專利名稱：一種集中采暖分室計(jì)量方法及專用計(jì)量裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種集中采暖分室計(jì)量方法及專用計(jì)量裝置。
背景技術(shù)：
采用傳統(tǒng)的用熱計(jì)量收費(fèi)裝置及方法，面臨著難于解決的單管式采暖系統(tǒng)用熱計(jì)量收費(fèi)的實(shí)際困難，目前國(guó)內(nèi)在集中采暖系統(tǒng)設(shè)計(jì)上，已經(jīng)以立法的形式規(guī)定(參見(jiàn)建設(shè)部“民用建筑管理規(guī)定”、JGJ26-95、DB13(J)24-2000等)“新建居住建筑的集中采暖系統(tǒng)應(yīng)當(dāng)(必須)采用雙管系統(tǒng)，推行溫度調(diào)節(jié)和戶用熱量計(jì)量裝置，實(shí)行供熱計(jì)量收費(fèi)?！逼滹@著缺點(diǎn)已經(jīng)在實(shí)際貫徹中暴露出來(lái)第一，雙管方案施工技術(shù)復(fù)雜，消耗材料多，占地面積大；第二，每戶一只的大量使用的熱水計(jì)量表極易堵塞，必須附加過(guò)濾器(過(guò)濾器也極易堵塞)，運(yùn)行可靠性很差；第三，由于沒(méi)有合理解決供熱功耗與用戶室溫之間的矛盾，目前出現(xiàn)了雖然已經(jīng)分戶計(jì)量到用熱量，卻又沒(méi)能按照這個(gè)計(jì)量結(jié)果去對(duì)每個(gè)用戶如實(shí)收費(fèi)的尷尬局面；第四，無(wú)法處理對(duì)停止用熱的用戶收費(fèi)問(wèn)題及其它壁鄰關(guān)系類問(wèn)題，存在著潛在性的不安定團(tuán)結(jié)的社會(huì)性困難；等等。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所要解決的技術(shù)問(wèn)題是提供一種適用于單、雙管式集中采暖系統(tǒng)和中央空調(diào)系統(tǒng)的一種集中采暖分室計(jì)量方法及專用計(jì)量裝置。
本發(fā)明解決其技術(shù)問(wèn)題所采用的技術(shù)方案一、一種集中采暖分室計(jì)量方法(1)輸入步驟 把下列參數(shù)按初始化方法輸入微處理器該樓住室總個(gè)數(shù)M·N、各住室采暖面積Smn、單位時(shí)間單位熱功率P的價(jià)值α、熱水比熱c、計(jì)費(fèi)開始底線值T00、同室內(nèi)某一只溫度傳感器(4)測(cè)得的實(shí)時(shí)值與其它各只溫度傳感器測(cè)得的實(shí)時(shí)值之間差別的絕對(duì)最大值容限T0、任意兩只室內(nèi)溫度傳感器之間相對(duì)差別絕對(duì)最大值容限δ、同一只溫度傳感器測(cè)量的變化量與上一次測(cè)量室溫實(shí)時(shí)值之間相對(duì)差別的絕對(duì)最大值容限δ0；啟動(dòng)微處理器(1)中的采樣間隔Δt計(jì)數(shù)器，并對(duì)時(shí)間j計(jì)數(shù)器清零；(2)數(shù)據(jù)采集步驟 由微處理器實(shí)時(shí)采集現(xiàn)場(chǎng)各傳感器的實(shí)時(shí)值采集開始時(shí)，先啟動(dòng)時(shí)間j計(jì)數(shù)器；通過(guò)串行總線DQ(27)，點(diǎn)名采樣各室溫傳感器(4、14)，獲取第j時(shí)刻第mn住室室溫Tjmn1、Tjmnc；點(diǎn)名采樣各住室室外溫傳感器(5)，獲取第j時(shí)刻對(duì)應(yīng)的室外溫度實(shí)時(shí)值Tjmn2，計(jì)算差值Tjmn＝Tjmn1-Tjmn2；分別點(diǎn)名采樣熱力入口處溫度傳感器(6、7)，獲取第j時(shí)刻供水水溫tj1和回水水溫tj2，計(jì)算差值tj＝tj1-tj2；采樣熱水流量傳感器(9)，獲取第j時(shí)刻熱水流量qj；(3)數(shù)值計(jì)算步驟 由微處理器依次按下列方程A、B、C計(jì)算出一棟樓總供熱價(jià)值Xjmn，第mn住室第j時(shí)刻用熱價(jià)值xjmn，某一住戶的k個(gè)住室的第j個(gè)時(shí)刻用熱價(jià)值ykjmna、計(jì)算出一棟采暖樓的總供熱價(jià)值Xjmn，單位是元，并隨著時(shí)間j的增加進(jìn)行累加X(jué)Jmn=ΣJ=0Jα*Δt*cqJ*tJ=Σj=0Jα*Δt*PJ···(A)]]>上式簡(jiǎn)稱為分樓計(jì)費(fèi)方程A。其中，α為單位時(shí)間單位熱功率的價(jià)值，元/W·s；c為熱水比熱，J/kg·℃；
Δt為采樣周期，s；tj為該樓供回水溫差，℃；qj為該樓供水流量，kg/s；J為總供熱時(shí)間，數(shù)值上等于Δt的個(gè)數(shù)；Pj＝c·qj·tj若為雙管采暖方式時(shí)，PJ=Σm=1MΣn=1Ncqjmn(tJmn1-tjmn2)]]>其中，qjmn為入戶熱水流量，kg/s；tjmn1為入戶供水溫度，℃；tjmn2為入戶回水溫度，℃；tj＝tjmn1-tjmn2，℃。
b、計(jì)算出第mn住室第j時(shí)刻用熱價(jià)值xjmn，單位是元，并隨著時(shí)間j的增加進(jìn)行累加xjmn=Σj=0Jα*Δt*PjΣm=1MΣn=1NSmn*(Tjmn-T0)*Smn*(TJmn-T0)···(B)]]>若為雙管采暖方式時(shí)，(B)式中Tjmn為第mn住戶的室內(nèi)外溫差，且不參與方程C的計(jì)算；c、計(jì)算屬于某一自然住戶的K個(gè)第mn住室的第j時(shí)刻總用熱價(jià)值ykjmn，單位是元，并隨著時(shí)間j的增加進(jìn)行累加ykjmn=Σk=1Kxkjmn···(C)]]>其中，xkjmn為屬于戶主K的第mn住室于第j時(shí)刻分室計(jì)量收費(fèi)值；
(4)室內(nèi)各傳感器之間同步性判斷及處理步驟A、室內(nèi)任意兩只溫度傳感器同步性判斷當(dāng)sig[|ΔT1ΔT2-a12a12|-δ]=1]]>時(shí)，按下列超差狀態(tài)函數(shù)方程式D-G判斷某只溫度傳感器是正向超差或負(fù)向超差a、第一只溫度傳感器正向超差狀態(tài)函數(shù)f(T1+)=sig(|ΔT2|)·sig(|ΔT1ΔT2-a12a12|-δ)·sig(|T10|)·sig(|ΔT1T10|-δ0)·sig(ΔT1T10-δ0)=1···(D)]]>b、第一只溫度傳感器負(fù)向超差狀態(tài)函數(shù)f(T1-)=sig(|ΔT2|)·sig(|ΔT1ΔT2-a12a12|-δ)·sig(|T10|)·sig(|ΔT1T10|-δ0)·sig(ΔT1T10-δ0)=0···(E)]]>c、第二只溫度傳感器正向超差狀態(tài)函數(shù)f(T2+)=sig(|ΔT2|)·sig(|ΔT1ΔT2-a12a12|-δ)·sig(|T10|)·sig(|ΔT1T10|-δ0)‾·sig(ΔT1T10-δ0)=1···(F)]]>d、第二只溫度傳感器負(fù)向超差狀態(tài)函數(shù)f(T2-)=sig(|ΔT2|)·sig(|ΔT1ΔT2-a12a12|-δ)·sig(|T10|)·sig(|ΔT1T10|-δ0)‾·sig(ΔT1T10-δ0)=0···(G)]]>
判斷原則如下當(dāng)函數(shù)f(T1+)值為1時(shí)，判第一只溫度傳感器正向超差；當(dāng)函數(shù)f(T1-)值為0時(shí)，判第一只溫度傳感器負(fù)向超差；當(dāng)函數(shù)f(T2+)值為1時(shí)，判第二只溫度傳感器正向超差；當(dāng)函數(shù)f(T2-)值為0時(shí)，判第二只溫度傳感器負(fù)向超差。
B、當(dāng)發(fā)現(xiàn)兩只室內(nèi)溫度傳感器不同步時(shí)，微處理器將不讓出現(xiàn)問(wèn)題的溫度傳感器所測(cè)量的實(shí)時(shí)值參于方程A、B、C的計(jì)算，并把該狀態(tài)通知管理人員進(jìn)行處理。
本發(fā)明的集中采暖分室計(jì)量方法的設(shè)計(jì)原理如下微處理器采集到設(shè)置在采暖樓內(nèi)各住室的室內(nèi)外溫差T和該樓熱力入口處的供回水溫差t及供水流量q之后，計(jì)算出一棟樓的總供熱功率∑P和各住室總采暖量∑V(V＝S·T)，在∑P與∑V等價(jià)值的原則下，獲得分室、分戶和一棟樓采暖計(jì)量各結(jié)果。因此，該法簡(jiǎn)稱為PV等價(jià)法。
二、實(shí)現(xiàn)本發(fā)明方法的專用裝置它包括有微處理器、總線驅(qū)動(dòng)器、鍵盤控制口和備用電源、安裝在各室內(nèi)的溫度傳感器、安裝在各相應(yīng)室外的溫度傳感器、安裝在熱力入口處的熱水流量傳感器及供水溫度傳感器和回水溫度傳感器；溫度傳感器和流量傳感器的數(shù)據(jù)端DQ、電源端VDD和地線端GND分別接在串行數(shù)據(jù)總線、電源總線和地總線上；串行數(shù)據(jù)總線通過(guò)總線驅(qū)動(dòng)器接微處理器的通用串行端口(Rx、Tx)上，微處理器的端口P2.2接總線驅(qū)動(dòng)器的控制端1腳；鍵盤控制口接微處理器的P2.0口，備用電源接微處理器的P2.1口。
本裝置還包括有打印控制口、信息遠(yuǎn)傳控制口、讀IC卡控制口、存儲(chǔ)器擴(kuò)展口、顯示控制口，上述各接口分別接在微處理器的并行數(shù)據(jù)總戲DBUS和地址總線ABUS上，地址總線ABUS通過(guò)地址鎖存器接微處理器的P0口。
所述的溫度傳感器和流量傳感器均采用串行數(shù)字式傳感器。
本裝置還包括有安裝在各室內(nèi)的輔助溫度傳感器，輔助溫度傳感器與室內(nèi)的一個(gè)溫度傳感器安裝在一個(gè)殼體內(nèi)，輔助溫度傳感器的感溫面與殼體的內(nèi)表面相接觸，溫度傳感器位于殼體的中部，殼體為帶孔的雙層殼體，外層上的孔與內(nèi)層上的孔相互錯(cuò)位；輔助溫度傳感器的數(shù)據(jù)端DQ、電源VDD和地線端GND分別接在串行數(shù)據(jù)總線、電源總線和地總線上。
每個(gè)住室內(nèi)的室內(nèi)溫度傳感器的數(shù)量為1只以上。
本發(fā)明的有益效果如下(1)本發(fā)明使集中采暖系統(tǒng)的分室、分戶、分樓計(jì)量與收費(fèi)同時(shí)得以實(shí)現(xiàn)，且方法極為簡(jiǎn)單易行。對(duì)于一棟樓來(lái)說(shuō)，只需使用一只熱水表計(jì)和一些溫度計(jì)(即數(shù)字式、單總線制溫度傳感器)，運(yùn)行可靠性大大提高。
(2)如果把供熱供冷功率統(tǒng)稱為熱功率的話，則本發(fā)明對(duì)單管采暖系統(tǒng)和雙管采暖系統(tǒng)以及中央空調(diào)等都適用。尤其對(duì)舊樓單管采暖系統(tǒng)的分室、分戶、分樓計(jì)量收費(fèi)改造極易實(shí)現(xiàn)，費(fèi)用低、占地少，技術(shù)簡(jiǎn)單。
(3)本發(fā)明無(wú)需實(shí)測(cè)各住室、各住戶的用熱量數(shù)到底是多少數(shù)值，于是，就允許各住室、各住戶自行通過(guò)任意非定量的手段進(jìn)行室溫調(diào)控，改善居住質(zhì)量，而且可以促進(jìn)節(jié)能。
(4)本發(fā)明在考慮了與壁鄰住室之間的熱交換因素時(shí)也適用。因?yàn)?，產(chǎn)生室溫Tmn1的熱功率Pmn中包含著壁鄰住室流到第mn住室的熱功率分量。就意味著，對(duì)于那些不住人而關(guān)閉了自己散熱器管路的住室，分室計(jì)費(fèi)方程B也適用。因此，該住室也需按方程B支付從壁鄰住室傳導(dǎo)過(guò)來(lái)的用熱費(fèi)用。這既是公平合理的，又有利于社會(huì)的安定團(tuán)結(jié)。同時(shí)也意味著，關(guān)閉自己住室散熱器時(shí)，可以隨時(shí)隨地任意進(jìn)行，不需要任何管理部門去管理，與人與己都方便。
(5)本發(fā)明對(duì)室外氣候變化時(shí)也適用。這是因?yàn)?，不僅室內(nèi)外溫差項(xiàng)包含著外界環(huán)境溫度的因素，而且計(jì)費(fèi)方程中的系數(shù)都是在線值，其值包含了風(fēng)力風(fēng)向、晴陰雨雪等氣候因素。例如，氣候變壞時(shí)，耗能多，收費(fèi)多；氣候變好時(shí)，耗能少，節(jié)能歸自己。
(6)本發(fā)明使供熱用熱計(jì)量與收費(fèi)一體化的裝置變得極為簡(jiǎn)單，且一棟樓只需一個(gè)這樣的裝置，如附圖1所示。(原則地講，一個(gè)采暖小區(qū)用一個(gè)這樣的裝置也是可以的，但考慮管路配置的不均衡性的影響，最好是一樓一表)(7)本發(fā)明用于計(jì)費(fèi)計(jì)算的主要參數(shù)室溫Tjmn，是一種相對(duì)性程度較大的物理量，因此，在室溫傳感器的測(cè)點(diǎn)選擇上，以及對(duì)室溫傳感器絕對(duì)精度上，都相對(duì)地降低了要求，其測(cè)點(diǎn)和精度上能滿足有關(guān)的國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范JGJ132-200基本要求便可，這對(duì)將要裝修和已經(jīng)裝修住室的采暖計(jì)量改造來(lái)說(shuō)，無(wú)疑提供了很大的靈活性。


圖1為本發(fā)明的專用計(jì)量裝置的電路原理圖。
圖2為本發(fā)明集中采暖分室計(jì)量方法的程序框圖。
圖3為利用恒通徑三通閥門調(diào)控室溫的方法示意圖。
圖4為利用改變物料遮掩散熱器面積來(lái)控制室溫的方法示意圖。
圖5為輔助溫度傳感器14與室內(nèi)溫度傳感器4裝在一起的結(jié)構(gòu)示意圖。
圖6為室內(nèi)溫度傳感器4與輔助溫度傳感器14二者出現(xiàn)不同步時(shí)的T-t函數(shù)曲線圖。
具體實(shí)施例方式
一、本發(fā)明集中采暖分室計(jì)量方法的
具體實(shí)施例方式
1、選擇好單管式或雙管式采暖(以單管式為例)，設(shè)置各參數(shù)熱水比熱c、計(jì)費(fèi)開始底線值T0、建筑規(guī)摸參數(shù)M、N、采暖面積參數(shù)Smn、單位時(shí)間單位熱功率的價(jià)值α、設(shè)置同室各溫傳感器之間差別最大絕對(duì)值容限T00，設(shè)置任意兩只室內(nèi)溫度傳感器之間容差上限值δ、δ0。當(dāng)啟動(dòng)了固定的數(shù)據(jù)采樣周期Δt定時(shí)器和對(duì)采樣次數(shù)計(jì)數(shù)器J后，微處理器1就分別從附圖1中的溫度傳感器4、14、5采集第j時(shí)刻第mn住室的室內(nèi)外溫度Tjmn1、Tjmnc和Tjmn2，并計(jì)算差值Tjmn＝Tjmn1-Tjmn2；分別從附圖1中的供回水溫度傳感器6、7采集第j時(shí)刻該采暖樓熱力入口處的供水溫度tj1、回水溫度tj2，并計(jì)算差值tj＝tj1-tj2；從附圖1中的流量傳感器9采集熱水流量qj。
2、把第j時(shí)刻采集到的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)帶入下列方程，計(jì)算出該樓第j時(shí)刻總Xjmn=Σj=0Jα*Δt*cqj*tj=Σj=0Jα*Δt*Pj···(A)]]>供熱量的價(jià)值Xjmn單位是元，并對(duì)其累加上式可簡(jiǎn)稱為分樓計(jì)費(fèi)方程A。
其中，α為單位時(shí)間單位熱功率的價(jià)值，元/W·s；c為熱水比熱，J/kg·℃；Δt為采樣周期，s；tj為該樓供回水溫差，℃；qj為該樓供水流量，kg/s；J為總供熱時(shí)間，數(shù)值上等于Δt的個(gè)數(shù)；Pj＝c·qj·tj若為雙管采暖方式時(shí)，Pj=Σm=1MΣn=1Ncqjmn(tjmn1-tjmn2)]]>
其中，qjmn為入戶熱水流量，kg/s；tjmn1為入戶供水溫度，℃；tjmn2為入戶回水溫度，℃；tj＝tjmn1-tjmn2，℃。
3、計(jì)算第mn住室第j時(shí)刻用熱價(jià)值xjmn，單位是元，并對(duì)其進(jìn)行累加xjmn=Σj=0Jα*Δt*Pj*Smn*(Tjmn-T0)Σm=1MΣn=1NSmn*(Tjmn-T0)···(B)]]>上式可簡(jiǎn)稱為分室計(jì)費(fèi)方程B。
其中，Smn為第mn住室采暖面積；Tjmn-T0＜0者不參與(B)式、(C)式的計(jì)算和累加，并由微處理器1轉(zhuǎn)管理部門進(jìn)行相應(yīng)的處理；雙管采暖方式時(shí)，(B)式中Tjmn為第mn住戶的室內(nèi)外溫差，且不參與(C)式的計(jì)算。
T0的設(shè)置，是考慮到各住室會(huì)得到采暖供熱功率以外的其它自然性能源對(duì)室溫T貢獻(xiàn)份額，如地?zé)?、采光、生活用電、生命生活化學(xué)熱等，都會(huì)產(chǎn)生采暖供熱附加。集中采暖管理部門，可參照有關(guān)的國(guó)家規(guī)范，如GBJ19-87等，在T0＝0℃-5℃范圍內(nèi)，以供熱與用熱雙方都能接受為原則選取。
4、計(jì)算具有K個(gè)住室的自然戶第j時(shí)刻用熱價(jià)值ykjmn，單位是元，并對(duì)其進(jìn)行累加ykjmn=Σk=1Kxkjmn···(C)]]>其中，xkjmn為屬于戶主K的第mn住室于第j時(shí)刻分室計(jì)量收費(fèi)值。
上式可簡(jiǎn)稱為分戶計(jì)費(fèi)方程C。
以時(shí)刻j為參變量，重復(fù)進(jìn)行上述各步，直至采暖季節(jié)結(jié)束時(shí)，便從各累積結(jié)果中，得出集中采暖的每一個(gè)住室、每一個(gè)住戶以及整個(gè)一棟樓的用熱計(jì)量結(jié)果。
5、根據(jù)圖6所示的方法，比較各實(shí)時(shí)室溫39(Tjmn)和對(duì)應(yīng)的實(shí)時(shí)殼溫40(tjmnc)，判斷是否發(fā)生了39(Tjmn)與40(tjmnc)不同步現(xiàn)象(也包括比較同室內(nèi)其它任意兩只溫度傳感器4測(cè)得的實(shí)時(shí)值之間是否不同步)，若有不同步現(xiàn)象，或者發(fā)現(xiàn)同室內(nèi)某一只溫度傳感器4測(cè)得的實(shí)時(shí)值與其它各只的實(shí)時(shí)值之間差別的絕對(duì)值大于或等于允差最大容限T00時(shí)，可判定該傳感器處故障狀態(tài)或處被人為侵?jǐn)_狀態(tài)，微處理器1便可根據(jù)預(yù)先安排進(jìn)行處理，并不再參與本次室溫Tjmn1的平均值計(jì)算過(guò)程，而當(dāng)該傳感器恢復(fù)正常時(shí)，仍可重新參與到Tjmn1的平均值計(jì)算過(guò)程。
以下介紹判斷同室內(nèi)任意兩只室溫傳感器的工作狀態(tài)的具體實(shí)施方法(也是二者同步性的判斷方法，也適用于4、14之間工做壯態(tài)的判別)。
下邊，先對(duì)如下所述的判別式做一些具體的說(shuō)明，其基本思路是設(shè)ΔT1、ΔT2是兩只溫度傳感器相對(duì)于上次測(cè)量值T10、T12的增量，兩增量上一次值ΔT10、ΔT20之比值為ΔT10/ΔT20＝a12，則式|Δ&Tgr;1Δ&Tgr;2-α12α12|]]>表征了這兩只溫度傳感器檢出值的相對(duì)變化量的大小，如果新計(jì)算出的相對(duì)變化量的大小，超出了管理部門事先所規(guī)定的最大允許變化量上限值δ，就可以認(rèn)為這兩只溫度傳感器之一發(fā)生了錯(cuò)誤，這種錯(cuò)誤狀態(tài)可用標(biāo)準(zhǔn)的符號(hào)函數(shù)sig[|ΔT1ΔT2-a12a12|-δ]]]>
唯一地描述出來(lái)。其中，符號(hào)函數(shù)sig()的含義為當(dāng)表達(dá)式()的值大于1時(shí)，即()＞1時(shí)，函數(shù)值sig()＝1；當(dāng)()≤0時(shí)，函數(shù)值sig()＝0。于是，若上述的sig[|ΔT1ΔT2-a12a12|-δ]=1]]>則表達(dá)了這兩只溫度傳感器之一有錯(cuò)的事實(shí)；若sig[|ΔT1ΔT2-a12a12|-δ]=0]]>則表達(dá)了這兩只溫度傳感器之中無(wú)錯(cuò)的事實(shí)。因此，該式可當(dāng)作進(jìn)行下列具體判別的開始條件一旦這一條件出現(xiàn)時(shí)，就需要計(jì)算下邊(D)-(G)各判別式的值，以便判斷清楚是哪一只出了錯(cuò)，以及出錯(cuò)的極性如何。例如，當(dāng)上述出錯(cuò)條件滿足后，若下邊判別式(D)＝f(T1+)＝1，則表明了這只溫度傳感器發(fā)生了正向超差過(guò)程，判別式(E)＝f(T1-)＝0，則表明這只溫度傳感器發(fā)生了負(fù)向超差過(guò)程；若下邊判別式(F)＝f(T2+)＝1，則表明了另一只溫度傳感器發(fā)生了正向超差過(guò)程；判別式(G)＝f(T2-)＝0，則表明了另一只溫度傳感器發(fā)生了負(fù)向超差過(guò)程。
在下列判別式中，例如第(D)式中，引入sig(|ΔT2|)、sig(|T10|)是防止帶分母的各式發(fā)散；sig(|ΔT1/T10|-δ0)是第一只溫度傳感器出錯(cuò)狀態(tài)判別式，其中，δ0為相對(duì)變化量|ΔT1/T10|最大允許值；sig(ΔT1/T10-δ0)是第一只溫度傳感器出錯(cuò)方向判別式，其中，δ0與上式含義相同。其它判別式中的各項(xiàng)含義，與第(D)式中各項(xiàng)含義相類似，不再重述。
具體實(shí)施方法如下(1)第一只溫度傳感器正向超差狀態(tài)函數(shù)f(T1+)sig(|ΔT2|)·sig(|ΔT1ΔT2-a12a12|-δ)·sig(|T10|)·sig(|ΔT1T10|-δ0)·sig(ΔT1T10-δ0)=1···(D)]]>(2)第一只溫度傳感器負(fù)向超差狀態(tài)函數(shù)f(T1-)sig(|ΔT2|)·sig(|ΔT1ΔT2-a12a12|-δ)·sig(|T10|)·sig(|ΔT1T10|-δ0)·sig(ΔT1T10-δ0)=0···(E)]]>(3)第二只溫度傳感器正向超差狀態(tài)函數(shù)f(T2+)sig(|ΔT2|)·sig(|ΔT1ΔT2-a12a12|-δ)·sig(|T10|)·sig(|ΔT1T10|-δ0)‾·sig(ΔT1T10-δ0)=1···(F)]]>(4)第二只溫度傳感器負(fù)向超差狀態(tài)函數(shù)f(T2-)sig(|ΔT2|)·sig(|ΔT1ΔT2-a12a12|-δ)·sig(|T10|)·sig(|ΔT1T10|-δ0)‾·sig(ΔT1T10-δ0)=0···(G)]]>二、本發(fā)明的專用設(shè)備的
具體實(shí)施例方式整個(gè)集中采暖分室計(jì)量裝置的系統(tǒng)構(gòu)成如附圖1所示。以單管串聯(lián)式采暖的一棟樓為例。設(shè)該樓內(nèi)有M條垂直供水管路，每條管路中串聯(lián)有N個(gè)住室。對(duì)于雙管式系統(tǒng)，相當(dāng)于該樓內(nèi)有M個(gè)垂直排列的住室串，共N層。其中，室內(nèi)溫度傳感器4(含輔助溫度傳感器14，另見(jiàn)附圖6)被分別設(shè)置在樓內(nèi)每一個(gè)住室內(nèi)，以便獲取室內(nèi)溫度Tjmn1的實(shí)時(shí)值；各室外溫度傳感器5分別設(shè)置在住室外邊，以便獲取對(duì)應(yīng)的室外溫度Tjmn2的實(shí)時(shí)值(根據(jù)實(shí)際情況，室外溫度傳感器5的數(shù)量可以適當(dāng)少于室內(nèi)溫度傳感器4的數(shù)量)。安裝在該集中采暖樓的熱力入口處的流量傳感器9在雙管采暖方式時(shí)，其數(shù)量將增至每戶一只，以獲取每戶熱水流量qmn，檢測(cè)供水溫度tj1的溫度傳感器6和檢測(cè)回水溫度tj2的溫度傳感器7在雙管采暖方式時(shí)，其數(shù)量將增至每戶各一只，分別獲取每戶供回水溫tmn1、tmn2值。
本專用裝置包括有微處理器1、總線驅(qū)動(dòng)器17、鍵盤控制口2和備用電源15、安裝在各室內(nèi)的溫度傳感器4、安裝在各相應(yīng)室外的溫度傳感器5、安裝在采暖樓熱力入口處的熱水流量傳感器9及供水溫度傳感器6和回水溫度傳感器7；溫度傳感器4、5、6、7和流量傳感器9的數(shù)據(jù)端DQ、電源端VDD和地線端GND分別接在串行數(shù)據(jù)總線27、電源總線26和地總線28上；串行數(shù)據(jù)總線27通過(guò)總線驅(qū)動(dòng)器17接微處理器1的通用串行端口(Rx、Tx)上，微處理器1的端口P2.2接總線驅(qū)動(dòng)器17的控制端1腳；鍵盤控制口2接微處理器1的P2.0口，備用電源15接微處理器1的P2.1口。
它還包括有打印控制口10、信息遠(yuǎn)傳控制口11、讀IC卡控制口12、存儲(chǔ)器擴(kuò)展口13、顯示控制口16，上述各接口分別接在微處理器1的并行數(shù)據(jù)總戲DBUS18和地址總線ABUS19上，地址總線ABUS19通過(guò)地址鎖存器52接微處理器1的P0口。
溫度傳感器4、5、6、7和流量傳感器9均采用串行數(shù)字式傳感器。
它還包括有安裝在各室內(nèi)的輔助溫度傳感器14，輔助溫度傳感器14與室內(nèi)的一個(gè)溫度傳感器4安裝在一個(gè)殼體24內(nèi)，輔助溫度傳感器14的感溫面與殼體24的內(nèi)表面相接觸，溫度傳感器4位于殼體24的中部，殼體24為帶孔的雙層殼體，外層上的孔25與內(nèi)層51上的孔50相互錯(cuò)位；輔助溫度傳感器14的數(shù)據(jù)端DQ、電源VDD和地線端GND分別接在串行數(shù)據(jù)總線27、電源總線26和地總線28上。
在圖5中，輔助溫度傳感器14的感溫面與導(dǎo)熱性良好的外殼24內(nèi)表面緊密熱偶合，以便實(shí)時(shí)測(cè)取殼溫40(tjmnc)。這種溫度傳感器，具有如下優(yōu)點(diǎn)當(dāng)有不等于當(dāng)時(shí)室溫39(Tjmn)的物體接觸導(dǎo)熱良好的外殼24時(shí)，被檢出的殼溫40(tjmnc)將如附圖6所示的那樣，殼溫40(tjmnc)比室溫39(Tjmn1)變化速度快，微處理器比較出二者在時(shí)間上不再同步變化時(shí)，便可發(fā)現(xiàn)有非法干擾室溫傳感器的操作的存在或溫度傳感器4處故障狀態(tài)，轉(zhuǎn)由管理部門根據(jù)事先的規(guī)定處理。該法也適用于同住室內(nèi)其它兩只溫度傳感器工做狀態(tài)的判別，從而提高了溫度傳感器檢出室溫的可靠性。
各住戶自行調(diào)控各住室溫度的調(diào)控方法如圖3、4所示，具體調(diào)控室溫的方法，可能是非常簡(jiǎn)單的，如附圖3所示的方法就是一例。在供水管29流向住室內(nèi)散熱器30的管路31上，加裝一只恒通徑三通調(diào)節(jié)閥32，閥32的另一出水口上的管路33就與散熱器管路34一同匯接到總回水管35上。只需任意調(diào)節(jié)閥32的開度，就可以實(shí)現(xiàn)該室溫的調(diào)控。又如附圖4所示的另一種調(diào)控室溫方法散熱器36上遮掩上一塊耐熱、柔軟、導(dǎo)熱不良的物料37，只需改變物料37對(duì)散熱器36遮掩面積大小，就可實(shí)現(xiàn)室溫控制。
本發(fā)明對(duì)于已建樓采暖改造來(lái)說(shuō)，每個(gè)住室內(nèi)的溫度傳感器4的數(shù)量可以少一些，如取1只，并把它們?cè)O(shè)在供水立管附近，以便使改造時(shí)發(fā)生的新增溫度傳感器配線管路能夠沿著供水管路配置，有利于舊樓改造的工程實(shí)現(xiàn)。又如新建樓，每個(gè)住室內(nèi)的溫度傳感器4的數(shù)量可多一些，最佳為3只(注意，共含6只溫度傳感器，顯然太多時(shí)也不適宜)，在每個(gè)住室內(nèi)的幾個(gè)頂角處放置；新增溫度傳感器配線管路可以靈活按排。
對(duì)于每個(gè)住室內(nèi)設(shè)置2只以上溫度傳感器4的系統(tǒng)，除了可以對(duì)其取平均值用以提高室溫值Tjmn1的客觀性之外，顯然具有系統(tǒng)冗余的特征，即其中任何一只發(fā)生了故障，或受到了人為侵?jǐn)_，則微處理器1便可根據(jù)事先的安排，隨時(shí)解除有問(wèn)題的溫度傳感器4及實(shí)行其它管理性處理，如及時(shí)檢修等。而其余的溫度傳感器仍能保證系統(tǒng)照常工作，有利于系統(tǒng)可靠性的提高。從這一角度來(lái)說(shuō)，每一住室內(nèi)溫度傳感器4最好取2只，舊樓改造時(shí)取1只也可以，新建樓則取2-3只為好。當(dāng)發(fā)生上述兩種情況之一時(shí)，故障狀態(tài)溫度傳感器4也就不參與本次的Tjmn1的平均值計(jì)算過(guò)程；當(dāng)該溫度傳感器4恢復(fù)正常時(shí)，可重新參與Tjmn1的平均值計(jì)算過(guò)程。
所用的溫度傳感器4，都設(shè)置在每個(gè)住室頂棚附近的不影響人們正常活動(dòng)的氣流比較穩(wěn)定的滯流層空間內(nèi)，其最佳空間范圍是從住室頂棚起向下100mm-350mm之間，且各住室的溫度傳感器4的安裝位置應(yīng)一致。對(duì)于選取每住室2只溫度傳感器的已建樓改造者，溫度傳感器4的配線管可沿著垂直向供回水管設(shè)置，溫度傳感器4就以該配線管為安裝平臺(tái)，布置在上述的滯流層空間內(nèi)便可；對(duì)于每室選取3只溫度傳感器的新建樓，溫度傳感器4可以分別布置在該住室的3個(gè)氣流較穩(wěn)定的頂角附近，并處于上述的滯流層空間內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種集中采暖分室計(jì)量方法，其特征在于(1)、輸入步驟 把下列參數(shù)按初始化方法輸入微處理器該樓住室總個(gè)數(shù)M·N、各住室采暖面積Smn、單位時(shí)間單位熱功率P的價(jià)值α、熱水比熱c、計(jì)費(fèi)開始底線值T00、同室內(nèi)某一只溫度傳感器(4)測(cè)得的實(shí)時(shí)值與其它各只溫度傳感器測(cè)得的實(shí)時(shí)值之間差別的絕對(duì)最大值容限T0、任意兩只室內(nèi)溫度傳感器之間相對(duì)差別絕對(duì)最大值容限δ、同一只溫度傳感器測(cè)量的變化量與上一次測(cè)量室溫實(shí)時(shí)值之間相對(duì)差別的絕對(duì)最大值容限δ0；啟動(dòng)微處理器(1)中的采樣間隔Δt計(jì)數(shù)器，并對(duì)時(shí)間j計(jì)數(shù)器清零；(2)數(shù)據(jù)采集步驟 由微處理器實(shí)時(shí)采集現(xiàn)場(chǎng)各傳感器的實(shí)時(shí)值采集開始時(shí)，先啟動(dòng)時(shí)間j計(jì)數(shù)器；通過(guò)串行總線DQ(27)，點(diǎn)名采樣各室溫傳感器(4、14)，獲取第j時(shí)刻第mn住室室溫Tjmn1、Tjmnc；點(diǎn)名采樣各住室室外溫傳感器(5)，獲取第j時(shí)刻對(duì)應(yīng)的室外溫度實(shí)時(shí)值Tjmn2，計(jì)算差值Tjmn＝Tjmn1-Tjmn2；分別點(diǎn)名采樣熱力入口處溫度傳感器(6、7)，獲取第j時(shí)刻供水水溫tj1和回水水溫tj2，計(jì)算差值tj＝tj1-tj2；采樣熱水流量傳感器(9)，獲取第j時(shí)刻熱水流量qj；(3)數(shù)值計(jì)算步驟 由微處理器依次按下列方程A、B、C計(jì)算出一棟樓總供熱價(jià)值Xjmn，第mn住室第j時(shí)刻用熱價(jià)值xjmn，某一住戶的k個(gè)住室的第j個(gè)時(shí)刻用熱價(jià)值ykjmna、計(jì)算出一棟采暖樓的總供熱價(jià)值Xjmn，單位是元，并隨著時(shí)間j的增加進(jìn)行累加X(jué)jmn=Σj=0Jα*Δt*cqj*tj=Σj=0Jα*Δt*Pj---(A)]]>上式簡(jiǎn)稱為分樓計(jì)費(fèi)方程A。其中，α為單位時(shí)間單位熱功率的價(jià)值，元/W·s；c為熱水比熱，J/kg·℃；Δt為采樣周期，s；tj為該樓供回水溫差，℃；qj為該樓供水流量，kg/s；J為總供熱時(shí)間，數(shù)值上等于Δt的個(gè)數(shù)；Pj＝c·qj·tj若為雙管采暖方式時(shí)，Pj=Σm=1MΣn=1Ncqjmn(tjmn1-tjmn2)]]>其中，qjmn為入戶熱水流量，kg/s；tjmn1為入戶供水溫度，℃；tjmn2為入戶回水溫度，℃；tj＝tjmn1-tjmn2，℃。b、計(jì)算出第mn住室第j時(shí)刻用熱價(jià)值xjmn，單位是元，并隨著時(shí)間j的增加進(jìn)行累加xjmn=Σj=1Jα*Δt*PjΣm=1MΣn=1NSmn*(Tjmn-T0)*Smn*(Tjmn-T0)----(B)]]>若為雙管采暖方式時(shí)，(B)式中Tjmn為第mn住戶的室內(nèi)外溫差，且不參與方程C的計(jì)算；c、計(jì)算屬于某一自然住戶的K個(gè)第mn住室的第j時(shí)刻總用熱價(jià)值ykjmn，單位是元，并隨著時(shí)間j的增加進(jìn)行累加ykjmn=Σk=1Kxkjmn----(C)]]>其中，xkjmn為屬于戶主K的第mn住室于第j時(shí)刻分室計(jì)量收費(fèi)值；(4)室內(nèi)各傳感器之間同步性判斷及處理步驟A、室內(nèi)任意兩只溫度傳感器同步性判斷當(dāng)sig[|ΔT1ΔT2-a12a12|-δ]=1]]>時(shí)，按下列超差狀態(tài)函數(shù)方程式D-G判斷某只溫度傳感器是正向超差或負(fù)向超差a、第一只溫度傳感器正向超差狀態(tài)函數(shù)f(T1+)=sig(|ΔT2|)·sig(|ΔT1ΔT2-a12a12|-δ)·sig(|T10|)·sig(|ΔT1T10|-δ0)·sig(ΔT1T10-δ0)=1-----(D)]]>b、第一只溫度傳感器負(fù)向超差狀態(tài)函數(shù)f(T1-)=sig(|ΔT2|)·sig(|ΔT1ΔT2-a12a12|-δ)·sig(|T10|)·sig(|ΔT1T10|-δ0)·sig(ΔT1T10-δ0)=0-----(E)]]>c、第二只溫度傳感器正向超差狀態(tài)函數(shù)f(T2+)=sig(|ΔT2|)·sig(|ΔT1ΔT2-a12a12|-δ)·sig(|T10|)·sig(|ΔT1T10|-δ0)‾·sig(ΔT1T10-δ0)=1----(F)]]>d、第二只溫度傳感器負(fù)向超差狀態(tài)函數(shù)f(T2-)=sig(|ΔT2|)·sig(|ΔT1ΔT2-a12a12|-δ)·sig(|T10|)·sig(|ΔT1T10|-δ0)‾·sig(ΔT1T10-δ0)=0---(G)]]>判斷原則如下當(dāng)函數(shù)f(T1+)值為1時(shí)，判第一只溫度傳感器正向超差；當(dāng)函數(shù)f(T1-)值為0時(shí)，判第一只溫度傳感器負(fù)向超差；當(dāng)函數(shù)f(T2+)值為1時(shí)，判第二只溫度傳感器正向超差；當(dāng)函數(shù)f(T2-)值為0時(shí)，判第二只溫度傳感器負(fù)向超差。B、當(dāng)發(fā)現(xiàn)兩只室內(nèi)溫度傳感器不同步時(shí)，微處理器將不讓出現(xiàn)問(wèn)題的溫度傳感器所測(cè)量的實(shí)時(shí)值參于方程A、B、C的計(jì)算，并把該狀態(tài)通知管理人員進(jìn)行處理。
2.一種集中采暖分室計(jì)量方法的專用計(jì)量裝置，其特征在于它包括有微處理器(1)、總線驅(qū)動(dòng)器(17)、鍵盤控制口(2)和備用電源(15)、安裝在各室內(nèi)的溫度傳感器(4)、安裝在各相應(yīng)室外的溫度傳感器(5)、安裝在熱力入口處的熱水流量傳感器(9)及供水溫度傳感器(6)和回水溫度傳感器(7)；溫度傳感器(4、5、6、7)和流量傳感器(9)的數(shù)據(jù)端DQ、電源端VDD和地線端GND分別接在串行數(shù)據(jù)總線(27)、電源總線(26)和地總線(28)上；串行數(shù)據(jù)總線(27)通過(guò)總線驅(qū)動(dòng)器(17)接微處理器(1)的通用串行端口(Rx、Tx)上，微處理器(1)的端口P2.2接總線驅(qū)動(dòng)器(17)的控制端1腳；鍵盤控制口(2)接微處理器(1)的P2.0口，備用電源(15)接微處理器(1)的P2.1口。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的專用計(jì)量裝置，其特征在于它還包括有打印控制口(10)、信息遠(yuǎn)傳控制口(11)、讀IC卡控制口(12)、存儲(chǔ)器擴(kuò)展口(13)、顯示控制口(16)，上述各口分別接在微處理器(1)的并行數(shù)據(jù)總戲DBUS(18)和地址總線ABUS(19)上，地址總線ABUS(19)通過(guò)地址鎖存器(52)接微處理器(1)的P0口。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的專用計(jì)量裝置，其特征在于溫度傳感器(4、5、6、7)和流量傳感器(9)采用串行數(shù)字式傳感器。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的專用計(jì)量裝置，其特征在于它還包括有安裝在各室內(nèi)的輔助溫度傳感器(14)，輔助溫度傳感器(14)與室內(nèi)的一個(gè)溫度傳感器(4)安裝在一個(gè)殼體(24)內(nèi)，輔助溫度傳感器(14)的感溫面與殼體(24)的內(nèi)表面相接觸，溫度傳感器(4)位于殼體(24)的中部，殼體(24)為帶孔的雙層殼體，外層上的孔(25)與內(nèi)層(51)上的孔(50)相互錯(cuò)位；輔助溫度傳感器(14)的數(shù)據(jù)端DQ、電源VDD和地線端GND分別接在串行數(shù)據(jù)總線(27)、電源總線(26)和地總線(28)上。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的專用計(jì)量裝置，其特征在于每個(gè)住室內(nèi)的室內(nèi)溫度傳感器的數(shù)量為1只以上。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種集中采暖分室計(jì)量方法及專用計(jì)量裝置，本發(fā)明的分室計(jì)量方法是通過(guò)下述步驟實(shí)現(xiàn)的微處理器采集到設(shè)置在采暖樓內(nèi)各住室的室內(nèi)外溫差T和該樓熱力入口處的供回水溫差t及供水流量q之后，計(jì)算出一棟樓的總供熱功率∑P和各住室總采暖量∑V(V＝S·T)，在∑P與∑V等價(jià)值的原則下，獲得分室、分戶和一棟樓采暖計(jì)量各結(jié)果。本發(fā)明的專用計(jì)量裝置由微處理器、安裝在各室內(nèi)外的溫度傳感器、安裝在采暖樓熱力入口處的熱水流量傳感器和供回水溫度傳感器組成。本發(fā)明的有益效果是有效地解決了長(zhǎng)期且普遍存在的集中采暖分室分戶計(jì)量收費(fèi)的難題，其運(yùn)行可靠性高，易于推廣應(yīng)用，易于對(duì)現(xiàn)有集中采暖系統(tǒng)的改造，它不僅適用于單、雙管式集中采暖系統(tǒng)，也適用于中央空調(diào)系統(tǒng)。
文檔編號(hào)G01K17/08GK1538153SQ20031010962
公開日2004年10月20日 申請(qǐng)日期2003年10月22日 優(yōu)先權(quán)日2003年10月22日
發(fā)明者趙富, 趙子光, 趙 富 申請(qǐng)人:趙富, 趙 富