智能型热量计量与温度调节一体化装置制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种智能型热量计量与温度调节一体化装置，其特征在于：采用ＡＴ８９Ｃ５２单片机作为中央处理单元，单片机与温湿度测量单元、温湿度控制单元、供回水温度测量单元、流量测量单元、上位机通讯单元、数据存储单元、键盘管理单元、显示单元连接，供回水的温度测量传感器选用ＤＳ１８Ｂ２０单线数字温度传感器，通过一根输入口线与微处理器相连；室内温湿度的测量采用ＳＨＴ７１温湿度复合传感器，流量检测采用直读水表；通过ＣＭＡＣ神经网络对用户的温湿度匹配值学习、联想记忆，建立舒适度最佳匹配库以及房间温度模糊控制策略，实现室内舒适度的最优控制。提供了一套家用暖气耗热量本地计量和适于集中抄表、最佳舒适度智能控制的一体化，为小区智能化管理提供支持，构建节能降耗、以人为本的居住环境，解决了目前热量表不能从根本上解决节能和改善居住环境舒适度的问题。

Intelligent heat metering and temperature regulating integrated device

The invention discloses an intelligent heat metering and temperature control device, which is characterized in that: using AT89C52 microcontroller as the central processing unit, MCU temperature and humidity measuring unit, temperature and humidity control unit, water supply and return temperature measurement unit, flow measurement unit, communication unit, data storage unit, display unit, keyboard management the connection unit, temperature sensor for water use wire digital temperature sensor DS18B20, an input line is connected with the microprocessor through the measurement of indoor temperature and humidity; the SHT71 temperature and humidity compound sensor, flow detection by direct reading water meter; the value of learning, associative memory by CMAC neural network, temperature and humidity on the user's comfort building the best matching library and room temperature fuzzy control strategy The optimal control of indoor comfort is realized. Provides a set of household heating metering and local heat consumption for centralized meter reading, the best comfort degree of intelligent control integration, to provide support for the intelligent community management, building energy saving, people living environment, to solve the current heat meter can not solve the energy and improve the living environment of comfort problem fundamentally.

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及热量实时控制智能仪表，具体地说是关于家庭用智能型热量计量与温度调节一体化装置。
技术介绍
目前的热量表主要由积算仪、流量传感器和配对温度传感器三部分组成，流量传感器主要有叶轮脉冲式和超声波式。温度传感器为PT1000、PT100和PT500。热量表的功能相对比较单一，没有温度调节功能，只是进行简单的热量计量。远程抄表只是热量数据的传输，对用户使用热量的情况也不能进行有效的管理和限制，如中国专利CN2330988Y即是一例。
技术实现思路
本专利技术的目的是采用数字温度传感器测量热水进、出口温度，采用数字温湿度复合传感器模块测量房间内的温湿度，实现物理量检测的全数字化，开发热量计量与房间温湿度控制一体化装置。本专利技术的技术方案是这样实现的采用AT89C52单片机作为中央处理单元，单片机与温湿度测量单元、温湿度控制单元、供回水温度测量单元、流量测量单元、上位机通讯单元、数据存储单元、键盘管理单元、显示单元共8个单元连接，供回水的温度测量传感器选用DS18B20单线数字温度传感器，通过一根输入口线与微处理器相连。因为每个DS18B20都有一个独特的片序列号，所以两片DS18B20同时连在一根单线总线上，实现与单片机的串行数据通信。室内温湿度的测量采用SHT71温湿度复合传感器，流量检测采用直读水表。通过CMAC神经网络对用户的温湿度匹配值学习、联想记忆，建立舒适度最佳匹配库以及房间温度模糊控制策略，实现室内舒适度的最优控制，满足不同人的舒适性要求。通过改变流量球阀的开度控制热水的流量，从而实现对室内温度的控制。累计流量、累积热量的存储采用长寿命的AT24C02串行电可改写及可编程只读存储器E PROM，保证在掉电或在其他情况下计量数据的安全。采用DS1302低功耗带RAM实时时钟，以实现流量脉冲的定时计数、时间的获取及故障记录。显示单元采用12864A液晶显示模块，显示64×128点，可直接与单片机并行相连。通信单元采用RS485模块，实现远程控制和信息交换。系统采用双路供电，一路采用交流220V整流供电，另一路为后备电池供电，两路供电通过二极管隔离，电池电压低于交流整流供电。正常情况下，交流220整流供电，二极管截止，电池停止供电。当交流220V停电，电池通过二极管向系统供电，保证系统不停电。附图说明图1、AT89C52微处理器引脚结 图2、硬件连接框图 图3、12864A与AT89C52接线图 图4、DS18B20与微处理器接线图 图5、SHT71与微处理器接线图 图6、AT24C02与微处理器接线图 图7、DS1302与微处理器接线图 图8、后备电源接线图 图9、微处理器与MAX485接线图 图10、热量控制电路图如图2所示，系统的整体硬件设计包括单片机与温湿度测量单元、温湿度控制单元、供回水温度测量单元、流量测量单元、上位机通讯单元、数据存储单元、时钟单元、显示单元共8个单元连接。供回水的测量采用DS18B20数字温度传感器，室内温湿度的测量采用SHT71温湿度复合传感器，流量检测采用直读水表。显示单元采用12864A液晶显示模块，显示64×128点，可直接与8位微处理器并行相连。累计流量、累积热量的存储采用长寿命的AT24C02串行电可改写及可编程只读存储器E PROM，保证在掉电或在其他情况下计量数据的安全。表内时钟采用DS1302低功耗带RAM实时时钟，该芯片可实现流量脉冲记数、时间的获取及故障记录。如图3所示，选用12864A液晶显示模块，显示64×128点阵信息，P0口用于并行数据传输，P2.3控制显示芯片的读写操作，P2.2、P2.1作为显示芯片的片选信号，P2.0用于选择数据或命令，P2.7与微处理器的读写信号一起控制显示芯片的使能端。如图4所示，供回水的温度测量传感器选用DS18B20单线数字温度传感器，通过一根输入口线与微处理器相连。因为每个DS18B20都有一个独特的片序列号，所以两片DS18B20同时连在一根单线总线上。如图5所示，室内温湿度的测量选用SHT71温度、湿度复合传感器，该传感器直接输出数字信号，通过一根数据线与微处理器相连，因此可简化硬件电路设计。该传感器可同时测量温度和湿度，湿度测量精度为±2％，温度测量精度为±0.4℃。如图6所示，累积流量、累积热量、故障记录等信息，在仪表掉电的情况下必须保存下来。本专利技术采用AT24C02串行电可改写及可编程只读存储器E PROM。其存储容量为2048位，即256字节。信息存取采用2线串行接口。如图7所示，采用DS1302低功耗带RAM实时时钟，以实现流量脉冲的定时记数、时间的获取及故障记录。DS1302是一种高性能、低功耗、带RAM的实时时钟芯片，对年、月、日、周日、时、分、秒进行计时，且具有闰年补偿功能，工作电压宽达2.5～5.5V。与微处理器同步串形通讯仅需三根线RST(复位)，I/O(数据线)，SCLK(串形时钟)。数据可每次传输一个字节或采用突发方式每次传输31个字节。如图8所示，系统采用双路供电，一路采用交流220V整流供电，另一路为后备电池供电，两路供电通过二极管隔离，电池电压低于交流整流供电。正常情况下，交流220整流供电，二极管截止，电池停止供电。当交流220V停电，电池通过二极管向系统供电，保证系统不停电。如图9所示，为串行通信电路，采用RS442串行通信协议，使用MAX485通信模块，实现远程控制和信息交换。如图10所示，为热量控制电路。通过改变流量球阀的开度控制热水的流量，从而实现对室内温度的控制。单片计算机的P1.1、P1.2、P1.3、P1.4分别控制四个NPN三极管，T1、T2、T3、T4，T1和T4为一个回路，T2和T3为一回路，要求当T1、T4同时导通时，T2、T3同时截止。而T1、T4同时截止时，T2、T3同时导通。T1、T4导通5V电压由T1集电极，T1发射极接直流电机正端，直流电机负端接T4，经T4发射极接地，控制电机正转，打开阀门。T2、T3导通5V电压由T2集电极，T2发射极接直流电机负端，直流电机正端接T3，经T3发射极接地，控制电机反转，关闭阀门。具体实施例方式供水温度和回水温度的测量如图4所示，供回水温度测量传感器选用DS18B20单线数字温度传感器，这种传感器具有微型化、低功耗、高性能、抗干扰能力强等优点，可直接将温度信号转换成串行数字信号，通过一根输入口线与单片机相连。将测量的供回水温度值以串行通信方式输入给单片机，从而实现供回水温度的测量。室内温、湿度测量如图5所示，选用SHT71温、湿度复合传感器模块，将温度和湿度测量值直接输出数字信号，通过一根数据线与单片机相连，可大大简化硬件电路设计。舒适度测量在室内温度、湿度测量的基础上，利用Fanger的PMV热平衡方程式。以PMV性能指标为依据，加入了热舒适度的测试。人体的热舒适度性能指标与人体活动情况、衣着情况、空气温度、湿度、流速、平均辐射温度6个变量有关，在实际应用过程中不可能对这6个变量都进行测量，况且有些参量的测量很复杂，进行在线测量实施起来很困难，故对一些变量可根据实际情况作一些近似。近似后对应的未知量仅剩下室内温度和室内水蒸气压力。室内温度可通过温度传感器测量，室内水蒸气分压力可本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种智能型热量计量与温度调节一体化装置，其特征在于：采用ＡＴ８９Ｃ５２单片机作为中央处理单元，单片机与温湿度测量单元、温湿度控制单元、供回水温度测量单元、流量测量单元、上位机通讯单元、数据存储单元、键盘管理单元、显示单元连接，供回水的温度测量传感器选用ＤＳ１８Ｂ２０单线数字温度传感器，通过一根输入口线与微处理器相连；室内温湿度的测量采用ＳＨＴ７１温湿度复合传感器，流量检测采用直读水表；通过ＣＭＡＣ神经网络对用户的温湿度匹配值学习、联想记忆，建立舒适度最佳匹配库以及房间温度模糊控制策略，实现室内舒适度的最优控制。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：段培永，段晨旭，李慧，张玫，孙昊，
申请(专利权)人：山东建筑工程学院，
类型：发明
国别省市：88[中国|济南]