摘要：針對目前高校供暖面積分布廣，管理難度大，系統能耗高等特點，研制開發了一套高校樓宇供暖智能控制系統。該系統由控制器、溫度傳感器、電動調節閥、局域網集中監控系統組成。通過校園局域網實現了校園供暖集中監控，采用溫差控制方式調節各樓供暖溫度，利用不同的供暖模式實行分樓分時段供暖。

　　關鍵詞：集中供暖,智能控制,溫度傳感器,電動調節閥

　　前言

　　高校是我國教育和科研的重要場所，供暖質量的好壞、服務水平的高低直接影響教學、 科研工作的順利開展。隨著我國高等教育事業的快速發展，北方高校校園供暖面積迅猛增長， 不僅造成能源的大量消耗，而且也給校園供暖管理增加了困難，尤其是教學樓、辦公樓、實驗樓和學生宿舍樓等不同用途的樓宇，顯然在不同時段供暖需求不同，如果共用一套供暖系統，樓內缺少有效的調控手段，只能實行同一溫度供暖，因而會造成較大能源浪費。在此前提下，本文研制了一套高校樓宇供暖智能控制系統，旨在為校園供暖節能管理提供一種新途徑。

　　1 高校樓宇供暖智能控制系統原理

　　該供暖節能控制系統主要由控制器、電動調節閥、溫度傳感器和局域網集中監控系統組成。溫度傳感器對進回水管道內水溫以及室內外溫度進行采集，再由控制器對采集到的溫度進行分析和處理并通過局域網集中監控系統上傳到監控中心，同時控制器還能根據自身編好的程序自動調節各電動閥門的開度，從而改變進入對應樓宇的供水流量，在保證不供暖需要的樓宇得到及時供暖的同時避免了熱能的不必要浪費。監控中心通過控制器上傳的信息可以有效的監測各個樓宇的供暖情況，以便在供暖出現故障的情況下能得到及時維修。另外在供暖不能智能開啟的時候，監控中心可以手動發出強制開閥命令，是該樓宇閥門全部打開，保證在故障狀態下樓宇的正常供暖。

　　2 高校樓宇智能控制系統設計

　　2.1 系統結構

　　系統結構示意圖見圖1，系統結構特點為：

　　1) 在各個樓宇的每個回水管道中都增設一個電動調節閥，以實現對各個樓宇供暖的單獨控制。

　　2) 在每個電動調節閥附近安裝室內外溫度傳感器以及進回水溫度傳感器，采集各個樓宇的時段供暖情況以便及時控制供暖。

　　3) 在每個電動調節閥附近安裝一個控制器對傳感器采集的信息進行處理，并結合該樓宇當前時段的供暖需要進行智能調節電動閥開度。

　　4) 將每個控制器通過局域網連接到控制中心，以便隨時監控各個樓宇的供暖情況。

　　2.2 控制器的設計

　　控制器中單片機選用AT89C55，可完成供暖系統的溫度采集、智能調溫、數據存儲和顯示等控制。在系統中設置了時鐘電路，采用芯片PCF8563顯示系統日期和時間。為增強系統運行的可靠性和安全性，設置了外部存儲器，采用X5045記憶存儲元件，保證系統運行參數不會因斷電而丟失。為方便現場參數設定和查看，還設置了鍵盤和液晶顯示電路，循環顯示供水溫度、回水溫度、閥門開度、日期和設定參數。其中，最主要的部分是溫度采集電路與閥門控制電路這兩部分。

　　現場控制器采用溫差控制法控制閥門開度。首先單片機讀取時鐘芯片中的當前時間信息，判斷當前時間處于哪一個時段，提取數據存儲器中前一天相同時段的閥門開度，將此開度信息輸出給電動調節閥門控制電路。然后單片機采集進回水溫度計算得到實際溫差，比較實際溫差與設定溫差的大小，若實際溫差大于設定溫差則說明供水流量不足應增大閥門開度，若實際溫差小于設定溫差，則說明供水流量過大，應減小閥門開度。根據溫差的差值相應增大或減小閥門開度，改變相應的百分比調整進入樓宇的供水流量實現熱能的充分利用和供暖效果的最優化。

　　除此之外，考慮到高校供暖的特殊性，在系統的控制流程中加入了一個節假日最低供暖模式。通過讀取時鐘芯片中的日期，判斷當前日期是否處于節假日，如果處于節假日則將閥門開度控制為大于等于一個最小值，在確保管道不會被凍裂的同時最大限度地節能。

　　3 智能控制系統應用效果

　　隨機提取安裝有本系統教學樓中控制器上傳的數據，對本系統的智能控制功能進行評估。為了讓讀者能更清楚的了解效果，將所得數據繪制成一個曲線圖，如圖3所示。

　　1) 電動調節閥在22：30全部關閉，閉閥節能。5：00閥門打開對教室供暖，使室內溫度在8：00上課時能達到正常供暖要求。中午休息期間進入低溫供暖模式，下午14：00以后正常供暖。

　　2) 在室外溫度較高的情況下能夠自動調節閥門開度，是室內溫度保持在18℃左右，使得在氣溫較高時能適當減小閥門開度，保持正常供暖的前提下有效節約能源。

　　一天需要正常供暖時段室內溫度都保持在18℃左右，而閥門開度則根據當前具體情況進行智能調節，在保證正常供暖的前提下，節約大量能源。

　　4 結論

　　通過實測得到，該系統在保證正常供暖的前提下，可節約能源20%。并且該系統具有局域網監測功能，能更好的保證用戶的供暖需求，提高用戶的供暖質量，具有較大的實用價值。

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