一种热量计量仪的实现方法

    我国北方冬季供暖大都采用由供暖公司集中供应，按时间和固定供暖面积收取固定采暖费方式。这在一切由单位“包”下来的计划经济时代是可行的，然而在市场经济的今天，常常引发诸多矛盾如：拖欠采暖费、不能全额供暖、分户供暖的新矛盾。

    目前很多城市采取了分户供暖方式解决采暖费拖欠问题，但由此又引发了新矛盾。其中最为突出的是分户后仍按固定面积和固定时间收费，如果用户想对不使用部分不采暖或根据家庭情况动态采暖等是绝对不行的。由此引发了既然热力是商品，就应该允许用户用多少买多少，否则分户的意义就只剩下为供暖单位获利而服务了。热量计量仪就是针对上述种种问题和矛盾而设计的。

    1 热量计量仪的硬件组成与工作原理

    为了满足计量暖气供热与方便数据采集，本热量计量仪采用单片机实现。

    1.1 硬件组成

    由图 1 我们可以看出：热量计量仪主要由进水温度传感器、回水温度传感器、水流量传感器、ADC转换器、控制用单片机、液晶显示器、远程通信接口和电源转换部件等几部分组成。编程可以采用单片机提供的汇编语言，也可以采用 C 语言。

    进、回水温度传感器主要作用是采集进入采暖用户家里时的水温和流出该用户家时的水温，在运算中求其差即可知道在该用户家中水温降低（温度消耗）的情况；水流量传感器采集供暖循环流水的流量，供计算热量消耗用；电源转换器的作用是在市电停电时将供电电源切换到备用的电池上，以保证数据保存、显示和不漏计；显示器部分可以显示水量、供水温度、回水温度、温度差和实际热负荷等，测量时可以显示测量的有关信息；远程通道接口是为了今后数据信息远传预留的接口，保证管理升级时使用。

    1.2 测量参数及其计算方法

    为了正确测量并计算消费者的热量消耗，本系统使用了 3 个测量参数：①水流量 G：供暖循环流水的流量，采用脉冲信号，数字量；②进水温度 T_in：：进入采暖用户家里时的水温，模拟信号③回水温度T_out：流出该用户家时的水温，模拟信号。

    计算公式：Q=G .( T_in— T_out) .C

    计算方法：ΔQ=ΔG .Δ .T .C Q=Q+ΔQ

其中：ΔQ 为单次采样的热量计量值；ΔG 为单次采样的水流量值（G 为流速 V 与进水管截面积 S 的乘积）；ΔT 为单次采样的水温差值；C 为水的比热。

    1.3 工作原理

    当进水温度 T_in与回水温度 T_out差大于某一给定值（根据情况可设在 2~6C^o）时系统开始启动工作。此时，进水温度、回水温度经模数转换后送运算部件作减法运算求出温度差 T，水流量值送计数部件进行定时（采样周期为 1s）计数。一次定时为一个单次采样流量值 G，与温度差值相乘获得单次采样的热消耗值。在将各单次采样值累加到热量消耗总值 Q中，就可以获得该用户消耗的总热量，实现热量计量工作。当进水温度 T_in与回水温度 T_out差小于设定值时，系统停止工作。由设定温度差控制系统工作的好处是可以避免系统在试水及无热量消耗时产生误动作，保证系统工作的可靠性。