一種實現戶內多種能量計量、顯示和管理的設備的製作方法

2023-10-17 13:19:34

專利名稱：一種實現戶內多種能量計量、顯示和管理的設備的製作方法
一種實現戶內多種能量計量、顯示和管理的設備技術領域
本發明是關於能量節能管理領域中自動抄表系統的一個配套產品，具體地講是涉 及一種冷熱量採集、控制、監視及預付費功能的設備。
背景技術：
我國政府在「十一五規劃」中提出了 「建設節約型社會」的明確目標。
《公共建築節能設計標準》GB50189-2005中5. 5. 12提到的「集中空調系統的了能 量和熱量計量和我國北方地區的採暖熱計量一樣，是一項重要的建築節能措施。當實際情 況要求並且具備相應條件時，推薦按不同的樓層、不同室內區域、不同用戶或房間設置冷、 熱計量裝置的做法。」
《湖南省居住建築節能設計標準》DBJ43/001-2004中提到「居住建築採用集中採 暖、空調時，應設計分室(戶)溫度控制及分戶熱(冷)量計量設施。」
《深圳市中央空調系統節能運行維護管理暫行規定》深貿工源(2005)36號中第 六十二條提到的「應推廣中央空調系統能量分戶計量收費的技術，改中央空調按用戶建築 面積平攤收費的傳統方法為分戶計量，使用戶的經濟利益與節能要求一致。
國內冷熱能量計量市場剛剛起步，目前的計量收費方式按面積計量計費，熱分配 計計量計費，冷熱表人工抄表結算。抄表系統中無控制，預付費及分時段計量計費等功能兼 容的系統及相關產品。我國的同方股份有限公司、寧波水錶股份有限公司、瀋陽航發機電設 備有限公司等單位較早涉入冷熱能量表、水錶等智能儀表及其自動抄表系統的研發、生產 和工程領域，是目前我國這一行業的典型單位。這些單位大都自產智能儀表，採用自定義的 通信協議。其系統通常只能實現熱量、溫度、用水量等基本數據的自動抄表，無控制、預付費 及分時段計量計費等功能，並且存在系統規模受限、通信協議專用而不能與其它廠家的熱 量表或系統實現互操作等問題。
國外涉入冷熱能量表、水錶等智能儀表及其自動抄表系統的研發、生產和工程領 域公司較多且較早，並且採用國際標準的通信協議。典型的國外公司有瑞士的蘭吉爾、德國 的荷德魯美特、丹麥的卡姆魯普、瑞典的MetrimaAB(SVM)等公司，並且在中國有較好的業 務。這些公司的自動抄表系統組成相似，系統主要由智能儀表(smart meter)、M-BUS集中 器、中心計算機及M-BUS通信網絡等組成，採用相同的國際標準的通信協議。
國外的產品主要存在以下缺點
1、無分時段計量計費功能；
2、無控制功能；
3、無預付費功能；
4、無用戶數據顯示終端；發明內容
本發明的目的在於有效的改善了現有全球「管理節能」領域的技術空白，是實現"可實時監視數據、可實時控制，可預付費，數據綜合顯示"的科學綜合管控的一個重要 的設備。
本發明採用的技術方案為一種實現戶內多種能量計量、顯示和管理的設備，其與 戶內能量計量設備連接，包含管理系統和硬體系統，其中
管理系統包含通訊模塊、存儲模塊、數據處理模塊和數據顯示模塊；
硬體系統包含外部設備連接接口、存儲器和顯示接口 ；
數據處理模塊包含能量表通訊協議處理模塊，該對能量表通訊協議處理模塊對不 同協議的儀表自動辨別，將不同協議轉換為系統協議；通訊模塊通過外部設備連接接口讀 取能量計量設備中的能量數據，並將取得的能量數據傳送至存儲模塊，由存儲模塊存儲至 設備的存儲器內；
數據顯示模塊，讀取存儲器內的能量數據，並將能量數據通過顯示接口顯示。
其中，所述管理系統還包含內部時鐘模塊，內部時鐘模塊通知通訊模塊,通訊模塊 通過外部設備連接接口直接讀取能量計量設備的時鐘，由存儲模塊存儲至設備的存儲器 內，內部時鐘模塊讀取存儲器內的時間信息,並通過數據顯示模塊顯示。
其中，所述數據處理模塊還包含分時段計量模塊，該分時段計量模塊讀取存儲器 內某一特定時間段內能量數據，反饋該時段的能量增量，並通過數據顯示模塊顯示。
其中，所述數據處理模塊還包含分時段計費模塊，其根據某一時段的能量增量和 該時段的時段費率計算出該時段的消費金額。
其中，硬體系統還包含非接觸IC卡感應接口，管理系統還包含IC卡信息處理模 塊，IC卡信息處理模塊通過讀取用戶IC卡內的信息，由存儲模塊將用戶預存金額存入存儲 器內，由余額顯示模塊計算餘額，並通過數據顯示模塊顯示。
其中，管理系統還包含控制模塊，硬體系統還包含電動球閥，電動球閥與戶內能量 計量設備，控制模塊監測到餘額為O時，開啟電動球閥，阻斷能量。
其中，所述戶內能量計量設備為能量表、電錶、水錶或煤氣表或所述儀表的任意組八口 ο
其中，所述硬體系統還包含蜂鳴報警器，所述管理系統與能量表及電動球閥通訊 異常時記錄事件並啟動蜂鳴報警器。
其中，所述硬體系統還包含由觸摸按鍵，所述管理系統還包含由參數設置模塊，用 戶通過觸摸按鍵對管理系統存儲器內存儲的各項參數進行設置。
其中，所述管理系統還包含有定時中斷模塊，定時中斷模塊根據設定的時間，對設 備進行中斷。
管理系統通過通訊模塊讀取對下外接設備的數據(外接設備冷熱量表及其他智 能設備)，同時通過數據處理模塊處理數據，將處理後的數據通過數據顯示模塊數據顯示， 通過存儲模塊存儲數據。程序管理模塊通過數據處理模塊判斷數據的內容，根據條件判斷 數據，通過控制模塊控制外接的控制設備(繼電器，電動閥及其他控制設備)。程序管理模 塊通過刷卡模塊讀取用戶的數據信息，並通過存儲存儲模塊存儲信息，通過處理處理模塊 判斷及處理數據。用戶根據不同的需求通過程序管理模塊，管理，監視及安排戶內所有能量 設備運行及控制。
本發明採用上述技術方案的有益效果是本設備將同一用戶內的多種能量數據集中採集並直觀顯示，使得使用者對於家庭種使用的各種能量有著實時，清晰的了解。例如 目前，每一個家庭的用戶只能通過交電費、交水費、交燃氣費來了解日常使用各種能源支付 的費用對於消耗能量的數值沒有任何概念，其僅僅限於對金額的初步了解。目前的使用方 式，並不利於現今社會對節能環保的要求。只有使用者對於自身消耗能量有了科學的認識， 才能更進一步的節能環保做出參考。
本發明突破現有的計量方式，通過一個設備實現戶內的所有能量的計量、顯示、監 測和管理。並提供定時讀取、分時段計量、分時段計費、IC卡預付費功能、數據存儲功能、控 制功能、時鐘功能、提示功能、協議轉換功能、異常記錄報警提示等功能，使得戶內多種能量 的管理得以具體實現。
本發明提高了用戶對能量設備的管理和使用，保證了用內能量設備正常、安全穩 定的運行，通過實時的知情權及實時的管理權合理安排能量的使用，合理的安排能量的使 用，提倡節能環保。


圖1為本發明硬體系統的結構組成的示意圖。
圖2為本發明管理系統的功能框架構成圖。
圖3為本發明參數設置模塊的工作示意圖。
圖4為本發明串口 I發送流程圖。
圖5為本發明串口 2接收及發送流程圖。
圖6為本發明時段圖。
具體實施方式
本發明實施例是一種實現戶內多種能量計量、顯示和管理的設備，具體的說是一 種自動抄表系統中用戶冷熱量數據採集和管理的設備。為了能夠更清晰的描述該發明的實 現方案，現結合各個附圖具體描述如下
本發明一種實現戶內多種能量計量、顯示和管理的設備，其與戶內能量計量設備 連接，包含管理系統和硬體系統，請參見圖1所示，其為本發明硬體系統結構組成的示意 圖，本發明的硬體系統包含CPU模塊I (MCU)、存儲器2、外部設備連接接口 3 (通訊接口)、非 接觸IC卡感應接口 4和顯示接口 5、控制電動球閥接口 6、蜂鳴報警器7、非接觸觸摸按鍵8 和電源。
CPU模塊I(MCU)為本發明的系統核心，其功能是調控及分配所有硬體系統的工作 狀態及工作方式。
存儲器2是系統重要的數據存儲設備，其功能是存儲用戶顯示終端的運行數據及 採集的數據。存儲的數據，存在存儲器的緩存中，存儲的數據內容如下
顯示終端地址、表地址、對能量表讀數數據的間隔時間、餘額不足提示金額、關閉 電動閥最小金額、剩餘金額、冷量工作計量時間及截止時間、熱量工作計量開始時間及截止 時間、冷量加班計量時間及截止時間、熱量加班計量開始時間及截止時間、冷量計量工作及 加班表底數、熱量計量工作及加班表底數、冷熱量計量方式、電動閥定時動作時間、電動閥 工作模式、維修狀態、定時保存數據時間、公共假日數、周修日狀態字、公共假日日期、讀取上次冷熱表保存數據、抄表失敗次數、最近一次成功和失敗的時間、冷量工作能量、熱量工 作能量、冷量加班能量、熱量加班能量、能量的小數部分、冷量工作費率、熱量工作費率、冷 量加班費率、熱量加班費率、抄表失敗次數、失讀比例分配。
外部設備連接接口 3是本設備的通信接口，具體來講，本設備使用3種接口，(I)、 上行接口 31(RS-485接口 /串口)，其功能是提供上行通訊通道，讀取用戶顯示終端數據。(2)、下行M-BUS接口 32，其功能是讀取M-BUS通訊接口設備的數據。(3)、下行RS-485接口 33，其功能是讀取RS-485通訊接口設備的數據。
非接觸IC卡感應接口 4，提供用戶刷卡充值及用戶數據查詢。
液晶顯示接口 5，顯示用戶能量數據及設備運行參數數據，通常採用液晶顯示屏 眷。
控制電動球閥接口 6，其功能是使用磁保持繼電器控制自保持帶反饋電動球閥，在 一定條件範圍內控制用戶能量的使用。
蜂鳴報警器7，管理系統與能量表及電動球閥通訊異常時記錄事件並啟動蜂鳴報 警器7 ο
非接觸觸摸按鍵8，其功能是提供用戶數據查詢功能及設備參數查詢功能。
請參見圖2所示，其為本發明管理系統的功能框架構成圖。其中，管理系統10包 含參數設置模塊101、通訊模塊102、存儲模塊103、數據處理模塊104、數據顯示模塊105、內 部時鐘模塊106、IC卡信息處理模塊107、控制模塊108、非接觸按鍵模塊109、定時中斷模 塊110和系統初始化模塊111。
其中，數據處理模塊104為管理系統10的數據處理核心，其包含對上行通訊協議 處理模塊141、對能量表通訊協議處理模塊142、分時段計量模塊143、分時段計費模塊144、 餘額處理模塊145和內部時鐘設置模塊146。
而，上行通訊協議處理模塊141的功能是對上行接口 31的接收緩存協議解析處 理，處理的內容包含設置參數及參數返回。
而，對能量表通訊協議處理模塊142，對能量表通訊數據進行解析，根據 ENERGE-1NT6能量表通訊協議(符合EN-1434-3)，處理能量表的數據。其目的是對不同協 議的能量表自動辨別及協議轉換。根據不同協議模式的不同，自動辨別協議，轉換為可互 相通訊的系統協議。例如國外表計通訊選擇歐洲EN_1434_3Heat Meters Part 3 Data exchange and interfaces。通信格式
權利要求
1.一種實現戶內多種能量計量、顯示和管理的設備，其與戶內能量計量設備連接，包含管理系統和硬體系統，其特徵在於管理系統包含通訊模塊、存儲模塊、數據處理模塊和數據顯示模塊；硬體系統包含外部設備連接接口、存儲器和顯示接口 ；數據處理模塊包含對能量表通訊協議處理模塊，該對能量表通訊協議處理模塊對不同協議的儀表自動辨別，將不同協議轉換為系統協議；通訊模塊通過外部設備連接接口讀取能量計量設備中的能量數據，並將取得的能量數據傳送至存儲模塊，由存儲模塊存儲至設備的存儲器內；數據顯示模塊，讀取存儲器內的數據信息，並將數據信息通過顯示接口顯示。
2.如權利要求1所述的設備，其特徵在於所述管理系統還包含內部時鐘模塊，內部時鐘模塊通知通訊模塊，通訊模塊通過外部設備連接接口直接讀取能量計量設備的時鐘，由存儲模塊存儲至設備的存儲器內，內部時鐘模塊讀取存儲器內的時間信息，並通過數據顯示模塊顯示。
3.如權利要求2所述的設備，其特徵在於所述數據處理模塊還包含分時段計量模塊， 該分時段計量模塊讀取存儲器內某一特定時間段內能量數據，反饋該時段的能量增量，並通過數據顯示模塊顯示。
4.如權利要求3所述的設備，其特徵在於所述數據處理模塊還包含分時段計費模塊， 其根據某一時段的能量增量和該時段的時段費率計算出該時段的消費金額。
5.如權利要求4所述的設備，其特徵在於硬體系統還包含非接觸IC卡感應接口，管理系統還包含IC卡信息處理模塊，IC卡信息處理模塊通過讀取用戶IC卡內的信息，由存儲模塊將用戶預存金額存入存儲器內，由余額計算模塊計算餘額，並通過數據顯示模塊顯示。
6.如權利要求5所述的設備，其特徵在於管理系統還包含控制模塊，硬體系統還包含電動球閥，電動球閥與戶內能量計量設備連接，控制模塊監測到存儲模塊內存儲的餘額為O 時，開啟電動球閥，阻斷能量。
7.如權利要求6所述的設備，其特徵在於所述戶內能量計量設備為能量表、電錶、水錶或煤氣表或所述儀表的任意組合。
8.如權利要求7所述的設備，其特徵在於所述硬體系統還包含蜂鳴報警器，所述管理系統與能量表及電動球閥通訊異常時記錄事件並啟動蜂鳴報警器。
9.如權利要求8所述的設備，其特徵在於所述硬體系統還包含由觸摸按鍵，所述管理系統還包含由參數設置模塊，用戶通過觸摸按鍵對管理系統存儲器內存儲的各項參數進行設置。
10.如權利要求9所述的設備，其特徵在於所述管理系統還包含有定時中斷模塊，定時中斷模塊根據設定的時間，對設備進行中斷。
全文摘要
本發明一種實現戶內多種能量計量、顯示和管理的設備，針對戶內冷熱量的採集、顯示、預付費及管理，管理系統包含通訊模塊、存儲模塊、數據處理模塊和數據顯示模塊；硬體系統包含外部設備連接接口、存儲器和顯示接口；管理系統通過通訊模塊讀取外接設備的數據，同時通過數據處理模塊處理數據，將處理後的數據通過數據顯示模塊數據顯示，通過存儲模塊存儲。程序管理模塊通過數據處理模塊判斷數據的內容，根據條件判斷數據，通過控制模塊控制外接的控制設備。程序管理模塊通過刷卡模塊讀取用戶的數據信息，通過存儲存儲模塊存儲信息，通過處理處理模塊判斷及處理數據。根據不同的需求通過程序管理模塊，管理，監視及安排戶內所有能量設備運行及控制。
文檔編號G07F15/06GK103021086SQ201110280539
公開日2013年4月3日 申請日期2011年9月20日 優先權日2011年9月20日
發明者劉振, 陳宣, 國曉娜 申請人:北京圭利電子科技有限公司