一种校园供暖监控系统[实用新型专利]

(19)中华人民共和国国家知识产权局
(12)实用新型专利
(10)授权公告号 (45)授权公告日 (21)申请号 201820949600.6
(22)申请日 2018.06.20
(73)专利权人 陕西师范大学
地址 710061 陕西省西安市雁塔区长安南
路199号
(72)发明人 王武海　石磊　胡俊　周奖励　
(74)专利代理机构 西安智萃知识产权代理有限
公司 61221
代理人 赵双
(51)Int.Cl.
F24D 19/10(2006.01)
G08C 17/02(2006.01)
(54)实用新型名称一种校园供暖监控系统(57)摘要本实用新型涉及一种校园供暖监控系统，包括客户端、服务器、多个数据采集控制器和多个无线参数监测设备，多个无线参数监测设备分别设置在多个采暖区域、多个供暖管道和锅炉上；数据采集控制器设置在采暖区域内。

客户端通过无线网络与服务器交互式连接，服务器通过无线网络与数据采集控制器交互式连接，数据采集控制器的输入端与无线参数监测设备的输出端连接，数据采集控制器的输出端与供暖管道水泵控制器的输入端、锅炉控制器的输入端连接。

本实用新型通过客户端与服务器交互并控制数据采集控制器控制供暖设备，在供暖时可实行分区域、分时段供暖，并在初寒期与末寒期调节供暖温度，合理调节供热区域，合理利用供暖资源，节
能降耗。

权利要求书1页 说明书7页 附图4页CN 208418940 U 2019.01.22
C N 208418940
U
1.一种校园供暖监控系统，其特征在于：包括客户端（1）、服务器（2）、多个数据采集控制器（3）和多个无线参数监测设备（4），多个无线参数监测设备（4）分别设置在多个采暖区域、多个供暖管道和锅炉上；所述数据采集控制器（3）设置在采暖区域内；
所述客户端（1）通过无线网络与服务器（2）交互式连接，客户端（1）用于发送供暖需求指令至服务器（2），服务器（2）发送报警信息至客户端（1）；
所述服务器（2）通过无线网络与数据采集控制器（3）交互式连接，用于接收热力参数信息并发送控制指令，且用于接收供暖需求指令并发送至数据采集控制器（3）；
所述数据采集控制器（3）的输入端通过无线网络与无线参数监测设备（4）的输出端连接，数据采集控制器（3）的输出端通过无线网络与供暖管道水泵控制器的输入端、锅炉控制器的输入端连接；
所述数据采集控制器（3）用于接收服务器（2）发送的控制指令和供暖需求指令并调节供暖设备，以及用于接收无线参数监测设备（4）采集的热力参数信息并发送至服务器（2）。

2.根据权利要求1所述的一种校园供暖监控系统，其特征在于：所述无线参数监测设备
（4）包括第一温度传感器（5）、管道压力传感器（6）、第二温度传感器（7）、第三温度传感器
（8）和水位传感器（9），第一温度传感器（5）和管道压力传感器（6）均设置在供暖管道上；第二温度传感器（7）和第三温度传感器（8）分别设置在采暖区域的室内和室外；水位传感器
（9）设置在锅炉内,水位传感器（9）的输出端与所述锅炉控制器的输入端连接；
第一温度传感器（5）的输出端、管道压力传感器（6）的输出端、第二温度传感器（7）的输出端、第三温度传感器（8）的输出端均通过无线网络与数据采集控制器（3）的输入端相连。

3.根据权利要求1所述的一种校园供暖监控系统，其特征在于：所述服务器（2）包括第一数据处理模块（10）、第一存储模块（11）、报警模块（12）和第一无线通信模块（13），第一存储模块（11）通过第一无线通信模块（13）分别与客户端（1）和数据采集控制器（3）交互式连接，第一数据处理模块（10）还分别与第一存储模块（11）和报警模块（12）交互式连接。

4.根据权利要求3所述的一种校园供暖监控系统，其特征在于：所述客户端（1）包括第二数据处理模块（14）、第二存储模块（15）、第二无线通信模块（16）、区域划分模块（17）和时段划分模块（18），区域划分模块（17）的输出端、时段划分模块（18）的输出端均与第二数据处理模块（14）的输入端连接，第二存储模块（15）通过第二无线通信模块（16）与所述第一数据处理模块（10）连接，第二存储模块（15）与第二数据处理模块（14）交互式连接。

权　利　要　求　书1/1页CN 208418940 U
一种校园供暖监控系统
技术领域
[0001]本实用新型属于供暖设备监测技术领域，具体涉及一种校园供暖监控系统。

背景技术
[0002]随着经济的发展，社会的进步，能源的消耗也越来越大。

粗放型的能源管理方式对社会和环境带来了沉重的负担，同时也产生了巨大的浪费。

教育资源是社会资源的重要组成部分，在北方，高校为了在冬季给学生创造舒适的生活和学习环境，需要对校内各建筑进行供暖，供暖带来了产生了巨大的能源消耗，高校也因此承担这高额的费用。

在供暖的过程中，由于设备和管理等多重因素的原因而产生了巨大的能源浪费，给高校带来了不必要的开支，增加了办学成本。

[0003]长期以来，校园教学楼的供热系统采用的是室内垂直单管串联的方式，在供暖系统运行中，不能根据实际需求自行调节室温，造成供水干管首末两端供热不均匀，往往是楼层高的教室室温过高；而楼层低的教室室温较低，采暖的实际意义不大，造成能源浪费的情况。

采暖系统是连续工作的，会经常出现当教室无人时(夜间和寒假)采暖系统仍然在工作的状况，最为严重的是热力站只能采用加大供水流量的方法来减小供水干管的温差，从而使低楼层的室温上升，消耗了更大的送水电耗并使高层产生更多的多余热量。

实用新型内容
[0004]为了解决现有技术中存在的上述问题，本实用新型提供了一种校园供暖监控系统。

本实用新型要解决的技术问题通过以下技术方案实现：一种校园供暖监控系统，包括客户端、服务器、多个数据采集控制器和多个无线参数监测设备，多个无线参数监测设备分别设置在多个采暖区域、多个供暖管道和锅炉上；所述数据采集控制器设置在采暖区域内；[0005]所述客户端通过无线网络与服务器交互式连接，客户端用于发送供暖需求指令至服务器，服务器发送报警信息至客户端；
[0006]所述服务器通过无线网络与数据采集控制器交互式连接，用于接收热力参数信息并发送控制指令，且用于接收供暖需求指令并发送至数据采集控制器；
[0007]所述数据采集控制器的输入端通过无线网络与无线参数监测设备的输出端连接，数据采集控制器的输出端通过无线网络与供暖管道水泵控制器的输入端、锅炉控制器的输入端连接；
[0008]所述数据采集控制器用于接收服务器发送的控制指令和供暖需求指令并调节供暖设备，以及用于接收无线参数监测设备采集的热力参数信息并发送至服务器。

[0009]进一步的，所述无线参数监测设备包括第一温度传感器、管道压力传感器、第二温度传感器、第三温度传感器和水位传感器，第一温度传感器和管道压力传感器均设置在供暖管道上；第二温度传感器和第三温度传感器分别设置在采暖区域的室内和室外；水位传感器设置在锅炉内,水位传感器的输出端与所述锅炉控制器的输入端连接；
[0010]第一温度传感器的输出端、管道压力传感器的输出端、第二温度传感器的输出端、
第三温度传感器的输出端均通过无线网络与数据采集控制器的输入端相连。

[0011]进一步的，所述服务器包括第一数据处理模块、第一存储模块、报警模块和第一无线通信模块，第一存储模块通过第一无线通信模块分别与客户端和数据采集控制器交互式连接，第一数据处理模块还分别与第一存储模块和报警模块交互式连接。

[0012]进一步的，所述客户端包括第二数据处理模块、第二存储模块、第二无线通信模块、区域划分模块和时段划分模块，区域划分模块的输出端、时段划分模块的输出端均与第二数据处理模块的输入端连接，第二存储模块通过第二无线通信模块与所述第一数据处理模块连接，第二存储模块与第二数据处理模块交互式连接。

[0013]本实用新型的有益效果：本实用新型通过对供暖给水、回水温度和室内外大气温度的监控调节供暖，提高能源利用率，避免产生不必要的浪费，节约成本。

[0014]本实用新型通过客户端与服务器交互并控制数据采集控制器控制供暖设备，在供暖时可实行分区域、分时段供暖，并在初寒期与末寒期调节供暖温度，以实现保证供暖和节能并举。

对教学楼、行政办公区域、食堂供暖可在师生上课、办公和就餐时间供暖，对下课之后和就餐时间之外的时间开停止供暖；学生上课时间段内可对学生宿舍降低供暖温度，合理调节供热区域，合理利用供暖资源，节能降耗。

[0015]本实用新型提高资源利用率，节约办学成本，利用校园局域网和无线通讯网络对校园供暖进行监控。

提高了能源利用率，减少能源浪费，进一步实现了节约型校园建设的目标。

[0016]以下将结合附图及实施例对本实用新型做进一步详细说明。

附图说明
[0017]图1是校园供暖监控系统流程示意图。

[0018]图2是校园供暖监控系统结构示意图。

[0019]图3是校园供暖监控系统无线参数监测设备结构示意图。

[0020]图4是校园供暖监控系统水位监测结构示意图。

[0021]图5是水位传感器电路结构图。

[0022]图6校园供暖监控系统服务器结构示意图。

[0023]图7校园供暖监控系统客户端结构示意图。

具体实施方式
[0024]为进一步阐述本实用新型达成预定目的所采取的技术手段及功效，以下结合附图及实施例对本实用新型的具体实施方式、结构特征及其功效，详细说明如下。

[0025]在本发明创造的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明创造和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明创造的限制。

[0026]此外，术语“第一”、“第二”、“第三”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。

由此，限定有“第一”、“第二”等的特征
可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。

在本发明创造的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。

[0027]术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。

对于本领域的普通技术人员而言，可以通过具体情况理解上述术语在本发明创造中的具体含义。

[0028]如图1和图2所示，本实施例提供一种校园供暖监控系统，包括客户端1、服务器2、数据采集控制器3和多个无线参数监测设备4，多个无线参数监测设备4分别设置在多个采暖区域、多个供暖管道和锅炉上，数据采集控制器3设置在采暖区域内。

校园中的需供暖的建筑可划分为食堂、教学楼、宿舍、行政办公楼等采暖区域，每个采暖区域内可设置一数据采集控制器3和无线参数监测设备4，用于供暖源的锅炉上同时设置无线参数监测设备4，无线参数监测设备4用于采集热力参数信息，包括给水、回水温度、供暖管道的水压和锅炉的水位等参数信息。

[0029]无线参数监测设备4用于采集热力参数信息。

[0030]客户端1通过无线网络与服务器2交互式连接，客户端1用于发送供暖需求指令至服务器2；客户端1通常由管理员使用，可以是PC机或移动终端，管理员通过客户端1将供暖需求指令发送至服务器2，服务器2将供暖需求指令发送至数据采集控制器3，通过数据采集控制器3控制锅炉控制器对供暖需求指令中指定的区域进行供暖。

服务器2接收数据出现异常时，将报警信息发送至客户端1。

[0031]服务器2与数据采集控制器3交互式连接，服务器2用于接收客户端1发送的供暖需求指令并发送至数据采集控制器3，服务器2用于接收数据采集控制器3发送的热力参数信息并发送相应的控制指令至数据采集控制器3。

[0032]数据采集控制器3的输入端通过无线网络与无线参数监测设备4的输出端连接，数据采集控制器3的输出端通过无线网络与供暖管道水泵控制器的输入端、锅炉控制器的输入端连接；
[0033]数据采集控制器3用于接收客户端1通过服务器2发送的供暖需求指令并发送至锅炉控制器，数据采集控制器3用于接收客户端1通过服务器2发送的控制指令并发送至供暖管道水泵控制器、锅炉控制器，以及用于接收无线参数监测设备4采集的热力参数信息并发送至服务器2。

[0034]服务器2主要是以网路服务器2为核心的终端设备，通过计算机对远程热力参数信息的收集与处理，并对远程数据采集控制器3发布指令，对供暖系统进行补水、调节供暖水压等操作。

校园供暖可按照区域供暖、分时供暖和按照区域分时供暖，管理员通过客户端1设置划分供暖区域、供暖时段、供暖温度区间、数据采集时间等系统参数设置。

[0035]服务器2实现与数据采集控制器3的信息交互，将客户端1的指令发送至数据采集控制器3，数据采集控制器3按照指令控制现场供暖设备调节供暖。

服务器2还对热力参数信息收集和存储分析。

[0036]数据采集控制器3接收服务器2发送的供暖需求指令并控制现场供暖设备调节供暖，同时，数据采集控制器3接收无线参数监测设备4采集的热力参数信息数据，并将数据返送至服务器2。

[0037]本系统对校园供暖的监督管控，通过对供暖给水、回水温度和室内外大气温度的监控自动调节供暖，提高能源利用率，避免产生不必要的浪费，节约成本。

[0038]进一步的，如图3、图4所示无线参数监测设备4包括第一温度传感器5、管道压力传感器6、第二温度传感器7、第三温度传感器8和水位传感器9，第一温度传感器5和管道压力传感器6均设置在供暖管道上，用于测量所在采暖区域管道的给水、回水温度，以及管道的水压；第二温度传感器7和第三温度传感器8分别设置在采暖区域的室内和室外，用于测量采暖区域室内和室外的温度。

[0039]第一温度传感器5的输出端、管道压力传感器6的输出端、第二温度传感器7的输出端、第三温度传感器8的输出端均通过无线网络与数据采集控制器3的输入端相连。

[0040]本实施例的温度传感器和压力传感器为集无线传输为一体的传感器，温度传感器和压力传感器采集的温度数据和管道压力数据通过校园局域网和WIFI无线网络发送至数据采集控制器3，数据采集控制器3将接收到的模拟数据转换为数字数据通过校园局域网和WIFI无线网络发送至服务器2，服务器2接收到数据采集控制器3发送的监测数据后，与系统设定的供暖温度最高温度和最低温度进行对比，根据温度对比情况服务器2自动发送相应的控制指令到数据采集控制器3，数据采集控制器3将控制指令发送到锅炉控制器，并控制锅炉调节给水温度。

管道压力传感器6测量到的管道压力数据通过校园局域网和WIFI无线网络发送至数据采集控制器3，数据采集控制器3将接收到的模拟数据转换为数字数据通过校园局域网和WIFI无线网络发送至服务器2，服务器2接收到数据采集控制器3发送的监测数据后，与系统设定的管道压力值进行对比，根据对比情况服务器2自动发送相应的控制指令到数据采集控制器3，数据采集控制器3将控制指令发送到供暖管道水泵控制器，通过变频技术控制相关水泵转速调节供暖管道水压。

[0041]一般而言，温度传感器可选用本领域常用型号的传感器，本实施例的温度传感器采用建大仁科RS-WIFI-D，一款工业级WIFI型温湿度变送器，将单独某一位置的温度、湿度通过WIFI传输到服务器2，利用已架设的WIFI网络实现远距离的温度、湿度的采集、存储、数据共享和远程传输，减少现场施工的工程量。

或采用牧坤M35无线温度传感器。

本实施例的压力传感器采用信立XL61智能压力传感器，采集管道的压力，通过无线方式上传。

本实施例的数据采集控制器3采用聚英翱翔DAM系列DAM1012A，10路继电器输出，12路模拟量采集输入网线和无线均可进行通讯，WiFi模块作为热点，可以用电脑或者手机连接上WiFi进行控制，网线和无线均可进行通讯。

[0042]如图4和图5所示，同时，通过水位传感器9对锅炉水位实时监测，水位传感器9将监测到的锅炉水位数据发送给锅炉控制器，锅炉控制器将数据发送给数据采集控制器3，数据采集控制器3接收到的模拟数据转换为数字数据通过局域网和WIFI无线网络发送到服务器2，服务器2接收到数据采集控制器3发送的监测数据后，通过对比，发送指令给数据采集控制器3，数据采集控制器3发送给锅炉控制器，控制电动阀自动给锅炉补水。

水位传感器9设置在锅炉内,水位传感器9的输出端与锅炉控制器的输入端连接。

水位传感器9可选购本领域常用的各种合适芯片，本实施例的水位传感器9采用LM1830型，其电路图如图所示，其中，引脚9和引脚5接锅炉控制器的芯片引脚作为水位传感器9输出端，还兼具有指示灯提示功能。

[0043]进一步的，如图6所示，服务器2包括第一数据处理模块10、第一存储模块11、报警
模块12和第一无线通信模块13，第一数据处理模块10通过第一无线通信模块13和无线网络分别与客户端1和数据采集控制器3交互式连接，第一数据处理模块10还分别与第一存储模块11和报警模块12交互式连接。

第一存储模块11用于接收客户端1和数据采集控制器3发送的数据信息，第一数据处理模块10通过调用第一存储模块11中的数据对数据进行处理并发送至第一存储模块11。

本实施例中建立了异常报警机制，在系统中对每个监测设备、控制器、电动阀门赋予唯一的编号，在检测过程中服务器2接收到的热力参数信息数据出现异常如不能接收到某一监测设备的数据或者接收到的数据突然出现较大变化和波动，第一数据处理模块10将异常数据发送第一存储模块11，第一存储模块11发送至报警模块12，报警模块12接收异常数据后生成报警信息，将报警信息发送至第一数据处理模块10和第一存储模块11，第一存储模块11将该区域出现热力参数信息数据异常设备的编号报警信息以短信息发送给客户端1，对相关负责人提示预警。

相关负责人在收到信息后可安排相关人员进行排查处理。

[0044]本实施例中的服务器2芯片组可采用Intel 875P芯片组支持采用mPGA478封装的Intel Pentium 4处理器，它仍由内存控制模块MCH(Memory Controller Hub)或图形内存控制模块GMCH(Graphics and Memory Controller Hub)与I/O控制模块ICHI/O Controller Hub组成。

Intel 875芯片组中MCH的时钟频率可为133/200MHz,采样频率为每周期4次,数据传输频率可达200MHz×4＝800MHz，所以理论带宽可达6.4GB/s(数据宽度为8Bytes),Intel 875P芯片组支持800/533MHz的系统总线，而且芯片组还具有性能加速技术，或采用Intel E7520、ServerWorks GC-HE等芯片组。

无线通信模块为现有模块化产品，可以采用西门子GRM200G型、华为ME9090u型或者艾宝AB433系列，接线方式可以通过其产品技术手册得到。

[0045]进一步的，如图7所示，客户端1包括第二数据处理模块14、第二存储模块15、第二无线通信模块16、区域划分模块17和时段划分模块18，区域划分模块17的输出端、时段划分模块18的输出端均与第二数据处理模块14的输入端连接，第二数据处理模块14通过第二无线通信模块16与第一数据处理模块10连接，第二数据处理模块14与第二存储模块15交互式连接。

第二数据存储模块对自有数据和服务器2发送的数据信息进行存储，第二数据处理模块14调用第二存储模块15中的数据进行数据处理并通过第二无线通信模块16、无线网络和第一无线通信模块13发送至服务器2的第一存储模块11。

具体的，区域划分模块17和时段划分模块18将采暖需求指令发送至第二存储模块15，第二数据处理模块14调用第二存储模块15中的数据进行数据处理并返回处理数据至第二存储模块15，第二存储模块15通过第二无线通信模块16、无线网络和第一无线通信模块13发送至服务器2的第一存储模块11，之后，服务器2将采暖需求指令发送至数据采集控制器3进行后续控制，具体流程通过下述内容详细介绍。

本实施例中的第二无线通信模块采用CDMA无线通信模块。

[0046]本实用新型的工作过程或工作原理为：
[0047]为了节约资源，提升能源利用率，在供暖时可实行分区域、分时段供暖，并在初寒期与末寒期调节供暖温度，以实现保证供暖和节能并举。

对教学楼、行政办公区域、食堂供暖可在师生上课、办公6:00-18:00和就餐时间6:00-8:00、10:00-13:00、16:00-19:00供暖，对下课之后和就餐时间之外的时间开停止供暖；学生上课时间段内可对学生宿舍降低供暖温度。

[0048]管理员通过使用PC或移动端手机、PAD，根据划分供暖区域，通过区域划分模块17和时段划分模块18发送相应的供暖需求指令至服务器2，服务器2接收到供暖需求指令后将供暖需求指令发送至数据采集控制器3，数据采集控制器3将供暖需求指令发送至锅炉控制器，锅炉控制器控制与锅炉连接的相应供暖管道的控制阀启闭，对相应的供暖管道启闭，从而实现开启或关闭所在供暖管道对应的采暖区域的供暖。

[0049]在供暖过程中，第一温度传感器5采集其所在采暖区域的管道回水、给水温度数据通过校园局域网和WIFI无线网络发送至数据采集控制器3，第二温度传感器7和第三温度传感器8采集其所在采暖区域室内外的温度数据通过校园局域网和WIFI无线网络发送至数据采集控制器3，数据采集控制器3将接收到的模拟数据转换为数字数据通过校园局域网和WIFI无线网络发送至服务器2，服务器2接收到数据采集控制器3发送的热力参数数据后，与系统设定的供暖温度最高温度和最低温度进行对比，根据温度对比情况服务器2自动发送相应的控制指令到数据采集控制器3，数据采集控制器3将控制指令发送到锅炉控制器，控制锅炉调节给水温度。

管道压力传感器6采集其所在采暖区域的管道压力数据通过校园局域网和WIFI无线网络发送至数据采集控制器3，数据采集控制器3将接收到的模拟数据转换为数字数据通过校园局域网和WIFI无线网络发送至服务器2，服务器2接收到数据采集控制器3发送的监测数据后，与系统设定的管道压力值进行对比，根据对比情况服务器2自动发送相应的控制指令到数据采集控制器3，数据采集控制器3将控制指令发送到供暖管道水泵控制器，通过变频技术控制相关水泵转速调节供暖管道水压。

[0050]水位传感器9将监测到的锅炉水位数据发送给锅炉控制器，锅炉控制器将数据发送给数据采集控制器3，数据采集控制器3接收到的模拟数据转换为数字数据通过局域网和WIFI无线网络发送到服务器2，服务器2接收到数据采集控制器3发送的监测数据后，通过对比，发送补水指令给数据采集控制器3，数据采集控制器3发送给锅炉控制器，控制电动阀自动给锅炉补水。

[0051]在供暖过程中，服务器2接收到的热力参数信息数据出现异常如不能接收到某一监测设备的数据或者接收到的温度、压力数据突然出现较大变化和波动，服务器2的第一数据处理模块10将异常数据发送第一存储模块11，第一存储模块11发送至报警模块12，报警模块12接收异常数据后生成报警信息，将报警信息发送至第一数据处理模块10和第一存储模块11，第一存储模块11将该区域出现热力参数信息数据异常设备的编号报警信息以短信息发送给客户端1，对相关负责人提示预警。

相关负责人在收到信息后可安排相关人员进行排查处理。

[0052]本领域的技术人员应该明白，上述的本实用新型的各模块或各步骤可以用通用的计算装置来实现，它们可以集中在单个的计算装置上，或者分布在多个计算装置所组成的网络上，可选地，它们可以用计算装置可执行的程序代码来实现，从而，可以将它们存储在存储装置中由计算装置来执行。

或者将它们分别制作成各个电路模块，或者将它们中的多个单元或步骤制作成单个电路模块来实现。

这样，本实用新型不限制于任何特定的硬件和软件结合。

[0053]以上内容是结合具体的优选实施方式对本实用新型所作的进一步详细说明，不能认定本实用新型的具体实施只局限于这些说明。

对于本实用新型所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型构思的前提下，还可以做出若干简单推演或替换，都应当视。