家用中央电暖系统标准体系构建探讨.pdf
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1、Articles论文84 家电科技 Vol.3 2023 Issue 422家用中央电暖系统标准体系构建探讨Research on the construction of standard system of household central electric heating system 朱永国1 方庆朕1 唐雪瑾2 张艳丽2ZHU Yongguo1 FANG Qingzhen1 TANG Xuejin2 ZHANG Yanli21.宁波先锋电器制造有限公司 浙江宁波 315332;2.中国家用电器研究院 北京 1000371.Ningbo Singfun Electric Applian
2、ce Co.,Ltd.Ningbo 315332;2.China Household Electric Appliance Research Institute Beijing 100037摘 要:家用中央电暖系统符合国家相关政策,是家居供暖领域未来发展的趋势。由于中央电暖系统跨学科、跨专业领域的技术特征,给标准化工作和行业管理提出了挑战,中央电暖系统行业标准化工作的重要性和迫切性显而易见,而行业标准化工作需要一个科学、合理的标准体系。为确立科学、合理的标准体系,通过梳理中央电暖系统应用现状和标准现状,参考轻工、家用电器和智能家居系统标准体系以及相应的国家标准,构建中央电暖系统标准体系结构。中
3、央电暖系统标准体系结构分为4个层次、31个系列,全面完整、层次分明、目标明确,同时兼顾了轻工、家用电器和智能家居系统相关要求等特点,为中央电暖系统行业标准的规划和制修订提供了依据。关键词:家用中央电暖系统;标准体系结构;多领域交叉技术Abstract:The household central electric heating system conforms to the relevant national policies and is the future development trend of the household heating fi eld.Due to the interd
4、isciplinary characteristics of the central electric heating system,the standardization work and industry management are challenged.The importance and urgency of the standardization work of the central electric heating system is obvious,and industry standardization work requires a scientifi c and rea
5、sonable standard system.To build a scientifi c and reasonable standard system,by combing the application status and standard status of the central electric heating system,referring to the standard system of light industry,household appliances and smart home systems and corresponding national standar
6、ds,the standard architecture of the central electric heating system is built.It provides the basis for the planning,formulation and revision of the industrial standard of central electric heating system.The standard architecture of the central heating system is divided into 4 levels and 31 series,wh
7、ich is comprehensive and complete,with clear levels and clear objectives.At the same time,it takes into account the requirements related to light industry,household appliances,and smart home systems.Provides basis for the planning and revision of industry standards for the central heating system.Key
8、words:Household central electric heating system;Standard architecture;Multi-territory cross technology中图分类号:TS01;TS07 DOI:10.19784/ki.issn1672-0172.2023.03.0140 引言中国家电行业的市场竞争力一直居于世界前列,创新发展的家电技术是其内生原动力。近些年来,随着高品质家电市场需求的持续扩大,同时在国家相关政策的助推下,中国家电行业积极探索创新,涌现出了一批融合多领域交叉技术,跨学科、跨专业的新型家电产品。家用中央电暖系统是典型的融合了多领域交
9、叉技术的新型家电产品,也是在响应国家“煤改电”和质量提升政策背景下研制作者简介:朱永国,学士学位。研究方向:家电标准化。地址:浙江省慈溪市附海镇工业开发区。E-mail:。出来的高品质冬季供暖产品,受到了消费者的喜爱,具有较好的发展前景。家用中央电暖系统不是单一的加热设备,它是一个由多个单元和组件构成的系统,是融合了暖通(供热)技术、综合布线技术、自动控制技术、传感技术、网络通信技术、大数据处理技术和信息安全技术的综合体。这种多个不同领域技术的交叉融合也带来了一系列的新问题,如各组件间的兼容性和匹配性、通信和接口规范的协调性和统一Articles论文 85家电科技 Vol.3 2023 Iss
10、ue 422性、多组件集成后的系统可靠性,等等。所有这些问题,需要新的规范和标准来实现技术协调和产品兼容,同时需要标准体系来实现规范和标准的协调统一性和全面完整性。目前中央电暖系统行业仍处于发展起步阶段,相关产品概念尚未形成广泛共识,消费者和企业的质量意识比较淡薄,在缺少相关标准,特别是系统标准的规范下,中央电暖系统行业发展面临极大的风险。同时中央电暖系统跨学科、跨专业领域的技术特征也给标准化工作和行业管理提出了挑战,当前行业标准化工作的重要性和迫切性显而易见。因此需要我们加快研究确立中央电暖系统标准体系,构建标准体系结构,依据标准体系表开展一系列标准的研制,使各类中央电暖系统的产品和安装服务
11、质量能从系统层级、技术发展和生命周期等方面得到科学合理的评价,为企业设计生产、市场监管和消费者权益保障提供标准依据,为中央电暖系统行业的持续健康发展提供标准支撑。1 中央电暖系统的应用现状1.1 工程应用中的系统结构和层级1.1.1 工程应用中的系统结构当前中央电暖系统在工程应用时普遍采用了包含电暖单元、中央控制单元和联接器件三个部分的结构模式1。其中:(1)电暖单元由1台以上(不含1台)的终端加热(散热)设备构成。这里的加热(散热)设备又可称为电暖组件。(2)中央控制单元由监控系统、服务平台、计量装置、操作终端(如房间温控器、智能手机、电脑终端)等组件构成,又称控制组件,其中监控系统又包括感
12、知、通信(含通信协议)、接口、网关/网络中继站(如路由器、集线盒)、存贮、中央处理器等部分。(3)联接器件包括用于电暖单元与中央控制单元之间电气和通信连接的各类器件。在运营要求简单的情况下,可不包括监控系统和服务平台,中央电暖系统可根据需要选择配置电暖组件和其他的控制组件。图1给出了在工程应用案例中较为常见的中央电暖系统结构示意图。1.1.2 工程应用中的系统层级由图1可以看出,中央电暖系统从整体到局部可以分为两个大的层级,第一层是系统层,第二层是子单元层。系统层是由子单元层通过有机组合构成的一个整体,即中央电暖系统;而子单元层是系统层的组成部分,它又可分为控制子单元层(也即中央控制单元,简称
13、控制层)和设备子单元层(也即电暖单元,简称设备层)。相对来说,设备层比较单一,而控制层涵盖内容较多,技术进步空间最大。从未来的视角来看,设备层向多解决方案方向发展的可能性较大,但究其本质还是供热设备,所以设备层不再细分也可涵盖近期和远期需求;而随着NB-IoT普及后的成本下降、未来5G的商业化、边缘计算在智能网关上的应用以及低轨道卫星通信系统的实现等都会对控制层体系结构带来变化,因此需将控制层做进一步展开,以便将近期和远期需图1 中央电暖系统结构示意图Articles论文86 家电科技 Vol.3 2023 Issue 422求纳入其中。参考物联网体系架构的四个层级2,中央电暖系统的控制层至少
14、可再分为三层,包括物理感知层、传输网络层、应用支撑层。其中传感器、计量装置属于物理感知层;通信协议属于传输网络层;服务平台、监控中心属于应用支撑层。1.2 中央电暖系统的应用1.2.1 操作方式的应用现状现阶段中央电暖系统的操作方式有三种:(1)用户使用电脑终端、iPad或智能手机等控制监控中心,监控中心把指令发给房间温控器,房间温控器再操控旗下的每台电暖组件。(2)用户使用服务平台控制监控中心,监控中心把指令发给房间温控器,房间温控器再操控旗下的每台电暖组件。通过以上操作方式,后台可以对电暖组件实现开关控制、调温控制、时间控制、巡检、自由编组、按天文时钟自动运行、故障报警等功能。(3)用户使
15、用房间温控器对每台电暖组件进行手动或自动操控。1.2.2 通信方式的应用现状当前中央电暖系统各组件间的通信方式主要包括:(1)电暖组件与功率模块或房间温控器之间:通过有线(RS-485)或无线(RF射频或ZigBee)实现双向或单向通信。(2)功率模块和房间温控器之间:通过有线(RS-485)或无线(RF射频)实现双向或单向通信。(3)房间温控器或服务平台与监控中心(服务器):通过远程无线通信(GPRS或Internet)实现双向或单向通信。1.3 应用总结从中央电暖系统的结构、层级和应用现状可以看出,中央电暖系统不是单个电暖组件,也不是多个电暖组件的简单拼凑组合,它是一个系统过程,除了传感器
16、、计量装置、房间温控器、功率模块或电暖组件自身的技术规范和产品标准外,在各个组件之间、组件与监控中心之间、监控中心与服务平台之间,都存在通信协议、接口、网络安全和软件数据结构的匹配协调问题。同时,在各个组件集成后还存在着系统电磁兼容、系统综合性能、系统节能、系统健康、系统可靠性和系统智能性等因集成带来的新问题。厘清和构建家用中央电暖系统标准体系结构,就是要把中央控制单元和电暖单元内的各组件自身和它们之间以及系统集成后需要做的技术规范、产品标准、通信协议、互换接口要求等整理出来,为中央电暖系统行业内的标准规划和标准制修订提供可参照的方向和依据。2 国内外中央电暖系统标准现状2.1 国外标准现状I
17、EC/TC 61针对电暖组件制订了IEC 60335-2-30、IEC 60335-2-61等安全标准;IEC/TC 59针对电暖组件制订了IEC 60675、IEC 60531、IEC 62999等性能和测试方法标准,但是上述标准未涉及集成后的中央电暖系统的性能和安全。欧盟针对家用和建筑电子系统(HBES)制定了EN 50090系列标准,IEC/TC 23在智能家居领域制订了IEC 63044系列标准。该系统(HBES和BACS)涵盖的应用程序包括暖气控制、空调控制、通风、智能电量计量等。但是,目前该控制系统(HBES和BACS)在行业应用方面还未普及,也不成熟,特别是在中央电暖系统行业内仍
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