王睿

摘 要：自20世紀90年代以來，集中供熱系統(tǒng)已成為現(xiàn)代化城市的基礎(chǔ)設(shè)施。就我國在熱量計領(lǐng)域內(nèi)的研究和使用現(xiàn)狀進行了分析，并研發(fā)出了一種適合我國居民使用的新型IC卡式熱量表。

關(guān)鍵詞：IC卡；熱量表；PIC；傳感器

中圖分類號：TU833 文獻標(biāo)識碼：A 文章編號：2095-6835（2014）16-0020-02

隨著經(jīng)濟的發(fā)展，供暖方式也在不斷多樣化，但我國北方城市還普遍采用區(qū)域性的集中熱水采暖。本文以用戶住房內(nèi)使用的熱量為測量單位，設(shè)計出了一種新型的IC卡式戶用熱量表，該熱量表將熱量表和IC卡結(jié)合在一起，卡和表相互對應(yīng)、相互牽制，只有將充值后的IC卡插入，才能使用水暖系統(tǒng)，這能極大地提升用戶的節(jié)能理念，同時，還可以根據(jù)用熱量進行計費，既合理又科學(xué)。

1 總體設(shè)計

本課題的主要目標(biāo)是研發(fā)出一種高精度、高可靠性的熱量計。該熱量計的流量傳感器通過葉輪轉(zhuǎn)動信號轉(zhuǎn)換成電脈沖信號，通過脈沖信號的數(shù)據(jù)記錄水溫，并通過配對的溫度傳感器對進水口、回水口測溫后，將溫度值傳送到計算器。計算器根據(jù)系統(tǒng)入口和出口處的溫度，計算出熱量差、水流量和水流經(jīng)的時間，這樣就可以計算出采暖系統(tǒng)實際的熱量消耗?？傮w來說，主要包括以下幾個部分的設(shè)計：①選擇測量元件。指測溫傳感器和流量傳感器的選擇。②規(guī)劃邏輯電路。指設(shè)計各元件之間的電路，比如溫度傳感器電路、測量電路、IC卡的端口和讀寫電路，其中還包括A/D轉(zhuǎn)換器、存儲數(shù)據(jù)、結(jié)果的可視化、鍵盤操作等設(shè)計。③主要軟件系統(tǒng)的設(shè)計。指設(shè)計系統(tǒng)所需要的計算流程、流量計算和測量流程、可視化流程、IC卡的讀入和輸出流程等軟件，使軟件在系統(tǒng)中能夠更好地體現(xiàn)自身的功能。④設(shè)計節(jié)能環(huán)保環(huán)節(jié)。

2 設(shè)計中需要解決的問題

熱量表中包含很多的高新技術(shù)。我們在借鑒歐洲產(chǎn)品的成熟思想時，為了規(guī)避國內(nèi)熱量表研制過程中所走的彎路，也為了使開發(fā)出的產(chǎn)品能夠符合我國國情，本課題在研發(fā)過程中需要解決以下問題。

2.1 低功耗設(shè)計

目前，熱量表有兩種供電方式：AC電源和干電池電源。如果流量計使用AC電源，當(dāng)有電時，流量計能比較準(zhǔn)確地計算流量，而一旦出現(xiàn)停電事故，流量計就會完全處于停工狀態(tài)。所以，本系統(tǒng)應(yīng)選用干電池作為供電電源。另外，干電池的使用壽命是同流量計系統(tǒng)的工作電流緊密相連的。當(dāng)系統(tǒng)的工作電流為1安培數(shù)量級時，干電池?zé)o法保證系統(tǒng)的正常工作。如果將流量計的工作電流設(shè)計為百毫安級別，那么普通干電池的使用壽命就能提高幾個小時；如果將系統(tǒng)的電流設(shè)計降為微安級別，那么普通干電池的使用壽命將增加更長的時間，系統(tǒng)就可以更長久地保持工作狀態(tài)。

2.2 測溫電路的精度問題

多種因素都會影響測溫的精度，比如鉑電阻的選擇、A/D轉(zhuǎn)換時的零點校準(zhǔn)、兩線制和三線制之間的選擇等，這些都是需要解決的問題。

2.3 葉輪式流量計測量

葉輪式流量計測量包括熱流量和系統(tǒng)脈沖數(shù)量的關(guān)系、葉輪的轉(zhuǎn)速和熱流量之間的關(guān)系、熱流量的補償辦法等。

2.4 IC卡預(yù)付費系統(tǒng)的設(shè)計

我國熱供應(yīng)系統(tǒng)一直都存在“收費難”的問題，而采用卡式預(yù)付費系統(tǒng)不但可以很好地緩解這一問題，而且抄表員也不需要挨家挨戶的進行抄表，從而給用戶和供熱公司都帶來了很大的便利。IC卡預(yù)付費系統(tǒng)的設(shè)計主要包括IC 的邏輯電路設(shè)計、軟件的流程設(shè)計、電磁閥自動控制電路的設(shè)計等。

3 熱量表

熱量表的主要功能是計算用熱量，它主要包括2個溫度傳感器、熱量計算儀和流量感應(yīng)傳感器。當(dāng)有熱水通過時，其熱量表指針會產(chǎn)生偏轉(zhuǎn)，從而測得水的溫度，再加上流經(jīng)時間，可按照預(yù)先設(shè)定的熱量計算公式對用戶的實際用熱量進行計算，并顯示計算結(jié)果。本設(shè)計中的流量傳感器可安裝在管道的進水口和出水口處，且溫度傳感器的安裝位置對測量的結(jié)果有略微影響。在我國，為了防止竊能現(xiàn)象，一般在供水管道上安裝流量傳感器。

4 IC卡式熱量表

IC卡式熱量表主要由溫度傳感器、電磁控制閥、脈沖形式的熱水測量表、微控制器熱量計算儀和IC卡等部分組成。

其中，流量計用來測量和檢測流量數(shù)據(jù)信號，溫度傳感器用來檢測和測量溫度信號。該熱量表的核心部分是微控制器，一方面，它操控流量計采集、處理溫度傳感器提供的信號，并監(jiān)控用戶從供熱系統(tǒng)中使用的熱量值；另一方面，其內(nèi)部設(shè)置了相關(guān)電路，可控制熱量表的運轉(zhuǎn)，還能在顯示測量數(shù)據(jù)的同時，對系統(tǒng)進行檢查，一旦出現(xiàn)故障將會發(fā)出警報。電磁控制閥主要具有控制水流量的功能，能夠防止用戶違章用熱或過度用熱的情況發(fā)生。用戶與售熱管理系統(tǒng)通過IC卡交換信息，熱量銷售管理系統(tǒng)主要具有管理用戶個人信息的功能，例如提供IC卡、查詢用戶的個人信息、查詢熱量費用價格信息等。

4.1 IC卡的作用

IC卡的主要功能有以下幾個：①讀取功能。使用IC卡能清楚地讀取“總用熱量”“剩余熱量”“開關(guān)閥狀態(tài)”“卡號”等項目。②記憶功能。能夠自行存儲用戶熱量表中的信息。③支配功能。當(dāng)用戶的用熱量用完時，供熱閥門會自動關(guān)閉，只有當(dāng)用戶再次充值并插入IC卡后，系統(tǒng)才能繼續(xù)工作，并且會自動扣除之前透支使用的熱量值。④警報功能。熱量余值不足時會自定報警，提醒用戶購熱；失電報警或電壓不足時會自動發(fā)出警報并關(guān)閉電子控制閥門，以保證系統(tǒng)的安全。⑤耗能低。在系統(tǒng)中可預(yù)先設(shè)置低耗模式，當(dāng)用戶不進行操作時，PIC會自動設(shè)置為低功耗模式。⑥加密功能。一戶一卡，不可錯用。

摘 要：自20世紀90年代以來，集中供熱系統(tǒng)已成為現(xiàn)代化城市的基礎(chǔ)設(shè)施。就我國在熱量計領(lǐng)域內(nèi)的研究和使用現(xiàn)狀進行了分析，并研發(fā)出了一種適合我國居民使用的新型IC卡式熱量表。

關(guān)鍵詞：IC卡；熱量表；PIC；傳感器

中圖分類號：TU833 文獻標(biāo)識碼：A 文章編號：2095-6835（2014）16-0020-02

隨著經(jīng)濟的發(fā)展，供暖方式也在不斷多樣化，但我國北方城市還普遍采用區(qū)域性的集中熱水采暖。本文以用戶住房內(nèi)使用的熱量為測量單位，設(shè)計出了一種新型的IC卡式戶用熱量表，該熱量表將熱量表和IC卡結(jié)合在一起，卡和表相互對應(yīng)、相互牽制，只有將充值后的IC卡插入，才能使用水暖系統(tǒng)，這能極大地提升用戶的節(jié)能理念，同時，還可以根據(jù)用熱量進行計費，既合理又科學(xué)。

1 總體設(shè)計

本課題的主要目標(biāo)是研發(fā)出一種高精度、高可靠性的熱量計。該熱量計的流量傳感器通過葉輪轉(zhuǎn)動信號轉(zhuǎn)換成電脈沖信號，通過脈沖信號的數(shù)據(jù)記錄水溫，并通過配對的溫度傳感器對進水口、回水口測溫后，將溫度值傳送到計算器。計算器根據(jù)系統(tǒng)入口和出口處的溫度，計算出熱量差、水流量和水流經(jīng)的時間，這樣就可以計算出采暖系統(tǒng)實際的熱量消耗?？傮w來說，主要包括以下幾個部分的設(shè)計：①選擇測量元件。指測溫傳感器和流量傳感器的選擇。②規(guī)劃邏輯電路。指設(shè)計各元件之間的電路，比如溫度傳感器電路、測量電路、IC卡的端口和讀寫電路，其中還包括A/D轉(zhuǎn)換器、存儲數(shù)據(jù)、結(jié)果的可視化、鍵盤操作等設(shè)計。③主要軟件系統(tǒng)的設(shè)計。指設(shè)計系統(tǒng)所需要的計算流程、流量計算和測量流程、可視化流程、IC卡的讀入和輸出流程等軟件，使軟件在系統(tǒng)中能夠更好地體現(xiàn)自身的功能。④設(shè)計節(jié)能環(huán)保環(huán)節(jié)。

2 設(shè)計中需要解決的問題

熱量表中包含很多的高新技術(shù)。我們在借鑒歐洲產(chǎn)品的成熟思想時，為了規(guī)避國內(nèi)熱量表研制過程中所走的彎路，也為了使開發(fā)出的產(chǎn)品能夠符合我國國情，本課題在研發(fā)過程中需要解決以下問題。

2.1 低功耗設(shè)計

目前，熱量表有兩種供電方式：AC電源和干電池電源。如果流量計使用AC電源，當(dāng)有電時，流量計能比較準(zhǔn)確地計算流量，而一旦出現(xiàn)停電事故，流量計就會完全處于停工狀態(tài)。所以，本系統(tǒng)應(yīng)選用干電池作為供電電源。另外，干電池的使用壽命是同流量計系統(tǒng)的工作電流緊密相連的。當(dāng)系統(tǒng)的工作電流為1安培數(shù)量級時，干電池?zé)o法保證系統(tǒng)的正常工作。如果將流量計的工作電流設(shè)計為百毫安級別，那么普通干電池的使用壽命就能提高幾個小時；如果將系統(tǒng)的電流設(shè)計降為微安級別，那么普通干電池的使用壽命將增加更長的時間，系統(tǒng)就可以更長久地保持工作狀態(tài)。

2.2 測溫電路的精度問題

多種因素都會影響測溫的精度，比如鉑電阻的選擇、A/D轉(zhuǎn)換時的零點校準(zhǔn)、兩線制和三線制之間的選擇等，這些都是需要解決的問題。

2.3 葉輪式流量計測量

葉輪式流量計測量包括熱流量和系統(tǒng)脈沖數(shù)量的關(guān)系、葉輪的轉(zhuǎn)速和熱流量之間的關(guān)系、熱流量的補償辦法等。

2.4 IC卡預(yù)付費系統(tǒng)的設(shè)計

我國熱供應(yīng)系統(tǒng)一直都存在“收費難”的問題，而采用卡式預(yù)付費系統(tǒng)不但可以很好地緩解這一問題，而且抄表員也不需要挨家挨戶的進行抄表，從而給用戶和供熱公司都帶來了很大的便利。IC卡預(yù)付費系統(tǒng)的設(shè)計主要包括IC 的邏輯電路設(shè)計、軟件的流程設(shè)計、電磁閥自動控制電路的設(shè)計等。

3 熱量表

熱量表的主要功能是計算用熱量，它主要包括2個溫度傳感器、熱量計算儀和流量感應(yīng)傳感器。當(dāng)有熱水通過時，其熱量表指針會產(chǎn)生偏轉(zhuǎn)，從而測得水的溫度，再加上流經(jīng)時間，可按照預(yù)先設(shè)定的熱量計算公式對用戶的實際用熱量進行計算，并顯示計算結(jié)果。本設(shè)計中的流量傳感器可安裝在管道的進水口和出水口處，且溫度傳感器的安裝位置對測量的結(jié)果有略微影響。在我國，為了防止竊能現(xiàn)象，一般在供水管道上安裝流量傳感器。

4 IC卡式熱量表

IC卡式熱量表主要由溫度傳感器、電磁控制閥、脈沖形式的熱水測量表、微控制器熱量計算儀和IC卡等部分組成。

其中，流量計用來測量和檢測流量數(shù)據(jù)信號，溫度傳感器用來檢測和測量溫度信號。該熱量表的核心部分是微控制器，一方面，它操控流量計采集、處理溫度傳感器提供的信號，并監(jiān)控用戶從供熱系統(tǒng)中使用的熱量值；另一方面，其內(nèi)部設(shè)置了相關(guān)電路，可控制熱量表的運轉(zhuǎn)，還能在顯示測量數(shù)據(jù)的同時，對系統(tǒng)進行檢查，一旦出現(xiàn)故障將會發(fā)出警報。電磁控制閥主要具有控制水流量的功能，能夠防止用戶違章用熱或過度用熱的情況發(fā)生。用戶與售熱管理系統(tǒng)通過IC卡交換信息，熱量銷售管理系統(tǒng)主要具有管理用戶個人信息的功能，例如提供IC卡、查詢用戶的個人信息、查詢熱量費用價格信息等。

4.1 IC卡的作用

IC卡的主要功能有以下幾個：①讀取功能。使用IC卡能清楚地讀取“總用熱量”“剩余熱量”“開關(guān)閥狀態(tài)”“卡號”等項目。②記憶功能。能夠自行存儲用戶熱量表中的信息。③支配功能。當(dāng)用戶的用熱量用完時，供熱閥門會自動關(guān)閉，只有當(dāng)用戶再次充值并插入IC卡后，系統(tǒng)才能繼續(xù)工作，并且會自動扣除之前透支使用的熱量值。④警報功能。熱量余值不足時會自定報警，提醒用戶購熱；失電報警或電壓不足時會自動發(fā)出警報并關(guān)閉電子控制閥門，以保證系統(tǒng)的安全。⑤耗能低。在系統(tǒng)中可預(yù)先設(shè)置低耗模式，當(dāng)用戶不進行操作時，PIC會自動設(shè)置為低功耗模式。⑥加密功能。一戶一卡，不可錯用。

摘 要：自20世紀90年代以來，集中供熱系統(tǒng)已成為現(xiàn)代化城市的基礎(chǔ)設(shè)施。就我國在熱量計領(lǐng)域內(nèi)的研究和使用現(xiàn)狀進行了分析，并研發(fā)出了一種適合我國居民使用的新型IC卡式熱量表。

關(guān)鍵詞：IC卡；熱量表；PIC；傳感器

中圖分類號：TU833 文獻標(biāo)識碼：A 文章編號：2095-6835（2014）16-0020-02

隨著經(jīng)濟的發(fā)展，供暖方式也在不斷多樣化，但我國北方城市還普遍采用區(qū)域性的集中熱水采暖。本文以用戶住房內(nèi)使用的熱量為測量單位，設(shè)計出了一種新型的IC卡式戶用熱量表，該熱量表將熱量表和IC卡結(jié)合在一起，卡和表相互對應(yīng)、相互牽制，只有將充值后的IC卡插入，才能使用水暖系統(tǒng)，這能極大地提升用戶的節(jié)能理念，同時，還可以根據(jù)用熱量進行計費，既合理又科學(xué)。

1 總體設(shè)計

本課題的主要目標(biāo)是研發(fā)出一種高精度、高可靠性的熱量計。該熱量計的流量傳感器通過葉輪轉(zhuǎn)動信號轉(zhuǎn)換成電脈沖信號，通過脈沖信號的數(shù)據(jù)記錄水溫，并通過配對的溫度傳感器對進水口、回水口測溫后，將溫度值傳送到計算器。計算器根據(jù)系統(tǒng)入口和出口處的溫度，計算出熱量差、水流量和水流經(jīng)的時間，這樣就可以計算出采暖系統(tǒng)實際的熱量消耗?？傮w來說，主要包括以下幾個部分的設(shè)計：①選擇測量元件。指測溫傳感器和流量傳感器的選擇。②規(guī)劃邏輯電路。指設(shè)計各元件之間的電路，比如溫度傳感器電路、測量電路、IC卡的端口和讀寫電路，其中還包括A/D轉(zhuǎn)換器、存儲數(shù)據(jù)、結(jié)果的可視化、鍵盤操作等設(shè)計。③主要軟件系統(tǒng)的設(shè)計。指設(shè)計系統(tǒng)所需要的計算流程、流量計算和測量流程、可視化流程、IC卡的讀入和輸出流程等軟件，使軟件在系統(tǒng)中能夠更好地體現(xiàn)自身的功能。④設(shè)計節(jié)能環(huán)保環(huán)節(jié)。

2 設(shè)計中需要解決的問題

熱量表中包含很多的高新技術(shù)。我們在借鑒歐洲產(chǎn)品的成熟思想時，為了規(guī)避國內(nèi)熱量表研制過程中所走的彎路，也為了使開發(fā)出的產(chǎn)品能夠符合我國國情，本課題在研發(fā)過程中需要解決以下問題。

2.1 低功耗設(shè)計

目前，熱量表有兩種供電方式：AC電源和干電池電源。如果流量計使用AC電源，當(dāng)有電時，流量計能比較準(zhǔn)確地計算流量，而一旦出現(xiàn)停電事故，流量計就會完全處于停工狀態(tài)。所以，本系統(tǒng)應(yīng)選用干電池作為供電電源。另外，干電池的使用壽命是同流量計系統(tǒng)的工作電流緊密相連的。當(dāng)系統(tǒng)的工作電流為1安培數(shù)量級時，干電池?zé)o法保證系統(tǒng)的正常工作。如果將流量計的工作電流設(shè)計為百毫安級別，那么普通干電池的使用壽命就能提高幾個小時；如果將系統(tǒng)的電流設(shè)計降為微安級別，那么普通干電池的使用壽命將增加更長的時間，系統(tǒng)就可以更長久地保持工作狀態(tài)。

2.2 測溫電路的精度問題

多種因素都會影響測溫的精度，比如鉑電阻的選擇、A/D轉(zhuǎn)換時的零點校準(zhǔn)、兩線制和三線制之間的選擇等，這些都是需要解決的問題。

2.3 葉輪式流量計測量

葉輪式流量計測量包括熱流量和系統(tǒng)脈沖數(shù)量的關(guān)系、葉輪的轉(zhuǎn)速和熱流量之間的關(guān)系、熱流量的補償辦法等。

2.4 IC卡預(yù)付費系統(tǒng)的設(shè)計

我國熱供應(yīng)系統(tǒng)一直都存在“收費難”的問題，而采用卡式預(yù)付費系統(tǒng)不但可以很好地緩解這一問題，而且抄表員也不需要挨家挨戶的進行抄表，從而給用戶和供熱公司都帶來了很大的便利。IC卡預(yù)付費系統(tǒng)的設(shè)計主要包括IC 的邏輯電路設(shè)計、軟件的流程設(shè)計、電磁閥自動控制電路的設(shè)計等。

3 熱量表

熱量表的主要功能是計算用熱量，它主要包括2個溫度傳感器、熱量計算儀和流量感應(yīng)傳感器。當(dāng)有熱水通過時，其熱量表指針會產(chǎn)生偏轉(zhuǎn)，從而測得水的溫度，再加上流經(jīng)時間，可按照預(yù)先設(shè)定的熱量計算公式對用戶的實際用熱量進行計算，并顯示計算結(jié)果。本設(shè)計中的流量傳感器可安裝在管道的進水口和出水口處，且溫度傳感器的安裝位置對測量的結(jié)果有略微影響。在我國，為了防止竊能現(xiàn)象，一般在供水管道上安裝流量傳感器。

4 IC卡式熱量表

IC卡式熱量表主要由溫度傳感器、電磁控制閥、脈沖形式的熱水測量表、微控制器熱量計算儀和IC卡等部分組成。

其中，流量計用來測量和檢測流量數(shù)據(jù)信號，溫度傳感器用來檢測和測量溫度信號。該熱量表的核心部分是微控制器，一方面，它操控流量計采集、處理溫度傳感器提供的信號，并監(jiān)控用戶從供熱系統(tǒng)中使用的熱量值；另一方面，其內(nèi)部設(shè)置了相關(guān)電路，可控制熱量表的運轉(zhuǎn)，還能在顯示測量數(shù)據(jù)的同時，對系統(tǒng)進行檢查，一旦出現(xiàn)故障將會發(fā)出警報。電磁控制閥主要具有控制水流量的功能，能夠防止用戶違章用熱或過度用熱的情況發(fā)生。用戶與售熱管理系統(tǒng)通過IC卡交換信息，熱量銷售管理系統(tǒng)主要具有管理用戶個人信息的功能，例如提供IC卡、查詢用戶的個人信息、查詢熱量費用價格信息等。

4.1 IC卡的作用

IC卡的主要功能有以下幾個：①讀取功能。使用IC卡能清楚地讀取“總用熱量”“剩余熱量”“開關(guān)閥狀態(tài)”“卡號”等項目。②記憶功能。能夠自行存儲用戶熱量表中的信息。③支配功能。當(dāng)用戶的用熱量用完時，供熱閥門會自動關(guān)閉，只有當(dāng)用戶再次充值并插入IC卡后，系統(tǒng)才能繼續(xù)工作，并且會自動扣除之前透支使用的熱量值。④警報功能。熱量余值不足時會自定報警，提醒用戶購熱；失電報警或電壓不足時會自動發(fā)出警報并關(guān)閉電子控制閥門，以保證系統(tǒng)的安全。⑤耗能低。在系統(tǒng)中可預(yù)先設(shè)置低耗模式，當(dāng)用戶不進行操作時，PIC會自動設(shè)置為低功耗模式。⑥加密功能。一戶一卡，不可錯用。