基于超声波测量的供热计量与温控一体化系统设计

发布时间：2017-04-28 19:11

  本文关键词：基于超声波测量的供热计量与温控一体化系统设计，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：我国当前集中供热系统多采用按户用面积的收费方式,这对热力公司、用户、国家来说都是一种不合理的收费方式,极大的导致了能源的浪费并弱化用户的节能意识。在这种前提下,国家大力开展有关集中供热系统的一系列改革工作,积极推广分户温控和热计量。随着我国集中供热-分户计量模式的推广,供热计量与温控一体化系统将形成大规模的产业结构,拥有广阔的市场前景。系统中最重要的组成部分为热量表、温控器和MBUS总线。超声波热量表拥有传统机械式热量表不可比拟的优势,其已成为热量表行业的发展重心。本课题从波形跟踪技术、零点修正、温度补偿三个方面对当前超声波热量表不稳定的问题提出了解决方案,增加其可靠性。同时,设计研发了温控器、MBUS硬件接口及软件协议、IAP程序,使供热的计量与控制实现了一体化并加强了系统层面的稳定性。本课题的主要研究内容如下。超声波热量表的可靠性设计。热量表计量的可靠性是供热计量与温控一体化系统能够被广泛应用的前提,但是受到当前国内的生产、制造及使用环境的限制,热量表基础配套设备无法保证良好的性能,使其计量精度无法得到保障。因此,本课题从波形跟踪技术、零点修正、温度补偿三个方面对热量表的可靠性进行提升。波形跟踪技术从硬件电路角度对超声波回波信号进行跟踪,合理的选取过零点；零点修正和温度补偿则提高热量表在小流量下和不同温度点下的流量计量精度。温控器设计。温控器是用户与系统的接口,其接收用户的设定并向用户反馈温度、阀门状态等信息,以实现对系统的控制。显示、通信、温度测量、阀门控制是其主要设计部分。MBUS接口的软硬件设计。传统的人工抄表方式早已被淘汰,本课题通过对MBUS总线接口的软硬件设计,实现服务器远程对系统的访问和控制,使其真正成为一个集计量与控制为一体的系统,并且设计出一套可以实现远程升级的IAP程序,为系统后续的升级与更新提供可能,提高其系统层稳定性。
【关键词】：超声波热量表 波形跟踪 零点修正 温度补偿 温控器 MBUS IAP
【学位授予单位】：浙江大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TU995
【目录】：

• 致谢4-5
• 摘要5-6
• Abstract6-11
• 1 绪论11-25
• 1.1 引言11-12
• 1.2 热量表概述12-17
• 1.2.1 超声波流量测量技术13-14
• 1.2.2 温度测量技术14-15
• 1.2.3 积算仪15-17
• 1.3 温控器概述17-19
• 1.4 课题研究意义19
• 1.5 国内外研究现状19-22
• 1.5.1 供热系统现状19-20
• 1.5.2 热量表与温控设备现状20-22
• 1.5.3 总线技术现状22
• 1.6 课题任务22-24
• 本章小结24-25
• 2 超声波热量表可靠性设计25-49
• 2.1 波形跟踪技术25-36
• 2.1.1 时间测量技术25-28
• 2.1.2 选波电路设计28-33
• 2.1.3 峰值保持电路33-36
• 2.2 小流量下的零点修正算法36-39
• 2.2.1 零点漂移现象产生原因36-37
• 2.2.2 基于正态分布的零点修正37-39
• 2.3 温度补偿算法设计39-44
• 2.3.1 模型分析39-41
• 2.3.2 实验验证41-44
• 2.4 实流检定44-48
• 2.4.1 流量精度检定要求44-45
• 2.4.2 流量精度检定结果45-48
• 本章小结48-49
• 3 温控器设计49-67
• 3.1 硬件设计49-56
• 3.1.1 单片机模块49-51
• 3.1.2 电源模块51-53
• 3.1.3 交互模块53-54
• 3.1.4 阀门控制54-55
• 3.1.5 温度采集55-56
• 3.2 软件设计56-62
• 3.2.1 初始化57
• 3.2.2 主处理流程57-58
• 3.2.3 子处理流程58-62
• 3.3 其他设计62-63
• 3.4 性能测试63-66
• 本章小结66-67
• 4 基于MBUS总线的一体化设计67-82
• 4.1 MBUS硬件接口设计67-68
• 4.2 通信协议实现68-71
• 4.2.1 通信协议要求68-69
• 4.2.2 通信协议设计69-71
• 4.2.3 程序实现71
• 4.3 IAP程序设计71-76
• 4.3.1 可行性分析72
• 4.3.2 程序实现72-76
• 4.4 系统测试及应用76-81
• 4.4.1 通信命令测试76-77
• 4.4.2 IAP程序测试77-79
• 4.4.3 系统应用79-81
• 本章小结81-82
• 5 总结与展望82-84
• 5.1 课题总结82
• 5.2 课题展望82-84
• 参考文献84-88
• 附录88-89

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