流量热量计量仪在城市集中供热贸易计量收费系统中的应用

1. 前言 　　近些年来，关于如何更有效地实现城镇集中供热的计量、收费与管理，一直是科研人员和供热企业研究和探讨的课题。尤其是作为供热企业的热电厂、热力公司与作为用热大户的厂矿企业、事业单位、住宅小区之间的生产生活用热贸易计量收费系统，由于贸易额较大，在许多地方如果解决不好，很容易引起纠纷。它是广大供用热企业迫切需要解决的问题，也正是本文着重讨论的对象。一个好的供热贸易计量收费系统，不仅可以实现合理计量、方便收费、避免摩擦以及有助于热网的实时监控、合理调度、稳定运行等功能，也可为将要实施的涉及到千家万户的冬季采暖计量收费改革，提供借鉴之处。 　　传统的贸易计量收费系统在应用中，凸现出许多不足之处。如：按供热流量收费的系统，不能真正体现热用户真实使用的热量。供用热双方常常会因供热温度和供热时间的问题，争论不休；按热量计量收费的系统可以很好地解决这个问题，但是对于热用户的拖欠热费却无能为力。还有一些如系统停电，传感器断线或烧坏，不法分子恶意修改数据，用户需要定时抄表等问题，这些都是传统的系统所不能解决的。 　　正是基于对解决包含以上问题但不限于它的一系列的问题的考虑，结合广大供热企业多年的应用经验和众多科研人员相关的知识的设计经验，我们研制成功了一款为供热贸易计量收费量身定做的新型仪表——XY-LCD系列IC卡预付费式流量热量计量仪。 2. 系统构成与功能 　　用于供热贸易计量收费的预付费式流量热量计量仪，与其它仪表比较有许多特别之处。首先，热量计量不象对水、电、燃气的计量，它具有更多的参量，温度、压力、取压方式、管道膨胀系数、管道粗糙度等的变化都会影响供热介质（一般为热水、饱和蒸汽或过热蒸汽）的密度、焓度、等熵指数等，最终影响到热量。且它们之间的关系，很难用具体的函数来表示。其次，热量的市场价格都比较高，因此它拥有相当高的精确度和抗干扰能力及对一些人为的或非人为的破坏有较强的保护作用。再有，仪表应具有对一些主要参数的记录及查询功能。还有，仪表应该有良好的人机界面、丰富的通讯接口、方便的操作与维护等。以实现“公平、公正与公开”。 2.1　计量仪主要功能 　　XY-LCD系列IC卡预付费式流量热量计量仪在硬件上选用世界著名半导体厂商生产的高速SOC51单片机、24位Δ-Σ模数转换器、高电压可编程增益隔离运放、高速通讯芯片等，采用了先进的表面贴装制造技术。使得在很少的体积、很低的功耗下，集成更多的器件，完成更多的功能。 　　在软件上采用基于RTOS-51嵌入式实时操作系统的软件设计，模块化的C语言程序设计。按照GB/T2624-93、IAPWS-2000等技术标准，对焓值、密度、粘度、等熵指数、分度表等数据采用大容量的表格查询和先进的插值算法，消除了拟合公式精确度不高的缺点。实时操作系统可保证仪表对各种事件进行及时响应，自动处理。人性化的设计，使得操作人员不用说明书就可以进行各种功能的操作。 　　能够实现智能化输入通道自整定，输入信号故障值设定等功能，通过现场总线技术Modbus和Profibus协议实现远程通讯和仪表的远程在线组态功能； 　　使用ISP和IAP技术，便于仪表的程序更新和组态参数的设置及保存。具有完善的数据备份和容错能力，确保数据的可靠性； 　　采用采用先进的IC卡加密技术，实现仪表对用户用量的控制；同时卡内可存贮供热企业和热用户的相关信息及购热记录等相关信息。 　　XY-LCD系列IC卡预付费式流量热量计量仪适合对各种能源（热水、过热蒸汽、饱和蒸汽、天然气、其它气体及流体）的流量热量计量与收费。 2.2　计量仪主要技术指标： ● 4路模拟输入通道，输入信号类型：热阻、热偶、标准电压、电流信号； ● 信号类型的量程以及管道流量测量参数和测量方式、介质类型可组态设定，可对一般流体、气体、热水或蒸汽进行热量和流量的计量； ● 测量范围：温度：0-600℃；压力：0.05Mpa-9.9Mpa； ● 测量精度0.1%，流量、热量计量精度0.2%； ● 可对温度、压力、流量、热量以数字、曲线、棒图等方式实时显示，并能对流量或热量累积量进行长时间的记录； ● 能对盗用、电源状态、报警、充值、抄表等进行记录，便于查询。 ● 现场总线采用RS-485电气标准，支持Modbus、Profibus协议，最多可连接128台仪表； ● 支持FIX、Intouch、组态王、力控等工控组态软件； ● 人机界面：单色LCD，盘面操作 ● 电源：AC198~242V，50~60Hz ● 工作环境：温度0-50℃，湿度0-90%无凝露 2.3　供热贸易计量收费系统结构 　　以XY-LCD系列IC卡预付费式流量热量计量仪为核心组成的新型的供热贸易计量收费系统的结构图如下所示： 　　现场仪表可选用各种标准的压力/差压变送器、远传压力表、电磁流量计、涡街流量计、超声波流量计、威力巴流量计、阿牛巴流量计等。计量仪内提供24VDC隔离电源，节省体积大的分电盘。温度输入接口支持热电阻、热电偶直接接入，节省昂贵的温度变送器。电磁阀可在用户购买的热量用完后，自动关闭供热管道。可根据现场工艺条件选用适合的电磁阀。 2.3　供热贸易计量收费系统功能 　　小型应用的供热企业可以不连接IC卡预付费式流量/热量积算仪的通讯接口，而直接在用来收费的电脑上安装与其配套的收费软件。为热用户派发IC卡即可。IC卡实行一表一卡。收费室配有卡内余额查询机，热用户可在交完费后自行验证查询，避免纠纷。还可为现场维护人员配备手持式查询机，方便移动应用。 　　大型应用的供热企业可将IC卡预付费式流量热量计量仪联网，系统可采用专用电缆、光缆、电话线、无线电台、GPRS/CDMA网以及通过互联网的多种通讯方式。用户可根据实际情况进行选择。 　　用户可以在监控室及相关人员的办公室的电脑上安装监控软件，它可以显示及查询压力/温度/流量/热量等的实时数据、历史数据、实时曲线、历史曲线、报警信息，可进行日报表/月报表/年报表等各种报表的自动生成与打印，可在远程设定各项仪表参数等。各监控电脑之间数据同步、及时更新，并可接入MIS系统，使得有权限的用户都可以通过企业内部网来访问相关数据。对于一些可公开的数据可以链接至企业的网站上，使热用户随时随地可通过互联网获得相关信息。 系统提供的Modbus、Profibus等现场总线接口，可融入供热企业原有的生产调度系统。亦可接入热用户内部的能源计量系统。具备更好的兼容性。 3. 结论 　　该系统在我国东北几家热电厂和热力公司运行两三年时间以来，充分体现了技术先进、计量精确，功能齐全，操作直观，运行可靠、扩展方便。与传统方案相比，可在设备投资、占用面积、设备功耗、安装费用、维护费用等方面约减少60%，具有更好的性价比。 　　该系统的应用避免了供用热双方的纠纷，减少了矛盾。解决了一直困扰供热单位的欠费现象。也能让用热单位明明白白消费。创造了良好的经济效益和社会效益，值得在相关行业中推广应用。