CN101515383A - 智能供热节能热量表 - Google Patents
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Abstract
一种智能供热节能计量装置由壳体、电源、单片机、流量传感器、继电器或光电耦合器和电磁阀或流量阀和流量阀驱动电路、电子读写器、人机对话显示屏或显示器和小键盘、数字温度传感器或模数转换电路和模拟温度传感器组成，不仅能够统计流量、热量和计费，而且能够根据人员活动规律自动控制供暖和不供暖，能够自动控制供暖期间的最高供暖温度，防止供暖期间室内温度过高，节约供暖能源，保持舒适的人居环境，能够自动控制不供暖期间的保暖温度，防止供暖管网结冻和冻裂，同时满足特殊情况下的供暖和不供暖需求。
Description
所属技术领域
本发明涉及自动控制、供热和流体计量领域。
背景技术
在每年供暖季节，人们都要投入大量的财力、物力解决取暖问题，取暖用的能源主要是煤炭、石油、天然气等不可再生能源，并且消耗量大，在能源紧缺和价格上涨的情况下，取暖费用越来越高，同时煤炭、石油、天然气在燃烧过程中产生大量的灰尘、二氧化碳和二氧化硫等有害物质，造成了空气的污染和大量温室气体的排放，从而导致北方城市取暖季节空气中可吸入颗粒严重超标，空气质量明显下降。
在取暖过程中，不管是写字楼、办公楼、宿舍楼，还是宾馆、饭店；不管是城市集中供热还是单位集体供暖；也不管房间是否有人工作、生活，散热器基本安装到每个房间，一天24小时供应暖气，同时还要保证一定的室内温度，而办公楼实际有人工作的时间只有白天8个小时，家里上班期间又无人生活，宾馆酒店的入住率并非百分之百……，有时还存在因为室内温度过高而开窗散热的现象，不仅造成了人力、资金和能源的极大浪费，而且造成了空气的污染和大量温室气体的排放。
目前，在暖气设计安装过程中，每栋楼房、每个单元、每组散热器的进、出水口都有一个机械阀门，其主要用途是控制供热和方便维修，由于每栋楼房的暖气控制阀门一般都安装在室外地面以下，阀门上面通常还有水泥盖板盖住，或者安装在地下室、墙角等偏僻的部位，而房间内暖气控制阀门通常安装位置偏低，有的甚至被装修到墙群内部，开启非常不方便而且费劲，取暖时基本一直处于常开状态，只有维修时偶尔使用一下，控制阀门基本没有起到控制取暖的作用。
为了更好地保护环境，实现社会的可持续发展，国家正对现有供暖体制进行改革，积极推进供暖计量，实现按热量交纳热费，促进供暖采暖系统节能。
现有供暖计量的计量表普遍采用流量表，对热水或热气的流量进行计量，有的虽然使用了热量表，能够计量热量，有的甚至能够调节室内供暖温度，具有IC卡计费等功能，但由于价格昂贵，投资成本和经济效益存在较大差异，不容易普及，目前主要针对单位使用，因此，不能满足按热量交纳热费的需要。
供暖计量、按热量计费只是节能减排的手段，对供暖流量或热量进行计量的同时又能进行调节控制，尤其是按照人员的活动规律供暖，才是节能减排、省钱增效的有效方法。
随着微电子技术的发展和应用，自动化、智能化控制在各行各业得到了广泛的利用。市场上能够计量热量的热量表基本都使用单片机计量，但其简单的计量功能无法满足国家倡导的供暖节能要求。
发明内容
为了克服目前供暖流量表或热量表在供暖过程中不分室内有人没人，不分供暖有用没用，保持一天24小时持续供暖，造成能源大量浪费、空气污染和温室气体大量排放的不足，本发明提供一种智能供热节能计量装置，该计量装置不仅能够对供热进行流量计量、热量计量和计费，而且能够根据人员活动规律自动控制什么时间供暖，什么时间不供暖；能够自动控制供暖期间的最高供暖温度，防止供暖期间室内温度过高，不但节约供暖能源，而且保持舒适的人居环境；能够自动控制不供暖期间的保暖温度，防止不供暖期间室内温度过低，防止供暖管网结冻和冻裂；同时满足特殊情况下的供暖和不供暖需求。
本发明由电源、壳体、单片机、流量传感器、继电器或光电耦合器、电磁阀、电子读写器、人机对话显示屏或显示器和小键盘、数字温度传感器或模拟温度传感器和模数转换电路组成。其中，单片机是本发明装置的控制、计量中枢，存储程序信息和计量信息，实施计量、计费策略，通过输入接口接收温度传感器信息、流量传感器信息和人机对话信息，统计并存储流量、计算热量和费用，确定供暖和不供暖时间，控制供暖过程，调节供暖温度，通过输出接口发出控制信号，驱动继电器或光电耦合器工作，从而控制电磁阀的开启与闭合；温度传感器分别检测供暖管网中被控制部分的进、出水口温度和室内温度，将温度信息传送到单片机的输入接口供单片机读取；电子读写器可以用IC卡读写器也可以用其他读写器，用于读写流量、热量、费用等信息；人机对话显示屏或显示器和小键盘用于人机对话，设置相关参数，同时显示日期时间、进、出水口温度、室内温度和工作状态。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是通过已经编好程序的单片机、日历时钟和按照人员活动规律设定的供暖时间段或不供暖时间段确定是否供暖，并且实时将室内温度传感器检测到的温度数值与预先设置好的相应供暖状态下的温度值进行比较：如果是供暖时间，且室内温度传感器检测到的温度数值低于设定的供暖期间室内最低温度值，则单片机通过其输出端给继电器或光电耦合器发出控制信号，由继电器或光电耦合器控制电磁阀开启，供应暖气，同时根据进、出水口的温度传感器提供的温度信息和流量传感器提供的流量信息统计流量和计算热量，直至室内温度传感器检测到的温度数值达到设定的供暖期间室内最高温度值，单片机再通过其输出端给继电器或光电耦合器发出控制信号，由继电器或光电耦合器控制电磁阀闭合，停止供应暖气；如果是供暖时间，且室内温度传感器检测到的温度数值超过设定的供暖期间室内最低温度值，则不供应暖气，直至室内温度传感器检测到的温度数值低于设定的供暖期间室内最低温度值才供应暖气，从而防止供暖期间室内温度过高，节约能源的同时保持舒适的人居环境；如果不是供暖时间，且室内温度传感器检测到的温度数值低于设定的不供暖期间室内最低温度值，单片机通过其输出端给继电器或光电耦合器发出控制信号，由继电器或光电耦合器控制电磁阀开启，则供应暖气，同时根据进、出水口的温度信息和流量信息计算流量和热量，直至室内温度传感器检测到的温度数值达到设定的不供暖期间室内最高温度值才停止供应暖气；如果不是供暖时间，且室内温度传感器检测到的温度数值超过设定的不供暖期间室内最低温度值，则不供应暖气，直至室内温度传感器检测到的温度数值低于设定的不供暖期间室内最低温度值才供应暖气，从而实现在不供暖状态下，防止室内温度过低，防止供暖管网结冻和冻裂。
本发明将电子读写器和人机对话显示屏或显示器和小键盘作为输入输出设备，实现信息的输入和输出，包括预付费冲值。
本发明在特殊需要供暖或不需要供暖的情况下，通过人机对话显示屏或小键盘操作选择供暖或不供暖，并确定特殊情况下的供暖或不供暖时间，满足特殊情况下的特殊需要。
本发明能够实现流量的统计和热量的计量，能够实施多种收费策略，同时根据供暖楼宇、供暖单元的使用性质和人员活动规律，确定供暖时间。在有人工作、生活的时间段，根据控制程序、日历时钟和设置好的参数，提前自动开启供暖阀门，及时保证暖气供应。在人员离开前或不需要供暖的时间段，提前自动关闭供暖阀门，停止暖气供应，确保能源的有效利用，正常情况下，整个供暖期无需人为干预，实现智能控制和管理。
本发明可以将电源、壳体、单片机、流量传感器、继电器或光电耦合器、电磁阀、电子读写器、人机对话显示屏或显示器和小键盘、数字温度传感器或模拟温度传感器及模数转换电路做成一个整体，也可以分开，形成室内和室外两部分，方便操作控制。
本发明控制热量的电磁阀和继电器或光电耦合器也可以采用流量控制阀及其驱动控制电路。
本发明还可以应用在食品加工、药品生产、石油化工和工业生产的流量控制、流体比配和热量控制领域。
本发明可以利用单片机的通信联网功能实现组网控制。
有益效果
本发明不但能实现流量的统计和热量的计量，消费策略的实施，而且能根据人员的活动规律自动控制供暖和不供暖，同时能自动调节供暖和不供暖期间的温度。
本发明能有效降低供暖所耗能源，大量节约供暖费用，节能率可达到30％至70％，投资成本和经济效益实现完美的统一。
本发明能大量减少灰尘、二氧化碳和二氧化硫等有害物质的排放，减少环境污染。
本发明能降低劳动强度。
附图说明
下面结合附图对本发明进一步说明。
图为本发明的构件示意图。
图中1.电子读写器，2.室内温度传感器，3.显示屏，4.小键盘，5.出水口温度传感器，6.进水口温度传感器，7.电磁阀，8.流量传感器，9.继电器或光电耦合器，10.人机对话显示屏，11.单片机，12.电源，其它为电源线和信号线。
具体实施方式
在图中，单片机(11)与电子读写器(1)、室内温度传感器(2)、显示屏(3)、小键盘(4)、出水口温度传感器(5)、进水口温度传感器(6)、流量传感器(8)、人机对话显示屏(10)连接，并通过继电器或光电耦合器(9)与电磁阀(7)连接，电源(12)为单片机(11)、电子读写器(1)、室内温度传感器(2)、显示屏(3)、小键盘(4)、出水口温度传感器(5)、进水口温度传感器(6)、电磁阀(7)、流量传感器(8)、继电器或光电耦合器(9)、人机对话显示屏(10)提供电源。电磁阀(7)安装在暖气的进水或出水管上，控制暖气的通断，流量传感器(8)与电磁阀一起安装或成为一体，检测暖气的流量，出水口温度传感器(5)安装在暖气的出水管上，检测暖气的出水温度，进水口温度传感器(6)安装在暖气的进水管上，检测暖气的出水温度。
在图中，单片机(11)存储程序信息，确定供暖日期时间，接收室内温度传感器(2)、进水口温度传感器(6)、出水口温度传感器(5)的温度信息，流量传感器(8)的流量信息和人机对话显示屏(10)或小键盘(4)的人机对话信息，通过程序判断，并通过其输出接口发出控制信号，驱动继电器或光电耦合器(9)工作，从而控制电磁阀(7)的开启与闭合，供应暖气或不供应暖气，同时统计流量、计算热量；进水口温度传感器(6)和出水口温度传感器(5)分别检测供暖管网的进、出水口温度并将温度信号传送到单片机(11)的输入接口；室内温度传感器(2)检测被控制单元的室内温度信息并将温度信号传送到单片机(11)的输入接口；人机对话显示屏(10)和显示屏(3)、小键盘(4)用于人机对话，设置相关参数，为单片机(11)提供信息，并显示日期时间、室内温度和工作状态信息；电子读写器(1)用于读取单片机(11)统计的流量信息和计算的热量信息，同时可以将暖气预购买量信息输入到单片机内，实现按流量或热量收费或先缴费后使用的目的。
本发明在具体实施过程中，不但能够实现流量的统计和热量的计量，而且能够实施多种计量和收费策略，同时根据供暖楼宇、供暖单元的使用性质和人员活动规律，确定供暖时间。在有人工作、生活的时间段，根据控制程序、日历时钟和设置好的参数，提前自动开启供暖阀门，及时保证暖气供应。在人员离开前或不需要供暖的时间段，提前自动关闭供暖阀门，停止暖气供应，确保能源的有效利用。如对办公楼、教学楼和办公室而言，每周一至五上午9:00至下午5:00是工作时间，星期六和星期日不工作，因此阀门开启时间每周一至五可以设定为上午8:00至下午4:30，其它时间和春节、元旦、寒假期间处于不供暖状态。如果遇到加班等特殊情况，可以通过人机对话显示屏控制临时供暖；而家庭取暖时间与办公室取暖时间相反，开启时间每周一至五可以设定为下午5:00至第二天早上6:30和节假日期间，其它时间处于不供暖状态。
本发明在具体实施过程中，还可以应用在食品加工、药品生产、石油化工和工业生产的流量控制和热量控制领域。可以利用单片机具有的通信联网功能组网控制。
Claims (2)
1、一种供热节能计量装置，其特征是由电源、壳体、单片机、流量传感器、继电器或光电耦合器、电磁阀、电子读写器、人机对话显示屏或显示器和小键盘、数字温度传感器或模拟温度传感器和模数转换电路组成，能够统计流量、热量，实施计量、计费策略，自动控制是否供暖，供暖时自动调节供暖温度，不供暖时能够防止室内温度过低，同时能够满足特殊情况下的供暖需求和电子计费需求。
2、一种供热节能计量装置，其特征是由电源、壳体、单片机、流量传感器、流量阀、流量阀驱动电路、电子读写器、人机对话显示屏或显示器和小键盘、数字温度传感器或模拟温度传感器和模数转换电路组成，能够统计流量、热量，实施计量、计费策略，自动控制是否供暖，供暖时自动调节供暖温度，不供暖时能够防止室内温度过低，同时能够满足特殊情况下的供暖需求和电子计费需求。
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Cited By (3)
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| CN103162347A (zh) * | 2013-04-03 | 2013-06-19 | 黑龙江龙电电气有限公司 | 智能供暖计量系统及控制方法 |
| CN104728927A (zh) * | 2015-03-30 | 2015-06-24 | 东北大学 | 一种暖气供热自动调节装置及方法 |
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2009
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Application publication date: 20090826 |