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随着我国热量计量事业的快速发展,供热采暖系统实行按热量收费已成为必然趋势。为了实现按户计量、科学合理的计费,设计开发了一种基于超声波技术、无线通信技术、计算机控制技术、虚拟仪器技术以及网络技术的热量计量与控制网络化系统。与传统热量计量系统相比,该系统具有免布线、体积小、运行可靠、维护方便、远程实时监控等特点,在热量计量行业的技术发展和应用前景方面具有前沿性和实用价值。
本系统中热量计量部分采用以超声波流量测量为原理的超声波热量测量技术,符合供热系统未来的发展需求。在得到用户热量数据的基础上,利用ZigBee无线网络技术组建热量计量网络,实时监控热量表的运行状态,上位机通过无线网络采集数据,并利用虚拟仪器技术对数据进行显示、存储和管理。本文的主要研究内容如下:
第一,针对目前热量计量系统中存在的主要问题,阐述了本课题的主要研究内容,并提出了需要解决的关键技术。
第二,在分析热量计量的原理以及计算方法的基础上,对K系数热量计算方法进行了修正,并分析了流量计量的误差原因。设计了超声波发射、接收及放大电路,针对需要测量纳秒级时间差的现状,提出了增加时间数字转换模块的设计方案,提高了热量表的计量精度。设计了热量表软件系统,实现对热量的计算、显示和存储以及数据传输,编写了热量表的主程序及其各中断子程序。最后,设计了室内温度的模糊控制系统。
第三,设计了热量计量无线网络节点的硬件电路。在ZigBee协议栈程序实现的基础上,编写了协调器和终端节点的应用程序。然后,分析了节点之间的数据通信过程以及热量计量网络的实现过程。最后,提出了树形路由拓扑算法,拓展了无线网络的覆盖范围,用于热量的远程计量。
第四,在LabVIEW的基础上,设计了热量计量系统的前面板,用于实时显示采集的热量数据。通过LabVIEW数据库访问包调用子Ⅵ的方式实现了LabVIEW与数据库的连接,利用SQL语言可以执行数据库的任何操作。
文章最后对全文进行了概括性的总结,提出了下一步的研究方向和研究内容。