專利名稱：一種實現(xiàn)戶內(nèi)多種能量計量、顯示和管理的設(shè)備的制作方法
一種實現(xiàn)戶內(nèi)多種能量計量、顯示和管理的設(shè)備技術(shù)領(lǐng)域
本發(fā)明是關(guān)于能量節(jié)能管理領(lǐng)域中自動抄表系統(tǒng)的一個配套產(chǎn)品，具體地講是涉 及一種冷熱量采集、控制、監(jiān)視及預(yù)付費功能的設(shè)備。
背景技術(shù)：
我國政府在“十一五規(guī)劃”中提出了 “建設(shè)節(jié)約型社會”的明確目標(biāo)。
《公共建筑節(jié)能設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)》GB50189-2005中5. 5. 12提到的“集中空調(diào)系統(tǒng)的了能 量和熱量計量和我國北方地區(qū)的采暖熱計量一樣，是一項重要的建筑節(jié)能措施。當(dāng)實際情 況要求并且具備相應(yīng)條件時，推薦按不同的樓層、不同室內(nèi)區(qū)域、不同用戶或房間設(shè)置冷、 熱計量裝置的做法。”
《湖南省居住建筑節(jié)能設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)》DBJ43/001-2004中提到“居住建筑采用集中采 暖、空調(diào)時，應(yīng)設(shè)計分室(戶)溫度控制及分戶熱(冷)量計量設(shè)施?！?br> 《深圳市中央空調(diào)系統(tǒng)節(jié)能運行維護(hù)管理暫行規(guī)定》深貿(mào)工源(2005)36號中第 六十二條提到的“應(yīng)推廣中央空調(diào)系統(tǒng)能量分戶計量收費的技術(shù)，改中央空調(diào)按用戶建筑 面積平攤收費的傳統(tǒng)方法為分戶計量，使用戶的經(jīng)濟利益與節(jié)能要求一致。
國內(nèi)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(jié)算。抄表系統(tǒng)中無控制，預(yù)付費及分時段計量計費等功能兼 容的系統(tǒng)及相關(guān)產(chǎn)品。我國的同方股份有限公司、寧波水表股份有限公司、沈陽航發(fā)機電設(shè) 備有限公司等單位較早涉入冷熱能量表、水表等智能儀表及其自動抄表系統(tǒng)的研發(fā)、生產(chǎn) 和工程領(lǐng)域，是目前我國這一行業(yè)的典型單位。這些單位大都自產(chǎn)智能儀表，采用自定義的 通信協(xié)議。其系統(tǒng)通常只能實現(xiàn)熱量、溫度、用水量等基本數(shù)據(jù)的自動抄表，無控制、預(yù)付費 及分時段計量計費等功能，并且存在系統(tǒng)規(guī)模受限、通信協(xié)議專用而不能與其它廠家的熱 量表或系統(tǒng)實現(xiàn)互操作等問題。
國外涉入冷熱能量表、水表等智能儀表及其自動抄表系統(tǒng)的研發(fā)、生產(chǎn)和工程領(lǐng) 域公司較多且較早，并且采用國際標(biāo)準(zhǔn)的通信協(xié)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，并且在中國有較好的業(yè) 務(wù)。這些公司的自動抄表系統(tǒng)組成相似，系統(tǒng)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(wǎng)絡(luò)等組成，采用相同的國際標(biāo)準(zhǔn)的通信協(xié)議。
國外的產(chǎn)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(yù)付費功能；
4、無用戶數(shù)據(jù)顯示終端；發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于有效的改善了現(xiàn)有全球“管理節(jié)能”領(lǐng)域的技術(shù)空白，是實現(xiàn)"可實時監(jiān)視數(shù)據(jù)、可實時控制，可預(yù)付費，數(shù)據(jù)綜合顯示"的科學(xué)綜合管控的一個重要 的設(shè)備。
本發(fā)明采用的技術(shù)方案為一種實現(xiàn)戶內(nèi)多種能量計量、顯示和管理的設(shè)備，其與 戶內(nèi)能量計量設(shè)備連接，包含管理系統(tǒng)和硬件系統(tǒng)，其中
管理系統(tǒng)包含通訊模塊、存儲模塊、數(shù)據(jù)處理模塊和數(shù)據(jù)顯示模塊；
硬件系統(tǒng)包含外部設(shè)備連接接口、存儲器和顯示接口 ；
數(shù)據(jù)處理模塊包含能量表通訊協(xié)議處理模塊，該對能量表通訊協(xié)議處理模塊對不 同協(xié)議的儀表自動辨別，將不同協(xié)議轉(zhuǎn)換為系統(tǒng)協(xié)議；通訊模塊通過外部設(shè)備連接接口讀 取能量計量設(shè)備中的能量數(shù)據(jù)，并將取得的能量數(shù)據(jù)傳送至存儲模塊，由存儲模塊存儲至 設(shè)備的存儲器內(nèi)；
數(shù)據(jù)顯示模塊，讀取存儲器內(nèi)的能量數(shù)據(jù)，并將能量數(shù)據(jù)通過顯示接口顯示。
其中，所述管理系統(tǒng)還包含內(nèi)部時鐘模塊，內(nèi)部時鐘模塊通知通訊模塊,通訊模塊 通過外部設(shè)備連接接口直接讀取能量計量設(shè)備的時鐘，由存儲模塊存儲至設(shè)備的存儲器 內(nèi)，內(nèi)部時鐘模塊讀取存儲器內(nèi)的時間信息,并通過數(shù)據(jù)顯示模塊顯示。
其中，所述數(shù)據(jù)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(nèi)某一特定時間段內(nèi)能量數(shù)據(jù)，反饋該時段的能量增量，并通過數(shù)據(jù)顯示模塊顯示。
其中，所述數(shù)據(jù)處理模塊還包含分時段計費模塊，其根據(jù)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，硬件系統(tǒng)還包含非接觸IC卡感應(yīng)接口，管理系統(tǒng)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(nèi)的信息，由存儲模塊將用戶預(yù)存金額存入存儲 器內(nèi)，由余額顯示模塊計算余額，并通過數(shù)據(jù)顯示模塊顯示。
其中，管理系統(tǒng)還包含控制模塊，硬件系統(tǒng)還包含電動球閥，電動球閥與戶內(nèi)能量 計量設(shè)備，控制模塊監(jiān)測到余額為O時，開啟電動球閥，阻斷能量。
其中，所述戶內(nèi)能量計量設(shè)備為能量表、電表、水表或煤氣表或所述儀表的任意組八口 ο
其中，所述硬件系統(tǒng)還包含蜂鳴報警器，所述管理系統(tǒng)與能量表及電動球閥通訊 異常時記錄事件并啟動蜂鳴報警器。
其中，所述硬件系統(tǒng)還包含由觸摸按鍵，所述管理系統(tǒng)還包含由參數(shù)設(shè)置模塊，用 戶通過觸摸按鍵對管理系統(tǒng)存儲器內(nèi)存儲的各項參數(shù)進(jìn)行設(shè)置。
其中，所述管理系統(tǒng)還包含有定時中斷模塊，定時中斷模塊根據(jù)設(shè)定的時間，對設(shè) 備進(jìn)行中斷。
管理系統(tǒng)通過通訊模塊讀取對下外接設(shè)備的數(shù)據(jù)(外接設(shè)備冷熱量表及其他智 能設(shè)備)，同時通過數(shù)據(jù)處理模塊處理數(shù)據(jù)，將處理后的數(shù)據(jù)通過數(shù)據(jù)顯示模塊數(shù)據(jù)顯示， 通過存儲模塊存儲數(shù)據(jù)。程序管理模塊通過數(shù)據(jù)處理模塊判斷數(shù)據(jù)的內(nèi)容，根據(jù)條件判斷 數(shù)據(jù)，通過控制模塊控制外接的控制設(shè)備(繼電器，電動閥及其他控制設(shè)備)。程序管理模 塊通過刷卡模塊讀取用戶的數(shù)據(jù)信息，并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(shù)據(jù)。用戶根據(jù)不同的需求通過程序管理模塊，管理，監(jiān)視及安排戶內(nèi)所有能量 設(shè)備運行及控制。
本發(fā)明采用上述技術(shù)方案的有益效果是本設(shè)備將同一用戶內(nèi)的多種能量數(shù)據(jù)集中采集并直觀顯示，使得使用者對于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?xì)赓M來了解日常使用各種能源支付 的費用對于消耗能量的數(shù)值沒有任何概念，其僅僅限于對金額的初步了解。目前的使用方 式，并不利于現(xiàn)今社會對節(jié)能環(huán)保的要求。只有使用者對于自身消耗能量有了科學(xué)的認(rèn)識， 才能更進(jìn)一步的節(jié)能環(huán)保做出參考。
本發(fā)明突破現(xiàn)有的計量方式，通過一個設(shè)備實現(xiàn)戶內(nèi)的所有能量的計量、顯示、監(jiān) 測和管理。并提供定時讀取、分時段計量、分時段計費、IC卡預(yù)付費功能、數(shù)據(jù)存儲功能、控 制功能、時鐘功能、提示功能、協(xié)議轉(zhuǎn)換功能、異常記錄報警提示等功能，使得戶內(nèi)多種能量 的管理得以具體實現(xiàn)。
本發(fā)明提高了用戶對能量設(shè)備的管理和使用，保證了用內(nèi)能量設(shè)備正常、安全穩(wěn) 定的運行，通過實時的知情權(quán)及實時的管理權(quán)合理安排能量的使用，合理的安排能量的使 用，提倡節(jié)能環(huán)保。


圖1為本發(fā)明硬件系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)組成的示意圖。
圖2為本發(fā)明管理系統(tǒng)的功能框架構(gòu)成圖。
圖3為本發(fā)明參數(shù)設(shè)置模塊的工作示意圖。
圖4為本發(fā)明串口 I發(fā)送流程圖。
圖5為本發(fā)明串口 2接收及發(fā)送流程圖。
圖6為本發(fā)明時段圖。
具體實施方式
本發(fā)明實施例是一種實現(xiàn)戶內(nèi)多種能量計量、顯示和管理的設(shè)備，具體的說是一 種自動抄表系統(tǒng)中用戶冷熱量數(shù)據(jù)采集和管理的設(shè)備。為了能夠更清晰的描述該發(fā)明的實 現(xiàn)方案，現(xiàn)結(jié)合各個附圖具體描述如下
本發(fā)明一種實現(xiàn)戶內(nèi)多種能量計量、顯示和管理的設(shè)備，其與戶內(nèi)能量計量設(shè)備 連接，包含管理系統(tǒng)和硬件系統(tǒng)，請參見圖1所示，其為本發(fā)明硬件系統(tǒng)結(jié)構(gòu)組成的示意 圖，本發(fā)明的硬件系統(tǒng)包含CPU模塊I (MCU)、存儲器2、外部設(shè)備連接接口 3 (通訊接口)、非 接觸IC卡感應(yīng)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(fā)明的系統(tǒng)核心，其功能是調(diào)控及分配所有硬件系統(tǒng)的工作 狀態(tài)及工作方式。
存儲器2是系統(tǒng)重要的數(shù)據(jù)存儲設(shè)備，其功能是存儲用戶顯示終端的運行數(shù)據(jù)及 采集的數(shù)據(jù)。存儲的數(shù)據(jù)，存在存儲器的緩存中，存儲的數(shù)據(jù)內(nèi)容如下
顯示終端地址、表地址、對能量表讀數(shù)數(shù)據(jù)的間隔時間、余額不足提示金額、關(guān)閉 電動閥最小金額、剩余金額、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(shù)、熱量計量工作及加班表底數(shù)、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(tài)、定時保存數(shù)據(jù)時間、公共假日數(shù)、周修日狀態(tài)字、公共假日日期、讀取上次冷熱表保存數(shù)據(jù)、抄表失敗次數(shù)、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(shù)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(shù)、失讀比例分配。
外部設(shè)備連接接口 3是本設(shè)備的通信接口，具體來講，本設(shè)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(shù)據(jù)。(2)、下行M-BUS接口 32，其功能是讀取M-BUS通訊接口設(shè)備的數(shù)據(jù)。(3)、下行RS-485接口 33，其功能是讀取RS-485通訊接口設(shè)備的數(shù)據(jù)。
非接觸IC卡感應(yīng)接口 4，提供用戶刷卡充值及用戶數(shù)據(jù)查詢。
液晶顯示接口 5，顯示用戶能量數(shù)據(jù)及設(shè)備運行參數(shù)數(shù)據(jù)，通常采用液晶顯示屏 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 一定條件范圍內(nèi)控制用戶能量的使用。
蜂鳴報警器7，管理系統(tǒng)與能量表及電動球閥通訊異常時記錄事件并啟動蜂鳴報 警器7 ο
非接觸觸摸按鍵8，其功能是提供用戶數(shù)據(jù)查詢功能及設(shè)備參數(shù)查詢功能。
請參見圖2所示，其為本發(fā)明管理系統(tǒng)的功能框架構(gòu)成圖。其中，管理系統(tǒng)10包 含參數(shù)設(shè)置模塊101、通訊模塊102、存儲模塊103、數(shù)據(jù)處理模塊104、數(shù)據(jù)顯示模塊105、內(nèi) 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(tǒng)初始化模塊111。
其中，數(shù)據(jù)處理模塊104為管理系統(tǒng)10的數(shù)據(jù)處理核心，其包含對上行通訊協(xié)議 處理模塊141、對能量表通訊協(xié)議處理模塊142、分時段計量模塊143、分時段計費模塊144、 余額處理模塊145和內(nèi)部時鐘設(shè)置模塊146。
而，上行通訊協(xié)議處理模塊141的功能是對上行接口 31的接收緩存協(xié)議解析處 理，處理的內(nèi)容包含設(shè)置參數(shù)及參數(shù)返回。
而，對能量表通訊協(xié)議處理模塊142，對能量表通訊數(shù)據(jù)進(jìn)行解析，根據(jù) ENERGE-1NT6能量表通訊協(xié)議(符合EN-1434-3)，處理能量表的數(shù)據(jù)。其目的是對不同協(xié) 議的能量表自動辨別及協(xié)議轉(zhuǎn)換。根據(jù)不同協(xié)議模式的不同，自動辨別協(xié)議，轉(zhuǎn)換為可互 相通訊的系統(tǒng)協(xié)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(quán)利要求
1.一種實現(xiàn)戶內(nèi)多種能量計量、顯示和管理的設(shè)備，其與戶內(nèi)能量計量設(shè)備連接，包含管理系統(tǒng)和硬件系統(tǒng)，其特征在于管理系統(tǒng)包含通訊模塊、存儲模塊、數(shù)據(jù)處理模塊和數(shù)據(jù)顯示模塊；硬件系統(tǒng)包含外部設(shè)備連接接口、存儲器和顯示接口 ；數(shù)據(jù)處理模塊包含對能量表通訊協(xié)議處理模塊，該對能量表通訊協(xié)議處理模塊對不同協(xié)議的儀表自動辨別，將不同協(xié)議轉(zhuǎn)換為系統(tǒng)協(xié)議；通訊模塊通過外部設(shè)備連接接口讀取能量計量設(shè)備中的能量數(shù)據(jù)，并將取得的能量數(shù)據(jù)傳送至存儲模塊，由存儲模塊存儲至設(shè)備的存儲器內(nèi)；數(shù)據(jù)顯示模塊，讀取存儲器內(nèi)的數(shù)據(jù)信息，并將數(shù)據(jù)信息通過顯示接口顯示。
2.如權(quán)利要求1所述的設(shè)備，其特征在于所述管理系統(tǒng)還包含內(nèi)部時鐘模塊，內(nèi)部時鐘模塊通知通訊模塊，通訊模塊通過外部設(shè)備連接接口直接讀取能量計量設(shè)備的時鐘，由存儲模塊存儲至設(shè)備的存儲器內(nèi)，內(nèi)部時鐘模塊讀取存儲器內(nèi)的時間信息，并通過數(shù)據(jù)顯示模塊顯示。
3.如權(quán)利要求2所述的設(shè)備，其特征在于所述數(shù)據(jù)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(nèi)某一特定時間段內(nèi)能量數(shù)據(jù)，反饋該時段的能量增量，并通過數(shù)據(jù)顯示模塊顯示。
4.如權(quán)利要求3所述的設(shè)備，其特征在于所述數(shù)據(jù)處理模塊還包含分時段計費模塊， 其根據(jù)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(quán)利要求4所述的設(shè)備，其特征在于硬件系統(tǒng)還包含非接觸IC卡感應(yīng)接口，管理系統(tǒng)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(nèi)的信息，由存儲模塊將用戶預(yù)存金額存入存儲器內(nèi)，由余額計算模塊計算余額，并通過數(shù)據(jù)顯示模塊顯示。
6.如權(quán)利要求5所述的設(shè)備，其特征在于管理系統(tǒng)還包含控制模塊，硬件系統(tǒng)還包含電動球閥，電動球閥與戶內(nèi)能量計量設(shè)備連接，控制模塊監(jiān)測到存儲模塊內(nèi)存儲的余額為O 時，開啟電動球閥，阻斷能量。
7.如權(quán)利要求6所述的設(shè)備，其特征在于所述戶內(nèi)能量計量設(shè)備為能量表、電表、水表或煤氣表或所述儀表的任意組合。
8.如權(quán)利要求7所述的設(shè)備，其特征在于所述硬件系統(tǒng)還包含蜂鳴報警器，所述管理系統(tǒng)與能量表及電動球閥通訊異常時記錄事件并啟動蜂鳴報警器。
9.如權(quán)利要求8所述的設(shè)備，其特征在于所述硬件系統(tǒng)還包含由觸摸按鍵，所述管理系統(tǒng)還包含由參數(shù)設(shè)置模塊，用戶通過觸摸按鍵對管理系統(tǒng)存儲器內(nèi)存儲的各項參數(shù)進(jìn)行設(shè)置。
10.如權(quán)利要求9所述的設(shè)備，其特征在于所述管理系統(tǒng)還包含有定時中斷模塊，定時中斷模塊根據(jù)設(shè)定的時間，對設(shè)備進(jìn)行中斷。
全文摘要
本發(fā)明一種實現(xiàn)戶內(nèi)多種能量計量、顯示和管理的設(shè)備，針對戶內(nèi)冷熱量的采集、顯示、預(yù)付費及管理，管理系統(tǒng)包含通訊模塊、存儲模塊、數(shù)據(jù)處理模塊和數(shù)據(jù)顯示模塊；硬件系統(tǒng)包含外部設(shè)備連接接口、存儲器和顯示接口；管理系統(tǒng)通過通訊模塊讀取外接設(shè)備的數(shù)據(jù)，同時通過數(shù)據(jù)處理模塊處理數(shù)據(jù)，將處理后的數(shù)據(jù)通過數(shù)據(jù)顯示模塊數(shù)據(jù)顯示，通過存儲模塊存儲。程序管理模塊通過數(shù)據(jù)處理模塊判斷數(shù)據(jù)的內(nèi)容，根據(jù)條件判斷數(shù)據(jù)，通過控制模塊控制外接的控制設(shè)備。程序管理模塊通過刷卡模塊讀取用戶的數(shù)據(jù)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(shù)據(jù)。根據(jù)不同的需求通過程序管理模塊，管理，監(jiān)視及安排戶內(nèi)所有能量設(shè)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(yōu)先權(quán)日2011年9月20日
發(fā)明者劉振, 陳宣, 國曉娜 申請人:北京圭利電子科技有限公司