CN1538153A - 一种集中采暖分室计量方法及专用计量装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种集中采暖分室计量方法及专用计量装置，本发明的分室计量方法是通过下述步骤实现的：微处理器采集到设置在采暖楼内各住室的室内外温差T和该楼热力入口处的供回水温差t及供水流量q之后，计算出一栋楼的总供热功率∑P和各住室总采暖量∑V(V＝S·T)，在∑P与∑V等价值的原则下，获得分室、分户和一栋楼采暖计量各结果。本发明的专用计量装置由微处理器、安装在各室内外的温度传感器、安装在采暖楼热力入口处的热水流量传感器和供回水温度传感器组成。本发明的有益效果是有效地解决了长期且普遍存在的集中采暖分室分户计量收费的难题，其运行可靠性高，易于推广应用，易于对现有集中采暖系统的改造，它不仅适用于单、双管式集中采暖系统，也适用于中央空调系统。

Description

一种集中采暖分室计量方法及专用计量装置

                         技术领域

本发明涉及一种集中采暖分室计量方法及专用计量装置。

                         背景技术

采用传统的用热计量收费装置及方法，面临着难于解决的单管式采暖系统用热计量收费的实际困难，目前国内在集中采暖系统设计上，已经以立法的形式规定(参见建设部“民用建筑管理规定”、JGJ26-95、DB13(J)24-2000等)：“新建居住建筑的集中采暖系统应当(必须)采用双管系统，推行温度调节和户用热量计量装置，实行供热计量收费。”其显著缺点已经在实际贯彻中暴露出来：第一，双管方案施工技术复杂，消耗材料多，占地面积大；第二，每户一只的大量使用的热水计量表极易堵塞，必须附加过滤器(过滤器也极易堵塞)，运行可靠性很差；第三，由于没有合理解决供热功耗与用户室温之间的矛盾，目前出现了虽然已经分户计量到用热量，却又没能按照这个计量结果去对每个用户如实收费的尴尬局面；第四，无法处理对停止用热的用户收费问题及其它壁邻关系类问题，存在着潜在性的不安定团结的社会性困难；等等。

                         发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种适用于单、双管式集中采暖系统和中央空调系统的一种集中采暖分室计量方法及专用计量装置。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案：

一、一种集中采暖分室计量方法：

(1)输入步骤  把下列参数按初始化方法输入微处理器：该楼住室总个数M·N、各住室采暖面积S_mn、单位时间单位热功率P的价值α、热水比热c、计费开始底线值T₀₀、同室内某一只温度传感器(4)测得的实时值与其它各只温度传感器测得的实时值之间差别的绝对最大值容限T₀、任意两只室内温度传感器之间相对差别绝对最大值容限δ、同一只温度传感器测量的变化量与上一次测量室温实时值之间相对差别的绝对最大值容限δ₀；启动微处理器(1)中的采样间隔Δt计数器，并对时间j计数器清零；

(2)数据采集步骤  由微处理器实时采集现场各传感器的实时值：采集开始时，先启动时间j计数器；通过串行总线DQ(27)，点名采样各室温传感器(4、14)，获取第j时刻第mn住室室温T_jmn1、T_jmnc；点名采样各住室室外温传感器(5)，获取第j时刻对应的室外温度实时值T_jmn2，计算差值T_jmn＝T_jmn1-T_jmn2；分别点名采样热力入口处温度传感器(6、7)，获取第j时刻供水水温t_j1和回水水温t_j2，计算差值t_j＝t_j1-t_j2；采样热水流量传感器(9)，获取第j时刻热水流量q_j；

(3)数值计算步骤  由微处理器依次按下列方程A、B、C计算出一栋楼总供热价值X_jmn，第mn住室第j时刻用热价值x_jmn，某一住户的k个住室的第j个时刻用热价值y_kjmn：

a、计算出一栋采暖楼的总供热价值X_jmn，单位是元，并随着时间j的增加进行累加：

$X_{\mathrm{Jmn}}=\underset{J=0}{\overset{J}{\mathrm{\Σ}}}\mathrm{\α}*\mathrm{\Δt}*{\mathrm{cq}}_J*t_J=\underset{j=0}{\overset{J}{\mathrm{\Σ}}}\mathrm{\α}*\mathrm{\Δt}*P_J\·\·\·\left(A\right)$

上式简称为分楼计费方程A。其中，α为单位时间单位热功率的价值，元/W·s；

  c为热水比热，J/kg·℃；

Δt为采样周期，s；

t_j为该楼供回水温差，℃；

q_j为该楼供水流量，kg/s；

J为总供热时间，数值上等于Δt的个数；

P_j＝c·q_j·t_j

若为双管采暖方式时，

$P_J=\underset{m=1}{\overset{M}{\mathrm{\Σ}}}\underset{n=1}{\overset{N}{\mathrm{\Σ}}}{\mathrm{cq}}_{\mathrm{jmn}}(t_{\mathrm{Jmn}1}-t_{\mathrm{jmn}2})$

其中，q_jmn为入户热水流量，kg/s；

      t_jmn1为入户供水温度，℃；

      t_jmn2为入户回水温度，℃；

      t_j＝t_jmn1-t_jmn2，℃。

b、计算出第mn住室第j时刻用热价值x_jmn，单位是元，并随着时间j的增加进行累加：

$x_{\mathrm{jmn}}=\underset{j=0}{\overset{J}{\mathrm{\Σ}}}\mathrm{\α}*\mathrm{\Δt}*\frac{P_j}{\underset{m=1}{\overset{M}{\mathrm{\Σ}}}\underset{n=1}{\overset{N}{\mathrm{\Σ}}}{S}_{\mathrm{mn}}*(T_{\mathrm{jmn}}-T_0)}*S_{\mathrm{mn}}*(T_{\mathrm{Jmn}}-T_0)\·\·\·\left(B\right)$

若为双管采暖方式时，(B)式中T_jmn为第mn住户的室内外温差，且不参与方程C的计算；

c、计算属于某一自然住户的K个第mn住室的第j时刻总用热价值y_kjmn，单位是元，并随着时间j的增加进行累加：

$y_{\mathrm{kjmn}}=\underset{k=1}{\overset{K}{\mathrm{\Σ}}}{x}_{\mathrm{kjmn}}\·\·\·\left(C\right)$

其中，x_kjmn为属于户主K的第mn住室于第j时刻分室计量收费值；

(4)室内各传感器之间同步性判断及处理步骤：

 A、室内任意两只温度传感器同步性判断：

当

$\mathrm{sig}\[\left|\frac{\frac{\mathrm{\Δ}{T}_1}{{\mathrm{\ΔT}}_2}-a12}{a12}\right|-\mathrm{\δ}\]=1$

时，

按下列超差状态函数方程式D-G判断某只温度传感器是正向超差或负向超差：

a、第一只温度传感器正向超差状态函数

$f\left(T_1^{+}\right)=\mathrm{sig}\left(\right|\mathrm{\Δ}{T}_2\left|\right)\·\mathrm{sig}\left(\right|\frac{\frac{{\mathrm{\ΔT}}_1}{{\mathrm{\ΔT}}_2}-a_{12}}{a_{12}}|-\mathrm{\δ})\·\mathrm{sig}\left(\right|T_{10}\left|\right)\·\mathrm{sig}\left(\right|\frac{{\mathrm{\ΔT}}_1}{T_{10}}|-{\mathrm{\δ}}_0)\·\mathrm{sig}(\frac{{\mathrm{\ΔT}}_1}{T_{10}}-{\mathrm{\δ}}_0)=1\·\·\·\left(D\right)$

b、第一只温度传感器负向超差状态函数

$f\left(T_1^{-}\right)=\mathrm{sig}\left(\right|\mathrm{\Δ}{T}_2\left|\right)\·\mathrm{sig}\left(\right|\frac{\frac{{\mathrm{\ΔT}}_1}{{\mathrm{\ΔT}}_2}-a_{12}}{a_{12}}|-\mathrm{\δ})\·\mathrm{sig}\left(\right|T_{10}\left|\right)\·\mathrm{sig}\left(\right|\frac{{\mathrm{\ΔT}}_1}{T_{10}}|-{\mathrm{\δ}}_0)\·\mathrm{sig}(\frac{{\mathrm{\ΔT}}_1}{T_{10}}-{\mathrm{\δ}}_0)=0\·\·\·\left(E\right)$

c、第二只温度传感器正向超差状态函数

$f\left(T_2^{+}\right)=\mathrm{sig}\left(\right|\mathrm{\Δ}{T}_2\left|\right)\·\mathrm{sig}\left(\right|\frac{\frac{{\mathrm{\ΔT}}_1}{{\mathrm{\ΔT}}_2}-a_{12}}{a_{12}}|-\mathrm{\δ})\·\mathrm{sig}\left(\right|T_{10}\left|\right)\·\stackrel{\‾}{\mathrm{sig}\left(\right|\frac{{\mathrm{\ΔT}}_1}{T_{10}}|-{\mathrm{\δ}}_0)}\·\mathrm{sig}(\frac{{\mathrm{\ΔT}}_1}{T_{10}}-{\mathrm{\δ}}_0)=1\·\·\·\left(F\right)$

d、第二只温度传感器负向超差状态函数

$f\left(T_2^{-}\right)=\mathrm{sig}\left(\right|\mathrm{\Δ}{T}_2\left|\right)\·\mathrm{sig}\left(\right|\frac{\frac{{\mathrm{\ΔT}}_1}{{\mathrm{\ΔT}}_2}-a_{12}}{a_{12}}|-\mathrm{\δ})\·\mathrm{sig}\left(\right|T_{10}\left|\right)\·\stackrel{\‾}{\mathrm{sig}\left(\right|\frac{{\mathrm{\ΔT}}_1}{T_{10}}|-{\mathrm{\δ}}_0)}\·\mathrm{sig}(\frac{{\mathrm{\ΔT}}_1}{T_{10}}-{\mathrm{\δ}}_0)=0\·\·\·\left(G\right)$

判断原则如下：当函数f(T₁ ⁺)值为1时，判第一只温度传感器正向超差；当函数f(T₁ ^-)值为0时，判第一只温度传感器负向超差；当函数f(T₂ ⁺)值为1时，判第二只温度传感器正向超差；当函数f(T₂ ^-)值为0时，判第二只温度传感器负向超差。

B、当发现两只室内温度传感器不同步时，微处理器将不让出现问题的温度传感器所测量的实时值参于方程A、B、C的计算，并把该状态通知管理人员进行处理。

本发明的集中采暖分室计量方法的设计原理如下：微处理器采集到设置在采暖楼内各住室的室内外温差T和该楼热力入口处的供回水温差t及供水流量q之后，计算出一栋楼的总供热功率∑P和各住室总采暖量∑V(V＝S·T)，在∑P与∑V等价值的原则下，获得分室、分户和一栋楼采暖计量各结果。因此，该法简称为PV等价法。

二、实现本发明方法的专用装置：它包括有微处理器、总线驱动器、键盘控制口和备用电源、安装在各室内的温度传感器、安装在各相应室外的温度传感器、安装在热力入口处的热水流量传感器及供水温度传感器和回水温度传感器；温度传感器和流量传感器的数据端DQ、电源端V_DD和地线端GND分别接在串行数据总线、电源总线和地总线上；串行数据总线通过总线驱动器接微处理器的通用串行端口(R_x、T_x)上，微处理器的端口P_2.2接总线驱动器的控制端1脚；键盘控制口接微处理器的P_2.0口，备用电源接微处理器的P_2.1口。

本装置还包括有打印控制口、信息远传控制口、读IC卡控制口、存储器扩展口、显示控制口，上述各接口分别接在微处理器的并行数据总戏DBUS和地址总线ABUS上，地址总线ABUS通过地址锁存器接微处理器的P₀口。

所述的温度传感器和流量传感器均采用串行数字式传感器。

本装置还包括有安装在各室内的辅助温度传感器，辅助温度传感器与室内的一个温度传感器安装在一个壳体内，辅助温度传感器的感温面与壳体的内表面相接触，温度传感器位于壳体的中部，壳体为带孔的双层壳体，外层上的孔与内层上的孔相互错位；辅助温度传感器的数据端DQ、电源V_DD和地线端GND分别接在串行数据总线、电源总线和地总线上。

每个住室内的室内温度传感器的数量为1只以上。

本发明的有益效果如下：

(1)本发明使集中采暖系统的分室、分户、分楼计量与收费同时得以实现，且方法极为简单易行。对于一栋楼来说，只需使用一只热水表计和一些温度计(即数字式、单总线制温度传感器)，运行可靠性大大提高。

(2)如果把供热供冷功率统称为热功率的话，则本发明对单管采暖系统和双管采暖系统以及中央空调等都适用。尤其对旧楼单管采暖系统的分室、分户、分楼计量收费改造极易实现，费用低、占地少，技术简单。

(3)本发明无需实测各住室、各住户的用热量数到底是多少数值，于是，就允许各住室、各住户自行通过任意非定量的手段进行室温调控，改善居住质量，而且可以促进节能。

(4)本发明在考虑了与壁邻住室之间的热交换因素时也适用。因为，产生室温T_mn1的热功率P_mn中包含着壁邻住室流到第mn住室的热功率分量。就意味着，对于那些不住人而关闭了自己散热器管路的住室，分室计费方程B也适用。因此，该住室也需按方程B支付从壁邻住室传导过来的用热费用。这既是公平合理的，又有利于社会的安定团结。同时也意味着，关闭自己住室散热器时，可以随时随地任意进行，不需要任何管理部门去管理，与人与己都方便。

(5)本发明对室外气候变化时也适用。这是因为，不仅室内外温差项包含着外界环境温度的因素，而且计费方程中的系数都是在线值，其值包含了风力风向、晴阴雨雪等气候因素。例如，气候变坏时，耗能多，收费多；气候变好时，耗能少，节能归自己。

(6)本发明使供热用热计量与收费一体化的装置变得极为简单，且一栋楼只需一个这样的装置，如附图1所示。(原则地讲，一个采暖小区用一个这样的装置也是可以的，但考虑管路配置的不均衡性的影响，最好是一楼一表)

(7)本发明用于计费计算的主要参数室温T_jmn，是一种相对性程度较大的物理量，因此，在室温传感器的测点选择上，以及对室温传感器绝对精度上，都相对地降低了要求，其测点和精度上能满足有关的国家标准规范JGJ132-200基本要求便可，这对将要装修和已经装修住室的采暖计量改造来说，无疑提供了很大的灵活性。

                        附图说明

图1为本发明的专用计量装置的电路原理图。

图2为本发明集中采暖分室计量方法的程序框图。

图3为利用恒通径三通阀门调控室温的方法示意图。

图4为利用改变物料遮掩散热器面积来控制室温的方法示意图。

图5为辅助温度传感器14与室内温度传感器4装在一起的结构示意图。

图6为室内温度传感器4与辅助温度传感器14二者出现不同步时的T-t函数曲线图。

                     具体实施方式

一、本发明集中采暖分室计量方法的具体实施方式：

1、选择好单管式或双管式采暖(以单管式为例)，设置各参数：热水比热c、计费开始底线值T₀、建筑规摸参数M、N、采暖面积参数S_mn、单位时间单位热功率的价值α、设置同室各温传感器之间差别最大绝对值容限T₀₀，设置任意两只室内温度传感器之间容差上限值δ、δ₀。当启动了固定的数据采样周期Δt定时器和对采样次数计数器J后，微处理器1就分别从附图1中的温度传感器4、14、5采集第j时刻第mn住室的室内外温度T_jmn1、T_jmnc和T_jmn2，并计算差值T_jmn＝T_jmn1-T_jmn2；分别从附图1中的供回水温度传感器6、7采集第j时刻该采暖楼热力入口处的供水温度t_j1、回水温度t_j2，并计算差值t_j＝t_j1-t_j2；从附图1中的流量传感器9采集热水流量q_j。

2、把第j时刻采集到的实时数据带入下列方程，计算出该楼第j时刻总

$X_{\mathrm{jmn}}=\underset{j=0}{\overset{J}{\mathrm{\Σ}}}\mathrm{\α}*\mathrm{\Δt}*{\mathrm{cq}}_j*t_j=\underset{j=0}{\overset{J}{\mathrm{\Σ}}}\mathrm{\α}*\mathrm{\Δt}*P_j\·\·\·\left(A\right)$

供热量的价值X_jmn单位是元，并对其累加：

上式可简称为分楼计费方程A。

其中，α为单位时间单位热功率的价值，元/W·s；

c为热水比热，J/kg·℃；

Δt为采样周期，s；

t_j为该楼供回水温差，℃；

q_j为该楼供水流量，kg/s；

J为总供热时间，数值上等于Δt的个数；

P_j＝c·q_j·t_j

若为双管采暖方式时，

$P_j=\underset{m=1}{\overset{M}{\mathrm{\Σ}}}\underset{n=1}{\overset{N}{\mathrm{\Σ}}}{\mathrm{cq}}_{\mathrm{jmn}}(t_{\mathrm{jmn}1}-t_{\mathrm{jmn}2})$

              其中，q_jmn为入户热水流量，kg/s；

                    t_jmn1为入户供水温度，℃；

                    t_jmn2为入户回水温度，℃；

                    t_j＝t_jmn1-t_jmn2，℃。

3、计算第mn住室第j时刻用热价值x_jmn，单位是元，并对其进行累加：

$x_{\mathrm{jmn}}=\underset{j=0}{\overset{J}{\mathrm{\Σ}}}\mathrm{\α}*\mathrm{\Δt}*P_j*\frac{S_{\mathrm{mn}}*(T_{\mathrm{jmn}}-T_0)}{\underset{m=1}{\overset{M}{\mathrm{\Σ}}}\underset{n=1}{\overset{N}{\mathrm{\Σ}}}{S}_{\mathrm{mn}}*(T_{\mathrm{jmn}}-T_0)}\·\·\·\left(B\right)$

上式可简称为分室计费方程B。

其中，S_mn为第mn住室采暖面积；T_jmn-T₀＜0者不参与(B)式、(C)式的计算和累加，并由微处理器1转管理部门进行相应的处理；双管采暖方式时，(B)式中T_jmn为第mn住户的室内外温差，且不参与(C)式的计算。

T₀的设置，是考虑到各住室会得到采暖供热功率以外的其它自然性能源对室温T贡献份额，如地热、采光、生活用电、生命生活化学热等，都会产生采暖供热附加。集中采暖管理部门，可参照有关的国家规范，如GBJ19-87等，在T₀＝0℃-5℃范围内，以供热与用热双方都能接受为原则选取。

4、计算具有K个住室的自然户第j时刻用热价值y_kjmn，单位是元，并对其进行累加：

$y_{\mathrm{kjmn}}=\underset{k=1}{\overset{K}{\mathrm{\Σ}}}{x}_{\mathrm{kjmn}}\·\·\·\left(C\right)$

其中，x_kjmn为属于户主K的第mn住室于第j时刻分室计量收费值。

上式可简称为分户计费方程C。

以时刻j为参变量，重复进行上述各步，直至采暖季节结束时，便从各累积结果中，得出集中采暖的每一个住室、每一个住户以及整个一栋楼的用热计量结果。

5、根据图6所示的方法，比较各实时室温39(T_jmn)和对应的实时壳温40(t_jmnc)，判断是否发生了39(T_jmn)与40(t_jmnc)不同步现象(也包括比较同室内其它任意两只温度传感器4测得的实时值之间是否不同步)，若有不同步现象，或者发现同室内某一只温度传感器4测得的实时值与其它各只的实时值之间差别的绝对值大于或等于允差最大容限T₀₀时，可判定该传感器处故障状态或处被人为侵扰状态，微处理器1便可根据预先安排进行处理，并不再参与本次室温T_jmn1的平均值计算过程，而当该传感器恢复正常时，仍可重新参与到T_jmn1的平均值计算过程。

以下介绍判断同室内任意两只室温传感器的工作状态的具体实施方法(也是二者同步性的判断方法，也适用于4、14之间工做壮态的判别)。

下边，先对如下所述的判别式做一些具体的说明，其基本思路是：设ΔT₁、ΔT₂是两只温度传感器相对于上次测量值T₁₀、T₁₂的增量，两增量上一次值ΔT₁₀、ΔT₂₀之比值为ΔT₁₀/ΔT₂₀＝a₁₂，则式

$\left|\frac{\frac{{\mathrm{\Δ\&Tgr;}}_1}{{\mathrm{\Δ\&Tgr;}}_2}-{\mathrm{\α}}_{12}}{{\mathrm{\α}}_{12}}\right|$

表征了这两只温度传感器检出值的相对变化量的大小，如果新计算出的相对变化量的大小，超出了管理部门事先所规定的最大允许变化量上限值δ，就可以认为这两只温度传感器之一发生了错误，这种错误状态可用标准的符号函数

$\mathrm{sig}\[\left|\frac{\frac{{\mathrm{\ΔT}}_1}{{\mathrm{\ΔT}}_2}-a_{12}}{a_{12}}\right|-\mathrm{\δ}\]$

唯一地描述出来。其中，符号函数sig()的含义为：当表达式()的值大于1时，即()＞1时，函数值sig()＝1；当()≤0时，函数值sig()＝0。于是，若上述的

$\mathrm{sig}\[\left|\frac{\frac{{\mathrm{\ΔT}}_1}{{\mathrm{\ΔT}}_2}-a_{12}}{a_{12}}\right|-\mathrm{\δ}\]=1$

则表达了这两只温度传感器之一有错的事实；若

$\mathrm{sig}\[\left|\frac{\frac{{\mathrm{\ΔT}}_1}{{\mathrm{\ΔT}}_2}-a_{12}}{a_{12}}\right|-\mathrm{\δ}\]=0$

则表达了这两只温度传感器之中无错的事实。因此，该式可当作进行下列具体判别的开始条件：一旦这一条件出现时，就需要计算下边(D)-(G)各判别式的值，以便判断清楚是哪一只出了错，以及出错的极性如何。例如，当上述出错条件满足后，若下边判别式(D)＝f(T₁ ⁺)＝1，则表明了这只温度传感器发生了正向超差过程，判别式(E)＝f(T₁ ^-)＝0，则表明这只温度传感器发生了负向超差过程；若下边判别式(F)＝f(T₂ ⁺)＝1，则表明了另一只温度传感器发生了正向超差过程；判别式(G)＝f(T₂ ^-)＝0，则表明了另一只温度传感器发生了负向超差过程。

在下列判别式中，例如第(D)式中，引入sig(|ΔT₂|)、sig(|T₁₀|)是防止带分母的各式发散；sig(|ΔT₁/T₁₀|-δ₀)是第一只温度传感器出错状态判别式，其中，δ₀为相对变化量|ΔT₁/T₁₀|最大允许值；sig(ΔT₁/T₁₀-δ₀)是第一只温度传感器出错方向判别式，其中，δ₀与上式含义相同。其它判别式中的各项含义，与第(D)式中各项含义相类似，不再重述。

具体实施方法如下：

(1)第一只温度传感器正向超差状态函数

$f\left(T_1^{+}\right)\mathrm{sig}\left(\right|{\mathrm{\ΔT}}_2\left|\right)\·\mathrm{sig}\left(\right|\frac{\frac{{\mathrm{\ΔT}}_1}{{\mathrm{\ΔT}}_2}-a_{12}}{a_{12}}|-\mathrm{\δ})\·\mathrm{sig}\left(\right|T_{10}\left|\right)\·\mathrm{sig}\left(\right|\frac{{\mathrm{\ΔT}}_1}{T_{10}}|-{\mathrm{\δ}}_0)\·\mathrm{sig}(\frac{{\mathrm{\ΔT}}_1}{T_{10}}-{\mathrm{\δ}}_0)=1\·\·\·\left(D\right)$

(2)第一只温度传感器负向超差状态函数

$f\left(T_1^{-}\right)\mathrm{sig}\left(\right|{\mathrm{\ΔT}}_2\left|\right)\·\mathrm{sig}\left(\right|\frac{\frac{{\mathrm{\ΔT}}_1}{{\mathrm{\ΔT}}_2}-a_{12}}{a_{12}}|-\mathrm{\δ})\·\mathrm{sig}\left(\right|T_{10}\left|\right)\·\mathrm{sig}\left(\right|\frac{{\mathrm{\ΔT}}_1}{T_{10}}|-{\mathrm{\δ}}_0)\·\mathrm{sig}(\frac{{\mathrm{\ΔT}}_1}{T_{10}}-{\mathrm{\δ}}_0)=0\·\·\·\left(E\right)$

(3)第二只温度传感器正向超差状态函数

$f\left(T_2^{+}\right)\mathrm{sig}\left(\right|{\mathrm{\ΔT}}_2\left|\right)\·\mathrm{sig}\left(\right|\frac{\frac{{\mathrm{\ΔT}}_1}{{\mathrm{\ΔT}}_2}-a_{12}}{a_{12}}|-\mathrm{\δ})\·\mathrm{sig}\left(\right|T_{10}\left|\right)\·\stackrel{\‾}{\mathrm{sig}\left(\right|\frac{{\mathrm{\ΔT}}_1}{T_{10}}|-{\mathrm{\δ}}_0)}\·\mathrm{sig}(\frac{{\mathrm{\ΔT}}_1}{T_{10}}-{\mathrm{\δ}}_0)=1\·\·\·\left(F\right)$

(4)第二只温度传感器负向超差状态函数

$f\left(T_2^{-}\right)\mathrm{sig}\left(\right|{\mathrm{\ΔT}}_2\left|\right)\·\mathrm{sig}\left(\right|\frac{\frac{{\mathrm{\ΔT}}_1}{{\mathrm{\ΔT}}_2}-a_{12}}{a_{12}}|-\mathrm{\δ})\·\mathrm{sig}\left(\right|T_{10}\left|\right)\·\stackrel{\‾}{\mathrm{sig}\left(\right|\frac{{\mathrm{\ΔT}}_1}{T_{10}}|-{\mathrm{\δ}}_0)}\·\mathrm{sig}(\frac{{\mathrm{\ΔT}}_1}{T_{10}}-{\mathrm{\δ}}_0)=0\·\·\·\left(G\right)$

二、本发明的专用设备的具体实施方式：

整个集中采暖分室计量装置的系统构成如附图1所示。以单管串联式采暖的一栋楼为例。设该楼内有M条垂直供水管路，每条管路中串联有N个住室。对于双管式系统，相当于该楼内有M个垂直排列的住室串，共N层。其中，室内温度传感器4(含辅助温度传感器14，另见附图6)被分别设置在楼内每一个住室内，以便获取室内温度T_jmn1的实时值；各室外温度传感器5分别设置在住室外边，以便获取对应的室外温度T_jmn2的实时值(根据实际情况，室外温度传感器5的数量可以适当少于室内温度传感器4的数量)。安装在该集中采暖楼的热力入口处的流量传感器9在双管采暖方式时，其数量将增至每户一只，以获取每户热水流量q_mn，检测供水温度t_j1的温度传感器6和检测回水温度t_j2的温度传感器7在双管采暖方式时，其数量将增至每户各一只，分别获取每户供回水温t_mn1、t_mn2值。

本专用装置包括有微处理器1、总线驱动器17、键盘控制口2和备用电源15、安装在各室内的温度传感器4、安装在各相应室外的温度传感器5、安装在采暖楼热力入口处的热水流量传感器9及供水温度传感器6和回水温度传感器7；温度传感器4、5、6、7和流量传感器9的数据端DQ、电源端V_DD和地线端GND分别接在串行数据总线27、电源总线26和地总线28上；串行数据总线27通过总线驱动器17接微处理器1的通用串行端口(R_x、T_x)上，微处理器1的端口P_2.2接总线驱动器17的控制端1脚；键盘控制口2接微处理器1的P_2.0口，备用电源15接微处理器1的P_2.1口。

它还包括有打印控制口10、信息远传控制口11、读IC卡控制口12、存储器扩展口13、显示控制口16，上述各接口分别接在微处理器1的并行数据总戏DBUS18和地址总线ABUS19上，地址总线ABUS19通过地址锁存器52接微处理器1的P₀口。

温度传感器4、5、6、7和流量传感器9均采用串行数字式传感器。

它还包括有安装在各室内的辅助温度传感器14，辅助温度传感器14与室内的一个温度传感器4安装在一个壳体24内，辅助温度传感器14的感温面与壳体24的内表面相接触，温度传感器4位于壳体24的中部，壳体24为带孔的双层壳体，外层上的孔25与内层51上的孔50相互错位；辅助温度传感器14的数据端DQ、电源V_DD和地线端GND分别接在串行数据总线27、电源总线26和地总线28上。

在图5中，辅助温度传感器14的感温面与导热性良好的外壳24内表面紧密热偶合，以便实时测取壳温40(t_jmnc)。这种温度传感器，具有如下优点：当有不等于当时室温39(T_jmn)的物体接触导热良好的外壳24时，被检出的壳温40(t_jmnc)将如附图6所示的那样，壳温40(t_jmnc)比室温39(T_jmn1)变化速度快，微处理器比较出二者在时间上不再同步变化时，便可发现有非法干扰室温传感器的操作的存在或温度传感器4处故障状态，转由管理部门根据事先的规定处理。该法也适用于同住室内其它两只温度传感器工做状态的判别，从而提高了温度传感器检出室温的可靠性。

各住户自行调控各住室温度的调控方法如图3、4所示，具体调控室温的方法，可能是非常简单的，如附图3所示的方法就是一例。在供水管29流向住室内散热器30的管路31上，加装一只恒通径三通调节阀32，阀32的另一出水口上的管路33就与散热器管路34一同汇接到总回水管35上。只需任意调节阀32的开度，就可以实现该室温的调控。又如附图4所示的另一种调控室温方法：散热器36上遮掩上一块耐热、柔软、导热不良的物料37，只需改变物料37对散热器36遮掩面积大小，就可实现室温控制。

本发明对于已建楼采暖改造来说，每个住室内的温度传感器4的数量可以少一些，如取1只，并把它们设在供水立管附近，以便使改造时发生的新增温度传感器配线管路能够沿着供水管路配置，有利于旧楼改造的工程实现。又如新建楼，每个住室内的温度传感器4的数量可多一些，最佳为3只(注意，共含6只温度传感器，显然太多时也不适宜)，在每个住室内的几个顶角处放置；新增温度传感器配线管路可以灵活按排。

对于每个住室内设置2只以上温度传感器4的系统，除了可以对其取平均值用以提高室温值T_jmn1的客观性之外，显然具有系统冗余的特征，即：其中任何一只发生了故障，或受到了人为侵扰，则微处理器1便可根据事先的安排，随时解除有问题的温度传感器4及实行其它管理性处理，如及时检修等。而其余的温度传感器仍能保证系统照常工作，有利于系统可靠性的提高。从这一角度来说，每一住室内温度传感器4最好取2只，旧楼改造时取1只也可以，新建楼则取2-3只为好。当发生上述两种情况之一时，故障状态温度传感器4也就不参与本次的T_jmn1的平均值计算过程；当该温度传感器4恢复正常时，可重新参与T_jmn1的平均值计算过程。

所用的温度传感器4，都设置在每个住室顶棚附近的不影响人们正常活动的气流比较稳定的滞流层空间内，其最佳空间范围是：从住室顶棚起向下100mm-350mm之间，且各住室的温度传感器4的安装位置应一致。对于选取每住室2只温度传感器的已建楼改造者，温度传感器4的配线管可沿着垂直向供回水管设置，温度传感器4就以该配线管为安装平台，布置在上述的滞流层空间内便可；对于每室选取3只温度传感器的新建楼，温度传感器4可以分别布置在该住室的3个气流较稳定的顶角附近，并处于上述的滞流层空间内。

Claims (6)

1、一种集中采暖分室计量方法，其特征在于：

(1)、输入步骤  把下列参数按初始化方法输入微处理器：该楼住室总个数M·N、各住室采暖面积S_mn、单位时间单位热功率P的价值α、热水比热c、计费开始底线值T₀₀、同室内某一只温度传感器(4)测得的实时值与其它各只温度传感器测得的实时值之间差别的绝对最大值容限T₀、任意两只室内温度传感器之间相对差别绝对最大值容限δ、同一只温度传感器测量的变化量与上一次测量室温实时值之间相对差别的绝对最大值容限δ₀；启动微处理器(1)中的采样间隔Δt计数器，并对时间j计数器清零；

(2)数据采集步骤  由微处理器实时采集现场各传感器的实时值：采集开始时，先启动时间j计数器；通过串行总线DQ(27)，点名采样各室温传感器(4、14)，获取第j时刻第mn住室室温T_jmn1、T_jmnc；点名采样各住室室外温传感器(5)，获取第j时刻对应的室外温度实时值T_jmn2，计算差值T_jmn＝T_jmn1-T_jmn2；分别点名采样热力入口处温度传感器(6、7)，获取第j时刻供水水温t_j1和回水水温t_j2，计算差值t_j＝t_j1-t_j2；采样热水流量传感器(9)，获取第j时刻热水流量q_j；

(3)数值计算步骤  由微处理器依次按下列方程A、B、C计算出一栋楼总供热价值X_jmn，第mn住室第j时刻用热价值x_jmn，某一住户的k个住室的第j个时刻用热价值y_kjmn：

a、计算出一栋采暖楼的总供热价值X_jmn，单位是元，并随着时间j的增加进行累加：

$X_{\mathrm{jmn}}=\underset{j=0}{\overset{J}{\mathrm{\Σ}}}\mathrm{\α}*\mathrm{\Δt}*{\mathrm{cq}}_j*t_j=\underset{j=0}{\overset{J}{\mathrm{\Σ}}}\mathrm{\α}*\mathrm{\Δt}*P_j---\left(A\right)$

上式简称为分楼计费方程A。其中，α为单位时间单位热功率的价值，元/W·s；

c为热水比热，J/kg·℃；

Δt为采样周期，s；

t_j为该楼供回水温差，℃；

q_j为该楼供水流量，kg/s；

J为总供热时间，数值上等于Δt的个数；

P_j＝c·q_j·t_j

若为双管采暖方式时，

$P_j=\underset{m=1}{\overset{M}{\mathrm{\Σ}}}\underset{n=1}{\overset{N}{\mathrm{\Σ}}}{\mathrm{cq}}_{\mathrm{jmn}}(t_{\mathrm{jmn}1}-t_{\mathrm{jmn}2})$

其中，q_jmn为入户热水流量，kg/s；

      t_jmn1为入户供水温度，℃；

      t_jmn2为入户回水温度，℃；

      t_j＝t_jmn1-t_jmn2，℃。

b、计算出第mn住室第j时刻用热价值x_jmn，单位是元，并随着时间j的增加进行累加：

$x_{\mathrm{jmn}}=\underset{j=1}{\overset{J}{\mathrm{\Σ}}}\mathrm{\α}*\mathrm{\Δt}*\frac{P_j}{\underset{m=1}{\overset{M}{\mathrm{\Σ}}}\underset{n=1}{\overset{N}{\mathrm{\Σ}}}{S}_{\mathrm{mn}}*(T_{\mathrm{jmn}}-T_0)}{*S}_{\mathrm{mn}}*(T_{\mathrm{jmn}}-T_0)----\left(B\right)$

若为双管采暖方式时，(B)式中T_jmn为第mn住户的室内外温差，且不参与方程C的计算；

c、计算属于某一自然住户的K个第mn住室的第j时刻总用热价值y_kjmn，单位是元，并随着时间j的增加进行累加：

$y_{\mathrm{kjmn}}=\underset{k=1}{\overset{K}{\mathrm{\Σ}}}{x}_{\mathrm{kjmn}}----\left(C\right)$

其中，x_kjmn为属于户主K的第mn住室于第j时刻分室计量收费值；(4)室内各传感器之间同步性判断及处理步骤：

A、室内任意两只温度传感器同步性判断：当 $\mathrm{sig}\left[\right|\frac{\frac{\mathrm{\Δ}{T}_1}{{\mathrm{\ΔT}}_2}-a_{12}}{a_{12}}|-\mathrm{\δ}]=1$ 时，

按下列超差状态函数方程式D-G判断某只温度传感器是正向超差或负向

超差：

a、第一只温度传感器正向超差状态函数

$f\left(T_1^{+}\right)=\mathrm{sig}\left(\right|{\mathrm{\ΔT}}_2\left|\right)\·\mathrm{sig}\left(\right|\frac{\frac{\mathrm{\Δ}{T}_1}{{\mathrm{\ΔT}}_2}-a_{12}}{a_{12}}|-\mathrm{\δ})\·\mathrm{sig}\left(\right|T_{10}\left|\right)\·\mathrm{sig}\left(\right|{\frac{{\mathrm{\ΔT}}_1}{T_{10}}}_{}|-{\mathrm{\δ}}_0)\·\mathrm{sig}(\frac{\mathrm{\Δ}{T}_1}{T_{10}}-{\mathrm{\δ}}_0)=1-----\left(D\right)$

b、第一只温度传感器负向超差状态函数

$f\left(T_1^{-}\right)=\mathrm{sig}\left(\right|{\mathrm{\ΔT}}_2\left|\right)\·\mathrm{sig}\left(\right|\frac{\frac{\mathrm{\Δ}{T}_1}{\mathrm{\Δ}{T}_2}-a_{12}}{a_{12}}|-\mathrm{\δ})\·\mathrm{sig}\left(\right|T_{10}\left|\right)\·\mathrm{sig}\left(\right|\frac{{\mathrm{\ΔT}}_1}{T_{10}}|-{\mathrm{\δ}}_0)\·\mathrm{sig}\left(\frac{{\mathrm{\ΔT}}_1}{T_{10}}{-\mathrm{\δ}}_0\right)=0-----\left(E\right)$

c、第二只温度传感器正向超差状态函数

$f\left(T_2^{+}\right)=\mathrm{sig}\left(\right|{\mathrm{\ΔT}}_2\left|\right)\·\mathrm{sig}\left(\right|\frac{\frac{\mathrm{\Δ}{T}_1}{\mathrm{\Δ}{T}_2}-a_{12}}{a_{12}}|-\mathrm{\δ})\·\mathrm{sig}\left(\right|T_{10}\left|\right)\·\stackrel{\‾}{\mathrm{sig}\left(\right|\frac{\mathrm{\Δ}{T}_1}{T_{10}}|-{\mathrm{\δ}}_0)}\·\mathrm{sig}(\frac{\mathrm{\Δ}{T}_1}{T_{10}}-{\mathrm{\δ}}_0)=1----\left(F\right)$

d、第二只温度传感器负向超差状态函数

$f\left(T_2^{-}\right)=\mathrm{sig}\left(\right|{\mathrm{\ΔT}}_2\left|\right)\·\mathrm{sig}\left(\right|\frac{\frac{{\mathrm{\ΔT}}_1}{{\mathrm{\ΔT}}_2}-a_{12}}{a_{12}}|-\mathrm{\δ})\·\mathrm{sig}\left(\right|T_{10}\left|\right)\·\stackrel{\‾}{\mathrm{sig}\left(\right|\frac{{\mathrm{\ΔT}}_1}{T_{10}}\left|{-\mathrm{\δ}}_0\right)}\·\mathrm{sig}(\frac{{\mathrm{\ΔT}}_1}{T_{10}}-{\mathrm{\δ}}_0)=0---\left(G\right)$

判断原则如下：当函数f(T₁ ⁺)值为1时，判第一只温度传感器正向超差；当函数f(T₁ ^-)值为0时，判第一只温度传感器负向超差；当函数f(T₂ ⁺)值为1时，判第二只温度传感器正向超差；当函数f(T₂ ^-)值为0时，判第二只温度传感器负向超差。

B、当发现两只室内温度传感器不同步时，微处理器将不让出现问题的温度传感器所测量的实时值参于方程A、B、C的计算，并把该状态通知管理人员进行处理。

2、一种集中采暖分室计量方法的专用计量装置，其特征在于它包括有微处理器(1)、总线驱动器(17)、键盘控制口(2)和备用电源(15)、安装在各室内的温度传感器(4)、安装在各相应室外的温度传感器(5)、安装在热力入口处的热水流量传感器(9)及供水温度传感器(6)和回水温度传感器(7)；温度传感器(4、5、6、7)和流量传感器(9)的数据端DQ、电源端V_DD和地线端GND分别接在串行数据总线(27)、电源总线(26)和地总线(28)上；串行数据总线(27)通过总线驱动器(17)接微处理器(1)的通用串行端口(R_x、T_x)上，微处理器(1)的端口P_2.2接总线驱动器(17)的控制端1脚；键盘控制口(2)接微处理器(1)的P_2.0口，备用电源(15)接微处理器(1)的P_2.1口。

3、根据权利要求2所述的专用计量装置，其特征在于它还包括有打印控制口(10)、信息远传控制口(11)、读IC卡控制口(12)、存储器扩展口(13)、显示控制口(16)，上述各口分别接在微处理器(1)的并行数据总戏DBUS(18)和地址总线ABUS(19)上，地址总线ABUS(19)通过地址锁存器(52)接微处理器(1)的P₀口。

4、根据权利要求3所述的专用计量装置，其特征在于温度传感器(4、5、6、7)和流量传感器(9)采用串行数字式传感器。

5、根据权利要求4所述的专用计量装置，其特征在于它还包括有安装在各室内的辅助温度传感器(14)，辅助温度传感器(14)与室内的一个温度传感器(4)安装在一个壳体(24)内，辅助温度传感器(14)的感温面与壳体(24)的内表面相接触，温度传感器(4)位于壳体(24)的中部，壳体(24)为带孔的双层壳体，外层上的孔(25)与内层(51)上的孔(50)相互错位；辅助温度传感器(14)的数据端DQ、电源V_DD和地线端GND分别接在串行数据总线(27)、电源总线(26)和地总线(28)上。

6、根据权利要求5所述的专用计量装置，其特征在于每个住室内的室内温度传感器的数量为1只以上。