指導老師 講師
摘 要
隨著城市建設的迅速發展，供暖網的不斷擴大，集中供暖系統已經成為我國現代化發展的關鍵因素，如何提高熱網的經濟效益和社會效益成為供暖企業急需解決的問題，也是我國的供暖和控制壹直在研究的重要課題。本文針對小區供熱和收費的現狀，針對目前廣泛使用的單管串聯式供熱系統提出壹種經濟、可靠、智能化的方案。
本文設計了以單片機控制為基礎的應用系統實現對供暖系統的溫度、流量等參數進行測量，以及對耗熱量和計費數據進行采集，對供熱系統狀態進行監測與控制。該智能計熱表實現了對供熱系統中流量、溫度、熱量的測量。主要包括模擬量采集模塊、控制模塊、通信接口模塊和顯示模塊。本文詳細闡述了整個系統的硬件和軟件設計。
關鍵詞： 單片機；計熱表；IC卡；供熱
壹、前言
長期以來，我國在熱水供暖上實行小區式集體供暖、按供熱面積結算，與用戶是否用熱無關。這種結算方式屬"包費制"，壹方面嚴重影響了供熱方供熱積極性，另壹方面由於部分用戶缺乏節能意識，造成了資源浪費。計熱表作為熱力公司向每壹位用戶收費的依據和手段，不僅已廣泛被用戶所接受，而且由於用熱量與費用直接相關，加強了用戶的節能意識。
二、系統設計方案及其控制原理
1.工作流程及設計方案
（1）工作流程概述
系統主程序檢測是否插入IC卡，如果有，則將IC卡中數據存入單片機，當剩余熱量為零時，系統自動關閉所有房間閥門，直到用戶重新購買熱量，並將熱量充進單片機，在壹般工作狀態時輪流顯示五個房間的溫度值，每個房間顯示五秒，系統每10S對現場數據進行壹次采集，用以計算這段時間內的使用熱量和調節閥門大小，控制房間溫度。
本計熱表提供人機交互功能，用戶可通過按鍵自主查詢各個房間溫度，並能為各個房間設定溫度值。
（2）系統設計方案
分布管理控制式計熱表硬件部分主要分為：信號變送，AD轉換，IC卡讀寫，LED顯示，鍵盤，掉電保護電路，復位電路組成。如圖1所示。
溫度和流量變送器將溫度和流量值轉換為4—20mA模擬信號，傳送至AD轉換器，轉換為單片機可識別的數字信號，以此來計算熱量值。調節閥接收DA轉換的4—20mA模擬信號，變換開度以控制房間溫度，數碼管可顯示房間號、溫度等信息。
圖1 系統框圖
2.程序設計
圖2 程序流程圖
主程序檢測是否插入IC卡，有則將IC熱量讀入單片機，並判斷剩余熱量是否為零，是則關閉所有調節閥，停止供熱。數碼管定時切換顯示各房間的房間號和溫度。系統每10S對現場模擬量進行壹次采集，用以計算這10S中使用的熱量，采集到房間溫度後，閥門調節子程序將實際溫度和設定溫度做比較，適當調節閥門開度。按鍵中斷子程序則為用戶提供溫度查詢、溫度設定、剩余和已使用熱量查詢等功能。
三、本課題研究結論
本設計根據實際小區集體供熱的特點，設計出了壹套以單片機為控制基礎的較實用的計熱表，實現了對實時溫度，流量的采集，房間溫度可設，提供了人機交互功能，使用起來簡單方便。
本系統具有以下優點：
（1）白天家中無人時可將暖氣關閉或關小，節約能源，防止造成浪費。
（2）可選擇性供熱，多個房間分別設置，空閑房間不浪費暖氣。
（3）實行IC卡收費方式，用多少，買多少，不同家庭區別對待。
（4）系統成本較低，操作簡單。