一种基于热泵的混水中心室内控制系统及其控制方法

技术领域

本发明涉及室内技术领域，具体为一种基于热泵的混水中心室内控制系统及其控制方法。

背景技术

目前市面上这些传统大棚，如薄膜大棚、玻璃大棚和日光大棚，通过简单手段控制温度和湿度，以及通过玻璃或透明薄膜控制光照时间来培养作物，然而，这些传统大棚它们的水温控制精度较低，控制粗糙，不易于实现不同温区的温度控制，其次，这些大棚的能耗较高，无法有效降低能源消耗。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明提供了一种基于热泵的混水中心室内控制系统及其控制方法，解决了现有技术中生长率、能耗和投资成本的问题。

为实现以上目的，本发明通过以下技术方案予以实现：一种基于热泵的混水中心室内控制系统，包括，

热泵模块，用于确保提供足够的加热能量；

壳管换热模块，循环水通过壳管换热，将其加热至目标温度；

缓存水箱模块，用于储存加热后的循环水，确保系统供应稳定；

混水中心模块，用于根据不同区域的温度需求，控制分水管路的阀门开度，实现温度的精确控制；

室内换热模块，热水从混水中心流出，经过室内的换热装置，将热量传递给温室内的空气和土壤；

集水器模块，用于将经过室内换热后的水流回集水器，准备再次循环使用；

控制系统模块，用于监测室内的温度变化，并根据反馈信号调整混水中心的温控器和阀门开度；

数据记录与分析模块，用于记录室内的温度数据，并进行分析。优选的，所述热泵模块包括，

热泵启动压机单元，负责启动和控制热泵的压缩机；

加热循环水单元，用于传递热量的循环水部分；

循环水泵单元，用于循环水的泵，将水输送到需要加热的区域；热泵控制器单元，控制和监控整个热泵系统的单元。

优选的，所述壳管换热模块包括，

壳管换热器单元，用于在两个介质之间传递热量的热交换器；换热水泵单元，用于循环换热水的泵；

换热水阀门单元，用于控制换热水流动的阀门；

换热水管道单元，用于连接换热系统中各个部分的管道。

优选的，所述缓存水箱模块包括，

缓存水箱单元，用于存储热能的水箱，可以在需要时释放热量；水箱加热器单元，用于将能量加热到缓存水箱中；

水箱水泵单元，用于在系统中循环水的泵；

水箱水位传感器单元，用于监测水箱水位的传感器。

优选的，所述混水中心模块包括，

混水中心分水器单元，用于分配混合水流向系统中的不同部分；温控器单元，用于控制水温度的单元；

混水阀门单元，用于控制混水的阀门；

混水管道单元，用于连接混水系统的管道。

优选的，所述室内换热模块包括，

室内换热装置单元，用于在室内中传递热量的装置；

换热水管道单元，用于连接室内和其他系统的管道；

换热水阀门单元，用于控制室内中热水的流动；

室内传感器单元，用于监测室内内部环境的传感器。

优选的，所述集水器模块包括，

集水器单元，用于收集水及再循环利用；

集水泵单元，用于将收集到的水泵送回系统的泵；

集水阀门单元，用于控制集水系统中水的流动；

集水管道单元，用于连接集水系统的管道。

优选的，所述控制系统模块包括，

温度传感器单元，用于测量系统中不同部分的温度；

湿度传感器单元，用于测量系统中不同部分的湿度；

控制器单元，用于对系统进行整体控制和监控的单元；

执行器单元，用于根据控制器的指令执行相应动作的单元。

优选的，所述数据记录与分析模块包括，

数据记录单元，用于记录系统运行过程中的数据；

数据分析单元，用于分析记录的数据，提供对系统性能的洞察；

数据存储单元，用于存储系统生成的数据；

数据展示单元，用于将分析的数据以可视化的方式展示出来。

一种基于热泵的混水中心室内控制系统的控制方法，包括以下步骤：

S1、启动热泵系统，使压机开始工作；

S2、循环水进入壳管换热器，通过与热泵系统中的压机进行换热，得到加热后的循环水；

S3、加热后的循环水流经缓存水箱，储存起来；

S4、从缓存水箱流出的热水进入混水中心分水器；

S5、根据室内不同区域的温度需求，通过温控器对阀门开度进行控制；

S6、根据室内的实际温度与目标温度的差异，调整阀门开度；如果实际温度低于目标温度，增加阀门开度；如果实际温度高于目标温度，减小阀门开度；通过不断调整阀门开度，使室内的温度逐渐接近目标温度；

S7、通过混水中心分水器流出的热水，经过室内的换热装置(水管)，进行换热；

S8、室内中的水经过换热后，流回到集水器。

本发明提供了一种基于热泵的混水中心室内控制系统及其控制方法。具备以下有益效果：

1、本发明通过精确控制室内不同区域的温度，满足农作物生长的温度需求，有效提高了农作物的生长率、产量和品质，同时，这也有助于满足市场对高品质农产品的需求，促进农业产业的发展。

2、本发明通过优化系统部件匹配和运行参数，能够降低能耗，提高能源利用效率。这不仅有助于减少能源消耗，降低环境影响，还能降低部件投资成本，通过减少能耗和投资成本，获得更高的经济效益，实现投资回收期较短，提高农业生产的可持续性。

3、本发明通过提高农作物产量和品质，能够带来更高的收益，高产量和优质农产品的生产可以提高销售收入，同时，这也有助于促进农业产业的发展，刺激农业相关产业的增长，提供更多就业机会，促进农村经济的繁荣。

附图说明

图1为本发明的系统流程图；

图2为本发明的系统架构示意图；

图3为本发明的热泵模块结构示意图；

图4为本发明的壳管换热模块结构示意图；

图5为本发明的缓存水箱模块结构示意图；

图6为本发明的混水中心模块结构示意图；

图7为本发明的室内换热模块结构示意图；

图8为本发明的集水器模块结构示意图；

图9为本发明的控制系统模块结构示意图；

图10为本发明的数据记录与分析模块结构示意图。

具体实施方式

下面将结合本发明说明书中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整的描述，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。

实施例：

请参阅附图2－附图10，本发明实施例提供一种基于热泵的混水中心室内控制系统及其控制方法，包括，热泵模块，用于确保提供足够的加热能量；

壳管换热模块，循环水通过壳管换热，将其加热至目标温度；缓存水箱模块，用于储存加热后的循环水，确保系统供应稳定；混水中心模块，用于根据不同区域的温度需求，控制分水管路的阀门开度，实现温度的精确控制；室内换热模块，热水从混水中心流出，经过室内的换热装置，将热量传递给温室内的空气和土壤；集水器模块，用于将经过室内换热后的水流回集水器，准备再次循环使用；控制系统模块，用于监测室内的温度变化，并根据反馈信号调整混水中心的温控器和阀门开度；数据记录与分析模块，用于记录室内的温度数据，并进行分析。

具体的，热泵模块提供加热能量，壳管换热模块加热循环水，缓存水箱确保稳定供热；混水中心模块精确控制温度分配，室内换热模块维持内部温湿度；集水器模块循环利用水资源，控制系统模块监测并调整温度，数据记录与分析模块提供系统性能洞察；这种系统通过高效能源利用和水资源循环利用，为现代温室种植提供了可持续、高效的管理解决方案。

请参阅附图3，所述热泵模块包括，热泵启动压机单元，负责启动和控制热泵的压缩机；

加热循环水单元，用于传递热量的循环水部分；循环水泵单元，用于循环水的泵，将水输送到需要加热的区域；热泵控制器单元，控制和监控整个热泵系统的单元。

具体的，热泵启动压机单元负责控制压缩机，加热循环水单元传递热量，循环水泵单元输送加热水，而热泵控制器单元监控和调节整个系统，确保温室内部温度的精确控制和能源的高效利用；这些单元共同构成了功能完善的热泵模块，为温室提供稳定的生长环境。

请参阅附图4，所述壳管换热模块包括，壳管换热器单元，用于在两个介质之间传递热量的热交换器；换热水泵单元，用于循环换热水的泵；换热水阀门单元，用于控制换热水流动的阀门；换热水管道单元，用于连接换热系统中各个部分的管道。

具体的，通过壳管换热器的热交换，加热后的循环水可以将热量传递给冷水，实现室内的供暖；换热水泵负责循环换热水，换热水阀门控制水流量，而换热水管道连接各个部分；这样，系统可以精确控制室内不同区域的温度，提高农作物生长率和产量。

请参阅附图5，所述缓存水箱模块包括，缓存水箱单元，用于存储热能的水箱，可以在需要时释放热量；水箱加热器单元，用于将能量加热到缓存水箱中；水箱水泵单元，用于在系统中循环水的泵；水箱水位传感器单元，用于监测水箱水位的传感器。

具体的，这些部分共同工作，确保系统能够有效地储存和利用热能，实现室内的温度控制，通过调整水箱中的热水流量和温度，系统可以根据室内不同区域的温度需求，实现对室内不同区域温度的精确控制。

请参阅附图6，所述混水中心模块包括，混水中心分水器单元，用于分配混合水流向系统中的不同部分；温控器单元，用于控制水温度的单元；混水阀门单元，用于控制混水的阀门；混水管道单元，用于连接混水系统的管道。

具体的，这些部分共同工作，确保系统能够根据室内不同区域的温度需求，精确控制混水的温度和流量，实现室内的温度控制。

请参阅附图7，所述室内换热模块包括，室内换热装置单元，用于在室内中传递热量的装置；换热水管道单元，用于连接室内和其他系统的管道；换热水阀门单元，用于控制室内中热水的流动；室内传感器单元，用于监测室内内部环境的传感器。

具体的，这些部件的协同工作，实现了室内内部温度的精确控制，提高了农作物的生长率、产量和品质。

请参阅附图8，所述集水器模块包括，集水器单元，用于收集水及再循环利用；集水泵单元，用于将收集到的水泵送回系统的泵；集水阀门单元，用于控制集水系统中水的流动；集水管道单元，用于连接集水系统的管道。

具体的，集水器单元用于收集水并进行再循环利用，集水泵单元将收集到的水泵送回系统，集水阀门单元用于控制集水系统中水的流动，而集水管道单元则连接集水系统的管道。这些部件的协同工作确保了水的循环利用，提高了系统的稳定性和效率。

请参阅附图9，所述控制系统模块包括，温度传感器单元，用于测量系统中不同部分的温度；湿度传感器单元，用于测量系统中不同部分的湿度；控制器单元，用于对系统进行整体控制和监控的单元；执行器单元，用于根据控制器的指令执行相应动作的单元。

具体的，温度传感器单元用于测量系统中不同部分的温度，湿度传感器单元用于测量系统中不同部分的湿度，控制器单元用于对系统进行整体控制和监控，执行器单元用于根据控制器的指令执行相应动作，这些模块的协同工作使得系统能够实时监测和调节温度和湿度，从而实现对室内环境的精确控制，提高农作物生长率和产量。

请参阅附图10，所述数据记录与分析模块包括，数据记录单元，用于记录系统运行过程中的数据；数据分析单元，用于分析记录的数据，提供对系统性能的洞察；数据存储单元，用于存储系统生成的数据；数据展示单元，用于将分析的数据以可视化的方式展示出来。

具体的，数据记录单元用于记录系统运行过程中的数据，数据分析单元用于分析记录的数据，提供对系统性能的洞察，数据存储单元用于存储系统生成的数据，数据展示单元用于将分析的数据以可视化的方式展示出来，这些模块的协同工作使得系统能够实现对室内环境的全面监测和分析，为农作物的生长和管理提供科学依据，该系统的数据记录与分析模块的功能扩充，进一步提升了系统的智能化和可视化程度，为农业生产提供了更高效、精准的管理手段。

请参阅附图1，一种基于热泵的混水中心室内控制系统的控制方法，包括以下步骤：S1、启动热泵系统，使压机开始工作；S2、循环水进入壳管换热器，通过与热泵系统中的压机进行换热，得到加热后的循环水；S3、加热后的循环水流经缓存水箱，储存起来；S4、从缓存水箱流出的热水进入混水中心分水器；S5、根据室内不同区域的温度需求，通过温控器对阀门开度进行控制；S6、根据室内的实际温度与目标温度的差异，调整阀门开度；如果实际温度低于目标温度，增加阀门开度；如果实际温度高于目标温度，减小阀门开度；通过不断调整阀门开度，使室内的温度逐渐接近目标温度；S7、通过混水中心分水器流出的热水，经过室内的换热装置(水管)，进行换热；S8、室内中的水经过换热后，流回到集水器。

具体的，通过以上步骤，系统能够实现热泵系统的启动、循环水的加热、温度控制器的调整、热水的循环以及室内温度的精确控制；通过控制算法逻辑，系统能够根据实际温度与目标温度的差异，动态调整阀门开度，以实现室内温度的精确控制。

尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。