本實用新型涉及計量管理技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種基于ERP卡控冷/熱計量及費控管理系統(tǒng)。

（二）

背景技術(shù)：

以液體為冷/熱介質(zhì)的中央空調(diào)系統(tǒng)的用戶集群已成為主流，空調(diào)使用費也成為家居辦公必不可少的日常開支，特別是隨著淺層地溫能綜合利用技術(shù)發(fā)展，以地源熱泵中央空調(diào)技術(shù)為代表新能源技術(shù)的迅猛發(fā)展，現(xiàn)有冷/熱計量及遠程抄表系統(tǒng)已經(jīng)不能滿足行業(yè)發(fā)展的需求?，F(xiàn)有計量計價方式采取的是固定價格區(qū)間（多按制冷或制熱季）計費模式，預(yù)收計費，季末計算，定價模式采取聽證會的方式確定，不能客觀反映單位冷/熱的成本耗費，如何科學(xué)的計量并及時收取空調(diào)費用已經(jīng)成為業(yè)主和物業(yè)管理部門的迫切需要。

電子技術(shù)與傳感器技術(shù)的日益發(fā)展和成熟推動了以液體為介質(zhì)的熱計量研究和應(yīng)用，在集中供暖分戶計量的背景下，起到了舉足輕重的作用。熱計量裝置多以溫度、流量傳感器與微控制器（MCU）為核心構(gòu)件的計量模塊。溫度傳感器可以輸出溫差信息，流量傳感器主要對液體介質(zhì)的流速進行信息傳輸，傳感器信息經(jīng)過數(shù)字處理后經(jīng)MCU處理，MCU經(jīng)過一系列數(shù)值運算得到熱量數(shù)（單位：千瓦時）。

現(xiàn)有技術(shù)方案主要集中在電表、水表、燃氣表和熱計量領(lǐng)域，空調(diào)的冷熱計量技術(shù)方案主要分為兩類，一類是能量計量裝置，另一類是計時計量裝置，管理系統(tǒng)主要采取固定價格進行管理?；谫Y源投入價格關(guān)系系統(tǒng)的卡控冷/熱計量管理系統(tǒng)的技術(shù)方案領(lǐng)域尚屬空白。

（三）

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本實用新型為了彌補現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供了一種降低成本、節(jié)約資源的基于ERP卡控冷/熱計量及費控管理系統(tǒng)。

本實用新型是通過如下技術(shù)方案實現(xiàn)的：

一種基于ERP卡控冷/熱計量及費控管理系統(tǒng)，包括卡控冷熱計量表，其特征在于：所述卡控冷熱計量表和機組電量表分別通過RS-485總線與集中器連接，集中器通過GPRS網(wǎng)絡(luò)與控制管理平臺連接。

本實用新型中，卡控冷熱計量表以及機組電量表通過RS485總線向集中器發(fā)送數(shù)據(jù)，同時接收集中器轉(zhuǎn)發(fā)的控制管理平臺指令；集中器則通過GPRS網(wǎng)絡(luò)與控制管理平臺建立通訊聯(lián)系。控制管理平臺發(fā)出指令，集中器接收后，將其轉(zhuǎn)化為Modbus協(xié)議格式后，發(fā)送給卡控冷/熱計量裝置；卡控冷熱計量表在接收到集中器響應(yīng)后，將計量信息數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化成Modbus協(xié)議格式數(shù)據(jù)再發(fā)送給集中器，然后由集中器遠傳至控制管理中心，從而實現(xiàn)控制管理平臺與卡控冷熱計量表之間的雙向數(shù)據(jù)傳遞。

本實用新型的更優(yōu)技術(shù)方案為：

所述卡控冷熱計量表包括微控制器，微控制器分別連接信號采集模塊、RS485模塊、電源供電模塊、電磁閥驅(qū)動模塊、電源監(jiān)測保護模塊和RF卡讀寫模塊。

所述機組電量表包括微控制器，微控制器分別連接電源供電模塊、電源監(jiān)測模塊、計量模塊、數(shù)據(jù)存儲模塊、LCD顯示模塊、繼電器驅(qū)動模塊和RS485模塊。

所述集中器包括配置SDRAM和NandFlash的主控制器ARM端，主控制器ARM端分別連接數(shù)據(jù)存儲模塊、GPRS模塊、RS485模塊、調(diào)試接口模塊、電源供電模塊和電源監(jiān)測模塊。

本實用新型采用了基于ERP管理的計價模塊，該模塊根據(jù)采集結(jié)算周期內(nèi)的成本耗費數(shù)據(jù)，根據(jù)相應(yīng)的預(yù)設(shè)參數(shù)和卡控計量裝置的數(shù)據(jù)采集情況，通過一系列的邏輯運算，生成結(jié)算期單位冷/熱計量的價格，客觀反映了冷/熱消費的數(shù)量關(guān)系。

卡控冷/熱計量裝置的讀卡裝置及驅(qū)動電路單元是完成扣費和費控的末端模塊，既方便用戶自主決定冷/熱需求量，也給運營方催繳費用提供了便捷。

數(shù)據(jù)采集遠傳模塊提供了數(shù)據(jù)雙向傳輸和自動校準(zhǔn)功能，對末端裝置故障或離線狀態(tài)進行識別，對末端裝置設(shè)備故障進行報警，對離線狀態(tài)啟動上線后數(shù)據(jù)交互功能。

電源裝置采用了適配器和內(nèi)置電源的復(fù)合取電方式，確?？乩?熱計量裝置穩(wěn)定持續(xù)運行。

智能電表實現(xiàn)了電力系統(tǒng)計量電表和本實用新型用電數(shù)據(jù)的信息交互，滿足了計價管理模塊正常運營的需求。

現(xiàn)有技術(shù)的主要不足及本實用新型的改進：

（1）計價管理系統(tǒng)缺失

現(xiàn)有的遠程抄表系統(tǒng)執(zhí)行的是單一價格或階梯價格，價格并不能客觀反映單位量的真實耗費，由于被測量的物質(zhì)生產(chǎn)成本受上游原材料價格及投入量、人工管理成本價格及投入量的影響，價格管理系統(tǒng)的缺失，降低了計價的客觀性。本實用新型基于ERP管理理念，增加了成本計量遠程抄表模塊，采用斷點式結(jié)算模式（以天為結(jié)算周期），根據(jù)結(jié)算期內(nèi)直接成本結(jié)算情況，依據(jù)單位成本的間接費用率，歸集結(jié)算期內(nèi)的總耗費，然后根據(jù)遠程抄表系統(tǒng)的日消費量，計算單位冷/熱的價格。

（2）不具備地源熱泵中央空調(diào)領(lǐng)域的冷/熱及費控管理的需求

目前集、超、遠傳系統(tǒng)的技術(shù)尚未應(yīng)用到地源熱泵空調(diào)這一新能技術(shù)領(lǐng)域，相關(guān)的技術(shù)研發(fā)仍處于空白。本實用新型專門根據(jù)地源熱泵中央空調(diào)系統(tǒng)的工作及運營特點，采用高度的模塊化設(shè)計，集成了冷/熱計量、電量計量及其集、超、遠傳系統(tǒng)，把影響地源熱泵中央空調(diào)系統(tǒng)的各分散運集成為一個統(tǒng)一的系統(tǒng)平臺，為地源熱泵中央空調(diào)系統(tǒng)運行的資源集約化管理奠定了基礎(chǔ)，減少用戶成本投入、節(jié)約資源。

（3）人機交互體驗差

現(xiàn)有遠程抄表費控系統(tǒng)的用戶主動控制功能缺失，多數(shù)采用了非接觸式IC卡控裝置，控制方式人為機械控制，操作靈活性差，用戶的費控主動性不強。本實用新型通過接觸式、非接觸式雙界面IC卡控系統(tǒng)，增加了控制的靈活度，提高了用戶的消費可控性，增加了用戶體驗值。

（4）扣費模式的用戶認同度低

除電表集、超、遠傳系統(tǒng)具有連續(xù)扣費功能外，其他領(lǐng)域的抄表系統(tǒng)尚不具備費用日結(jié)功能，扣費的時間區(qū)間過長，用戶的認同度偏低。本實用新型通過日結(jié)算模式，為用戶消費的縱向比較提供了可能，提高了用戶的認同感。

（四）附圖說明

下面結(jié)合附圖對本實用新型作進一步的說明。

圖1為本實用新型的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2為卡控冷熱計量表的組成示意圖；

圖3為機組電量表的組成示意圖；

圖4為集中器的組成示意圖；

圖5為控制管理系統(tǒng)的流程示意圖。

圖中，1卡控冷熱計量表，2機組電量表，3 RS-485總線，4集中器，5 GPRS網(wǎng)絡(luò)，6控制管理平臺。

（五）具體實施方式

附圖為本實用新型的一種具體實施例。該實施例包括卡控冷熱計量表1，所述卡控冷熱計量表1和機組電量表2分別通過RS-485總線3與集中器4連接，集中器4通過GPRS網(wǎng)絡(luò)5與控制管理平臺6連接；所述卡控冷熱計量表1包括微控制器，微控制器分別連接信號采集模塊、RS485模塊、電源供電模塊、電磁閥驅(qū)動模塊、電源監(jiān)測保護模塊和RF卡讀寫模塊；所述機組電量表2包括微控制器，微控制器分別連接電源供電模塊、電源監(jiān)測模塊、計量模塊、數(shù)據(jù)存儲模塊、LCD顯示模塊、繼電器驅(qū)動模塊和RS485模塊；所述集中器4包括配置SDRAM和NandFlash的主控制器ARM端，主控制器ARM端分別連接數(shù)據(jù)存儲模塊、GPRS模塊、RS485模塊、調(diào)試接口模塊、電源供電模塊和電源監(jiān)測模塊。

本實用新型系統(tǒng)各組成部分功能如下：

1.卡控冷熱計量表

卡控冷熱計量表作為整個系統(tǒng)的數(shù)據(jù)采集終端，其組成模塊如附圖2所示，其構(gòu)成模塊及其功能為：

（1）MCU

MCU是整個電路模塊的核心，依據(jù)控制管理中心的命令進行相應(yīng)的操作，并能監(jiān)測、處理、記錄傳感數(shù)據(jù)，并進行邏輯判斷，執(zhí)行預(yù)設(shè)指令，控制單元功耗小，抗干擾能力強，功能強大，調(diào)試方便。

（2）信號采集模塊

信號采集模塊由傳感器、線路故障監(jiān)視器、輸入濾波器構(gòu)成。輸入濾波器用于濾除信號中的干擾成份，把干凈的傳感信號傳給MCU。故障檢測電路在輸入線路工作異常的情況下，提示系統(tǒng)報警。傳感器用于檢測冷/熱量信息。

（3）RS485模塊

RS485傳輸模塊完成智能卡控冷熱計量表與集抄遠傳裝置之間的數(shù)據(jù)傳輸，采用Modbus協(xié)議，該模塊功耗小，抗干擾能力強。該模塊采用了專用芯片，保證通信的可靠性及保密性。

（4）電源供電模塊

本裝置采用了外接電源和內(nèi)置電池的雙電源系統(tǒng)，為裝置平穩(wěn)運行提供可靠靈活的供電模式，滿足了多種條件下不同細分客戶的需求。外接電源采用適配器裝置，由220V室電接口取電，內(nèi)置電池采用了高能大容量鋰電池，設(shè)計壽命高于6年。

（5）電磁閥驅(qū)動驅(qū)動模塊

在控制線路設(shè)置電磁閥驅(qū)動單元，依據(jù)控制器的命令驅(qū)動電磁閥的開啟或關(guān)閉。

（6）電源監(jiān)測保護模塊

裝置的供電系統(tǒng)一旦出現(xiàn)欠壓、過壓現(xiàn)象，該模塊啟動，發(fā)出指令給MCU，啟動報警系統(tǒng)。

（7）RF卡讀寫模塊

RF卡讀寫模塊由RF卡接口電路及EASM模塊組成。預(yù)付費RF卡采用的是高性能CPU卡，并內(nèi)置EASM安全模塊，除具體防檢測、抗攻擊、自毀等硬件特性外，還具有安全的文件秘鑰管理和完善的安全機制，可以實現(xiàn)費控功能。

2.機組電量表

機組電量表電表采用RS485數(shù)據(jù)傳輸，通過數(shù)據(jù)采集遠傳系統(tǒng)定點發(fā)送至控制管理平臺，具有強大的數(shù)據(jù)記錄和儲存功能，能實現(xiàn)用電信息的全方位傳輸。如圖3所示，機組電量表能精確的計量正向有功電能、反向有功電能，實現(xiàn)分時計費功能，具有RS485通訊接口，其具備以下功能特點：

（1）具有正向、反向有功電能量計量功能，并可以設(shè)置組合有功電能量；

（2）具有分時計量功能；

（3）能夠精準(zhǔn)測量電壓、電流、有功功率、功率因數(shù)及頻率；

（4）費率和時段：支持尖、峰、平、谷、四費率；具有兩套可以任意編程的費率和時段，并可在設(shè)定的時間點啟用另一套費率和時段；

（5）階梯：最多可劃分四級階梯；具有階梯值和階梯電價，并可在設(shè)置時間點啟用另一套階梯值和階梯電價；支持分時和階梯相互結(jié)合；

（6）具有RS485通訊接口，通訊規(guī)約符合DL/T645-2007及其備案文件。

3.集中器

集中器是管理控制中心與用戶終端溝通的的橋梁，是整個系統(tǒng)的中間層。集中器通過GRRS無線數(shù)據(jù)通信方式向上接收控制管理中心的指令，自動完成冷熱計量表數(shù)據(jù)發(fā)送的工作；向下通過RS485總線方式與數(shù)據(jù)采集終端通訊，定時抄收卡控冷熱計量表數(shù)據(jù)，并根據(jù)設(shè)置自動將數(shù)據(jù)另存?？刂乒芾碇行目梢酝ㄟ^集中器向采集終端發(fā)送相關(guān)指令從而完成遠程控制功能。其硬件組成結(jié)構(gòu)如4所示。

為滿足系統(tǒng)要求，主控制器ARM端配置SDRAM和NandFlash。集中器通過GPRS模塊與控制管理中心進行網(wǎng)絡(luò)通訊，在系統(tǒng)中使用了SIMCom公司的SIM900a作為GPRS模塊，ARM通過UART功能與協(xié)調(diào)器進行交換；ARM端支持鍵盤操作、液晶顯示等功能，按鍵分為上下左右以及確認和返回鍵，ARM外置RTC芯片，支持本地時間管理，具有RS485通訊接口。

4.控制管理平臺

在控制管理平臺系統(tǒng)中，通過信息數(shù)據(jù)采集選遠傳系統(tǒng)，控制終端遠程下達指令給職能機組電表以及卡控冷熱計量表，從而實現(xiàn)遠程費控管理的目的。其優(yōu)點是內(nèi)嵌價格管理信息系統(tǒng)，實現(xiàn)資源管理的無縫對接，確保資源充分利用。價格管理系統(tǒng)根據(jù)采集的電量表數(shù)據(jù)，按照成本加成參數(shù)進行邏輯運算，確定總成本，集合末端裝置數(shù)據(jù)采集情況，確定結(jié)算期間的單位價格，從而，實現(xiàn)了單位冷/熱的變動價格。平臺系統(tǒng)根據(jù)價格管理系統(tǒng)確定的價格向卡控冷熱計量表發(fā)送扣費指令，根據(jù)扣費實現(xiàn)情況決定施行何種策略。

如圖5 所示，控制管理系統(tǒng)業(yè)務(wù)流程個環(huán)節(jié)節(jié)點，依次實現(xiàn)以下方面功能要求，從而保障費控流程正常傳遞。

（1）在費控管理模塊中，設(shè)置預(yù)警、停供、復(fù)供臨界值，完善用戶日常需求歷史信息；

（2）根據(jù)價格管理系統(tǒng)日計價標(biāo)準(zhǔn)，提供費控用戶的計費方案，為日結(jié)算提供數(shù)據(jù)支持；

（3）根據(jù)數(shù)據(jù)采集情況，每天零點進行結(jié)算；

（4）通過集中遠傳、智能電表、卡控冷熱計量表三個環(huán)節(jié)，實時采集當(dāng)天表碼，提供給控制管理平臺，作為日結(jié)算依據(jù)；

（5）由于終端故障造成表碼無法獲取的，控制管理平臺通過下發(fā)補傳指令，從而獲得必要數(shù)據(jù)，如果離線造成的表碼無法獲取，卡控冷熱計量表在上線后，自動向控制終端傳輸歷史數(shù)據(jù)；

（6）根據(jù)日結(jié)算結(jié)果，比較費控用戶的實際可用余額和基準(zhǔn)值，判斷用戶是否欠費，若欠費執(zhí)行相應(yīng)的預(yù)警策略；

（7）對滿足預(yù)警策略的欠費用戶，執(zhí)行預(yù)警提醒；

（8）判斷用戶是否欠費，若欠費，卡控冷熱計量表根據(jù)預(yù)設(shè)指令關(guān)閉電磁閥，從而關(guān)閉冷/熱介質(zhì)的傳輸；

（9）若用戶充值后，卡控冷熱計量表根據(jù)預(yù)設(shè)指令開啟電磁閥，從而恢復(fù)冷/熱介質(zhì)的傳輸。

本實用新型卡控冷/熱計量裝置與集抄遠傳裝置的數(shù)據(jù)傳輸采用RS485連接Modbus協(xié)議方式實現(xiàn)的，采用其他數(shù)據(jù)傳輸模式，如RS232、無線傳輸及其他等傳輸模式，協(xié)議方式采取CAN、TCP總線協(xié)議及其他均可實現(xiàn)本實用新型功能。

集抄遠傳與控制管理中心的數(shù)據(jù)傳輸本實用新型采用的是GPRS網(wǎng)路，采用以太網(wǎng)、CDMA等網(wǎng)絡(luò)傳輸方式也可實現(xiàn)。