非接触式暖气表计费系统的开发

　　1 引言

　　在过去相当长的一段时期内，城镇的集中供热一直遵循着计划经济的理念，实行的是大锅饭式的供暖计费制。这种情形导致的直接后果是，无论政府、供热企业，还是用户，都有不同程度的不满。用户抱怨的是供热服务的质量和费用支付的公平性，供热企业对目前收费难的问题深感头痛，而政府对能源浪费和环境污染问题大感担忧[1]。人们对这个问题的解决已经形成共识：必须采用热量计量收费制，供暖按热量计量收费不但可以大量节约能源，极大促进环境保护还可以推动供热行业整体水平的提高。国内供热计量收费改革的试点纷纷出现，而在这些试点中所用的热量表大部分都是国外产品。热量表在国外有近 30 年的历史，而国内起步较晚，现有的一些热量表企业也是刚刚起步。成熟的产品还较少，而能大批量生产热量表的厂家就更少。国外热量表的昂贵价格是其在中国推广应用的最大阻力。实现热量表的国产化，是实现热量计量收费的关键。

　　2 热能分析与系统结构

　　暖气表系统主要由中央处理系统、流量计和温度检测三部分组成。流量计用于计量流过采暖设备的热水的体积。两只温度传感器分别用于测量进水温度和回水温度。中央处理系统是热能表的核心，它能够根据流量计提供的热水体积流量和进水、回水温度差等数据计算出消耗的热能[2]，即

　　经过对普通暖气表的研究，在该系统中设计了一种功能更加完善、技术更加先进的双通道暖气表，结构如图 1 所示。其特点是：温度传感器安装方式合理，不需要安装特定的管接头;两个温度传感器在暖气表的体内，保密性和安全性较高，暖气表不容易被恶意改装;中央处理器的内置使得系统的干扰和信号衰减相对较小。同时双通道的检测，实现了回水(暖气)流量的检测，防止了用户恶意盗用热水行为。

　　3 中央处理系统

　　为实现系统在设计中不断完善功能，系统设计为模块化结构，主要由流量采集系统、温度检测系统、掉电存储电路、时钟电路、IC 卡读写模块、显示模块、阀门驱动电路和声光报警电路等部分组成[3]。系统中各个模块独立设计，功能尽量单一。系统结构框图如图 2 所示。

　　3.1 IC 卡读写模块

　　IC 卡读写模块是 IC 卡和单片机数据交换的中介，负责从 IC 卡采集用户信息，并可靠传输到单片机，同时正确无误地执行单片机发出的指令系统。选用 Philips 公司的 Mifare 1 无接触式 IC 卡，并选用 Mifare 1 s50 系列读写模块组成 IC 卡系统，利用 MAX232 芯片配合简单外围元件进行 RS232标准和 TTL 标准电平的转换;需要注意的是当刷卡失败后暖气表不应该读取数据，也不能清空卡片的数据区。在程序的设计上，我们采用了多重验证，只要有一种错误，就不再进行后续的操作，并保证卡片和暖气表的当前数据不变化。