數(shù)(根據(jù)試驗(yàn)數(shù)據(jù)，結(jié)合非穩(wěn)態(tài)傳熱理論確定)。
全文摘要
一種用于地板采暖的溫度預(yù)期控制的智能溫控器及其工作方法，其特征在于它是由中心處理器、信息存儲(chǔ)單元、液晶顯示板、按鍵、變壓穩(wěn)壓電路單元、繼電器執(zhí)行單元、溫度感應(yīng)單元以及殼體與控制面板組成；工作方法包括(1)安裝與啟動(dòng)；(2)設(shè)置參數(shù)；(3)啟動(dòng)預(yù)測(cè)控制；(4)反饋校正與滾動(dòng)優(yōu)化；(5)控制面板指示溫控狀況；(6)反復(fù)操作；本發(fā)明的優(yōu)越性在于1.本智能溫控器能夠按照用戶預(yù)先設(shè)定的溫度自動(dòng)控制室內(nèi)溫度，提高了居住舒適度，避免了熱能的不必要浪費(fèi)；2.可根據(jù)地面材質(zhì)的不同進(jìn)行更加準(zhǔn)確、科學(xué)的智能控制；3.在斷電情況下，3分鐘內(nèi)可保留用戶自定義數(shù)據(jù)；4.人機(jī)界面友好，便于操作與控制。
文檔編號(hào)G05D23/20GK101644935SQ20081005407
公開(kāi)日2010年2月10日 申請(qǐng)日期2008年8月7日 優(yōu)先權(quán)日2008年8月7日
發(fā)明者凌繼紅, 婁承芝, 張?jiān)娞? 李曉鳴, 王若昆, 邢金城 申請(qǐng)人:天津大學(xué);天津津墻天意保溫安裝有限公司