分户供暖热量计量系统研究

发布时间：2017-03-30 06:20

  本文关键词：分户供暖热量计量系统研究，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：随着国家“十二五”计划对节能减排重视程度的提高，我国的分户热量计量改造工作将进入一个更快的发展轨道，同时对热量表的性能和质量要求也将进一步提高。供热计量的准确度不仅关系国家节能降耗这一重要课题，而且还直接关系到供热企业和热用户的切身利益。经过多年的发展，热量表已经成为技术相对比较成熟且种类繁多的一类产品，目前，应用最多的热量表是无磁热量表和超声波热量表，而最新发展起来的远程集抄系统也基本上采用这两种热量表。 本课题对小区分户热量计量系统进行了研究，重点设计了低功耗无磁热量表和热量表与集中器之间的通信协议。分户热量计量系统主要包括主站（即供热中心）、GPRS无线传输网络和从站（即热量表）三部分，热量表和小区集中器之间采用仪表总线技术，使整个系统更为稳定。 该热量表主要由LC流量传感器、配对PT1000温度传感器和积算仪三部分构成。热量表以EFM32TG840F32单片机为核心，选用EFM32TG840F32内置低功耗传感器接口LESENSE和LC传感器进行无磁流量测量，既避免了因热量表表体吸附管道中的铁屑而造成的叶轮堵塞，也避免了外界磁场对热量表的干扰；利用PT1000铂电阻温度传感器与单片机内置12位ADC设计了一种恒流源测温方法，该ADC支持差分输入。同时利用软件编程提高了流量和温度测量的精度，从而提高了热量表整机的精度。片上集成的LCD控制器可实现热表液晶显示屏的驱动，用于人机交互。单片机内模拟EEPROM负责单片机掉电后的重要数据恢复功能。EFM32的2路UART可扩展为红外通信接口及M-BUS/RS-485总线通信接口，支持红外抄表和M-Bus传输方式，可方便地进行实时监测和数据采集。EFM32的工作电压范围为1.8V-3.8V，能够在3.6V锂电池直接供电的情况下工作，并且能够兼容锂电池的浮动电压范围，使系统的可靠性和稳定性有了一定的提高，，该热量表总体达到了降低功耗、节省能源的目的。实验研究达到了预期目标。
【关键词】：分户供暖 热量计量 热量表 EFM32单片机 低功耗
【学位授予单位】：内蒙古科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2013
【分类号】：TU833.1
【目录】：

• 摘要3-4
• Abstract4-10
• 引言10-11
• 1 绪论11-18
• 1.1 课题研究背景及意义11-12
• 1.1.1 课题背景11-12
• 1.1.2 研究目的及意义12
• 1.2 国内外供热计量技术及设备的现状与发展趋势12-16
• 1.3 论文主要工作及内容安排16-18
• 1.3.1 论文主要研究工作16
• 1.3.2 内容安排16-18
• 2 热量计算方法研究18-25
• 2.1 热量计算的基本原理18-19
• 2.2 热量计算方法的选取19-23
• 2.3 本章小结23-25
• 3 总体方案设计25-35
• 3.1 热量表集中抄表系统设计25-28
• 3.2 低功耗无磁热量表总体方案设计28-34
• 3.2.1 热量表类型的确定28-30
• 3.2.2 单片机选型30-32
• 3.2.3 流量测量及流量传感器选型32-33
• 3.2.4 温度测量及温度传感器选型33-34
• 3.3 本章小结34-35
• 4 低功耗无磁热量表硬件系统设计35-53
• 4.1 硬件系统总体结构35-36
• 4.2 流量检测及数据采集模块36-43
• 4.2.1 LC 振荡测量原理36-37
• 4.2.2 EFM32TG840F32 的流量扫描模块 LESENSE37
• 4.2.3 LC 检测电路37-39
• 4.2.4 信号处理39-40
• 4.2.5 流量检测模块硬件电路40-41
• 4.2.6 流量校正方法41-43
• 4.3 温度检测及数据采集模块43-45
• 4.3.1 恒流源测温原理43-44
• 4.3.2 温度检测硬件电路44-45
• 4.3.3 温度校正方法45
• 4.4 Mbus 远程抄表硬件电路45-48
• 4.4.1 TSS721A 芯片通讯原理45-47
• 4.4.2 TSS721A 硬件电路47-48
• 4.5 红外通信电路48-50
• 4.6 其它硬件电路50-52
• 4.6.1 液晶显示电路50
• 4.6.2 按键电路50-51
• 4.6.3 复位和蜂鸣器电路51-52
• 4.7 本章小结52-53
• 5 低功耗无磁热量表软件系统设计53-63
• 5.1 软件系统总体结构53-54
• 5.2 流量测量程序54-55
• 5.3 温度测量程序55-56
• 5.4 按键处理程序56
• 5.5 热量计算程序56-57
• 5.6 远程抄表程序57-59
• 5.7 MBus 通信协议59-62
• 5.7.1 数据链路层简介59-60
• 5.7.2 读操作时帧格式60-61
• 5.7.3 写操作时帧格式61-62
• 5.8 本章小结62-63
• 6 热量表测试结果及分析63-71
• 6.1 系统调试概述63-68
• 6.1.1 热量表检定方法的选择63-64
• 6.1.2 热量表精度等级的确定64-65
• 6.1.3 热量表检定装置简介65-68
• 6.2 系统参数测试和结果分析68-70
• 6.2.1 流量传感器的测试68-69
• 6.2.2 配对温度传感器的温度值和温差值测试69-70
• 6.2.3 热量表积算仪测试70
• 6.3 本章小结70-71
• 总结71-73
• 参考文献73-77
• 附录 A 热量表硬件原理图77-78
• 附录 B 部分程序78-79
• 在学研究成果79-80
• 致谢80

【参考文献】

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本文编号：276441