专利名称：定流量温差型计费器的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种中央空调计费器，特别是涉及一种 定流量系统的中央空调的温差型计费器。
(二) 背景技术随着人们生活水平的日益提高，中央空调得到普遍使用， 由于中央空调传统计费方式五花八门，它们虽然解决了中央空调用户在不同使 用状况下的计费问题，实现了中央空调计量集中管理及计量数据保存功能，但 是计量方法还存在着一定程度的局限性，没有充分实现按需计费和经过缜密科 学计算的的按量计费，不利于中央空调用户本着节约原则更加积极的降低能源
消耗，明明白白消费。中国发明专利申请200510034777.5(公开号CN 1831502A，
公开日2006年9月13日)公开了一种温度法热量表，由计算仪和温度传感器 组成。该热量表应用于供热计量领域，特别适用采用分户计量时测量用户室内 耗热量。本热量表不需测量散热器片中的热水流量，只需测量散热器(管)组进、 回水温度和环境温度，应用热工理论，通过内置的计算公式和运算程序计算并 显示用户的用热量。它测量的只是用户使用的供热量的绝对值，对于如何实现 按供热量计费，决策权、决定权对公众而言都是不公开的未知数，就是说，它 并没有从根本上即从供应方和需求方的角度出发提供一个科学、合理、公平的 供热收费问题。
中国发明专利申请03150444.2 (
公开日2005年2月23日，公开号CN 1584527A)公开了一种中央空调计费自动控制系统，它包括安装在要计费区域 的a)运行时间传感器，用于统计中央空调的累计使用时间；b)安装在总水管上 的水温度传感器和流量计；c)分别安装在用户风机盘管分水管的进、回水管道上 的温度传感器，利用进水、回水的温差来计算能量的损耗；c)安装在用户风机盘 管分水管的进水管道上的流量计，用于计量流经的冷冻水/热水流量的大小； d)在各低压配电回路上的脉冲电表；上述设备与控制器的输入/输出设备相连， 通过中央控制电脑采集数据形成收费表。采用流量传感器一个最大的缺点就是增加了产品结构成本，在一定程度上限制了其实施推广。
目前的许多计费器其计费依据存在很大争议，引起消费者不满，它们没有 从根本上解决按需、按量计费的问题，存在很大弊端，不利于节能降耗，不利 于环保和社会的长远发展。因此，实施中央空调按量、按需计费迫在眉睫。 (三)实用新型内容
实用新型目的针对现有技术不足提出一种定流量温差型计费器，摒弃传 统计费器采用流量计的计费方式，采用对流量开关信号进行检测，利用温差、 定流量参数和时间几个要素，积分得到该计量区域的消耗计算能量，本实用新 型计费方法得到的当量能量准确可靠，实现中央空调的按需、按量计费，计量 数据的采集准确，计费方式科学合理，使用方便。
本实用新型采用的技术方案
一种定流量温差型计费器，含有一个核心计算单元，该核心计算单元包括 核心CPU模块、监时存贮模块、通讯模块及电源模块，电源模块为计费装置提 供工作电源，监时存贮模块的控制接口、数据接口及读写同步时钟接口分别连 接核心CPU模块的相应控制接口或I/O接口 ，核心CPU模块中CPU的串行通讯 接口连接上行通讯模块，通过上行通讯模块连接上位机，所述核心计算单元还 含有一进、出水温度采集模块，进、出水温度采集模块外部连接集成数字温度 传感器或模拟温度传感器，进、出水温度采集模块的输出端分别连接核心CPU 模块中CPU的两个对应1/0接口，采集进、出水温度信号，定流量开关信号采
用默认定值模式或通过进、出口温差判断流量为定值或零。
所述的中央空调计费装置，核心计算单元含有一流量开关信号识别模块， 流量开关信号识别模块的输入端连接流量信号识别开关装置，流量开关信号识
别模块的输出端(CHECK2)对应连接核心CPU模块中CPU的一个对应I/O接口， 实现流量开关信号的采集；流量开关信号采集单元可以取消而采用默认模式。
所述的中央空调计费装置，计费装置含有阀门控制/检测模块，以实现欠费 禁用和使用维护；阀门控制/检测模块采用光耦521实现强弱电隔离，阀门控制 /检测模块的输入端连接阀门工作电源，阀门控制/检测模块的隔离检测输出端 (CHECK1)连接核心CPU模块中CPU的一个I/O接口 ；阀门控制/检测模块的输入控制端(C0NT1)连接CPU的一组I/O接口，阀门控制/检测模块的控制输出 端(0UT1)控制连接控制阀门工作回路电源。
所述的中央空调计费装置，上行通讯模块采用RS-485总线通讯方式，或者 采用CAN总线或BUS总线通讯方式，或者采用无线通讯方式。
所述的中央空调计费装置，核心CPU模块设有显示模块接口，核心计算单 元通过显示模块接口与现场显示模块连接，实现信息现场显示。
本实用新型的积极有益效果
1、 本实用新型计费器摒弃传统的各式流量计，而采用了水流开关对流量信 号进行检测，计量准确可靠，能够满足"按需使用，按量收费"的客户要求， 大大减低空调水质不好等因素对计量设备计量结果的影响，降低了设备成本和 维护成本，具有极好的推广应用价值。即降低了成本有提高了产品竞争力，又 能促进用户合理消费，节约能源，降低空调设备负荷，延长设备使用寿命。
2、 本实用新型每个计量单元配制一套该计费装置，每个计量单元大小可以 灵活配置，计费装置包括CPU模块、监时存贮模块、上行通讯模块、和电源模 块等基本模块组成，可以实现计量信息永久保存；设计合理，安装简单，使用、 维修方便；设有上行通讯接口与上位机连接，可上传给集中抄表管理系统，计 费准确、计费数据信息保存时间长。
3、 本实用新型计费器通过在每个计量单元的中央空调的入口处配制电动阀 门，可以实现欠费禁用功能直接通过管理中心电脑下达禁用关闭该入口处电 动阀门，切断该计量单元的中央空调循环水，从而实现远程控制。阀门控制/检 测模块控制方式可以采用可控硅，继电器等方案。
图l:本实用新型计费装置单元模块配置图 图2:本实用新型计费方法工作逻辑图
图3:本实用新型计费装置核心计算单元组成模块示意图
图4:本实用新型计费装置核心CPU模块电路原理图
图5:本实用新型计费装置监时存贮模块电路原理图
图6:本实用新型计费装置阀门控制/检测模块电路原理图图7:本实用新型计费装置通讯模块电路原理图
图8:本实用新型计费装置电源模块
图9:本实用新型计费装置进出水温度采集模块
图10:本实用新型计费装置显示接口模块
图11:本实用新型计费装置流量开关信号识别模块
图12:本实用新型计费装置阀门控制/检测模块电路原理图之二
图13:本实用新型计费装置BUS总线上行通讯模块
图14:本实用新型计费装置CAN总线上行通讯模块
图15:本实用新型计费方法及装置应用示意图一
图16:本实用新型计费装置应用示意图二
图17:本实用新型计费方法及装置应用示意图三 具体实施方式
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实施例一参见图1，本实用新型计费器，包括一个核心计算单元，进、出 水温度采集装置和流量信号采集装置；图3为组成计费装置核心计算单元的各 功能模块，包含有核心CPU模块、阀门控制/检测模块、监时存贮模块、流量开 关信号识别模块、进出水温度采集模块、通讯模块、电源模块，显示接口模块。
核心CPU模块电路原理示意图见图4，图5为监时存贮模块电路原理示意图， 图7为通讯模块的一种实施方案，其中Ul为CPU, U2为监时存贮器，U3为上行 通讯RS485总线通讯芯片。核心CPU模块中的中央处理器(CPU)可以采用89S52、 AT89C52 、 P89C54BP、 P89C58A， 、 MC68HC11A8 、 MC68HC11E9 、 MC68HC16 、 PIC16C877A、 EM78P447、 MSP430F147、 MSP430F435、 E78C52D、 E78E58B及其后续推出的兼容 性芯片中任意一种，CPU的四个I/0端口 WD0G、 W—S0、 W_CLK、 W—DATA分别与监 时存贮模块的对应接口 WD0G、 W_S0、 W一CLK、 W一DATA连接，这些接口可由软件 任意定义；CPU的复位端(RST)与监时器的复位端(RST)连接；CPU的RXD、 TXD分别与上行通讯模块的对应接口 RXD、 TXD连接，计费装置通过上行通讯模 块连接上位机，通讯的控制采用本公司已申请专利的《半双工通讯收发控制方 法及装置》。图8为为本实施例计费装置电源模块电路原理示意图，其中U9为 三端稳压器，电源模块为整个计费装置提供工作电源。本实施例现场设有中央空调进出水温度采集模块，进出水温度采集模块电
路原理示意图见图9， CPU的DQ1、 DQ2与进出水温度采集模块的对应接口 DQ1、 DQ2连接。图IO为显示接口模块电路原理示意图，包括工作指示及显示面板接 口，图11为流量开关信号识别模块的电路原理示意图。
本实施例可以通过控制阀门控制/检测模块实现欠费禁用和使用维护。控制 阀门控制/检测模块电路原理图见图6。阀门控制/检测模块采用光耦521实现强 弱电隔离，阀门控制/检测模块的输入端连接阀门工作电源，阀门控制/检测模 块的隔离检测输出端(CHECK1)连接核心CPU模块CPU的一个I/O接口；阀门 控制/检测模块控制部分核心是可控硅Ql，模块的输入控制端(C0NT1)连接CPU 的一个I/0接口，阀门控制/检测模块的控制输出端(0UT1)控制连接控制阀门 工作电源回路，以实现欠费禁用。
图15为本实用新型计费装置具体实施应用中的一种使用状态参考图，当计 费装置工作后，CPU模块通过流量开关信号识别模块到正确的是否供水信号，再 结合进出水温度情况进行计量。计费装置实时进行温度采集，从而得到当前实 时的设备相关状态信息。计费装置通过上行通讯模块传递现场信息，通过显示 接口模块将当前计量单元的当前状态、进出水温度、上月费用等信息进行显示， 供用户查看。监时存贮模块定时进行数据存储备份，有效保证数据的安全性。 同时根据图2所示的计费逻辑进行计费，当用户被禁用时，阀门一直被控制关 闭，切断用户中央空调循环水，禁止用户使用，直至上位机解除该设备的禁用。
实施例四参见图4 图10，图16。本实施例与实施例三的区别在于不 接流量开关信号识别传感器，只检测阀门的状态和进出水温差并计费，适应于 经常进行开关控制的应用模式。
实施例五参见图4，图5，图7 图11,图17。与实施例三的区别在于 用户没有安装入户阀门，阀门控制/检测模块不提供控制。
实施例六具体电路及连接关系参见图4 图6，图8 图11，图13，图 15。装置带有现场显示模块。其与实施例三的区别分别在于采用BUS总线(电 路原理示意图参见图13)，上行通讯模块与其它模块端口对应连接，图4中CPU 的RXD、 TXD分别和图13中的RXD_Y、 TXD—Y对应连接。实施例七具体电路及连接关系参见图4 图6，图8 图11，图14，图 15。装置带有现场显示模块。本实施例与实施例三的区别，与上位机通讯采用 CAN总线。参看图14，上行通讯模块与其它模块端口对应连接。图14中的RST、 ALE、 CS2、 RD、 WR、 INT—CAN、 AD0—AD7分别与图4中CPU的RST、第30脚ALE、 第12脚INTO (原来的定义取消)、第17脚/RD、第16脚/WR、第13脚INT1 (原 来的定义取消)、第39—32脚P00—P07对应连接。图14中的CAN控制器和收 发器对应连接。
实施例八具体电路及连接关系参见图4，图5，图7 图12，图15。装置 带有现场显示模块。本实施例与实施例三的区别，控制器件采用继电器。参看 图12，门控制/检测模块控制部分核心是继电器，模块的输入控制端(C0NT1) 连接CPU的一个I/0接口，阀门控制/检测模块的控制输出端一 (0UT1)连接控 制阀门工作电源回路，控制输出端二 (0UT2)连接控制阀门关闭电源回路。
本实用新型定流量温差型计费器，对于同一个中央空调的各个计量单元， 在计费单元用户的空调进、出口处分别安装温度传感器，通过设置中央空调的 冷/热量传递介质的流量为一定值，并通过流量开关或进、出口温差判断流量为 定值或零，在流量为定值的情况下，判断空调进、出口的温差是否达到一预先 设定的起始值，在温差达到起始值的情况下，利用定流量常数状态下的热量计 算公式
计算出该中央空调计量单元消耗的计算能量，并以此计算能量在中央空调系统 总计算能量中所占比例分摊中央空调的费用，实现中央空调的按当量能量计费，
式中Q:释放或吸收的当量热量，单位J或W'h;」h :在进回水温度下水的 焓值差，单位J/kg; T:时间，单位h; k:在定流量系统下为一指定的常数值， 取值按计量对象的现场实测流量，或计量对象的公称流量来确定。用户空调进、 出口的温差预定的计费起始值的取值范围在O.l摄氏度到2.0摄氏度之间，在用 户空调进、出口的温差没有达到预定的起始值的情况下，不产生计费值；在判 断流量为零的情况下不产生计费值。
权利要求1、一种定流量温差型计费器，含有一个核心计算单元，该核心计算单元包括核心CPU模块、监时存贮模块、通讯模块及电源模块，电源模块为计费装置提供工作电源，监时存贮模块的控制接口、数据接口及读写同步时钟接口分别连接核心CPU模块的相应控制接口或I/O接口，核心CPU模块中CPU的串行通讯接口连接上行通讯模块，通过上行通讯模块连接上位机，其特征是所述核心计算单元还含有一进、出水温度采集模块，进、出水温度采集模块外部连接集成数字温度传感器或模拟温度传感器，进、出水温度采集模块的输出端分别连接核心CPU模块中CPU的两个对应I/O接口，采集进、出水温度信号，定流量开关信号采用默认定值模式或通过进、出口温差判断流量为定值或零。
2、 根据权利要求l所述的中央空调计费装置，其特征是核心计算单元含有一流量开关信号识别模块，流量开关信号识别模块的输入端连接流量信号识别开关装置，流量开关信号识别模块的输出端对应连接核心CPU模块中CPU的 一个对应I/O接口 ，实现流量开关信号的采集。
3、 根据权利要求1或2所述的中央空调计费装置，其特征是计费装置含 有阔门控制/检测模块，以实现欠费禁用和使用维护；阀门控制/检测模块采用 光耦521实现强弱电隔离，阀门控制/检测模块的输入端连接阀门工作电源，阀 门控制/检测模块的隔离检测输出端(CHECK1)连接核心CPU模块中CPU的一个 I/O接口 ；阀门控制/检测模块的输入控制端(C0NT1)连接CPU的一组I/O接口 ， 阀门控制/检测模块的控制输出端(0UT1)控制连接控制阀门工作回路电源。
4、 根据权利要求3所述的中央空调计费装置，其特征是上行通讯模块采 用RS-485总线通讯方式，或者采用CAN总线或BUS总线通讯方式，或者采用无 线通讯方式。
5、 根据权利要求4所述的中央空调计费装置，其特征是核心CPU模块设 有显示模块接口，核心计算单元通过显示模块接口与现场显示模块连接，实现 信息现场显示。
专利摘要本实用新型涉及一种定流量系统的中央空调的温差型计费器。定流量温差型计费器含有一个核心计算单元，所述核心计算单元连接有一进、出水温度采集模块，进、出水温度采集模块外部连接集成数字温度传感器或模拟温度传感器，进、出水温度采集模块的输出端分别连接核心CPU模块中CPU的两个对应I/O接口，定流量开关信号采用默认定值模式或通过进、出口温差判断流量为定值或零。摒弃传统计费器采用流量计的计费方式，采用对流量开关信号进行检测，利用温差、定流量参数和时间几个要素，积分得到该计量区域的消耗计算能量，本实用新型计费方法得到的当量能量准确可靠，计量数据的采集准确，实现了中央空调的按需、按量计费，计费方式科学合理，使用方便。
文档编号G01D4/00GK201163196SQ20082006962
公开日2008年12月10日 申请日期2008年3月18日 优先权日2008年3月18日
发明者东 杨, 陈传伟 申请人:郑州春泉暖通节能设备有限公司