專利名稱：一種智能采暖管理機的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于民用采暖管理領(lǐng)域，特別是一種智能采暖管理機。
在集中供暖的條件下，目前采用的采暖費計算和收取辦法是按采暖面積計費，由用戶所在單位支付費用。這種方式在市場經(jīng)濟的機制下已越來越難以為繼。采暖費收繳困難重重，按面積計算采暖費很不合理，采暖用戶沒有一點主權(quán)。采暖計費不合理，主要表現(xiàn)在由于建筑物保溫性能不同，相同采暖面積的實際耗熱量各不相同；即使建筑物保溫性能相同，如果所采用的散熱器具類型、規(guī)格不同，或?qū)κ覂?nèi)溫度要求不同，所形成的實際耗熱量仍然各不相同，集中供暖只是局部性、區(qū)域性的，不同地區(qū)、不同鍋爐房、不同供暖設(shè)施、熱水流量、水溫、供水時間，都能造成實際耗熱量的不同；不同用途建筑物，不同類型家庭的采暖要求和時間可以各不相同，相當(dāng)一部分建筑物和家庭可以是間斷供熱的，一律連續(xù)供暖必然造成能源的浪費，提高采暖費用。
如果改成直接向用戶收取采暖費，單位給職工以采暖補貼，則用戶必然要求按照自己的條件和需求來控制采暖時間和室內(nèi)溫度，這就要求有一種經(jīng)濟實用的采暖管理機，既能自動計取采暖費，又便于用戶自己管理采暖，同時又具有防凍裂、防竊熱、防惡意放水懲罰功能的機電一體化智能型采暖管理機。
本發(fā)明的目的是提供一種由電磁閥、測溫器、流量表、恒溫閥、IC智能卡、單片計算機、控制電路和電源組成的采暖管理機，具有自動計費、自動取暖、用戶自行設(shè)定采暖溫度、防凍裂、防竊熱、對惡意放水進行懲罰性收費等功能，實現(xiàn)了集中供暖和采暖管理個性化相結(jié)合，促進供暖事業(yè)向市場化管理轉(zhuǎn)變，從技術(shù)上保證了收費制度改變的實施。
按照本發(fā)明的采暖管理機，由機殼，裝在此機殼下側(cè)面的進水管，順次連接在此進水管上的電磁閥，供水測溫器，流量表，恒溫閥和出水管，回水測溫器，裝在機殼上側(cè)的IC智能卡插座及插在其中的IC智能卡IC1，裝在機殼表面上的溫度表、電源開關(guān)，裝在機殼內(nèi)的裝有控制程序的單片計算機，將此單片計算機和電磁閥、供水測溫器、回水測溫器、流量表、IC智能卡IC1、溫度表連接起來的控制電路板以及裝入單片計算機內(nèi)的控制程序所組成，該控制電路板上設(shè)有的電源和各控制電路及單片計算機相連接，給它們供電。進水管、出水管連接在供暖系統(tǒng)的供水管道上，回水測溫器裝在回水管上。
按照本發(fā)明，還可以在機殼面板上設(shè)置液晶顯示器、蜂鳴器、定時器，分別通過控制電路板和單片計算機相連接。機殼采用鉛封，未經(jīng)許可，不得開啟。為了防止竊熱，此鉛封通過控制電路也和單片計算機相連接。一且鉛封被破壞，計算機就指令電磁閥關(guān)閉，停止供熱。
按照本發(fā)明，控制電路板由流量模數(shù)轉(zhuǎn)換電路AD1，溫差模數(shù)轉(zhuǎn)換電路AD2、電磁閥控制電路、防凍裂控制電路、防竊熱控制電路、液晶顯示電路、蜂鳴器電路、定時電路、IC智能卡插卡電路、拔卡電路所組成，這些控制電路由一個電源統(tǒng)一供電，并分別和單片計算機相連接?？刂齐娐泛透骺刂撇考鄬?yīng)。
按照本發(fā)明的智能采暖管理機，恒溫閥可采用7902型供暖恒溫閥，此恒溫閥的溫度調(diào)節(jié)器裝在機殼的面板上。可將室內(nèi)溫度保持在7-25℃之間，也可采用其它類型供暖恒溫器。
按照本發(fā)明的智能采暖管理機，流量表可采用旋翼式水表，在此水表的調(diào)整輪的邊緣設(shè)一塊永磁鐵，在與調(diào)整輪邊緣相對應(yīng)的表殼部位內(nèi)側(cè)設(shè)一磁性傳感器，通過控制電路板上的流量模數(shù)轉(zhuǎn)換器AD1和單片計算機相連接。當(dāng)水流進流量表中時推動葉輪轉(zhuǎn)動帶動它的主動輪旋轉(zhuǎn)一周，永磁體和磁性傳感器交會一次，發(fā)出一個脈沖信號，此信號經(jīng)控制電路板上的流量模數(shù)轉(zhuǎn)換器送到單片計算機計算流量，這種流量表也可以作為用智能水表或智能煤氣表。
按照本發(fā)明的智能采暖管理機，供水測溫器、回水測溫器采用金屬熱電阻或半導(dǎo)體熱敏電阻測溫器，將兩個電阻按電流反向串聯(lián)后，通過控制電路板上的溫差模數(shù)轉(zhuǎn)換器AD2和單片計算機相連接。計算機按照溫差信號和流量信號計算出耗熱量送到IC智能卡，從卡中減去相應(yīng)的取暖費。
按照本發(fā)明的智能采暖管理機，所用的電磁閥由閥體、裝在閥體內(nèi)上部的電磁線圈、裝在閥體內(nèi)上端中部的磁性定閥芯、位于電磁線圈中心和定閥芯相匹配的導(dǎo)磁材料制成的動閥芯、固定在動閥芯下端的定位彈簧所組成。當(dāng)電流由電磁線圈始端a流向末端b時，電磁線圈產(chǎn)生磁場與定閥芯磁場極性相同，磁力相斥，使動閥芯脫離定閥芯而下降，將電磁閥關(guān)閉，斷電時由定位彈簧的彈力便動閥芯保持不動，從而保持電磁閥的關(guān)閉狀態(tài)。當(dāng)電流由末端b流向始端a時，電磁線圈產(chǎn)生的磁場極性和磁性定閥芯極性相反，異性相吸，將動閥芯吸向定閥芯，開啟電磁閥，斷電時動閥芯被吸在定閥芯上，使閥保持開放狀態(tài)。電磁閥通過控制電路板上的電磁閥控制電路和計算機相連接，計算機根據(jù)IC智能卡中的費用情況，用戶溫度設(shè)定情況以及防凍、防竊熱電路信號來控制電磁閥的開關(guān)。
按照本發(fā)明的智能采暖管理機，溫度表采用雙金屬溫度表，表中設(shè)防凍電路通過控制電路板和單片計算機相連接。在溫度表的0℃和5℃位置設(shè)兩個防凍裂電路觸點，此防凍裂觸點和溫度表針形成回路，此回路通過控制電路板和單片計算機相連接。當(dāng)用戶關(guān)閉采暖器，室內(nèi)溫度降到0℃時，表針和0℃觸點接觸，防凍裂電路接通，單片計算機指令強制開啟電磁閥給室內(nèi)供暖，當(dāng)室溫升到5℃時，表針和5℃觸點接觸，形成斷電回路，電磁閥自動關(guān)閉。
按照本發(fā)明的智能采暖管理機，IC智能卡IC1可由指令型的CMOS串行E2PROM存貯電路和引腳封裝在塑料卡上構(gòu)成，其引腳Vcc、I/C、Clock、CS與單片機相連接。這種IC智能卡和電話IC卡相類似。用戶持此IC智能卡到供暖部門(或供暖部門授權(quán)單位)購買一定的熱量，以密碼形式寫入IC智能卡中，用戶將此IC智能卡插入管理機的IC卡插座中，單片計算機讀出卡中有預(yù)購熱量，即指令電磁閥開啟，開始供熱。在液晶顯示器中隨時顯示剩余預(yù)購熱量，當(dāng)IC智能卡中所預(yù)購熱量用完時，蜂鳴器發(fā)出報警聲音，計算機指令電磁閥關(guān)閉，停止供暖。
按照本發(fā)明的智能采暖管理機，單片計算機可采用CMOS單片計算機80C31或68HCO5或內(nèi)設(shè)程序ROM的全靜態(tài)結(jié)構(gòu)低微電壓CMOS單片計算機。后一種單片計算機能在2-3V低壓下工作，在1MHz以下頻率也可以工作。這種單片機可以省去通常單片計算機電路中所用的地址鎖存器及控制存貯器兩部分電路。
單片計算機內(nèi)控制程序由初始化程序、讀寫程序、熱量計算程序、加密程序、解密程序、防凍裂控制程序、防竊熱程序、定時程序、惡意放水懲罰程序所組成。熱量計算程序按照溫差模數(shù)轉(zhuǎn)換器和流量模數(shù)轉(zhuǎn)換器所提供的數(shù)字信號計算出所消耗的熱置，輸出到IC智能卡，加密和解密程序和IC智能卡密寫形式相對應(yīng)，初始化程序和讀寫程序為普通程序。惡意放水懲罰程序規(guī)定供水流量上限，當(dāng)檢測到供水流量明顯超過此上限時，按照懲罰性計算標(biāo)準計算耗熱量，從IC智能卡預(yù)購熱量中扣除相應(yīng)的耗熱量。
防竊熱程序在接到鉛封被切斷的信號時，立即指令電磁閥關(guān)閉，切斷供熱。
定時程序為普通倒計時程序，從定時器接收定時信號，設(shè)定開始供暖時間值，和定時器同步倒計時，定時時間終了時，指令電磁閥打開，開始供熱。
使用本發(fā)明的智能采暖管理機，將機器安裝在供熱水入口處管道上，將回水測溫器裝在回水管出口處。用戶持IC智能卡到供暖部門預(yù)購取暖熱量后將卡插入插座中，用溫度調(diào)節(jié)器設(shè)定好所要求的溫度，打開采暖管理機開關(guān)，管理機開始工作。溫度表指出實際室溫，液晶顯示器顯示出IC智能卡剩余熱量數(shù)。當(dāng)剩余熱量為零時，蜂鳴器發(fā)出報警，電磁閥自動關(guān)閉，停止供熱。
本發(fā)明的智能采暖管理機能實現(xiàn)自動取費，其有防凍裂、防竊熱、和定時供暖功能，具有對惡意放水進行懲罰的功能，實現(xiàn)了采暖管理個性化。
下面結(jié)合附圖對本發(fā)明作進一步說明。


圖1為本發(fā)明的智能采暖管理機的正面圖。
圖2為本發(fā)明智能暖管理機結(jié)構(gòu)局圖3為本發(fā)明智能暖管理機的系統(tǒng)框圖。
圖4為系統(tǒng)電路原理圖。
圖5為流量表結(jié)構(gòu)示意圖。
圖6為電磁閥結(jié)構(gòu)示意圖。
如圖1、圖2所示，本發(fā)明的智能采暖管理機由機殼1，裝在此機殼1下側(cè)面的進水管2，順次連接在此進水管2的電磁閥12，供水測溫器13，流量表14，恒溫閥15和出水管9，回水測溫器7，裝在機殼1上側(cè)的IC智能卡插座5及插在其中的IC智能卡IC1，裝在機殼1表面上的溫度表8、電源開關(guān)16，裝在機殼1內(nèi)的單片計算機11，將此單片計算機11和電磁閥12、供水測溫器13、回水測溫器7、流量表14、IC智能卡IC1、溫度表8連接起來的控制電路板3以及裝入單片計算機11內(nèi)的控制程序所組成，該控制電路板3上設(shè)有的電源和各控制電路及單片計算機相連接。
如圖1所示，機殼1面板上還設(shè)有液晶顯示器4，蜂鳴器6、定時器17，分別通過控制電路板3和單片計算機11相連接，機殼1采用鉛封，此鉛封也和單片計算機相連接。
如圖3所示控制電路板3由流量模數(shù)轉(zhuǎn)換電路AD1，溫差模數(shù)轉(zhuǎn)換電路AD2、電磁閥控制電路12′、防凍裂控制電路19、防竊熱控制電路、液晶顯示電路4′、蜂鳴器電路6′、定時器電路17′、IC智能卡插卡電路51、拔卡電路52所組成，這些控制電路由一個電源統(tǒng)一供電，并分別和單片計算機各接口相連接。
如圖1所示，恒溫閥15的溫度調(diào)節(jié)器10裝在機殼1的面板上，恒溫閥15采用7902型供暖恒溫閥。
如圖5所示，本發(fā)明的流量表14采用旋翼式水表，在此水表的調(diào)整輪143的邊緣設(shè)一塊永磁鐵144，在與調(diào)整輪143邊緣相對應(yīng)的表殼部位141內(nèi)側(cè)設(shè)一磁性傳感器145，通過控制電路板3上的流量模數(shù)轉(zhuǎn)換器AD1和單片計算機11相連接。熱水從進水口進入時，推動葉輪146旋轉(zhuǎn)，帶動主動輪142旋轉(zhuǎn)一周，永磁體144和磁性傳感器145交會一次，發(fā)出一個脈沖信號，經(jīng)模數(shù)轉(zhuǎn)換后給計算機發(fā)送一個流量信號，計算機將這些流量加起來達到一規(guī)定值時送到IC智能卡，從中扣除一份預(yù)購熱量。
這種經(jīng)過改造的流量表也可以用作為智能水表、智能煤氣表等流體流量表的傳感器。
圖1、圖2中的供水測溫器13、回水測溫器7采用金屬熱電阻或半導(dǎo)體熱敏電阻測溫器，將兩個電阻按電流反向串聯(lián)后通過控制電路板3上的溫差模數(shù)轉(zhuǎn)換器AD2和單片計算機11相連接。
如圖6所示，電磁閥12由閥體121、裝在閥體內(nèi)上部的電磁線圈122、裝在閥體內(nèi)上端中部的磁性定閥芯123、位于電磁線圈中心和定閥芯123相匹配的由導(dǎo)磁材料制成的動閥芯124、固定在動閥芯124下端的定位彈簧125、126所組成。
流量表14、電磁閥13的內(nèi)部零件可采用防銹材料制成。由于采暖設(shè)備的使用具有季節(jié)性，為了防止在非采暖季節(jié)中電磁閥、流量表、恒溫器內(nèi)部發(fā)生銹蝕，可在這些部件上設(shè)置注油旋塞和放油旋塞，在取暖季節(jié)結(jié)束，熱水排空后向其內(nèi)腔注入防銹防腐油。進入采暖季節(jié)前放出防腐油。
為了降低制造成本，提高可靠性，簡化安裝過程，可以將電磁閥、流量表和恒溫閥的殼體鑄成一體。
圖1所示的溫度表8可采用雙金屬溫度表，在溫度表8的0℃和5℃位置設(shè)兩個防凍裂電路觸點，和溫度表針形成回路，此回路通過控制電路板3和單片計算機11相連接。
如圖3所示的IC智能卡IC1由指令型的CMOS串行E2PROM存貯電路和引腳封裝在塑料卡上構(gòu)成，其引腳Vcc、I/C、Clock、CS與單片機相連接。還通過插卡電路51、拔卡電路52和單片機相連接。
圖4示出一個各控制電路和單片計算機IC2各接口相連接的一個例子(1)IC智能卡IC1的引腳Vcc、I/C、Clock、CS分別通過三級管T8-電阻R4，電阻R1、R2、R3連接到單片計算機IC211的P2.2、P3.0、P3.1、P3.2口。
(2)溫差模數(shù)轉(zhuǎn)換器AD2連接到單片計算機IC211的P2.0、P2.1口。
(3)流量模數(shù)轉(zhuǎn)換器AD1連接到單片計算機IC211的D1.0口，液晶顯示電路IC5連接到單片計算機IC211的P0.1、P0.2口。
(4)防竊熱電路19連接到單片計算機IC211的P1.3口，防凍裂電路18連接到單片計算機IC211的P1.4口，蜂鳴器電路6連接到單片計算機IC2的P1.5口，插卡電路51、拔卡電路52分別連接到單片計算機IC211的P1.1、P1.2口。
本發(fā)明的智能采暖管理機，功能齊全實用，操作簡單，為推行“一戶一閥”的工作的實行提供了可靠的技術(shù)保證。
權(quán)利要求
1.一種智能采暖管理機，其特征在于由機殼(1)，裝在此機殼(1)下側(cè)面的進水管(2)，順次連接在此進水管(2)上的電磁閥(12)，供水測溫器(13)，流量表(14)，恒溫閥(15)和出水管(9)，回水測溫器(7)，裝在機殼(1)上側(cè)的IC智能卡插座(5)及插在其中的IC智能卡IC1，裝在機殼(1)表面上的溫度表(8)、電源開關(guān)(16)，裝在機殼(1)內(nèi)的單片計算機(11)，將此單片計算機(11)和電磁閥(12)、供水測溫器(13)、回水測溫器(7)、流量表(14)、IC智能卡IC1、溫度表(8)連接起來的控制電路板(3)以及裝入單片計算機(11)內(nèi)的控制程序所組成，該控制電路板(3)上設(shè)有的電源和各控制電路及單片計算機相連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求1的一種智能采暖管理機，其特征在于所述的機殼(1)面板上還設(shè)有液晶顯示器(4)、蜂鳴器(6)、定時器(17)，分別通過控制電路板(3)和單片計算機(11)相連接，機殼(1)采用鉛封，此鉛封也和單片計算機相連接。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2的一種智能采暖管理機，其特征在于所述的控制電路板(3)由流量模數(shù)轉(zhuǎn)換電路AD1，溫差模數(shù)轉(zhuǎn)換電路AD2，電磁閥控制電路(12′)，防凍裂控制電路(18)，防竊熱控制電路(19)，液晶顯示電路(4′)，定時器電路(17′)蜂鳴器電路(6′)，IC智能卡插卡電路(51)、拔卡電路(52)所組成，這些控制電路由一個電源統(tǒng)一供電，并分別和單片計算機(11)相連接。
4.根據(jù)權(quán)利要求1的一種智能采暖管理機，其特征在于所述的恒溫閥(15)為7902型供暖恒溫閥，此恒溫閥的溫度調(diào)節(jié)器(10)裝在機殼(1)的面板上。
5.根據(jù)權(quán)利要求1的一種智能采暖管理機，其特征在于所述的流量表(14)采用旋翼式水表，在此水表的調(diào)整輪(143)的邊緣設(shè)一塊永磁鐵(144)，在與調(diào)整輪(143)邊緣相對應(yīng)的表殼部位(141)內(nèi)側(cè)設(shè)一磁性傳感器(145)，通過控制電路板(3)上的流量模數(shù)轉(zhuǎn)換器AD1和單片計算機(11)相連接。
6.根據(jù)權(quán)利要求1的一種智能采暖管理機，其特征在于所述的供水測溫器(13)、回水測溫器(7)采用金屬熱電阻或半導(dǎo)體熱敏電阻測溫器，將兩個電阻按電流反向串聯(lián)后通過控制電路板(3)上的溫差模數(shù)轉(zhuǎn)換器AD2和單片計算機(11)相連接。
7.根據(jù)權(quán)利要求1的一種智能采暖管理機，其特征在于所述的電磁閥(12)由閥體(121)，裝在閥體內(nèi)上部的電磁線圈(122)，裝在閥體內(nèi)上端中部的磁性定閥芯(123)，位于電磁線圈中心和定閥芯(123)相匹配的由導(dǎo)磁材料制成的動閥芯(124)，固定在動閥芯(124)下端的定位彈簧(125)、(126)所組成。
8.根據(jù)權(quán)利要求1的一種智能采暖管理機，其特征在于所述的溫度表(8)采用雙金屬溫度表，在溫度表(8)的0℃和5℃位置設(shè)兩個防凍裂電路觸點，和溫度表針形成回路，此回路通過控制電路板(3)和單片計算機(11)相連接。
9.根據(jù)權(quán)利要求1的一種智能采暖管理機，其特征在于所述的IC智能卡IC1由指令型的CMOS串行E2PROM存貯電路和引腳封裝在塑料卡上構(gòu)成，其引腳Vcc、I/C、Clock、CS與單片機相連接。
10.根據(jù)權(quán)利要求1的一種智能采暖管理機，其特征在于所述的單片計算機(11)采用CMOS單片計算機80C31或68HCO5或內(nèi)設(shè)程序ROM的全靜態(tài)結(jié)構(gòu)低微電壓CMOS單片計算機。
11.根據(jù)權(quán)利要求1的一種智能采暖管理機，其特征在于所述的IC智能卡IC1還通過插卡電路(51)、拔卡電路(52)和單片計算機(11)相連接。
12.根據(jù)權(quán)利要求1或2的一種智能采暖管理機，其特征在于各控制電路和單片計算機的接口系為(1)IC智能卡IC1的引腳Vcc、I/C、Clock、CS分別通過三級管T8-電阻R4、電阻R1、R2、R3連接到單片計算機IC2(11)的P2.2、P3.0、P3.1、P3.2口，(2)溫差模數(shù)轉(zhuǎn)換器AD2連接到單片計算機IC2(11)的P2.0、P2.1口，(3)流量模數(shù)轉(zhuǎn)換器AD1連接到單片計算機IC2(11)的P1.0口，液晶顯示電路IC5連接到單片計算機IC2(11)的P0.1、P0.2口，(4)防竊熱電路(19)連接到單片計算機IC2(11)的P1.3口，防凍裂電路(18)連接到單片計算機IC2(11)的P1.4口，蜂鳴器電路(6)連接到單片計算機IC2(11)的P1.5口，插卡電路(51)、拔卡電路(52)分別連接到單片計算機IC2(11)的P1.1、P1.2口。
13.根據(jù)權(quán)利要求1或2的一種智能采暖管理機，其特征在于所述的單片計算機(11)內(nèi)的控制程序由初始化程序、讀寫程序、熱量計算程序、加密程序、解密程序、防凍裂控制程序、防竊熱程序、定時程序、惡意放水懲罰程序所組成。
14.根據(jù)權(quán)利要求13的一種智能采暖管理機，其特征在于所述的熱量計算程序按照溫差模數(shù)轉(zhuǎn)換器AD2和流量模數(shù)轉(zhuǎn)換器AD1提供數(shù)字信號計算所消耗的熱量，輸出到IC智能卡IC1。
15.根據(jù)權(quán)利要求13的一種智能采暖管理機，其特征在于所述的惡意放水懲罰程序設(shè)定放水流量上限，當(dāng)檢測到供水流量明顯超過該上限時，按照懲罰性標(biāo)準計算耗熱量，并從IC智能卡IC1中取費。
16.根據(jù)權(quán)利要求13的一種智能采暖管理機，其特征在于所述的防竊熱程序在接到鉛封被切斷的信號時，立即指令電磁閥關(guān)閉，切斷供暖。
17.根據(jù)權(quán)利要求1或13的一種智能采暖管理機，其特征在于所述的定時器(17)接收定時信號，設(shè)定供暖時間值，和定時器同步倒計時，定時時間終了時，指令電磁閥打開，開始供熱。
全文摘要
本發(fā)明提供一種智能采暖管理機,由順次連接在進水管2的電磁閥12,供水測溫器13,流量表14,恒溫閥15,回水測溫器7,lC智能卡,溫度表8,控制電路板3,定時器,液晶顯示器,蜂鳴器和單片計算機11及裝入計算機內(nèi)的控制程序所組成,具有自動計費、自動取費、液晶顯示、聲音報警、定時供熱、防凍裂、防竊熱、對惡意放水進行懲罰性取費等功能,用戶可自行手動調(diào)節(jié)所要求的室內(nèi)溫度,適用于對集中供暖系統(tǒng)的“一戶一閥”的改造工程。
文檔編號G07F15/00GK1297212SQ99122558
公開日2001年5月30日 申請日期1999年11月22日 優(yōu)先權(quán)日1999年11月22日
發(fā)明者呂靜 申請人:呂靜