城镇供热计量与管理系统的研究与设计

摘要

随着我国城镇供热体制的不断改革，推行供热按户计量收费已势在必行，未来几年全国将投入使用大批的热量表。面对巨大的市场需求和潜力，本课题旨在设计结构简单、成本低廉、测量精度高且适合我国供热现状的热量表产品，并以此为基础开发城镇供热计量与管理系统。
　　本课题采用组合式热量表设计方案，利用Pt1000铂电阻温度传感器采集进水和回水温度信号，超声波流量传感器采集进水流量信号。时间数字转换器TDC-GP21测量超声波顺流和逆流时差，再通过改进的超声波时差法计算出供热流量。利用TDC-GP21测量Pt1000铂电阻阻值，再利用牛顿迭代法，实现高精度的温度测量。16位的超低功耗微处理器MSP430F4481作为热量表核心，选用比热系数法更适合我国供热现状的焓值法，完成热量值计算。
　　热量表设计M-BUS总线接口，实现了区域内组网，从而搭建起以热量表与集中器为数据终端，GPRS无线网络和Internet互联网为远程通信载体，主控中心为系统核心的城镇供热计量与管理平台。为了充分降低成本，M-BUS接口采用了分立器件构成的模拟电路。红外通信电路确保了远程抄表无效时，可通过手持仪现场抄表。
　　城镇供热计量与管理系统不仅为用户提供了准确、便捷的供热计量与收费服务，适应了智能小区发展的需求，而且有利于供热部门对城镇供热系统进行智能化管理。

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Contents

1 绪 论

1.1 课题的研究背景和意义

1.2 国内外发展现状及趋势

1.3 城镇供热计量与管理系统简介

1.4 课题主要研究内容及创新点

2 热量表计量原理及总体结构

2.1 热量表工作原理

2.2 热量表设计指标

2.3 温度传感器

2.4 超声波流量传感器

2.5 热量积分算法

2.6 本章小结

3 热量表硬件设计

3.1 单片机外围电路

3.2 供电电源电路

3.3 温度与流量测量电路

3.4 人机接口电路

3.5 M-BUS通信电路

3.6 红外通信电路

3.7 实时时钟电路

3.8 本章小结

4 热量表软件设计

4.1 主程序

4.2 初始化模块

4.3 流量测量模块

4.4 温度测量模块

4.5 数据处理与存储模块

4.6 按键处理模块

4.7 串口通信模块

4.8 电池欠压检测模块

4.9 本章小结

5 城镇供热计量与管理系统

5.1 集中器

5.2 GPRS无线网络

5.3 主控中心

5.4 本章小结

6 结 论

致谢

参考文献

攻读学位期间主要成果