基于失调度相对一致等比失调方法的热力平衡调节仪与流程

1.本发明涉及城市供暖及其管网热力平衡领域，特别涉及基于失调度相对 一致等比失调方法的热力平衡调节仪。


背景技术：

2.城市供暖及其管网热力平衡调节仪器设备，具体涉及一种具备流量测量 并带有通讯和分析计算功能，便携式的热力平衡调节仪器，主要用于调节从 热力站到热用户之间庭院管网的水力平衡。
3.现有的供热管网水力平衡调节设备在使用时存在一定的弊端，首先在使 用过程中，现有的供热管网水力平衡调节设备、在城镇供暖系统中，热力站 庭院管网最不利环路水力平衡失调造成用户冷热不均，末端不利环路用户流 量不满足，前端用户流量超出需求，供热系统庭院管网小温差、大流量供暖 造成能耗极大浪费，实践中发现，现有基于“失调度一致等比失调”方法的 水力平衡调节装置，仅将各个建筑物的水力失调度调为一致(如将失调度均 调整为1.0)，各用热建筑物单位平米流量按照相同系数取值存在一定弊端， 虽然可以快速建立一致等比失调的水力工况，但仅限于庭院管网中所调节楼 栋性质、末端形式、内网形式、用热性质、用热率完全相同的工况下，如上 述一项或多项存在差异的复杂工况庭院管网，因各类型用户的耗热量不同， 就不能够采用一致等比的方法进行调节，否则会出现虽然失调度调节一致， 但不同类型用户实际耗热量、所需单位平米流量不同，从而导致用户最终室 内温度差别较大的问题出现，不能完全达到热力平衡工况，因此还存在精细 化调节的节能空间，已经不再适应目前多类型混杂的庭院管网工况，现有技 术中，已有对便携式热力站庭院管网水力平衡调节装置、水力平衡调节仪的 描述，在通讯方面，现有水力平衡调节仪器多采用基于4g\5g公网的vpn或 通过云服务直接建立连接的方式进行设备之间的通信，在手机网络信号覆盖 较佳的情况下可正常使用，但是当遇到井室地沟较长、阀门管道在较长地沟 里侧、或者在高层建筑设备夹层等无4g、5g网络信号覆盖时，调节仪器设备 无法连接到云服务器导致通讯中断，影响正常使用，现有技术中，已有对便 携式热力站庭院管网水力平衡调节装置、水力平衡调节仪的描述，在人机操 作方面，现有水力平衡调节仪器多采用仪器设备内置的触摸屏hmi进行操作， 受调节端、不利环路采集端连接超声波传感器线缆距离限制，操作人员活动 范围有限，并且只能单人操作、查看，给人们的使用过程带来了一定的不利 影响，另外通过内网(局域网) 公网(4g、5g网络)的架构，解决现有基于 4g、5g网络连接云服务的便携式平衡调节仪器，在高层建筑地下车库及夹层 储物间无手机网络信号的情况下无法连接云服务器影响正常调节使用的问 题，为此，我们提出基于失调度相对一致等比失调方法的热力平衡调节仪。


技术实现要素：

4.本发明的主要目的在于提供基于失调度相对一致等比失调方法的热力平 衡调节仪，可以有效解决背景技术中的问题。
5.为实现上述目的，本发明采取的技术方案为：
6.基于失调度相对一致等比失调方法的热力平衡调节仪，包括调节端、不 利环路采集端、公网中继端、局域网中继端、云服务器和移动客户端，所述 公网中继端和局域网中继端的数量均为两组，所述设备外壳的内部设置有超 声波流量计主板、物联云盒、锂电池和dc12v转dc24v升压模块，所述物联 云盒位于超声波流量计主板的一侧，所述锂电池位于超声波流量计主板的另 一侧，所述dc12v转dc24v升压模块位于超声波流量计主板的下方，所述超 声波流量计主板的上端外表面设置有下游探头接口、上游探头接口和dtu通 讯模块，所述下游探头接口位于上游探头接口的一侧，所述dtu通讯模块位 于上游探头接口的另一侧，所述超声波流量计主板的下端外表面设置有区域 网zigbee通讯模块，所述物联云盒的上端外表面设置有公网zigbee通讯模 块和天线连接端，所述公网zigbee通讯模块位于天线连接端的一侧，所述物 联云盒的下端外表面设置有云盒外壳，所述锂电池的上端外表面设置有中继 端开关，所述dc12v转dc24v升压模块的上端表面设置有一号连接端和二号 连接端，所述二号连接端位于一号连接端的一侧，所述设备外壳的上端外表 面设置有外壳开关、一号流量计接口、二号流量计接口和天线接口，所述一 号流量计接口位于外壳开关的一侧，所述二号流量计接口位于一号流量计接 口的一侧，所述天线接口位于二号流量计接口的一侧，所述超声波流量计下 游探头的上端外表面设置有超声波流量计下游探头，所述二号流量计接口的 上端外表面设置有超声波流量计上游探头。
7.优选的，所述超声波流量计主板与设备外壳可拆卸连接，所述物联云盒 与设备外壳可拆卸连接，所述dc12v转dc24v升压模块与设备外壳可拆卸连 接。
8.优选的，所述超声波流量计主板通过dtu通讯模块和公网zigbee通讯模 块与物联云盒可拆卸连接，所述物联云盒通过天线连接端与天线接口可拆卸 连接。
9.优选的，所述超声波流量计主板通过下游探头接口与一号流量计接口可 拆卸连接，所述一号流量计接口与超声波流量计下游探头可拆卸连接，所述 超声波流量计主板通过上游探头接口与二号流量计接口可拆卸连接，所述超 声波流量计主板与超声波流量计上游探头可拆卸连接。
10.优选的，所述锂电池通过中继端开关与外壳开关可拆卸连接。
11.优选的，所述超声波流量计主板通过区域网zigbee通讯模块和二号连接 端与dc12v转dc24v升压模块的可拆卸连接，所述物联云盒通过云盒外壳和 二号连接端与dc12v转dc24v升压模块可拆卸连接。
12.与现有技术相比，本发明具有如下有益效果：相比现有水力平衡调节设 备，通过“设计流量差异化的失调度相对一致等比失调”的方法，并可根据 所调节楼栋性质、末端形式、内网形式、用热性质、用热率不同进行同类型 用户失调度或单位平米流量相对一致的差异化流量分配，在解决水力失调的 前提下达到热力平衡，使节能效果更加显著，快速高效调节复杂工况下的庭 院管网，2、w公网通讯模块放在有手机网络信号的地方，通过4g、5g的通讯 方式连接到云服务器，调节端和不利环路采集端设备再通过zigbee连接局域 网中继端，这样既能解决调节端和不利环路采集端之间远程通讯距离的问题， 又能利用zigbee通讯模块通过zigbee再延长增加数十米调节端和不利环路 采集端到公网通讯模块之间的距离，解决井室地沟较长、调节仪器设备放在 地沟深处没有4g、5g网络信号覆盖环境下的正常使用问题，整个基于失调度 相对一致等比失调方法的热力平衡调节仪结构简单，操作
方便，使用的效果 相对于传统方式更好。
附图说明
13.图1为本发明基于失调度相对一致等比失调方法的热力平衡调节仪的整 体结构示意图；
14.图2为本发明基于失调度相对一致等比失调方法的热力平衡调节仪整体 结构框图；
15.图3为本发明基于失调度相对一致等比失调方法的热力平衡调节仪流量 差异化的失调度相对一致等比失调方法示意图；
16.图4为本发明基于失调度相对一致等比失调方法的热力平衡调节仪热力 平衡调节仪工作原理图。
17.图5为本发明基于失调度相对一致等比失调方法的热力平衡调节仪不利 环路采集端结构示意图。
18.图中：1、超声波流量计主板；2、物联云盒；3、锂电池；4、dc12v转 dc24v升压模块；5、设备外壳；6、外壳开关；7、中继端开关；8、一号连接 端；9、二号连接端；10、区域网zigbee通讯模块；11、下游探头接口；12、 一号流量计接口；13、超声波流量计下游探头；14、上游探头接口；15、二 号流量计接口；16、超声波流量计上游探头；17、dtu通讯模块；18、公网 zigbee通讯模块；19、云盒外壳；20、天线连接端；21、天线接口。
具体实施方式
19.为使本发明实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解， 下面结合具体实施方式，进一步阐述本发明。
20.在本发明的描述中，需要说明的是，术语“上”、“下”、“内”、“外
”ꢀ“
前端”、“后端”、“两端”、“一端”、“另一端”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的限制。此外，术语“第一”、
ꢀ“
第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
21.在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语
ꢀ“
安装”、“设置有”、“连接”等，应做广义理解，例如“连接”，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，可以具体情况理解上述 术语在本发明中的具体含义。
22.下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行 清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而 不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做 出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
23.实施例一：
24.如图1所示，基于失调度相对一致等比失调方法的热力平衡调节仪，包括调 节端、不利环路采集端、公网中继端、局域网中继端、云服务器和移动客户 端，其特征在于：所述
公网中继端和局域网中继端的数量均为两组，所述设 备外壳5的内部设置有超声波流量计主板1、物联云盒2、锂电池3和dc12v 转dc24v升压模块4，所述物联云盒2位于超声波流量计主板1的一侧，所述 锂电池3位于超声波流量计主板1的另一侧，所述dc12v转dc24v升压模块4 位于超声波流量计主板1的下方，所述超声波流量计主板1的上端外表面设 置有下游探头接口11、上游探头接口14和dtu通讯模块17，所述下游探头 接口11位于上游探头接口14的一侧，所述dtu通讯模块17位于上游探头接 口14的另一侧，所述超声波流量计主板1的下端外表面设置有区域网zigbee 通讯模块10，所述物联云盒2的上端外表面设置有公网zigbee通讯模块18 和天线连接端20，所述公网zigbee通讯模块18位于天线连接端20的一侧， 所述物联云盒2的下端外表面设置有云盒外壳19，所述锂电池3的上端外表 面设置有中继端开关7，所述dc12v转dc24v升压模块4的上端表面设置有一 号连接端8和二号连接端9，所述二号连接端9位于一号连接端8的一侧，所 述设备外壳5的上端外表面设置有外壳开关6、一号流量计接口12、二号流 量计接口15和天线接口21，所述一号流量计接口12位于外壳开关6的一侧， 所述二号流量计接口15位于一号流量计接口12的一侧，所述天线接口21位 于二号流量计接口15的一侧，所述超声波流量计下游探头13的上端外表面 设置有超声波流量计下游探头13，所述二号流量计接口15的上端外表面设置 有超声波流量计上游探头16。
25.实施例二：
26.在实施例一的基础之上，如图1所示，本发明热力平衡调节仪调节端主要由 超声波流量计主板1、物联云盒2、锂电池3、dc12v转dc24v升压模块4、设 备外壳5组成，锂电池3通过充电接口23进行充电，并设置开关控制输出dc12v 给升压模块供电，同时控制升压模块将dc12v转换为dc24v给超声波流量计 主板1、物联云盒2供电，超声波流量计上游探头16通过安装于设备外壳5 上的流量计接口与超声波流量计主板1的上游探头接口14连接，超声波流量 计下游探头13通过安装于设备外壳5外壳上的流量计接口与超声波流量计主 板1的下游探头接口11连接，物联云盒2采用zigbee通讯方式，天线22通 过安装于设备外壳5上的天线接口21与物联云盒2的天线连接端20连接， 其自带的rs485通讯接口和超声波流量计主板1的rs485接口连接，读取超 声波流量计主板1采集的流量，经物联云盒2通过局域网中继端和公网中继 端发送数据到云服务器。
27.实施例三：
28.在实施例一的基础之上，如图2所示，热力平衡调节仪由一台调节端、一台 不利环路采集端、云服务器、两台局域网中继端、两台公网中继端和移动客 户端(手机或平板电脑)构成，调节端、不利环路采集端和云服务器之间通 过物联云盒、局域网中继端、公网中继端进行连接，云服务器和移动客户端 通过4g/5g进行连接，彼此互通并可同时下发和上传数据，调节人员将分布 式不利环路采集端安装于庭院管网支线的最不利环路上，不利环路采集端将 采集的流量数据通过利用无线网络发送至云服务器，调节端和采集端的数据 在云服务器进行存储和计算分析，调节操作人员通过移动客户端(手机或平 板电脑)下载app利用4g、5g移动网络访问云服务器，从而实现对调节端、 不利环路采集端进行设置和读取数据，其中，移动客户端仅作为设置和访问 设备，不具备流量测量功能，主要调节工作还是由调节端来完成，其目的是 为了增加设备的便携性和多人协同操作灵活性。
29.实施例四：
30.在实施例一的基础之上，如图3所示，本发明热力平衡调节仪是以从最不利 环路开始，由末端至前端的顺序往热力站方向，逐个测量其它楼栋或单元建 筑物井室供水或回水流量进行平衡调节，如中间遇到分支，同样也是从此分 支的末端楼栋建筑物由末端至前端的顺序依次进行调节，直至调解完距热力 站最前端的建筑物为止，调节过程结束，通常情况下仅需调节一遍即可建立 热力平衡工况。
31.实施例五：
32.在实施例一的基础之上，如图4所示，本发明热力平衡调节仪是将不利环路 采集端安装于庭院管网支线最不利环路楼栋或单元建筑物井室来采集供水或 回水流量，同时用调节端逐个测量其它楼栋或单元建筑物井室供水或回水流 量，通过移动客户端app连接云服务器，读取不利环路采集端采集的流量数 据所计算出的最不利环路失调度，对比调节端采集的流量数据所计算出的失 调度，根据“设计流量差异化的失调度相对一致等比失调”的原理对管网进 行流量分配，调节人员根据移动客户端app软件提示开关阀门，调节提示分 为“开阀”、“关阀”、“保持”，使调节端与不利环路采集端两端的失调 度始终达到相对一致等比失调，当一个庭院管网调节完成一遍以后，此时所 有建筑物失调度均成相对一致等比失调。
33.实施例六：在实施例一与实施例三的基础之上，如图5所示，本实用新型热力平衡调节仪不利环路采集端硬件构成和调节端相同，两端功能定义在云服务器里的软件内进行区分，同样的，采集端主要由超声波流量计主板1、物联云盒2、锂电池3、dc12v转dc24v升压模块4、设备外壳5组成，锂电池3通过充电接口23进行充电，并设置开关控制输出dc12v给升压模块供电，同时控制升压模块将dc12v转换为dc24v给超声波流量计主板1、物联云盒2供电，超声波流量计上游探头16通过安装于设备外壳5上的流量计接口与超声波流量计主板1的上游探头接口14连接，超声波流量计下游探头13通过安装于设备外壳5外壳上的流量计接口与超声波流量计主板1的下游探头接口11连接，物联云盒2采用zigbee通讯方式，天线22通过安装于设备外壳5上的天线接口21与物联云盒2的天线连接端20连接，其自带的rs485通讯接口和超声波流量计主板1的rs485接口连接，读取超声波流量计主板1采集的流量，经物联云盒2通过局域网中继端和公网中继端发送数据到云服务器，调节端和采集端通过云服务器进行数据交换并计算，结果下发到移动客户端。
[0034][0035]
需要说明的是，本发明为基于失调度相对一致等比失调方法的热力平衡 调节仪，在使用前，热力平衡调节仪由一台调节端、一台不利环路采集端、 两台局域网模块、两台公网模块云服务器和移动客户端构成，调节端和不利 环路采集端设备之间通过内置的物联云盒2，采用zigbee通讯方式连接到局 域网通讯模块，局域网通讯模块通过zigbee连接到公网中继端(在此局域网 与公网之间通讯链路，同样也可采用lora技术通讯方式进行替代)公网中继 端通过4g、5g网络连接到云服务器，调节端和不利环路采集端彼此通过云服 务器传输数据，移动客户端app(手机或平板电脑)能通过云服务器上的组态 画面访问调节端和不利环路采集端，并设置调节端和不利环路采集端设备的 参数，如测量管径、壁厚、传感器类型、建筑物面积、单位平米设计流量、 所调节楼栋性质、末端形式、内网形式、用热性质、用热率等，调节端和采 集端的数据在云服务器进行存储和计算分析，调节端和采集端
所用超声波流 量计传感器可选择支架式、外夹式等多种安装方式探头，调节人员首先将采 集端安装于支线的最不利环路上，采集端连接好超声波流量计传感器探头、 固定好传感器后，采集端将采集的流量数据通过内置的物联云盒2、局域网通 讯模块、公网通讯模块、云服务器建立采集端和不利环路调节端的设备通信 连接，在移动客户端app设置不利环路采集端和调节端所测量的建筑物面积, 计算单位为m2、单位平米流量，计算单位为kg/m2，并根据输入的所测量建 筑物面积乘以单位平米流量自动计算所供建筑物的设计流量并显示，根据所 测实际流量和设计流量比值计算并显示此建筑物水力失调度即实际流量和设 计流量的比值，x＝gs/gg，此失调度计算方法为暖通工程通用计算公式，根据 所调节楼栋性质(节能建筑/非节能建筑/节能改造建筑/平房/别墅)、末端 形式(地暖/挂暖)、内网形式(分户/上供下回)、用热性质(公用建筑/民 用建筑)、用热率(100％-70％、70％-50％、50％以下)进行选择，系统软件根 据所选择上述类型按照“设计流量差异化的失调度相对一致等比失调法”， 自动计算调节端所调节的楼栋或单元对应的失调度和所需实际流量，调节人 员根据软件提示开关阀门，使其达到所需流量，移动客户端app通过云服务 器利用无线网络访问不利环路采集端和调节端里的数据，从而实现对调节端、 不利环路采集端进行设置和读取数据，其中，移动客户端仅作为设置和访问 设备，不具备流量测量功能，主要调节工作还是由调节端来完成，其目的是 为了增加设备的便携性和多人协同操作灵活性，通过在软件里区分选择所调 节楼栋性质、末端形式、内网形式、用热性质、用热率进行灵活精细化调节， 解决在多类型用户混杂的热力站庭院管网，采用以往调节方法和仪器设备仅 能达到水力平衡工况，无法达到较佳热力平衡工况的问题，调节后不同类型 热用户室温相对更趋于一致，节能效果更加显，较为实用。
[0036]
以上显示和描述了本发明的基本原理和主要特征和本发明的优点。本行 业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明 书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下， 本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范 围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。