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基本信息
- 項(xiàng)目名稱：
- 新型智能電熱地板系統(tǒng)
- 來(lái)源：
- 第十二屆“挑戰(zhàn)杯”省賽作品
- 小類：
- 機(jī)械與控制
- 大類：
- 科技發(fā)明制作B類
- 簡(jiǎn)介：
- 新型智能溫控電熱地板系統(tǒng)，具有分單元獨(dú)立加熱功能，可以有效控制特定地點(diǎn)的地面與空氣的溫度差，減少熱量損耗，從而提高電能利用效率，使室內(nèi)溫度在電能最低的前提下實(shí)現(xiàn)能源的優(yōu)化利用。每塊電熱地板都是一個(gè)發(fā)熱裝置，因其標(biāo)準(zhǔn)化而可以實(shí)現(xiàn)批量生產(chǎn)的同時(shí)也便于更換。溫度反饋系統(tǒng)有多個(gè)溫度傳感器，將溫度數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)傳遞給溫度控制系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)室溫的實(shí)時(shí)監(jiān)控。為家居創(chuàng)造和諧舒適的良好環(huán)境，使溫度控制更加人性化。
- 詳細(xì)介紹：
- 用戶可通過(guò)面板對(duì)工作模式、時(shí)間等進(jìn)行設(shè)定，顯示器用于顯示室內(nèi)溫度及工作狀態(tài)等參數(shù)。顯示器為L(zhǎng)CD12864實(shí)時(shí)顯示屋內(nèi)不同地點(diǎn)的溫度參數(shù)及實(shí)時(shí)的狀態(tài)參數(shù)，從而方便直觀的顯示溫度狀態(tài)，便于后續(xù)操作。面板是系統(tǒng)的輸入設(shè)備同時(shí)集成了主控制芯片，可以顯示室內(nèi)溫度高低，不同地方的產(chǎn)熱狀況，同時(shí)可以進(jìn)行智能控制和人工控制模式模式的切換以及對(duì)相關(guān)參數(shù)的設(shè)定。 ⑴（智能調(diào)節(jié)模式）通過(guò)溫度監(jiān)視系統(tǒng)對(duì)單元溫度監(jiān)視并進(jìn)行邏輯運(yùn)算調(diào)節(jié)系統(tǒng)狀態(tài)。（P1正常工作狀態(tài)（t0保溫）、P2預(yù)熱狀態(tài)、P3加速升溫、P4停電）說(shuō)明：當(dāng)監(jiān)控系統(tǒng)檢測(cè)到人員在室內(nèi)時(shí)，系統(tǒng)升溫由熱敏電阻判定某一值后維持在P1狀態(tài)。人員離開(kāi)后，溫度監(jiān)視系統(tǒng)報(bào)予主控芯片。若N分鐘后無(wú)人員進(jìn)入系統(tǒng)進(jìn)入P2狀態(tài)若X小時(shí)無(wú)人進(jìn)入則判為P4。在P2或P4狀態(tài)時(shí)人員進(jìn)入，主控芯片啟用輔助加熱片并將地板功率調(diào)至p3.當(dāng)溫度回至t0時(shí)，功率改為p1.[p3>p1a>p1>p1b>p2>p4,]。夜晚來(lái)臨，控制芯片在對(duì)傳感器發(fā)來(lái)的信號(hào)進(jìn)行分析后對(duì)不同房間及區(qū)域的地板供熱狀態(tài)進(jìn)行調(diào)節(jié)。比如，系統(tǒng)經(jīng)分析后使起居室溫度維持在p1a功率下的ta°C而廚房、客廳盥洗室在p1b的tb°C。 ⑵（人工調(diào)節(jié)）主人通過(guò)面板對(duì)N,X,t等參數(shù)進(jìn)行設(shè)定，也可將設(shè)定timedot讓系統(tǒng)在每天固定時(shí)間升溫加熱。通過(guò)無(wú)線模塊主人可以在室外對(duì)室內(nèi)溫度進(jìn)行監(jiān)視及調(diào)節(jié)（今后可將主控芯片子系統(tǒng)接入網(wǎng)絡(luò)結(jié)合物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，實(shí)行遠(yuǎn)程監(jiān)控調(diào)） 電熱地板系統(tǒng)加載了無(wú)線控制模塊，使用者在移動(dòng)手柄中輸入信息后，手柄通過(guò)信號(hào)發(fā)送模塊將信號(hào)傳輸?shù)娇刂菩酒K上的接收單元，并接收由控制芯片發(fā)出的返回信息，控制芯片依據(jù)設(shè)置的參數(shù)對(duì)工作模式進(jìn)行調(diào)節(jié)。在設(shè)計(jì)之初，我們進(jìn)行了通信協(xié)議的編寫(xiě)，確保了收發(fā)信號(hào)的正常進(jìn)行。 系統(tǒng)采用多種傳感器實(shí)現(xiàn)對(duì)工作模式的監(jiān)控與調(diào)節(jié)。溫度傳感器通對(duì)室內(nèi)外溫度進(jìn)行監(jiān)控比對(duì)將信號(hào)匯集到控制芯片。光敏傳感器聯(lián)合邏輯電路判斷室內(nèi)亮度后將信息回送到控制芯片，以達(dá)到根據(jù)設(shè)定參數(shù)在夜間對(duì)部分房間的供熱單元進(jìn)行降級(jí)處理來(lái)節(jié)約能源。人體感應(yīng)器用于檢測(cè)室內(nèi)人員活動(dòng)狀態(tài)，例如當(dāng)人員離開(kāi)一段時(shí)間后控制芯片會(huì)依據(jù)設(shè)定判斷供熱模式是否降級(jí)。 在加熱部分采用輔助加熱的方式幫助系統(tǒng)快速升溫。在恒溫狀態(tài)下，系統(tǒng)僅采用電阻絲供熱；升溫時(shí)陶瓷發(fā)熱片構(gòu)成的輔助加熱系統(tǒng)可起到快速升溫的目的。
作品圖片
作品專業(yè)信息
設(shè)計(jì)、發(fā)明的目的和基本思路、創(chuàng)新點(diǎn)、技術(shù)關(guān)鍵和主要技術(shù)指標(biāo)
- 本產(chǎn)品首先通過(guò)液晶顯示器和鍵盤對(duì)控制芯片溫度、時(shí)間等相關(guān)參數(shù)進(jìn)行設(shè)定，而后控制芯片依據(jù)傳感器系統(tǒng)對(duì)產(chǎn)熱系統(tǒng)的工作模式進(jìn)行優(yōu)化選擇。同時(shí)用戶亦可在人工控制模式下通過(guò)遠(yuǎn)程操作系統(tǒng)或液晶顯示器鍵盤對(duì)產(chǎn)熱模式進(jìn)行選擇。 數(shù)據(jù)處理芯片的選擇： 選擇89C51作為數(shù)據(jù)處理芯片，IO口可編程，有兩個(gè)可編程串口，能夠提供系統(tǒng)所需的不同波特率的串口輸出，編程簡(jiǎn)單，可用下載器在線調(diào)試。 液晶顯示器的選擇： 選擇點(diǎn)陣式LCD12864作為液晶顯示器，不僅可以顯示字符、數(shù)字，還可以顯示各種圖形、曲線及漢字。 傳感器的選擇： 選擇靈敏熱敏（監(jiān)視溫度）選擇常用的銅電阻（-50-150度） 、光敏（判斷主人就寢時(shí)間）選擇半導(dǎo)體材料。 無(wú)線傳輸設(shè)備的選擇： PT2272 地板材質(zhì)的選擇： 強(qiáng)化復(fù)合地板的表面為金屬氧化物的耐磨層，熱量在地表擴(kuò)散得非?？於揖鶆蚴覂?nèi)溫度易于控制。 熱源的選擇： 發(fā)熱電纜和陶瓷電熱片 智能電熱地板系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了熱量的充分利用，為家居創(chuàng)造和諧舒適的良好環(huán)境，居民可以方便操控室內(nèi)的溫度，根據(jù)個(gè)人喜好和生活習(xí)慣選擇不同的溫度，使溫度控制更加人性化。 本產(chǎn)品有以下特點(diǎn): 1)面板可視操作，對(duì)時(shí)間、溫度等參數(shù)進(jìn)行設(shè)定。 2)遠(yuǎn)程溫度調(diào)控，方便使用者對(duì)溫度監(jiān)控與控制。 3)智能監(jiān)視室內(nèi)外溫度、人員活動(dòng)情況對(duì)供熱模式進(jìn)行調(diào)節(jié)。 4)分塊控制、分塊組裝，易于拆卸和系統(tǒng)供熱優(yōu)化
科學(xué)性、先進(jìn)性
- 新型電熱地板系統(tǒng)是通過(guò)液晶控制面板直觀控制及遠(yuǎn)程遙控接收裝置控制電熱地板的工作狀態(tài)，再由室內(nèi)空氣傳感器調(diào)整溫度到人們生活所能達(dá)到的最佳溫度。給人以頭涼腳暖的舒適體驗(yàn)，醫(yī)學(xué)數(shù)據(jù)表明，當(dāng)人體腳部高于頭部3攝氏度左右時(shí)，有利于保持身體的舒適和腦部的清醒狀態(tài)。人體的足部穴位很多,腳在人體最下部，屬于人體末梢，足底供熱可使血管擴(kuò)張，局部的血液流動(dòng)加快，從而增加了下肢營(yíng)養(yǎng)的供應(yīng)。同時(shí)有利于營(yíng)造健康的室內(nèi)環(huán)境，采用傳統(tǒng)的散熱片取暖，一般出水溫度在70攝氏度以上，但溫度達(dá)到80度時(shí)就會(huì)產(chǎn)生灰塵團(tuán)，使暖氣上方的墻面布滿灰塵，同時(shí)散熱片面積小，室內(nèi)空氣循環(huán)快較容易傳播病菌和灰塵。而地板取暖可以杜絕灰塵團(tuán)和渾濁空氣的對(duì)流，有較好的空氣潔凈度、給人一個(gè)清新、溫暖、健康的環(huán)境。對(duì)于哮喘和過(guò)敏患者而言，地板加熱系統(tǒng)將時(shí)時(shí)保持溫暖干燥，這能抑制塵螨的滋生（塵螨對(duì)哮喘病人有害），并對(duì)風(fēng)濕性關(guān)節(jié)炎、風(fēng)濕性心臟病，老年人、兒童及心腦血管疾病都有很好的幫助和療效。
獲獎(jiǎng)情況及鑒定結(jié)果
- 無(wú)
作品所處階段
- 實(shí)驗(yàn)階段
技術(shù)轉(zhuǎn)讓方式
- 專利購(gòu)買
作品可展示的形式
- 模型
使用說(shuō)明,技術(shù)特點(diǎn)和優(yōu)勢(shì),適應(yīng)范圍,推廣前景的技術(shù)性說(shuō)明,市場(chǎng)分析,經(jīng)濟(jì)效益預(yù)測(cè)
- 獨(dú)立單元、分區(qū)供熱。幾塊地板塊可編為小型供熱單元隨時(shí)隨地靈活地對(duì)不同空間進(jìn)行供熱，大大縮短傳統(tǒng)地?zé)犷A(yù)裝的工時(shí)。同時(shí)方便拆卸，隨意組裝易于維修。而且控制系統(tǒng)亦可對(duì)同一房間不同區(qū)域的地板發(fā)熱功率進(jìn)行優(yōu)化調(diào)節(jié)，以達(dá)到最大節(jié)能的目的。 可控調(diào)節(jié)、高效節(jié)能。資料表明溫度每提高一度，就要增加耗能5%。在人工調(diào)節(jié)模式下，使用者可通過(guò)面板或無(wú)線操作模塊自行設(shè)定溫度和供暖時(shí)間。春秋季節(jié)室溫一般在20℃可達(dá)到供暖要求；而在冬季三九寒天里，一般在23℃左右即可達(dá)到供暖要求。 溫度監(jiān)控，智能調(diào)節(jié)。在智能調(diào)節(jié)模式下，主控芯片將根據(jù)傳感器傳來(lái)的信號(hào)調(diào)整系統(tǒng)的工作狀態(tài)以達(dá)到最大的節(jié)能目的。同時(shí)在人員外出或夜間休息時(shí)間，系統(tǒng)將根據(jù)情況調(diào)節(jié)家庭用電單元和部分房間的供熱模式達(dá)到節(jié)能效果。 產(chǎn)熱均勻，節(jié)約空間。相比傳統(tǒng)暖氣由于是整個(gè)地板均勻散熱，因此房間里的溫差極小，而且解放了地面空間。同時(shí)免去了地?zé)崴械匿佋O(shè)環(huán)節(jié)及管件損壞帶來(lái)的麻煩。
同類課題研究水平概述
- 傳統(tǒng)意義上的暖氣是利用鍋爐蒸出來(lái)的蒸汽或熱水，通過(guò)管道運(yùn)輸達(dá)到建筑物內(nèi)的散熱器（俗稱暖氣）中，散出熱量，使溫度增高。暖氣采用的采暖系統(tǒng)一般為垂直單管系統(tǒng)、雙管系統(tǒng)或單雙管系統(tǒng)，每個(gè)房間或兩個(gè)房間設(shè)一根明裝立管，立管位于房間拐角處，散熱器設(shè)在外窗中間。普通明裝散熱器會(huì)影響整個(gè)房間的美觀，隨著人們對(duì)建筑裝飾標(biāo)準(zhǔn)的提高，目前大部分將明裝散熱器做個(gè)暖氣罩。但暖氣罩會(huì)占去房間的使用面積，而且使其散熱量減少約20%。在暖氣的使用方面往往會(huì)出現(xiàn)暖氣主體局部不熱、暖氣整體不熱、暖氣有聲和暖氣有震動(dòng)等問(wèn)題的出現(xiàn)。 空調(diào)分為單冷空調(diào)和冷暖兩用空調(diào)，工作原理都是通過(guò)對(duì)流實(shí)現(xiàn)取暖，采暖方式是頭暖腳涼，其最大的問(wèn)題感覺(jué)干燥和不舒適，最早的空調(diào)一般使用的制冷劑是氟利昂。但是氟利昂的制冷過(guò)程破壞了臭氧層，破壞了生態(tài)環(huán)境。在空調(diào)器設(shè)計(jì)與制造中一般允許將溫度控制在16~32°C之間，如若溫度設(shè)定過(guò)低時(shí)，增加了不必要的電力消耗，另一方面造成室內(nèi)外溫度偏大，人們進(jìn)出房間不能很快適應(yīng)溫度變化，容易感冒?，F(xiàn)在家裝的空調(diào)耗電量每平方米在120W、150W甚至350W不等，消耗的電能相對(duì)于其他供暖設(shè)備較多，還占有一定的空間。 新型智能控制電熱地板是在地上均勻產(chǎn)熱，讓人體感到舒適，不會(huì)產(chǎn)生頭暖腳涼的現(xiàn)象。在資源利用方面，耗電少，利用率高。 地?zé)岬匕迨峭ㄟ^(guò)地板輻射采暖，室內(nèi)溫度均勻，溫度從地面向上輻射，有下而上遞減。據(jù)專家分析，地板輻射采暖將成為未來(lái)主要的采暖方式。國(guó)內(nèi)的地采暖裝修從上世紀(jì)九十年代中后期開(kāi)始興起，到現(xiàn)在也有十年了。傳統(tǒng)的地板采暖系統(tǒng)是將低溫?zé)崴ㄟ^(guò)埋在地板下的封閉管路循環(huán)以遠(yuǎn)紅外波傳熱方式達(dá)到取暖效果，雖然避免了空調(diào)頭暖腳涼讓人感覺(jué)干燥消耗大量的電能等的問(wèn)題，但又出現(xiàn)了塑料管道加熱水泥地面，加熱速度比較慢，維修維護(hù)塑料管道比較困難的問(wèn)題。在沒(méi)有人的房間里，傳統(tǒng)的地?zé)嵯到y(tǒng)依然會(huì)有能量的損耗，導(dǎo)致資源的浪費(fèi)。
