CN106092149A - 一种智能暖气计量管理系统 - Google Patents

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王剑宇
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Abstract

本发明公开了一种智能暖气计量管理系统，包括：智能热量表，安装于用户的暖气进水管和暖气出水管上；云端服务单元，与智能热量表相无线连接，用于接收智能热量表通过无线通信上传的带有本智能热量表ID信息的热量信息和暖气泄漏预警信息，实时进行存储，以及接收用户控制终端发来的预设控制操作指令，并执行对应的控制操作；用户控制终端，与云端服务单元相连接，用于接收用户输入的预设控制操作指令，并无线发送给云端服务单元。本发明公开的智能暖气计量管理系统，其可以对每个用户实际使用的热能进行科学计量，实现科学计费，并且在暖气发生泄漏时可以实时预警和远程控制，能够避免给用户造成严重的经济损失。

Description

一种智能暖气计量管理系统
技术领域
本发明涉及暖气控制管理技术领域，特别是涉及一种智能暖气计量管理系统。
背景技术
目前，包括我国北方地区等在内的许多地区，在冬季采用水暖供热的方式对人们的家庭进行供暖，所采取的计费方式主要是根据供热面积来进行计量收费。
为了保护生态环境，目前不少城市的供热锅炉都进行了煤改气，通过煤改气，虽然可以有效减少供热期间有害气体的排放以及雾霾的形成，但是，在客观上增加了供热的成本。
但是，目前还是根据供热面积来进行计量收费，现有技术还无法根据每个用户实际使用的热能来进行科学计费，因此供热锅炉存在不必要的多余的热能输出。此外，如果暖气发生泄漏，特别是对于采取地采暖方式的用户，不容易发现，容易给用户带来严重的经济损失。
因此，目前迫切需要开发出一种技术，其可以对每个用户实际使用的热能进行科学计量，从而实现科学计费，并且在暖气发生泄漏时可以实时预警和远程控制，能够避免给用户造成严重的经济损失。
发明内容
有鉴于此，本发明的目的是提供一种智能暖气计量管理系统，其可以对每个用户实际使用的热能进行科学计量，从而实现科学计费，并且在暖气发生泄漏时可以实时预警和远程控制，能够避免给用户造成严重的经济损失，给用户的生活带来极大的便利，有利于广泛的生产应用，具有重大的生产实践意义。
为此，本发明提供了一种智能暖气计量管理系统，包括：
智能热量表，安装于用户的暖气进水管和暖气出水管上，用于实时检测用户暖气进水管的进水流量和进水温度，以及暖气出水管的出水流量和出水温度，计算获得用户使用的热量信息，并将暖气进水管的进水流量和进水温度、暖气出水管的出水流量和出水温度以及用户使用的热量信息，与本智能热量表的用户身份识别ID信息一起发送给云端服务单元，以及实时计算所述进水流量和出水流量之间的差值，当该差值大于预设泄漏预警值且持续时间大于预设检测时间长度，判断暖气存在泄漏，实时发出暖气泄漏预警信息并与本智能热量表的ID信息一起发送给云端服务单元，以及控制关闭暖气进水管和暖气出水管；
云端服务单元，与智能热量表相无线连接，用于接收智能热量表通过无线通信上传的带有本智能热量表ID信息的热量信息和暖气泄漏预警信息，实时进行存储，并且根据预设的单位热量费用，计算获得用户实际使用的热量费用并发送给智能热量表，以及接收用户控制终端发来的预设控制操作指令，并执行对应的控制操作；
用户控制终端，与云端服务单元相连接，用于接收用户输入的预设控制操作指令，并无线发送给云端服务单元。
其中，所述智能热量表包括：
暖气进水管流量检测传感器，用于检测暖气进水管的进水流量，然后输出给中央控制单元CPU；
暖气出水管流量检测传感器，用于检测暖气出水管的出水流量，然后输出给中央控制单元CPU；
暖气进水管温度检测传感器，用于检测暖气进水管的进水温度，然后输出给中央控制单元CPU；
暖气出水管温度检测传感器，用于检测暖气出水管的出水温度，然后输出给中央控制单元CPU；
中央控制单元CPU，分别与暖气进水管流量检测传感器、暖气出水管流量检测传感器、暖气进水管温度检测传感器和暖气出水管温度检测传感器相连接，用于根据暖气进水管的进水流量和进水温度，以及暖气出水管的出水流量和出水温度，计算获得用户使用的热量信息，并将暖气进水管的进水流量和进水温度、暖气出水管的出水流量和出水温度以及用户使用的热量信息，与本智能热量表的ID信息一起发送给云端服务单元，以及实时计算所述进水流量和出水流量之间的差值，当该差值大于预设泄漏预警值且持续时间大于预设检测时间长度，判断暖气存在泄漏，实时发出暖气泄漏预警信息并与本智能热量表的ID信息一起发送给云端服务单元，以及向暖气进水管电控阀门和暖气出水管电控阀门发出关闭控制指令，控制关闭暖气进水管和暖气出水管；
暖气进水管电控阀门，用于根据中央控制单元CPU发来的关闭控制指令，控制关闭暖气进水管；
暖气出水管电控阀门，用于根据中央控制单元CPU发来的关闭控制指令，控制关闭暖气出水管。
其中，所述智能热量表还包括：数据存储单元和数据显示单元，所述中央控制单元CPU还用于将暖气进水管的进水流量和出水温度、暖气出水管的出水流量和出水温度、用户使用的热量信息以及暖气泄漏预警信息实时存储到数据存储单元中，并根据用户输入的显示控制指令，在数据显示单元上显示。
其中，所述智能热量表还包括：能量采集单元，用于将所述暖气进水管和暖气出水管上的震动能量转换为电能，并存储到可充电电源单元中；
可充电电源单元，分别与中央控制单元CPU、能量采集单元相连接，用于实时存储所述能量采集单元传递的电能，并为中央控制单元CPU提供工作用电。
其中，所述智能热量表还包括：近场通信技术NFC单元，该NFC单元用于存储用户预先支付的热量费用额度信息，并根据用户实际使用的热量费用对该预先支付的热量费用额度信息进行削减，当削减后的预先支付的热量费用额度信息小于或者等于预设自动切断费用值时，向中央控制单元CPU发出关闭暖气进水管电控阀门和暖气出水管电控阀门的控制指令，控制关闭暖气进水管和暖气出水管，接着如果用户通过NFC卡重新开启NFC单元时，则发出缴费提醒，并在预先支付的热量费用额度信息等于零时，再次向中央控制单元CPU发出关闭暖气进水管电控阀门和暖气出水管电控阀门的控制指令，控制关闭暖气进水管和暖气出水管；
中央控制单元CPU，还与NFC单元相连接，用于接收NFC单元发来的关闭暖气进水管电控阀门和暖气出水管电控阀门的控制指令，并转发给暖气进水管电控阀门和暖气出水管电控阀门。
由以上本发明提供的技术方案可见，与现有技术相比较，本发明提出了一种智能暖气计量管理系统，其可以对每个用户实际使用的热能进行科学计量，从而实现科学计费，并且在暖气发生泄漏时可以实时预警和远程控制，能够避免给用户造成严重的经济损失，给用户的生活带来极大的便利，有利于广泛的生产应用，具有重大的生产实践意义。
附图说明
图1为本发明提供的一种智能暖气计量管理系统的结构框图；
图2为本发明提供的一种智能暖气计量管理系统实施例一的结构框图；
图3为本发明提供的一种智能暖气计量管理系统实施例二的结构框图；
图4为本发明提供的一种智能暖气计量管理系统实施例三的结构框图。
具体实施方式
为了使本技术领域的人员更好地理解本发明方案，下面结合附图和实施方式对本发明作进一步的详细说明。
参见图1，本发明提供了一种智能暖气计量管理系统，利用物联网技术，能够对每个用户实际使用的热能进行科学计量，从而实现科学计费，并且在暖气发生泄漏时可以实时预警和远程控制，该系统包括智能热量表100、云端服务单元200和用户控制终端300，其中：
智能热量表100，安装于用户的暖气进水管和暖气出水管上，用于实时检测用户暖气进水管的进水流量和进水温度，以及暖气出水管的出水流量和出水温度，计算获得用户使用的热量信息，并将暖气进水管的进水流量和进水温度、暖气出水管的出水流量和出水温度以及用户使用的热量信息，与本智能热量表100的用户身份识别(ID)信息一起发送给云端服务单元200，以及实时计算所述进水流量和出水流量之间的差值，当该差值大于预设泄漏预警值且持续时间大于预设检测时间长度，判断暖气存在泄漏，实时发出暖气泄漏预警信息并与本智能热量表100的ID信息一起发送给云端服务单元200，以及控制关闭暖气进水管和暖气出水管；
云端服务单元200，与智能热量表100相无线连接，用于接收智能热量表100通过无线通信(具体可以通过家庭物联网通讯协定技术Thread/协议)上传的带有本智能热量表100ID信息的热量信息和暖气泄漏预警信息，实时进行存储，并且根据预设的单位热量费用，计算获得用户实际使用的热量费用并发送给智能热量表100，以及接收用户控制终端300发来的预设控制操作指令，并执行对应的控制操作；
用户控制终端300，与云端服务单元200相连接，用于接收用户输入的预设控制操作指令，并无线发送给云端服务单元200。
在本发明中，需要说明的是，用户使用的热量信息具体为从暖气进水管的进水时刻T0到暖气出水管的出水时刻T1之间的时间长度内，用户累计消耗的热量Q，具体的计算公式如下：
Q = ∫ T 0 T 1 KF ( W 0 - W 1 ) dt ;
其中，Q表示进行热交换消耗的热量，单位为焦耳J；T0和T1的单位为小时h；K表示预设的热焓修正系数，其取值与出水温度相关，热焓修正系数的单位为J/m3；W0和W1分别为暖气进水管的进水温度和暖气出水管的出水温度，具体可以通过分别位于暖气进水管和暖气出水管的温度检测传感器检测获得，单位为℃；F为通过暖气进水管安装的流量检测传感器获得的瞬时热水流量，单位为m3/h。
在本发明中，所述预设泄漏预警值可以根据用户或者智能热量表生产厂家的需要预设进行设置。所述预设检测时间长度也可以根据用户或者智能热量表生产厂家的需要预设进行设置。
在本发明中，所述用户控制终端300可以为手机、平板电脑、计算机等可以让用户输入控制操作指令的终端。
在本发明中，所述预设操作控制指令可以包括任意一种智能暖气计量管理系统生产厂家预先在云端服务单元200设置的、可以运行的控制指令，例如可以为热量费用查询控制操作指令，执行后则可以查询用户实际使用的热量费用。此外，还可以为进水流量查询控制指令，执行后可以查询暖气进水管的进水流量。当然，还可以是其他类型的预设控制操作指令。
当所述预设操作控制指令为对智能热量表100的暖气进水管电控阀门和暖气出水管电控阀门的关闭控制指令时，云端服务单元200将转发给智能热量表100，控制智能热量表100关闭暖气进水管和暖气出水管。
需要说明的是，具体实现上，所述云端服务单元200可以基于因特网Internet服务，利用物联网技术，与多个用户的智能热量表100相连接。所有参与者(包括智能暖气计量管理系统和智能热量表的用户)，可以通过手机软件APP或者微信等形式与云端服务单元200相连接。所有参与者通过因特网Internet服务访问云端服务单元200，依据权限，可以对智能热量表进行查看温度、流量和完成费用缴纳等远程控制操作，以及接收推送的温度、流量和费用信息等信息。
参见图2，具体实现上，所述智能热量表100包括：
暖气进水管流量检测传感器101，用于检测暖气进水管的进水流量，然后输出给中央控制单元CPU；
暖气出水管流量检测传感器102，用于检测暖气出水管的出水流量，然后输出给中央控制单元CPU；
暖气进水管温度检测传感器103，用于检测暖气进水管的进水温度，然后输出给中央控制单元CPU；
暖气出水管温度检测传感器104，用于检测暖气出水管的出水温度，然后输出给中央控制单元CPU；
中央控制单元CPU 105，分别与暖气进水管流量检测传感器101、暖气出水管流量检测传感器102、暖气进水管温度检测传感器103和暖气出水管温度检测传感器104相连接，用于根据暖气进水管的进水流量和进水温度，以及暖气出水管的出水流量和出水温度，计算获得用户使用的热量信息，并将暖气进水管的进水流量和进水温度、暖气出水管的出水流量和出水温度以及用户使用的热量信息，与本智能热量表100的用户身份识别(ID)信息一起发送给云端服务单元200，以及实时计算所述进水流量和出水流量之间的差值，当该差值大于预设泄漏预警值且持续时间大于预设检测时间长度，判断暖气存在泄漏，实时发出暖气泄漏预警信息并与本智能热量表100的ID信息一起发送给云端服务单元200，以及向暖气进水管电控阀门和暖气出水管电控阀门发出关闭控制指令，控制关闭暖气进水管和暖气出水管；
暖气进水管电控阀门106，用于根据中央控制单元CPU 105发来的关闭控制指令，控制关闭暖气进水管；
暖气出水管电控阀门107，用于根据中央控制单元CPU 105发来的关闭控制指令，控制关闭暖气出水管。
具体实现上，参见图3，所述智能热量表100还包括：数据存储单元108和数据显示单元109，所述中央控制单元CPU 105还用于将暖气进水管的进水流量和出水温度、暖气出水管的出水流量和出水温度、用户使用的热量信息以及暖气泄漏预警信息实时存储到数据存储单元108中，并根据用户输入的显示控制指令，在数据显示单元109上显示；
在本发明中，所述数据显示单元109可以为LCD显示屏。
在本发明中，所述数据存储单元108可以为非易失性随机访问存储器(Non-Volatile Random Access Memory，NVRAM)，该存储器是在断电后数据仍然能保留的半导体存储器，从而保证上面存储的信息不会因为断电而丢失。目前，所述NVRAM存储器包括SD卡(Secure Digital Memory Card，安全数码卡)以及其他类型的闪存扩展存储卡，例如，SONY记忆棒、多媒体卡(MMC)，CF卡(Compact Flash)以及内置的NAND闪存等。
参见图4，所述智能热量表100还包括：能量采集单元110，用于将所述暖气进水管和暖气出水管上的震动能量(一种机械能)转换为电能，并存储到可充电电源单元111中；
可充电电源单元111，分别与中央控制单元CPU 105、能量采集单元110相连接，用于实时存储所述能量采集单元110传递的电能，并为中央控制单元CPU提供工作用电。中央控制单元CPU再传递电能给上面连接的其他电子部件。
在本发明中，具体实现上，所述能量采集单元110包括多个压电薄膜传感器和能量收集芯片，所述能量收集芯片分别与所述多个压电薄膜传感器、可充电电源单元111相连接，所述多个压电薄膜传感器安装于所述暖气进水管和暖气出水管上，所述压电薄膜传感器在受到外部振动力的作用下，会产生电荷，然后传递给能量收集芯片，由能量收集芯片转化后存储到可充电电源单元111中。所述能量收集芯片可以为凌力尔特公司的、型号为LTC3588的压电式能量收集芯片。
在本发明中，具体实现上，所述可充电电源单元111优选为可充电锂电池。
参见图4，所述智能热量表100还包括：近场通信技术NFC单元112，该NFC单元112用于存储用户预先支付的热量费用额度信息，并根据用户实际使用的热量费用对该预先支付的热量费用额度信息进行削减，当削减后的预先支付的热量费用额度信息小于或者等于预设自动切断费用值时，向中央控制单元CPU 105发出关闭暖气进水管电控阀门和暖气出水管电控阀门的控制指令，控制关闭暖气进水管和暖气出水管，接着如果用户通过NFC卡重新开启NFC单元112时，则发出缴费提醒，并在预先支付的热量费用额度信息等于零时，再次向中央控制单元CPU 105发出关闭暖气进水管电控阀门和暖气出水管电控阀门的控制指令，控制关闭暖气进水管和暖气出水管；
中央控制单元CPU 105，还与NFC单元112相连接，用于接收NFC单元112发来的关闭暖气进水管电控阀门和暖气出水管电控阀门的控制指令，并转发给暖气进水管电控阀门106和暖气出水管电控阀门107。
需要说明的的是，对于本发明提供的智能暖气计量管理系统，其包括的智能热量表，费用交纳的方式主要有：一是用户持NFC卡到供热网点办理缴费业务后，通过NFC卡将缴费数据上传至智能热量表；二是用户通过手机同智能热量表建立网络连接，通过手机支付平台缴费；三是通过手机实现NFC缴费；四是通过云端服务单元提供的支付平台进行缴费。
因此，综上所述，与现有技术相比较，本发明提供的一种智能暖气计量管理系统，其集检测和控制功能于一身，可以对每个用户实际使用的热能进行科学计量，从而实现科学计费，并且在暖气发生泄漏时可以实时预警和远程控制，能够避免给用户造成严重的经济损失，给用户的生活带来极大的便利，有利于广泛的生产应用，具有重大的生产实践意义。
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 (5)

1.一种智能暖气计量管理系统，其特征在于，包括：
智能热量表，安装于用户的暖气进水管和暖气出水管上，用于实时检测用户暖气进水管的进水流量和进水温度，以及暖气出水管的出水流量和出水温度，计算获得用户使用的热量信息，并将暖气进水管的进水流量和进水温度、暖气出水管的出水流量和出水温度以及用户使用的热量信息，与本智能热量表的用户身份识别ID信息一起发送给云端服务单元，以及实时计算所述进水流量和出水流量之间的差值，当该差值大于预设泄漏预警值且持续时间大于预设检测时间长度，判断暖气存在泄漏，实时发出暖气泄漏预警信息并与本智能热量表的ID信息一起发送给云端服务单元，以及控制关闭暖气进水管和暖气出水管；
云端服务单元，与智能热量表相无线连接，用于接收智能热量表通过无线通信上传的带有本智能热量表ID信息的热量信息和暖气泄漏预警信息，实时进行存储，并且根据预设的单位热量费用，计算获得用户实际使用的热量费用并发送给智能热量表，以及接收用户控制终端发来的预设控制操作指令，并执行对应的控制操作；
用户控制终端，与云端服务单元相连接，用于接收用户输入的预设控制操作指令，并无线发送给云端服务单元。
2.如权利要求1所述的智能暖气计量管理系统，其特征在于，所述智能热量表包括：
暖气进水管流量检测传感器，用于检测暖气进水管的进水流量，然后输出给中央控制单元CPU；
暖气出水管流量检测传感器，用于检测暖气出水管的出水流量，然后输出给中央控制单元CPU；
暖气进水管温度检测传感器，用于检测暖气进水管的进水温度，然后输出给中央控制单元CPU；
暖气出水管温度检测传感器，用于检测暖气出水管的出水温度，然后输出给中央控制单元CPU；
中央控制单元CPU，分别与暖气进水管流量检测传感器、暖气出水管流量检测传感器、暖气进水管温度检测传感器和暖气出水管温度检测传感器相连接，用于根据暖气进水管的进水流量和进水温度，以及暖气出水管的出水流量和出水温度，计算获得用户使用的热量信息，并将暖气进水管的进水流量和进水温度、暖气出水管的出水流量和出水温度以及用户使用的热量信息，与本智能热量表的ID信息一起发送给云端服务单元，以及实时计算所述进水流量和出水流量之间的差值，当该差值大于预设泄漏预警值且持续时间大于预设检测时间长度，判断暖气存在泄漏，实时发出暖气泄漏预警信息并与本智能热量表的ID信息一起发送给云端服务单元，以及向暖气进水管电控阀门和暖气出水管电控阀门发出关闭控制指令，控制关闭暖气进水管和暖气出水管；
暖气进水管电控阀门，用于根据中央控制单元CPU发来的关闭控制指令，控制关闭暖气进水管；
暖气出水管电控阀门，用于根据中央控制单元CPU发来的关闭控制指令，控制关闭暖气出水管。
3.如权利要求2所述的智能暖气计量管理系统，其特征在于，所述智能热量表还包括：数据存储单元和数据显示单元，所述中央控制单元CPU还用于将暖气进水管的进水流量和出水温度、暖气出水管的出水流量和出水温度、用户使用的热量信息以及暖气泄漏预警信息实时存储到数据存储单元中，并根据用户输入的显示控制指令，在数据显示单元上显示。
4.如权利要求2或3所述的智能暖气计量管理系统，其特征在于，所述智能热量表还包括：能量采集单元，用于将所述暖气进水管和暖气出水管上的震动能量转换为电能，并存储到可充电电源单元中；
可充电电源单元，分别与中央控制单元CPU、能量采集单元相连接，用于实时存储所述能量采集单元传递的电能，并为中央控制单元CPU提供工作用电。
5.如权利要求4所述的智能暖气计量管理系统，其特征在于，所述智能热量表还包括：近场通信技术NFC单元，该NFC单元用于存储用户预先支付的热量费用额度信息，并根据用户实际使用的热量费用对该预先支付的热量费用额度信息进行削减，当削减后的预先支付的热量费用额度信息小于或者等于预设自动切断费用值时，向中央控制单元CPU发出关闭暖气进水管电控阀门和暖气出水管电控阀门的控制指令，控制关闭暖气进水管和暖气出水管，接着如果用户通过NFC卡重新开启NFC单元时，则发出缴费提醒，并在预先支付的热量费用额度信息等于零时，再次向中央控制单元CPU发出关闭暖气进水管电控阀门和暖气出水管电控阀门的控制指令，控制关闭暖气进水管和暖气出水管；
中央控制单元CPU，还与NFC单元相连接，用于接收NFC单元发来的关闭暖气进水管电控阀门和暖气出水管电控阀门的控制指令，并转发给暖气进水管电控阀门和暖气出水管电控阀门。
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