王 勝，王智偉 ，張雅珍，李 莎

(1. 4.陜西廣播電視大學(xué) 工程管理教學(xué)部，陜西 西安 710119；2. 西安建筑科技大學(xué)，陜西 西安 710054； 3.陜西廣播電視大學(xué)開放教育學(xué)院，陜西 西安 710068)

【教學(xué)研究】

基于微信平臺的智能熱量表計(jì)費(fèi)系統(tǒng)研究*

王 勝1，王智偉2，張雅珍3，李 莎4

(1. 4.陜西廣播電視大學(xué) 工程管理教學(xué)部，陜西 西安 710119；2. 西安建筑科技大學(xué)，陜西 西安 710054； 3.陜西廣播電視大學(xué)開放教育學(xué)院，陜西 西安 710068)

本文利用微信平臺開發(fā)技術(shù)，結(jié)合智能熱量表計(jì)量發(fā)展要求，在對傳統(tǒng)的供熱熱量計(jì)費(fèi)系統(tǒng)計(jì)量方式分析的基礎(chǔ)上，提出了基于微信平臺的智能熱量表計(jì)量查詢、繳費(fèi)解決方案，并進(jìn)行了系統(tǒng)可行性和實(shí)現(xiàn)驗(yàn)證。

智能熱量表；計(jì)繳費(fèi)系統(tǒng)；微信平臺；移動APP

0引言

隨著人民環(huán)保意識和城市節(jié)能需求的提高，住宅建筑耗能又占了相當(dāng)大的比例，作為住宅建筑節(jié)能的主要手段之一，分戶計(jì)量采暖系統(tǒng)的實(shí)施加快了“分戶計(jì)量、調(diào)節(jié)、控制”供暖方式的推廣進(jìn)程。截止目前使用過機(jī)械式、電磁式和超聲波式熱量表三種，使用較多是超聲波熱量表，超聲波熱量表具有無磨損、維護(hù)成本低、可靠性好、計(jì)量精確、使用壽命長等優(yōu)點(diǎn)。

微信(WeChat)是騰訊公司推出的一個(gè)為智能終端提供即時(shí)通訊服務(wù)的免費(fèi)應(yīng)用程序，微信支持跨通信運(yùn)營商、跨操作系統(tǒng)平臺通過網(wǎng)絡(luò)快速發(fā)送免費(fèi)(需消耗少量網(wǎng)絡(luò)流量)語音短信、視頻、圖片和文字，同時(shí)，也可以使用通過共享流媒體內(nèi)容的資料和基于位置的社交插件“搖一搖”、“朋友圈”、“公眾平臺”、“語音記事本”等服務(wù)務(wù)插件。目前微信為第三方移動程序提供接口，增加了表情商店，綁定銀行卡，收藏功能，綁定郵箱，分享信息到朋友圈、在線支付等功能。

目前，小區(qū)供熱收費(fèi)都是由物業(yè)公司或供熱企業(yè)收繳，隨著人們生活節(jié)奏的加快和物業(yè)管理的現(xiàn)代化，迫切需要基于網(wǎng)絡(luò)平臺的供熱費(fèi)用計(jì)費(fèi)、查詢和收繳系統(tǒng)。本文就智能熱量表計(jì)量與微信平臺結(jié)合，在實(shí)現(xiàn)以上功能方面進(jìn)行研究和總結(jié)。

1.熱量表計(jì)量

1.1熱量表計(jì)量原理

熱計(jì)量表由熱水流量計(jì)、溫度傳感器和積算儀組成。由熱源供應(yīng)的熱水以較高溫度流入熱交換系統(tǒng)而以較低的溫度流出。在此過程中，通過熱量交換向用戶提供熱量。熱量與流量、溫度之間的關(guān)系如下:

(1)

式(1)中，Q為散熱器釋放熱量，單位為kJ或kW·h，q為瞬時(shí)質(zhì)量流量，單位為kg/s,Δh為進(jìn)出口焓差，單位為kJ/kg，t為時(shí)間，單位為s，從式(1)可以看出，q的測量可由流量計(jì)測得瞬時(shí)體積流量和當(dāng)前水溫下密度的乘積。Δh為散熱器入口水溫度焓值與出口水溫度焓值的差，每個(gè)溫度對應(yīng)一個(gè)焓值，國家標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定了焓值和密度表。[1]由此可知，熱計(jì)量是否準(zhǔn)確取決于當(dāng)前水的溫度與水的體積流量，而溫度的測量至關(guān)重要，如果溫度測量有較大的誤差，那么就會帶來對應(yīng)溫度水密度和焓值的雙重誤差。

用戶耗能與流經(jīng)的熱能表的體積、密度、熱交換進(jìn)出品溫度下焓值差及用熱時(shí)間有關(guān)，

(2)

式(2)中：

Q—系統(tǒng)釋放或吸收的熱量，J；

qm—流經(jīng)熱能表的水的質(zhì)量流量，kg/h；

qv—流經(jīng)熱能表的水的體積流量，m3/h；

ρ—流經(jīng)熱能表的水的密度，kg/m3；

Δh—進(jìn)出品溫度下水的焓值差，J/kg3；

τ—時(shí)間，h。

熱量表取0.1秒為單位測量時(shí)間。在單位時(shí)間內(nèi)，熱量表對溫度及流量進(jìn)行一次采集，并假定0.1秒內(nèi)進(jìn)入口流體焓值和流量為定值。所以在0.1秒內(nèi)，超聲波熱量表累計(jì)的熱量Q計(jì)算公式簡化為：

Q=qv×Δh×0.1×ρ

(3)

從公式(3)可知，要測量熱量先必須先測量出流量。超聲波流量表采用不同的發(fā)射方式、聲道傳播路徑、計(jì)算原理、設(shè)計(jì)多種測量風(fēng)格不同、性能差異的流量計(jì)。大致可分為多普勒法、波束偏移法、噪聲發(fā)、相關(guān)法、流速．液面法、傳播時(shí)差法(包括：時(shí)差法、相位差法、頻差法)、旋渦法。

(4)

式(4)中：

qv—流經(jīng)熱能表的水的體積流量，m3/h；

ΔT—超聲波在兩點(diǎn)間的飛行時(shí)間差，h；

C—液體在液體中的聲速，m/s；

α—測量管段路徑夾角，°；

l—測量管段路徑長度，m；

K—熱系數(shù)，它是載熱液體在相應(yīng)溫度、溫差和壓力下函數(shù)，J/m3℃

1.2傳感器選型

熱量表對介質(zhì)的流量與溫度檢測，就需要選擇流量測量傳感器超聲波轉(zhuǎn)換器與溫度傳感器。按照工作原理的不同可以分為壓電式、磁致伸縮式、電磁式較為常用。根據(jù)查閱相關(guān)資料，本研究選用主要參數(shù)：工作頻率為1MHz，表態(tài)電容量為1200P-1500P，諧振容量為100-300Ω，發(fā)射波束角5-10°，工作在20-120℃，防護(hù)等級IP68的換能器。

溫度傳感器也是熱量表的重要組成部分，本研究選用PT1000型的鉑熱溫度傳感器，根據(jù)阻值利用阻值法或計(jì)算法求溫度。

(5)

式(5)中，

T—溫度，；

R0—0℃時(shí)鉑電阻阻值

RT—溫度為T時(shí)鉑電阻阻值

系數(shù)A=3.9083×10-3℃-1，B=5.775×10-7℃-2，將其代入式(6)，得

得到鉑電阻阻值后通過上式即可計(jì)算出相對溫度，

2系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)

2.1系統(tǒng)架構(gòu)

對大多數(shù)的微信用戶而言，其活動范圍基本上是在本省范圍，所以整體考慮，一般在省上統(tǒng)一申請一個(gè)微信企業(yè)號，建立一套微信管理系統(tǒng)就可以滿足業(yè)務(wù)要求，這樣避免用戶需要關(guān)注多個(gè)微信號的問題，同時(shí)也避免了各地重復(fù)建設(shè)導(dǎo)致的資源浪費(fèi)問題。

圖1 微信平臺熱量表查詢繳費(fèi)系統(tǒng)架構(gòu)圖

由于微信公眾平臺對消息響應(yīng)速度要求不能超過5秒，需要在外網(wǎng)部署業(yè)務(wù)應(yīng)用服務(wù)及時(shí)響應(yīng)平臺消息，而且微信多客服功能目前只能最多注冊10個(gè)賬號，基本可以滿足物業(yè)客服的要求。

2.2 技術(shù)研究

2.2.1微信通信原理

微信APP的通信原理可以理解為Restful機(jī)制的典型應(yīng)用：當(dāng)用戶向公眾平臺賬號發(fā)送微信后，微信服務(wù)器會將一段XML報(bào)文以HTTPPOST請求的方式發(fā)送到應(yīng)用服務(wù)器，應(yīng)用服務(wù)器經(jīng)過處理后，通過HTTP響應(yīng)將另一段XML報(bào)文返回給微信服務(wù)器，這時(shí)候用戶終端將會收到來自公眾平臺帳號的回復(fù)。微信服務(wù)器主要實(shí)現(xiàn)消息解析/封裝和消息轉(zhuǎn)發(fā)功能，通過提供統(tǒng)一的報(bào)文封裝規(guī)范，屏蔽了不同應(yīng)用的協(xié)議消息差異性。

2.2.2消息合法性驗(yàn)證

在開啟開發(fā)模式時(shí)，除了要填寫應(yīng)用服務(wù)的接入U(xiǎn)RL，還要填寫一個(gè)token值，提交后微信服務(wù)器會發(fā)送一個(gè)請求給接入U(xiǎn)RL，附帶身份驗(yàn)證參數(shù)，應(yīng)用服務(wù)可以根據(jù)token與參數(shù)校驗(yàn)合法性，合法時(shí)需要根據(jù)要求返回一個(gè)字符串，這樣微信服務(wù)器才會確認(rèn)應(yīng)用服務(wù)的身份。

2.2.3微信消息接口及封裝

在系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)中，需要對微信消息報(bào)文進(jìn)行解析和封裝，因此需要進(jìn)行消息接口的封裝實(shí)現(xiàn)。微信消息接口基類BaseMessage包括所有消息的公有字段：ToUserName(微信接收方賬號)、FromUserName(發(fā)送方帳號)、CreateTime(消息的創(chuàng)建時(shí)間)、MsgType(消息類型)。

請求消息都包含了MsgId(消息ID)，繼承BaseMessage后形成請求消息基類RequestMsg。文本請求消息類TextReqMsg、圖片消息類ImageReqMsg、地理位置消息類LocationReqMsg、鏈接消息類LinkReqMsg、語音消息類VoiceReqMsg、視頻消息類VideoReqMsg都繼承了RequestMsg類，實(shí)現(xiàn)相應(yīng)的請求消息實(shí)體類。

3.系統(tǒng)設(shè)計(jì)

3.1系統(tǒng)組成

系統(tǒng)由3大部分組成。第一部分為微信APP端用戶關(guān)注系統(tǒng)微信及后臺用戶登錄/連接等系統(tǒng)初始化業(yè)務(wù)。第二部分為系統(tǒng)微信APP端用戶及后臺流量和計(jì)費(fèi)處理的核心業(yè)務(wù)流程，此環(huán)節(jié)中可以通過微信平臺及內(nèi)外網(wǎng)應(yīng)用服務(wù)的轉(zhuǎn)發(fā)，使得APP用戶和物業(yè)業(yè)務(wù)處理人員實(shí)時(shí)互動。第三部分是流量及費(fèi)用核實(shí)后，實(shí)現(xiàn)繳費(fèi)業(yè)務(wù)。

3.2數(shù)據(jù)庫設(shè)計(jì)

1.用戶信息表：記錄用戶信息/房號/流量信息/費(fèi)用信息。

2.案情表：記錄用戶編號及附屬信息，和用戶信息表形成對應(yīng)關(guān)系，記錄微信APP用戶的所有信息，供查詢等使用。

3.用戶表：記錄物業(yè)處理席基本信息，用于物業(yè)處理系統(tǒng)登錄使用，和微信多客服系統(tǒng)之間形成帳號映射關(guān)系。

4.對接表：記錄智能熱量表系統(tǒng)的ID/區(qū)域/業(yè)主聯(lián)系方式電話的信息，供物業(yè)內(nèi)網(wǎng)判決自動推送信息到系統(tǒng)時(shí)使用。

3.3應(yīng)用服務(wù)的實(shí)現(xiàn)

應(yīng)用服務(wù)必須在WXServlet類中實(shí)現(xiàn)doGet和doPost這兩個(gè)方法。doGet用于確認(rèn)請求是否來自微信服務(wù)器,doPost中的WXService.processRequest方法是具體的業(yè)務(wù)處理邏輯，首先對消息類型進(jìn)行分類判斷，根據(jù)不同的消息類型獲取請求消息的內(nèi)容，然后針對內(nèi)容進(jìn)行相應(yīng)的請求業(yè)務(wù)處理，獲取響應(yīng)需要的數(shù)據(jù)并封裝調(diào)用相應(yīng)的響應(yīng)消息實(shí)體，最后利用response回送響應(yīng)報(bào)文給微信服務(wù)器，供業(yè)主查詢和繳費(fèi)。

4 結(jié)論

利用微信公眾平臺實(shí)現(xiàn)業(yè)主供熱計(jì)費(fèi)、用熱查詢、繳費(fèi)。不僅便于業(yè)主查詢、輕松繳費(fèi)，明白消費(fèi)，而且物業(yè)公司或者供熱企業(yè)收費(fèi)方便快捷。微信使用率高，因此供熱費(fèi)用查詢繳費(fèi)更易于普及。目前微信多客服最多注冊10個(gè)帳號，而且無法通過微信號獲取到微信用戶的真實(shí)信息(如生名/手機(jī)號碼等)。但微信公眾平臺版本日新月異，隨著微信功能的進(jìn)一步加強(qiáng)，將會有更強(qiáng)大的功能實(shí)現(xiàn)，為本系統(tǒng)方案進(jìn)一步優(yōu)化提供可能。

[1]全國流量、容量計(jì)量技術(shù)委員.JJG225-2010熱能表[S].北京:中國標(biāo)準(zhǔn)出版社，2010.

[2]李莎，宋凱.微信接警系統(tǒng)[J].計(jì)算機(jī)系統(tǒng)應(yīng)用，2015(10)：276-280.

[3]黃振.智能熱量表與遠(yuǎn)程抄表系統(tǒng)設(shè)計(jì)[J]．電視技術(shù)，2013(4)28-31．

[4]YuYang，ZongGuanghua．Ultrasonicliquidflowmeterforsmallpipes[J]．TheReviewofscientificinstruments，2012，83(2)：26-107．

[責(zé)任編輯 王愛萍]

Research on the Charging System of Intelligent Heat Meter Based on WeChat

Wang Sheng,Wang Zhiwei,Zhang Yazhen,Li Sha

(1.4. ShaanXi Business College,Xi`an 710119, China；2. Xi`an University of Architecture and Technology Xi`an 710054)

In this paper, by using WeiXin Open Platform and WeChat Mobile App development technology, combined with the requirements of intelligent heat meter, the solution of Measuring the query, pay cost is proposed based on WeChat platform. And this paper verifies the feasibility and the corresponding system implementation.

Intelligent heat meter; Measuring the query, pay cost ;WeChat platform ; Mobile App.

2016-11-11

1.王勝(1974— )，陜西省西安市人，陜西廣播電視大學(xué)工程管理教學(xué)部副教授，工學(xué)博士。2.王智偉(1962— )，江蘇省江陰市人，西安建筑科技大學(xué)環(huán)境與市政工程學(xué)院教授，博士生導(dǎo)師，工學(xué)博士。3.張雅珍(1962— )，女，浙江省東陽市人，陜西廣播電視大學(xué)開放教育學(xué)院副院長，工學(xué)學(xué)士。4.李莎(1979— )，女，陜西省西安市人，陜西廣播電視大學(xué)計(jì)算機(jī)與信息管理教學(xué)部教授，工學(xué)碩士。

本文系2015年青年骨干教師國內(nèi)訪學(xué)學(xué)者資助項(xiàng)目、2016年陜西省教育廳自然專項(xiàng)(16JK1061)階段性成果之一。

TU995

A

1008-4649(2017)01-0045-04