淺談IC卡式用戶熱量表的研究

王睿

摘 要：自20世紀90年代以來，集中供熱系統已成為現代化城市的基礎設施。就我國在熱量計領域內的研究和使用現狀進行了分析，并研發出了一種適合我國居民使用的新型IC卡式熱量表。

關鍵詞：IC卡；熱量表；PIC；傳感器

中圖分類號：TU833 文獻標識碼：A 文章編號：2095-6835（2014）16-0020-02

隨著經濟的發展，供暖方式也在不斷多樣化，但我國北方城市還普遍采用區域性的集中熱水采暖。本文以用戶住房內使用的熱量為測量單位，設計出了一種新型的IC卡式戶用熱量表，該熱量表將熱量表和IC卡結合在一起，卡和表相互對應、相互牽制，只有將充值后的IC卡插入，才能使用水暖系統，這能極大地提升用戶的節能理念，同時，還可以根據用熱量進行計費，既合理又科學。

1 總體設計

本課題的主要目標是研發出一種高精度、高可靠性的熱量計。該熱量計的流量傳感器通過葉輪轉動信號轉換成電脈沖信號，通過脈沖信號的數據記錄水溫，并通過配對的溫度傳感器對進水口、回水口測溫后，將溫度值傳送到計算器。計算器根據系統入口和出口處的溫度，計算出熱量差、水流量和水流經的時間，這樣就可以計算出采暖系統實際的熱量消耗。總體來說，主要包括以下幾個部分的設計：①選擇測量元件。指測溫傳感器和流量傳感器的選擇。②規劃邏輯電路。指設計各元件之間的電路，比如溫度傳感器電路、測量電路、IC卡的端口和讀寫電路，其中還包括A/D轉換器、存儲數據、結果的可視化、鍵盤操作等設計。③主要軟件系統的設計。指設計系統所需要的計算流程、流量計算和測量流程、可視化流程、IC卡的讀入和輸出流程等軟件，使軟件在系統中能夠更好地體現自身的功能。④設計節能環保環節。

2 設計中需要解決的問題

熱量表中包含很多的高新技術。我們在借鑒歐洲產品的成熟思想時，為了規避國內熱量表研制過程中所走的彎路，也為了使開發出的產品能夠符合我國國情，本課題在研發過程中需要解決以下問題。

2.1 低功耗設計

目前，熱量表有兩種供電方式：AC電源和干電池電源。如果流量計使用AC電源，當有電時，流量計能比較準確地計算流量，而一旦出現停電事故，流量計就會完全處于停工狀態。所以，本系統應選用干電池作為供電電源。另外，干電池的使用壽命是同流量計系統的工作電流緊密相連的。當系統的工作電流為1安培數量級時，干電池無法保證系統的正常工作。如果將流量計的工作電流設計為百毫安級別，那么普通干電池的使用壽命就能提高幾個小時；如果將系統的電流設計降為微安級別，那么普通干電池的使用壽命將增加更長的時間，系統就可以更長久地保持工作狀態。

2.2 測溫電路的精度問題

多種因素都會影響測溫的精度，比如鉑電阻的選擇、A/D轉換時的零點校準、兩線制和三線制之間的選擇等，這些都是需要解決的問題。

2.3 葉輪式流量計測量

葉輪式流量計測量包括熱流量和系統脈沖數量的關系、葉輪的轉速和熱流量之間的關系、熱流量的補償辦法等。

2.4 IC卡預付費系統的設計

我國熱供應系統一直都存在“收費難”的問題，而采用卡式預付費系統不但可以很好地緩解這一問題，而且抄表員也不需要挨家挨戶的進行抄表，從而給用戶和供熱公司都帶來了很大的便利。IC卡預付費系統的設計主要包括IC 的邏輯電路設計、軟件的流程設計、電磁閥自動控制電路的設計等。

3 熱量表

熱量表的主要功能是計算用熱量，它主要包括2個溫度傳感器、熱量計算儀和流量感應傳感器。當有熱水通過時，其熱量表指針會產生偏轉，從而測得水的溫度，再加上流經時間，可按照預先設定的熱量計算公式對用戶的實際用熱量進行計算，并顯示計算結果。本設計中的流量傳感器可安裝在管道的進水口和出水口處，且溫度傳感器的安裝位置對測量的結果有略微影響。在我國，為了防止竊能現象，一般在供水管道上安裝流量傳感器。

4 IC卡式熱量表

IC卡式熱量表主要由溫度傳感器、電磁控制閥、脈沖形式的熱水測量表、微控制器熱量計算儀和IC卡等部分組成。

其中，流量計用來測量和檢測流量數據信號，溫度傳感器用來檢測和測量溫度信號。該熱量表的核心部分是微控制器，一方面，它操控流量計采集、處理溫度傳感器提供的信號，并監控用戶從供熱系統中使用的熱量值；另一方面，其內部設置了相關電路，可控制熱量表的運轉，還能在顯示測量數據的同時，對系統進行檢查，一旦出現故障將會發出警報。電磁控制閥主要具有控制水流量的功能，能夠防止用戶違章用熱或過度用熱的情況發生。用戶與售熱管理系統通過IC卡交換信息，熱量銷售管理系統主要具有管理用戶個人信息的功能，例如提供IC卡、查詢用戶的個人信息、查詢熱量費用價格信息等。

4.1 IC卡的作用

IC卡的主要功能有以下幾個：①讀取功能。使用IC卡能清楚地讀取“總用熱量”“剩余熱量”“開關閥狀態”“卡號”等項目。②記憶功能。能夠自行存儲用戶熱量表中的信息。③支配功能。當用戶的用熱量用完時，供熱閥門會自動關閉，只有當用戶再次充值并插入IC卡后，系統才能繼續工作，并且會自動扣除之前透支使用的熱量值。④警報功能。熱量余值不足時會自定報警，提醒用戶購熱；失電報警或電壓不足時會自動發出警報并關閉電子控制閥門，以保證系統的安全。⑤耗能低。在系統中可預先設置低耗模式，當用戶不進行操作時，PIC會自動設置為低功耗模式。⑥加密功能。一戶一卡，不可錯用。

摘 要：自20世紀90年代以來，集中供熱系統已成為現代化城市的基礎設施。就我國在熱量計領域內的研究和使用現狀進行了分析，并研發出了一種適合我國居民使用的新型IC卡式熱量表。

關鍵詞：IC卡；熱量表；PIC；傳感器

中圖分類號：TU833 文獻標識碼：A 文章編號：2095-6835（2014）16-0020-02

隨著經濟的發展，供暖方式也在不斷多樣化，但我國北方城市還普遍采用區域性的集中熱水采暖。本文以用戶住房內使用的熱量為測量單位，設計出了一種新型的IC卡式戶用熱量表，該熱量表將熱量表和IC卡結合在一起，卡和表相互對應、相互牽制，只有將充值后的IC卡插入，才能使用水暖系統，這能極大地提升用戶的節能理念，同時，還可以根據用熱量進行計費，既合理又科學。

1 總體設計

本課題的主要目標是研發出一種高精度、高可靠性的熱量計。該熱量計的流量傳感器通過葉輪轉動信號轉換成電脈沖信號，通過脈沖信號的數據記錄水溫，并通過配對的溫度傳感器對進水口、回水口測溫后，將溫度值傳送到計算器。計算器根據系統入口和出口處的溫度，計算出熱量差、水流量和水流經的時間，這樣就可以計算出采暖系統實際的熱量消耗。總體來說，主要包括以下幾個部分的設計：①選擇測量元件。指測溫傳感器和流量傳感器的選擇。②規劃邏輯電路。指設計各元件之間的電路，比如溫度傳感器電路、測量電路、IC卡的端口和讀寫電路，其中還包括A/D轉換器、存儲數據、結果的可視化、鍵盤操作等設計。③主要軟件系統的設計。指設計系統所需要的計算流程、流量計算和測量流程、可視化流程、IC卡的讀入和輸出流程等軟件，使軟件在系統中能夠更好地體現自身的功能。④設計節能環保環節。

2 設計中需要解決的問題

熱量表中包含很多的高新技術。我們在借鑒歐洲產品的成熟思想時，為了規避國內熱量表研制過程中所走的彎路，也為了使開發出的產品能夠符合我國國情，本課題在研發過程中需要解決以下問題。

2.1 低功耗設計

目前，熱量表有兩種供電方式：AC電源和干電池電源。如果流量計使用AC電源，當有電時，流量計能比較準確地計算流量，而一旦出現停電事故，流量計就會完全處于停工狀態。所以，本系統應選用干電池作為供電電源。另外，干電池的使用壽命是同流量計系統的工作電流緊密相連的。當系統的工作電流為1安培數量級時，干電池無法保證系統的正常工作。如果將流量計的工作電流設計為百毫安級別，那么普通干電池的使用壽命就能提高幾個小時；如果將系統的電流設計降為微安級別，那么普通干電池的使用壽命將增加更長的時間，系統就可以更長久地保持工作狀態。

2.2 測溫電路的精度問題

多種因素都會影響測溫的精度，比如鉑電阻的選擇、A/D轉換時的零點校準、兩線制和三線制之間的選擇等，這些都是需要解決的問題。

2.3 葉輪式流量計測量

葉輪式流量計測量包括熱流量和系統脈沖數量的關系、葉輪的轉速和熱流量之間的關系、熱流量的補償辦法等。

2.4 IC卡預付費系統的設計

我國熱供應系統一直都存在“收費難”的問題，而采用卡式預付費系統不但可以很好地緩解這一問題，而且抄表員也不需要挨家挨戶的進行抄表，從而給用戶和供熱公司都帶來了很大的便利。IC卡預付費系統的設計主要包括IC 的邏輯電路設計、軟件的流程設計、電磁閥自動控制電路的設計等。

3 熱量表

熱量表的主要功能是計算用熱量，它主要包括2個溫度傳感器、熱量計算儀和流量感應傳感器。當有熱水通過時，其熱量表指針會產生偏轉，從而測得水的溫度，再加上流經時間，可按照預先設定的熱量計算公式對用戶的實際用熱量進行計算，并顯示計算結果。本設計中的流量傳感器可安裝在管道的進水口和出水口處，且溫度傳感器的安裝位置對測量的結果有略微影響。在我國，為了防止竊能現象，一般在供水管道上安裝流量傳感器。

4 IC卡式熱量表

IC卡式熱量表主要由溫度傳感器、電磁控制閥、脈沖形式的熱水測量表、微控制器熱量計算儀和IC卡等部分組成。

其中，流量計用來測量和檢測流量數據信號，溫度傳感器用來檢測和測量溫度信號。該熱量表的核心部分是微控制器，一方面，它操控流量計采集、處理溫度傳感器提供的信號，并監控用戶從供熱系統中使用的熱量值；另一方面，其內部設置了相關電路，可控制熱量表的運轉，還能在顯示測量數據的同時，對系統進行檢查，一旦出現故障將會發出警報。電磁控制閥主要具有控制水流量的功能，能夠防止用戶違章用熱或過度用熱的情況發生。用戶與售熱管理系統通過IC卡交換信息，熱量銷售管理系統主要具有管理用戶個人信息的功能，例如提供IC卡、查詢用戶的個人信息、查詢熱量費用價格信息等。

4.1 IC卡的作用

IC卡的主要功能有以下幾個：①讀取功能。使用IC卡能清楚地讀取“總用熱量”“剩余熱量”“開關閥狀態”“卡號”等項目。②記憶功能。能夠自行存儲用戶熱量表中的信息。③支配功能。當用戶的用熱量用完時，供熱閥門會自動關閉，只有當用戶再次充值并插入IC卡后，系統才能繼續工作，并且會自動扣除之前透支使用的熱量值。④警報功能。熱量余值不足時會自定報警，提醒用戶購熱；失電報警或電壓不足時會自動發出警報并關閉電子控制閥門，以保證系統的安全。⑤耗能低。在系統中可預先設置低耗模式，當用戶不進行操作時，PIC會自動設置為低功耗模式。⑥加密功能。一戶一卡，不可錯用。

摘 要：自20世紀90年代以來，集中供熱系統已成為現代化城市的基礎設施。就我國在熱量計領域內的研究和使用現狀進行了分析，并研發出了一種適合我國居民使用的新型IC卡式熱量表。

關鍵詞：IC卡；熱量表；PIC；傳感器

中圖分類號：TU833 文獻標識碼：A 文章編號：2095-6835（2014）16-0020-02

隨著經濟的發展，供暖方式也在不斷多樣化，但我國北方城市還普遍采用區域性的集中熱水采暖。本文以用戶住房內使用的熱量為測量單位，設計出了一種新型的IC卡式戶用熱量表，該熱量表將熱量表和IC卡結合在一起，卡和表相互對應、相互牽制，只有將充值后的IC卡插入，才能使用水暖系統，這能極大地提升用戶的節能理念，同時，還可以根據用熱量進行計費，既合理又科學。

1 總體設計

本課題的主要目標是研發出一種高精度、高可靠性的熱量計。該熱量計的流量傳感器通過葉輪轉動信號轉換成電脈沖信號，通過脈沖信號的數據記錄水溫，并通過配對的溫度傳感器對進水口、回水口測溫后，將溫度值傳送到計算器。計算器根據系統入口和出口處的溫度，計算出熱量差、水流量和水流經的時間，這樣就可以計算出采暖系統實際的熱量消耗。總體來說，主要包括以下幾個部分的設計：①選擇測量元件。指測溫傳感器和流量傳感器的選擇。②規劃邏輯電路。指設計各元件之間的電路，比如溫度傳感器電路、測量電路、IC卡的端口和讀寫電路，其中還包括A/D轉換器、存儲數據、結果的可視化、鍵盤操作等設計。③主要軟件系統的設計。指設計系統所需要的計算流程、流量計算和測量流程、可視化流程、IC卡的讀入和輸出流程等軟件，使軟件在系統中能夠更好地體現自身的功能。④設計節能環保環節。

2 設計中需要解決的問題

熱量表中包含很多的高新技術。我們在借鑒歐洲產品的成熟思想時，為了規避國內熱量表研制過程中所走的彎路，也為了使開發出的產品能夠符合我國國情，本課題在研發過程中需要解決以下問題。

2.1 低功耗設計

目前，熱量表有兩種供電方式：AC電源和干電池電源。如果流量計使用AC電源，當有電時，流量計能比較準確地計算流量，而一旦出現停電事故，流量計就會完全處于停工狀態。所以，本系統應選用干電池作為供電電源。另外，干電池的使用壽命是同流量計系統的工作電流緊密相連的。當系統的工作電流為1安培數量級時，干電池無法保證系統的正常工作。如果將流量計的工作電流設計為百毫安級別，那么普通干電池的使用壽命就能提高幾個小時；如果將系統的電流設計降為微安級別，那么普通干電池的使用壽命將增加更長的時間，系統就可以更長久地保持工作狀態。

2.2 測溫電路的精度問題

多種因素都會影響測溫的精度，比如鉑電阻的選擇、A/D轉換時的零點校準、兩線制和三線制之間的選擇等，這些都是需要解決的問題。

2.3 葉輪式流量計測量

葉輪式流量計測量包括熱流量和系統脈沖數量的關系、葉輪的轉速和熱流量之間的關系、熱流量的補償辦法等。

2.4 IC卡預付費系統的設計

我國熱供應系統一直都存在“收費難”的問題，而采用卡式預付費系統不但可以很好地緩解這一問題，而且抄表員也不需要挨家挨戶的進行抄表，從而給用戶和供熱公司都帶來了很大的便利。IC卡預付費系統的設計主要包括IC 的邏輯電路設計、軟件的流程設計、電磁閥自動控制電路的設計等。

3 熱量表

熱量表的主要功能是計算用熱量，它主要包括2個溫度傳感器、熱量計算儀和流量感應傳感器。當有熱水通過時，其熱量表指針會產生偏轉，從而測得水的溫度，再加上流經時間，可按照預先設定的熱量計算公式對用戶的實際用熱量進行計算，并顯示計算結果。本設計中的流量傳感器可安裝在管道的進水口和出水口處，且溫度傳感器的安裝位置對測量的結果有略微影響。在我國，為了防止竊能現象，一般在供水管道上安裝流量傳感器。

4 IC卡式熱量表

IC卡式熱量表主要由溫度傳感器、電磁控制閥、脈沖形式的熱水測量表、微控制器熱量計算儀和IC卡等部分組成。

其中，流量計用來測量和檢測流量數據信號，溫度傳感器用來檢測和測量溫度信號。該熱量表的核心部分是微控制器，一方面，它操控流量計采集、處理溫度傳感器提供的信號，并監控用戶從供熱系統中使用的熱量值；另一方面，其內部設置了相關電路，可控制熱量表的運轉，還能在顯示測量數據的同時，對系統進行檢查，一旦出現故障將會發出警報。電磁控制閥主要具有控制水流量的功能，能夠防止用戶違章用熱或過度用熱的情況發生。用戶與售熱管理系統通過IC卡交換信息，熱量銷售管理系統主要具有管理用戶個人信息的功能，例如提供IC卡、查詢用戶的個人信息、查詢熱量費用價格信息等。

4.1 IC卡的作用

IC卡的主要功能有以下幾個：①讀取功能。使用IC卡能清楚地讀取“總用熱量”“剩余熱量”“開關閥狀態”“卡號”等項目。②記憶功能。能夠自行存儲用戶熱量表中的信息。③支配功能。當用戶的用熱量用完時，供熱閥門會自動關閉，只有當用戶再次充值并插入IC卡后，系統才能繼續工作，并且會自動扣除之前透支使用的熱量值。④警報功能。熱量余值不足時會自定報警，提醒用戶購熱；失電報警或電壓不足時會自動發出警報并關閉電子控制閥門，以保證系統的安全。⑤耗能低。在系統中可預先設置低耗模式，當用戶不進行操作時，PIC會自動設置為低功耗模式。⑥加密功能。一戶一卡，不可錯用。