本发明专利技术旨在提供一种无源热量计量装置及利用其工作的热量计量系统，本发明专利技术的热量计量装置包括温差供电系统、反射型超声波流量计、温度传感器、通信接口、ZigBee控制器、LCD液晶显示器。本装置利用集中供暖和供冷系统的特点，通过温差发电模块实现自主供电。无需进行电源的定时更换，节能环保。利用其工作的热量计量系统利用两个相同的本发明专利技术的计量装置配合工作，两装置运行于低功耗模式，定时更换主从节点工作模式。在供暖和供冷情况下系统选择不同的计量程序，以配合供电系统不同的供电能力，可同时适用于制冷和采暖系统的热量计量。
【技术实现步骤摘要】
一种无源热量计量装置及利用其工作的热量计量系统涉及领域本专利技术涉及一种无源热量计量装置及利用其工作的无源热量计量系统，应用于热量计量领域。
技术介绍
随着生活水平和建筑物业及管理水平的提高，黄河以北地区冬季供暖，中部地区的冬季供暖、夏季供冷和南方地区的供冷系统都开始采用集中供给方式，热能量也开始像水、电、燃气一样成为日常的消费品被使用，热能计量原理是通过测量用户管路的流量和供、回水温差来计算给出系统向用户供给的热量或冷量。目前，通常的热能计量装置温度传感器选用钼热电阻，流量计量主要采用涡轮式结构，存在压力损失大，计量精度不高的问 题。主体结构采用单通道式，一般只测量回水流量，无法实现进回水流量的检测，因而不能防止用户恶意盗用热水和改装行为。同一系统不能实现热、冷量计量的转换。采用电池供电存在需定时更换，维修量大等问题。公布号CN101799335A的文件提供了一种基于Zigbee技术的无线热量计量装置，该装置通过反射型超声波流量计进行流量测量，温度传感器安装在流量计内部，温度、流量信号采用ZigBe无线传输技术，无外部连接导线，使温度和流量测量精度和可靠性大大提高。对进水、回水流量和温度和双向检测和比较，可有效防止用户恶意盗用热水和恶意改装电表行为。
技术实现思路
本专利技术的目的由于集中供给方式中供暖和供冷系统是通过向用户管路提供与环境温度有一定差异的水流来实现热能量的交换。本专利技术利用集中供给方式中供暖和供冷系统的特点，对基于Zigbee技术的无线热量计量装置进行了改进，提供了一种无源的热量计量装置及利用其工作的热量计量系统。本装置通过温差发电模块实现自主供电，无需进行电源的定时更换，节能环保。利用本无源热量计量装置工作的计量系统运行于低功耗工作模式，通过定时更换主从节点工作模式，供暖和供冷情况下选择不同的计量程序，来配合供电系统不同的供电能力，可同时适用于制冷和采暖系统的热量计量，并保证系统长期可靠地工作。本专利技术的技术方案本专利技术提供了一种无源的热量计量装置，包括供电系统，IXD液晶显示器，ZigBee控制器，通信接口，反射型超声波流量计，温度传感器。其中反射型超声波流量计包括两片超声波换能器，反射片和管道件。其特征在于供电系统利用管路水流与环境温度的差异，通过温差发电来进行自主供电。供电系统包括温差发电模块，整流电路，升压稳压电路和储能电路。温差发电模块的热端面和冷端面分别与供水管路的外侧面和外界环境接触，利用半导体温差发电模块两端的温度差进行发电，采用多个半导体温差发电模块串接成一组，多组并联后，通过整流电路进行整流，升压稳压电路和储能电路后向系统装置提供能保证其正常工作的稳定电压和电流。管道件串接于管路中间，两片超声波换能器采用V字型反射型结构安装在管壁一侦牝轴线与管体轴线夹角相同，反射片安装在管壁另一侧，两超声换能器的轴线交点落在反射片的中部。温度传感器与两片超声波换能器安装在同侧管壁，在两片超声波换能器的中间位置。ZigBee控制器置于壳体的上部。通信接口置于流量计的上方壳体的下部右半边。IXD液晶显示器置于壳体的顶部。温差供电系统置于流量计的上方壳体左端下部所留的空位，并作防水处理。其中温差供电模块的热端面通过薄铜片与供暖管路的外端面相联，薄铜片的内端面为圆型贴敷在供暖管路的外端面，薄铜片的外端面做成平面与温差供电模块紧密接触。本专利技术的另一目的是利用上述无源热量计量装置进行计量的热量计量系统，其特征在于 本系统由两个相同的权利要求I所述的无源热能计量装置在计量时配套使用，系统在低功耗节电模式下工作，并且系统工作模式与系统的供电能力相配合。ZigBee控制器采用等待中断唤醒模式进行工作。温度传感器和超声波流量计，通过SPI串行总线接口与ZigBee控制器相连，工作在关断模式用于降低电源电流功耗。IXD液晶显示器与ZigBee控制器相连获取和显示数据，在按键中断模式下工作。由于LCD液晶显示器是系统中功耗最大部分，而其对数据显示也只是系统的辅助功能，当有按键按下时还需进行供电检测，当供电电压达到一定值时才进行数据显示。以防止当系统供电不足时，LCD液晶显示器工作引起瞬间负载电流过大，使供电系统掉电严重而不能对系统进行正常供电。两个无源热能计量装置中ZigBee控制器交替工作在主节点工作模式和从节点工作模式。系统通过改变两装置的工作模式可进行两计量装置的功耗互换，提高系统工作可靠性。本系统通过软件判断系统的是处于供暖或者供冷的热量计量状态，通过不同的计量程序，来配合供电系统在供暖和供冷情况下不同的供电能力，可同时适用于制冷和采暖系统的热能计量。本专利技术的有益效果本热能计量装置利用集中供给方式中供暖和供冷系统的特点，通过温差发电模块实现自主供电，无需进行电源的定时更换，并能保证装置长期工作，节能环保。本系统运行于低功耗工作状态，并通过定时更换主从节点工作模式，在供暖和供冷情况下通过软件判断选择不同的计量程序，来配合供电系统在的供电能力，同时适用于制冷和采暖系统的热能计量。可使半导体温差发电系统能早日应用于我们的生活。附图说明图I为本系统热能计量装置实施例剖视2为本系统热能计量系统实施例安装示意3为本专利技术温差供电系统电路原理图图4为本专利技术实施例系统工作流程图具体实施例方式为了进一步说明本系统，请参考附图。参见图I，本系统热能计量装置包括IXD液晶显示器I,ZigBee控制器2，通信接口3，反射型超声波流量计4，温度传感器5，和温差供电系统11。其中反射型超声波流量计4包括两片超声波换能器6，反射片7和管道件9。其中温差供电系统中的温差供电模块10的热端面通过薄铜片8与供暖管路的外端面相接触，薄铜片8的内端面为圆型贴敷在供暖管路的外端面，薄铜片8的外端面做成平面与温差供电模块10紧密接触。本装置的反射型超声波流量计4串接于进水(或出水)管路中间，流量计采用V 字型反射型结构；通信接口 3置于流量计的上方壳体的下部右侧；ZigBee控制器2置于壳体的上部；温差供电系统11置于流量计的上方壳体通信接口 3的左下方留有的空间，此处进行了防水处理；IXD液晶显示器I置于壳体的顶部，与下部壳体经铰链连接，可旋转转动。反射型超声波流量计应用一对超声波换能器交替接收超声波，通过探测超声波在介质中的逆流和顺流传播时间差来间接测量流体的流速，进而计算流量的间接测量方法。温度传感器采用数字TC77从固态传感器获得温度并将其转换成数字数据。通信接口可与外部设备相连，对计量转置进行校验和功能扩展。尺寸大小由所选择的流量计通水管直径尺寸决定。本例的外形尺寸180mmX65mmX50mm，正常流量为I. 5m3/h。ZigBee控制器主控芯片采用TI公司的CC2431，运行ZigBee精简协议栈；数字温度传感器TC77的温度分辨率为O. 0625°C ;采用chipcon公司的2. 4GHZ内置天线。参见图2，两个同样的本专利技术的热量计量装置在计量时配套使用，一个接入进水管路中，另一个接入回水管路中。其中配套使用的两装置的硬件电路和软件均相同。参见图3，本专利技术实施例的温差供电系统的电路原理图，包括温差发电电路，整流电路，升压稳压电路和储能电路四部分。第一部分为温差发电模块构成的发电电路。本例温差半导体模块采用SMT TECT-127本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种无源热能计量装置，包括供电系统，LCD液晶显示器，ZigBee控制器，通信接口，反射型超声波流量计，温度传感器。其中反射型超声波流量计包括两片超声波换能器，反射片和管道件。其特征在于：供电系统利用管路水流与环境温度的差异，通过温差发电来进行自主供电。
【技术特征摘要】
1.一种无源热能计量装置，包括供电系统，IXD液晶显示器，ZigBee控制器，通信接ロ，反射型超声波流量计，温度传感器。其中反射型超声波流量计包括两片超声波换能器，反射片和管道件。其特征在干供电系统利用管路水流与环境温度的差异，通过温差发电来进行自主供电。2.根据权利要求I所述的无源热能计量装置，其特征在于 供电系统包括温差发电模块，整流电路，升压稳压电路和储能电路。温差发电模块的热端面和冷端面分别与供水管路的外侧面和外界环境接触，利用半导体温差发电模块两端的温度差进行发电，可采用多个半导体温差发电模块串接成ー组，多组并联后，通过整流电路进行整流，升压稳压电路和储能电路后向系统装置提供能保证其正常工作的稳定电压。3.根据权利要求I所述的无源热能计量装置，其特征在于 管道件串接于管路中间，两片超声波换能器采用V字型反射型结构安装在管壁ー侧，轴线与管体轴线夹角相同，反射片安装在管壁另ー侧，两超声换能器的轴线交点落在反射片的中部；温度传感器与两片超声波换能器安装在同侧管壁，在两片超声波换能器的中间位置。ZigBee控制器置于壳体的上部；通信接ロ置于流量计的上方壳体的下部右半边；IXD液晶显示器置于壳体的顶部； 温差供电系统置于流量计的上方壳体左端下部所留的空位，并作防水处理。其中温差供电模块的热端面通过薄铜片与供暖管路的外端面相联，薄铜片的内端面为圆型贴敷...
【专利技术属性】
技术研发人员：李秋菊，刘楷安，徐启，张洋，郭恒，陈建明，谭联，曹文思，孙全红，
申请(专利权)人：华北水利水电学院，
类型：发明
国别省市：
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