УСТРОЙСТВО В СИСТЕМЕ ОПЕРАЦИОННОГО КОНТРОЛЯ Российский патент 2008 года по МПК G08C13/00 

Область техники, к которой относится изобретение

Данное изобретение относится к устройству в системе операционного контроля, в которой информация синхронизации управления передается в исполнительное устройство для выполнения операций в заданное время. Выполняемая в заданное время операция может быть включением нагревания, например, в соответствии с заданными специальными условиями.

Уровень техники

В настоящее время большое внимание уделяется экономному использованию энергии при отоплении жилых помещений. Обычно используется накопительное отопление, в котором нагревают, например, бетонную плиту пола с помощью электрических резисторов в плите во время, когда энергия дешевле, т.е. по ночному тарифу. Плита нагревается и эффективно сохраняет энергию. Тепло, накопленное в плите, отдается в пространство помещения и приятно нагревает помещение.

За счет экономии энергии и обеспечения комфортности жилые здания и дома для отдыха часто имеют системы операционного контроля, с помощью которой можно выполнять централизованным образом функции, связанные с регулированием и управлением температурой и другими управляемыми функциями. Эти функции включают понижение температуры нагревания управляемым образом во время отсутствия в здании. Дополнительно к этому, многие системы имеют возможность дистанционного управления, за счет чего можно осуществлять управление, например, с помощью мобильного телефона. С помощью дистанционного управления можно, например, изменять отопление здания после понижения температуры.

Ниже приводится пример осуществления управляемого понижения температуры. Пользователь нажимает на кнопку интерфейса управляющего оборудования, которое понижает температуру, за счет чего центр управления в управляющем оборудовании управляет исполнительным механизмом путем подачи сетевого напряжения на исполнительный механизм. Центр управления имеет, например, реле, которое соединяет сетевое напряжение с входом исполнительного механизма, который управляет термостатом для понижения температуры. Типичным уменьшением температуры в системе является понижение на 4°С.

С помощью системы операционного контроля можно осуществлять также более универсальные процессы управления, чем просто понижение температуры на заданное число градусов. Этот тип управления является, например, оптимальным нагреванием отопления пола, за счет чего бетонная плита нагревается до желаемой температуры так, что ее температура достигает заданной величины в заданное время, т.е. обычно во время, когда ночной тариф на электричество изменяется на нормальный дневной тариф. Однако этот тип устройства трудно осуществить с учетом прокладки проводников и часто для этого необходима шинная система, подходящая для управления, а также дорогое оборудование. Дополнительно к этому, осуществление этого типа управления на участках, уже имеющих систему управления операциями, является трудным и часто требует замены всей системы. Недостатком существующих систем является их сложность и то, что части возможно уже существующих систем управления операциями нельзя эффективно использовать для обеспечения новых процессов управления.

Раскрытие изобретения

Целью данного изобретения является создание устройства, которое исключает указанный выше недостаток и обеспечивает простым образом варьирование разнообразных систем операционного контроля без увеличения объема монтажных работ по прокладке электропроводников. Эта цель достигается с помощью устройства, которое характеризуется признаками отличительной части пункта 1 формулы изобретения.

Устройство согласно изобретению основывается на идее использования существующих устройств по новому, так что сигнал напряжения, подаваемый в исполнительный механизм, подается импульсами синхронизации, так что информация импульсов считывается в процессоре исполнительного механизма, и исполнительный механизм выполняет функции, содержащиеся в информации.

С помощью устройства такого типа можно осуществлять гибкое управление, например, отоплением. Импульсный сигнал может содержать все необходимые параметры управления без сложной системы проводников или шин посредством использования обычно используемого в настоящее время управления напряжением.

Краткое описание чертежей

Ниже приводится подробное описание изобретения с помощью вариантов выполнения и со ссылками на прилагаемые чертежи, на которых изображено:

фиг.1 - блок-схема устройства согласно изобретению;

фиг.2 - пример используемого импульсного сигнала;

фиг.3 - пример задания времени аккумулирования нагревания.

Осуществление изобретения

На фиг.1 показана простая блок-схема устройства согласно изобретению. В блок-схеме показано управляющее оборудование 2, содержащее управляющее устройство 1 и центр 2 управления. Управляющее устройство 1 управляет центром 3 управления, который осуществляет текущее управление. Все процессы управления, относящиеся к системе, обычно собраны в центре управления, и соединения, относящиеся к процессам управления, обычно осуществляются через реле или т.п. Управляющее устройство 1 в свою очередь является устройством, которое обычно содержит интерфейс для управления вручную функциями и для активации функций.

Управляющее оборудование 2 имеет процессор 7 или т.п., который считывает команды управляющего устройства 1 и управляет желаемым образом реле центра 3 управления. Согласно изобретению процессор 7 находится в центре управления. Согласно изобретению процессор 7 выполнен с возможностью генерирования цепочки импульсов синхронизации, которая управляет исполнительным механизмом 4, таким как блок термостата, управляющий нагреванием.

Согласно изобретению исполнительный механизм управляется напряжением, т.е. процессор 7 центра управления генерирует цепочку импульсов на основе информации управления, и центр управления использует цепочку для включения и выключения сетевого напряжения, соединенного с исполнительным механизмом. Согласно изобретению исполнительный механизм содержит процессор 8, который выполнен с возможностью считывания цепочки импульсов синхронизации и исполнения информации синхронизации.

Как указывалось выше, известно исполнение стандартного понижения температуры посредством подачи сетевого напряжения в исполнительный механизм. Раньше исполнительный механизм интерпретировал сетевое напряжение как команду на выполнение заданного понижения напряжения. В системе согласно изобретению процессор 8 в исполнительном механизме считывает цепочку импульсов, которая создается с использованием сетевого напряжения, в соответствии с известным простым сигналом напряжения.

При отоплении пола систему согласно изобретению можно использовать, например, для передачи информации о времени начала нагревания, о желаемом изменении температуры и о режиме управления нагреванием.

На фиг.2 показан в качестве примера импульсный сигнал, используемый для передачи информации. На фигуре показано, что пропорции оси времени не соответствуют реальности, поскольку периоды t2, t3 и t4 импульсов значительно длиннее периода t1. Показанный в качестве примера сигнал состоит из четырех различных периодов, каждому из которых может придаваться свое собственное значение. Показанный на фиг.2 сигнал особенно пригоден для использования в электрической системе накопительного нагревания, и в последующем описание сигнала и изобретения приводится со ссылками на такую систему.

Управляющее устройство 1, которое может содержать несколько управляющих функций в дополнение к функции, согласно изобретению генерирует управляющий сигнал в соответствии с информацией, подаваемой пользователем в центр 3 управления управляющего оборудования. Информация, относящаяся к изобретению и предоставляемая пользователем, является величиной желаемого изменения температуры. Информация обычно предоставляется в градусах, указывающих либо непосредственно отклонение, т.е. разницу относительно регулировок в управляющем устройстве, либо указывающих новую регулировку в управляющем устройстве в абсолютных градусах. Регулировка, подаваемая в управляющее устройство, является величиной, с помощью которой управляющее устройство управляет централизованным образом термостатами, соединенными с отоплением в нормальных рабочих условиях.

Когда управляющее устройство начинает передавать информацию об уменьшении нагревания, то оно сначала передает импульс синхронизации, показанный на фиг.2 во время t1. Затем центр управления моментально включает и выключает напряжение исполнительного механизма. Поскольку процессы, относящиеся к нагреванию, обычно являются медленными, то нет необходимости передачи информации в исполнительный механизм с большой частотой, особенно при использовании сетевого напряжения. Низкочастотные импульсы являются более надежными, и допустимые допуски являются большими. Таким образом, в примере выполнения разрешение импульсов составляет 0,5 с. Длина импульса синхронизации равна, например, 1 с последующей паузой в 2 с. В течение этого времени приемный процессор имеет время для подготовки приема текущей информации.

Следующая часть передаваемой цепочки импульсов является величиной отклонения, с помощью которой задается величина изменения температуры относительно температуры, запрограммированной для управляющего устройства. Импульс, передаваемый во время t2 на фиг.2, равен в этом примере максимально 73 с. В этот период времени длительность импульса задает информационное содержание импульса. Другими словами, принимающий процессор измеряет период времени в 73 с и вычисляет отношение длины импульса к этому максимальному времени. Когда разрешение системы составляет 0,5 с, то в период времени t2 можно поместить 144 величины, которые может считывать принимающий процессор исполнительного механизма. В начале импульса имеется стандартное время старта длительностью 1 с, т.е. длительность импульса в 1 с означает число ноль.

Величину изменения температуры можно масштабировать так, что в качестве длины импульса выбирается 1,5 с, так что желаемое отклонение температуры в +20 градусов соответствует величине 1, а отклонение в -20 градусов соответствует величине 177.

Информация о времени накопления, т.е. в течение какого времени должна быть достигнута целевая температура, передается в период времени t3 сигнала на фиг.2. Эту величину можно масштабировать в сигнал тем же образом, что и период времени t2. В этом случае длина импульса равна 1,5 с, что соответствует времени накопления, например, 10 минут. Тогда максимальное время накопления составляет 1440 минут, что соответствует величине 144. Импульс в течение периода времени t3 также содержит соответствующее стандартное время старта, как и импульс в течение времени t2.

Как указывалось выше, управляющее оборудование может содержать несколько различных свойств и функций. Одной из них является прием информации об измерении наружной температуры. Эта информация может передаваться с помощью устройства, согласно изобретению, в связи, например, с накопительным нагреванием. В показанном на фиг.2 сигнале информация измерения наружной температуры включена в период времени t4. Период времени t4 можно разделять, также как указанные выше периоды времени t2 и t3. Импульс длиной 1,5 с можно использовать для масштабирования так, что величина 1 соответствует наружной температуре +30 градусов, в величина 144 соответствует наружной температуре -30 градусов.

За счет использования указанных выше периодов времени для передачи представленной информации можно обеспечить оптимальное накопительное нагревание так, что время начала нагревания вычисляется на основе наружной температуры. На фиг.3 показан пример компенсации наружной температуры в накопительном нагревании. Как указывалось выше, накопительное нагревание осуществляют так, что целевая температура достигается в желаемое время, т.е. во время, когда происходит, например, ежедневное повышение тарифа за электричество. Таким образом, обеспечивается максимальное преимущество во время более дорогой энергии от накопленного тепла, созданного электричеством. Понятно, что температура наружного воздуха существенно влияет на время, используемое на нагревание накопительного элемента.

На фиг.3 на вертикальной оси показано время, а на горизонтальной оси - наружная температура. На вертикальной оси время более дешевого ночного тарифа за электричество начинается в 22 часа и заканчивается в 6 часов. На вертикальной оси можно указывать также в процентах время, используемое для нагревания, в зависимости от полного времени ночного тарифа. В этом случае 22 часа соответствуют 100%, а 6 часов - 0%, и проценты изменяются линейно в течение используемого времени. Проценты, полученные из фиг.3, можно использовать непосредственно в качестве импульсного отношения в период времени t3 в указанном выше нагревании, которое зависит от наружной температуры. С помощью экспериментов и вычислений можно определить кривую 30, которая показывает отношение наружной температуры к времени, используемому для заряжания накопительного элемента. На фиг.3 показано, что уменьшение наружной температуры соответственно увеличивает время, используемое для заряжания элемента. Время начала нагревания вычисляется с помощью процессора центра управления на основе кривой 30 и наружной температуры. На основе этой информации исполнительный механизм оптимальным образом включает нагревание. На фиг.3 также показано, как кривая 30, которая вычислена для определенной регулировки, сдвигается по горизонтальной оси при отклонении установленной температуры.

Указанные выше периоды времени можно использовать по-другому для управления функциями синхронизации, отличающимися от ожидаемого действия, на основе наружной температуры. Информацию можно передавать в периоды времени для управления температурой, например, посредством использования регулировки Р, в которой период времени передает информацию о длине единственного периода, используемого для нагревания. Одним возможным применением системы согласно изобретению является упреждающее нагревание в соответствии с местными условиями, когда не учитывается наружная температура.

В указанных выше способах нагревания с использованием системы некоторые периоды времени остаются неиспользованными. Поскольку одну и ту же модель сигнала можно использовать в нескольких операциях различного типа, то можно согласно предпочтительному варианту выполнения изобретения добавлять также к сигналу импульс, относящийся к способу упреждения, и импульс может быть значительно короче во времени, чем импульсы информации, относящиеся к нагреванию. С помощью такого числового импульса можно указывать желательный режим работы для исполнительного механизма, а затем процессор исполнительного механизма может выполнять согласование с правильным режимом работы.

На фиг.1 показано простым образом взаимное соединение управляющего оборудования 2 и исполнительного механизма 4. Управляющее устройство 1 управляющего оборудования управляет реле центра управления так, что процессор центра управления управляет реле, которое включает сетевое напряжение на исполнительном механизме управляемым процессором образом. В показанном на фиг.1 варианте выполнения исполнительный механизм имеет оптический соединитель 9, к которому подключается сетевое напряжение. Низковольтная сторона оптического соединителя 9 соединена, соответственно, с процессором 8 исполнительного механизма, который считывает приходящую цепочку импульсов.

Изобретение было пояснено выше, в частности, применительно к накопительному нагреванию, которое может быть накопительным полом или т.п. Однако понятно, что систему согласно изобретению можно применять также для управления другими функциями, относящимися к технике жилых зданий.

Для специалистов в данной области техники понятно, что по мере развития техники основную идею изобретения можно реализовывать различными путями. Таким образом, изобретение и его варианты выполнения не ограничиваются описанными выше примерами, а могут варьироваться внутри объема формулы изобретения.

Устройство в системе операционного контроля, в которой передается информация синхронизации управления системой, при этом система содержит управляющее оборудование и исполнительный механизм, причем управляющее оборудование содержит центр управления, который выполнен с возможностью подключения сетевого напряжения к исполнительному механизму. Центр управления управляющего оборудования содержит процессор, который выполнен с возможностью генерирования цепочки импульсов синхронизации и управления исполнительным механизмом посредством переключения сетевого напряжения в соответствии с цепочкой импульсов, и исполнительный механизм содержит процессор, который выполнен с возможностью считывания цепочки импульсов синхронизации и использования информации синхронизации. Технический результат - упрощение системы. 8 з.п. ф-лы, 3 ил.

1. Система управления операциями, в которой для управления передается информация синхронизации, при этом система содержит управляющее оборудование (2) и исполнительный механизм (4), причем управляющее оборудование содержит центр (3) управления, который выполнен с возможностью подключения сетевого напряжения к исполнительному механизму, отличающаяся тем, что центр (3) управления управляющего оборудования (2) содержит средство для обработки данных, выполненное с возможностью генерирования цепочки импульсов синхронизации и управления исполнительным механизмом (4) посредством переключения сетевого напряжения в соответствии с цепочкой импульсов, а исполнительный механизм (4) содержит средство для обработки данных, выполненное с возможностью считывания цепочки импульсов синхронизации из переключаемого сетевого напряжения и использования информации синхронизации.2. Система по п.1, отличающаяся тем, что цепочка импульсов синхронизации содержит периоды импульсов, имеющих заданную длину.3. Система по п.2, отличающаяся тем, что выполнена с возможностью использования в оборудовании накопительного нагревания, при этом один период импульсов цепочки импульсов синхронизации содержит информацию о величине изменения нагревания.4. Система по любому из п.2 или 3, отличающаяся тем, что один период импульсов в цепочке импульсов синхронизации содержит информацию о длительности времени, используемого для нагревания.5. Система по любому из п.2 или 3, отличающаяся тем, что один период импульсов в цепочке импульсов синхронизации содержит информацию о наружной температуре.6. Система по п.4, отличающаяся тем, что один период импульсов в цепочке импульсов синхронизации содержит информацию о наружной температуре.7. Система по любому из пп.2, 3 или 6, отличающаяся тем, что один период импульсов в цепочке импульсов синхронизации содержит информацию о способе, подлежащем использованию при нагревании.8. Система по п.4, отличающаяся тем, что один период импульсов в цепочке импульсов синхронизации содержит информацию о способе, подлежащем использованию при нагревании.9. Система по п.5, отличающаяся тем, что один период импульсов в цепочке импульсов синхронизации содержит информацию о способе, подлежащем использованию при нагревании.