CN105181180A - 带供热室温监测的供热抄表系统、热量表集中器及方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种供热室温监测方法，其包括步骤：获取热用户的输入热功率与输出热功率；在一个供热监测周期内，根据热用户的输入热功率与输出热功率之间的净输入热功率，得到热用户从供热监测周期开始时到供热监测时的室温变化；根据所述室温变化与供热监测周期开始时的室温，得到热用户供热监测时的室温。本发明还提供了一种热量表集中器，其包括包含计算机可执行指令的模块，以执行上述方法。本发明进一步提供了一种具供热室温监测功能的供热抄表系统。通过本发明，能够便于监测供热周期内的热用户室温。

Description

带供热室温监测的供热抄表系统、热量表集中器及方法

技术领域

本发明涉及供热控制领域，尤指一种带供热室温监测的供热抄表系统、热量表集中器及方法。

背景技术

在我国北方地区城市居民的取暖方法中，集中供热是主要的一种。近年来政府推广供热计量改革，要求新建建筑必须安装以热量表为主的供热计量装置，对于既有建筑也在逐步的进行供热计量改造。为了实现自动抄表，通常会配套安装热量表数据采集系统，主要的数据采集设备包括热量表数据采集器和集中器，其中集中器和管理中心服务器进行数据通信，参照图1。采集设备的核心是集中器，它用于多个采集器和远传表与主站数据中心之间，是实现数据采集、传输、储存等功能的电子装置。集中器通常安装在居民楼的楼道内。

热量表数据采集系统可以将分户供热流量、供热功率、供热累积热量、进水口温度、出水口温度等信息从热量表采集并远传到数据中心。这大大加强了热力公司对于系统运行状态的掌握和控制。

然而在测量的热用户数据当中，热用户室温是衡量供热质量非常重要的指标。国家规定集中供热的室温不应该低于18摄氏度，绝大多数的用热纠纷都是室温不达标造成的。

当前，热力公司为了了解供热用户室温，通常有三种办法：

1.由工作人员上门入户排查。

2.在热用户中，安装单独的室温监测系统，通过室内温度传感器采集室温后直接远传到数据中心。

3.在热用户中，安装室温监测面板，并通过热量表数据采集系统的采集设备上传到数据中心。

但是，上述三种方法在使用中均存在不同程度的问题：

方法1很明显时间成本、人力成本都非常高，仅仅适用于用户投诉后的被迫响应，难以大范围普及。

方法2的成本非常高，通常仅能用于个别典型用户中，不能大范围普及。

方法3相比方法2，成本有所降低，但依然比较高，而且需要入户安装实施，在安装时需要穿墙/打洞，供热用户普遍比较抵触。仅仅在极少数地区有较多应用，难以大范围普及。

此外方法2、3都只能在室内安装较少的温度传感器，通常只能安装一个。由于室温本身的不均性，传感器的位置安装对于测量结果带来了非常大的干扰。

因此，本发明人致力于研究一种监测数据更为有效，更易于大范围推广的供热室温监测方法。

发明内容

本发明的目的是提供一种供热室温监测方法，便于监测供热周期内的热用户室温。

本发明还提供了一种应用如前述供热室温监测方法的热量表集中器。

本发明进一步提供了一种具供热室温监测功能的供热抄表系统。

本发明提供的技术方案如下：

一种供热室温监测方法，其包括步骤：

获取热用户的输入热功率与输出热功率；

在一个供热监测周期内，根据热用户的输入热功率与输出热功率之间的净输入热功率，得到热用户从供热监测周期开始时到供热监测时的室温变化；

根据所述室温变化与供热监测周期开始时的室温，得到热用户供热监测时的室温。

优选地，所述获取热用户的输入热功率的步骤包括获取热用户的供热功率以及生活热功率。

优选地，所述获取热用户的输出热功率的步骤包括获取热用户的楼梯间传热功率、建筑外传热功率以及热用户间传热功率。

优选地，所述的供热室温监测方法还包括步骤：

直接获取供热监测周期开始时的室温；

或者，获取上一个供热监测周期结束时的室温，从而得到当前供热监测周期开始时的室温。

优选地，所述的供热室温监测方法还包括步骤：

判断所述热用户供热监测时的室温是否达到预设供热合格要求；当达到预设要求时，判断供热合格；当未达到预设要求时，判断供热不合格

进一步优选地，所述获取热用户的供热功率的步骤包括：

获取热用户的供热累积热量，并通过如下算法计算得到：

$w_{hi}=\frac{dH}{dt};$

其中，w_hi为供热功率，i指第i户热用户；H为供热累积热量；t为供热时间。

进一步优选地，所述获取热用户的生活热功率的步骤包括：

获取热用户的户型面积以及单位面积的生活热得热功率，并通过如下算法计算得到：

$w_{ci}=S*\∂;$

其中，w_ci为生活热功率，i指第i户热用户；S为户型面积；为单位面积的生活热得热功率。

进一步优选地，所述获取热用户的楼梯间传热功率的步骤包括：

获取热用户与楼梯间之间的温度差，以及热用户与楼梯间之间的传热系数，并通过如下算法计算得到：

w_bi＝(T_ri-T_b)*α_bi；

其中，w_bi为楼梯间传热功率；T_ri为热用户的室温；T_b为楼梯间气温；α_bi为热用户与楼梯间的传热系数；其中i指第i户热用户。

进一步优选地，所述获取热用户的建筑外传热功率的步骤包括：

获取热用户与建筑外的温度差，以及热用户与建筑外的传热系数，并通过如下算法计算得到：

w_oi＝(T_ri-T_o)*α_oi；

其中，w_oi为建筑外传热功率；T_ri为热用户的室温；T_o表示建筑外气温；α_oi为热用户与户外的传热系数；其中i指第i户热用户。

进一步优选地，所述获取热用户的热用户间传热功率的步骤包括：

获取热用户与其他相邻热用户的温度差，以及热用户与其他相邻热用户的传热系数，并通过如下算法计算得到：

$w_{{\mathrm{ri}}_l}={\mathrm{\Σ}}_{l=j}^{l=j+k}(T_{ri}-T_{rl}){\mathrm{\α}}_{ri\_l};$

其中，i指第i户热用户，l指第l户热用户；为第i户第l户热用户间传热功率；T_ri为热用户的室温；T_rl表示与第i户热用户相邻的第l户热用户室温；α_{ri_l}为第i户热用户与第l户热用户之间的传热系数。

进一步优选地，所述的供热室温监测方法还包括步骤：通过如下算法计算得到所述热用户供热监测时的室温：

$T_{ri}\left(t\right)=T_{ri}\left(0\right)+{\∫}_0^t\frac{w_{hi}+w_{ci}-w_{bi}-w_{oi}-{\mathrm{\Σ}}_{l=j}^{l=j+k}{w}_{{\mathrm{ri}}_l}}{c_i}dt;$

其中，i指第i户热用户；T_ri(t)为要计算的第i户热用户供热监测时的室温；T_ri(0)为供热监测周期开始时的室温；t为供热时间；w_hi为供热功率；w_ci为生活热功率；w_bi为楼梯间传热功率；w_oi为建筑外传热功率；为楼梯间传热功率；Ci为热容量。

进一步优选地，供热功率w_hi通过如下算法计算得到：

$w_{hi}=\frac{dH}{dt};$

其中，w_hi为供热功率，i指第i户热用户；H为供热累积热量；t为供热时间；

生活热功率w_ci通过如下算法计算得到：

$w_{ci}=S*\∂;$

其中，w_ci为生活热功率，i指第i户热用户；S为户型面积；为单位面积的生活热得热功率；

楼梯间传热功率w_bi通过如下算法计算得到：

w_bi＝(T_ri-T_b)*α_bi；

其中，w_bi为楼梯间传热功率；T_ri为热用户的室温；T_b为楼梯间气温；α_bi为热用户与楼梯间的传热系数；其中i指第i户热用户；

建筑外传热功率w_oi通过如下算法计算得到：

w_oi＝(T_ri-T_o)*α_0i；

其中，w_oi为建筑外传热功率；T_ri为热用户的室温；T_o表示建筑外气温；α_oi为热用户与户外的传热系数；其中i指第i户热用户；

热用户间传热功率通过如下算法计算得到：

$w_{{\mathrm{ri}}_l}={\mathrm{\Σ}}_{l=j}^{l=j+k}(T_{ri}-T_{rl}){\mathrm{\α}}_{ri\_l};$

其中，i指第i户热用户，l指第l户热用户；为第i户第l户热用户间传热功率；T_ri为热用户的室温；T_rl表示与第i户热用户相邻的第l户热用户室温；α_{ri_l}为第i户热用户与第l户热用户之间的传热系数；

所述热用户供热监测时的室温进一步通过如下算法计算得到：

$T_{ri}\left(t\right)=T_{ri}\left(0\right)+{\∫}_0^t\frac{\frac{dH}{dt}+S*\∂-(T_{ri}-T_b)*{\mathrm{\α}}_{bi}-(T_{ri}-T_o)*{\mathrm{\α}}_{oi}-{\mathrm{\Σ}}_{l=j}^{l=j+k}(T_{ri}-T_{rl}){\mathrm{\α}}_{ri\_l}}{c_i}dt.$

进一步优选地，当第i户热用户与第l户热用户之间的传热系数α_{ri_l}为0时，所述热用户供热监测时的室温通过如下算法计算得到：

$T_{ri}\left(t\right)=T_{ri}\left(0\right)+{\∫}_0^t\frac{\frac{dH}{dt}+S*\∂-(T_{ri}-T_b)*{\mathrm{\α}}_{bi}-(T_{ri}-T_o)*{\mathrm{\α}}_{oi}}{c_i}dt.$

本发明还提供了一种应用如前述供热室温监测方法的热量表集中器，其包括：

第一监测模块，其用于监测热用户的输入热功率；

第二监测模块，其用于监测热用户的输出热功率；

室温计算模块，其用于根据所述输入热功率、所述输出热功率，计算出热用户供热监测周期内的室温变化，并根据所述热用户供热监测周期开始时的室温，计算出热用户供热监测时的室温。

优选地，所述的热量表集中器还包括：供热热量表抄表接口、楼梯间气温传感器、建筑外气温传感器，其中；

所述供热热量表抄表接口与至少一个供热热量表通讯连接，用于获取热用户的供热功率，并传输给与其电连接的所述第一监测模块；

所述楼梯间气温传感器，用于获取楼梯间的气温，并传输给与其电连接的第二监测模块；

所述建筑外气温传感器，用于获取建筑外的气温，并传输给与其电连接的第二监测模块。

优选地，所述的热量表集中器还包括：监测控制模块，其用于判断所述热用户供热监测时的室温是否达到预设供热合格要求；并用于在判断达到预设供热合格要求时，判断供热合格；在判断未达到预设供热合格要求时，判断供热不合格

本发明还提供了一种具供热室温监测功能的供热抄表系统，其包括：

至少一个供热热量表，包括：进水口温度传感器、出水口温度传感器、供热流量传感器、供热累积热量计算模块、供热功率计算模块；

与至少一个所述供热热量表通讯连接的如前述的热量表集中器；

以及，与至少一个所述热量表集中器通讯连接的管理中心服务器。

通过本发明提供的带供热室温监测的供热抄表系统、热量表集中器及方法，能够带来以下至少一种有益效果：

1、根据测量的楼梯间温度、建筑外气象信息以及配置的各热用户的户型面积、建筑能耗等级等户型建筑信息，并结合采集到的分户热量表的供热数据，根据一定的室温计算算法，可以计算出每个供热用户的室温。

2、根据计算出的热用户室温判断当前供热周期的供热是否合格；

3、根据计算出的热用户室温优化调节供热系统的运行。

附图说明

下面将以明确易懂的方式，结合附图说明优选实施方式，对一种带供热室温监测的供热抄表系统、热量表集中器及方法的上述特性、技术特征、优点及其实现方式予以进一步说明。

图1是现有技术中的热量表远传采集系统通信链路示意图；

图2是本发明供热室温监测方法的一种流程图；

图3是本发明供热室温监测方法的另一种流程图；

图4是本发明供热室温监测方法的另一种流程图；

图5是本发明供热室温监测方法的另一种流程图；

图6是本发明热量表集中器的一种结构示意图；

图7是本发明热量表集中器的另一种结构示意图；

图8是本发明热量表集中器的另一种结构示意图。

具体实施方式

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对照附图说明本发明的具体实施方式。显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图，并获得其他的实施方式。

为使图面简洁，各图中只示意性地表示出了与本发明相关的部分，它们并不代表其作为产品的实际结构。另外，以使图面简洁便于理解，在有些图中具有相同结构或功能的部件，仅示意性地绘示了其中的一个，或仅标出了其中的一个。在本文中，“一个”不仅表示“仅此一个”，也可以表示“多于一个”的情形。

本发明用于监测供热监测周期内的热用户室温，其中，一个供热监测周期可以理解为一天、一个月等人为划定的监测周期，便于监测和计算；也可以将一年中的整个供热周期作为一个供热监测周期。

在本发明供热室温监测方法的实施例一中，参照图2，包括：

步骤101：获取热用户的输入热功率与输出热功率；

步骤102：根据净输入热功率得到热用户从供热监测周期开始时到供热监测时的室温变化；

步骤103：根据所述室温变化与供热监测周期开始时的室温，得到热用户供热监测时的室温。

在本实施例中，一个供热监测周期内，热用户的室温变化与热用户的输入热功率和输出热功率之间的净输入热功率相关。当净输入热功率越大，热用户的室温变化的越多。所述的热用户的室温变化是指热用户从供热监测周期开始时到供热监测时的室温变化。计算出该室温变化后，结合供热监测周期开始时的室温，就能得到热用户供热监测时的室温。

在本发明供热室温监测方法的实施例二中，参照图3，包括：

步骤101：获取热用户的输入热功率与输出热功率；

步骤102：根据净输入热功率得到热用户从供热监测周期开始时到供热监测时的室温变化；

步骤103：根据所述室温变化与供热监测周期开始时的室温，得到热用户供热监测时的室温；

步骤104：判断热用户供热监测时的室温是否达到预设供热合格要求；当达到预设要求时，执行步骤105；当未达到预设要求时，执行步骤106；

步骤105：判断供热合格；

步骤106：判断供热不合格。

在本实施例中，一个供热监测周期内，热用户的室温变化与热用户的输入热功率和输出热功率之间的净输入热功率相关。当净输入热功率越大，热用户的室温变化的越多。所述的热用户的室温变化是指热用户从供热监测周期开始时到供热监测时的室温变化。计算出该室温变化后，结合供热监测周期开始时的室温，就能得到热用户供热监测时的室温。

相较于实施例一，优选的，本实施例还可以进一步通过判断得到的热用户供热监测时的室温是否达到预设供热合格要求，例如是否达到要求的18℃，当达到或高于18℃时，就可认为供热合格；当低于18℃时，可判断为供热不合格。

在本发明供热室温监测方法的实施例三中，参照图4，包括：

步骤201：获取热用户的供热功率以及生活热功率；

步骤202：获取热用户的楼梯间传热功率、建筑外传热功率以及热用户间传热功率；

步骤203：根据净输入热功率得到热用户从供热监测周期开始时到供热监测时的室温变化；

步骤204：根据所述室温变化与供热监测周期开始时的室温，得到热用户供热监测时的室温；

步骤205：判断热用户供热监测时的室温是否达到预设供热合格要求；当达到预设要求时，执行步骤206；当未达到预设要求时，执行步骤207；

步骤206：判断供热合格；

步骤207：判断供热不合格。

在本实施例中，将实施例一中的热用户的输入热功率细化为供热功率以及生活热功率。供热功率即供热周期开始后热用户因供热得到的热量；生活热功率主要包括日常生活产生热量以及太阳辐射的热量，其中，日常生活产生热量可以包括做饭以及各种家电产生的热量。

在本实施例中，还将实施例一中的热用户的输出热功率细化为热用户的楼梯间传热功率、建筑外传热功率以及热用户间传热功率。热用户的楼梯间传热功率可以理解为热用户与楼梯相互间传输的热量；建筑外传热功率可以理解为热用户与热用户所在建筑之外的空气之间传输的热量；热用户间传热功率可以理解为相邻的热用户之间传输的热量。

在本实施例中，当根据热用户的供热功率以及生活热功率得到热用户的输入热功率，以及根据热用户的楼梯间传热功率、建筑外传热功率以及热用户间传热功率得到热用户的输出热功率后，得到净输入热功率，并根据净输入热功率得到热用户的室温变化。计算出该室温变化后，结合供热监测周期开始时的室温，就能得到热用户供热监测时的室温。

优选的，还可以通过判断得到的热用户供热监测时的室温是否达到预设供热合格要求，例如是否达到要求的18℃，当达到或高于18℃时，就可认为供热合格；当低于18℃时，可判断为供热不合格。

在本发明供热室温监测方法的实施例四中，参照图5，包括：

步骤301：获取热用户的供热功率以及生活热功率；

步骤302：获取热用户的楼梯间传热功率、建筑外传热功率以及热用户间传热功率；

步骤303：根据净输入热功率得到热用户从供热监测周期开始时到供热监测时的室温变化；

步骤304：直接获取供热监测周期开始时的室温；

步骤305：根据所述室温变化与供热监测周期开始时的室温，得到热用户供热监测时的室温；

步骤306：判断热用户供热监测时的室温是否达到预设供热合格要求；当达到预设要求时，执行步骤307；当未达到预设要求时，执行步骤308；

步骤307：判断供热合格；

步骤308：判断供热不合格。

在本实施例中，相较于实施例二，增加了步骤304的内容，即通过直接获取的方式获得供热监测周期开始时的室温，例如可以将供热监测周期开始时测量得到的楼梯间温度作为供热监测周期开始时的室温，也可以通过人工方式直接测量。

在其他实施例中，还可以通过获取上一个供热监测周期结束时的室温，作为当前供热监测周期开始时的室温。

在本实施例中，当根据热用户的供热功率以及生活热功率得到热用户的输入热功率，以及根据热用户的楼梯间传热功率、建筑外传热功率以及热用户间传热功率得到热用户的输出热功率后，得到净输入热功率，并根据净输入热功率得到热用户的室温变化。计算出该室温变化后，结合供热监测周期开始时直接获取的室温，就能得到热用户供热监测时的室温。

优选的，还可以通过判断得到的热用户供热监测时的室温是否达到预设供热合格要求，例如是否达到要求的18℃，当达到或高于18℃时，就可认为供热合格；当低于18℃时，可判断为供热不合格。

在供热室温监测方法的一个实施例中，前述的供热功率可以根据供热累积热量和供热时间得到，可通过如下算法计算得到：

$w_{hi}=\frac{dH}{dt};$

其中，w_ki为供热功率，i指第i户热用户；H为供热累积热量；t为供热时间。由于供热累积热量可通过热量表获取，供热时间也可以直接获取，而单位供热时间获得的供热累积热量即为供热功率，因而可以在获取供热累积热量和供热时间后，通过上述算法计算供热功率。

在供热室温监测方法的一个实施例中，前述的生活热功率可以根据热用户的户型面积和单位面积的生活热得热功率得到，可通过如下算法计算得到：

$w_{ci}=S*\∂;$

其中，w_ci为生活热功率，i指第i户热用户；S为户型面积；为单位面积的生活热得热功率。其中，户型面积S可以是本地预先配置的信息或由数据中心远程配置的信息，单位面积的生活热得热功率可以是预先设定的数值。

在供热室温监测方法的一个实施例中，前述的楼梯间传热功率可以根据热用户与楼梯间之间的温度差，以及热用户与楼梯间之间的传热系数通过如下算法计算得到：

w_bi＝(T_ri-T_o)*α_bi；

其中，w_bi为楼梯间传热功率；T_ri为热用户的室温，可以是为了便于计算楼梯间传热功率而在供热周期开始时将测量的楼梯间温度作为热用户的室温，气候，各户的温度也可以迭代计算出来；可选的，为了得到更为准确的数据，也可以采用人工测量的方式获得热用户在供热周期开始时的室温，其中，此处的供热周期可以认定为一年中的整个供热时间。T_b为楼梯间气温，是在与测量T_rl同一种状态或同一时刻下得到的楼梯间气温；α_bi为热用户与楼梯间的传热系数，可以是预先设定的数值；其中i指第i户热用户。

在供热室温监测方法的一个实施例中，前述的建筑外传热功率可以根据热用户与建筑外的温度差，以及热用户与建筑外的传热系数，并通过如下算法计算得到：

w_oi＝(T_ri-T_o)*α_oi；

其中，w_oi为建筑外传热功率；T_rl为热用户的室温，可以是为了便于计算建筑外传热功率而在供热周期开始时将测量的楼梯间温度作为热用户的室温，气候，各户的温度也可以迭代计算出来；可选的，为了得到更为准确的数据，也可以采用人工测量的方式获得热用户在供热周期开始时的室温，其中，此处的供热周期可以认定为一年中的整个供热时间。T_o表示建筑外气温，是在与测量T_ri同一种状态或同一时刻下得到的建筑外气温；α_oi为热用户与户外的传热系数，可以是预先设定的数值；其中i指第i户热用户。

在供热室温监测方法的一个实施例中，前述的热用户间传热功率可以根据热用户与其他相邻热用户的温度差，以及热用户与其他相邻热用户的传热系数，并通过如下算法计算得到：

$w_{{\mathrm{ri}}_l}={\mathrm{\Σ}}_{l=j}^{l=j+k}(T_{ri}-T_{rl}){\mathrm{\α}}_{ri\_l};$

其中，i指第i户热用户，l指与第i户热用户相邻的第l户热用户；为第i户第l户热用户间传热功率；T_ri为第i户热用户的室温，可以是为了便于计算热用户间传热功率而在供热周期开始时将测量的楼梯间温度作为热用户的室温，气候，各户的温度也可以迭代计算出来；可选的，为了得到更为准确的数据，也可以采用人工测量的方式获得热用户在供热周期开始时的室温，其中，此处的供热周期可以认定为一年中的整个供热时间。T_rl表示与第i户热用户相邻的第l户热用户室温，可以是为了便于计算热用户间传热功率而在供热周期开始时通过人工测量或其他方式得到；α_{ri_l}为第i户热用户与第l户热用户之间的传热系数，可以是预先设定的数值。当所计算的第i户热用户有多个相邻的其他热用户时，则需要计算出与每一个相邻热用户间的传热功率并进行集成。

在供热室温监测方法的一个完整实施例中，可以通过如下算法计算得到所述热用户供热监测时的室温：

$T_{ri}\left(t\right)=T_{ri}\left(0\right)+{\∫}_0^t\frac{w_{hi}+w_{ci}-w_{bi}-w_{oi}-{\mathrm{\Σ}}_{l=j}^{l=j+k}{w}_{{\mathrm{ri}}_l}}{c_i}dt;$

其中，i指第i户热用户；T_ri(t)为要计算的第i户热用户供热监测时的室温；T_ri(0)为供热监测周期开始时的室温；t为供热时间；w_hi为供热功率；w_ci为生活热功率；w_bi为楼梯间传热功率；w_oi为建筑外传热功率；为楼梯间传热功率；Ci为热容量。

其中，通过 $w_{hi}+w_{ci}-w_{bi}-w_{oi}-{\mathrm{\Σ}}_{l=j}^{l=j+k}{w}_{{\mathrm{ri}}_l}$ 计算得到的是热用户的净输入热功率，再引入热容量Ci，即可通过计算得到热用户的室温变化。同供热监测周期开始时的室温T_ri(0)相加后即可得到要计算的第i户热用户供热监测时的室温T_ri(t)。

在供热室温监测方法的一个更优选的完整实施例中，对上述算法进行细化，根据供热功率、生活热功率、楼梯间传热功率、建筑外传热功率以及热用户间传热功率的如下计算公式得到更为优选的用户计算得到所述热用户供热监测时的室温的算法：

供热功率w_hi通过如下算法计算得到：

$w_{hi}=\frac{dH}{dt};$

其中，w_hi为供热功率，i指第i户热用户；H为供热累积热量；t为供热时间；

生活热功率w_ci通过如下算法计算得到：

$w_{ci}=S*\∂;$

其中，w_ci为生活热功率，i指第i户热用户；S为户型面积；为单位面积的生活热得热功率；

楼梯间传热功率w_bi通过如下算法计算得到：

w_bi＝(T_ri-T_b)*α_bi；

其中，w_bi为楼梯间传热功率；T_ri为热用户的室温；T_b为楼梯间气温；α_bi为热用户与楼梯间的传热系数；其中i指第i户热用户；

建筑外传热功率w_oi通过如下算法计算得到：

w_oi＝(T_ri-T_o)*α_oi；

其中，w_oi为建筑外传热功率；T_ri为热用户的室温；T_o表示建筑外气温；α_oi为热用户与户外的传热系数；其中i指第i户热用户；

热用户间传热功率通过如下算法计算得到：

$w_{{\mathrm{ri}}_l}={\mathrm{\Σ}}_{l=j}^{l=j+k}(T_{ri}-T_{rl}){\mathrm{\α}}_{ri\_l};$

其中，i指第i户热用户，l指第l户热用户；为第i户第l户热用户间传热功率；T_ri为热用户的室温；T_ri表示与第i户热用户相邻的第l户热用户室温；α_{ri_l}为第i户热用户与第l户热用户之间的传热系数；

综上，所述热用户供热监测时的室温进一步通过如下优选算法计算得到：

$T_{ri}\left(t\right)=T_{ri}\left(0\right)+{\∫}_0^t\frac{\frac{dH}{dt}+S*\∂-(T_{ri}-T_b)*{\mathrm{\α}}_{bi}-(T_{ri}-T_o)*{\mathrm{\α}}_{oi}-{\mathrm{\Σ}}_{l=j}^{l=j+k}(T_{ri}-T_{rl}){\mathrm{\α}}_{ri\_l}}{c_i}dt.$

对于比较成熟的建筑，入住率较高，基本上热用户之间的温差相对较小，则可以忽略热用户间传热功率，即在上述优选公式中，热用户之间的传热系数α_{ri_l}为0。进而，上述热用户供热监测时的室温算法可以简化为：

$T_{ri}\left(t\right)=T_{ri}\left(0\right)+{\∫}_0^t\frac{\frac{dH}{dt}+S*\∂-(T_{ri}-T_b)*{\mathrm{\α}}_{bi}-(T_{ri}-T_o)*{\mathrm{\α}}_{oi}}{c_i}dt.$

在本发明热量表集中器的实施例一中，其应用了前述的供热室温监测方法，参照图6，热量表集中器包括如下结构：

第一监测模块1，其用于监测热用户的输入热功率；

第二监测模块2，其用于监测热用户的输出热功率；

室温计算模块3，其用于根据所述输入热功率、所述输出热功率，计算出热用户供热监测周期内的室温变化，并根据所述热用户供热监测周期开始时的室温，计算出热用户供热监测时的室温。

其中，第一监测模块、第二监测模块、室温计算模块可以通过ARM/单片机/FPGA/CPLD，并开发嵌入式程序实现。其中，室温计算模块可以写入前述的供热室温监测方法中的室温算法，用于根据监测的各参数计算出室温。

在本发明热量表集中器的实施例二中，其应用了前述的供热室温监测方法，参照图7，热量表集中器包括如下结构：

第一监测模块1，其用于监测热用户的输入热功率；

第二监测模块2，其用于监测热用户的输出热功率；

室温计算模块3，其用于根据所述输入热功率、所述输出热功率，计算出热用户供热监测周期内的室温变化，并根据所述热用户供热监测周期开始时的室温，计算出热用户供热监测时的室温；

监测控制模块4，其用于判断所述热用户供热监测时的室温是否达到预设供热合格要求；并用于在判断达到预设供热合格要求时，判断供热合格；在判断未达到预设供热合格要求时，判断供热不合格。

其中，第一监测模块、第二监测模块、室温计算模块、监测控制模块可以通过ARM/单片机/FPGA/CPLD，并开发嵌入式程序实现。其中，室温计算模块可以写入前述的供热室温监测方法中的室温算法，用于根据监测的各参数计算出室温。

在本发明热量表集中器的实施例三中，其应用了前述的供热室温监测方法，参照图8，热量表集中器包括如下结构：

第一监测模块1，其用于监测热用户的输入热功率；

第二监测模块2，其用于监测热用户的输出热功率；

室温计算模块3，其用于根据所述输入热功率、所述输出热功率，计算出热用户供热监测周期内的室温变化，并根据所述热用户供热监测周期开始时的室温，计算出热用户供热监测时的室温；

供热热量表抄表接口5，其与至少一个供热热量表通讯连接，用于获取热用户的供热功率，并传输给与其电连接的所述第一监测模块1；

楼梯间气温传感器6，用于获取楼梯间的气温，并传输给与其电连接的第二监测模块2；

建筑外气温传感器7，用于获取建筑外的气温，并传输给与其电连接的第二监测模块2。

在本实施例中，供热热量表接口获取供热热量表采集的热用户的供热功率，并传输给第一监测模块。第一监测模块根据该供热功率以及根据户型面积和单位面积的生活热得热功率得到的生活热功率得到输入热功率。第二监测模块根据楼梯间气温传感器获取的楼梯间的气温得到楼梯间传热功率，并根据建筑外气温传感器获取的建筑外的气温得到建筑外传热功率，以及根据得到的热用户间传热功率得到热用户的输出热功率。室温计算模块根据所述输入热功率、所述输出热功率，计算出热用户供热监测周期内的室温变化，并根据热用户供热监测周期开始时的室温(可以是直接获取的，也可以是根据上一供热周期结束时得到的室温得到)，计算出热用户供热监测时的室温。优选的，本实施例还可以进一步设置监测控制模块，其判断所述热用户供热监测时的室温是否达到预设供热合格要求；并用于在判断达到预设供热合格要求时，判断供热合格；在判断未达到预设供热合格要求时，判断供热不合格。

进一步说明的是，本发明的热量表集中器还可以进一步设置实时时钟模块、电源及管理模块、上行通讯模块。其中，实时时钟模块可以为热量表集中器提供当前的准确时间，可以得到准确的供热时间数据。电源及管理模块可以为热量表集中器提供稳定的供电。上行通讯模块用于实现热量表集中器和主站/数据中心之间的通讯。前述的楼梯间气温传感器和建筑外气温传感器，以及实时时钟模块、电源及管理模块、上行通讯模块都可以通过硬件电路实现。

本发明的热量表集中器还可以设置安装位置温度单元，其利用楼梯间气温传感器和温度测量模块，获得并存储安装位置(通常是楼梯间)的空气温度信息。

本发明的热量表集中器还可以设置室外气象单元，其利用建筑外气温传感器和温度测量模块获得并存储建筑外空气温度信息。或者是通过上行通讯模块获得并存储包括但不限于建筑外空气温度信息等气象信息(还可能包括风速、日照情况)。

本发明的热量表集中器还可以设置建筑信息单元：通过本地配置或利用上行通讯模块，由数据中心远程配置并存储建筑信息，至少包括(但不限于)以下的一项或多项：户型面积、户型位置、建筑层高、户型相邻关系、围护结构换热热阻/传热系数、建筑能耗等级。

本发明的热量表集中器还可以设置数据存储单元：热量表集中器通过供热热量表抄表接口定时/随机直接或间接抄取热用户热量表的各种信息，至少包括但不限于累积热量。

本发明的第一监测模块、第二监测模块、室温计算模块、监测控制模块，以及安装位置温度单元、室外气象单元、建筑信息单元、数据存储单元均可以通过ARM/单片机/FPGA/CPLD，开发嵌入式程序实现。

在本发明具供热室温监测功能的供热抄表系统的一个实施例中，其包括：

至少一个供热热量表，包括：进水口温度传感器、出水口温度传感器、供热流量传感器、供热累积热量计算模块、供热功率计算模块；

与至少一个所述供热热量表通讯连接的热量表集中器；

以及，与至少一个所述热量表集中器通讯连接的管理中心服务器。

在本实施例中，供热热量表的数目可以同热用户的数目相对应。通过供热热量表读取进水口温度、出水口温度、供热流量、供热累积热量等数据后，还可以优选进一步计算出供热功率。热量表集中器通过供热热量表抄表接口获取供热累积热量或直接获取供热功率后，结合户型信息、楼梯间气温、建筑外气温、热用户间传热功率计算出热用户的供热监测时室温。管理中心服务器可以向热量表集中器配置户型信息、建筑信息，还可以进一步配置室外气象信息。

在本发明供热抄表系统的另一个实施例中，当热量表集中器中并未设置用于判断供热是否合格的监测控制模块时，可以在管理中心服务器中设置一监测控制模块，通过热量表集中器计算得到的热用户室温进一步判断供热是否合格。该供热合格的判断可以由热力公司进行操作。

在本发明的一个具体应用实施例中，当采暖季开始时，设定每个热用户的初始室温等于楼梯间气温Tb，测量楼梯间气温Tb，并进一步获取建筑外气温To。热量表集中器抄取每个热用户所对应的热量表的供热累积热量，并结合户型面积、热用户间的传热功率根据以下算法计算出当前抄表周期内的热用户供热监测时的室温：

$T_{ri}\left(t\right)=T_{ri}\left(0\right)+{\∫}_0^t\frac{\frac{dH}{dt}+S*\∂-(T_{ri}-T_b)*{\mathrm{\α}}_{bi}-(T_{ri}-T_o)*{\mathrm{\α}}_{oi}-{\mathrm{\Σ}}_{l=j}^{l=j+k}(T_{ri}-T_{rl}){\mathrm{\α}}_{ri\_l}}{c_i}dt.$

等待一个抄表周期，之后判断采暖季是否结束，如果已经结束，则结束热量表集中器的采集、计算；如果采暖季并未结束，则返回获取楼梯间气温Tb的步骤，继续下一抄表周期内的热用户供热监测时的室温计算。

应当说明的是，上述实施例均可根据需要自由组合。以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (17)

1.一种供热室温监测方法，其特征在于，包括步骤：

获取热用户的输入热功率与输出热功率；

在一个供热监测周期内，根据热用户的输入热功率与输出热功率之间的净输入热功率，得到热用户从供热监测周期开始时到供热监测时的室温变化；

根据所述室温变化与供热监测周期开始时的室温，得到热用户供热监测时的室温。

2.根据权利要求1所述的供热室温监测方法，其特征在于：

所述获取热用户的输入热功率的步骤包括获取热用户的供热功率以及生活热功率。

3.根据权利要求1所述的供热室温监测方法，其特征在于：

所述获取热用户的输出热功率的步骤包括获取热用户的楼梯间传热功率、建筑外传热功率以及热用户间传热功率。

4.根据权利要求1-3任一所述的供热室温监测方法，其特征在于，还包括步骤：

直接获取供热监测周期开始时的室温；

或者，获取上一个供热监测周期结束时的室温，从而得到当前供热监测周期开始时的室温。

5.根据权利要求1所述的供热室温监测方法，其特征在于，还包括步骤：

判断所述热用户供热监测时的室温是否达到预设供热合格要求；当达到预设要求时，判断供热合格；当未达到预设要求时，判断供热不合格。

6.根据权利要求2所述的供热室温监测方法，其特征在于，所述获取热用户的供热功率的步骤包括：

获取热用户的供热累积热量，并通过如下算法计算得到：

$w_{hi}=\frac{dR}{dt};$

其中，w_hi为供热功率，i指第i户热用户；H为供热累积热量；t为供热时间。

7.根据权利要求2所述的供热室温监测方法，其特征在于，所述获取热用户的生活热功率的步骤包括：

获取热用户的户型面积以及单位面积的生活热得热功率，并通过如下算法计算得到：

$w_{\mathrm{ci}}=S*\∂;$

其中，w_ci为生活热功率，i指第i户热用户；S为户型面积；为单位面积的生活热得热功率。

8.根据权利要求3所述的供热室温监测方法，其特征在于，所述获取热用户的楼梯间传热功率的步骤包括：

获取热用户与楼梯间之间的温度差，以及热用户与楼梯间之间的传热系数，并通过如下算法计算得到：

w_bi＝(T_ri-T_b)*α_bi；

其中，w_bi为楼梯间传热功率；T_ri为热用户的室温；T_b为楼梯间气温；α_bi为热用户与楼梯间的传热系数；其中i指第i户热用户。

9.根据权利要求3所述的供热室温监测方法，其特征在于，所述获取热用户的建筑外传热功率的步骤包括：

获取热用户与建筑外的温度差，以及热用户与建筑外的传热系数，并通过如下算法计算得到：

$w_{\mathrm{oi}}=(T_{\mathrm{ri}}-T_o)*{\mathrm{\α}}_{\mathrm{oi}};$

其中，w_oi为建筑外传热功率；T_ri为热用户的室温；T_o表示建筑外气温；α_oi为热用户与户外的传热系数；其中i指第i户热用户。

10.根据权利要求3所述的供热室温监测方法，其特征在于，所述获取热用户的热用户间传热功率的步骤包括：

获取热用户与其他相邻热用户的温度差，以及热用户与其他相邻热用户的传热系数，并通过如下算法计算得到：

$w_{{\mathrm{ri}}_l}={\mathrm{\Σ}}_{l=j}^{l=j+k}(T_{ri}-T_{rl}){\mathrm{\α}}_{ri\_l};$

其中，i指第i户热用户，l指第l户热用户；为第i户第l户热用户间传热功率；T_ri为热用户的室温；T_rl表示与第i户热用户相邻的第l户热用户室温；α_{ri_l}为第i户热用户与第l户热用户之间的传热系数。

11.根据权利要求4所述的供热室温监测方法，其特征在于，还包括步骤：通过如下算法计算得到所述热用户供热监测时的室温：

$T_{ri}\left(t\right)=T_{ri}\left(0\right)+{\∫}_0^t\frac{w_{hi}+w_{ci}-w_{bi}-w_{oi}-{\mathrm{\Σ}}_{l=j}^{l=j+k}{w}_{{\mathrm{ri}}_l}}{c_i}dt;$

其中，i指第i户热用户；T_rt(t)为要计算的第i户热用户供热监测时的室温；T_ri(0)为供热监测周期开始时的室温；t为供热时间；w_hi为供热功率；w_ci为生活热功率；w_bi为楼梯间传热功率；w_oi为建筑外传热功率；为楼梯间传热功率；Ci为热容量。

12.根据权利要求11所述的供热室温监测方法，其特征在于，其中：

供热功率通过如下算法计算得到：

$w_{hi}=\frac{dR}{dt};$

其中，w_hi为供热功率，i指第i户热用户；H为供热累积热量；t为供热时间；

生活热功率w_ci通过如下算法计算得到：

$w_{ci}=S*\∂;$

其中，w_ci为生活热功率，i指第i户热用户；S为户型面积；为单位面积的生活热得热功率；

楼梯间传热功率w_bi通过如下算法计算得到：

w_bi＝(T_ri-T_b)*α_bi；

其中，w_bi为楼梯间传热功率；T_ri为热用户的室温；T_b为楼梯间气温；α_bi为热用户与楼梯间的传热系数；其中i指第i户热用户；

建筑外传热功率w_oi通过如下算法计算得到：

$w_{\mathrm{oi}}=(T_{\mathrm{ri}}-T_o)*{\mathrm{\α}}_{\mathrm{oi}};$

其中，w_oi为建筑外传热功率；T_rt为热用户的室温；T_o表示建筑外气温；α_ol为热用户与户外的传热系数；其中i指第i户热用户；

热用户间传热功率通过如下算法计算得到：

$w_{{\mathrm{ri}}_l}={\mathrm{\Σ}}_{l=j}^{l=j+k}(T_{ri}-T_{rl}){\mathrm{\α}}_{ri\_l};$

其中，i指第i户热用户，l指第l户热用户；为第i户第l户热用户间传热功率；T_ri为热用户的室温；T_rl表示与第i户热用户相邻的第l户热用户室温；α_{ri_l}为第i户热用户与第l户热用户之间的传热系数；

所述热用户供热监测时的室温进一步通过如下算法计算得到：

$T_{ri}\left(t\right)=T_{ri}\left(0\right)+{\∫}_0^t\frac{\frac{dH}{dt}+S*\∂-(T_{ri}-T_b)*{\mathrm{\α}}_{bi}-(T_{ri}-T_o)*{\mathrm{\α}}_{oi}-{\mathrm{\Σ}}_{l=j}^{l=j+k}(T_{ri}-T_{rl}){\mathrm{\α}}_{ri\_l}}{c_i}dt.$

13.根据权利要求12所述的供热室温监测方法，其特征在于：

当第i户热用户与第l户热用户之间的传热系数α_{ri_l}为0时，所述热用户供热监测时的室温通过如下算法计算得到：

$T_{ri}\left(t\right)=T_{ri}\left(0\right)+{\∫}_0^t\frac{\frac{dH}{dt}+S*\∂-(T_{ri}-T_b)*{\mathrm{\α}}_{bi}-(T_{ri}-T_o)*{\mathrm{\α}}_{oi}}{c_i}dt.$

14.一种应用如权利要求1-13任一所述供热室温监测方法的热量表集中器，其特征在于，包括：

第一监测模块，其用于监测热用户的输入热功率；

第二监测模块，其用于监测热用户的输出热功率；

室温计算模块，其用于根据所述输入热功率、所述输出热功率，计算出热用户供热监测周期内的室温变化，并根据所述热用户供热监测周期开始时的室温，计算出热用户供热监测时的室温。

15.一种如权利要求14所述的热量表集中器，其特征在于，还包括：供热热量表抄表接口、楼梯间气温传感器、建筑外气温传感器，其中；

所述供热热量表抄表接口与至少一个供热热量表通讯连接，用于获取热用户的供热功率，并传输给与其电连接的所述第一监测模块；

所述楼梯间气温传感器，用于获取楼梯间的气温，并传输给与其电连接的第二监测模块；

所述建筑外气温传感器，用于获取建筑外的气温，并传输给与其电连接的第二监测模块。

16.一种如权利要求14所述的热量表集中器，其特征在于，还包括：

监测控制模块，其用于判断所述热用户供热监测时的室温是否达到预设供热合格要求；并用于在判断达到预设供热合格要求时，判断供热合格；在判断未达到预设供热合格要求时，判断供热不合格。

17.一种具供热室温监测功能的供热抄表系统，其特征在于，包括：

至少一个供热热量表，包括：进水口温度传感器、出水口温度传感器、供热流量传感器、供热累积热量计算模块、供热功率计算模块；

与至少一个所述供热热量表通讯连接的如权利要求14-16任一项所述的热量表集中器；

以及，与至少一个所述热量表集中器通讯连接的管理中心服务器。