一种暖气自动计量系统的设计

    摘要：介绍了一种用仪表总线实现的暖气自动计量系统的设计方案及结构组成，可解决采暖供热的收费问题，具有良好的应用前景。

    关键词：暖气表 仪表总线 集中器

随着市场经济的拓展，采暖供热收费问题的矛盾日益突出，迫切地需要有一个适于安装在城镇居民家中的智能供热计量计费装置。有了科学的计量手段，可以充分地利用经济杠杆促使用户合理用热，避免浪费，以促进城市供热系统发展的良性循环；有了科学的计量手段，还可以使进热部门对供热系统进行科学的管理，及时了解系统的发展，及时发展系统、管线和用户的故障。

目前，我国大多数地区都采用水暖供热，也就是用热水作为热量传送的载体。因此，研制适用于水暖供热系统的供热计量装置，即安装于用户家中的智能暖气表就成为当务之急。暖气自动计量系统可为供热部门提供强力的供热计量手段，使供热部门能科学有效地对供热进行计费，对供热网络进行管理。

1 方案的选择

智能暖气表是具有计量和显示功能的独立装置，抄表方式可为手抄、抄表器抄、IC卡预付费或远程抄表系统传送数据等，具体方式可根据需要选择。本设计采用欧洲新型总线结构——仪表总线，该方案具有可靠性和性能价格比高的特点，所组成的暖气自动计费管理系统，除了可对暖气表实行远程计费管理外，还可在供热计量的同时对水、电、煤气等进行计量管理。有了自动计费管理系统，可以做到各种表计抄表不入户，科学公正计量，彻底改变了暖气公司过去按户头、按人头收费的不合理管理模式，同时还可减少抄表带三角形布条治安隐患等。

2 系统总线方案设计

暖气自动计费管理系统的总体结构如图1所示。主要由智能暖气表、仪表总线收发装置、集中器、抄表服务器以及计算机计费管理系统等组成。其原理是将智能暖气表的相关数据经仪表总线传至集中器，再通过电信网络有线传输，经计算机管理，实现暖气表数据的自动抄收。

2.1 智能暖气表

智能暖气表安装于暖气用户家中，不论用户家中安装有几只暖气，原则上都可只安装一只暖气表。暖气表是以单片机为核心，用两只温度传感器分别测量入户水进水温度和出水温度，用一只传感器测量水的流量，三个信号在暖气表中进行处理和运算后得到用户的用热量Q。暖气表装有8位的数码显示器，时刻显示着用户的累计用热量。

暖气表原理框图如图2所示。

2.2 仪表总线收发装置

采用仪表总线技术设计暖气自动计量系统，只要将一条双绞线（一根为信号线，一根为地址）从集中器拉向暖气表，然后将各暖气表挂在其上即可。仪表总线上发装置采用专用收发器芯片TSS721A构成，可实现暖气表与集中器之间的信息传输。该装置可与暖气表形成一体，为了能清楚地介绍本系统，在这里特单独介绍。图3为TSS721A与暖气表及仪表总线之间的连接。

2.3 集中器

集中器是对一定区域内、一定数量的用户进行集中管理。可进行信号的整形、传送，并将每个用户的热能数据传送至计算机管理系统。集中器以单片机为核心，是暖气表与计算机计费管理系统之间的枢组。

2.4 计算机计费管理系统

暖气表通过远程抄表系统传送数据，计算机管理系统通过对各暖气表所报送的数据的分析，可随时了解供热管网系统的运行状况，及时地发现系统运行中的问题。例如管路有热损失、泄露或有用户表前窃热等，此时系统将会提示操作人员注意。对拖欠费用的用户，计费系统还可计算其滞纳金。

3 系统的主要技术指标

（1）适用范围

热载体温度范围：5℃～90℃。

热载体温差范围：2℃～75℃

（2）适应管道直径：15、20、25mm（居民用）

（3）最大能量累计值：9999999.9MJ

（4）额定工作压力：16bar

（5）最大流量：3～7m3/h

最小流量：0.03m3/h

本系统的研制成功，可为供热部门提供强有力的供热计量手段，使供热部门能科学、有效地对供热进行计费，对供热网络进行管理。

利用“暖气自动计费管理系统”的软硬件资源条件，还可在供热计量的同时对水、电、煤气等进行计量管理。这样，大大提高了系统的利用率。