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摘 要：本文是笔者自2003年3月赴丹麦DEVI（被全球最大的供暖成套设备及控制零件供应商丹佛斯收购其为子公司）工厂考察地板辐射采暖系统的智能控制制造技术，结合智能供暖系统户端温度控制器在上海区域安装使用的十余年客户反馈数据，进而针对智能供暖系统户端温度控制器的设计与研发展开了深入的研究分析，希望可以对户端温度控制器的设计起到一定的参考和帮助，提高智能供暖系统户端温度控制器设计有效性和满足实际使用需要，进而扩大户端温度控制器在全国范围内的使用，实现节能减排。
关键词：智能供暖系统；户端；温度控制器；设计；研发
我国南方区域的采暖存在着差异化需求，进而产生了分户安装并控制的需求。鉴于欧洲有着百年的分户采暖经验，所以在产品选择初期，我们主要以欧洲的供应商为供货主体进行系统的设计和应用。而我国北方冬季采暖以集中供暖方式为主，采用集中控制而无分户安装热量控制设备，这样的系统设计存在有严重的热能量费和资源消耗情况，增大环境污染。
智能供暖系统户端温度控制器的设计，利用电热型流量阀调节流量，实现对冬季供暖资源浪费情况的有效控制和缓解。用户能够结合自身需要自行进行温度设定，能够在保证居住舒适性的同时节约热量，本文就智能供暖系统户端温度控制器的设计与研发展开研究分析。
设计标准：国家标准《采暖通风与空气调节设计规范》
国家行业标准《民用建筑节能设计标准（采暖居住建筑部分）》
国家行业标准《夏热冬冷地区居住建筑节能设计标准》
国家行业标准《地面辐射供暖技术规程》
1.智能供暖系统户端温度控制器的设计
1.1 户端温度控制器结构
当前供暖系统以热水集中供暖为主，室内部分包含有进出水管、散热设备、调节阀，这些结构共同组成一个控制回路。当室内温度变化时，带室温传感器的户端温度控制器能够通过控制器对流量阀门开度进行控制，实现对供热水流量的有效控制，降低散热器散热量，实现对室内温度的有效调节。另外，为了防止地面温度过高引起不舒适感或地面材料被破坏，可以使用带室温和地温双传感器的户端温度控制器。也就是说，整个系统以供热水管阀门作为控制对象，控制器发出控制指令后，通过控制阀门开度实现对室内温度的有效调节。
1.2 户端温度控制要求
我国北方供热以集中供暖方式为主，未来如果在设计供暖系统中键入户端控制器和温度控制阀，在满足用户采暖需求的同时可以大量节约供热成本。用户可以结合自身需要通过户端控制器实现室内温度的设定，使各采暖区域在不同时间段有不同的温度，如上班外出时房间温度降低，在家休息房间温度可相应提升，通过这种方式使供热能源利用合理性有明顯提高，减少热能的损失和浪费进而实现节能减排。
本次系统设计中包含两种运行方式，一种是程序控制，分为日常、度假以及在家模式三个类别，其中日常模式为周一至周五，划分为在家时间段、上班时间段以及睡眠时间段；度假模式指家中无人情况下运行；在家模式指周末双休时间段运行。另一种是人工设置，设置方式更为灵活和自主。
2.户端温度控制器硬件设计
2.1 控制器硬件结构
在控制器硬件结构设计方面选择模块化设计方式，将其分为不同模块，结合具体控制要求和工作原理，控制器显示器选择2.4英寸TFT触摸液晶显示屏，方便用户的查看和修改。对于浴室等潮湿运行空间，可采用拨盘式面板替代液晶控制屏以确保硬件的使用寿命。控制器运行过程中，结合系统时钟自动进入相应工作模式。控制器通过温感探头采集房间温度，在显示房间温度值的同时结合温度变化实现对房间温度的有效控制。选择电热型阀门作为执行装置，实现对水管流量的有效控制。整个控制结构中，用户能自行设置运行参数。在系统通讯方面，选择RS232串行通信方式，实现控制器与上位器之间的有效通讯。
2.2 控制器硬件选型与电路设计
控制核心选择STC12C5A60S2单片机，有着非常强的抗静电和干扰能力，运算速度快，支持在线编程，同时还能实现远程升级。
2.3 电热型阀门
流量调节阀在采暖、制冷等控制系统中有着非常广泛应用，当前常用电动调节阀实现对各流体介质流量的控制。其原理为传感器接收控制信号，将其转换为模拟量和开关量输入至执行器，执行器动作使调节阀阀芯移动，以此控制阀门开启，实现对介质流量的有效控制。
3.户端温度控制器软件程序设计
3.1 主程序设计
系统控制程序的设计包含有显示储存程序、系统初始化、定时中断程序等方面内容，设备开机后进入初始化状态，之后控制器运行控制程序，读取各个模块运行参数。控制器的运行状态有人工设置和程序控制两种，未触摸按键情况下，系统采取程序控制运行方式，触摸按键时，系统进入设置状态。
3.2 串口通信程序
上位机与控制器之间的通信通过串口实现，在串口通讯程序编写方面，必须啊哟明确组态软件与单片机的通信协议。
3.3 控制算法
在户端温度控制器设计过程中，因为电热型阀门参数和特性尚未确定，室温的变化还存在有明显的滞后性特点，很难为户端温度控制系统建立准确数字模型。为了实现这一问题的有效解决，温度控制选择PID控制思想，PID控制思想与常规控制思想相比，能够以设定温度为临界点，如果温度低于该临界点，系统自动加热，当温度高于设置临界点时，系统停止加热。PID控制思想在实际应用中有着控制进度高、滞后性小等特点，可以取得非常好应用效果。
4.控制器、测试系统的研发
4.1 控制器的研发
在电路板设计方面，结合电路原理图印制，满足设计功能需要。首先，结合设计图纸，制作电路板。在完成电路板制作后，使用万用表判断所印刷的电路是否有短路和断路等情况出现。之后按照有小到大、由内至外的顺序完成电路板的焊接。 4.2 测试系统开发
在开发环境方面，选择Force Control V7.0软件，该软件具备强大组态功能，兼容性好，有灵活可靠的监控系统平台，能够使测试系统功能有明显提升。
在测试要求方面，结合户端温度控制器控制需要，测试系统需要具备信号采集、监控操作、动态显示、数据记录等功能。
在测试系统设计方面，需要注意人机界面的设计，将人机界面显示在窗口，实现软件与用户之间的有效联系。在显示窗口设计方面，结合用户实际需要以及测试要求，做好布局的调整，以此完成不同功能。
结束语
笔者于2006年10月在国家工商行政管理總局注册“地威DIVE” 商标，以此推动分户控制领域推出性价比更高的户端温度控制器，实现其广泛应用于温度控制领域。
智能供暖系统户端温度控制器的设计与研发，需要以户端温度控制系统工艺要求为基础，做好总体结构设计，同时明确硬件电路设计和软件程序设计思路，提高整个温度控制系统设计有效性。随着人们节能减排意识的提高和加强，本次控制系统的设计还需要不断优化和完善，比如使用可控硅替代继电器，提高电热型阀门开度控制及时性。同时还可以应用按键消抖等技术，避免出现按键失灵或程序功能紊乱等情况。PID控制方式容易受到外界环境因素等影响，还需要研发出一套自适应控制算法，更好的满足控制需要。未来温度控制器还可以更加广泛的使用于户外停车场、台阶、斜坡路面和桥梁等处的融冰化雪应用。用机电技术造福民生，用机电技术实现节能减排。
更多相关技术数据可参阅笔者参编的《上海地面辐射供暖技术规程》。
参考文献
[1]陈子丹，张东方.供暖用二氧化碳空气源低温供热研究[J].价值工程，2018，（13）：138-140.
[2]于德水，江东.分时段温度智能控制系统[J].哈尔滨理工大学学报，2015，（6）：98-102.
[3]李俊涛.基于PLC的供暖温度控制系统设计[J].科技与企业，2014，（7）：119-119.
[4]陈嘉源，吴黎明，金玲玲.模组壁挂炉的温度协同控制系统设计[J].单片机与嵌入式系统应用，2016，（6）：58-61.
（作者单位：上海健牌鹿铃建筑装饰工程有限公司）
关键词：智能供暖系统；户端；温度控制器；设计；研发
我国南方区域的采暖存在着差异化需求，进而产生了分户安装并控制的需求。鉴于欧洲有着百年的分户采暖经验，所以在产品选择初期，我们主要以欧洲的供应商为供货主体进行系统的设计和应用。而我国北方冬季采暖以集中供暖方式为主，采用集中控制而无分户安装热量控制设备，这样的系统设计存在有严重的热能量费和资源消耗情况，增大环境污染。
智能供暖系统户端温度控制器的设计，利用电热型流量阀调节流量，实现对冬季供暖资源浪费情况的有效控制和缓解。用户能够结合自身需要自行进行温度设定，能够在保证居住舒适性的同时节约热量，本文就智能供暖系统户端温度控制器的设计与研发展开研究分析。
设计标准：国家标准《采暖通风与空气调节设计规范》
国家行业标准《民用建筑节能设计标准（采暖居住建筑部分）》
国家行业标准《夏热冬冷地区居住建筑节能设计标准》
国家行业标准《地面辐射供暖技术规程》
1.智能供暖系统户端温度控制器的设计
1.1 户端温度控制器结构
当前供暖系统以热水集中供暖为主，室内部分包含有进出水管、散热设备、调节阀，这些结构共同组成一个控制回路。当室内温度变化时，带室温传感器的户端温度控制器能够通过控制器对流量阀门开度进行控制，实现对供热水流量的有效控制，降低散热器散热量，实现对室内温度的有效调节。另外，为了防止地面温度过高引起不舒适感或地面材料被破坏，可以使用带室温和地温双传感器的户端温度控制器。也就是说，整个系统以供热水管阀门作为控制对象，控制器发出控制指令后，通过控制阀门开度实现对室内温度的有效调节。
1.2 户端温度控制要求
我国北方供热以集中供暖方式为主，未来如果在设计供暖系统中键入户端控制器和温度控制阀，在满足用户采暖需求的同时可以大量节约供热成本。用户可以结合自身需要通过户端控制器实现室内温度的设定，使各采暖区域在不同时间段有不同的温度，如上班外出时房间温度降低，在家休息房间温度可相应提升，通过这种方式使供热能源利用合理性有明顯提高，减少热能的损失和浪费进而实现节能减排。
本次系统设计中包含两种运行方式，一种是程序控制，分为日常、度假以及在家模式三个类别，其中日常模式为周一至周五，划分为在家时间段、上班时间段以及睡眠时间段；度假模式指家中无人情况下运行；在家模式指周末双休时间段运行。另一种是人工设置，设置方式更为灵活和自主。
2.户端温度控制器硬件设计
2.1 控制器硬件结构
在控制器硬件结构设计方面选择模块化设计方式，将其分为不同模块，结合具体控制要求和工作原理，控制器显示器选择2.4英寸TFT触摸液晶显示屏，方便用户的查看和修改。对于浴室等潮湿运行空间，可采用拨盘式面板替代液晶控制屏以确保硬件的使用寿命。控制器运行过程中，结合系统时钟自动进入相应工作模式。控制器通过温感探头采集房间温度，在显示房间温度值的同时结合温度变化实现对房间温度的有效控制。选择电热型阀门作为执行装置，实现对水管流量的有效控制。整个控制结构中，用户能自行设置运行参数。在系统通讯方面，选择RS232串行通信方式，实现控制器与上位器之间的有效通讯。
2.2 控制器硬件选型与电路设计
控制核心选择STC12C5A60S2单片机，有着非常强的抗静电和干扰能力，运算速度快，支持在线编程，同时还能实现远程升级。
2.3 电热型阀门
流量调节阀在采暖、制冷等控制系统中有着非常广泛应用，当前常用电动调节阀实现对各流体介质流量的控制。其原理为传感器接收控制信号，将其转换为模拟量和开关量输入至执行器，执行器动作使调节阀阀芯移动，以此控制阀门开启，实现对介质流量的有效控制。
3.户端温度控制器软件程序设计
3.1 主程序设计
系统控制程序的设计包含有显示储存程序、系统初始化、定时中断程序等方面内容，设备开机后进入初始化状态，之后控制器运行控制程序，读取各个模块运行参数。控制器的运行状态有人工设置和程序控制两种，未触摸按键情况下，系统采取程序控制运行方式，触摸按键时，系统进入设置状态。
3.2 串口通信程序
上位机与控制器之间的通信通过串口实现，在串口通讯程序编写方面，必须啊哟明确组态软件与单片机的通信协议。
3.3 控制算法
在户端温度控制器设计过程中，因为电热型阀门参数和特性尚未确定，室温的变化还存在有明显的滞后性特点，很难为户端温度控制系统建立准确数字模型。为了实现这一问题的有效解决，温度控制选择PID控制思想，PID控制思想与常规控制思想相比，能够以设定温度为临界点，如果温度低于该临界点，系统自动加热，当温度高于设置临界点时，系统停止加热。PID控制思想在实际应用中有着控制进度高、滞后性小等特点，可以取得非常好应用效果。
4.控制器、测试系统的研发
4.1 控制器的研发
在电路板设计方面，结合电路原理图印制，满足设计功能需要。首先，结合设计图纸，制作电路板。在完成电路板制作后，使用万用表判断所印刷的电路是否有短路和断路等情况出现。之后按照有小到大、由内至外的顺序完成电路板的焊接。 4.2 测试系统开发
在开发环境方面，选择Force Control V7.0软件，该软件具备强大组态功能，兼容性好，有灵活可靠的监控系统平台，能够使测试系统功能有明显提升。
在测试要求方面，结合户端温度控制器控制需要，测试系统需要具备信号采集、监控操作、动态显示、数据记录等功能。
在测试系统设计方面，需要注意人机界面的设计，将人机界面显示在窗口，实现软件与用户之间的有效联系。在显示窗口设计方面，结合用户实际需要以及测试要求，做好布局的调整，以此完成不同功能。
结束语
笔者于2006年10月在国家工商行政管理總局注册“地威DIVE” 商标，以此推动分户控制领域推出性价比更高的户端温度控制器，实现其广泛应用于温度控制领域。
智能供暖系统户端温度控制器的设计与研发，需要以户端温度控制系统工艺要求为基础，做好总体结构设计，同时明确硬件电路设计和软件程序设计思路，提高整个温度控制系统设计有效性。随着人们节能减排意识的提高和加强，本次控制系统的设计还需要不断优化和完善，比如使用可控硅替代继电器，提高电热型阀门开度控制及时性。同时还可以应用按键消抖等技术，避免出现按键失灵或程序功能紊乱等情况。PID控制方式容易受到外界环境因素等影响，还需要研发出一套自适应控制算法，更好的满足控制需要。未来温度控制器还可以更加广泛的使用于户外停车场、台阶、斜坡路面和桥梁等处的融冰化雪应用。用机电技术造福民生，用机电技术实现节能减排。
更多相关技术数据可参阅笔者参编的《上海地面辐射供暖技术规程》。
参考文献
[1]陈子丹，张东方.供暖用二氧化碳空气源低温供热研究[J].价值工程，2018，（13）：138-140.
[2]于德水，江东.分时段温度智能控制系统[J].哈尔滨理工大学学报，2015，（6）：98-102.
[3]李俊涛.基于PLC的供暖温度控制系统设计[J].科技与企业，2014，（7）：119-119.
[4]陈嘉源，吴黎明，金玲玲.模组壁挂炉的温度协同控制系统设计[J].单片机与嵌入式系统应用，2016，（6）：58-61.
（作者单位：上海健牌鹿铃建筑装饰工程有限公司）