供暖管網(wǎng)熱量統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)分解采集傳輸系統(tǒng)及方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及供暖管網(wǎng)熱量統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)分解采集傳輸系統(tǒng)，包括熱量數(shù)據(jù)集中器、熱水表采集器、單元傳感采集器和溫控閥；方法包括：安裝在用戶的溫控閥；單元傳感采集器和熱水表采集器接收到熱量數(shù)據(jù)集中器發(fā)出的采集指令后，分別進(jìn)行數(shù)據(jù)采集、處理及儲存；單元傳感采集器和熱水表采集器分別將處理后的分解數(shù)據(jù)回傳給熱量數(shù)據(jù)集中器；熱量數(shù)據(jù)集中器將接收的各分解數(shù)據(jù)進(jìn)行合成運(yùn)算后，得到各用戶熱量數(shù)據(jù)的集合并傳輸至上位機(jī)。本發(fā)明通過熱量統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)分解采集與集中合成運(yùn)算的方法，采用無線通訊技術(shù)，解決了熱量數(shù)據(jù)難采集和不準(zhǔn)確的問題。在原理上保證了恒定室溫，實(shí)現(xiàn)了對熱量的控制管理，即實(shí)現(xiàn)了對熱量數(shù)據(jù)的計(jì)量，也產(chǎn)生了顯著的節(jié)能效果。
【專利說明】供暖管網(wǎng)熱量統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)分解采集傳輸系統(tǒng)及方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種熱量統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)分解采集傳輸系統(tǒng)及方法，具體地說是一種適用于 熱電廠全天供暖管網(wǎng)熱量統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)分解采集、合成運(yùn)算并傳輸?shù)南到y(tǒng)和方法。

【背景技術(shù)】
[0002] 供暖系統(tǒng)中的熱水做為重要的二次能源，廣泛的應(yīng)用于人們的生活中，每年在供 暖方面的收費(fèi)高達(dá)幾千億元，因此，熱水中熱能的準(zhǔn)確計(jì)量、科學(xué)合理收費(fèi)，是關(guān)系到國計(jì) 民生的大事。長期以來，我國在熱水供暖上是按供熱面積結(jié)算，這種結(jié)算方式屬于"包費(fèi) 制"。結(jié)果出現(xiàn)大批因供暖不佳而不交費(fèi)的用戶，嚴(yán)重的影響了供暖方的供熱積極性。此 夕卜，在供暖方面由于供熱只能按供熱面積收費(fèi)，與是否用熱無關(guān)，因此房中長期無人居住 時不停暖氣，暖氣過熱時，寧可開窗也不肯將閥門關(guān)小，由于這些因素引起的浪費(fèi)與按熱收 費(fèi)的方式相比高達(dá)20%，價值達(dá)百億元。以上問題的存在使得一方面造成熱的生產(chǎn)、輸送、 管理、應(yīng)用部門節(jié)能意識淡薄，而熱量的來源是以煤、天然氣為主，煤和天然氣的大量浪費(fèi)， 不但是資源的浪費(fèi)，對環(huán)境也是極大的破壞。另一方面使產(chǎn)、供、需三方的矛盾日益激化引 起越來越多的貿(mào)易糾紛，從而影響到企業(yè)的經(jīng)營及人們的日常生活，要改變這一現(xiàn)狀必須 進(jìn)行結(jié)算方式的改革。1997年公布的《中華人民共和國節(jié)約能源法》明確規(guī)定，耗能需要計(jì) 量，不允許無償使用或?qū)嵭?包費(fèi)制"，熱能表就是在這種情況下應(yīng)運(yùn)而生的。
[0003] 傳統(tǒng)的計(jì)量儀表（包括煤氣表、水表、電表、熱能表等）的計(jì)量數(shù)據(jù)的采集是靠人 工抄表計(jì)數(shù)器值來實(shí)現(xiàn)。隨著微電子技術(shù)的發(fā)展，出現(xiàn)了電子與機(jī)械儀表結(jié)合的控制器，利 用1C卡或遠(yuǎn)傳集抄來控制儀表的計(jì)量數(shù)據(jù)。這種控制器的采樣原理是一種動態(tài)隨機(jī)信號 的被動采集系統(tǒng)，這種系統(tǒng)廣泛應(yīng)用的是利用儀表的轉(zhuǎn)動部件，采用磁感應(yīng)傳感器采樣的 方法。當(dāng)儀表轉(zhuǎn)動時，轉(zhuǎn)動部件上的磁鋼與傳器（舌簧管、霍爾元件）接近時，傳感器的通 斷狀態(tài)發(fā)生變化，使其電平信號輸入CPU，按一個脈沖為一固定計(jì)量單位數(shù)據(jù)運(yùn)算與存儲。 根據(jù)上述原理制作的控制器存在著一系列不足之處，主要包括：1、由于采集的是動態(tài)隨機(jī) 信號，控制器的軟件及系統(tǒng)處于高幾率的運(yùn)動之中。這種長年累月連續(xù)的動態(tài)采樣過程，對 控制器系統(tǒng)要求有極高的可靠性，但作為民品及控制價格的要求，此控制系統(tǒng)的可靠性不 可能太高。因此在實(shí)際應(yīng)用中，售后服務(wù)量大，用戶對主品的信譽(yù)度不高；2、保證計(jì)量數(shù)據(jù) 采樣的準(zhǔn)確性技術(shù)難度大，大量系統(tǒng)數(shù)據(jù)出現(xiàn)偏差則無法補(bǔ)償；3、采樣系統(tǒng)易受干擾及攻 擊；4、功耗較大，計(jì)量儀表控制大多使用電池供電，需要經(jīng)常更換電池。上述問題的存在在 一定程度上影響了現(xiàn)有控制技術(shù)的控制儀表的推廣使用。
[0004] 目前，家用熱能表中使用較多的有葉輪式熱能表、超聲波式熱能表和電磁式熱能 表，也有用熱分配表作為供熱結(jié)算的依據(jù)。典型的熱能表由流量傳感器、配對溫度傳感器和 計(jì)算器組合而成。
[0005] 現(xiàn)有熱能表工作原理是將配對溫度傳感器分別安裝在熱交換回路的入口和出口 的管道上，將流量傳感安裝在入口或出口管上。流量傳感器發(fā)出流量信號，配對溫度傳感器 給出入口和出口的溫度信號，計(jì)算器采集流量信號和溫度信號，經(jīng)過計(jì)算，顯示出載熱液體 從入口至出口所釋放的熱量值，熱量數(shù)值不斷累積，計(jì)算出每月用戶的消耗熱量數(shù)據(jù)。
[0006] 從市場反饋來看，這種原理的熱能表計(jì)量不準(zhǔn)確。熱量的計(jì)量是一個比較復(fù)雜的 問題，因?yàn)樗ǖ膮?shù)量較多，且互相影響。而以往人們把問題簡單化了，不管有多少因 素影響，拋開難以實(shí)現(xiàn)采集的參數(shù)，只關(guān)注每戶進(jìn)出口水溫及熱水流量這兩個因素，在此基 礎(chǔ)上按理論公式原理建立數(shù)學(xué)模型，進(jìn)行數(shù)據(jù)的精細(xì)化計(jì)算--把每個采樣時間Λ τ 的微小容積Λ'及進(jìn)口溫度?\、出口溫度Τ2采集來，按公式求得采樣的微熱量AQj = AVjkH) Λ τ來計(jì)算在Λ τ時的熱量。
[0007]

【權(quán)利要求】
1. 供暖管網(wǎng)熱量統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)分解采集傳輸系統(tǒng)，其特征在于：包括熱量數(shù)據(jù)集中器、熱 水表采集器、單元傳感采集器和溫控閥；熱量數(shù)據(jù)集中器與熱水表采集器、單元傳感采集器 之間為無線通訊； 熱量數(shù)據(jù)集中器用于將所在樓宇的各單元熱水表采集器、單元傳感采集器采集的數(shù)據(jù) 合成運(yùn)算后發(fā)送至上位機(jī)；熱水表采集器置于用戶暖氣進(jìn)水口，用于采集熱水的累積流 量；單元傳感采集器置于獨(dú)立單元供水管道處，用于采集運(yùn)算單位體積熱水的平均熱量； 溫控閥設(shè)置于用戶暖氣出水口處，用于控制用戶室內(nèi)的恒定溫度。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的供暖管網(wǎng)熱量統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)分解采集傳輸系統(tǒng)，其特征在于所述 熱水表采集器中的光電轉(zhuǎn)換結(jié)構(gòu)包括：信號輪和信號頭輪均包括4個并排的斷面，每個斷 面的外表面開有凹槽、每個斷面的外緣周對應(yīng)一路入射光纖的輸出端和一路反射光纖的入 射端；信號輪的4個斷面分別對應(yīng)的四路入射光纖始端與第一發(fā)射光電管（21)連接，四路 反射光纖的末端分別與四只接收光電管（23、24、25、26)連接；信號頭輪的4個斷面分別對 應(yīng)的四路入射光纖始端與第二發(fā)射光電管（22)連接，四路反射光纖的末端分別與四只接 收光電管（23、24、25、26)連接。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的供暖管網(wǎng)熱量統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)分解采集傳輸系統(tǒng)，其特征在于所 述凹槽為信號輪或信號頭輪外緣周上沿周向的弧形槽；所述4個并排的斷面從左至右的第 一個斷面的弧形槽為兩個，兩個弧形槽的弧長均為圓周的1/5、且兩個弧形槽間隔圓周的 1/5 ;第二個斷面的弧形槽的弧長為圓周的3/5 ;第三個斷面的弧形槽的弧為半圓??；第四 個斷面的弧形槽的弧長為圓周的2/5。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的供暖管網(wǎng)熱量統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)分解采集傳輸系統(tǒng)，其特征在于所述 入射光纖和反射光纖采用纖芯材料為二氧化硅的光纖。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的供暖管網(wǎng)熱量統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)分解采集傳輸系統(tǒng)，其特征在于所述 入射光纖的始端和反射光纖的入射端位于斷面上部，且在字輪未開凹槽部分的反射面上形 成反射點(diǎn)，形成的角平分線都通過信號輪的圓心。
6. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的供暖管網(wǎng)熱量統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)分解采集傳輸系統(tǒng)，其特征在于：所 述溫控閥為自力式恒溫溫控閥。
7. 供暖管網(wǎng)熱量統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)分解采集傳輸方法，其特征在于包括以下步驟： 設(shè)定用戶室內(nèi)的溫控閥溫度，設(shè)置熱量數(shù)據(jù)集中器、單元傳感采集器和熱水表采集器 的基礎(chǔ)參數(shù)； 熱量數(shù)據(jù)集中器接到上位機(jī)的數(shù)據(jù)采集指令，向單元傳感采集器和熱水表采集器通過 廣播方式發(fā)出數(shù)據(jù)采集指令； 單元傳感采集器和熱水表采集器接收到指令后，分別采集數(shù)據(jù)進(jìn)行處理并儲存； 當(dāng)單元傳感采集器和熱水表采集器接收到熱量數(shù)據(jù)集中器發(fā)出的同步指令后，分別將 已處理的分解數(shù)據(jù)回傳給熱量數(shù)據(jù)集中器； 熱量數(shù)據(jù)集中器將接收的各分解數(shù)據(jù)進(jìn)行合成運(yùn)算，得到各戶熱量數(shù)據(jù)的集合并回傳 至上位機(jī)。
8. 根據(jù)權(quán)利要求7所述的供暖管網(wǎng)熱量統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)分解采集傳輸方法，其特征在于所述 單元傳感采集器進(jìn)行數(shù)據(jù)采集及處理具體為：單元傳感采集器根據(jù)采集的溫度和壓力得到 /?ΔΑ，其中P為水的密度,j：含差A(yù)h = 為進(jìn)口水的j：含值，h2為出口水的j：含值。
9. 根據(jù)權(quán)利要求7所述的供暖管網(wǎng)熱量統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)分解采集傳輸方法，其特征在于所述 熱水表采集器進(jìn)行數(shù)據(jù)采集及處理具體為：熱水表采集器根據(jù)表自身采集的'與輸入的 S」相乘得到的' · δ p其中 '為第j戶月累積流量，
為標(biāo)準(zhǔn)房型 面積；S"為第j戶非標(biāo)準(zhǔn)房型面積。
10. 根據(jù)權(quán)利要求7所述的供暖管網(wǎng)熱量統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)分解采集傳輸方法，其特征在于所 述合成運(yùn)算得到的各戶熱量數(shù)據(jù)的集合，通過下式運(yùn)算得到：
其中，為第j戶的熱量，其中 '為第j戶月累積流量，
Sp為標(biāo) 準(zhǔn)房型面積；S"為第j戶非標(biāo)準(zhǔn)房型面積；m為采樣次數(shù)，△ τ 2為采樣周期，△ h為第i次 采樣水的焓差，P i為第i次采樣水的密度。
【文檔編號】G08C17/02GK104219302SQ201410440189
【公開日】2014年12月17日 申請日期:2014年9月1日 優(yōu)先權(quán)日:2014年9月1日
【發(fā)明者】黃汴榮 申請人:黃汴榮