供暖管网热量统计数据分解采集传输系统及方法技术方案

本发明专利技术涉及供暖管网热量统计数据分解采集传输系统，包括热量数据集中器、热水表采集器、单元传感采集器和温控阀；方法包括：安装在用户的温控阀；单元传感采集器和热水表采集器接收到热量数据集中器发出的采集指令后，分别进行数据采集、处理及储存；单元传感采集器和热水表采集器分别将处理后的分解数据回传给热量数据集中器；热量数据集中器将接收的各分解数据进行合成运算后，得到各用户热量数据的集合并传输至上位机。本发明专利技术通过热量统计数据分解采集与集中合成运算的方法，采用无线通讯技术，解决了热量数据难采集和不准确的问题。在原理上保证了恒定室温，实现了对热量的控制管理，即实现了对热量数据的计量，也产生了显著的节能效果。

【技术实现步骤摘要】
供暖管网热量统计数据分解采集传输系统及方法
本专利技术涉及一种热量统计数据分解采集传输系统及方法，具体地说是一种适用于热电厂全天供暖管网热量统计数据分解采集、合成运算并传输的系统和方法。
技术介绍
供暖系统中的热水做为重要的二次能源，广泛的应用于人们的生活中，每年在供暖方面的收费高达几千亿元，因此，热水中热能的准确计量、科学合理收费，是关系到国计民生的大事。长期以来，我国在热水供暖上是按供热面积结算，这种结算方式属于“包费制”。结果出现大批因供暖不佳而不交费的用户，严重的影响了供暖方的供热积极性。此外,在供暖方面由于供热只能按供热面积收费，与是否用热无关，因此房中长期无人居住时不停暖气，暖气过热时，宁可开窗也不肯将阀门关小，由于这些因素引起的浪费与按热收费的方式相比高达20％，价值达百亿元。以上问题的存在使得一方面造成热的生产、输送、管理、应用部门节能意识淡薄，而热量的来源是以煤、天然气为主，煤和天然气的大量浪费，不但是资源的浪费，对环境也是极大的破坏。另一方面使产、供、需三方的矛盾日益激化引起越来越多的贸易纠纷，从而影响到企业的经营及人们的日常生活，要改变这一现状必须进行结算方式的改革。1997年公布的《中华人民共和国节约能源法》明确规定，耗能需要计量，不允许无偿使用或实行“包费制”,热能表就是在这种情况下应运而生的。传统的计量仪表(包括煤气表、水表、电表、热能表等)的计量数据的采集是靠人工抄表计数器值来实现。随着微电子技术的发展，出现了电子与机械仪表结合的控制器，利用IC卡或远传集抄来控制仪表的计量数据。这种控制器的采样原理是一种动态随机信号的被动采集系统，这种系统广泛应用的是利用仪表的转动部件，采用磁感应传感器采样的方法。当仪表转动时，转动部件上的磁钢与传器(舌簧管、霍尔元件)接近时，传感器的通断状态发生变化，使其电平信号输入CPU,按一个脉冲为一固定计量单位数据运算与存储。根据上述原理制作的控制器存在着一系列不足之处，主要包括：1、由于采集的是动态随机信号，控制器的软件及系统处于高几率的运动之中。这种长年累月连续的动态采样过程，对控制器系统要求有极高的可靠性，但作为民品及控制价格的要求，此控制系统的可靠性不可能太高。因此在实际应用中，售后服务量大，用户对主品的信誉度不高；2、保证计量数据采样的准确性技术难度大，大量系统数据出现偏差则无法补偿；3、采样系统易受干扰及攻击；4、功耗较大，计量仪表控制大多使用电池供电，需要经常更换电池。上述问题的存在在一定程度上影响了现有控制技术的控制仪表的推广使用。目前，家用热能表中使用较多的有叶轮式热能表、超声波式热能表和电磁式热能表，也有用热分配表作为供热结算的依据。典型的热能表由流量传感器、配对温度传感器和计算器组合而成。现有热能表工作原理是将配对温度传感器分别安装在热交换回路的入口和出口的管道上，将流量传感安装在入口或出口管上。流量传感器发出流量信号，配对温度传感器给出入口和出口的温度信号，计算器采集流量信号和温度信号，经过计算，显示出载热液体从入口至出口所释放的热量值，热量数值不断累积，计算出每月用户的消耗热量数据。从市场反馈来看，这种原理的热能表计量不准确。热量的计量是一个比较复杂的问题，因为它包括的参数量较多，且互相影响。而以往人们把问题简单化了，不管有多少因素影响，抛开难以实现采集的参数，只关注每户进出口水温及热水流量这两个因素，在此基础上按理论公式原理建立数学模型，进行数据的精细化计算-----把每个采样时间Δτ的微小容积ΔVj及进口温度T1、出口温度T2采集来，按公式求得采样的微热量ΔQj＝ΔVjk(T1-T2)Δτ来计算在Δτ时的热量。总热量n为采样次数，k热量系数，ΔVj包括以下四方面的误差：1.表的计量误差；2.采样信号的当量值后舍弃小数产生的误差；3.由于压力P和温度引起的密度误差；4.实际ΔVj也是Δτ的平均值。只有Δτ趋近为0时，ΔVj才是准确值。ΔTi包括以下三个方面的误差：两个温度计配对的误差；两个温度计自身的误差；各住户之间温度计的误差；k系数的误差：k系数是不考虑压力P值变化的因素，所有的用户无论楼层高低，房屋地理位置与换热站远近，都使用一个k，显然也存在误差。因此，在采样的微热量ΔQj中包括以上诸误差累积叠加的影响，而总热量又是的总合，这样一来累积误差就变得非常大了。这就是一些热能表在实验室条件下测试还算合格，但在实际使用时就不准确的原因了，长此以往，就失去了用户的信任。现在市场最为流行的流量温度热分配法，不是一种热量的计量,而是累计各用户室内控温阀开启的时间，取其平均值，再以总进水口的流量总数按各户比率进行分配，本质上是对用热时间的分配，实质上与按面积结算是一样的，所以市场亟待新的方法出现。
技术实现思路
本专利技术目的是提供一种建立在控制、管理基础上的热量统计数据分解采集与合成运算的系统和方法，以克服上述缺陷。本专利技术为实现上述目的所采用的技术方案是：供暖管网热量统计数据分解采集传输系统，包括热量数据集中器、热水表采集器、单元传感采集器和温控阀；热量数据集中器与热水表采集器、单元传感采集器之间为无线通讯；热量数据集中器用于将所在楼宇的各单元热水表采集器、单元传感采集器采集的数据合成运算后发送至上位机；热水表采集器置于用户暖气进水口,用于采集热水的累积流量；单元传感采集器置于独立单元供水管道处，用于采集运算单位体积热水的平均热量；温控阀设置于用户暖气出水口处，用于控制用户室内的恒定温度。所述热水表采集器中的光电转换结构包括：信号轮和信号头轮均包括4个并排的断面，每个断面的外表面开有凹槽、每个断面的外缘周对应一路入射光纤的输出端和一路反射光纤的入射端；信号轮的4个断面分别对应的四路入射光纤始端与第一发射光电管连接，四路反射光纤的末端分别与四只接收光电管连接；信号头轮的4个断面分别对应的四路入射光纤始端与第二发射光电管连接，四路反射光纤的末端分别与四只接收光电管连接。所述凹槽为信号轮或信号头轮外缘周上沿周向的弧形槽；所述4个并排的断面从左至右的第一个断面的弧形槽为两个，两个弧形槽的弧长均为圆周的1/5、且两个弧形槽间隔圆周的1/5；第二个断面的弧形槽的弧长为圆周的3/5；第三个断面的弧形槽的弧为半圆弧；第四个断面的弧形槽的弧长为圆周的2/5。所述入射光纤和反射光纤采用纤芯材料为二氧化硅的光纤。所述入射光纤的始端和反射光纤的入射端位于断面上部，且在字轮未开凹槽部分的反射面上形成反射点，形成的角平分线都通过信号轮的圆心。所述温控阀为自力式恒温温控阀。供暖管网热量统计数据分解采集传输方法，包括以下步骤：设定用户室内的温控阀温度，设置热量数据集中器、单元传感采集器和热水表采集器的基础参数；热量数据集中器接到上位机的数据采集指令，向单元传感采集器和热水表采集器通过广播方式发出数据采集指令；单元传感采集器和热水表采集器接收到指令后，分别采集数据进行处理并储存；当单元传感采集器和热水表采集器接收到热量数据集中器发出的同步指令后，分别将已处理的分解数据回传给热量数据集中器；热量数据集中器将接收的各分解数据进行合成运算，得到各户热量数据的集合并回传至上位机。所述单元传感采集器进行数据采集及处理具体为：单元传感采集器根据采集的温度和压力得到其中本文档来自技高网...

【技术保护点】
供暖管网热量统计数据分解采集传输系统，其特征在于：包括热量数据集中器、热水表采集器、单元传感采集器和温控阀；热量数据集中器与热水表采集器、单元传感采集器之间为无线通讯；热量数据集中器用于将所在楼宇的各单元热水表采集器、单元传感采集器采集的数据合成运算后发送至上位机；热水表采集器置于用户暖气进水口,用于采集热水的累积流量；单元传感采集器置于独立单元供水管道处，用于采集运算单位体积热水的平均热量；温控阀设置于用户暖气出水口处，用于控制用户室内的恒定温度。

【技术特征摘要】
1.供暖管网热量统计数据分解采集传输系统，其特征在于：包括热量数据集中器、热水表采集器、单元传感采集器和温控阀；热量数据集中器与热水表采集器、单元传感采集器之间为无线通讯；热量数据集中器用于将所在楼宇的各单元热水表采集器、单元传感采集器采集的数据合成运算后发送至上位机；热水表采集器置于用户暖气进水口,用于采集热水的累积流量；单元传感采集器置于独立单元供水管道处，用于采集运算单位体积热水的平均热量；温控阀设置于用户暖气出水口处，用于控制用户室内的恒定温度；所述热水表采集器中的光电转换结构包括：信号轮和信号头轮均包括4个并排的断面，每个断面的外表面开有凹槽、每个断面的外缘周对应一路入射光纤的输出端和一路反射光纤的入射端；信号轮的4个断面分别对应的四路入射光纤始端与第一发射光电管(21)连接，四路反射光纤的末端分别与四只接收光电管(23、24、25、26)连接；信号头轮的4个断面分别对应的四路入射光纤始端与第二发射光电管(22)连接，四路反射光纤的末端分别与四只接收光电管(23、24、25、26)连接。2.根据权利要求1所述的供暖管网热量统计数据分解采集传输系统，其特征在于所述凹槽为信号轮或信号头轮外缘周上沿周向的弧形槽；4个并排的断面从左至右的第一个断面的弧形槽为两个，两个弧形槽的弧长均为圆周的1/5、且两个弧形槽间隔圆周的1/5；第二个断面的弧形槽的弧长为圆周的3/5；第三个断面的弧形槽的弧为半圆弧；第四个断面的弧形槽的弧长为圆周的2/5。3.根据权利要求1所述的供暖管网热量统计数据分解采集传输系统，其特征在于所述入射光纤和反射光纤采用纤芯材料为二氧化硅的光纤。4.根据权利要求1所述的供暖管网热量统计数据分解采集传输系统，其特征在于所述入射光纤的始端和反射光纤的入射端位于断面上部...

【专利技术属性】
技术研发人员：黄汴荣，
申请(专利权)人：黄汴荣，
类型：发明
国别省市：辽宁;21