一种用于集中供热的多功能智能控制终端系统技术领域
本发明涉及一种用于集中供热的终端系统。特别是涉及一种一体化的用于集中供
热的多功能智能控制终端系统。
背景技术
在集中供热系统中，由于水力失调问题和用户户型及住宅位置的不同，往往造成
用户热量分配不均匀，有的用户冷，有的用户热，这就需要一种合适的终端控制系统，安装
在每个家庭中，通过该终端对用户的供热状态进行监测，以温度、压力、流量等信号评估出
用户的供热状态，自动对用户的供热条件进行调整，从而保证每个用户的供热质量。同时通
过控制终端的调控作用，达到水力平衡状态，避免了用户的过热和过冷，智能调控供热情
况，提高供热系统的供热效率，大幅度降低能量损耗。
我国由于地域差别和供热历史的问题，存在很多种不同的供热管网结构，另外，我
国已经推行供热计量政策很多年，存在很多的供热计量设备和算法，复杂多样的供热管网
结构和不同品牌和型号的供热计量设备的存在影响了新的节能设备的使用，急需一套能够
兼容多种管网结构，多种供热计量设备的智能终端系统，在实时的监控各个家庭的供热状
态的情况下，自动调整用户的供热参数，寻求优化的供热模式，达到降低能耗，增强用户舒
适度的目的。
由于用户户内供热管网的设计多样，管路产品质量参差不齐，施工质量高低不一，
经常出现管网泄露的问题，一旦出现给用户的财产带来难以估计的损失。另外部分用户恶
意盗用供热管网的循环水，致使供热系统工作异常。急需一种能够监测用户户内管网循环
水运行情况的设施，在发生泄露的情况下，自动关断供水管路，避免用户的财产损失，同时
能够应对用户盗放循环水的问题。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是，提供一种能够适应多种供热管网结构的用于集中
供热的多功能智能控制终端系统。
本发明所采用的技术方案是：一种用于集中供热的多功能智能控制终端系统，包
括主控制器，所述的主控制器分别连接用于与外部进行通讯的有线通讯和无线通讯接口，
分别与所述的主控制器相连的一体化控制阀组、用于主控制器与外部通讯的有线通讯和无
线通讯接口、用于检测供热管路水流状态的传感器以及用于与用户进行互动和接收电源的
人机接口和电源管理器，其中，所述的一体化控制阀组，包括具有进水口、出水口以及位于
进水口和出水口之间用于调节水流量的阀的阀体，所述阀体上设置有与所述的出水口相连
用于检测出水流量的止回阀组件，所述的阀体上还设置有与所述的阀相连用于驱动阀通过
自身的开度来调节水流量的阀驱动组件，所述阀体的下部设置有与阀体内部相连用于检测
阀体内水流温度的测温组件，所述阀驱动组件上设置有信号输入端分别与所述止回阀组件
和测温组件相连用于采集阀体内水流量信号和水流温度信号的控制器，所述控制器的输出
端连接所述的阀驱动组件的输入端，用于根据所采集的水流量信号通过阀驱动组件控制所
述的阀的开度角度。
所述的止回阀组件包括：H形螺母，所述H形螺母的下部通过外螺纹连接在阀体的
上端口内，所述H形螺母的上部凹槽口盖有上端盖，所述H形螺母的下部凹槽的下端口设置
有位于阀体内的下端盖；所述H形螺母上部凹槽内设置有与所述的控制器相连的磁感应关；
所述H形螺母下部凹槽内通过磁铁架设置有磁铁，所述磁铁架的下部贯穿所述下孔盖位于
阀体的出水口内，所述磁铁架的下部设置有阀瓣，其中，所述的阀瓣能够在水流的作用下带
动所述磁铁架定轴旋转一定角度，从而通过磁铁的磁力导通或关闭磁感应关。
所述的H形螺母与所述的阀体上端口之间设置有密封垫。
所述的磁感应关为干簧管或接近开关或霍尔开关。
所述的测温组件包括有与所述的控制器相连的测温元件，所述测温元件的测温头
插入到阀的过水通道内，且置于水的封闭腔内，所述测温元件的下部固定体通过紧固螺母
固定在所述阀体的底部开口处，并通过密封圈密封。
所述的阀驱动组件包括有信号输入端与所述的控制器相连的电机，一端通过连轴
器与所述电机的输出轴相连的传动轴，所述传动轴的另一端贯穿所述阀体的上部开口与所
述的阀的上端固定相连，从而在控制器的控制下通过驱动阀的开度变化调节阀体的水流
量。
所述的传动轴的下部分是通过导向螺母设置在所述阀体的上部，所述导向螺母的
外周还套有用于检看传动轴旋转角度的刻度盘。
所述的控制器包括控制单元，分别与所述控制单元相连的用于接收远程控制信号
的接收单元、用于进行数据上传的发送单元、232通信单元和用于现场调试使用的显示单
元，以及用于提供电源原电源接口电路，其中，所述的接收单元、发送单元和232通信单元分
别通过通信接口连接通信总线，所述控制单元的GPIO端分别连接阀驱动组件中的电机、止
回阀组件中的磁感应关以及测温组件中的测温元件。
所述的传感器包括用于检测供热管路水流温度的温度传感器、用于检测供热管路
水流流量的流量传感器和用于检测供热管路水流压力的压力传感器。
本发明的用于集中供热的多功能智能控制终端系统，能够适应多种供热管网结
构，能兼容多种供热计量设备和方式，提升用户供热舒适度，防止管路泄漏，保护用户财产
安全的多功能智能供热终端，在供热过程中实时监控家庭供热情况，及时发现供热异常，自
动调整供热状态，同时向供热控制中心实时反馈供热状态，以实时调控供热系统的供热量，
达到降低供热能耗，降低供热成本、节能减排的目的。本发明，能够通过本地、远程和自动三
种方式控制用户的供热压力、流量等参数，保持了系统的水力平衡，同时避免热量分配不
均，降低供热能耗。本发明能够精确检测家庭供热信息，自动形成闭环控制，同时把对应数
据传送至供热控制中心，以便控制中心总体把握供热状态，降低供热的能耗和成本。
附图说明
图1是本发明用于集中供热的多功能智能控制终端系统的整体框图；
图2是本发明一体化控制阀组的外部结构示意图；
图3是本发明一体化控制阀组的内部结构示意图；
图4是本发明智能控制器的整体结构框图；
图5是本发明实施例中控制单元的电路原理图；
图6是本发明实施例中接收单元的电路原理图；
图7是本发明实施例中发送单元的电路原理图；
图8是本发明实施例中232通信单元的电路原理图；
图9是本发明实施例中通信接口的电路原理图；
图10是本发明实施例中电源接口电路的电路原理图；
图11是本发明实施例中显示单元的电路原理图；
图12是本发明用于集中供热的多功能智能控制终端系统安装位置示意图。
图中
1：阀体 11：进水口
12：出水口 13：阀
2：止回阀组件 21：下端盖
22：密封垫 23：H形螺母
24：磁铁 25：磁铁架
26：磁感应关 27：上端盖
28：阀瓣 3：阀驱动组件
31：电机 32：连轴器
33：传动轴 34：导向螺母
35：刻度盘 4：测温组件
41：紧固螺母 42：密封圈
43：测温元件 431：测温头
432：下部固定体 5：控制器
51：控制单元 52：接收单元
53：发送单元 54：通信接口
55：232通信单元 56：显示单元
100：用于集中供热的多功能智能控制终端系统
200：温度监测装置 A：主控制器
B：一体化控制阀组 C：有线通讯和无线通讯接口
D：传感器 E：人机接口和电源管理器
具体实施方式
下面结合实施例和附图对本发明的一种用于集中供热的多功能智能控制终端系
统做出详细说明。
本发明的一种用于集中供热的多功能智能控制终端系统，通过传感器对用户的户
内温度、供热流量、水温等信息进行采集，自动生成控制策略，通过阀组对用户的供热状态
进行调整。控制器能够兼容数字量信号、模拟量信号。在数据通讯方面，终端系统通过无线
和有线两种通讯形式与供热控制中心进行数据传递。本发明的控制终端能够满足多种结构
的供热管路，能够兼容当前主要的集中供热计量方式。在不影响用户已有管道结构和供热
计量方式的前提下，自动维持水力平衡，同时通过智能算法，自动调节用户的供热能耗避免
出现局部用户过热，局部用户过冷的情况，提高用户供热舒适性。该终端还能监测用户户内
管路的流量运行情况，准确识别出户内管路的供水泄露信号，自动关断管路，降低用户损
失。本发明通过多种手段，对集中供热终端用户的各项参数进行监测，合理调控温度、压力
和流量数据，从而实现大幅度降低总体供热能耗，达到节能减排和降低供热成本的效果。
如图1所示，本发明的一种用于集中供热的多功能智能控制终端系统，包括主控制
器A，所述的主控制器A分别连接用于与外部进行通讯的有线通讯和无线通讯接口C，分别与
所述的主控制器A相连的一体化控制阀组B、用于主控制器A与外部通讯的有线通讯和无线
通讯接口C、用于检测供热管路水流状态的传感器D以及用于与用户进行互动和接收电源的
人机接口和电源管理器E。所述的传感器D包括用于检测供热管路水流温度的温度传感器、
用于检测供热管路水流流量的流量传感器和用于检测供热管路水流压力的压力传感器。流
量传感器可以实时监测用户户内管道流量情况，一旦发生管道泄漏，及时进行关断，避免用
户的财产损失。该功能还能防止用户恶意盗放供热循环水，降低供热系统的运行风险。其
中，
所述的主控制器A由型号为MSP430或STM32或LTC1700的32控制芯片构成。主要任
务在于运行控制方案和策略，对外部传感器信号进行采集和处理，对有线和无线通讯的数
据进行处理，发出指令控制一体化阀组进行动作，通过HMI(人机界面键盘和屏幕)接收用户
指令并显示相应信息。
所述的温度传感器、压力传感器和流量传感器：主要用途是对供热用户的暖气水
温，流量，压力等参数进行测量，以电信号的形式输出到主控制器A。
所述的有线通讯和无线通讯接口：负责连接终端主机、用户温控器、供热控制中心
(供热公司的监控中心)、一体化阀组的通讯连接，采用的无线通讯方式为蓝牙、射频、移动
通讯等形式，有线通讯使用MBUS协议。
如图2所示，本发明的一体化控制阀组B，包括具有进水口11、出水口12以及位于进
水口11和出水口12之间用于调节水流量的阀13的阀体1，所述阀体1的进水口处还设置有压
紧体6。所述阀体1上设置有与所述的出水口12相连用于检测出水流量的止回阀组件2，所述
的阀体1上还设置有与所述的阀13相连用于驱动阀13通过自身的开度来调节水流量的阀驱
动组件3，所述阀体1的下部设置有与阀体1内部相连用于检测阀体1内水流温度的测温组件
4，所述阀驱动组件3上设置有信号输入端分别与所述止回阀组件2和测温组件4相连用于采
集阀体1内水流量信号和水流温度信号的控制器5，所述控制器5的输出端连接所述的阀驱
动组件3的输入端，用于根据所采集的水流量信号通过阀驱动组件3控制所述的阀13的开度
角度。
如图3所示，所述的止回阀组件2包括：H形螺母23，所述H形螺母23的下部通过外螺
纹连接在阀体1的上端口内，所述的H形螺母23与所述的阀体1上端口之间设置有密封垫22。
所述H形螺母23的上部凹槽口盖有上端盖27，所述H形螺母23的下部凹槽的下端口设置有位
于阀体1内的下端盖21；所述H形螺母23上部凹槽内设置有与所述的控制器5相连的磁感应
关26，所述的磁感应关26为干簧管或接近开关或霍尔开关。所述上端盖27上开有磁感应关
26与所述控制器5相连接的过线孔；所述H形螺母23下部凹槽内通过磁铁架25设置有磁铁
24，所述磁铁架25的下部贯穿所述下孔盖21位于阀体1的出水口12内，所述磁铁架25的下部
设置有阀瓣28，其中，所述的阀瓣28能够在水流的作用下带动所述磁铁架25定轴旋转一定
角度，从而通过磁铁24的磁力导通或关闭磁感应关26。
当水由阀体1右端进入阀体，阀瓣28发生偏转，触动磁感应关26，系统正常工作；当
进入阀体1的水的流量很小或没有时，阀瓣28逐渐关闭，磁场对磁感应关26的作用消失，系
统无法正常工作而关闭。即阀瓣28处于零位时，阀门1关闭。
所述的测温组件4包括有与所述的控制器5相连的测温元件43，所述测温元件43的
测温头431插入到阀13的过水通道内，且置于水的封闭腔内。所述测温元件43的下部固定体
432通过紧固螺母41固定在所述阀体1的底部开口处，并通过密封圈42密封。水的温度由测
温元件43反馈给控制器5；水流量的调节与关断，由控制器5通过控制阀驱动组件3驱动阀实
现。当温度低于要求值，系统的供水温度或流量适当调节，满足供热温度的要求。
所述的阀驱动组件3包括有信号输入端与所述的控制器5相连的电机31，一端通过
连轴器32与所述电机31的输出轴相连的传动轴33，所述传动轴33的另一端贯穿所述阀体1
的上部开口与所述的阀13的上端固定相连，从而在控制器5的控制下通过驱动阀13的开度
调节阀体1的水流量。所述的传动轴33的下部分是通过导向螺母34设置在所述阀体1的上
部，所述导向螺母34的外周还套有用于检看传动轴33旋转角度的刻度盘35。
图3所给出阀体1中的阀为阀，但本发明所述的阀不限于阀，还可以是蝶阀、闸阀
等。
所述控制器5包含16位模拟量转换通道，能够接收4-20mA或0-5V的仪表用模拟信
号，也可以通过Modbus等现场总线协议接收数字式仪表的信号。智能控制器与集中控制中
心之间采用Mbus总线协议，便于集中测量信息，远程更改控制阀参数和数据长期监控。搭配
GPRS等远程通讯模块能实现有线或无线通讯。智能控制系统能通过晶闸管或继电器等方式
搭配不同种类的电控执行部件，用于驱动阀的关断机构。
如图4所示，所述的控制器5包括控制单元51，分别与所述控制单元51相连的用于
接收远程控制信号的接收单元52、用于进行数据上传的发送单元53、232通信单元55和用于
现场调试使用的显示单元56，以及用于提供电源原电源接口电路，其中，所述的接收单元
52、发送单元53和232通信单元55分别通过通信接口54连接通信总线MBUS，所述控制单元51
的GPIO端分别连接阀驱动组件3中的电机31、止回阀组件2中的磁感应关26以及测温组件4
中的测温元件43。其中：
所述的控制单元21可以采用型号为MSP430或LPC1768等控制芯片。如图5所示，本
发明实施例是采用型号为STM32F103的控制芯片。
所述的接收单元22和发送单元23主要任务是通过图6和图7的电路完成数据信号
的发送和接受，具体过程符合MBUS协议的通讯标准。
所述的232通信单元25可以采用型号为SP3232或MAX3250的串口通信芯片。如图8
所示，本发明实施例是采用型号为MAX3232CSE的通信芯片，MAX3232CSE的肢13和脚14是串
口芯片的接收和发送端。
所述的通信接口24如图9所示，分别提供了232通讯接线端子、485通讯接线端子、
MBUS通讯接线端子。所述的电源接口电路如图10所示。所述的显示单元26如图11所示。
本发明的一体化控制阀组B，阀体1中的阀13在控制器5、传动轴33作用下开度为一
定角度，即可调节流量大小；当控制器5接到系统信号后，控制传动轴33驱动阀13旋转90度，
即可关断阀门1。
如图12所示，在用户户内一处或多处设置温度监测装置200，实时传递用户的供热
温度信息。温度监测装置200通过无线或有线连接本发明的用于集中供热的多功能智能控
制终端系统100中有线通讯和无线通讯接口C，将室内不同位置的温度发送给本发明的用于
集中供热的多功能智能控制终端系统100中的主控制器A，主控制器A通过一体化控制阀组B
对用户的供热状态进行调整。