参赛高校：内蒙古科技大学

参赛选手：施伟、王孟贤、马启彪

指导教师：董振域

一、研究目的：

设计出一种新型智能化暖气温控调节装置。智能化暖气温控调节装置可以根据室内的温度，室内是否有人，从而人为定时对暖气的温度进行自动化控制。利用现有设备并进行局部创新，设计出一种新型自动化控制装置，以此来提高能源利用效率。

二、基本思路

（一）TRIZ理论资源分析：

现成物质资源：传感器、电子器件、各类机械装置

现成能源资源：热能、太阳能

现成场资源：热力场、电磁场、声场

现成空间资源：室内空间区域

（二）物场分析

暖气片在室内相当于一个热力场，暖气片通过空气对人有加热的功能，当室温合适时，暖气片对人产生一个有用的加热功能；当室温过高或者过低时，暖气片对人会产生过度或者不足的作用，其物场分析如下图所示：

图1 过度的作用  

图2 不足的作用

当暖气系统安装该智能化暖气温控调节装置后，其物场分析如下图所示：

一般情况下当室温过高或者过低时，便会对暖气用户产生一个不足或者过度作用。但安装了智能化暖气温控调节装置后，如室内温度过高时，其便会自动控制，将暖气进行关闭；而当室内温度过低时，便又会重新打开暖气，从而使室内温度得到回升。有效地解决了目前北方暖气使用存在的过高过低弊端。

（三）技术系统进化分析

图：S-曲线族分析

子系统2：普通温度控制器

子系统1：各类光控，声控传感器

图：温控系统子系统不均衡进化分析

供暖系统成熟期初步方案

1、直接控制：有专人分别定时控制

2、间接控制：由总阀门进行集中控制

3、引入反馈控制：通过感应装置，控制阀门的流量大小

4、自我控制：通过感应室内温度并判别室内是否有人，自动控制调节阀门流量大小

（四）如何使得用户可以简便地对该装置进行操作

智能化暖气温控调节装置表面上的按键数目是一定的。

技术矛盾1：如果想要增加智能化暖气温控调节装置的功能，系统的可靠性将会在一定程度上降低。

解决方案：将现有电路做成集成电路，由单片机进行统一控制，对集成板采用嵌套原理将实现多个功能的电路嵌套一起通过单片机进行控制；电子传感器将采集到的室内数据反馈给单片机，进行自动化处理从而极大地减少了人为因素，将人为的系统的复杂性降低。

（五）如何解决电机转动时间的问题

1、由电机控制阀门开关，从而控制暖气单位时间内的流量；

2、可能存在电机通电而不旋转这种情况。

物理矛盾：既希望由电机控制阀门的开关，又不希望在其停止旋转时继续通电。

解决方案：采用预先作用原理、机械系统替代原理，将普通的电机用步进电机代替，从而用计算机程序来控制电机旋转角度，有效地解决了在电机通电而不旋转这种情况，从而提高装置的可靠性。利用电子传感器收集与采纳室内相关数据，避免人为操作，有效地提高其自动化程度

三、最终方案

每个房间及客厅内分别安装一个热释红外传感器，客厅内单独安装一个红外温度传感器；如人在感应区内则温度控制在18~20℃ ；如人不在感应区内则相应延长15分钟（或自定义时长）后自动调节暖气阀门，减少流量，使室温维持在12 ℃左右。