CN110726171B - 一种智能化的壁挂式燃气炉控制系统及方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种智能化的壁挂式燃气炉控制系统及方法，该控制系统包括控制模块、恒温控制器、助燃风机、燃气电磁阀、导热循环风机、点火模块及电池组件，助燃风机、燃气电磁阀、导热循环风机、恒温控制器、点火模块及电池组件分别与控制模块连接；恒温控制器用于设定目标温度和根据助燃风机的转速、燃气电磁阀的开度、导热循环风机的转速、目标温度及供热负荷建立燃烧动态数学控制模型。本发明中采用数字化调节的方式精确控制助燃风机的转速、导热循环风机的转速及天然气的流量，使燃烧后的NOx、CO排放量接近于零，在保证室内设定温度恒定的情况下，热能利用效率达到90%以上，实现节能燃烧。

Description

一种智能化的壁挂式燃气炉控制系统及方法

技术领域

本发明涉及一种智能化的壁挂式燃气炉控制系统及方法。

背景技术

传统壁挂式燃气取暖炉控制回路比较简单、传感器数量较少，多数采取恒定功率控制模式，一般都是开环控制，没有将室内温度的波动、室外室内温度的变化、室内湿度、室内是否有人等因素综合考虑进来，容易造成能源的浪费，人的舒适度较差。

特别是在供热负载变化比较快的时候，容易造成熄火、燃烧温度过高生成NOx、或燃烧不充分生成CO等情况发生。由于控制方式过于简单，最大功率和最小功率的比值较小，做不到功率的精细调节，很难实现供暖区域的恒温控制，温度波动大，舒适度不高。同时，燃气炉的运行与控制系统，都需要外接AC电源，在断电的情况下，一旦停电系统无法运行。

以上不足，有待改进。

发明内容

为了克服现有的技术的不足, 本发明提供一种智能化的壁挂式燃气炉控制系统及方法。

本发明技术方案如下所述：

一种智能化的壁挂式燃气炉控制系统，其特征在于，包括控制模块、恒温控制器、助燃风机、燃气电磁阀、导热循环风机、点火模块及电池组件，所述助燃风机、所述燃气电磁阀、所述导热循环风机、所述恒温控制器、所述点火模块及所述电池组件分别与所述控制模块连接；

所述恒温控制器用于设定目标温度和根据所述助燃风机的转速、所述燃气电磁阀的开度、所述导热循环风机的转速、所述目标温度及所述供热负荷建立燃烧动态数学控制模型；

所述控制模块根据所述目标温度和所述燃烧动态数学控制模型调节所述助燃风机的转速、所述燃气电磁阀的开度、所述导热循环风机的转速。

根据上述的本明，其特征在于，更包括加湿器，所述加湿器与所述控制模块连接，所述控制模块根据所述恒温控制器设定的目标湿度和湿度控制模型调节所述加湿器的加湿量。

进一步的，其特征在于，更包括温度传感器、湿度传感器、操作键盘、显示模块及通信模块，所述温度传感器、所述湿度传感器、所述操作键盘、所述显示模块及所述通信模块分别与所述恒温控制器连接，所述恒温控制器通过RS422串口与所述控制模块连接，所述恒温控制器通过所述通信模块与手机APP和/或云端连接，

所述操作键盘输入所述目标温度和所述目标湿度。

进一步的，其特征在于，更包括占用传感器，所述占用传感器与所述恒温控制器连接，所述占用传感器用于检测室内是否有人存在。

进一步的，其特征在于，更包括休眠模块，所述休眠模块与所述恒温控制器连接。

进一步的，其特征在于，所述通信模块为低功耗的ZigBee通信模块。

根据上述的本发明，其特征在于，更包括热发电模块和电池充电管理模块，所述热发电模块和所述电池充电管理模块分别与所述控制模块连接，所述热发电模块通过所述电池充电管理模块将电能储存在所述电池组件上。

根据上述的本发明，其特征在于，更包括储存模块，所述储存模块与所述控制模块连接，所述储存模块用于储存所述控制模块的运行参数。

根据上述的本发明，其特征在于，所述控制模块通过PWM调节所述助燃风机的转速、所述燃气电磁阀的开度、所述导热循环风机的转速。

根据上述的本发明，其特征在于，更包括NOx传感器、CO传感器和压力传感器，所述NOx传感器、所述CO传感器和所述压力传感器分别与所述控制模块连接。

一种基于上述的智能化的壁挂式燃气炉控制方法，其特征在于，包括：

恒温控制器根据助燃风机的转速、燃气电磁阀的开度、导热循环风机的转速、目标温度及供热负荷，建立燃烧动态数学控制模型；

所述恒温控制器设定所述目标温度；

开启所述助燃风机、所述燃气电磁阀及所述导热循环风机；

点火模块控制点火棒启动，使燃气炉燃烧；

控制模块根据所述目标温度调节和所述燃烧动态数学控制模型调节所述助燃风机的转速、所述燃气电磁阀的开度、所述导热循环风机的转速，使室内温度达到所述目标温度。

根据上述的本发明，其特征在于，更包括以下步骤：

所述恒温控制器根据目标湿度与加湿器的加湿量，建立湿度控制模型；

所述恒温控制器设定所述目标湿度；

开启加湿器；

所述控制模块根据所述目标湿度和所述湿度控制模型调节所述加湿器的加湿量，使室内湿度达到所述目标湿度。

本发明得益效果在于：

（1）本发明不需要外接电源，供电由电池组件提供，热发电模块将热能转化为电能为电池组件提供充电电源。

（2）本发明中采用数字化调节的方式精确控制助燃风机的转速、导热循环风机的转速及天然气的流量，使燃烧后的NOx、CO排放量接近于零，在保证室内设定温度恒定的情况下，热能利用效率达到90%以上，实现节能燃烧。

（3）本发明中的恒温控制器可设定目标温度和目标湿度，并设置有显示模块，通过操作键盘进入菜单查询控制系统所有运行历史和实时数据，恒温控制器通过ZigBee通信模块将数据通过本地网关上传至云端。

（4）本发明的恒温控制器在不工作时，通过休眠模块进入休眠模式，降低电池电量的损耗，延迟待机时间。

（5）本发明可实现在低负荷10%的最大负荷下稳定燃烧，极大提高温度的条件范围，最大功率和最小功率比值在达到10以上。

附图说明

图1为本发明一实施例的框架示意图；

图2为本发明一实施例的流程图。

具体实施方式

为了使本发明所要解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。

如图1所示，一种智能化的壁挂式燃气炉控制系统，包括控制模块1、恒温控制器2、助燃风机3、燃气电磁阀4、导热循环风机5、点火模块6及电池组件7，助燃风机3、燃气电磁阀4、导热循环风机5、恒温控制器2、点火模块6及电池组件7分别与控制模块1连接。恒温控制器2用于设定目标温度和根据助燃风机3的转速、燃气电磁阀4的开度、导热循环风机5的转速、目标温度及供热负荷建立燃烧动态数学控制模型；控制模块1根据目标温度和燃烧动态数学控制模型调节助燃风机3的转速、燃气电磁阀4的开度、导热循环风机5的转速。点火模块6用于控制点火棒的开启与关闭。电池组件7用于为整个控制系统提供电能。

优选的，导热循环风机5的个数为2个，2个导热循环风机5分别与控制模块1连接，使室内的更快的达到目标温度。

优选的，更包括加湿器8，加湿器8与控制模块1连接，控制模块1根据恒温控制器2设定的目标湿度和湿度控制模型调节加湿器8的加湿量，使室内湿度调节到人体最舒适的值，避免由于供热造成室内温度过于干燥，导致使用体验感差。

进一步的，更包括温度传感器9、湿度传感器10、操作键盘11、显示模块12及通信模块13，温度传感器9、湿度传感器10、操作键盘11、显示模块12及通信模块13分别与恒温控制器2连接，恒温控制器2通过RS422串口与控制模块1连接，恒温控制器2通过通信模块13与手机APP14和/或云端15连接，操作键盘11输入目标温度和目标湿度。通过显示模块12和操作键盘11进入菜单查询控制系统所有运行历史和实时数据。

具体的，用户可在恒温控制器中预制一周的运行时间表，工作日和休息日采取不同的运行时间策略，也可以根据不同家庭的需要，通过手机APP进行个性化运行时间表和目标温度、目标湿度的设置。

进一步的，更包括占用传感器16，占用传感器16与恒温控制器2连接，占用传感器16用于检测室内是否有人存在，当占用传感器16检测到室内的人已全部离开，并将相关的数据通过恒温控制器2传递到控制模块1，控制模块1接收后，控制点火模块6关闭点火棒，使燃气炉停止燃烧，以免在忘记关机的情况下造成能源的浪费。

进一步的，更包括休眠模块17，休眠模块17与恒温控制器2连接。因恒温控制器采用电池供电模式，在不工作时，需要将恒温控制器上的各模块进入休眠状态，降低电池电量的损耗，延迟待机时间。在休眠状态下恒温控制器上的电流在μm级，正常工作状态下电流200ma以内。

进一步的，通信模块13为低功耗的ZigBee通信模块，既能正常的通信功能，又能降低电量的损耗。

优选的，更包括热发电模块18和电池充电管理模块19，热发电模块18和电池充电管理模块19分别与控制模块1连接，热发电模块18通过电池充电管理模块19将电能储存在电池组件7上。

优选的，更包括储存模块20，储存模块20与控制模块1连接，储存模块20用于储存控制模块1的运行参数。

优选的，控制模块1通过PWM调节助燃风机3的转速、燃气电磁阀4的开度、导热循环风机5的转速，使燃烧后的NOx、CO排放量接近于零，在保证室内设定温度恒定的情况下，热能利用效率达到90%以上，实现节能燃烧。

优选的，更包括NOx传感器21、CO传感器22和压力传感器23， NOx传感器21、CO传感器22和压力传感器23分别与所述控制模块1连接，NOx传感器21和CO传感器22用于检测燃烧尾气中NOx和CO的含量，压力传感器23用于检测燃烧炉内部的气压。

如图2所示，一种基于上述的智能化的壁挂式燃气炉控制方法，包括以下步骤：

步骤S1：恒温控制器根据助燃风机3的转速、燃气电磁阀4的开度、导热循环风机5的转速、目标温度及供热负荷，建立燃烧动态数学控制模型；

步骤S2：恒温控制器2设定目标温度；

步骤S3：开启助燃风机3、燃气电磁阀4及导热循环风机5；

步骤S4：点火模块6控制点火棒启动，使燃气炉燃烧；

步骤S5：控制模块1根据目标温度调节和燃烧动态数学控制模型调节助燃风机3的转速、燃气电磁阀4的开度、导热循环风机5的转速，使室内温度达到目标温度。

优选的，更包括以下步骤：

恒温控制器2根据目标湿度与加湿器8的加湿量，建立湿度控制模型；

恒温控制器2设定目标湿度；

开启加湿器8；

控制模块1根据目标湿度和湿度控制模型调节加湿器8的加湿量，使室内湿度达到目标湿度。

优选的，恒温控制器根据助燃风机3的转速、燃气电磁阀4的开度、导热循环风机5的转速、目标温度、供热负荷及室外温度，建立燃烧动态数学控制模型。恒温控制器通过云端接收当地的天气预报，并可根据室外的天气温度的变化优化燃烧动态数学控制模型，到达节能效果。

本发明得益效果在于：

（1）本发明不需要外接电源，供电由电池组件提供，热发电模块将热能转化为电能为电池组件提供充电电源。

（2）本发明中采用数字化调节的方式精确控制助燃风机的转速、导热循环风机的转速及天然气的流量，使燃烧后的NOx、CO排放量接近于零，在保证室内设定温度恒定的情况下，热能利用效率达到90%以上，实现节能燃烧。

（3）本发明中的恒温控制器可设定目标温度和目标湿度，并设置有显示模块，通过操作键盘进入菜单查询控制系统所有运行历史和实时数据，恒温控制器通过ZigBee通信模块将数据通过本地网关上传至云端。

（4）本发明的恒温控制器在不工作时，通过休眠模块进入休眠模式，降低电池电量的损耗，延迟待机时间。

（5）本发明可实现在低负荷10%的最大负荷下稳定燃烧，极大提高温度的条件范围，最大功率和最小功率比值在达到10以上。

以上仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种智能化的壁挂式燃气炉控制系统，其特征在于，包括控制模块、恒温控制器、助燃风机、燃气电磁阀、导热循环风机、点火模块、电池组件、储存模块、热发电模块及电池充电管理模块，所述助燃风机、所述燃气电磁阀、所述导热循环风机、所述恒温控制器、所述点火模块、所述电池组件、所述储存模块、所述热发电模块及所述电池充电管理模块及分别与所述控制模块连接；

所述恒温控制器用于设定目标温度和根据所述助燃风机的转速、所述燃气电磁阀的开度、所述导热循环风机的转速、所述目标温度及供热负荷建立燃烧动态数学控制模型；

所述控制模块根据所述目标温度和所述燃烧动态数学控制模型调节所述助燃风机的转速、所述燃气电磁阀的开度、所述导热循环风机的转速；

所述储存模块用于储存所述控制模块的运行参数；

所述热发电模块通过所述电池充电管理模块将电能储存在所述电池组件上。

2.根据权利要求1所述的智能化的壁挂式燃气炉控制系统，其特征在于，更包括加湿器，所述加湿器与所述控制模块连接，所述控制模块根据所述恒温控制器设定的目标湿度和湿度控制模型调节所述加湿器的加湿量。

3.根据权利要求2所述的智能化的壁挂式燃气炉控制系统，其特征在于，更包括温度传感器、湿度传感器、操作键盘、显示模块及通信模块，所述温度传感器、所述湿度传感器、所述操作键盘、所述显示模块及所述通信模块分别与所述恒温控制器连接，所述恒温控制器通过RS422串口与所述控制模块连接，所述恒温控制器通过所述通信模块与手机APP和/或云端连接，

所述操作键盘输入所述目标温度和所述目标湿度。

4.根据权利要求2所述的智能化的壁挂式燃气炉控制系统，其特征在于，更包括占用传感器，所述占用传感器与所述恒温控制器连接，所述占用传感器用于检测室内是否有人存在。

5.根据权利要求2所述的智能化的壁挂式燃气炉控制系统，其特征在于，更包括休眠模块，所述休眠模块与所述恒温控制器连接。

6.根据权利要求3所述的智能化的壁挂式燃气炉控制系统，其特征在于，所述通信模块为低功耗的ZigBee通信模块。

7.根据权利要求1所述的智能化的壁挂式燃气炉控制系统，其特征在于，更包括NOx传感器、CO传感器和压力传感器，所述NOx传感器、所述CO传感器和所述压力传感器分别与所述控制模块连接。

8.一种基于权利要求1-7任一项所述的智能化的壁挂式燃气炉控制方法，其特征在于，包括：

恒温控制器根据助燃风机的转速、燃气电磁阀的开度、导热循环风机的转速、目标温度及供热负荷，建立燃烧动态数学控制模型；

所述恒温控制器设定所述目标温度；

开启所述助燃风机、所述燃气电磁阀及所述导热循环风机；

点火模块控制点火棒启动，使燃气炉燃烧；

控制模块根据所述目标温度调节和所述燃烧动态数学控制模型调节所述助燃风机的转速、所述燃气电磁阀的开度、所述导热循环风机的转速，使室内温度达到所述目标温度。