專利名稱：一種超聲波熱計量裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型屬熱量計量裝置領(lǐng)域，尤其涉及一種超聲波熱計量裝置。
背景技術(shù)：
熱能表主要用于計量用戶系統(tǒng)能量消耗，可以計量熱能消耗，也可以計量 冷能量消耗。目前，市場上出現(xiàn)的熱能表存在如下特點
1、 現(xiàn)有的熱能表(包括超聲波熱能表)都是由金屬材質(zhì)制作的流量測量 腔或在計量腔內(nèi)加裝非金屬的計量管。由于目前國內(nèi)暖氣系統(tǒng)的介質(zhì)的實際工 曠是雜質(zhì)多、氣泡多、金屬離子多，致使金屬腔體易結(jié)垢，加裝非金屬管后在 腔體產(chǎn)生紊流、氣泡使熱能表內(nèi)的聲波發(fā)射(接收)系統(tǒng)收到的聲波失真，計 算的體積(質(zhì)量)流量失真(體積流量的計算公式是將測量管路的截面積作為 常數(shù)，如果積垢改變截面積后果可想而知)?，F(xiàn)有超聲波熱能表的聲波發(fā)射(接 收)方式采用Z型，利用管壁反射或者在管路中加裝反射裝置來計算聲波的速 度差。只要管壁或者反射材料結(jié)垢同樣將會影響計量的準確性。由于腔內(nèi)加裝 反射裝置使實際流量腔空間狹小其設(shè)計本身大大增加了流體通過熱能表的壓 力損耗。
2、 現(xiàn)有的超聲波熱能表的流量計量腔采用直管段不便于準確安裝超聲波 發(fā)射及接收裝置的位置，測量管道產(chǎn)生紊流使其是否真正能測量管道內(nèi)實際流 量一-中心流速值得懷疑，測量不準。3、 現(xiàn)有個別超聲波熱能表的流量計量腔采用n型在n型一 字端分別安 裝超聲波發(fā)射(接收)裝置-換能器，解決了流速測量失真的問題。但因其管 路是n型流體流過n型n端是直角，流體將產(chǎn)生紊流，致使流量測量準確度無 法保證。
4、 現(xiàn)有熱能表(包括超聲波熱能表)的溫度測量是單獨進行的，安裝在 表體之外，難免會被人為損壞，增加用戶的成本。
5、 現(xiàn)有熱能表(包括超聲波熱能表)在計算原理上均未考慮計量器具本 身的工作狀態(tài)，因此其計量結(jié)果是階段性的，且置信度無法保證在高的水平。
6、 現(xiàn)有熱能表(包括超聲波熱能表)在結(jié)構(gòu)設(shè)計上均未考慮用戶的熱平 衡，在系統(tǒng)中每一單元的熱平衡調(diào)節(jié)，不僅使系統(tǒng)熱總體平衡，還可以使同等 面積(使用環(huán)境條件近似)的用戶能耗相似，總體節(jié)能，更可以實現(xiàn)遠程開栓 等深層次管理。

實用新型內(nèi)容
本實用新型旨在克服現(xiàn)有技術(shù)的不足之處而提供一種計量精度高，流體腔 內(nèi)不結(jié)垢，功耗低，使用維修方便，具有防盜功能，抗干擾能力強，可進行遠 程檢測控制的超聲波熱計量裝置。
為達到上述目的，本實用新型是這樣實現(xiàn)的
一種超聲波熱計量裝置，它包括配有熱計量表的抄表終端、GSM/GPRS網(wǎng) 絡及檢測控制中心；所述熱計量表包括含有顯示部分的殼體、配裝于殼體內(nèi)的 進水通道及出水通道；所述進水通道采用Q型結(jié)構(gòu)；在所述殼體內(nèi)與進水通道 頂部管道相平位置配有換能器裝配倉；在所述殼體內(nèi)與進水通道及出水通道相 通位置配有溫度傳感器裝配倉；所述換能器裝配倉中換能器及溫度傳感器裝配倉中溫度傳感器的輸出端口與抄表終端中熱計量表的數(shù)據(jù)接口相接；所述檢測 控制中心包括單片機、熱計量器、檢測控制端GSM/GPRS/網(wǎng)調(diào)制解調(diào)器及抄表 信息傳輸終端；所述抄表信息傳輸終端的傳輸端口接單片機及熱計量器的端 口；所述單片機的端口與熱計量器的端口相接；所述抄表終端包括熱計量表及 抄表終端GSM/GPRS網(wǎng)調(diào)制解調(diào)器；所述熱計量表的數(shù)據(jù)傳輸端口接抄表終端 GSM/GPRS網(wǎng)調(diào)制解調(diào)器的輸入端口；所述抄表終端GSM/GPRS網(wǎng)調(diào)制解調(diào)器的 輸出端口經(jīng)GSM/GPRS網(wǎng)絡接入檢測控制端GSM/GPRS網(wǎng)調(diào)制解調(diào)器；所述檢測 控制端GSM/GPRS網(wǎng)調(diào)制解調(diào)器的端口與抄表信息傳輸終端的端口相接。
作為一種優(yōu)選方案，本實用新型所述檢測控制中心還設(shè)有檢測控制裝置及 計費和査詢裝置；所述檢測控制裝置及計費和査詢裝置并接于單片機及熱計量 器的傳輸端口。
本實用新型所述抄表終端還配有抄表器；所述熱計量表的數(shù)據(jù)端口經(jīng)抄表 器與抄表終端GSM/GPRS網(wǎng)調(diào)制解調(diào)器的輸入端口相接。
本實用新型所述換能器裝配倉的中軸線與進水通道頂部管道的中軸線重疊。
本實用新型所述進水通道每個彎道的曲率半徑R均相等且滿足R》4d， d 為進水通道頂部管道的直徑。
本實用新型在所述進水通道及出水通道上可配有電磁閥；所述電磁閥的數(shù) 據(jù)端口與抄表終端中熱計量表的數(shù)據(jù)接口相接。
本實用新型顯示部分與殼體的主體部分活動配接。
本實用新型所述殼體可采用非金屬材料制成。
本實用新型所述進水通道的端口直徑大于進水通道頂部管道的直徑。另外，本實用新型在所述殼體內(nèi)可配有電池倉。
本實用新型計量精度高，流體腔內(nèi)不結(jié)垢，功耗低，使用維修方便，具有 防盜功能，抗干擾能力強，可進行遠程檢測控制，與現(xiàn)有技術(shù)相比具有如下特 點
1、 計量腔使用非金屬Q(mào)型，將溫度傳感器、控制、計算等功能一體式設(shè)
計，使用RS485總線，將計量數(shù)據(jù)、指令執(zhí)行情況的上傳給現(xiàn)場(遠程)控制 裝置。
2、 在計量裝置的進回水管道鑄入非金屬電動球閥實現(xiàn)熱平衡(流量)控 制功能。
3、 使用高速、大容量RAM的大規(guī)模集成CPU及外圍電路、內(nèi)嵌GPRS通信 模塊、有線電視接口模塊等制造的現(xiàn)場(遠程)控制裝置，可以對計量裝置的 計量數(shù)據(jù)進行置信度分析、存儲、報警；執(zhí)行用戶的管理指令，開栓、調(diào)節(jié)熱 平衡(流量調(diào)解)，存儲數(shù)據(jù)(按用戶要求分季、月，溫度等)
4、 利用GMS/GPRS網(wǎng)絡的普及性、有線電視雙向互動性，英特網(wǎng)的廉價性 和公司現(xiàn)有網(wǎng)絡服務器硬盤相結(jié)合，使用公司專門開發(fā)的客戶端軟件，用戶只 要登陸公司服務器，輸入IP，打開軟件操作界面，輸入密碼，進入用戶專用 的信息界面，根據(jù)權(quán)限不同，進行不同層次的操作(開栓、熱平衡調(diào)節(jié)等)。
基本用戶(居民用戶)可以在現(xiàn)場直讀使用情況，亦可以在有線電視上了 解使用信息，也可以到公司網(wǎng)站的用戶界面，輸入用戶信息(ID，且是唯一的)， 査詢、與公司互動。以下結(jié)合附圖和具體實施方式
對本實用新型作進一步說明。本實用新型的保護范圍將不僅局限于下列內(nèi)容的表述。


圖1為本實用新型熱計量表的整體結(jié)構(gòu)示意圖； 圖2為本實用新型熱計量表圖1部分沿A-A向剖視圖； 圖3為本實用新型熱計量表圖1部分沿B-B向剖視圖； 圖4為本實用新型熱計量表圖1部分沿C-C向剖視圖； 圖5為本實用新型傳輸部分原理框圖； 圖6為本實用新型抄表器各元器件連接框圖； 圖7為本實用新型電源部分電路原理框圖。
具體實施方式

如圖1 5所示，超聲波熱計量裝置，包括配有熱計量表的抄表終端、 GSM/GPRS網(wǎng)絡及檢測控制中心；所述熱計量表包括含有顯示部分9的殼體1、 配裝于殼體1內(nèi)的進水通道2及出水通道3;所述進水通道2采用Q型結(jié)構(gòu)； 在所述殼體1內(nèi)與進水通道2頂部管道相平位置配有換能器裝配倉4、 4、；在 所述殼體1內(nèi)與進水通道2及出水通道3相通位置配有溫度傳感器裝配倉5、 5';所述換能器裝配倉4、 4'中換能器及溫度傳感器裝配倉5、 5^中溫度傳感
器的輸出端口與抄表終端中熱計量表的數(shù)據(jù)接口相接；所述檢測控制中心包括 單片機、熱計量器、檢測控制端GSM/GPRS/網(wǎng)調(diào)制解調(diào)器及抄表信息傳輸終端； 所述抄表信息傳輸終端的傳輸端口接單片機及熱計量器的端口；所述單片機的 端口與熱計量器的端口相接;所述抄表終端包括熱計量表及抄表終端GSM/GPRS 網(wǎng)調(diào)制解調(diào)器；所述熱計量表的數(shù)據(jù)傳輸端口接抄表終端GSM/GPRS網(wǎng)調(diào)制解 調(diào)器的輸入端口；所述抄表終端GSM/GPRS網(wǎng)調(diào)制解調(diào)器的輸出端口經(jīng) GSM/GPRS網(wǎng)絡接入檢測控制端GSM/GPRS網(wǎng)調(diào)制解調(diào)器；所述檢測控制端GSM/GPRS網(wǎng)調(diào)制解調(diào)器的端口與抄表信息傳輸終端的端口相接；所述檢測控 制中心還設(shè)有檢測控制裝置及計費和査詢裝置；所述檢測控制裝置及計費和查
詢裝置并接于單片機及熱計量器的傳輸端口；所述抄表終端還配有抄表器；所 述熱計量表的數(shù)據(jù)端口經(jīng)抄表器與抄表終端GSM/GPRS網(wǎng)調(diào)制解調(diào)器的輸入端 口相接；所述換能器裝配倉4、 f的中軸線與進水通道2頂部管道的中軸線重 疊；所述進水通道2每個彎道的曲率半徑R均相等且滿足R》4d， d為進水 通道2頂部管道的直徑；在所述進水通道2及出水通道3上配有電磁閥6;所 述電磁閥6的數(shù)據(jù)端口與抄表終端中熱計量表的數(shù)據(jù)接口相接；顯示部分9與 殼體1的主體部分7活動配接；所述殼體1采用非金屬材料制成；所述進水通 道2的端口直徑大于進水通道2頂部管道的直徑；在所述殼體1內(nèi)配有電池倉 8。圖7為本實用新型電源部分電路原理框圖。
如圖6，本實用新型的抄表器包括熱計量表適配器、數(shù)據(jù)地址控制總線、 CPU和接口電路，熱計量表通過熱計量表適配器和數(shù)據(jù)地址控制總線接入接口 電路輸入端及CPU，熱計量表可采用有脈沖輸出的電子式熱計量表，熱計量表 適配器包括脈沖計數(shù)器和電控開關(guān)，電控開關(guān)接收抄表器指令，開關(guān)用戶輸配 管路。接口電路可完成抄表終端GSM/GPRS網(wǎng)調(diào)制解調(diào)器與CPU之間的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn) 換和緩存；接口電路的輸出端接入抄表終端GSM/GPRS網(wǎng)調(diào)制解調(diào)器，抄表器 內(nèi)設(shè)置有FLASH存儲器，熱計量表通過熱計量表適配器和數(shù)據(jù)地址控制總線接 入FLASH存儲器，F(xiàn)LASH存儲器采用掉電數(shù)據(jù)非遺失存儲器，其可在掉電情況 下對熱計量表的數(shù)據(jù)進行存儲，保證數(shù)據(jù)不遺失。
本實用新型在使用時，由檢測控制中心向抄表信息傳輸終端發(fā)出抄表消 息，抄表信息傳輸終端按抄表的通訊協(xié)議向檢測控制端GSM/GPRS/網(wǎng)調(diào)制解調(diào)器發(fā)出抄表指令，抄表終端在接到抄表指令后，首先由用戶熱計量表向熱計量
表適配器輸出信號，熱計量表適配器對該信號進行處理，CPU將來自適配器的 脈沖信號進行處理后變?yōu)槌硇畔ⅲㄟ^GSM/GPRS網(wǎng)傳至檢測控制中心中的 檢測控制端GSM/GPRS/網(wǎng)調(diào)制解調(diào)器，該調(diào)制解調(diào)器通過抄表信息傳輸終端將 該抄表信息傳輸至檢測控制裝置及計費和査詢裝置迸行處理，完成整個抄表工 作。
本實用新型從抄表終端采集的數(shù)據(jù)信號進入單片機進行運算與處理，準確 檢出置信度高的熱計量信號，再進入單片機熱量運算和功能處理。單片機上編 有時間、日期程序，由大容量串行貯存器將每日的累積流量予以貯存，并記錄 該曰期，累積全部日熱量就成為總流量。最后由液晶顯示屏顯示日期、總熱量 和瞬時流量。或者可通過日熱量搜索鍵的操作，顯示某日期的日流量、故障排 除等等，以上功能均可由用戶在公司提供的網(wǎng)上服務器進行遠程操作。
現(xiàn)行的(超聲波)熱能表的能量計算的公式為
G = J>"'.A/^.............................. (1)
式中Q^釋放的熱量[kj]
c——流經(jīng)熱能表中載熱液體的質(zhì)量流量[kg/s]
△ h——熱交換回路中入口溫度與出口溫度對應的載熱液體的比焓值差 [kj/kg]，水的焓值和密度表見相關(guān)資料。 t-時間[s]
2 = 1>#,.............................. (2)
式中Q^釋放的熱量[J或kWh] V——載熱液體流過的體積[m3]△e——熱交換回路中載熱液體入口處和出口處的溫差[r]
k——熱系數(shù)，它是載熱液體在相應溫度、溫差和壓力下的函數(shù)[J/m3。 C 或kWh/m3。 C]，水的熱系數(shù)k值見相關(guān)資料。
上述公式(1)、 (2)可任選使用，使用熱系數(shù)表時，允許線性內(nèi)插。式(2) 中的體積計量位置在熱交換回路的出口處，如果實際的體積計量位置在熱交換 回路的入口處，應進行密度修正。
9,,,的計算方法有很多種本權(quán)利主張的是介質(zhì)為水時候，利用聲波在水中的 傳遞速度恒定，且不受溫度影響的特性，通過聲波采集計算出流量，超聲波式 熱能表是通過測量超聲波在熱水中傳播的時間差(聲波在流體中傳播，順流方 向聲波傳播速度會增大，逆流方向則減小，同一傳播距離就有不同的傳播時 間)。利用傳播速度之差與被測流體流速之關(guān)系求取流速從而推導出流量。由 于其測量腔體內(nèi)部沒有任何可動部件，所以對介質(zhì)的成份或雜質(zhì)含量沒有嚴格 的要求，不易堵塞。
超聲波熱計量系統(tǒng)由兩(叁)大硬件(裝置) 一個應用軟件組成。
1、 熱計量裝置(通稱一體式超聲波熱能表)，將用戶測量進水、回水溫度、 介質(zhì)流速的換能器、管路、積算儀、集合在一起的熱能表。超聲波熱量計算是 利用超聲波流量傳感器和溫度傳感器測量供水流量及供、回水溫度差從而測量 及顯示水流經(jīng)熱交換系統(tǒng)所釋放或吸收的熱能的儀表。
2、 流速控制裝置在進回水管路中，分別嵌入流速控制器，根據(jù)用戶環(huán) 境變化、管理部門指令控制流速
3、 將熱計量裝置、流速控制裝置一體化(本權(quán)利書強調(diào)，非金屬化)達 到實現(xiàn)更多功能的目的。4、非金屬一體式熱計量裝置系統(tǒng)同被測介質(zhì)接觸的器件無金屬，采用 不容易被惡劣水質(zhì)腐蝕的非金屬配件組成。(PVC、 PPO、 PC等)
5本實用新型在原有的能量計算公式上增加GD"置信度概念，只有置信度^ 95%的數(shù)據(jù)采可以儲存、上傳，否則報警。
6、 現(xiàn)場(遠程)控制裝置由GPRS遠傳模塊、計量數(shù)據(jù)存儲分析模塊、 RS485數(shù)據(jù)采集模塊、中央處理器及USB數(shù)據(jù)輸出接口 (遠紅外數(shù)據(jù)輸出接口 模塊)組成
7、 用戶管理軟件用戶通過實用新型人提供的WEB服務器上的管理軟件 對，現(xiàn)場(遠程)控制裝置發(fā)出管理指令，操作熱計量裝置、流量控制裝置， 形成完整熱計量系統(tǒng)。
權(quán)利要求1、一種超聲波熱計量裝置，其特征在于包括配有熱計量表的抄表終端、GSM/GPRS網(wǎng)絡及檢測控制中心；所述熱計量表包括含有顯示部分(9)的殼體(1)、配裝于殼體(1)內(nèi)的進水通道(2)及出水通道(3)；所述進水通道(2)采用Ω型結(jié)構(gòu)；在所述殼體(1)內(nèi)與進水通道(2)頂部管道相平位置配有換能器裝配倉(4、4`)；在所述殼體(1)內(nèi)與進水通道(2)及出水通道(3)相通位置配有溫度傳感器裝配倉(5、5`)；所述換能器裝配倉(4、4`)中換能器及溫度傳感器裝配倉(5、5`)中溫度傳感器的輸出端口與抄表終端中熱計量表的數(shù)據(jù)接口相接；所述檢測控制中心包括單片機、熱計量器、檢測控制端GSM/GPRS/網(wǎng)調(diào)制解調(diào)器及抄表信息傳輸終端；所述抄表信息傳輸終端的傳輸端口接單片機及熱計量器的端口；所述單片機的端口與熱計量器的端口相接；所述抄表終端包括熱計量表及抄表終端GSM/GPRS網(wǎng)調(diào)制解調(diào)器；所述熱計量表的數(shù)據(jù)傳輸端口接抄表終端GSM/GPRS網(wǎng)調(diào)制解調(diào)器的輸入端口；所述抄表終端GSM/GPRS網(wǎng)調(diào)制解調(diào)器的輸出端口經(jīng)GSM/GPRS網(wǎng)絡接入檢測控制端GSM/GPRS網(wǎng)調(diào)制解調(diào)器；所述檢測控制端GSM/GPRS網(wǎng)調(diào)制解調(diào)器的端口與抄表信息傳輸終端的端口相接。
2、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的超聲波熱計量裝置，其特征在于所 述檢測控制中心還設(shè)有檢測控制裝置及計費和査詢裝置；所述檢測控 制裝置及計費和查詢裝置并接于單片機及熱計量器的傳輸端口 。
3、 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的超聲波熱計量裝置，其特征在于: 所述抄表終端還配有抄表器;所述熱計量表的數(shù)據(jù)端口經(jīng)抄表器與抄 表終端GSM/GPRS網(wǎng)調(diào)制解調(diào)器的輸入端口相接。
4、 根據(jù)權(quán)利要求3所述的超聲波熱計量裝置，其特征在于所 述換能器裝配倉(4、 4')的中軸線與進水通道(2)頂部管道的中軸 線重疊。
5、 根據(jù)權(quán)利要求4所述的超聲波熱計量裝置，其特征在于所 述進水通道(2)每個彎道的曲率半徑R均相等且滿足R》4d, d為 進水通道(2)頂部管道的直徑。
6、 根據(jù)權(quán)利要求5所述的超聲波熱計量裝置，其特征在于在 所述進水通道(2)及出水通道(3)上配有電磁閥(6);所述電磁閥(6)的數(shù)據(jù)端口與抄表終端中熱計量表的數(shù)據(jù)接口相接。
7、 根據(jù)權(quán)利要求6所述的超聲波熱計量裝置，其特征在于顯 示部分(9)與殼體(1)的主體部分(7)活動配接。
8、 根據(jù)權(quán)利要求7所述的超聲波熱計量裝置，其特征在于所 述殼體(1)采用非金屬材料制成。
9、 根據(jù)權(quán)利要求8所述的超聲波熱計量裝置，其特征在于所 述迸水通道(2)的端口直徑大于進水通道(2)頂部管道的直徑。
10、 根據(jù)權(quán)利要求9所述的超聲波熱計量裝置，其特征在于在 所述殼體(1)內(nèi)配有電池倉(8)。
專利摘要本實用新型屬熱量計量裝置領(lǐng)域，尤其涉及一種超聲波熱計量裝置，包括抄表終端、GSM/GPRS網(wǎng)絡及檢測控制中心；熱計量表的進水通道(2)采用Ω型結(jié)構(gòu)；在與進水通道(2)頂部管道相平位置配有換能器裝配倉(4、4`)；在與進水通道(2)及出水通道(3)相通位置配有溫度傳感器裝配倉(5、5`)；換能器及溫度傳感器的輸出端口與熱計量表的數(shù)據(jù)接口相接；熱計量表的數(shù)據(jù)傳輸端口接抄表終端GSM/GPRS網(wǎng)調(diào)制解調(diào)器的輸入端口；抄表終端GSM/GPRS網(wǎng)調(diào)制解調(diào)器的輸出端口經(jīng)GSM/GPRS網(wǎng)絡接入檢測控制端GSM/GPRS網(wǎng)調(diào)制解調(diào)器；檢測控制端GSM/GPRS網(wǎng)調(diào)制解調(diào)器的端口與抄表信息傳輸終端的端口相接。
文檔編號G01D4/00GK201233286SQ20082001406
公開日2009年5月6日 申請日期2008年7月17日 優(yōu)先權(quán)日2008年7月17日
發(fā)明者孫加勝, 旭 李, 陳興和 申請人:大連邁克流體控制技術(shù)有限公司