CN102620345A - 一种分户热计量管理系统 - Google Patents

Abstract

本发明的目的在于公开一种分户热计量管理系统，它包括数据中心服务器、数据集中器、温度控制器和热计量表；所述温度控制器连接楼宇管路中的流量控制阀，所述温度控制器与所述数据集中器连接，所述数据集中器还连接热计量表，所述数据集中器的输出端连接所述数据中心服务器；根据实际情况，楼栋安装热计量总表，分户安装温度控制器和控制水流量的流量控制阀，再用室内温度、流量和用热时间等参数进行计算收费；而对于室内温度记录、处理和个别盗热的现象需适时监控的问题，可通过温度控制器采集，适时监控解决，对热费分摊可通过数据中心服务器设置几种相应的分摊热费方式供用户及供热企业选择，实现本发明的目的。

Description

一种分户热计量管理系统

技术领域

本发明涉及一种计量管理系统，特别涉及一种分户热计量管理系统。

背景技术

节能减排是我国长期坚持的战略，推进供热计量改革是实现建筑节能最直接、最有效的措施，意义重大。为了实现行为节能，积极推行供热计量，实行供热计量和按热耗计量收费，是集中供热商品化和建筑节能各种技术和方法的核心。在北方，建筑能耗在社会总能耗中占有很大的比例，建筑能耗比例为30％～40％，而在建筑能耗中，供热能耗占到了50％～70％。国外实践证明，采用按热消耗量计费不但能节约20％～30％的能源，而且可以增强用户的行为节能意识。由于用户自己可以控制使用量、按实际消耗量支付热费，绝大多数的住户，采用并且养成随时根据需求调整室内温度的习惯，而不是让室温任其自然、浪费能源，同时开立给用户的用热账单也非常详尽，体现了费用支付的透明性和公正性，用多少热付多少钱，多用热多付钱，符合市场的规律。因此，重视能源的消耗和环境保护，同时也更加重视通过按用热计量方式，影响人们用热的行为节能。

人们对热计量的理解还存在差异，很多人认为供热计量就是分户安装热量表。但由于热具有可传导的特性，例如建筑物内部的热损失，邻居之间的热传递等，不适合采用像电、水和煤气一样的直接用表计量的方式。因此，集中供热、分户热计量基本采用了部分“分摊”，部分间接计量或直接计量的方法，较少对每户的用量采用直接计量的方式，即全体住户按各自消耗量分摊集中供热费用，而不是简单规定一个热量单价。

目前的分户热计量有以下几种方法：

1、楼栋安装热计量总表，每户按总表值、建筑面积分摊热费

其特点是按建筑面积分摊热费不合理，在相等建筑面积中，用热时间不同，但所交的热费一样多，没有体现出谁节能谁受益，解决不了用多少热交多少费的问题，同时也增加收费难度，于传统的面积收费没多大区别。

2、楼栋安装热计量总表，分户再安装热计量表、控制阀，按楼栋总表值，分户热计量表值、建筑面积分摊热费

其特点是投资大，安装成本高，一户多表(阀)也会造成浪费，达不到合理分摊热费的目的，故障率高纠纷多家庭维护难度大维护成本也非常高。

3、楼栋安装热计量总表，再安装热分配表、分户控制阀，按楼栋总表值、热分配表和建筑面积分摊热费

其特点是投资少，简单故障率底，但热分配表在对室内温度记录处理和个别盗热的现象需适时监控，并且只适合对流式散热器，不适用于地板辐射、天花板辐射、带风扇散热器等热水采暖系统，热分配表仅是记录耗热数值的工具。在技术层面还要将诸多与房屋有关的因素加进来。

4、楼栋安装热计量总表，分户安装控制阀，户用温度适时采集器，每户按热计量总表值，建筑面积，室内温度分摊热费

其特点是投资少，简单故障率底，对温度记录、处理和个别盗热的现象可适时监控，应用范围广。

分析我国北方供暖的现状，影响正常供暖的主要矛盾是供采暖双方的计量与收费问题。其中采暖无计量、交费无约束是最大的矛盾。而目前按房间的面积计算采暖量收取采暖费，实际上是延续了传统的采暖收费方法。由于房型的差异、管路的损失等原因，同样的面积，不同的房间，在同一时间内得到的热量有较大的差异，不对用户的用热量进行计算，没有对供暖方的供暖质量进行控制，这种方法过于简单，也不符合商品交换的原则。采用分户“热量表”计量，虽然相对比较科学，但目前国内多采用国外进口的热量表，进口的热计量表虽然技术成熟、灵敏度较高，性能也比较稳定，但对水质要求高，价格较贵。并且由于国内的管路、水质等其它条件较差，经常造成热量表的损坏和失灵，使用也不太理想。国产的热计量表虽然价格底，但性能不稳定，由于水质硬，在供热系统中长期使用后，可能一个采暖期过后就成了废表。另外分户热计量由于热能特点，建筑物内部热损失、邻居之间的热传导等原因不适合采用如电、水与煤气一样的直接计量的方式，而家庭装修等因素热量表的表校、维护难度非常大。所以目前最为可行的分户计量方式应为楼栋安装热计量总表，再安装热分配表、分户控制阀和楼栋安装热计量总表，分户安装控制阀，户用温度表这两种方式，而热分配表由于不适用于地板辐射，而地面辐射供暖是节能、环保、人性化的供暖方式，是今后发展的方向。

综上所述，针对现有技术的缺陷，特别需要一种分户热计量管理系统，以解决以上提到的问题。

发明内容

本发明的目的在于提供一种分户热计量管理系统，解决上述现有技术的缺陷，实现了数据累计、分类统计、指标考核、统计报表、线路参数、远程监控、远程访问、数据查询、供暖状况查询、热量单位销耗分摊和计算等专业而强大的功能，结构简单，十分实用。

本发明所解决的技术问题可以采用以下技术方案来实现：

一种分户热计量管理系统，其特征在于，它包括数据中心服务器、数据集中器、温度控制器和热计量表；所述温度控制器连接楼宇管路中的流量控制阀，所述温度控制器与所述数据集中器连接，所述数据集中器还连接热计量表，所述数据集中器的输出端连接所述数据中心服务器。

在本发明的一个实施例中，所述温度控制器与所述数据集中器之间通过短距离无线方式连接。

在本发明的一个实施例中，所述数据集中器与所述数据中心服务器之间通过有线或者无线互联网方式连接。

在本发明的一个实施例中，所述温度控制器由控制模块、无线模块、显示模块和电源转换模块构成，所述无线模块、显示模块和电源转换模块分别与所述控制模块互相连接，所述控制模块的数据采集端连接有温度传感器，所述控制模块的控制信号输出端连接控制阀。

进一步，所述控制模块通过RS232接口连接有一调试接口。

进一步，所述控制模块连接有按键模块。

进一步，所述控制模块连接有电源指示灯和无线收发指示灯。

在本发明的一个实施例中，所述数据集中器由控制模块、无线模块、实时时钟模块、网络模块和电源模块构成，所述控制模块分别与所述无线模块、实时时钟模块、网络模块和电源模块互相连接。

进一步，所述控制模块通过RS232接口连接有一调试接口。

进一步，所述控制模块连接有状态指示灯和无线接收指示灯。

进一步，所述电源模块包括一AC/DC转换电路和一DC/DC转换电路，AC220V连接所述AC/DC转换电路的输入端，所述AC/DC转换电路的输出端连接所述DC/DC转换电路的输入端，所述DC/DC转换电路的输出端与所述控制模块、无线模块、实时时钟模块和网络模块互相连接。

本发明的分户热计量管理系统与其他供暖分户计量系统相比具有如下特点：

1)不需要改动既有建筑供暖管路系统，就能够实行对供热的计量；

2)房间里的温度控制器，可直接获得室内温度参数并可根据需要实时调节室内温度，还可显示室内耗热量；

3)利用局域无线网，可以及时地掌握片区用户的温度，调整供热区域的供热状况，并把每户的供热情况反馈给供热公司，也可接入供热公司供热管理系统；

4)具有数据储存功能，可以给任何需要查询数据的机构和个人提供实时查询；

5)区域内采用无线自组网传输系统，区域外远距离通过移动网络，系统组网方便快捷；

6)本系统采用专家计量算法，解决了户间传热无法计量的问题，保证了采暖收费的公平性和准确性，显示的热量数据可以直接用于收费，真正体现了等舒适度等热费的计量收费原则；

7)本系统无须安装在室内供热管网上，所以不存在管网系统的跑冒滴漏。既适用于既有建筑的采暖用热计量，也适用于新建建筑的采暖用热的计量。

本发明的高制热效率的空调机，根据实际情况，楼栋安装热计量总表，分户安装温度控制器和控制水流量的流量控制阀，再用室内温度、流量和用热时间等参数进行计算收费；而对于室内温度记录、处理和个别盗热的现象需适时监控的问题，可通过温度控制器采集，适时监控解决，对热费分摊可通过数据中心服务器设置几种相应的分摊热费方式供用户及供热企业选择，实现本发明的目的。

本发明的特点可参阅本案图式及以下较好实施方式的详细说明而获得清楚地了解。

附图说明

图1为本发明的分户热计量管理系统的结构示意图；

图2为本发明的温度控制器的结构示意图；

图3为本发明的数据集中器的结构示意图。

具体实施方式

为了使本发明实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合具体图示，进一步阐述本发明。

如图1所示，本发明的分户热计量管理系统，它包括数据中心服务器100、数据集中器200、温度控制器300和热计量表400；所述温度控制器300连接楼宇管路中的流量控制阀500，所述温度控制器300与所述数据集中器200连接，所述数据集中器200还连接热计量表400，所述数据集中器200的输出端连接所述数据中心服务器100。

在本发明中，流量控制阀500由温度控制器300控制，可通过流量控制阀500控制水的开大或关小；温度控制器300具有温度采集功能，通过设置温度与采集到的温度比较来控制流量控制阀500的开大或者关小，由此达到室内温度与设置温度的一致性。

所述温度控制器300与所述数据集中器200之间通过短距离无线方式连接，将现场数据和中心的配置文件下发到温度控制器300。

所述数据集中器200与所述数据中心服务器100之间通过有线或者无线互联网方式连接，从而将温度控制器300与数据中心服务器100的信息互相传递；数据集中器200还可采集热计量表400的数据，通过互联网上报到数据中心服务器100。

热计量表400用于记录热水通过后热能消耗量。

本发明的分户热计量管理系统采用当今世界最先进的微功率通信技术Zigbee通讯协议，组成无线数据传输网络，成功解决了近距离无线微功率通信技术应用推广中的几个关键问题：低功耗问题，通信距离问题，使用灵活性问题，低成本和工作可靠性问题，配以远程数据采集分户热计量，实现了数据累计、分类统计、指标考核、统计报表、线路参数、远程监控、远程访问、数据查询、供暖状况查询、热量单位销耗分摊和计算等专业而强大的功能；为客户提供采暖计量方案、提供热分摊计量控制装置和相应的管理软件、系统装置安装指导，数据采集、数据处理与数据管理，提供消费结果数据及维护服务等。

本发明的分户热计量管理系统的工作架构就是集中管理，分级控制，充分利用现有设施，按实际现状先进行单个用户的自适应协调，然后是主干线的数据集中控制，实现分布式协调的分级控制，最终达到区域控制的系统最优，它具有以下特性：

1)系统的先进性

本系统是在研究和总结了目前各国采用的各种采暖计量方法后，同时借鉴了德国城市供热管理方式，并通过改进和提高从而开发出的适合中国国情的采暖计量系统.系统核心技术采用当今世界最先进的Zigbee近距离无线组网技术、微功率通信技术和GPRS/CDMA 1X远程无线通讯技术，并与网络通信技术和数据库管理技术相融合，实现了用户取暖数据的计量采集、用暖分析、用暖合理分摊，结算等功能，具有组网灵活、抗干扰、易安装维护和故障率低的特点，系统设计为国内首创并且具有世界领先性。

2)专家计量算法

系统的计量算法采用专家算法，集理论与实际相结合，最科学、最合理的进行热分摊计算，配合准确的用热数据采集，用户将获得最真实的消费结果。系统采用模块化设计，不但提供了推荐的标准计量计算规则(专家算法)，也提供了规则编辑界面，可根据具体情况，会同专家进行算法修正。

3)系统的可扩充性

本系统具有很高的可扩容性，采用无线通讯的方式，避免了有线系统线路的束缚，每个节点都相对独立，可以在极短的时间内完成网络的调整。数据采集和传输都在一个骨干网络下，只要增加节点不但可以对现有系统温控采集范围进行扩容。并可在适当修改软件后成为其他现场数据采集、设备监测、数据传输等多功能的综合平台。

4)高可靠性和可维护性：

系统具备告警机制，所有设备都定时向控制室报告自身状态。设备一旦故障控制室系统立即报警并显示设备名称和位置，提示维护人员及时维修。另外无线网络具备自愈功能，某个节点故障并不影响整个系统的运行，通讯系统可跳过故障设备重新组网，保障系统高可靠运行。

5)较高的性能价格比：

不但有高可靠性，而且系统建设和维护成本较为低廉，相比其他方案都具有设备单价低、设备体积小、施工简单、自动化程度高、维护便捷、操作灵活等特点，系统具有很高的性价比。

6))高安全性

在设计之初就考虑了防窃暖功能，在软硬件中增加了多重反窃暖技术，随时监控非正常情况的发生，及时提醒管理人员注意并在最终的分摊计算中自动补足盗窃者的消费额。

如图2所示，所述温度控制器300由控制模块310、无线模块320、显示模块340和电源转换模块350构成，所述无线模块320、显示模块340和电源转换模块350分别与所述控制模块310互相连接，所述控制模块310的数据采集端连接有温度传感器311，所述控制模块310的控制信号输出端连接控制阀370。

所述控制模块310通过RS232接口连接有一调试接口312。所述控制模块310连接有按键模块380。所述控制模块310连接有电源指示灯313和无线收发指示灯314。

RS485接口和RS232接口是为了方便无线模块320的通信，控制模块310对控制阀370进行开关和大小控制，显示模块340则显示室内温度和设置的温度等。设备使用单一电源电压供电，电源电压在1.9～3.9V范围内都可以正常工作。无线模块320的天线根据实际需要可选用单鞭天线，陶瓷天线或PCB印制天线。从低功耗、小体积、使用简单以及可靠性等方面考虑器件选用。

如图3所示，所述数据集中器200由控制模块210、无线模块220、实时时钟模块250、网络模块260和电源模块270构成，所述控制模块210分别与所述无线模块220、实时时钟模块250、网络模块260和电源模块270互相连接。

所述控制模块210通过RS232接口连接有一调试接口213。所述控制模块210连接有状态指示灯211和无线接收指示灯212。

所述电源模块270包括一AC/DC转换电路271和一DC/DC转换电路272，AC220V连接所述AC/DC转换电路271的输入端，所述AC/DC转换电路271的输出端连接所述DC/DC转换电路272的输入端，所述DC/DC转换电路272的输出端与所述控制模块210、无线模块220、通讯模块230、通讯切换模块240、实时时钟模块250和网络模块260互相连接。

温度控制器300工作在每户人家的各个测温地点，进行温度数据采集、监控控制和无线收发送。数据集中器200与多个节点进行无线通信，同时可以将数据发送给服务器和接收服务器的指令。数据集中器200由短距离无线收发模块、2G或3G无线通信模块及RS485模块组成。对内采用短距离无线通信，与中心相连采用运营商的无线网络通过Internet上网的方式。

本发明的分户热计量管理系统的功能特性：

(1)整个系统的各个模块具有高集成度、高可靠性和低功耗、低成本、体积小等优点，维护保养十分方便，只需更换相应节点即可，避免了传统控制线路本身带来许多麻烦，从而大大减少了设备购置成本、建设安装成本和系统维护成本。

(2)卓越的物理性能，整个网络所使用的无线频率是国际通用的免费频段传输的方式是抗干扰能力强的直序扩频方式(DSSS)，特别适合在干扰较大的环境中使用。

(3)网络的自组织、自愈能力强，ZigBee的自组织功能，无需人工干预，网络节点能够感知其他节点的存在，并确定连接关系，组成结构化的网络。ZigBee自愈功能，增加或者删除一个节点，节点位置发生变动，节点发生故障等，网络都能够自我修复，并对网络拓扑结构进行相应地调整，无需人工干预，保证整个系统仍然能正常工作。

系统安全

系统在安全性方面进行了严密的控制。针对用户的登录口令进行加密。目前的加密算法，一般认为存在两种加密方式，单向加密和双向加密。双向加密将我们可以直接理解的明文数据加密为我们不可直接理解的密文数据，然后，在需要的时候，可以使用一定的算法将这些加密以后的密文解密为原来可以理解的明文。

单向加密只能对数据进行加密，不能进行解密操作。即使这些信息被泄露，也不能立即理解这些信息的真正含义。

HMIC系统就是采用单向加密的加密算法，有两个特性：第一是任意两段明文数据，加密以后的密文不能是相同的；第二是任意一段明文数据，经过加密以后，其结果必须永远是不变的。

本发明中，用户口令加密采用MD5加密算法，避免密码泄漏的问题。

数据分析

(1)系统数据库以每用户为最低单位，基本信息要素有用户姓名、门牌号、身份证号、固定电话或手机号、房屋建筑面积等。

(2)对每个用户的取热数据以每日、月、年的累计数存放。

(3)数据报表能够以：个人用户的月报和年报形式、或以每楼栋的日、月、年报方式、或以整个小区为单位的报表报送。

计费管理

计费管理考虑到了供暖系统要与所采用的热计量方式相匹配，并满足室温可调节，室内温度人性化和分户供热热量可计算的要求，且便于运行管理和控制。简单、易懂、合理计量和热量分摊的方法是节能改造的基本原则，是解决收费难，避免产生热了就开窗，冷了就投诉等不良现象的发生。合理的计量方式和热量分摊让用户用多少热，交多少费，以便调动节能的积极性，培育合理节能的文明行为，形成全民参与节能的良好风尚。

计费中楼栋计量、分户适时监控测温按面积科学合理计算出使用热量，差额按每户科学合理分摊是目前该系统最大特点。计量管理中“楼栋计量”是计算热费和分户计量的前提条件，可以起到划分供热企业责任、处理业主投诉纠纷、提高水力平衡、方便供热企业管理，实施能源审计等作用。此外，在热力站、热源等地设置热量表计量储存，能起到收集数据、加强量化管理的作用。系统要求将热计量表安装到楼栋，一楼一表，楼栋内部各居民用户安装实时测温监控器，热量表计费周期为一月，即每月抄表一次，按月收费，用户家中根据需要调节室温，体现行为节能，其节能行为通过温度控制器中的计量软件记录并在系统中核减采暖费用。

本发明通过数据中心服务器100可提供代理供热企业收费的功能，可通过以下形式实现：

(1)小区物业与供热企业及供热企业的开户银行，协同银联公司共同建立小区代收费的模式，这样为供热企业节省了大量的人力。

(2)小区物业与供热企业签订代收费合作协议后，由银联公司提供相应的POS设备和技术支持，小区物业依靠本系统提供的用户取热信息数据和现有的宽带线路，为小区住户提供缴费便利。

(3)代收费数据从用户每月消费热量换算成金额后，通过银联POS划款缴费。

以上显示和描述了本发明的基本原理和主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内，本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。

Claims (11)

1.一种分户热计量管理系统，其特征在于，它包括数据中心服务器、数据集中器、温度控制器和热计量表；所述温度控制器连接楼宇管路中的流量控制阀，所述温度控制器与所述数据集中器连接，所述数据集中器还连接热计量表，所述数据集中器的输出端连接所述数据中心服务器。

2.如权利要求1所述的分户热计量管理系统，其特征在于，所述温度控制器与所述数据集中器之间通过短距离无线方式连接。

3.如权利要求1所述的分户热计量管理系统，其特征在于，所述数据集中器与所述数据中心服务器之间通过有线或者无线互联网方式连接。

4.如权利要求1所述的分户热计量管理系统，其特征在于，所述温度控制器由控制模块、无线模块、显示模块和电源转换模块构成，所述无线模块、显示模块和电源转换模块分别与所述控制模块互相连接，所述控制模块的数据采集端连接有温度传感器，所述控制模块的控制信号输出端连接流量控制阀。

5.如权利要求2所述的分户热计量管理系统，其特征在于，所述控制模块通过RS232接口连接有一调试接口。

6.如权利要求2所述的分户热计量管理系统，其特征在于，所述控制模块连接有按键模块。

7.如权利要求2所述的分户热计量管理系统，其特征在于，所述控制模块连接有电源指示灯和无线收发指示灯。

8.如权利要求1所述的分户热计量管理系统，其特征在于，所述数据集中器由控制模块、无线模块、实时时钟模块、网络模块和电源模块构成，所述控制模块分别与所述无线模块、实时时钟模块、网络模块和电源模块互相连接。

9.如权利要求8所述的分户热计量管理系统，其特征在于，所述控制模块通过RS232接口连接有一调试接口。

10.如权利要求8所述的分户热计量管理系统，其特征在于，所述控制模块连接有状态指示灯和无线接收指示灯。

11.如权利要求8所述的分户热计量管理系统，其特征在于，所述电源模块包括一AC/DC转换电路和一DC/DC转换电路，AC220V连接所述AC/DC转换电路的输入端，所述AC/DC转换电路的输出端连接所述DC/DC转换电路的输入端，所述DC/DC转换电路的输出端与所述控制模块、无线模块、实时时钟模块和网络模块互相连接。

Images