基于分摊算法的无线供热计量装置的设计与实现

发布时间：2017-12-07 18:03

本文关键词：基于分摊算法的无线供热计量装置的设计与实现

【摘要】：目前,建筑节能已经被国家列入可持续发展战略的重要组成部分。在建筑能耗的构成中,供热系统能耗是非常重要的组成部分。良好的供热计量模式将有助于建筑节能的推广,但我国现有的供热计量模式都普遍存在热费计量不公平、室温不能自动调节、设备运行故障率高等问题,使得分户计量技术难以推广,阻碍了建筑节能的推进进程。本文基于上述问题对现有供热计量模式进行研究,具体分析了现有计量模式的不足之处,研究和开发了一种基于分摊算法的无线供热计量装置。本文设计的供热计量装置能够公平、准确、可靠地计量和分摊用户采暖热量；无线的通信方式使得用户更加方便地调控室内温度；优化的室温控制略明显改善了温控效果,提高了供暖舒适度；基于通断时间面积法的计量方式提高了用户节能的参与度,促进了建筑节能。本文主要内容包括供热计量装置的硬件设计、软件设计、分摊算法和分摊数据的分析研究以及系统的可靠性和优化设计,实现了整套装置在供热计量系统中的应用。本文首先介绍了基于分摊算法的无线供热计量装置的硬件设计。整套供热计量装置包括室温控制器、通断控制器和集抄器,本文着重介绍了室温控制器和通断控制器的硬件设计。主要硬件模块包括MCU核心模块、电源模块、无线通信模块、总线通信模块、LCD/LED显示模块、电机驱动模块、按键模块、温度检测模块。硬件设计过程中综合考虑了芯片选型、模块电路设计以及PCB板设计等方面的因素,设计完成后对硬件电路进行了充分的测试,为温控和计量提供了可靠的硬件基础。其次,进行了供热计量装置的软件设计。介绍了软件设计的层次架构、基于有限状态机切换的裸机编程以及设备模块的管理机制,对软件的通信协议进行了简单地说明,以程序流程图和状态切换图的形式给出了室温控制器和通断控制器的应用程序设计。再次,介绍了基于通断时间面积法的分摊算法。详细阐释了分摊算法的原理与实现、分摊计算中的异常情况以及解决方案；对分摊算法进行了性能评估,包括分摊周期对分摊结果的影响、异常情况下不同分摊方案对分摊结果的影响、不同位置用户采暖热量对比以及用户自身供暖情况与热量分摊对比。最后,介绍了提高系统和部分模块可靠性的设计和优化方法。可靠性设计主要从设备运行稳定性、数据通信与数据存储可靠性等方面进行了介绍。优化设计主要针对的是室温控制器调节温度的控制策略以及管网水力工况的调控。优化和可靠性设计提升了系统的整体性能,使得整个温控和计量更加实用、准确、可靠。本文设计的无线供热计量装置以及其依据的通断时间面积法的热计量模式符合供热系统对节能的要求,实现了用户对于室温的自主控制,降低了系统安装和维护的成本,为供热部门提供了准确可靠的热计量数据,在提高能效的同时兼顾了供热系统中各方面的利益,具有广阔的市场前景。
【学位授予单位】：山东大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2014
【分类号】：TU833.1

【参考文献】

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