黄进
重庆工业职业技术学院智能制造技术学院 重庆 401120
摘要：本文详细叙述家用供暖温度控制系统设计原理及其所使用的方法，并在实际环境中验证了其运行效果。本文首先介绍了供暖系统的控制现状，结合供暖系统的发展前景和供暖系统提出的工艺要求，给出了控制器研发的硬件和软件设计。根据控制工艺要求设计出了系统的整体电路图。为了验证系统的可行性，在实际环境中进行了系统的调试，观察实际运行的控制效果，实践结果表明，该控制器可以满足室温控制要求。
关键词：家用供暖温度；控制器；硬件设计；控制箱
随着社会的发展，节能和环保问题已经是一个各国普遍关注的问题。由于温带地区冬季温度很低，采暖是人类的基本生活需求，很多地区的供暖系统的热源依旧以直接燃煤和热电联产的排热为主，每年需要消耗大量矿物能源用于供暖[1]。
我国是以煤炭作为主要的供暖燃料，供暖燃煤也是大气污染的主要原因。目前中国有500多亿平方米的建筑，每年还要增加20多亿的新房开发量，高耗能建筑占92%以上。建筑能耗占社会终端能耗的比率已超过30%，而其中采暖、热水占了80%以上 。可见降低供暖能耗是中国建筑节能减排的重中之重。而现有的供暖系统不具有节能效果，或者节能效果并不理想，再加上一些地区依旧采取按照采暖面积收费的不合理方法，使得供暖上能源浪费严重。为了促进用户的节能积极性，“热量”也已经开始像水、电一样成为一种商品。根据已经开始实行热量收费国家的经验，实行按热量计量收费可以节能20～30%[2-3]。我国从2010年开始，很多城市供暖实行了按热量收费的制度。在满足室温的同时，有效利用热量，减少开支成为很多用户的心声。
利用先进的科学技术，有效利用热量，让现有的热能充分发挥作用，为更多的用户提供更好的供热服务也成为了供热企业的首要任务。将自动化控制引入供热系统中，对供热系统的调节实现由手动到自动的转变，这才能满足新形势下的供热需求[4]。
鉴于以上原因，研究有效的室温自动控制系统，不仅可以增加能源的有效利用，节能减排，也可以增强用户节能积极性，为用户减少经济开支，对于国民经济的发展有着深远的意义。
1 家用供暖温度控制要求和设计方案
一个智能控制器， 首先需要能精确控制房间温度和热水温度。房间温度控制要求在室内没人时，尽可能地节省热量， 室内有人时， 按照用户所需温度进行调节。热水调节要求是一旦有生活用热水，立即调节热水温度， 同时兼顾房间温度不能偏差过大。
热源通过热交换器， 将房间温度升高和将自来水加热。房间温度通过水泵的启动控制加热管道内的导热物质来进行热交换。在系统运行中， 没有生活用水时，控制器只通过 PID 控制调节供热管道的阀门开通大小来调节房间温度。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆当有生活用水时，由于房间温度具有大滞后性，首先调节阀门满足生活用水温度，然后再通过开关水泵的运行来调节房间温度。
2 控制器硬件系统设计与实现
控制器硬件系统采用宏晶科技推出的STC89C58RD单片机作为控制器核心，控制器其余的硬件部分是：显示模块LCD12864液晶显示模块，时钟模块DS1302时钟芯片，外接存储模块AT24C02存储芯片，温度传感器DS18B20等几部分。
3控制器软件系统设计与实现
本系统采用经典PID控制技术，由于其良好的控制效果，在工业控制领域仍占有主导地位，但是当其控制对象特性改变时，其控制参数也要调节。模糊控制由于其不需要控制对象模型，控制原理易懂，适用于复杂的工业控制等特点被运用在越来越多领域中。为寻求更好的控制效果，本设计先后采用了PID控制和模糊控制两种方法。
控制器软件系统采用PID控制算法、模糊控制的基本思想和模糊控制器的设计方法。为从理论上验证两种控制算法的优劣，在Simulink上进行了不加干扰、加干扰、改变仿真模型等情况下得仿真，从仿真结果对两种算法进行了理论比较，并通过模糊规则的改变来观察模糊控制的效果，证明模糊控制的效果受模糊规则影响很大。
4 结束语
家用供暖温度系统中，按热量收费虽然已经开始实施，但是由于缺少相应的智能控制系统，热量浪费依然很严重。本文经过自主研发，结合自己平时所学的知识，依据控制系统的技术要求，设计了家用供暖温度控制系统，介绍智能供暖系统组成，智能室温控制器需满足的工艺要求，根据控制系统所要求的工艺，对控制系统做了整体的结构设计，并分别对硬件部分的CPU、显示屏、存储芯片、时间芯片、温度传感器进行了选型介绍和接口设计，并设计了系统的晶振和手动复位电路，并且画出了系统的整体电路图，完成系统设计。
参考文献:
[1] 中国供暖的现状及一些建议.http://wenku.baidu.com.
[2]张岩.集中供暖系统室温模糊PID控制及系统研究[D].辽宁工程技术大学学位论文,2005.
[3]孟文龙.集中供热热力站微机监控系统设计与研究[D].西安建筑科技大学学位论文，2003.
[4]田玉梅.青铝集团采生活区采暖状况探析[J].科技咨询，2009(7)：55-57.
论文作者:韩伟宁
论文发表刊物:《防护工程》2018年第14期
论文发表时间:2018/10/16
标签：系统论文; 温度论文; 控制器论文; 热量论文; 模糊论文; 室温论文; 房间论文; 《防护工程》2018年第14期论文;