一种集中供热的分室温控方法

技术领域

本发明涉及一种集中供热的分室温控方法，属于温度控制技术领域。

背景技术

与传统的供暖温控将一整个家庭的房屋作为最小控制单位相比较，分室温控就是将用户室内的每一个房间作为最小控制对象，对每个房间内的阀门进行改造，在阀门轴上方安装设计好的控制板、电机、齿轮箱及辅助器件等，将改造后的阀门称为房间控制器。该房间控制器集数据采集、通信、控制于一体。通过分室温控的方式降低不同房间内的温差和减小室内温度波动来确保人们在室内的热舒适性并减少资源的浪费来满足节能减排、绿色环保的要求。用户可以设定家庭内整体温度，由家庭控制器将该目标值下发到各个房间的房间控制器，房间控制器负责确保自己所在的房间尽可能无波动的维持在该温度上。用户还可以根据自身需求的不同设定各个房间内特定时间段的温度，家庭控制器将各个房间不同时段内的温度下发至房间控制器，由房间控制器对房间内的温度进行实时控制。家庭控制器利用各个房间上传的流量及供回水温差计算得出整个家庭所消耗的热量，将该数据通过GPRS的方式上传至供热管理系统，可依据该数据进行供热量计费。

目前，大多数现有的智能温度控制方式都是基于公共建筑的使用中央空调来控制的，在集中供热时再使用空调调节温度会造成较多浪费的现象。普及较为广泛的供暖温度控制方式采用的控制策略大都是供暖模式调节以及传统控制器调节等方式，这些方式不能很好的解决供热不均匀及室内控温不便的问题。且当前的控制方式通常是以住户整个房间做为最小控制单元，甚至以供暖模式调节温度的方式是以整栋楼为最小控制单元。忽略了用户室内不同房间由于房间大小，是否朝阳，家具多少等因素造成的温差，导致较冷的房间需要开空调提温，较热的房间需要开窗散热等情况出现造成了资源的浪费和用户舒适性的降低。同时传统的控制方式存在较大的时滞性问题，即做出调整后需要等到一段时间才能得到响应，此时实际情况早已发生变化，因此传统的控制方式无法对供暖温控进行有效的控制。

发明内容

本发明目的是提供了一种集中供热的分室温控方法，合理对分室温度进行控制，减少资源浪费。

本发明为实现上述目的，通过以下技术方案实现：

步骤1：设定目标温度，并获取室内实际温度，将实际温度与目标温度作差得到误差值；

步骤2：将误差值不为0的值记录到数组

步骤3：将误差原始序列输入到改进的灰色预测模型中，改进的灰色预测模型输出预测误差；

步骤4：将误差原始序列和预测误差同时送入模糊控制器，根据模糊规则，输出调节参数

步骤5：PID控制器在实际误差和模糊输出调节参数的共同作用下改变PID参数，减小误差，最后根据开度对照表对阀门开度进行调整，达到系统平衡。

优选的，所述改进的灰色预测模型使用滑动时间窗的方式，将原始误差序列中距离当前时间最远的误差值剔除，将最新的一步预测误差值补充到误差序列中。

优选的，所述改进的灰色预测模型为：

其中，

重构误差原始序列将上一次计算得到的预测结果

优选的，所述数组

优选的，所述模糊控制器中模糊集对应关系为：当温度差大于12小于等于20对应正大，当温度差大于4小于等于12对应正小，当温度差大于负4小于等于4对应零，当温度差大于等于负12小于负4对应负大，当温度差大于等于负20小于负12对应负小。

优选的，所述输出调节参数

优选的，所述开度对照表记录有阀门开度与室内温度对应关系。

本发明的优点在于：本发明将用户室内的每一个房间作为最小控制对象，通过总控器统一调整，降低不同房间内的温差和减小室内温度波动来确保人们在室内的热舒适性并减少资源的浪费。在灰色预测模型中加入滑动时间窗方法，将其一步预测最准特性发挥出来，并与模糊PID结合，解决了供暖温控的时滞性问题。

附图说明

附图用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本发明的实施例一起用于解释本发明，并不构成对本发明的限制。

图1为本发明流程结构示意图。

图2为本发明灰色模型和模糊控制算法结构示意图。

具体实施方式

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。

实施例1

一种集中供热的分室温控方法，通过以下技术方案实现：

步骤1：设定目标温度，并获取室内实际温度，将实际温度与目标温度作差得到误差值；

步骤2：将误差值不为0的值记录到数组

步骤3：将误差原始序列输入到改进的灰色预测模型中，改进的灰色预测模型输出预测误差；所述改进的灰色预测模型使用滑动时间窗的方式，将原始误差序列中距离当前时间最远的误差值剔除，将最新的一步预测误差值补充到误差序列中。所述改进的灰色预测模型为：

其中，

重构误差原始序列将上一次计算得到的预测结果

步骤4：将误差原始序列和预测误差同时送入模糊控制器，根据模糊规则，输出调节参数

步骤5：PID控制器在实际误差和模糊输出调节参数的共同作用下改变PID参数，减小误差，最后根据开度对照表对阀门开度进行调整，达到系统平衡。

重构误差原始序列将上一次计算得到的预测结果

所述模糊控制器中模糊集对应关系为：当温度差大于12小于等于20对应正大，当温度差大于4小于等于12对应正小，当温度差大于负4小于等于4对应零，当温度差大于等于负12小于负4对应负大，当温度差大于等于负20小于负12对应负小。

所述输出调节参数

所述开度对照表记录有阀门开度与室内温度对应关系。

实施例2

PID控制作为分室温控的主线方法，存在一定的调控弊端，且预测值仅能提供定性参考依据，并不能直接定量描述系统。因此，为使改进灰色模型预测结果对调节过程产生调控关系，将模糊控制理念引入方法。实现步骤如下：

模糊化。本文用于模糊控制的初始元是实际温度与设定温度的误差。根据《山东省供热条例》及各市县有关文件，供暖时间一般为当年11月中旬至次年3月中旬，11月中旬环境温度约为5~13℃，正常室内温度比室外高5度左右[15]，即初始供暖阶段室温约为10~18℃，本文温控面板设定温度为24℃，即初始误差约为6~14℃，考虑到一定的裕量，本文按照误差域为20定义模糊集对应关系，模糊集{ZD,ZX,N,FD,FX}对应关系如表1所示，选用对称三角形函数为隶属度函数。

表1模糊集对应关系表

模糊规则。模糊规则是模糊控制的关键，本文方法将误差和预测误差作为模糊控制的双输入，将调节参数

表2模糊控制规则表

解模糊。在模糊规则中，基于大量的专家经验总结，通过区间定义的方式将误差、预测误差与调节参数

为尽量避免大的超调出现，同时尽量减小温度滞后效应，经多次调试，本文将调节参数的范围定义为小区间量，

表3解模糊集输出规则表

由于控制过程中，只能对阀门轴的转动角度进行调节，以此来控制管道内的流量进一步影响室温。因此要进行室温控制，就要建立阀门轴转动角度与实际流量的数学关系及阀门轴转动角度和室外温度最低时对应的轴转动角度。以此来确定开度。而开度就是控制过程中控制器实际控制的变量。

实施例3

开度对照表的获得方式按照以下步骤进行长时间的数据采集、分析及测算获得，步骤如下：

选择相邻几座建筑物作为实验对象，在暖气片组的给水管上加热流量表，测热流量、流量、给水温度、回水温度等，一个房间做测试，另一个为正常运行。

选择球阀，把轴转动的角度与内部阀芯的“开度”建立对应关系，这样通过读取指针的角度就可以确定阀门的“开度”。

在暖气片组的给水管上加热流量记录表，读取表上的给水温度、回水温度、瞬时流量、瞬时热流量、累计流量、累计热流量等参数。

记录室内温度的变化和室外温度的变化（每隔 2 小时）。

在不同的“开度”下，例如 1mm、2mm、3mm、4mm、5mm、6mm，重复 2、3 项的记录数据。

找出每年最冷的时段（1 月份），其室内的温度最低值（例如 13℃）与室外平均最低温度值例如（-20℃）时其阀门的“开度”值，此值的大小就是要确定的“开度”值。

记录连续 2-3 年的相关数据，尽量获取最具有代表性的结果。

用此方法确定的阀门“开度”值，仅适于本地区的气候，是一个单一值，与使用步进电机和霍尔磁条控制的多个“开度”值相比较，控制简单、实用强，易于推广应用。

最后应说明的是：以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。