CN103953969A - 一种新型供热数据采集与计量系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种供热数据采集与计量系统，所述的温控面板，测流量球阀与数据采集器之间是用RS-485总线连接，集中器、数据采集器与监控中心上位机之间通过GPRS传输及其他有线传输方式连接，供水管路上安装热能表，在剩余金额为0时数据采集器会发出指令关闭测流量球阀，进而停止热水回流来切断采暖。该发明制造方便易于实现，在现有管道上即可安装实现，并且能够远程调节房间温度，实时适用的采热，有效改进了现有技术的不足之处。

Description

一种新型供热数据采集与计量系统

技术领域：本发明涉及一种单片机数据采集设备，特别涉及一种单片机供热数据采集与计量方法的系统。

背景技术：节能减排是我国必须长期坚持的一项国策，为实现建筑的节能，供热计量的改进是必须的并且是最有效的意义最重大的一项工作。在我国，社会总能耗中的很大一部分是建筑能耗，大约占到30％—40％，但是在建筑能耗中，供热能耗占有60％左右。许多实践表明，采暖之中在用户可以主动调节的时候，会更加的节省热量，采暖费用的计算按用热量收费会比按面积收费更能使用户养成节俭的好习惯。与此同时，开立给用户的账单详尽，也能使采暖公司收取供热费用的时候更加方便。

目前我国人们对于供热计量的理解还存在一定的误区，许多人认为供热计量就是一户一个计量表，抄表收费，实行与水、电、煤气一样的收费方式。这是不对的，由于热量具有可传导性和传输过程中的易损失性，注定不能采用此种计费方式，所以对每一部分的热量采用不同的计量算法，会有不同价格的热量由住户均摊情况出现。

目前我国的分户热计量有如下几种方法：

1、在每栋楼内安装总的计量表，每个住户按照计量表的表值、建筑面积分摊采暖费用。

按建筑面积收费不合理，无法体现节能与不节能的差别，也无法体现收费的公平问题，也无法做到区别每个住户的具体的供热要求。这种方法几乎就是老式计量收费的处理方法。

2、在每栋楼安装热计量总表，在每个住户安装热计量表，按楼栋总表值、每户表值、住户面积均摊收费。特点是：安装成本高，设备维护费用高，而且达不到合理的收费的目的。

3、在每栋楼安装热计量总表，在安装热分配表、分户控制阀，按楼栋总表值、分配表值和建筑面积均摊收费。特点是：投资少，维护简单，但是热分配表无法实时直接的在户内实现监控，对于一些有热量流失的处理不是特别方便，而且分配表只是能采集好儿数值的，无法与其他的诸多房屋因素进行考虑。

4、在每栋楼安装热计量总表，分户安装控制阀、温度采集器、热计量表值，按建筑面积室内温度分摊收费。特点是：投资少，对于个别盗热用户可以实时监控，应用范围广。

我国北方供暖的主要矛盾是供暖与采暖双方的计量与收费问题。目前的按住户居住面积收费的方式是传统的收费方式的延续。由于户间传热、房屋差异、管路损失等原因使同样的面积不同的房间在同一时刻得到的温度也是不同的，而现有的收费方法确实在此种情况下收费是相同的，这不符合等价交换的原则。采用热量表进行计量，虽说比较科学，但是多采用进口热量表，但是进口热量表工作环境要求比较高，而国产的热量表则灵敏度不高且易于损坏。

目前我国采暖收费标准还处于按面积收费的现状，用户间相互传热的干扰较大，采暖设备存在浪费大，收费不合理等不利因素。因此需要一个新的供热数据采集与计量的系统来解决上述存在的问题。

发明内容：

本发明针对现有技术中存在的技术问题，提供一种新型供热数据采集与计量系统，该系统是一种新型的热量计费模式与采集控制方式，能够更公正的实现热量采集与更便捷查询数据及远程传输，避免使用以前传输系统中的变送器与适配器等部件。本发明易于实现，在现有管道上安装即可实现，并且能够远程调节房间温度，实时适用的采热，有效改进了现有技术的不足之处。

为了实现上述目的，本发明的技术方案如下，所述的一种新型供热数据采集与计量系统主要由监控中心上位机、集中器、数据采集器、温控面板、热能表、测流量球阀和散热板组成。在供热管道上有测流量球阀并在室内装有温控面板，并通过RS-485总线连接到数据采集器上，数据采集器将采集到的数据进行AD转化和运算处理，数据采集器连接集中器可以对各户采热数据进行存储并实时传输给中心上位机，中心上位机对数据采集器和集中器进行远程控制和实时监控，并随时监测采暖设备有无异常可以实时查看各个住户的采暖情况并进行远程遥控与故障处理。

集中器及数据采集器和中心上位机都带有无线通讯模块及有线传输模块，而两种通讯模式可以随意调整切换。

每栋楼的总供热管道都设有一个热传感器而每家每户也都设有一个热传感器。

在每个散热片上都设有一个测流量球阀，而在每栋楼的总供热管道内也设有一个测流量球阀。

本发明的有益效果如下：1)通过使用RS-485总线传输能够轻松实现数据的采集与传输，也减少传统的使用变送器、适配器等部件，以及省去人工抄表等繁琐步骤，所成系统结构简单成本低并且能够实现远程管理。2)中心上位机的实施监控能更加快速便捷的发现供热过程中出现的问题并及时处理问题。在热量计费中首次算入了户间传热的热量损耗，更加公平公正，对于热量传输过程中的热量损耗的合理均摊费用的算法，更能有效缓解供热商与住户之间的矛盾。3)用户可以远程遥控调节测流量球阀的流量，可以随时调节适宜自己的室内温度，避免了热量的浪费和手动调节时的繁琐。

附图说明：

图1是本发明详细系统结构框架图；

图2是本发明温控面板的电气原理图；

图3是本发明数据采集器的电气原理图；

图4是本发明集中器电气原理图；

图5是本发明传输线路电路图；

图1中：1—监控中心上位机；2—集中器；3—数据采集器；4—温控面板；5—热能表；6—测流量球阀；7—散热板。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式对本发明做出进一步的说明和介绍。

参照图1，一种新型供热数据采集与计量系统，所述的供热数据采集与计量系统主要由监控中心上位机1，集中器2，数据采集器3，温控面板4，热能表5，测流量球阀6，散热板7组成。图1只表示整个供热系统回路的一个并联分支，可以添加多个分支，由于其中温控面板4，测流量球阀6与数据采集器3之间是用RS-485总线连接，所以其中并联最多允许32个散热板7，如果需要更多个散热板7连接则需要加装485中继器。集中器2、数据采集器3与监控中心上位机1之间连接可以通过GPRS传输及其他有线传输方式。在此发明中仍采用RS-485总线相连，并不影响数据的传输采集处理。

在供水管路上安装热能表5是为了能让用户随时查看自己用热量的多少，以便及时在剩余金额不多的时候进行缴费，在剩余金额为0时集中器2会发出指令关闭测流量球阀6，进而停止热水回流来切断采暖。

参照图1、图2，图2为温控面板的具体电气原理图，温控面板4将采集来的温度模拟信号，经过放大电路的放大以电压的形式传输给数据采集器3，此传输过程中采用串行传输，可以减少单位时间内单片机的内存使用率，来提高传输效率，也可以间接的采用低配置的单片机来实现此功能，进而达到节省费用的目的。

参照图1、图3，图3为数据采集器的电气原理图，左端CD4051芯片作用是连接多个温控面板4。每个温控面板4的AIN端口可连接在左端芯片IN1、IN2、IN3等接口。数据采集器3通过控制X1、X2、X3等端口的输出输入来实时采集各家各户的温度，并实现定户采集。A、B、C外接Y1、Y2、Y3分别与集中器2中单片机扩展接口的Y1、Y2、Y3相连，用于接收集中器2中单片机输出的信号，并寻址到特定的住户采集现场温度。右边ADC0804芯片是AD转换右边AD1、AD2等与集中器2中单片机P1口相连。RD与集中器2中单片机RD口相连、WR与集中器2中单片机的WR口相连、AD0804与集中器2中单片机的扩充口AD0804相连、INTR与集中器2中单片机的INTR口相连IN与X口相连采集左边的信号。

参照图1、图4，图4为集中器的电气原理图，数据采集器3采集到的且经过转换的数字信号则送给集中器2。最左端单片机XTAL1、XTAL2外接震荡电路，产生12MHz的时钟频率。RST外接复位电路，手动复位。RXD、TXD接输入输出电路外部总线RS484输出，经过MAX485送给监控中心上位机1。WR、RD分别接AD转换器的WR、RD实现数据的读、写。P0口外接扩展的储存器，实现数据内存的扩展，用来存放各住户单元的用热量、钱数、住户的唯一的编号等信息，以便更容易的实现查找与数据的调出。P2.5、P2.6、P2.7端口接扩展槽，实现端口的扩展，扩展端口Y0、Y1、Y2接数据采集器3的Y0、Y1、Y2以便实现各住户的现场信息调出查询。Y3、Y4接MAX485的DE、RE接口。Y5接AD转换器的INTR。Y6接AD转换器的CS端即标号AD0804的接口。

参照图1、图2、图3、图4、图5，经过集中器2、数据采集器3处理的信号则在集中器中保存并上传给监控中心上位机1供有关人员进行查阅与监控浏览。在本实施方案中，监控中心上位机1与集中器2的数据传输是用图5中RS-485总线来实现的。该总线传输速度快、传输距离远，并且方便与TTL电路连接，扛噪声干扰能力强，方便以后的功能扩展，如在集中器2中增加电费、水费等的数据存储，在数据采集器3中增加电费、水费等的计算方式。

本技术发明的方案实施可以再不改变现有管道的基础上对集中供暖系统进行改造。需要说明的是上述实施例仅仅是本发明的较佳实施例，并没有用来限定本发明的保护范围。在上述基础上所作出的等同替换或者替代均属于本发明的保护范围，本发明的保护范围以权利要求书为准。

Claims (5)

1.一种新型供热数据采集与计量系统，其特征在于，所述的供热数据采集与计量系统主要由监控中心上位机(1)、集中器(2)、数据采集器(3)、温控面板(4)、热能表(5)、测流量球阀(6)和散热板(7)组成，在供热管道上有测流量球阀(6)并且在室内装有温控面板(4)，并通过RS-485总线连接到数据采集器(3)上，数据采集器(3)将采集到的数据进行AD转化和运算处理，数据采集器(3)连接集中器(2)可以对各户采热数据进行存储并实时传输给监控中心上位机(1)，监控中心上位机(1)进行远程控制和实时监控，并随时监测采暖设备有无异常可以实时查看各个住户的采暖情况并进行远程遥控与故障处理。

2.根据权利要求1所述的一种新型供热数据采集与计量系统，其特征在于，所述的温控面板(4)采集来的温度模拟信号，经过放大电路的放大以电压的形式传输给数据采集器(3)，此传输过程中采用串行传输。

3.根据权利要求1所述的一种新型供热数据采集与计量系统，其特征在于，所述的数据采集器(3)电路中，左端CD4051芯片作用是连接多个温控面板(4)，每个温控面板(4)的AIN端口可连接在左端芯片IN1、IN2、IN3等接口，数据采集器(3)通过控制X1、X2、X3等端口的输出输入来实时采集各家各户的温度，并实现定户采集，A、B、C外接Y1、Y2、Y3分别与集中器(2)中单片机扩展接口的Y1、Y2、Y3相连，用于接收集中器(2)中单片机输出的信号，并寻址到特定的住户采集现场温度，右边ADC0804芯片是AD转换右边AD1、AD2等与集中器(2)中单片机P1口相连，RD与集中器(2)中单片机RD口相连、WR与集中器(2)中单片机的WR口相连、AD0804与集中器(2)中单片机的扩充口AD0804相连、INTR与集中器(2)中单片机的INTR口相连IN与X口相连采集左边的信号。

4.根据权利要求1所述的一种新型供热数据采集与计量系统，其特征在于，所述的集中器(2)最左端单片机XTAL1、XTAL2外接震荡电路，产生12MHz的时钟频率，RST外接复位电路，手动复位，RXD、TXD接输入输出电路外部总线RS484输出，经过MAX485送给监控中心上位机(1)，WR、RD分别接AD转换器的WR、RD，P0口外接扩展的储存器，P2.5、P2.6、P2.7端口接扩展槽，扩展端口Y0、Y1、Y2接数据采集器(3)的Y0、Y1、Y2，Y3、Y4接MAX485的DE、RE接口，Y5接AD转换器的INTR，Y6接AD转换器的CS端即标号AD0804的接口。

5.根据权利要求1所述的一种新型供热数据采集与计量系统，其特征在于，监控中心上位机(1)与集中器(2)的数据传输是通过RS-485总线实现的。