远程调压阀
文献综述—课题研究背景及意义
在我国，北方在冬春季节比较寒冷，需要对每户居民供热。集中供热（图1）是北方城镇主要所采用的取暖方式。在过去很长的一段时间里，政府主要将集中供热作为对居民的一项福利政策，因此长期实行供暖收费政策的是按面积收取供暖费。显然这种收费方式不合理：一方面影响了供热单位的积极性，原有的供热系统无法对不缴费用户采取强制措施，不交费也可以用热，导致供热单位时常为收费烦恼，大多数的供热单位经济效益都不太景气，进而严重影响了供热的品质；另一方面用户本着取暖只按面积收费、不管用多久用多少都收取同样的费用的思想，导致有时屋内无人时供热阀门也开着，即使过热时宁愿开窗也不调小阀门等严重浪费热量的现象。据统计，每年供暖浪费的热能占总热能的20%[1]。 图1：集中供热
由于按面积收费带来巨大的浪费，国家建设部、发改委等8部门于2003年联合出台了《关于城镇供热体制改革试点工作的指导意见》，当中提到“停止福利供热，实行用热商品化、产业化”，“改革现行热费计算方式，逐步取消按面积收热费，积极推行按用热量分户计量收费办法”等促进供热体制改革的措施[2]。实行分户计量方式十分有必要的。它具有以下优点：
液压集成块（1）实行分户计量，用户可自主决定用热时间，调节用热温度，提高用户的舒适性，同时提高用户的节能意识。据国外相关资料统计：实行集中用户分
户计量方式可节能20%-30%[3][4]。
（2）减少了物业或者供热单位与住户之间的纠纷，方便相关部门进行管理，如对于欠费的住户可以对其停止供暖以督促其在限定时间内缴费。
（3）实现了收费合理化，即谁用热，谁交钱；不交钱，不供热；用多少，交多少。建立了既合理又科学的供暖体制，提高了供热品质。
分户计量方式改革极大推动了热量表的消费。随着分户计量方式改革，每个热用户都需要一个热量表（超声波热量表或者机械式热量表）来计量显示用热，由此带来了对热量表的巨大的市场需求。据统
计，2009年我国热量表消费量为73.98万台，2010年超过300万台，据预测，未来几年中，全国将会有5000万台热量表被应用到实际当中[3][4]。
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图2：分户计量方式
然而，热量表的大面积的应用，也带来两方面的问题：一方面，热量表厂商的热量表出厂前的标定工作量巨大，以2010年生产300万台热量表为例，每台热量表标定至少需要1小时，则总共需要300万小时才能完成标定；另一方面，热力公司的抄表工作量巨大，以拥有700万城市常住人口的济南为例，大约有200万户家庭和100万个单位需要安装热量表，直接导致热力公司每个月都不得不投入巨大的人力物力完成浩大的抄表工程。
1.2传统人工抄表的弊端
无论是热量表厂商的标定工作，还是热力公司的抄表工作，传统的方式都是依赖于人工抄表方式。然而，人工抄表存在着很多弊端，以热力公司的人工抄表为例[2][3]：
（1）人工抄表的主体是人，首先受到人的制约，抄表人的行为、情绪会直接影响到所抄数据的准确性，如果抄表人为了赶时间，抄表时匆匆查看表头，很容易读错数据或混淆用户编号，造成用户之间或与热力公司的纠纷。 （2）热量表安装的楼宇环境变化复杂（如图3所示），同一表井之内基本上还会安装有其他计量仪表，表井大小、形状及位置不同，如果在没有照明或者光线昏暗的环境下，抄表人员容易读错表头，直接影响了抄表数据的准确性。
（3）除了热量表前期安装的成本，人工抄表所带来的后续人工成本也颇高。随着城市化速度加快，城市的面积不断在扩充，居住小区以高楼居多，热力公司需要雇佣大量的人员来进行抄表、统计用热，据调查每人每天工作八小时最快能完成100台热量表的抄表。以15万户为例，完成一次抄表工作则至少需要雇佣1500个人才行。这种需要临时招聘人力，并组织人员培训，又要保证查抄数
据的准确性，对于供热单位来说无疑是个艰巨的工程。
（4）人工抄表很难实现统一时点查抄数据，从供热开始，热量表开始在统一时间计数，用户如果初
装热量表，首次确定热量表读数应该从热量表当前的计数开始，然而，人工抄表从第一个热用户开始到最后一户，中间相差甚至数十天，热量表读数已经有很大的差异，因此容易到导致热用户与热力公司之间的纠纷。（5）人工抄表不可能做到对热表的实时监控，如果供热过程中发生故障或者突发事故，热力公司无法获知并及时处理；如果有用户拖欠用热费用，无法关闭或者暂停欠费用户的供热，造成不交钱也可以用热。
图3：人在复杂的楼宇环境下抄表
综上所述，人工抄表已不适用于热力网系统。随着热量表的年消费量和年安装量不
断上升，无论是热量表厂商，还是热力公司，都亟需一种自动化程度很高的自动远程抄表系统。
1.3集中抄表系统简介
智能平衡代步车集中抄表系统采用数据通讯技术，实现热量表单片机（下位机）和数据服务器（上位机）之间计量数据和操作命令的传输，进而实现自动抄表、远程控制、自动报表、自动查询、自动计费、智能化管理等功能[5]。当集中抄表系统应用于热量表厂商时，可大幅度提高热量表出厂前标定工作的自动化程度，提高标定效率；当集中抄表系统应用于热力公司热表网络时，可使热力公司的管理人员足不出户，就能实时监控居民楼内各仪表的工作情况，并随时完成对各热量表的抄表工作。
图4：集抄系统的原理图
1.4抄表系统的研究现状
目前已有的抄表系统有以下几种方案[6]：
1.总线制抄表方案：
通过一条总线传输数据，就能自动抄收该总线上所有的热量表数据，并同步显示在智能采集器显示屏或服务器显示屏上[7][8]。该总线可以是RS-232、RS-485串口总线，也可以是M-Bus仪表总线，同时也可以通过M-Bus集中器的转换，实现多种总线方式的混合连接。
显然，该方案布线简单、经济成本较低、抗干扰性强且数据安全准确性好，但同时，该方案的缺点是串口线或者M-Bus仪表线的传输距离都有限制。综合考虑上述因
素，该方案特别适用于将主站系统安装在小区内的换热站或特定的一个位置内的抄表系统。应用于热量表厂商的抄表系统，十分符合上述特点，因此可以采用总线制抄表方案，实现热量表的自动化标定。
2.无线抄表方案：
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因为总线制抄表方案必须布置线路，所以工程的施工会带来一些问题，特别是在一些旧的小区内实施时，布线将面临更多的困难。因此，提供红外、射频等无线抄表方案是一种合理的解决方案[9]。
首先介绍一下红外抄表方案：该抄表方案一改抄表人员肉眼抄表、手工记录的方式，使用掌上红外抄表仪读取并记录用户热量表上的数据，然后将掌上红外抄表仪与数据服务器连接，将抄表数据上传给数据服务器。这种方案很大程度上规避了人工抄表的主观性和不准确性，但其本质仍然是一种效率比较低下的人工抄表方式。
然后介绍一下射频抄表方案：该方案要求每台热量表都拥有独立的无线发射模块（如RF模块，zigbee模块等），抄表人员只需要携带无线抄表仪在用户小区内行走一圈，就能将各家各户的热量表数据读取并保存下来，无需入户抄表。该方案在一定程度上减轻了抄表人员的工作量，但该方案的缺点是经济成本太高。
机器人焊接系统3.IC卡预付费方案：
将IC技术应用于热量表，通过IC卡上的数据来对用户进行管理，通过用户预付费用，实现先付费后用热[10]。用户先付钱再消费，可以杜绝欠费、迟交费的情况，方便供应公司管理，但该方案的缺点是热量表的成本太高[11]。
4.远传抄表系统方案：
即远程抄表系统，通过专用通讯网络（GPRS网络、Internet互联网等）传输数据，就能准确抄收各个用户的仪表数值，并对用户的供热进行管理和监控[12]。
该方案的总体设计思路是利用GPRS／CDMA等传输技术来实现近、远程数据收集。在该系统中，无线抄表指令下达以后，利用前端的数据采集器与热量表进行通讯完成抄表，数据抄完之后进入本地缓存状态，然后经过GPRS／CDMA收发终端上传给数据服务器[12][13]。
在硬件上，该系统的核心设备是通讯设备层的数据采集器（或集中器）：采集器对热量表的数据下行可采用RF射频等无线技术或者M-Bus等有线技术，可以根据现场情况在每栋楼或每个楼单元配置一个采集器，采集整个楼的热量表；采集器的上行可采用网络通讯方式，一般需要有网络运营商提供的网络服务。
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