CN104833447B - 一种智能热计量系统及其计量方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种智能热计量系统及其计量方法，包括室内智能主机，室外智能主机，室内温度采集器，采暖控制阀，楼栋热量表，热力公司服务器，物业管理机，本地服务器。首先，温度采集器将采集到的温度数据发送给室内智能主机；然后，室内智能主机统计采暖控制阀开状态下累计持续时间；接着，室内智能主机将收到的温度数据和时间数据通过以太网发送给热力公司服务器，也可发送给室外智能主机；最后，热力公司可以确定其中一种方式计量方式。本发明解决了现有热计量分摊系统安装运营后不能变换的问题，支持热力公司根据热计量实际运营情况选择和变换热计量标准方法，减少损失，降低了施工成本，为用户提供生活便利。

Description

一种智能热计量系统及其计量方法

（一）技术领域

本发明涉及热计量领域，尤其涉及一种智能热计量系统及其计量方法。

（二）背景技术

当前所有的热计量分摊装置都仅仅支持一种热计量分摊方法，而供暖作为系统工程，热计量分摊的准确性与公平性受限于诸多复杂因素，如小区建筑，位置，布局，每一户房屋位置，朝向等又各不一样。 这种情况下往往造成工程实际中存在以下突出问题：在热计量装置安装到整个小区之后，运行期间发现热计量结果不准确，由于热计量分摊装置都仅仅支持一种热计量分摊方法，此时热力公司既不能更改或者选择其他的热计量方法，又不能将现有的热计量装置拆了重建。由此造成一系列后续问题。同时，当前的热计量分摊装置需要安装和布线，与其他室内系统如门禁，家居控制，家庭安防等家庭设施同时存在，各自施工，控制界面集成度不够，又影响室内和谐美观等问题。

另一方面，现行产品大多采用ZigBee模块采集后发送到上级GPRS中转器，转为GPRS信号发送到上级服务器的模式，而ZigBee信号存在传输距离的限制，工程实际中发现，在高层楼宇建筑的特定环境中， ZigBee 信号传输有效距离减小，需要加中继模块才能完成数据安全传输到上级GPRS中转站。

（三）发明内容

为解决背景技术中的问题，本发明提供了一种智能热计量系统及其计量方法。该系统兼容中华人民共和国住房和城乡建设部颁布的温度法和时间面积法热热计量分摊标准，支持热力公司根据具体情况选择和变换热计量标准方法，以达到最优计量效果。支持热力公司先施工后选择热计量分摊标准。该装置基于以太网技术和移动通信网络，同时具备智能家居家电控制，可视门禁，安全报警，物业信息发布与管理等功能。

本发明一种智能热计量系统，包括室内智能主机，室外智能主机，室内温度采集器，采暖控制阀，楼栋热量表，热力公司服务器，物业管理机，本地服务器；所述室内智能主机、室外智能主机、热力公司服务器和物业管理机之间均与本地服务器连接；所述室内温度采集器、采暖控制阀和热量表均与室内智能主机连接，室内智能主机将接收到来自室内温度采集器数据信息处理后用以控制采暖控制阀；所述楼栋热量表和室外智能主机相连，室外智能主机能够读取楼栋热量表的数据信息；所述室外智能主机接收来自室内智能主机的数据信息处理后，再通过本地服务器传输给热力公司服务器；室内智能主机和室外智能主机均通过本地服务器与物业管理机连接；所述室内智能主机和室外智能主机均能够接收来自物业管理机传输的数据信息。

还包括远程服务器；所述远程服务器通过路由器与本地服务器连接；所述室内智能主机通过本地服务器与远程服务器连接。

一种智能热计量系统的计量方法，包括以下步骤：

1）温度采集器将采集到的温度数据发送给室内智能主机；

2）室内智能主机统计采暖控制阀开状态下累计持续时间；

3）室内智能主机将收到的温度数据和时间数据通过以太网发送给热力公司服务器，也可发送给室外智能主机；热力公司可以确定其中一种方式；

4）第一种方式 ：温度数据和时间数据信息如发送给热力公司服务器，则由热力公司服务器进行热分摊系数计算；第二种方式：温度数据和时间数据信息如发送给室外智能主机，则由室外智能主机进行热分摊系数计算；

5）如果是第四步中的第一种方式，则将计算好的分摊系数和计费结果推送到住户的室内智能主机上，住户可以通过相应的菜单去查看；如果是4）中的第二种方式，则室外智能主机将计算好的热分摊系数和计费结果推送给住户的室内智能主机，同时传输至热力公司服务器备案；就完成了热力参数的采集，上传，处理，反馈。

有益效果

本发明的有益效果是：第一，它解决了现有热计量分摊系统安装运营后不能变换的问题，支持热力公司根据热计量实际运营情况选择和变换热计量标准方法，达到最优计量效果，减少损失。第二，它解决了现有热计量分摊装置在建筑结构复杂的住宅小区需要加ZigBee中继才能完成信号传输的问题，降低了设备成本和施工成本，提高设备可靠性。第三，它支持两种热计量参数上传方式，有利于由电池供电的传感设备的长期运行。第四，它集成了智能家居的功能，开发商和热力部门可以一体采购，而不用分别采购再进行系统集成，降低采购成本。一体施工，降低了施工成本。同时，有利于住宅安全。第五，它同时集成了物业信息管理与发布功能，可以发布物业，水电费用收缴等信息，这样方便住户了解相关信息，相关部门也不用到每个楼栋去张贴纸质通知。第六，它具备家庭娱乐，如视频播放，收听广播，天气发布等娱乐和服务生活功能。为用户提供生活便利。

（四）附图说明

下面结合附图与实施方式对本发明进一步说明：

图1为本发明网连接络拓扑图。

图2为本发明的室内智能主机原理结构框图。

图3为本发明的室外智能主机原理结构框图。

图4为本发明热计量数据传输流程图。

图5为本发明的室内温度采集器原理结构框图

（五）具体实施方式

如图1所示，本发明的室内温度采集器安装在住户每个房间。

如图2所示，室内智能主机包括数据处理模块、zigbee 模块、触摸屏、音频模块、摄像头模块、电源模块、以太网卡模块、M-BUS接口模块和485接口模块；所述zigbee 模块、触摸屏、音频模块、摄像头模块、电源模块、以太网卡模块、M-BUS接口模块和485接口模块均与数据处理模块连接；所述zigbee 模块用以接收外部设备传输的数据信息，并能够对外部设备进行控制；所述触摸屏用以感应用户操作，同时数据处理模块将接收到的外部信息处理后显示在触摸屏上；所述音频模块与数据处理模块相互连接，用以传输音频数据信息；所述摄像头模块用以将采集到的信息传输给数据处理模块；所述电源模块与数据处理模块相互连接，并为整个装置供电；所述以太网卡模块与数据处理模块相互连接，用以与外部服务器连接；所述M-BUS接口模块和485接口模块分别与数据处理模块相互连接，热量表通过M-BUS接口模块或485接口模块读取数据信息。

室内智能主机还包括wifi模块、sd卡接口和i/o接口；所述wifi模块、sd卡接口和i/o接口均与数据处理模块连接；所述wifi模块用以与外部智能家居传输数据；所述sd卡接口与数据处理模块连接，sd卡接口用以安装sd卡，sd卡用以储存数据信息；所述i/o接口用于与外部设备连接。

室内智能主机还包括8路安防接口；所述8路安防接口与数据处理模块连接，8路安防接口用以连接外部安防设备。

室内智能主机包括zigbee 模块和触摸屏；所述zigbee 模块用以接收室内温度采集器传来的温度数据， zigbee模块能够对采暖控制阀进行控制；所述触摸屏用以设置室内温度阀值；所述zigbee模块能够与智能家居无线连接。室内智能主机的数据处理模块、zigbee 模块、以太网卡模块、M-BUS接口模块和485接口模块均是现有技术设备。

室内智能主机和室外智能主机之间通过本地服务器相互连接，并用以传输门禁数据信息；所述门禁数据信息包括图像信息、声音信息和文字信息。

本发明的室内智能主机安装在住户客厅。同时室内智能主机能够根据实时温度控制采暖控制阀的开关。室内智能主机对采暖控制阀的控制通过zigbee模块。其工作步骤是：

1：供暖开始，住户通过室内智能主机的操作界面设置温度值

2：室内智能主机实时监测室内温度，判断当前温度是否达到住户设定值时，若达到，就关闭采暖控制阀。

3：室内智能主机监测室内温度，若当前温度低于住户设定值，打开采暖控制阀。

室内智能主机通过zigbee 模块可以控制其他智能家居，并基于室内智能主机扩展zigbee 接口的智能家居设备。支持wifi接口的智能家居控制。室内智能主机具备触摸屏，实现人机交互，智能家居控制，可视对讲视频显示。室内智能主机有M-BUS接口和485接口，在热力公司采用热量表法的时候，可以通过这些接口读取热量表数据。室内智能主机的8路安防接口可以扩展8路安防应用，比如可燃气体报警，门窗防范等。

如图3所示，室外智能主机包括数据处理模块、锁控制模块、RF刷卡模块、电源模块、M-BUS接口模块、显示屏和以太网卡模块；所述锁控制模块、RF刷卡模块、电源模块、M-BUS接口模块、显示屏和以太网卡模块均与数据处理模块连接；所述锁控制模块与数据处理模块相互连接，用以控制室外单元门的开启；所述RF刷卡模块能够控制电控锁，用以刷卡开锁；所述M-BUS接口模块与数据处理模块相互连接，通过M-BUS接口模块读取热量表数据信息；所述显示屏与数据处理模块连接，用以显示数据信息；所述以太网模块用以数据处理模块通过网络传输数据信息。室外智能主机的数据处理模块、锁控制模块、RF刷卡模块和以太网卡模块均是现有技术设备。

室外智能主机还包括音频模块、键盘模块和摄像头模块；所述音频模块、键盘模块和摄像头模块均与数据处理模块连接；所述音频模块与数据处理模块相互连接，用以采集和输出音频数据信息；所述键盘模块与数据处理模块相互连接，用以输入信息；所述摄像头模块与数据处理模块连接，所述摄像头模块与数据处理模块连接，用以采集视频数据信息。

室外智能主机还包括sd卡接口；所述sd卡接口与与数据处理模块相互连接，sd卡接口用以安装sd卡，sd卡用以储存数据信息。

室外智能主机安装在楼栋单元门口，具备可视门禁和数据处理与转发功能，通过摄像头将视频信息采集，存储，发送给室内智能主机和局域网服务器1。室外智能主机和室内智能主机一起实现可视对讲。

室外智能主机可以直接控制电控锁，刷卡开锁。在智能室内主机的可视门禁界面，住户可通过控制菜单上的开锁按钮打开楼栋单元门锁，视门禁在联网的情况下，住户可以通过因特网远程开锁。住户也可以通过智能门口机上的键盘设置开锁密码，进行密码开锁。

室外智能主机在实现热力数据计算功能时，室外智能主机将本单元所有住户的温度或采暖控制阀开关持续时间等数据收集完成后 ，根据各住户房屋面积，计算热分摊系数。计算完成之后，将系数分别传给各住户房屋内的室内智能主机，同时上传一份数据到热力公司服务器。

室外智能主机通过M-BUS接口读取楼栋热力总表数据，可本地存储，计算，也可上传到热力公司服务器。

热力公司服务器接收门口智能主机发来的数据，进行综合显示，热分摊计算本地服务器进行热力数据的存储和转发，视频的数据的存储转发。

室内智能主机，室外智能主机，本地服务器组成局域网，并连接至外部网络，可与远程的的热力公司服务器进行网络通讯。

室内智能主机和室外智能主机的数据处理模块采用瑞芯微 RK3188 处理器，内部集成四核 cortex-A9 ,运行频率达到了1.6GHZ，流畅运行android4.2系统，较强的音视频处理能力，图像与视频显示方面完美支持2048x1536分辨率。

如图1和图4所示，以单一住户为列详细地展示热力数据的采集，传输，处理流程和步骤。

第一步：温度采集器将采集到的温度数据通过zigbee模块发送给室内智能主机

第二步：室内智能主机统计采暖控制阀开状态下累计持续时间

第三步：室内智能主机将收到的温度数据和时间数据通过以太网发送给热力公司服务器，也可发送给室外智能主机；热力公司可以确定其中一种方式。

第四步：第一种方式 ：数据发送给热力公司服务器，则由热力公司服务器进行热分摊系数计算，第二种方式：数据发送给室外智能主机，则由室外智能主机进行热分摊系数计算。

第五步：如果是第四步中的第一种方式，则将计算好的分摊系数和计费结果推送到住户的室内智能主机上，住户可以通过相应的菜单去查看。如果是第四步中的第二种方式，则室外智能主机将计算好的热分摊系数和计费结果推送给住户的室内智能主机，同时传输至热力公司服务器备案。

热力参数的采集，上传，处理，反馈就完成了。

在实现物业管理与信息发布的功能时，如图1 所示 ，室内智能主机和室外智能主机都可以通过以太网能够接收热力公司服务器、远程服务器、本地服务器传来的文本，图像，音视频信息并在显示屏上播放、显示。用户可以通过室内智能主机的触摸屏操作相应的菜单查看相关信息。室外智能主机的显示屏能够展示相关通知，消息，视频等。

如图5所示，室内温度采集器包含zigbee模块、处理模块、电池供电模块和温度传感器。电池供电模块分别与zigbee模块、处理模块和温度传感器连接，并向其供应电能。zigbee模块和温度传感器分别与处理模块连接。室内温度采集器通过自身的zigbee模块将数据信息传给室内智能主机，室内智能主机通过自带的zigbee模块接收。

该装置兼容中华人民共和国住房和城乡建设部颁布的温度法和时间面积法热计量分摊标准。同时该装置具备智能家居家电控制，可视门禁，信息发布与管理等功能。

在实现热计量业务时，每个房间内安装的室内温度采集器将所在房间的温度采集后发送至室内智能主机，室内智能主机通过ZigBe模块接收每个房间温度数据，进行存储。同时室内智能主机读取热水阀的开关状态，以及对该状态下所持续的时间进行计算统计，得到的最终数据。对于这些数据的处理，有两种处理场所，热力公司可以根据需要进行选择：第一种处理方式是室内智能主机按照既定协议格式，把数据通过以太网发送到热力公司服务器，热力公司服务器的上位机软件解析数据后进行热计量分摊系数计算；第二种处理方式是室内智能主机将数据发送至室外智能主机，由室外智能主机来进行热力分摊系数计算，将计算结果通过以太网发送至热力公司服务器。这样，就完成了热计量相关参数的上传与处理。

目前国内热计量分摊法标准中常用的有两种：第一种是时间面积通断法，第二种是温度法。时间面积通断法要采集的参数是室内面积及热水阀打开和关闭状态下的持续时间，由于室内面积是固定的，所以仅须监控采集热水阀打开和关闭状态下的持续时间。温度法要采集的参数是室内面积及室内温度，由于室内面积是固定的，所以仅须监控采集室内温度。综合这两种方法，要采集的参数列表是室内面积、室内温度、热水阀开关状态的持续时间。由于室内面积是固定的，所以需要实时采集的就是室内温度和热水阀开关状态的持续时间。所以本发明的室内智能主机将这些参数全部采集上传。热力公司可以根据系统的实际运行情况选择不同的热计量分摊方法。达到相对准确公平的热计量效果。

在实现物业管理信息发布与管理功能时。热力公司，小区物业管理，供水供电部门都可以发布自己的业务通知信息。同时，住户可以通过本发明访问这些部门的相关网站，了解更多相关信息。

本发明的室内主机具备智能家居控制功能，在联接外网的情况下，通过因特网、远程服务器以及路由器等亦可实现智能家居的远程控制。住户通过本发明可以收听收音机广播，专业频道等。

本发明的室内机智能主机和室外智能主机可以实现视频对讲，开锁等功能，同时有留言，拍照，录像等功能，从而实现门禁系统功能。

以上仅为本发明的典型实施案例，并不用以限制本发明，凡在本发明的思路与实现方式之内，所作的任何修改、等同替换或改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (3)

1.一种智能热计量系统，其特征在于：包括室内智能主机，室外智能主机，室内温度采集器，采暖控制阀，楼栋热量表，热力公司服务器，物业管理机，本地服务器；所述室内智能主机、室外智能主机、热力公司服务器和物业管理机之间均与本地服务器连接；所述室内温度采集器、采暖控制阀和热量表均与室内智能主机连接，室内智能主机将接收到来自室内温度采集器数据信息处理后用以控制采暖控制阀；所述楼栋热量表和室外智能主机相连，室外智能主机能够读取楼栋热量表的数据信息；所述室外智能主机接收来自室内智能主机的数据信息处理后，再通过本地服务器传输给热力公司服务器；室内智能主机和室外智能主机均通过本地服务器与物业管理机连接；所述室内智能主机和室外智能主机均能够接收来自物业管理机传输的数据信息；室内智能主机包括数据处理模块、zigbee 模块、触摸屏、音频模块、摄像头模块、电源模块、以太网卡模块、M-BUS 接口模块和485 接口模块；所述zigbee 模块、触摸屏、音频模块、摄像头模块、电源模块、以太网卡模块、M-BUS 接口模块和485 接口模块均与数据处理模块连接；所述zigbee 模块用以接收外部设备传输的数据信息，并能够对外部设备进行控制；所述触摸屏用以感应用户操作，同时数据处理模块将接收到的外部信息处理后显示在触摸屏上；所述音频模块与数据处理模块相互连接，用以传输音频数据信息；所述摄像头模块用以将采集到的信息传输给数据处理模块；所述电源模块与数据处理模块相互连接，并为整个装置供电；所述以太网卡模块与数据处理模块相互连接，用以与外部服务器连接；所述M-BUS 接口模块和485 接口模块分别与数据处理模块相互连接，热量表通过M-BUS 接口模块或485 接口模块读取数据信息；

室外智能主机包括音频模块、键盘模块和摄像头模块；所述音频模块、键盘模块和摄像头模块均与数据处理模块连接；所述音频模块与数据处理模块相互连接，用以采集和输出音频数据信息；所述键盘模块与数据处理模块相互连接，用以输入信息；所述摄像头模块与数据处理模块连接，所述摄像头模块与数据处理模块连接，用以采集视频数据信息；室外智能主机安装在楼栋单元门口，具备可视门禁和数据处理与转发功能，通过摄像头将视频信息采集，存储，发送给室内智能主机和局域网服务器；室外智能主机和室内智能主机一起实现可视对讲；

室外智能主机可以直接控制电控锁，刷卡开锁；在智能室内主机的可视门禁界面，住户可通过控制菜单上的开锁按钮打开楼栋单元门锁，视门禁在联网的情况下，住户可以通过因特网远程开锁，住户也可以通过智能门口机上的键盘设置开锁密码，进行密码开锁。

2.根据权利要求1 所述的智能热计量系统，其特征在于：还包括远程服务器；所述远程服务器通过路由器与本地服务器连接；所述室内智能主机通过本地服务器与远程服务器连接；室外智能主机包括数据处理模块、锁控制模块、RF 刷卡模块、电源模块、M-BUS 接口模块、显示屏和以太网卡模块；所述锁控制模块、RF 刷卡模块、电源模块、M-BUS 接口模块、显示屏和以太网卡模块均与数据处理模块连接；所述锁控制模块与数据处理模块相互连接，用以控制室外单元门的开启；所述RF 刷卡模块能够控制电控锁，用以刷卡开锁；所述M-BUS接口模块与数据处理模块相互连接，通过M-BUS 接口模块读取热量表数据信息；所述显示屏与数据处理模块连接，用以显示数据信息；所述以太网模块用以数据处理模块通过网络传输数据信息。

3.根据权利要求1 所述的智能热计量系统的计量方法，其特征在于，包括以下步骤：

1）温度采集器将采集到的温度数据发送给室内智能主机；

2）室内智能主机统计采暖控制阀开状态下累计持续时间；

3）室内智能主机将收到的温度数据和时间数据通过以太网发送给热力公司服务器，也可发送给室外智能主机；热力公司可以确定其中一种方式；

4）第一种方式 ：温度数据和时间数据信息如发送给热力公司服务器，则由热力公司服务器进行热分摊系数计算；第二种方式：温度数据和时间数据信息如发送给室外智能主机，则由室外智能主机进行热分摊系数计算；

5）如果是第四步中的第一种方式，则将计算好的分摊系数和计费结果推送到住户的室内智能主机上，住户可以通过相应的菜单去查看；如果是4）中的第二种方式，则室外智能主机将计算好的热分摊系数和计费结果推送给住户的室内智能主机，同时传输至热力公司服务器备案；就完成了热力参数的采集，上传，处理，反馈。