我國供熱采暖系統的現狀：（1）采暖系統相對落后，供熱品質差，室溫冷熱不勻，系統熱效率差。（2）能耗大，調節功能落后。（3）缺乏計量手段。（4）熱費收繳困難。
　　國外的熱計量經驗表明，采取供熱計量收費措施可節能20％～30％。
　　鑒于上述原因，筆者在成功研制出一種工業溫控系統之后，設計了一種智能型溫控熱量儀表。該儀表具有經濟、簡單、可靠的特點，既節能，又滿足了需要。

1　測量原理及實現方法
1．1　測量原理
　　由熱源供應的熱水以較高溫度流入交換系統（散熱器等），以較低的溫度流出；在此過程中，通過熱量交換向用戶提供熱量。根據熱力測量公式，用戶所獲得的熱量可由下列方程式計算得出：
　　E=∫K×(T_s-T_r)×dv
式中：E——熱交換系統輸出熱量；K——比重和比熱的修正系數；T_S——進水溫度（℃）；Tr——出水溫度（℃）；V——一定時間內流經供熱系統的熱水流量（升）。
　　式中K值是一個同時取決于供回水溫度的變量，用來對比重進行修正；即，如果進水（回水）溫度不同，即使進水，回水間的溫差相同，用戶從流經系統的等量熱水中所獲得的熱量也是不同的。在熱量表的國際標準中專門談到了K值。
　　根據預先設置的室內溫度（隨時可設），測量系統自動調節電磁閥的開啟和關閉。室內感溫度裝置感應房間的實際溫度變化，并和已設的溫度值進行比較，用無線的方式發送給積算儀，指導積算儀做出正確的調節動作；室內感溫裝置設計上充分考慮了空氣溫度和外界輻射等因素。

1．2　實現方法
　　熱量表由一個熱水流量計、一對溫度傳感器、一個積算儀和室內感溫裝置組成。儀表安裝在供熱系統的進水管上，并將溫度傳感器用斜三通分別安裝在進水管和回水管上，流量計安裝在回水管上，電磁閥安裝在進水管上，用流量計測量熱水的流量，溫度傳感器測量進水、回水溫度，室內感溫裝置實時感應室內溫度，并和已設溫度（即理想的室內溫度，如26℃）相比較，并通知積算儀，使其控制電磁閥的啟閉；積算儀對溫度、流量等進行數據采集和分析；計算用戶所用熱量及所剩熱費（欠費自動關閉電磁閥，并報警，待充值后，電磁閥自動開啟）。實現了儀表的全自動控制，真正實現了智能化。

2　系統主要功能
2．1　積算儀功能
　　（1）顯示進水管，回水管的溫度及溫差，顯示范圍為0～100．0℃，溫差范圍為80℃；（2）顯示瞬時流量和累積流量，顯示范圍為0～999999．99m³；（3）顯示熱功率及累計熱量，顯示范圍為0～99999999kWh；（4）顯示運行時間；（5）通訊功能；（6）顯示熱費剩余金額0～99999．99元；（7）欠費報警。
2．2　室內感溫裝置功能
　　（1）顯示室內實際溫度，范圍為0～50．0℃；（2）設置室內恒溫溫度值，范圍為0～50．0℃；（3）實際溫度與預設溫度比較，實時通知積算儀；（4）通訊功能。

3　傳感器的選用及數學模型的建立
3．1　溫度傳感器的選用
　　本系統選用美國DALLAS公司的DS18B20數字溫度傳感器。其優點是可以把溫度信號直接轉換成串行數字信號供單片處理，單總線結構，無須外圍元器件；內部計數器對一個受溫度影響的振蕩器脈沖計數，溫度值為9bit，高位為符號位。溫度傳感器按熱量表的要求選擇。配對時應選擇3個溫度點（使每個溫度點的傳感器溫差小于0．1℃），保證在整個測量范圍內的測量精度。
3．2　流量傳感器的選用及教學模型的建立
　　本系統選用渦街流量計，其核心元件為電壓傳感器。在水管中垂直地插入一根柱狀阻力體，在其兩側就會交替產生旋渦，隨著液體下游方向運動，形成旋渦系列。儀表測量的瞬時流量（升／秒）Q與頻率（Hz）f的關系如下式：
　　  Q＝f／K
式中：K———儀表流量系數（次／升）。

4　硬件設計
4．1　積算儀硬件設計
　　在滿足準確、可靠測量的前提下，盡量降低功耗是本系統的主要原則。選用低功耗、低頻率、低電壓器件，采用多靜態的方式。單片機采用Microchip公司的低功耗產品PIC16F877，速度快，其功耗為十幾微安；溫度、流量、運行時間等數據存在非易失性存儲器24C02中。單片機大部分時間處于睡眠狀態，顯示模塊長期處于關斷狀態；有鍵按下或IC卡插入時，單片機通過中斷方式打開相應電路，使其處于工作狀態。
    電源采用美國TI公司TPS7250（有關斷功能）。在 非采暖期，供熱系統長期處于空閑狀態，利用時鐘電路（DS1302）來通知CPU，控制系統進入睡眠狀態，使整個電路基本上處于“零”功耗狀態；采暖期因溫度為非急劇變化量，采用間斷測量的方式；CPU以流量脈沖方式來喚醒電源模塊，最大限度降低功耗。
4．2　室內感溫裝置硬件電路設計
　　為節約成本，采用一般單片機（如89C2051），一套AC—DC轉換電路，室內感溫部分直接與電源相連即可。平時顯示室內實際溫度；有鍵按下，即進入設置室溫狀態。發射采用短距離模塊，時時處于發送狀態。

5　軟件設計
　　鑒于儀表的功能較多，需計量換算的數據較多，又有人為干預（插入IC卡，按鍵操作）等因素，應用程序采用模塊化和多任務系統的方式設計，但無論哪種情況都必須防止漏測，漏算的現象。軟件流程見圖2。

6　結束語
　　根據供暖運行情況，模擬全年運行狀態，對儀表熱量及熱費的計算準確度進行檢測，基本上達到了設計要求，且儀表在運行中可靠性高，這是一款理想的熱計量儀表。

參考文獻
［1］徐偉，鄒瑜．供暖系統溫控與熱計量技術［M］．中國計劃出版社，2000．
［2］葉青，寇義民．標準非接觸式IC卡在智能化儀表中的應用［J］．電測與儀表，2003，（7）．
［3］宋書鋒，等．基于PIC單片機的測溫網絡的開發［J］．儀表技術，2003，（6）．