本發(fā)明專利技術(shù)旨在提供一種無源熱量計(jì)量裝置及利用其工作的熱量計(jì)量系統(tǒng)，本發(fā)明專利技術(shù)的熱量計(jì)量裝置包括溫差供電系統(tǒng)、反射型超聲波流量計(jì)、溫度傳感器、通信接口、ZigBee控制器、LCD液晶顯示器。本裝置利用集中供暖和供冷系統(tǒng)的特點(diǎn)，通過溫差發(fā)電模塊實(shí)現(xiàn)自主供電。無需進(jìn)行電源的定時(shí)更換，節(jié)能環(huán)保。利用其工作的熱量計(jì)量系統(tǒng)利用兩個(gè)相同的本發(fā)明專利技術(shù)的計(jì)量裝置配合工作，兩裝置運(yùn)行于低功耗模式，定時(shí)更換主從節(jié)點(diǎn)工作模式。在供暖和供冷情況下系統(tǒng)選擇不同的計(jì)量程序，以配合供電系統(tǒng)不同的供電能力，可同時(shí)適用于制冷和采暖系統(tǒng)的熱量計(jì)量。
【技術(shù)實(shí)現(xiàn)步驟摘要】
一種無源熱量計(jì)量裝置及利用其工作的熱量計(jì)量系統(tǒng)涉及領(lǐng)域本專利技術(shù)涉及一種無源熱量計(jì)量裝置及利用其工作的無源熱量計(jì)量系統(tǒng)，應(yīng)用于熱量計(jì)量領(lǐng)域。
技術(shù)介紹
隨著生活水平和建筑物業(yè)及管理水平的提高，黃河以北地區(qū)冬季供暖，中部地區(qū)的冬季供暖、夏季供冷和南方地區(qū)的供冷系統(tǒng)都開始采用集中供給方式，熱能量也開始像水、電、燃?xì)庖粯映蔀槿粘５南M(fèi)品被使用，熱能計(jì)量原理是通過測量用戶管路的流量和供、回水溫差來計(jì)算給出系統(tǒng)向用戶供給的熱量或冷量。目前，通常的熱能計(jì)量裝置溫度傳感器選用鉬熱電阻，流量計(jì)量主要采用渦輪式結(jié)構(gòu)，存在壓力損失大，計(jì)量精度不高的問 題。主體結(jié)構(gòu)采用單通道式，一般只測量回水流量，無法實(shí)現(xiàn)進(jìn)回水流量的檢測，因而不能防止用戶惡意盜用熱水和改裝行為。同一系統(tǒng)不能實(shí)現(xiàn)熱、冷量計(jì)量的轉(zhuǎn)換。采用電池供電存在需定時(shí)更換，維修量大等問題。公布號(hào)CN101799335A的文件提供了一種基于Zigbee技術(shù)的無線熱量計(jì)量裝置，該裝置通過反射型超聲波流量計(jì)進(jìn)行流量測量，溫度傳感器安裝在流量計(jì)內(nèi)部，溫度、流量信號(hào)采用ZigBe無線傳輸技術(shù)，無外部連接導(dǎo)線，使溫度和流量測量精度和可靠性大大提高。對(duì)進(jìn)水、回水流量和溫度和雙向檢測和比較，可有效防止用戶惡意盜用熱水和惡意改裝電表行為。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路
本專利技術(shù)的目的由于集中供給方式中供暖和供冷系統(tǒng)是通過向用戶管路提供與環(huán)境溫度有一定差異的水流來實(shí)現(xiàn)熱能量的交換。本專利技術(shù)利用集中供給方式中供暖和供冷系統(tǒng)的特點(diǎn)，對(duì)基于Zigbee技術(shù)的無線熱量計(jì)量裝置進(jìn)行了改進(jìn)，提供了一種無源的熱量計(jì)量裝置及利用其工作的熱量計(jì)量系統(tǒng)。本裝置通過溫差發(fā)電模塊實(shí)現(xiàn)自主供電，無需進(jìn)行電源的定時(shí)更換，節(jié)能環(huán)保。利用本無源熱量計(jì)量裝置工作的計(jì)量系統(tǒng)運(yùn)行于低功耗工作模式，通過定時(shí)更換主從節(jié)點(diǎn)工作模式，供暖和供冷情況下選擇不同的計(jì)量程序，來配合供電系統(tǒng)不同的供電能力，可同時(shí)適用于制冷和采暖系統(tǒng)的熱量計(jì)量，并保證系統(tǒng)長期可靠地工作。本專利技術(shù)的技術(shù)方案本專利技術(shù)提供了一種無源的熱量計(jì)量裝置，包括供電系統(tǒng)，IXD液晶顯示器，ZigBee控制器，通信接口，反射型超聲波流量計(jì)，溫度傳感器。其中反射型超聲波流量計(jì)包括兩片超聲波換能器，反射片和管道件。其特征在于供電系統(tǒng)利用管路水流與環(huán)境溫度的差異，通過溫差發(fā)電來進(jìn)行自主供電。供電系統(tǒng)包括溫差發(fā)電模塊，整流電路，升壓穩(wěn)壓電路和儲(chǔ)能電路。溫差發(fā)電模塊的熱端面和冷端面分別與供水管路的外側(cè)面和外界環(huán)境接觸，利用半導(dǎo)體溫差發(fā)電模塊兩端的溫度差進(jìn)行發(fā)電，采用多個(gè)半導(dǎo)體溫差發(fā)電模塊串接成一組，多組并聯(lián)后，通過整流電路進(jìn)行整流，升壓穩(wěn)壓電路和儲(chǔ)能電路后向系統(tǒng)裝置提供能保證其正常工作的穩(wěn)定電壓和電流。管道件串接于管路中間，兩片超聲波換能器采用V字型反射型結(jié)構(gòu)安裝在管壁一偵牝軸線與管體軸線夾角相同，反射片安裝在管壁另一側(cè)，兩超聲換能器的軸線交點(diǎn)落在反射片的中部。溫度傳感器與兩片超聲波換能器安裝在同側(cè)管壁，在兩片超聲波換能器的中間位置。ZigBee控制器置于殼體的上部。通信接口置于流量計(jì)的上方殼體的下部右半邊。IXD液晶顯示器置于殼體的頂部。溫差供電系統(tǒng)置于流量計(jì)的上方殼體左端下部所留的空位，并作防水處理。其中溫差供電模塊的熱端面通過薄銅片與供暖管路的外端面相聯(lián)，薄銅片的內(nèi)端面為圓型貼敷在供暖管路的外端面，薄銅片的外端面做成平面與溫差供電模塊緊密接觸。本專利技術(shù)的另一目的是利用上述無源熱量計(jì)量裝置進(jìn)行計(jì)量的熱量計(jì)量系統(tǒng)，其特征在于 本系統(tǒng)由兩個(gè)相同的權(quán)利要求I所述的無源熱能計(jì)量裝置在計(jì)量時(shí)配套使用，系統(tǒng)在低功耗節(jié)電模式下工作，并且系統(tǒng)工作模式與系統(tǒng)的供電能力相配合。ZigBee控制器采用等待中斷喚醒模式進(jìn)行工作。溫度傳感器和超聲波流量計(jì)，通過SPI串行總線接口與ZigBee控制器相連，工作在關(guān)斷模式用于降低電源電流功耗。IXD液晶顯示器與ZigBee控制器相連獲取和顯示數(shù)據(jù)，在按鍵中斷模式下工作。由于LCD液晶顯示器是系統(tǒng)中功耗最大部分，而其對(duì)數(shù)據(jù)顯示也只是系統(tǒng)的輔助功能，當(dāng)有按鍵按下時(shí)還需進(jìn)行供電檢測，當(dāng)供電電壓達(dá)到一定值時(shí)才進(jìn)行數(shù)據(jù)顯示。以防止當(dāng)系統(tǒng)供電不足時(shí)，LCD液晶顯示器工作引起瞬間負(fù)載電流過大，使供電系統(tǒng)掉電嚴(yán)重而不能對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行正常供電。兩個(gè)無源熱能計(jì)量裝置中ZigBee控制器交替工作在主節(jié)點(diǎn)工作模式和從節(jié)點(diǎn)工作模式。系統(tǒng)通過改變兩裝置的工作模式可進(jìn)行兩計(jì)量裝置的功耗互換，提高系統(tǒng)工作可靠性。本系統(tǒng)通過軟件判斷系統(tǒng)的是處于供暖或者供冷的熱量計(jì)量狀態(tài)，通過不同的計(jì)量程序，來配合供電系統(tǒng)在供暖和供冷情況下不同的供電能力，可同時(shí)適用于制冷和采暖系統(tǒng)的熱能計(jì)量。本專利技術(shù)的有益效果本熱能計(jì)量裝置利用集中供給方式中供暖和供冷系統(tǒng)的特點(diǎn)，通過溫差發(fā)電模塊實(shí)現(xiàn)自主供電，無需進(jìn)行電源的定時(shí)更換，并能保證裝置長期工作，節(jié)能環(huán)保。本系統(tǒng)運(yùn)行于低功耗工作狀態(tài)，并通過定時(shí)更換主從節(jié)點(diǎn)工作模式，在供暖和供冷情況下通過軟件判斷選擇不同的計(jì)量程序，來配合供電系統(tǒng)在的供電能力，同時(shí)適用于制冷和采暖系統(tǒng)的熱能計(jì)量。可使半導(dǎo)體溫差發(fā)電系統(tǒng)能早日應(yīng)用于我們的生活。附圖說明圖I為本系統(tǒng)熱能計(jì)量裝置實(shí)施例剖視2為本系統(tǒng)熱能計(jì)量系統(tǒng)實(shí)施例安裝示意3為本專利技術(shù)溫差供電系統(tǒng)電路原理圖圖4為本專利技術(shù)實(shí)施例系統(tǒng)工作流程圖具體實(shí)施例方式為了進(jìn)一步說明本系統(tǒng)，請(qǐng)參考附圖。參見圖I，本系統(tǒng)熱能計(jì)量裝置包括IXD液晶顯示器I,ZigBee控制器2，通信接口3，反射型超聲波流量計(jì)4，溫度傳感器5，和溫差供電系統(tǒng)11。其中反射型超聲波流量計(jì)4包括兩片超聲波換能器6，反射片7和管道件9。其中溫差供電系統(tǒng)中的溫差供電模塊10的熱端面通過薄銅片8與供暖管路的外端面相接觸，薄銅片8的內(nèi)端面為圓型貼敷在供暖管路的外端面，薄銅片8的外端面做成平面與溫差供電模塊10緊密接觸。本裝置的反射型超聲波流量計(jì)4串接于進(jìn)水(或出水)管路中間，流量計(jì)采用V 字型反射型結(jié)構(gòu)；通信接口 3置于流量計(jì)的上方殼體的下部右側(cè)；ZigBee控制器2置于殼體的上部；溫差供電系統(tǒng)11置于流量計(jì)的上方殼體通信接口 3的左下方留有的空間，此處進(jìn)行了防水處理；IXD液晶顯示器I置于殼體的頂部，與下部殼體經(jīng)鉸鏈連接，可旋轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)動(dòng)。反射型超聲波流量計(jì)應(yīng)用一對(duì)超聲波換能器交替接收超聲波，通過探測超聲波在介質(zhì)中的逆流和順流傳播時(shí)間差來間接測量流體的流速，進(jìn)而計(jì)算流量的間接測量方法。溫度傳感器采用數(shù)字TC77從固態(tài)傳感器獲得溫度并將其轉(zhuǎn)換成數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)。通信接口可與外部設(shè)備相連，對(duì)計(jì)量轉(zhuǎn)置進(jìn)行校驗(yàn)和功能擴(kuò)展。尺寸大小由所選擇的流量計(jì)通水管直徑尺寸決定。本例的外形尺寸180mmX65mmX50mm，正常流量為I. 5m3/h。ZigBee控制器主控芯片采用TI公司的CC2431，運(yùn)行ZigBee精簡協(xié)議棧；數(shù)字溫度傳感器TC77的溫度分辨率為O. 0625°C ;采用chipcon公司的2. 4GHZ內(nèi)置天線。參見圖2，兩個(gè)同樣的本專利技術(shù)的熱量計(jì)量裝置在計(jì)量時(shí)配套使用，一個(gè)接入進(jìn)水管路中，另一個(gè)接入回水管路中。其中配套使用的兩裝置的硬件電路和軟件均相同。參見圖3，本專利技術(shù)實(shí)施例的溫差供電系統(tǒng)的電路原理圖，包括溫差發(fā)電電路，整流電路，升壓穩(wěn)壓電路和儲(chǔ)能電路四部分。第一部分為溫差發(fā)電模塊構(gòu)成的發(fā)電電路。本例溫差半導(dǎo)體模塊采用SMT TECT-127本文檔來自技高網(wǎng)...
【技術(shù)保護(hù)點(diǎn)】
一種無源熱能計(jì)量裝置，包括供電系統(tǒng)，LCD液晶顯示器，ZigBee控制器，通信接口，反射型超聲波流量計(jì)，溫度傳感器。其中反射型超聲波流量計(jì)包括兩片超聲波換能器，反射片和管道件。其特征在于：供電系統(tǒng)利用管路水流與環(huán)境溫度的差異，通過溫差發(fā)電來進(jìn)行自主供電。
【技術(shù)特征摘要】
1.一種無源熱能計(jì)量裝置，包括供電系統(tǒng)，IXD液晶顯示器，ZigBee控制器，通信接ロ，反射型超聲波流量計(jì)，溫度傳感器。其中反射型超聲波流量計(jì)包括兩片超聲波換能器，反射片和管道件。其特征在干供電系統(tǒng)利用管路水流與環(huán)境溫度的差異，通過溫差發(fā)電來進(jìn)行自主供電。2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的無源熱能計(jì)量裝置，其特征在于 供電系統(tǒng)包括溫差發(fā)電模塊，整流電路，升壓穩(wěn)壓電路和儲(chǔ)能電路。溫差發(fā)電模塊的熱端面和冷端面分別與供水管路的外側(cè)面和外界環(huán)境接觸，利用半導(dǎo)體溫差發(fā)電模塊兩端的溫度差進(jìn)行發(fā)電，可采用多個(gè)半導(dǎo)體溫差發(fā)電模塊串接成ー組，多組并聯(lián)后，通過整流電路進(jìn)行整流，升壓穩(wěn)壓電路和儲(chǔ)能電路后向系統(tǒng)裝置提供能保證其正常工作的穩(wěn)定電壓。3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的無源熱能計(jì)量裝置，其特征在于 管道件串接于管路中間，兩片超聲波換能器采用V字型反射型結(jié)構(gòu)安裝在管壁ー側(cè)，軸線與管體軸線夾角相同，反射片安裝在管壁另ー側(cè)，兩超聲換能器的軸線交點(diǎn)落在反射片的中部；溫度傳感器與兩片超聲波換能器安裝在同側(cè)管壁，在兩片超聲波換能器的中間位置。ZigBee控制器置于殼體的上部；通信接ロ置于流量計(jì)的上方殼體的下部右半邊；IXD液晶顯示器置于殼體的頂部； 溫差供電系統(tǒng)置于流量計(jì)的上方殼體左端下部所留的空位，并作防水處理。其中溫差供電模塊的熱端面通過薄銅片與供暖管路的外端面相聯(lián)，薄銅片的內(nèi)端面為圓型貼敷...
【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：李秋菊，劉楷安，徐啟，張洋，郭恒，陳建明，譚聯(lián)，曹文思，孫全紅，
申請(qǐng)(專利權(quán))人：華北水利水電學(xué)院，
類型：發(fā)明
國別省市：
還沒有人留言評(píng)論。發(fā)表了對(duì)其他瀏覽者有用的留言會(huì)獲得科技券。