CN104978795A - 基于ic卡供热预付费全动态节能控制管理方法及其系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基于IC卡供热预付费全动态节能控制管理系统，其特征在于设有IC卡读取装置、预付费室内温控器和温控阀智能动态控制器，所述IC卡读取装置经预付费室内温控器中设有的IC卡接口与预付费室内温控器相连接，所述预付费室内温控器经无线通讯模块与温控阀智能动态控制器相连接，具有操作便捷、动态控制、收费公平、节约能源、防止热量丢失等优点。

Description

基于IC卡供热预付费全动态节能控制管理方法及其系统

技术领域

本发明涉及供暖节能系统技术领域，具体地说是一种基于IC卡供热预付费全动态节能控制管理方法及其系统。

背景技术

供热收费有两种方式，一是按面积收费，即用户的面积乘以单价来计算，二是按计量收费。《供热计量技术规程》JGJ173-2009规定，分户热计量有四种方式，分别为散热器热分配法、户用热量表法、流量温度法、通断时间面积法。最近，又有一种基于用户采暖面积、室内温度为计量依据，对楼栋的用热量进行分摊的温度面积法被提出。上述几种方法在目前国内的热计量改造中都有采用，但是，在使用中都存在着一定的缺陷，导致热计量改革工作推广起来困难重重，有的虽已安装了热计量装置，但也很难按热计量收费。

传统的供热收费，即按面积收费是比较普遍的一种收费方式。但是，按面积收费具有一定的弊端，主要表现在：

1、同样面积，家中热与不热都收一样的钱；你开25度我开18度却因为面积一样收同样的钱。

2、室温过高时，没有温控装置自动调节室温，使用手动阀门控制很费劲，调节极不稳定，用户经常通过开窗对流来降温，浪费能源。

3、室温低的用户，交了同样的钱，却还得通过其它取暖方式来提高室温，不公平。

4、白天家中无人，暖气全开，很是浪费。按每天早上7点出门，晚上6点到家，会浪费一天中近一半的能源。

由于收费标准一样，用户没有节能的积极性，导致能源的浪费；对于用户家中供暖效果不好，收费却一样，有失公平；缺乏鼓励用户节能的措施；室内温度高于用户期望值，却很难调节。

发明内容

本发明的目的是解决上述现有供暖收费方式的不足，提供一种具有全新理念的操作便捷、动态控制、收费公平、节约能源、防止热量丢失的基于IC卡供热预付费全动态节能控制管理方法及其系统。

本发明解决现有技术所采用的技术方案是：

一种基于IC卡供热预付费全动态节能控制管理方法，其特征在于具体管理方法步骤为：

一、在供热收费单位的上位机中配置有显示器、服务器以及IC卡读卡器，

上位机中的服务器存储有根据供暖面积、供暖温度、供暖时间、不同室温标准下的热费费率信息，用户在缴纳供热费时，通过IC卡读卡器将热用户认购的室温标准、室温标准费率、供暖时间、温控阀最大开度和最小开度、室内最低温度、供热面积、供热预交热费数额数据写入IC卡中，同时在上位机已交费用户数据库中备份所有设定数据，以备供热服务和用户补交热费是查询；

二、用户将IC卡插入预付费室内温控器的IC卡槽内，IC卡中所有信息转存至预付费室内温控器中，预付费室内温控器根据转存的参数通过无线通信方式或有线通信方式向温控阀智能动态控制器发出控阀指令，温控阀智能动态控制器接受指令后按照供热收费单位设定的阀门最大驱动打开温控阀体至最大开度并开始供暖，此时预付费室内温控器开始进入供暖计费状态，当预交的热费耗尽，温控器上出现提示信息，提醒热用户到供热收费单位补交热费，此时热费耗尽的时间将写入IC卡中，以备供热收费单位查询，如超出设定时间没有交费，预付费室内温控器发出最小阀门开度指令或室内最低温度指令，低温供暖，防止极寒地区由于阀门全部关闭导致管路低温冰塞现象，用户持IC卡到供热收费单位充值后，插入温控器IC卡插槽重新启动正常供暖，达到按需用热、合理计费及提升热用户自主节能意识的目的；

三、用户取出插在预付费室内温控器中的IC卡时，预付费室内温控器根据设定延长供暖时间继续供热，如超出设定时间，预付费室内温控器向温控阀智能动态控制器发送最小阀门开度指令或室内最低温度指令，低温供暖或停止供热，以防用热作弊，拔出IC卡的时间与再次插入的时间在再次插入IC卡时由预付费室内温控器写入IC卡中，以备再次交费时补计热费；

四、当预付费室内温控器断电或损坏以及与温控阀智能动态控制器连接失败时，为避免影响热用户正常供热，温控阀智能动态控制器自动驱动温控阀关闭至设定的最小开度，降低用户室内温度，提醒热用户通知供热收费企业进行维修。

一种基于IC卡供热预付费全动态节能控制系统，其特征在于包括预付费室内温控器、温控阀智能动态控制器和温控阀组成，预付费室内温控器中设有IC卡读取装置，所述IC卡读取装置经接口与预付费室内温控器相连接，所述预付费室内温控器经无线通信模块或有线通信模块与温控阀智能动态控制器相连接，温控阀智能动态控制器通过机械接口与温控阀相连，本发明又有原有的按面积收取供暖费用的基础上，根据用户需求的供暖温度和供暖时间两个因素，制定不同的收费标准，使用户在缴纳供暖费用时，可以根据自身需要，购买供暖温度和供暖时间；通过IC卡做桥梁，方便的连接供热收费与用户，由预付费室内温控器采集室内的温度，并且根据需要，通过无线或有线通信模块连接，动态控制室外的温控阀智能动态控制器，自动调节阀门，从而调节室内温度，达到操作便捷、动态控制、收费公平、节约能源、防止热量丢失的目的。

本发明所述预付费室内温控器包括微处理器、电源电路、按键电路、液晶显示电路、无线模块电路、温湿度采集电路和IC卡控制电路，所述微处理器分别与电源电路、按键电路、液晶显示电路、无线模块电路、温湿度采集电路和IC卡控制电路相连接。

本发明可在预付费室内温控器中设有防拆开关电路，所述防拆开关电路所述是由开关SW1、电阻R2组成，开关SW1一端与接地，另一端接到微处理器的P2.0脚，并经上拉电阻R2接到VCC，当用户把可编程室内智能温控器从墙上拆下，移动到其它温度低的位置，而由于设有防拆开关电路，一旦被拆下后移动，防拆开关电路就会检测到并开始记录时间，并通过无线信号传递给温控阀智能动态控制器，温控阀智能动态控制器根据预先设置的处理机制，当移动时间达到门限值时，会提高用户的热分摊温度，达到防止用户偷热的作用。

当用户拆下预付费室内温控器，想要移动到室内温度低的位置，防拆开关就被弹起，微处理器即采集弹起的信息进行处理，监测到被非正常拆卸，并记录下移动时间，当温控器所测的移动时间超过了设定的移动时间，认为发生移动，则降低室内温度。

本发明所述IC卡控制电路由上拉电阻R26、上拉电阻R32、上拉电阻R33、三极管Q3、IC卡接口CN1组成，所述IC卡接口CN1的1脚接Q3的集电极，2脚和10脚接地，3脚接单片机的P1.2脚，4脚、7脚、8脚为空，5脚接单片机的P5.4脚，6脚接单片机的额P5.6脚并通过上拉电阻R33接到VCC，9脚接单片机的P1.5脚并通过上拉电阻R26接到VCC； 三极管Q3的发射极接VCC，基极接R32的一端，上拉电阻R32的另一端接单片机的P1.3脚。

本发明所述温湿度采集电路是由热敏电阻NTC1、湿敏电阻RH1、电阻R18和电阻R19组成，热敏电阻NTC1的2脚连接单片机的P3.5脚，1脚连接单片机的P6.3脚和电阻R18，所述电阻R18的另一脚连接单片机的P3.6脚；湿敏电阻RH1的1脚连接单片机的P4.3脚，2脚连接单片机的P6.4脚和电阻R19，电阻R19的另一脚连接单片机的P4.4脚。

本发明所述电源电路是由电池、滤波电容C12、滤波电容C17、滤波电容C13、滤波电容C18和稳压芯片U7组成， 滤波电容C12、滤波电容C17分别对锂电池电压进行滤波，滤波后接稳压芯片U7的2脚；所述稳压芯片U7的1脚接工作地，3脚为稳压后电压输出脚，分别与滤波电容C13和滤波电容C18相接，对输出电压滤波，之后接VCC，供电路使用。

本发明所述温控阀智能动态控制器包括安装管体和控制壳体，控制壳体与安装管体固定连接，所述控制壳体内设有温控装置，温控装置包括电机、阀门驱动器、阀轴、阀芯、调节阀片、定位套和定位挡环，所述控制壳体内设有光电控制装置，所述光电控制装置包括齿轮减速箱、驱动轴、光电码盘、光耦、光电控制电路和电源控制电路，所述齿轮减速箱固定在控制壳体内，所述齿轮减速箱的动力输入端与电机固定连接，动力输出端与驱动轴固定连接，所述驱动轴下端与阀轴相连接，上端穿过电路板上设有的通孔与光电码盘固定连接，所述光电码盘外部的电路板上设有光耦，所述光耦与光电码盘相对应，所述光耦与光电控制电路相连接，所述光电控制电路经电源控制电路控制，当步进电机转动，通过齿轮减速箱带动驱动轴旋转，驱动轴同时带动阀轴和光电码盘同步转动，当光电码盘上的光栅划过光耦时，光耦所连接的光电控制电路的微处理器的输入端口的电平高低会发生改变，微处理器通过电平的高低，来判断光栅的位置，进而判断阀门的开度，当阀门受阻，电机转不动时，码盘也就不会转动，微处理器所接收的光耦的电平高低也不会改变，此时，微处理器会判断有故障，并指令LED报警指示灯闪烁报警，提醒用户有故障。

本发明所述控制壳体表面设有透明的开度窗口，所述开度窗口呈长方形，所述开度窗口侧面由上至下依次设有0°-100°凹形刻度线或凸形刻度线，所述光电码盘的圆形端面上设有阀门开度显示涂层，所述阀门开度显示涂层是由第一色涂层、第二色涂层和第三色涂层构成，所述圆形端面一半圆面由第三色涂层覆盖而成，另一半圆面是由第一色涂层和第二色涂层覆盖而成，第一色涂层位于第二色涂层外侧，其与第二色涂层分界线形状由圆形端面的第一象限外端作为起点向呈弧形曲线逐渐远离外端延伸至第二象限的X轴上，以使电机带动光电码盘顺时针旋转时，第一色涂层在开度窗口上显示就会逐渐变宽，第一色涂层与第二色涂层的分界线对应的刻度就会越来越大，让用户能直观的看出阀门开度的角度越来越大，反之，角度就会越来越小。

本发明所述温控阀智能动态控制器的的光电控制电路是由控制器微处理器、光耦U6、U7，电机驱动芯片U4、电阻R601、R602、R603、R701、R702、R703、R401、R402、R403、R405，电容C601、C701、C401、C402、C403、C404，电机P3，三极管Q601、Q701组成，所述U6的1脚通过R601接到V_3.0V，2脚与Q601的集电极相连，Q601的发射极接地，基极通过R603接到控制器微处理器的P3.3脚；U6的3脚接到控制器微处理器的P2.5脚，并通过上拉电阻R602接到V_3.0V，3脚和4脚之间接电容C601；U7的1脚通过R701接到V_3.0V，2脚与Q701的集电极相连，Q701的发射极接地，基极通过R703接到控制器微处理器的P4.2脚；U7的3脚接到控制器微处理器的P2.6脚，并通过上拉电阻R702接到V_3.0V，3脚和4脚之间接电容C701；电机驱动芯片的1脚和3脚连接到电机P3，P3的两端并联电容C403，2脚通过R401接地，VDD在接入到4脚之前，有两个接地滤波电容C401和C402，5脚接地，6脚接到控制器微处理器的P1.7脚，并通过上拉电阻R405接到V_3.0V，7脚通过电容C404接到地，8脚接到R402的一端，R402的另一端接到C404和R403，R403的另一端接地，9脚接控制器微处理器的P3.1脚，10脚接控制器微处理器的P3.2脚；当电机转动时，控制器微处理器先将P3.3、P4.2脚置高电平，然后通过P3.2、P3.1、P1.7脚控制电机驱动芯片1脚和3脚的电压输出，进而控制电机的转动，P3.3置高电平后，三极管Q601导通，光耦U6的1脚和2脚之间的发光二极管也会导通并发光， 3脚和4脚的之间的三极管也处于导通， 3脚连接到控制器微处理器P2.5脚的电压会由高电平变为低电平；在P4.2置高电平后，三极管Q701导通，光耦U7的1脚和2脚之间的发光二极管也会导通并发光， 3脚和4脚之间的三极管也处于导通， 3脚连接到控制器微处理器P2.6脚的电压会由高电平变为低电平；当电机转动时，光栅划过光耦U6，遮住1脚和2脚的发光二极管发出的光时，3脚和4脚之间的三极管就会处于截止状态，3脚连接到控制器微处理器P2.5脚的电压会变为高电平；同理，当电机转动，光栅划过光耦U7并遮住U7的1脚和2脚的发光二极管发出的光时，3脚连接到控制器微处理器P2.6脚的电压也会变为高电平；这样，随着电机的转动，P2.5和P2.6脚的电平高低会不断的改变，控制器微处理器会根据电平的高低变化，来判断光栅所处的位置，进而判断阀门的开度；当控制器微处理器控制电机转动，而P2.5和P2.6脚收不到电平的高低变化时，控制器微处理器会判断可能是电机故障或者阀门受阻转不动，此时，通过LED指示或者液晶显示报警状态，提醒用户及时处理。

本发明由于采用上述结构，具有操作便捷、动态控制、收费公平、节约能源、防止热量丢失等优点。

附图说明  

图1是本发明的系统结构示意图。

图2 是本发明的工作流程图。

图3是预付费室内温控器的原理框图。

图4是温控阀智能动态控制器的结构示意图。

图5温控阀智能动态控制器中光电码盘的端面示意图。

图6是本发明预付费室内温控器中的防拆开关电气原理图。

图7是本发明中所述IC卡控制电路的电气原理图。

图8是本发明中所述温湿度采集电路的电气原理图。

图9是本发明中所述预付费室内温控器中的电源电路的电气原理图。

图10是温控阀智能动态控制器的的光电控制电路的电气原理图。

图11是本发明实施例状态下的供暖面积为70 m2，供暖期为120天，在不同的供暖级别下的供暖费用列表。

附图标记：安装管体1、控制壳体2、电机3、阀门驱动器4、阀轴5、阀芯6、调节阀片7、定位套8、定位挡环9、微处理器11、电源电路12、按键电路13、液晶显示电路14、无线模块电路15、温湿度采集电路16和IC卡控制电路17、齿轮减速箱18、驱动轴19、光电码盘20、光耦21、卡簧22、第一色涂层25、第二色涂层26、第三色涂层27、防盗件28、连接耳座29、凸缘30、倒须勾31、导向插槽32、上位机33、预付费室内温控器36、温控阀智能动态控制器37、温控阀39 IC卡读取装置40、无线通信模块或有线通信模块41。

具体实施方式

下面结合附图对发明进一步说明：

如附图1所示，一种基于IC卡供热预付费全动态节能控制系统，其特征在于包括预付费室内温控器36、温控阀智能动态控制器37和温控阀39组成，预付费室内温控器36中设有IC卡读取装置40，所述IC卡读取装置40经接口与预付费室内温控器36相连接，所述预付费室内温控器36经无线通信模块或有线通信模块42与温控阀智能动态控制器37相连接，温控阀智能动态控制器37通过机械接口与温控阀39相连，本发明由于在原有的按面积收取供暖费用的基础上，根据用户需求的供暖温度和供暖时间两个因素，制定不同的收费标准，使用户在缴纳供暖费用时，可以根据自身需要，购买供暖温度和供暖时间；通过IC卡做桥梁，方便的连接供热收费与用户，由预付费室内温控器采集室内的温度，并且根据需要，通过无线或有线通信模块连接，动态控制室外的温控阀智能动态控制器，自动调节阀门，从而调节室内温度，达到操作便捷、动态控制、收费公平、节约能源、防止热量丢失的目的。

如附图3所示，本发明所述预付费室内温控器36包括微处理器11、电源电路12、按键电路13、液晶显示电路14、无线模块电路15、温湿度采集电路16和IC卡控制电路17，所述微处理器11分别与电源电路12、按键电路13、液晶显示电路14、无线模块电路15、温湿度采集电路16和IC卡控制电路17相连接。

如附图3、6所示，本发明可在预付费室内温控器中设有防拆开关电路10，所述防拆开关电路10所述是由开关SW1、电阻R2组成，开关SW1一端与接地，另一端接到微处理器的P2.0脚，并经上拉电阻R2接到VCC，当用户把可编程室内智能温控器从墙上拆下，移动到其它温度低的位置，而由于设有防拆开关电路，一旦被拆下后移动，防拆开关电路就会检测到并开始记录时间，并通过无线信号传递给温控阀智能动态控制器，温控阀智能动态控制器根据预先设置的处理机制，当移动时间达到门限值时，会提高用户的热分摊温度，达到防止用户偷热的作用。

如附图7所示，本发明所述IC卡控制电路由上拉电阻R26、上拉电阻R32、上拉电阻R33、三极管Q3、IC卡接口CN1组成，所述IC卡接口CN1的1脚接Q3的集电极，2脚和10脚接地，3脚接单片机的P1.2脚，4脚、7脚、8脚为空，5脚接单片机的P5.4脚，6脚接单片机的额P5.6脚并通过上拉电阻R33接到VCC，9脚接单片机的P1.5脚并通过上拉电阻R26接到VCC； 三极管Q3的发射极接VCC，基极接R32的一端，上拉电阻R32的另一端接单片机的P1.3脚。

如附图8所示，本发明所述温湿度采集电路是由热敏电阻NTC1、湿敏电阻RH1、电阻R18和电阻R19组成，热敏电阻NTC1的2脚连接单片机的P3.5脚，1脚连接单片机的P6.3脚和电阻R18，所述电阻R18的另一脚连接单片机的P3.6脚；湿敏电阻RH1的1脚连接单片机的P4.3脚，2脚连接单片机的P6.4脚和电阻R19，电阻R19的另一脚连接单片机的P4.4脚，通过温湿度采集电路采集温度和湿度，使用户很直观的观测到室内的温度和湿度，达到调节方便的作用。

如附图9所示，本发明所述电源电路是由电池、滤波电容C12、滤波电容C17、滤波电容C13、滤波电容C18和稳压芯片U7组成， 滤波电容C12、滤波电容C17分别对锂电池电压进行滤波，滤波后接稳压芯片U7的2脚；所述稳压芯片U7的1脚接工作地，3脚为稳压后电压输出脚，分别与滤波电容C13和滤波电容C18相接，对输出电压滤波，之后接VCC，供电路使用。

如附图4所示，本发明所述温控阀智能动态控制器包括安装管体1和控制壳体2，控制壳体2与安装管体1固定连接，所述控制壳体2内设有温控装置，温控装置包括电机3、阀门驱动器4、阀轴5、阀芯6、调节阀片7、定位套8和定位挡环9，所述阀门驱动器4、阀轴5、阀芯6、调节阀片7、定位套8和定位挡环9的连接关系可与现有技术相同，此不赘述，所述控制壳体2内设有光电控制装置，所述光电控制装置包括齿轮减速箱18、驱动轴19、光电码盘20、光耦21、光电控制电路和电源控制电路，所述电机3采用直流减速电机，所述齿轮减速箱18固定在控制壳体2内，所述齿轮减速箱18的动力输入端与电机3固定连接，动力输出端与驱动轴19固定连接，以利于通过齿轮减速箱18将电机3开启时的瞬时高电流转变为低电流，大大降低了电机的功耗，所述驱动轴19下端与阀轴5相连接，上端穿过电路板10上设有的通孔与光电码盘20固定连接，所述光电码盘20外部的电路板10上设有光耦21，所述光耦21与光电码盘20相对应，所述光耦与光电控制电路相连接，所述光电控制电路经电源控制电路控制，当步进电机3转动，通过齿轮减速箱18带动驱动轴19旋转，驱动轴19同时带动阀轴5和光电码盘20同步转动，当光电码盘20上的光栅划过光耦21时，光耦21所连接的光电控制电路的微处理器的输入端口的电平高低会发生改变，微处理器通过电平的高低，来判断光栅的位置，进而判断阀门的开度，当阀门受阻，电机3转不动时，码盘也就不会转动，微处理器所接收的光耦的电平高低也不会改变，此时，微处理器会判断有故障，并指令LED报警指示灯闪烁报警，提醒用户有故障。

如附图4、5所示，本发明还可在所述控制壳体2表面设有透明的开度窗口23，所述开度窗口23呈长方形，所述开度窗口23侧面由上至下依次设有0°-100°凹形刻度线或凸形刻度线24，所述光电码盘20的圆形端面上设有阀门开度显示涂层，所述阀门开度显示涂层是由第一色涂层25、第二色涂层26和第三色涂层27构成，所述圆形端面一半圆面由第三色涂层27覆盖而成，另一半圆面是由第一色涂层25和第二色涂层26覆盖而成，第一色涂层25位于第二色涂层26外侧，其与第二色涂层26分界线形状由圆形端面的第一象限外端作为起点向呈弧形曲线逐渐远离外端延伸至第二象限的X轴上，以使电机3带动光电码盘20顺时针旋转时，第一色涂层25在开度窗口23上显示就会逐渐变宽，第一色涂层25与第二色涂层26的分界线对应的刻度就会越来越大，让用户能直观的看出阀门开度的角度越来越大，反之，角度就会越来越小，以利于通过阀门驱动器中的电机控制电路控制电机的转动，再根据电机带动码盘旋转的位置通过开度窗口直观地查看阀门的开度。

如附图10所示，本发明所述温控阀智能动态控制器的的光电控制电路是由控制器微处理器、光耦U6、U7，电机驱动芯片U4、电阻R601、R602、R603、R701、R702、R703、R401、R402、R403、R405，电容C601、C701、C401、C402、C403、C404，电机P3，三极管Q601、Q701组成，所述U6的1脚通过R601接到V_3.0V，2脚与Q601的集电极相连，Q601的发射极接地，基极通过R603接到控制器微处理器的P3.3脚；U6的3脚接到控制器微处理器的P2.5脚，并通过上拉电阻R602接到V_3.0V，3脚和4脚之间接电容C601；U7的1脚通过R701接到V_3.0V，2脚与Q701的集电极相连，Q701的发射极接地，基极通过R703接到控制器微处理器的P4.2脚；U7的3脚接到控制器微处理器的P2.6脚，并通过上拉电阻R702接到V_3.0V，3脚和4脚之间接电容C701；电机驱动芯片的1脚和3脚连接到电机P3，P3的两端并联电容C403，2脚通过R401接地，VDD在接入到4脚之前，有两个接地滤波电容C401和C402，5脚接地，6脚接到控制器微处理器的P1.7脚，并通过上拉电阻R405接到V_3.0V，7脚通过电容C404接到地，8脚接到R402的一端，R402的另一端接到C404和R403，R403的另一端接地，9脚接控制器微处理器的P3.1脚，10脚接控制器微处理器的P3.2脚；当电机转动时，控制器微处理器先将P3.3、P4.2脚置高电平，然后通过P3.2、P3.1、P1.7脚控制电机驱动芯片1脚和3脚的电压输出，进而控制电机的转动，P3.3置高电平后，三极管Q601导通，光耦U6的1脚和2脚之间的发光二极管也会导通并发光， 3脚和4脚的之间的三极管也处于导通， 3脚连接到控制器微处理器P2.5脚的电压会由高电平变为低电平；在P4.2置高电平后，三极管Q701导通，光耦U7的1脚和2脚之间的发光二极管也会导通并发光， 3脚和4脚之间的三极管也处于导通， 3脚连接到控制器微处理器P2.6脚的电压会由高电平变为低电平；当电机转动时，光栅划过光耦U6，遮住1脚和2脚的发光二极管发出的光时，3脚和4脚之间的三极管就会处于截止状态，3脚连接到控制器微处理器P2.5脚的电压会变为高电平；同理，当电机转动，光栅划过光耦U7并遮住U7的1脚和2脚的发光二极管发出的光时，3脚连接到控制器微处理器P2.6脚的电压也会变为高电平；这样，随着电机的转动，P2.5和P2.6脚的电平高低会不断的改变，控制器微处理器会根据电平的高低变化，来判断光栅所处的位置，进而判断阀门的开度；当控制器微处理器控制电机转动，而P2.5和P2.6脚收不到电平的高低变化时，控制器微处理器会判断可能是电机故障或者阀门受阻转不动，此时，通过LED指示或者液晶显示报警状态，提醒用户及时处理。

如附图1、2所示，本发明的系统工作流程如下：

一种基于IC卡供热预付费全动态节能控制管理方法，其特征在于具体管理方法步骤为：

一、在供热收费单位的上位机中配置有显示器、服务器以及IC卡读卡器，

上位机中的服务器存储有根据供暖面积、供暖温度、供暖时间、不同室温标准下的热费费率信息，用户在缴纳供热费时，通过IC卡读卡器将热用户认购的室温标准、室温标准费率、供暖时间、温控阀最大开度和最小开度、室内最低温度、供热面积、供热预交热费数额数据写入IC卡中，同时在上位机已交费用户数据库中备份所有设定数据，以备供热服务和用户补交热费是查询；

二、用户将IC卡插入预付费室内温控器的IC卡槽内，IC卡中所有信息转存至预付费室内温控器中，预付费室内温控器根据转存的参数通过无线通信方式或有线通信方式向温控阀智能动态控制器发出控阀指令，温控阀智能动态控制器接受指令后按照供热收费单位设定的阀门最大驱动打开温控阀体至最大开度并开始供暖，此时预付费室内温控器开始进入供暖计费状态，当预交的热费耗尽，温控器上出现提示信息，提醒热用户到供热收费单位补交热费，此时热费耗尽的时间将写入IC卡中，以备供热收费单位查询，如超出设定时间没有交费，预付费室内温控器发出最小阀门开度指令或室内最低温度指令，低温供暖，防止极寒地区由于阀门全部关闭导致管路低温冰塞现象，用户持IC卡到供热收费单位充值后，插入温控器IC卡插槽重新启动正常供暖，达到按需用热、合理计费及提升热用户自主节能意识的目的；

三、用户取出插在预付费室内温控器中的IC卡时，预付费室内温控器根据设定延长供暖时间继续供热，如超出设定时间，预付费室内温控器向温控阀智能动态控制器发送最小阀门开度指令或室内最低温度指令，低温供暖或停止供热，以防用热作弊，拔出IC卡的时间与再次插入的时间在再次插入IC卡时由预付费室内温控器写入IC卡中，以备再次交费时补计热费；

四、当预付费室内温控器断电或损坏以及与温控阀智能动态控制器连接失败时，为避免影响热用户正常供热，温控阀智能动态控制器自动驱动温控阀关闭至设定的最小开度，降低用户室内温度，提醒热用户通知供热收费企业进行维修。

实施例：假定某地区供暖收费单位根据用户需求不同的供暖温度范围，制定不同的供暖级别（不同地区可以根据不同供暖温度范围，制定不同的供暖级别），即制定不同的收费标准。如附图10所示，供暖标准有五级，对应五级的室内温度范围、五级的收费标准；假定该地区某一用户的供暖面积70 ㎡，该地供暖期120天，如果该用户缴费120天，在不同收费标准下，用户的缴费是不同的；有的用户感觉室内温度在20-22℃时比较舒适，那就选择三级供暖；有的用户感觉室内温度在20-22℃时有点低，那就可以选择22-24℃的二级供暖或者24-26℃的一级供暖，只不过缴费会相应的增多；有的用户感觉室内温度在20-22℃时有点高，那就可以选择18-20℃的四级供暖，而且缴费会相应的减少；如果用户感觉供暖期，白天很少在家，或者要回老家过年等不在家的因素有很多，就可以根据自身情况，不必全额缴纳费用，只购买一定的供暖时间，如用户在三级供暖20-22℃下，购买90天的供暖时间，则缴费有原来的1680元，减至1260元，如果购买60天的供暖时间，则费用会减至840元。

综上，用户家中过热时，不至于要开窗散热导致能源浪费，只需购买级别低点的供暖温度即可，还能节省用户的费用；用户家中温度低时，可以购买级别高点的供暖温度，以达到自己家的舒适温度；这种供暖收费方式，解决了同样面积，家中热与不热都收一样钱的问题，热就多收钱，不热就少收钱；用户根据需要够买自己感觉舒适的温度；用户可以购供暖时间，既节省了自身的缴费，又为社会节约了资源。

本发明中，供暖收费以供热面积为基础，依据供暖温度和供暖时间，为收费依据，这种工作方式，是通过IC卡作为桥梁，连接上位机和用户来实现。

本发明所述上位机一般安装在供热收费单位，配备显示器、服务器及IC卡通讯设备（IC卡读卡器），上位机通过IC卡通讯设备，设置 或者读取IC卡里的数据，并存储数据，供查询分析用；IC卡里的数据包括供暖温度、供暖时间。

通过IC卡做桥梁，方便的连接供热收费单位与用户，由预付费室内温控器采集室内的温度和湿度，并且根据需要，通过无线方式，动态控制室外的温控阀智能动态控制器，自动调节阀门，从而调节室内温度，达到操作便捷、动态控制、收费公平、节约能源、防止热量丢失的目的。

本发明所述IC卡为SLE4442IC卡,它是接触式IC卡的一种，属于接触式IC卡中的逻辑加密卡，存在读数据、写数据、保护数据以及密码操作，内存小，性能稳定，在各个行业得到成功应用。

本发明所述的预付费室内温控器安装在用户室内，它有电池供电和市电供电两种工作方式，电池供电的预付费室内温控器，选用优质锂电池，且电路功耗极低，使用时间长久；外壳背部有挂接件，安装时，只需固定挂接在墙上即可，安装简捷，省掉了穿墙、打孔、布线等繁琐复杂的过程，节省了人力和财力，并且具有防拆开关，具有防拆、防移动的功能。市电供电的预付费室内温控器，充分利用了用户室内电灯开关的86盒位置，在安装时，只需将86盒里的两根线，接到温控器相应的端子上即可，具有电灯打开和关闭的作用；同样，市电供电的预付费室内温控器，安装便捷，因只能按在86盒里，具有防拆、防移动功能。

预付费室内温控器的作用：采集室内的温度和湿度；根据用户IC卡里所购买的供暖温度，调节室温到相应的温度范围之内，同时，用户可以根据所购买的温度范围自行调节，如所购买的温度范围是20-22℃，用户可以在20-22℃中，选取一个室内温度（整数），进行设置；根据用户IC卡里所购买的供暖时间，计算已用供暖时间，并定时存储到IC卡里，当剩余供暖时间为零时，控制温控阀智能动态控制器，关闭阀门，停止供暖；当IC卡从预付费室内温控器内拔出时，自动将阀门调节到预定的很小的开度，同时IC卡内的剩余供暖时间不再减少，到达节能的目的。

本发明所述温控阀智能动态控制器，安装在室外，受预付费室内温控器的控制，根据用户的室温设置需求，自动调节阀门开度，从而调节室内温。温控阀智能动态控制器选用力矩大、功耗低的直流减速电机，并通过光栅和码盘定位，具有结构新颖、功耗极低、调节性能优异、工作可靠等优点。

本发明因预付费室内温控器安装在用户室内，因此具有很多不确定因素，导致热量被盗，预付费室内温控器是根据测量的室温以及用户购买的存储在IC卡里的供暖温度，来调节室温的，用户恶意的将预付费室内温控器所测的室温降低，如将预付费室内温控器移到窗外等温度低的位置，或者用湿毛巾捂着预付费室内温控器，这两种方式都可以使预付费室内温控器所测的室温降低，所测室温降低，预付费室内温控器就会控制温控阀智能动态控制器调大阀门开度，以提高温度到所设置的室温，如用户购买的供暖温度为20-22℃，用户已经通过预付费室内温控器将室温为调节为22℃，此时用户将预付费室内温控器移到了窗外，窗外温度10摄氏度，预付费温控器误认为室温为10℃，会控制调大阀门开度，阀门开度调大后，室内的真实温度可能已经达到了24度，这样的话，即相当于用户花少钱购买低级别的温度，而享受高级别的温度。用户盗热，会使供热部门受到损失。

本发明由于采用上述控制管理方法及结构，具有防拆、防移动、防盗热等优点，具体表现在：

1用户室内温度骤降监测：一旦预付费室内温控器所测用户室内温度骤降（上下两次温度测量变化量达到预定的变化量），则降低室内温度；

2用户室内湿度监测：本发明在测量用户室内温度的同时，增加了室内湿度测量功能。一旦用户室内湿度骤升（上下两次湿度测量变化量达到预定的变化量），则降低室内温度；用湿毛巾捂住预付费室内温控器的同时，虽然降低了温控器所测的温度，但是会使温控器所测的湿度骤升。

3具有防拆监测：本发明的预付费室内温控器，通过外供电方式，装在86盒里，在微处理器上固定有防拆开关，所述防拆开关经86盒的前盖和后盖的相互盖合，将防拆开关一端与后盖相抵触，一旦用户拆下预付费室内温控器，想要移动到室内温度位置，防拆开关就被弹起，微处理器即采集弹起的信息进行处理，监测到被非正常拆卸，并记录下移动时间，当温控器所测的移动时间超过了设定的移动时间，认为发生移动，则降低室内温度。

Claims (10)

1.一种基于IC卡供热预付费全动态节能控制管理方法，其特征在于具体管理方法步骤为：

一、在供热收费单位的上位机中配置有显示器、服务器以及IC卡读卡器，

上位机中的服务器存储有根据供暖面积、供暖温度、供暖时间、不同室温标准下的热费费率信息，用户在缴纳供热费时，通过IC卡读卡器将热用户认购的室温标准、室温标准费率、供暖时间、温控阀最大开度和最小开度、室内最低温度、供热面积、供热预交热费数额数据写入IC卡中，同时在上位机已交费用户数据库中备份所有设定数据，以备供热服务和用户补交热费是查询；

二、用户将IC卡插入预付费室内温控器的IC卡槽内，IC卡中所有信息转存至预付费室内温控器中，预付费室内温控器根据转存的参数通过无线通信方式或有线通信方式向温控阀智能动态控制器发出控阀指令，温控阀智能动态控制器接受指令后按照供热收费单位设定的阀门最大驱动打开温控阀体至最大开度并开始供暖，此时预付费室内温控器开始进入供暖计费状态，当预交的热费耗尽，温控器上出现提示信息，提醒热用户到供热收费单位补交热费，此时热费耗尽的时间将写入IC卡中，以备供热收费单位查询，如超出设定时间没有交费，预付费室内温控器发出最小阀门开度指令或室内最低温度指令，低温供暖，防止极寒地区由于阀门全部关闭导致管路低温冰塞现象，用户持IC卡到供热收费单位充值后，插入温控器IC卡插槽重新启动正常供暖，达到按需用热、合理计费及提升热用户自主节能意识的目的；

三、用户取出插在预付费室内温控器中的IC卡时，预付费室内温控器根据设定延长供暖时间继续供热，如超出设定时间，预付费室内温控器向温控阀智能动态控制器发送最小阀门开度指令或室内最低温度指令，低温供暖或停止供热，以防用热作弊，拔出IC卡的时间与再次插入的时间在再次插入IC卡时由预付费室内温控器写入IC卡中，以备再次交费时补计热费；

四、当预付费室内温控器断电或损坏以及与温控阀智能动态控制器连接失败时，为避免影响热用户正常供热，温控阀智能动态控制器自动驱动温控阀关闭至设定的最小开度，降低用户室内温度，提醒热用户通知供热收费企业进行维修。

2.一种基于IC卡供热预付费全动态节能控制系统，其特征在于包括预付费室内温控器、温控阀智能动态控制器和温控阀，预付费室内温控器中设有IC卡读取装置，所述IC卡读取装置经接口与预付费室内温控器相连接，所述预付费室内温控器经无线通信模块或有线通信模块与温控阀智能动态控制器相连接，温控阀智能动态控制器与温控阀相连。

3.根据权利要求2所述的一种基于IC卡供热预付费全动态节能控制管理系统，其特征在于所述预付费室内温控器包括微处理器、电源电路、按键电路、液晶显示电路、无线模块电路、温湿度采集电路和IC卡控制电路，所述微处理器分别与电源电路、按键电路、液晶显示电路、无线模块电路、温湿度采集电路和IC卡控制电路相连接。

4.根据权利要求3所述的一种基于IC卡供热预付费全动态节能控制管理系统，其特征在于所述IC卡控制电路由上拉电阻R26、上拉电阻R32、上拉电阻R33、三极管Q3、IC卡接口CN1组成，所述IC卡接口CN1的1脚接Q3的集电极，2脚和10脚接地，3脚接单片机的P1.2脚，4脚、7脚、8脚为空，5脚接单片机的P5.4脚，6脚接单片机的额P5.6脚并通过上拉电阻R33接到VCC，9脚接单片机的P1.5脚并通过上拉电阻R26接到VCC； 三极管Q3的发射极接VCC，基极接R32的一端，上拉电阻R32的另一端接单片机的P1.3脚。

5.根据权利要求3所述的一种基于IC卡供热预付费全动态节能控制管理系统，其特征在于所述温湿度采集电路是由热敏电阻NTC1、湿敏电阻RH1、电阻R18和电阻R19组成，热敏电阻NTC1的2脚连接单片机的P3.5脚，1脚连接单片机的P6.3脚和电阻R18，所述电阻R18的另一脚连接单片机的P3.6脚；湿敏电阻RH1的1脚连接单片机的P4.3脚，2脚连接单片机的P6.4脚和电阻R19，电阻R19的另一脚连接单片机的P4.4脚。

6.根据权利要求3所述的一种基于IC卡供热预付费全动态节能控制管理系统，其特征在于所述电源电路是由电池、滤波电容C12、滤波电容C17、滤波电容C13、滤波电容C18和稳压芯片U7组成， 滤波电容C12、滤波电容C17分别对锂电池电压进行滤波，滤波后接稳压芯片U7的2脚；所述稳压芯片U7的1脚接工作地，3脚为稳压后电压输出脚，分别与滤波电容C13和滤波电容C18相接，对输出电压滤波，之后接VCC，供电路使用。

7.根据权利要求2所述的一种基于IC卡供热预付费全动态节能控制管理系统，其特征在于所述温控阀智能动态控制器包括安装管体和控制壳体，控制壳体与安装管体固定连接，所述控制壳体内设有温控装置，温控装置包括电机、阀门驱动器、阀轴、阀芯、调节阀片、定位套和定位挡环，所述控制壳体内设有光电控制装置，所述光电控制装置包括齿轮减速箱、驱动轴、光电码盘、光耦、光电控制电路和电源控制电路，所述齿轮减速箱固定在控制壳体内，所述齿轮减速箱的动力输入端与电机固定连接，动力输出端与驱动轴固定连接，所述驱动轴下端与阀轴相连接，上端穿过电路板上设有的通孔与光电码盘固定连接，所述光电码盘外部的电路板上设有光耦，所述光耦与光电码盘相对应，所述光耦与光电控制电路相连接，所述光电控制电路经电源控制电路控制，当步进电机转动，通过齿轮减速箱带动驱动轴旋转，驱动轴同时带动阀轴和光电码盘同步转动，当光电码盘上的光栅划过光耦时，光耦所连接的光电控制电路的微处理器的输入端口的电平高低会发生改变，微处理器通过电平的高低，来判断光栅的位置，进而判断阀门的开度，当阀门受阻，电机转不动时，码盘也就不会转动，微处理器所接收的光耦的电平高低也不会改变，此时，微处理器会判断有故障，并指令LED报警指示灯闪烁报警，提醒用户有故障。

8.根据权利要求7所述的一种基于IC卡供热预付费全动态节能控制管理系统，其特征在于所述控制壳体表面设有透明的开度窗口，所述开度窗口呈长方形，所述开度窗口侧面由上至下依次设有0°-100°凹形刻度线或凸形刻度线，所述光电码盘的圆形端面上设有阀门开度显示涂层，所述阀门开度显示涂层是由第一色涂层、第二色涂层和第三色涂层构成，所述圆形端面一半圆面由第三色涂层覆盖而成，另一半圆面是由第一色涂层和第二色涂层覆盖而成，第一色涂层位于第二色涂层外侧，其与第二色涂层分界线形状由圆形端面的第一象限外端作为起点向呈弧形曲线逐渐远离外端延伸至第二象限的X轴上，以使电机带动光电码盘顺时针旋转时，第一色涂层在开度窗口上显示就会逐渐变宽，第一色涂层与第二色涂层的分界线对应的刻度就会越来越大，让用户能直观的看出阀门开度的角度越来越大，反之，角度就会越来越小。

9.根据权利要求7所述的一种基于IC卡供热预付费全动态节能控制管理系统，其特征在于所述温控阀智能动态控制器的的光电控制电路是由控制器微处理器、光耦U6、U7，电机驱动芯片U4、电阻R601、R602、R603、R701、R702、R703、R401、R402、R403、R405，电容C601、C701、C401、C402、C403、C404，电机P3，三极管Q601、Q701组成，所述U6的1脚通过R601接到V_3.0V，2脚与Q601的集电极相连，Q601的发射极接地，基极通过R603接到控制器微处理器的P3.3脚；U6的3脚接到控制器微处理器的P2.5脚，并通过上拉电阻R602接到V_3.0V，3脚和4脚之间接电容C601；U7的1脚通过R701接到V_3.0V，2脚与Q701的集电极相连，Q701的发射极接地，基极通过R703接到控制器微处理器的P4.2脚；U7的3脚接到控制器微处理器的P2.6脚，并通过上拉电阻R702接到V_3.0V，3脚和4脚之间接电容C701；电机驱动芯片的1脚和3脚连接到电机P3，P3的两端并联电容C403，2脚通过R401接地，VDD在接入到4脚之前，有两个接地滤波电容C401和C402，5脚接地，6脚接到控制器微处理器的P1.7脚，并通过上拉电阻R405接到V_3.0V，7脚通过电容C404接到地，8脚接到R402的一端，R402的另一端接到C404和R403，R403的另一端接地，9脚接控制器微处理器的P3.1脚，10脚接控制器微处理器的P3.2脚；当电机转动时，控制器微处理器先将P3.3、P4.2脚置高电平，然后通过P3.2、P3.1、P1.7脚控制电机驱动芯片1脚和3脚的电压输出，进而控制电机的转动，P3.3置高电平后，三极管Q601导通，光耦U6的1脚和2脚之间的发光二极管也会导通并发光， 3脚和4脚的之间的三极管也处于导通， 3脚连接到控制器微处理器P2.5脚的电压会由高电平变为低电平；在P4.2置高电平后，三极管Q701导通，光耦U7的1脚和2脚之间的发光二极管也会导通并发光， 3脚和4脚之间的三极管也处于导通， 3脚连接到控制器微处理器P2.6脚的电压会由高电平变为低电平；当电机转动时，光栅划过光耦U6，遮住1脚和2脚的发光二极管发出的光时，3脚和4脚之间的三极管就会处于截止状态，3脚连接到控制器微处理器P2.5脚的电压会变为高电平；同理，当电机转动，光栅划过光耦U7并遮住U7的1脚和2脚的发光二极管发出的光时，3脚连接到控制器微处理器P2.6脚的电压也会变为高电平；这样，随着电机的转动，P2.5和P2.6脚的电平高低会不断的改变，控制器微处理器会根据电平的高低变化，来判断光栅所处的位置，进而判断阀门的开度；当控制器微处理器控制电机转动，而P2.5和P2.6脚收不到电平的高低变化时，控制器微处理器会判断可能是电机故障或者阀门受阻转不动，此时，通过LED指示或者液晶显示报警状态，提醒用户及时处理。

10.根据权利要求3所述的一种基于IC卡供热预付费全动态节能控制管理系统，其特征在于所述预付费室内温控器中设有防拆开关电路，所述防拆开关电路所述是由开关SW1、电阻R2组成，开关SW1一端与接地，另一端接到微处理器的P2.0脚，并经上拉电阻R2接到VCC。