專利名稱：定流量溫差型計費器的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種中央空調計費器，特別是涉及一種 定流量系統的中央空調的溫差型計費器。
(二) 背景技術隨著人們生活水平的日益提高，中央空調得到普遍使用， 由于中央空調傳統計費方式五花八門，它們雖然解決了中央空調用戶在不同使 用狀況下的計費問題，實現了中央空調計量集中管理及計量數據保存功能，但 是計量方法還存在著一定程度的局限性，沒有充分實現按需計費和經過縝密科 學計算的的按量計費，不利于中央空調用戶本著節約原則更加積極的降低能源
消耗，明明白白消費。中國發明專利申請200510034777.5(公開號CN 1831502A，
公開日2006年9月13日)公開了一種溫度法熱量表，由計算儀和溫度傳感器 組成。該熱量表應用于供熱計量領域，特別適用采用分戶計量時測量用戶室內 耗熱量。本熱量表不需測量散熱器片中的熱水流量，只需測量散熱器(管)組進、 回水溫度和環境溫度，應用熱工理論，通過內置的計算公式和運算程序計算并 顯示用戶的用熱量。它測量的只是用戶使用的供熱量的絕對值，對于如何實現 按供熱量計費，決策權、決定權對公眾而言都是不公開的未知數，就是說，它 并沒有從根本上即從供應方和需求方的角度出發提供一個科學、合理、公平的 供熱收費問題。
中國發明專利申請03150444.2 (
公開日2005年2月23日，公開號CN 1584527A)公開了一種中央空調計費自動控制系統，它包括安裝在要計費區域 的a)運行時間傳感器，用于統計中央空調的累計使用時間；b)安裝在總水管上 的水溫度傳感器和流量計；c)分別安裝在用戶風機盤管分水管的進、回水管道上 的溫度傳感器，利用進水、回水的溫差來計算能量的損耗；c)安裝在用戶風機盤 管分水管的進水管道上的流量計，用于計量流經的冷凍水/熱水流量的大小； d)在各低壓配電回路上的脈沖電表；上述設備與控制器的輸入/輸出設備相連， 通過中央控制電腦采集數據形成收費表。采用流量傳感器一個最大的缺點就是增加了產品結構成本，在一定程度上限制了其實施推廣。
目前的許多計費器其計費依據存在很大爭議，引起消費者不滿，它們沒有 從根本上解決按需、按量計費的問題，存在很大弊端，不利于節能降耗，不利 于環保和社會的長遠發展。因此，實施中央空調按量、按需計費迫在眉睫。 (三)實用新型內容
實用新型目的針對現有技術不足提出一種定流量溫差型計費器，摒棄傳 統計費器采用流量計的計費方式，采用對流量開關信號進行檢測，利用溫差、 定流量參數和時間幾個要素，積分得到該計量區域的消耗計算能量，本實用新 型計費方法得到的當量能量準確可靠，實現中央空調的按需、按量計費，計量 數據的采集準確，計費方式科學合理，使用方便。
本實用新型采用的技術方案
一種定流量溫差型計費器，含有一個核心計算單元，該核心計算單元包括 核心CPU模塊、監時存貯模塊、通訊模塊及電源模塊，電源模塊為計費裝置提 供工作電源，監時存貯模塊的控制接口、數據接口及讀寫同步時鐘接口分別連 接核心CPU模塊的相應控制接口或I/O接口 ，核心CPU模塊中CPU的串行通訊 接口連接上行通訊模塊，通過上行通訊模塊連接上位機，所述核心計算單元還 含有一進、出水溫度采集模塊，進、出水溫度采集模塊外部連接集成數字溫度 傳感器或模擬溫度傳感器，進、出水溫度采集模塊的輸出端分別連接核心CPU 模塊中CPU的兩個對應1/0接口，采集進、出水溫度信號，定流量開關信號采
用默認定值模式或通過進、出口溫差判斷流量為定值或零。
所述的中央空調計費裝置，核心計算單元含有一流量開關信號識別模塊， 流量開關信號識別模塊的輸入端連接流量信號識別開關裝置，流量開關信號識
別模塊的輸出端(CHECK2)對應連接核心CPU模塊中CPU的一個對應I/O接口， 實現流量開關信號的采集；流量開關信號采集單元可以取消而采用默認模式。
所述的中央空調計費裝置，計費裝置含有閥門控制/檢測模塊，以實現欠費 禁用和使用維護；閥門控制/檢測模塊采用光耦521實現強弱電隔離，閥門控制 /檢測模塊的輸入端連接閥門工作電源，閥門控制/檢測模塊的隔離檢測輸出端 (CHECK1)連接核心CPU模塊中CPU的一個I/O接口 ；閥門控制/檢測模塊的輸入控制端(C0NT1)連接CPU的一組I/O接口，閥門控制/檢測模塊的控制輸出 端(0UT1)控制連接控制閥門工作回路電源。
所述的中央空調計費裝置，上行通訊模塊采用RS-485總線通訊方式，或者 采用CAN總線或BUS總線通訊方式，或者采用無線通訊方式。
所述的中央空調計費裝置，核心CPU模塊設有顯示模塊接口，核心計算單 元通過顯示模塊接口與現場顯示模塊連接，實現信息現場顯示。
本實用新型的積極有益效果
1、 本實用新型計費器摒棄傳統的各式流量計，而采用了水流開關對流量信 號進行檢測，計量準確可靠，能夠滿足"按需使用，按量收費"的客戶要求， 大大減低空調水質不好等因素對計量設備計量結果的影響，降低了設備成本和 維護成本，具有極好的推廣應用價值。即降低了成本有提高了產品競爭力，又 能促進用戶合理消費，節約能源，降低空調設備負荷，延長設備使用壽命。
2、 本實用新型每個計量單元配制一套該計費裝置，每個計量單元大小可以 靈活配置，計費裝置包括CPU模塊、監時存貯模塊、上行通訊模塊、和電源模 塊等基本模塊組成，可以實現計量信息永久保存；設計合理，安裝簡單，使用、 維修方便；設有上行通訊接口與上位機連接，可上傳給集中抄表管理系統，計 費準確、計費數據信息保存時間長。
3、 本實用新型計費器通過在每個計量單元的中央空調的入口處配制電動閥 門，可以實現欠費禁用功能直接通過管理中心電腦下達禁用關閉該入口處電 動閥門，切斷該計量單元的中央空調循環水，從而實現遠程控制。閥門控制/檢 測模塊控制方式可以采用可控硅，繼電器等方案。
圖l:本實用新型計費裝置單元模塊配置圖 圖2:本實用新型計費方法工作邏輯圖
圖3:本實用新型計費裝置核心計算單元組成模塊示意圖
圖4:本實用新型計費裝置核心CPU模塊電路原理圖
圖5:本實用新型計費裝置監時存貯模塊電路原理圖
圖6:本實用新型計費裝置閥門控制/檢測模塊電路原理圖圖7:本實用新型計費裝置通訊模塊電路原理圖
圖8:本實用新型計費裝置電源模塊
圖9:本實用新型計費裝置進出水溫度采集模塊
圖10:本實用新型計費裝置顯示接口模塊
圖11:本實用新型計費裝置流量開關信號識別模塊
圖12:本實用新型計費裝置閥門控制/檢測模塊電路原理圖之二
圖13:本實用新型計費裝置BUS總線上行通訊模塊
圖14:本實用新型計費裝置CAN總線上行通訊模塊
圖15:本實用新型計費方法及裝置應用示意圖一
圖16:本實用新型計費裝置應用示意圖二
圖17:本實用新型計費方法及裝置應用示意圖三 具體實施方式
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實施例一參見圖1，本實用新型計費器，包括一個核心計算單元，進、出 水溫度采集裝置和流量信號采集裝置；圖3為組成計費裝置核心計算單元的各 功能模塊，包含有核心CPU模塊、閥門控制/檢測模塊、監時存貯模塊、流量開 關信號識別模塊、進出水溫度采集模塊、通訊模塊、電源模塊，顯示接口模塊。
核心CPU模塊電路原理示意圖見圖4，圖5為監時存貯模塊電路原理示意圖， 圖7為通訊模塊的一種實施方案，其中Ul為CPU, U2為監時存貯器，U3為上行 通訊RS485總線通訊芯片。核心CPU模塊中的中央處理器(CPU)可以采用89S52、 AT89C52 、 P89C54BP、 P89C58A， 、 MC68HC11A8 、 MC68HC11E9 、 MC68HC16 、 PIC16C877A、 EM78P447、 MSP430F147、 MSP430F435、 E78C52D、 E78E58B及其后續推出的兼容 性芯片中任意一種，CPU的四個I/0端口 WD0G、 W—S0、 W_CLK、 W—DATA分別與監 時存貯模塊的對應接口 WD0G、 W_S0、 W一CLK、 W一DATA連接，這些接口可由軟件 任意定義；CPU的復位端(RST)與監時器的復位端(RST)連接；CPU的RXD、 TXD分別與上行通訊模塊的對應接口 RXD、 TXD連接，計費裝置通過上行通訊模 塊連接上位機，通訊的控制采用本公司已申請專利的《半雙工通訊收發控制方 法及裝置》。圖8為為本實施例計費裝置電源模塊電路原理示意圖，其中U9為 三端穩壓器，電源模塊為整個計費裝置提供工作電源。本實施例現場設有中央空調進出水溫度采集模塊，進出水溫度采集模塊電
路原理示意圖見圖9， CPU的DQ1、 DQ2與進出水溫度采集模塊的對應接口 DQ1、 DQ2連接。圖IO為顯示接口模塊電路原理示意圖，包括工作指示及顯示面板接 口，圖11為流量開關信號識別模塊的電路原理示意圖。
本實施例可以通過控制閥門控制/檢測模塊實現欠費禁用和使用維護。控制 閥門控制/檢測模塊電路原理圖見圖6。閥門控制/檢測模塊采用光耦521實現強 弱電隔離，閥門控制/檢測模塊的輸入端連接閥門工作電源，閥門控制/檢測模 塊的隔離檢測輸出端(CHECK1)連接核心CPU模塊CPU的一個I/O接口；閥門 控制/檢測模塊控制部分核心是可控硅Ql，模塊的輸入控制端(C0NT1)連接CPU 的一個I/0接口，閥門控制/檢測模塊的控制輸出端(0UT1)控制連接控制閥門 工作電源回路，以實現欠費禁用。
圖15為本實用新型計費裝置具體實施應用中的一種使用狀態參考圖，當計 費裝置工作后，CPU模塊通過流量開關信號識別模塊到正確的是否供水信號，再 結合進出水溫度情況進行計量。計費裝置實時進行溫度采集，從而得到當前實 時的設備相關狀態信息。計費裝置通過上行通訊模塊傳遞現場信息，通過顯示 接口模塊將當前計量單元的當前狀態、進出水溫度、上月費用等信息進行顯示， 供用戶查看。監時存貯模塊定時進行數據存儲備份，有效保證數據的安全性。 同時根據圖2所示的計費邏輯進行計費，當用戶被禁用時，閥門一直被控制關 閉，切斷用戶中央空調循環水，禁止用戶使用，直至上位機解除該設備的禁用。
實施例四參見圖4 圖10，圖16。本實施例與實施例三的區別在于不 接流量開關信號識別傳感器，只檢測閥門的狀態和進出水溫差并計費，適應于 經常進行開關控制的應用模式。
實施例五參見圖4，圖5，圖7 圖11,圖17。與實施例三的區別在于 用戶沒有安裝入戶閥門，閥門控制/檢測模塊不提供控制。
實施例六具體電路及連接關系參見圖4 圖6，圖8 圖11，圖13，圖 15。裝置帶有現場顯示模塊。其與實施例三的區別分別在于采用BUS總線(電 路原理示意圖參見圖13)，上行通訊模塊與其它模塊端口對應連接，圖4中CPU 的RXD、 TXD分別和圖13中的RXD_Y、 TXD—Y對應連接。實施例七具體電路及連接關系參見圖4 圖6，圖8 圖11，圖14，圖 15。裝置帶有現場顯示模塊。本實施例與實施例三的區別，與上位機通訊采用 CAN總線。參看圖14，上行通訊模塊與其它模塊端口對應連接。圖14中的RST、 ALE、 CS2、 RD、 WR、 INT—CAN、 AD0—AD7分別與圖4中CPU的RST、第30腳ALE、 第12腳INTO (原來的定義取消)、第17腳/RD、第16腳/WR、第13腳INT1 (原 來的定義取消)、第39—32腳P00—P07對應連接。圖14中的CAN控制器和收 發器對應連接。
實施例八具體電路及連接關系參見圖4，圖5，圖7 圖12，圖15。裝置 帶有現場顯示模塊。本實施例與實施例三的區別，控制器件采用繼電器。參看 圖12，門控制/檢測模塊控制部分核心是繼電器，模塊的輸入控制端(C0NT1) 連接CPU的一個I/0接口，閥門控制/檢測模塊的控制輸出端一 (0UT1)連接控 制閥門工作電源回路，控制輸出端二 (0UT2)連接控制閥門關閉電源回路。
本實用新型定流量溫差型計費器，對于同一個中央空調的各個計量單元， 在計費單元用戶的空調進、出口處分別安裝溫度傳感器，通過設置中央空調的 冷/熱量傳遞介質的流量為一定值，并通過流量開關或進、出口溫差判斷流量為 定值或零，在流量為定值的情況下，判斷空調進、出口的溫差是否達到一預先 設定的起始值，在溫差達到起始值的情況下，利用定流量常數狀態下的熱量計 算公式
計算出該中央空調計量單元消耗的計算能量，并以此計算能量在中央空調系統 總計算能量中所占比例分攤中央空調的費用，實現中央空調的按當量能量計費，
式中Q:釋放或吸收的當量熱量，單位J或W'h;」h :在進回水溫度下水的 焓值差，單位J/kg; T:時間，單位h; k:在定流量系統下為一指定的常數值， 取值按計量對象的現場實測流量，或計量對象的公稱流量來確定。用戶空調進、 出口的溫差預定的計費起始值的取值范圍在O.l攝氏度到2.0攝氏度之間，在用 戶空調進、出口的溫差沒有達到預定的起始值的情況下，不產生計費值；在判 斷流量為零的情況下不產生計費值。
權利要求1、一種定流量溫差型計費器，含有一個核心計算單元，該核心計算單元包括核心CPU模塊、監時存貯模塊、通訊模塊及電源模塊，電源模塊為計費裝置提供工作電源，監時存貯模塊的控制接口、數據接口及讀寫同步時鐘接口分別連接核心CPU模塊的相應控制接口或I/O接口，核心CPU模塊中CPU的串行通訊接口連接上行通訊模塊，通過上行通訊模塊連接上位機，其特征是所述核心計算單元還含有一進、出水溫度采集模塊，進、出水溫度采集模塊外部連接集成數字溫度傳感器或模擬溫度傳感器，進、出水溫度采集模塊的輸出端分別連接核心CPU模塊中CPU的兩個對應I/O接口，采集進、出水溫度信號，定流量開關信號采用默認定值模式或通過進、出口溫差判斷流量為定值或零。
2、 根據權利要求l所述的中央空調計費裝置，其特征是核心計算單元含有一流量開關信號識別模塊，流量開關信號識別模塊的輸入端連接流量信號識別開關裝置，流量開關信號識別模塊的輸出端對應連接核心CPU模塊中CPU的 一個對應I/O接口 ，實現流量開關信號的采集。
3、 根據權利要求1或2所述的中央空調計費裝置，其特征是計費裝置含 有闊門控制/檢測模塊，以實現欠費禁用和使用維護；閥門控制/檢測模塊采用 光耦521實現強弱電隔離，閥門控制/檢測模塊的輸入端連接閥門工作電源，閥 門控制/檢測模塊的隔離檢測輸出端(CHECK1)連接核心CPU模塊中CPU的一個 I/O接口 ；閥門控制/檢測模塊的輸入控制端(C0NT1)連接CPU的一組I/O接口 ， 閥門控制/檢測模塊的控制輸出端(0UT1)控制連接控制閥門工作回路電源。
4、 根據權利要求3所述的中央空調計費裝置，其特征是上行通訊模塊采 用RS-485總線通訊方式，或者采用CAN總線或BUS總線通訊方式，或者采用無 線通訊方式。
5、 根據權利要求4所述的中央空調計費裝置，其特征是核心CPU模塊設 有顯示模塊接口，核心計算單元通過顯示模塊接口與現場顯示模塊連接，實現 信息現場顯示。
專利摘要本實用新型涉及一種定流量系統的中央空調的溫差型計費器。定流量溫差型計費器含有一個核心計算單元，所述核心計算單元連接有一進、出水溫度采集模塊，進、出水溫度采集模塊外部連接集成數字溫度傳感器或模擬溫度傳感器，進、出水溫度采集模塊的輸出端分別連接核心CPU模塊中CPU的兩個對應I/O接口，定流量開關信號采用默認定值模式或通過進、出口溫差判斷流量為定值或零。摒棄傳統計費器采用流量計的計費方式，采用對流量開關信號進行檢測，利用溫差、定流量參數和時間幾個要素，積分得到該計量區域的消耗計算能量，本實用新型計費方法得到的當量能量準確可靠，計量數據的采集準確，實現了中央空調的按需、按量計費，計費方式科學合理，使用方便。
文檔編號G01D4/00GK201163196SQ20082006962
公開日2008年12月10日 申請日期2008年3月18日 優先權日2008年3月18日
發明者東 楊, 陳傳偉 申請人:鄭州春泉暖通節能設備有限公司