專利名稱：按功率或時間分段計量的熱量表的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種熱量表，具體地說，是關(guān)于一種安裝于水循環(huán)集中供熱系統(tǒng)管網(wǎng)中的，按功率或時間分段計量用戶實際用熱量的熱量表。
背景技術(shù)：
目前，國內(nèi)外用于計量集中供熱用戶實際用熱量的儀表，按測量方式不同分為兩種類型，一種是通過測量流經(jīng)用戶供熱管道熱的水流量和溫差，再經(jīng)過計算和累計得到熱量值；另一種是通過測量室內(nèi)暖氣片的散熱量并計算得到熱量分配值。應(yīng)用比較多，使用管理比較方便的是前一種水流量式儀表(以下敘述的“熱量表”是指這種類型)。熱量表的技術(shù)已經(jīng)很成熟，發(fā)達(dá)國家應(yīng)用已經(jīng)很普及，但目前已經(jīng)公開的，和已經(jīng)形成產(chǎn)品的各種熱量表，面對我國的經(jīng)濟(jì)和社會環(huán)境，它的功能都有一個共同的局限，就是不能夠?qū)τ脩舻挠脽岱绞?主要指瞬時用熱量在時間上的不均勻性)做出相應(yīng)記錄，很難利用計量收費的手段去引導(dǎo)用戶按照科學(xué)合理的方式用熱，也很難滿足用戶的一些特殊需要，成為推行集中供熱分戶計量收費的障礙之一。
我國正在進(jìn)行集中供熱體制改革，目的是打破福利制，使供熱商品化。在福利制下，用熱一直按住宅面積收費，盡管這種方法有投資小管理簡單的特點，但由于交費多少與用熱需求無關(guān)，也與建筑的保溫性能無關(guān)，因而無法用熱費調(diào)節(jié)供需關(guān)系，也不利節(jié)約能源，成為改革的一個障礙。實行商品化，用熱自然應(yīng)該像用自來水一樣用表計量收費，表走多少數(shù)，就按單價收多少費，多用多交費，少用少交費，節(jié)約了用熱量自然就節(jié)約了費用。然而事實證明效果并非如此。供熱與供水不同，熱能生產(chǎn)出來很難儲存，在管道內(nèi)的熱能不管你用不用都會不斷的漏失，生產(chǎn)熱能的設(shè)備在不同負(fù)荷下的熱效率差別很大，尤其是大型燃煤鍋爐和熱水循環(huán)系統(tǒng)，在低負(fù)荷狀態(tài)下運行會造成很大的能源浪費。如果用熱像用自來水一樣單純按表計量收費，會導(dǎo)致用戶回家時打開，外出時關(guān)閉，形成“開關(guān)”式的用熱方式。尤其，我國大部分熱用戶的作息時間相似，居民的消費水平還不高，“節(jié)約”意識很強(qiáng)，都采用分戶計量收費方式，會形成普遍的“開關(guān)”式用熱。對于主要負(fù)荷是居民采暖的供熱系統(tǒng)，“開關(guān)”式用熱勢必造成每日的熱負(fù)荷變化巨大，高低峰負(fù)荷可能達(dá)到10倍以上，大型燃煤鍋爐和熱水循環(huán)系統(tǒng)根本沒有如此之大的調(diào)節(jié)能力，低峰將無法高效運行，高峰又無法滿足用戶快速升溫的要求，供熱系統(tǒng)總的效率會因此而大大下降。這種狀況，導(dǎo)致用戶在家里節(jié)約的熱量實際上并沒有被完全節(jié)省下來，大部分以其他形式浪費了。這種浪費所造成的損失最終還得以提高熱價的方式，轉(zhuǎn)嫁到用戶的頭上，讓用戶感到省下的那點錢，與失去的采暖效果(與現(xiàn)有的面積收費相比)完全不成比例。所以采用現(xiàn)有熱量表和計量收費方式，在現(xiàn)階段很難平衡供需雙方的利益，推行供熱收費改革遇到了很大的阻力。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明是對已有熱量表的改進(jìn)，采用分段計量的方法，克服了已有熱量表只能計量總用熱量的局限性，它包括已有熱量表的供水溫度傳感器、回水溫度傳感器、熱水流量傳感器、數(shù)據(jù)處理器、固化于數(shù)據(jù)處理器中的程序、通訊接口、顯示盤、按鍵、電源和外殼，采用的技術(shù)方案，一是改進(jìn)固化于數(shù)據(jù)處理器中的程序，將用熱功率的測量范圍設(shè)置成若干個接續(xù)的功率段，將一天24小時工作周期設(shè)置成若干個接續(xù)的時間段，分別計量用熱過程中在各功率段和時間段上的累計用熱量，并計量功率段上的累計用熱時間；二是改進(jìn)熱量表的顯示盤，使其不僅顯示累計用熱量和用熱功率，還顯示用熱功率或時間的分段設(shè)置、當(dāng)前所處的用熱功率或時間段、不同用熱功率或時間分段上的累計用熱量或功率段上的累計用熱時間。圖1是程序新增加的部分中，能夠生成分段計量數(shù)據(jù)的一個流程圖。圖2是一個可以實現(xiàn)分段計量的使用LCD的顯示盤設(shè)計方案，其中時間段采用一位數(shù)碼0-9來顯示，時間段內(nèi)的進(jìn)程情況，用一個8段小方框組成的條狀指示器顯示，指示器自左向右指示本時段內(nèi)從開始到結(jié)束的時間進(jìn)程；功率段用一位字符A-Z來顯示，用熱功率在功率段內(nèi)的相對大小，采用一個16段小方框組成條狀指示器顯示，指示器自左向右顯示用熱功率由小到大；該顯示方式既能顯示當(dāng)前所處的時間或功率段，又能夠動態(tài)顯示出當(dāng)前所處段內(nèi)的細(xì)節(jié)，便于用戶在供熱期間觀察用熱狀況，并調(diào)節(jié)房間的用熱量，實現(xiàn)需要的用熱方式，直觀簡單。查閱功率和時間分段設(shè)置的詳細(xì)情況和分段計量的各數(shù)據(jù)，則通過熱量表的數(shù)據(jù)顯示功能來實現(xiàn)，通過按鍵的配合，按順序逐一瀏覽每一個段的設(shè)置數(shù)據(jù)和分段計量的結(jié)果，數(shù)據(jù)顯示功能是已有熱量表具備的，稍加修改增加顯示回路和條目即可實現(xiàn)。
在本發(fā)明的支持下，可以打破現(xiàn)有熱量表簡單的用熱計量收費局限，靈活多樣的設(shè)計出許多種分段計量收費方法，將不同的段采取不同的價格和收費方式，利用價格杠桿解決集中供熱采用分戶計量收費所遇到的用熱不均衡的問題，引導(dǎo)用戶合理用熱，在保證供熱系統(tǒng)效率的前提下，有效節(jié)約能源，讓用戶和供熱商都從分戶計量收費中得到實惠。


圖1所示是本發(fā)明在固化在數(shù)據(jù)處理器中的程序中增加的，生成分段計量數(shù)據(jù)功能的一個流程。其中的ΔL是熱量表一個測量周期中測量計算得到的用熱量增量，它是由已有熱量表的固化程序在本流程之前測量完成的，并儲存于數(shù)據(jù)處理器的存儲單元中；Δt是計時單位；其它各符號(也代表相應(yīng)的存儲單元)的定義如下S累計用熱總量；SAA功率段累計用熱量；SBB功率段累計用熱量；SCC功率段累計用熱量；St11時段累計用熱量；St22時段累計用熱量；St33時段累計用熱量；TAA功率段的累計用熱時間(有效天數(shù))；TBB功率段的累計用熱時間(小時)；TCC功率段的累計用熱時間(小時)；SA1、SA2、SA3分別是A功率段分別在1、2、3時段上的累計用熱量；SB1、SB2、SB3分別是B功率段分別在1、2、3時段上的累計用熱量；SC1、SC2、SC3分別是C功率段分別在1、2、3時段上的累計用熱量；TIME1、TIME2、TIME3分別是A、B、C功率段的輔助計時存儲單元。
圖2所示是本發(fā)明改進(jìn)的一個使用LCD的，能夠?qū)崿F(xiàn)分段計量的，顯示盤改進(jìn)部分的技術(shù)方案。其中，上部分為數(shù)據(jù)及其名稱或代碼顯示區(qū)，下部分為分段和其工作狀況顯示區(qū)，1顯示數(shù)據(jù)名稱或代碼(漢字或字符)，2顯示計量數(shù)據(jù)或瀏覽分段設(shè)置數(shù)據(jù)(數(shù)碼)，3顯示數(shù)據(jù)的計量單位(字符)，4顯示當(dāng)前所處的時間段代碼(數(shù)碼)，5顯示時間段內(nèi)的進(jìn)程指示器，6顯示所處的功率段代碼(字符)，7顯示用熱功率在功率段內(nèi)的功率指示器。
具體實施例方式
分段計量的目的，是通過分段定價和收費來引導(dǎo)用戶改變用熱方式，促進(jìn)合理用熱，下面通過一個分段收費方案的例子，說明本發(fā)明的具體實施方式
。
在目前集中供熱體系下實施用熱分戶計量收費，相對合理的用熱方式，可歸納為以下幾種1、經(jīng)濟(jì)方式。用熱功率(即瞬時用熱量)處于中等水平，在此供熱功率下，消費能力有困難的用戶感到可以生活；保溫良好的現(xiàn)代節(jié)能型住宅，可以達(dá)到大多數(shù)人基本舒適需要的下限；用戶大部分時間處于這種方式，上班或短時外出，也不必關(guān)閉供熱。這種方式的特點是均衡用熱，室溫通常在15-18℃。
2、防凍方式。用戶長時間外出或者暫時不在房內(nèi)居住。這種情況的合理用熱方式也不是關(guān)閉，而是處于一個更低的用熱功率下，維持室內(nèi)溫度在0℃以上，以防止房間內(nèi)的設(shè)施被凍壞。
3、特需方式。用戶需要更高的室溫才能滿足所需要的舒適程度，如要求室溫在18℃以上；或住宅的保溫較差，或遇到特別寒冷的天氣，無法維持基本室溫；這種情況需要功率比較高的用熱方式，才能讓室內(nèi)達(dá)到用戶所需要的溫度。但這種用熱方式往往不是長時間持續(xù)性的。
4、自分配方式。用戶不需要所有的房間都達(dá)到很舒適的溫度，通過調(diào)節(jié)各房間散熱器的調(diào)節(jié)閥，維持總供熱功率在中等水平，讓個別房間的溫度提高，其實這是經(jīng)濟(jì)方式的一種。
按以上幾種情況和用熱方式，設(shè)計一個三功率段計量收費方案如下按單位熱耗將功率分為A、B、C三個段A段——單位熱耗為10w/m2以下(含10w/m2)；按時間收費，收費價格為JT元/天。
B段——單位熱耗為40w/m2以下(含40w/m2)；按面積收費，收費價格為JS元/平方米。
C段——單位熱耗為40w/m2以上；超過40w/m2以上的部分按熱量收費，收費價格為JQ元/千瓦時。
按大多數(shù)人的一般作息習(xí)慣，將一天24小時分為3個時間段，本實施例中只是考慮了記錄用戶的用熱習(xí)慣，沒有涉及分時段收費方案，所以在下面的分段說明中沒有相應(yīng)的收費說明，3個時段定義如下1時段7:00-16:00；2時段16:00-22:00；3時段22:00-7:00；分段計量所要生成的各個數(shù)據(jù)，如表1所示。
表1

用戶的住宅面積確定以后，就可以計算出分段的功率值，假如用戶房間面積為100m2，則功率的分段為A段0～1000w，B段1000～4000w，C段4000w～最大用熱功率。表1表示出了分段計量的各個流量累計值和時間累計值。其中，SA1...SA3，SB1...SB3，SC1...SC3，SA，SB，SC，St1...St3，S，TA，TB，TC表示分段計量的各個數(shù)值和其在數(shù)據(jù)處理器中對應(yīng)的存儲單元。表1中各個累計值之間的關(guān)系如下SA＝SA1+SA2+SA3 SB＝SB1+SB2+SB3 SC＝SC1+SC2+SC3St1＝SA1+SB1+SC1 St2＝SA2+SB2+SC2St3＝SA3+SB3+SC3S＝St1+St2+St3 或S＝SA+SB+SC按照前面對各段的定義，A段為防凍方式，計量的是在本段上的有效累計用熱天數(shù)，按照本段用熱天數(shù)收費；B段為經(jīng)濟(jì)方式，按房屋用熱面積定價收費，C段是特需用熱方式，完全按照用熱量收費，且用熱單價要明顯高于B段。圖1是實現(xiàn)這種計量方式，數(shù)據(jù)處理器生成各個分段累計值的一段流程。其中，ΔL是一個測量計算周期得到的流量增量，Δt是計時單位，TIME1、TIME2、TIME3是輔助計時單元。
以上三段計量收費的定價原則假設(shè)是這樣，按單位熱量計算，C段價格最高，A段其次，B段最低；但按單位時間計算，A段價格最低(應(yīng)為B短的一半以下)，B段其次，C段最高；A段必須連續(xù)一天(24小時)以上才會累計天數(shù)，不足一天的計時會被記錄在B段，相當(dāng)于仍在B段，這樣的目的是不鼓勵用戶在A、B段之間頻繁的轉(zhuǎn)換，減少負(fù)荷的大幅度波動。
按以上原則，B段的熱費按面積計算，并在供熱期開始前預(yù)收；供熱期結(jié)束后，再按熱量表的分段計量數(shù)據(jù)進(jìn)行熱費結(jié)算，A段有計數(shù)可按記錄的天數(shù)退還差價，C段有計數(shù)則補交特需用熱費，而其他各段的累計數(shù)可用于分析用戶用熱的規(guī)律，作為管理的重要參考，用于合理調(diào)整收費方式和價格。
在這種計量收費方式的驅(qū)使下，用戶就沒必要“開關(guān)”式用熱了，一般情況下在B段用熱，即使上班也沒必要關(guān)閉，因為即使關(guān)閉也并不省錢；特別需要時才進(jìn)入C段用熱，只有在這種情況下才真正按熱流量計量收費，另外增加費用；如果用戶暫時不住或長時間外出(一天以上才算)，為防止凍壞室內(nèi)設(shè)施，同時也為節(jié)省費用，可調(diào)到A段用熱，熱費結(jié)算時退還節(jié)省的費用。
顯然運用本發(fā)明，通過收費的手段，能夠促使用戶平時注意節(jié)約能源，減少不必要的能源浪費，而需要時又能滿足特殊需要，尤其是能夠促使用戶關(guān)心住宅的保溫節(jié)能狀況，在選擇住宅或改造房屋時注意節(jié)能措施。更重要的是，能夠使得供熱總負(fù)荷的變化不致太大，保證供熱系統(tǒng)總的效率不致明顯降低，真正節(jié)約能源，同時也兼顧了供熱商的利益，促使供需雙方都愿意使用計量方式進(jìn)行熱費結(jié)算。
以上是一個在本發(fā)明支持下設(shè)計出來的一個應(yīng)用例子，當(dāng)然通過不同的分段設(shè)置，還可以設(shè)計出許多種熱量表的產(chǎn)品規(guī)格和計量收費方法，以適應(yīng)不同群體，不同地區(qū)集中供熱的計量收費需要。甚至供熱商可以提供多種計量收費的方式供用戶選擇。
實施本發(fā)明的技術(shù)要點如下1、分段計量的方法。功率段的表達(dá)采用上限法，即一個段只用其上限的數(shù)值來表示，例如上面例子中的A段用1000w表示，B段用4000w表示，C段用最大用熱量表示(假如6000w)；時間段采用開始時間表示法，并用24小時制，即每個時間段都用其開始時間來表示，例如上面的例子中的1時段用7:00表示，2時段用16:00表示，3時段用22:00表示。這些數(shù)據(jù)存放于數(shù)據(jù)處理器的EEPROM中，寫入這些數(shù)據(jù)要利用已有熱量表的數(shù)據(jù)寫入功能，如用電腦或編程器通過通訊接口寫入，也可以在熱量表出廠前寫入，一般不給熱量的使用者提供改寫的手段。圖1提供了一段分段累計用熱量和累計個功率段用熱時間的流程，將這段流程嵌入到已有熱量表數(shù)據(jù)處理器的程序中，每個測量周期執(zhí)行一次。該程序的功能是，將每一個測量周期中已有熱量表的測量程序所測得的熱量增量累加到相應(yīng)的分段數(shù)據(jù)存儲單元中。過程是這樣實現(xiàn)的，進(jìn)入該程序后，首先判斷當(dāng)前所處的功率段，對于上面的例子，先判斷當(dāng)前功率是否小于1000w，是為A段，再判斷是否小于4000w，是為B段，否則為C段；判斷完成后，分別進(jìn)入A，B，C的處理流程；在各功率段的處理流程內(nèi)，首先判斷當(dāng)前所處的時間段，與已有熱量表時鐘單元的當(dāng)前時間比較，大于等于7:00小于16:00為1時段，大于等于16:00小于22:00為2時段，大于22:00或小于7:00為3時段，由此進(jìn)入各功率段內(nèi)的各時間段處理流程。各段的處理流程中，完成分段流量的累計和時間的累計，過程是相似的，將流量增量和時間增量累加到相應(yīng)的存儲單元，只有A段的用熱時間處理不同，按照前面的規(guī)則，必須處在A段每滿24小時才算一個有效天數(shù)，如果不滿24小時就離開A段，則將處在A段已記錄的用熱時間計入到B段中。
2、分段數(shù)據(jù)的顯示方法。如圖2所示，顯示盤上設(shè)置能夠顯示十進(jìn)位數(shù)碼、英文字母或漢字以及特定符號標(biāo)志的顯示原件，該顯示原件上有兩部分顯示區(qū)，一部分為數(shù)據(jù)顯示區(qū)，通過按鍵選擇，可以每次顯示一組數(shù)據(jù)，每組數(shù)據(jù)包括一個符合量程和精度要求的數(shù)碼(如瞬時用熱量)、該數(shù)據(jù)的名稱(英文或漢字)或代碼以及該數(shù)據(jù)的計量單位；另一部分為狀態(tài)和標(biāo)志顯示區(qū)，顯示當(dāng)前所處的功率段和時間段的編號、當(dāng)前所處的顯示狀態(tài)、和當(dāng)前所處的功能狀態(tài)。只要本發(fā)明進(jìn)入正常計量工作狀態(tài)，當(dāng)前所處的功率段和時間段就會顯示，時間段用一位數(shù)碼顯示，功率段則用一個字符顯示，并且都配以條狀指示器，輔助顯示段內(nèi)的工作進(jìn)程。這種現(xiàn)實方式既能觀察當(dāng)前所處的段，又便于觀察當(dāng)前所處段中的相對大小，讓用戶觀察和調(diào)整用熱量在對自己最有利的狀態(tài)。
條狀指示器由若干個小方形顯示框排成一個顯示條構(gòu)成，每個小顯示框有兩種顯示狀態(tài)，白色和黑色；時間段指示器，自左向右的小方框逐個由白變黑，表示本時段的開始到結(jié)束，每個時段都均分為8小段，分別對應(yīng)到8個小顯示框上，變黑的小方框個數(shù)按比例顯示本時段已經(jīng)過去的時間；對功率指示器，自左向右的小方框逐個由白變黑，則顯示用熱功率在本段內(nèi)由小到大，每個功率段都均分為16小段，分別對應(yīng)到16個小顯示框上，變黑的小方框個數(shù)按比例顯示當(dāng)前用熱功率在本段中的相對大小。
3、圖1所示，該流程利用已有熱量表的測量周期Δt作為計時單位，如果已有熱量表的測量周期是變動的，則可以利用處理器的已有的或新增的計時單元作為計時單位。
4、分段數(shù)據(jù)的編程方法有兩種，一種是固定編程分段，即分幾個功率段和時間段，在使用中不能改變，而各個段的范圍是可以通過編程設(shè)置來改變的；另一種是可編程分段，即分幾個段和各個段的范圍都是可以通過編程設(shè)置來改變的。數(shù)據(jù)處理器的內(nèi)裝程序的一些需要編程設(shè)置的數(shù)據(jù)，可用數(shù)據(jù)處理器的EEPROM存儲。例如，需要設(shè)置幾個分段，每個分段的范圍，都是由外部的計算機(jī)或編程器寫入EEPROM，熱量表本身不能更改。
5、所說的通訊接口是雙向的，屬已有熱量表的成熟技術(shù)，既能將初始化數(shù)據(jù)輸入到數(shù)據(jù)處理器，又能將數(shù)據(jù)處理器內(nèi)的設(shè)置參數(shù)和計量結(jié)果輸出到外部的計算機(jī)或抄表裝置。通訊接口可以使有線的也可以是無線的。
權(quán)利要求
1.一種按功率或時間分段計量的熱量表，它包括已有熱量表的供水溫度傳感器、回水溫度傳感器、熱水流量傳感器、數(shù)據(jù)處理器、固化于數(shù)據(jù)處理器中的程序、通訊接口、顯示盤、按鍵、電源、關(guān)聯(lián)電路和外殼，其中數(shù)據(jù)處理器、通訊接口、顯示盤、按鍵和電源裝在外殼中，熱水流量傳感器安裝于供熱管道的供水或回水管道中，供水溫度傳感器和回水溫度傳感器分別安裝于供熱管道入戶處的供水和回水管道上，通過關(guān)聯(lián)電路相聯(lián)接，用于測量和顯示用戶的累計用熱量和用熱功率，其特征是，所說熱量表的用熱功率測量范圍被設(shè)置成若干個接續(xù)的功率段，一天24小時工作周期被設(shè)置成若干個接續(xù)的時間段，可分別計量用熱過程中在各所說功率段或時間段上的累計用熱量。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所說的按功率或時間分段計量的熱量表，其特征是，所說功率段至少設(shè)置為2段，所說時間段至少設(shè)置為2段。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所說的按功率或時間分段計量的熱量表，其特征是，可以只有所說功率段，也可以只有所說時間段，也可以兩者都有。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所說的按功率或時間分段計量的熱量表，其特征是，能夠累計功率段上的用熱時間。
5.根據(jù)權(quán)利要求3所說的按功率或時間分段計量的熱量表，其特征是，所說顯示盤能夠顯示功率段或時間段設(shè)置數(shù)值、當(dāng)前所處的功率段或時間段、各個功率段或時間段上的累計用熱量，或功率段上的累計用熱時間。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所說的按功率或時間分段計量的熱量表，其特征是，所說數(shù)據(jù)處理器，是指單片計算機(jī)，或單片計算機(jī)與擴(kuò)展的接口電路、RAM、ROM、PROM、EEPROM和其它外圍功能芯片的組合。
全文摘要
一種用于集中供熱的熱量表，包括水溫和水流量傳感器、數(shù)據(jù)處理器、通訊接口、顯示盤、按鍵、電源、外殼。其特點是它將用熱功率和一天24小時時間，由低到高設(shè)置為多個接續(xù)的段，分別計量供暖期中用戶在各個段上的累計用熱量和功率段上的累計用熱時間。利用本發(fā)明，可針對不同段上的用熱采取不同的價格和不同的收費方式，用價格杠桿引導(dǎo)用戶合理用熱，以兼顧供熱系統(tǒng)的效率和用戶節(jié)約能源，為集中供熱分戶計量收費，提供了全新的解決方法。
文檔編號G01D4/00GK1598511SQ200410073668
公開日2005年3月23日 申請日期2004年8月31日 優(yōu)先權(quán)日2004年8月31日
發(fā)明者王春生 申請人:王舒嫻