基本信息
- 項目名稱：
- 自供電無線多功能熱量計
- 小類：
- 信息技術
- 大類：
- 科技發(fā)明制作A類
- 簡介：
- 本套系統(tǒng)以物聯網技術為基礎，以基于Zigbee協議的CC2530芯片為控制核心和無線傳輸模塊，采用水流發(fā)電機作為系統(tǒng)的供電單元，替代了現有的電池或電源供電方式，將暖氣中水的動能利用起來，實現了自供電技術。并且，通過物聯網技術，將入水管、出水管的單個供暖單元和整個供暖系統(tǒng)組成網絡，通過無線的方式對出入水管進行溫度測量，在解決了明線測量問題的同時，大大提高了系統(tǒng)的可靠性和安全性。
- 詳細介紹：
- 自供電無線多功能熱量計，該裝置具有自行解決系統(tǒng)自身的供電問題，并且可以自行組成網絡，實現無線信息傳輸等特點。其中水流發(fā)電機作為供電系統(tǒng)，再經過穩(wěn)壓電路得到平穩(wěn)電壓為鋰電池充電，無需外接電源；系統(tǒng)通過一個轉換電路進行狀態(tài)的轉換，從休眠狀態(tài)換到工作狀態(tài)，水流發(fā)電機作為測量水流速度的傳感器使用，溫度傳感器與CC2530芯片組成溫度測量與傳輸模塊，其中一個CC2530作為副芯片，把通過A/D采集到的溫度信息用無線模式傳到主芯片，經過主芯片的計算得熱量差值。主、副芯片通過Zigbee技術可以組成無線通信網絡，實現主從芯片間信息的無線傳輸。收費部門也可以通過這種基于物聯網的通信技術，實現無線抄表。
作品圖片
作品專業(yè)信息
設計、發(fā)明的目的和基本思路、創(chuàng)新點、技術關鍵和主要技術指標
- 作為建筑節(jié)能的一項基本措施，國家建設部已將熱量計量收費列入《建筑節(jié)能2010年規(guī)劃》。國家“十二五”規(guī)劃也明確提出，物聯網技術將會在智能電網、金融與服務業(yè)、國防軍事等十大領域重點部署。針對國家政策支持以及現如今冬季供暖中出現的熱費糾紛及供暖質量問題，分戶按熱量計量已經迫在眉睫。故提出自供電無線多功能熱量計。即在居民家中安裝本套系統(tǒng)，暖氣關停、溫度高低均由用戶自行控制，供暖企業(yè)最終據計量表顯示數字收費。本項目利用熱循環(huán)系統(tǒng)中的水通過水流發(fā)電機進行發(fā)電，輸出的電壓對應相應的水流流速，不僅能利用其發(fā)電還能利用它測流速。系統(tǒng)采用CC2530芯片結合測溫電路輸出的電壓，供暖系統(tǒng)的流量等數據，設計出具備無線傳輸功能的熱計量表。通過ZigBee技術組織無線網絡可以在一定空間內檢測裝置的工作情況。 創(chuàng)新點： 1）自供電 2）采用基于物聯網的Zigbee技術將信息進行傳輸 3）當水流速度過小時，會自動報警，便于監(jiān)管。 4）應用范圍廣，可以應用到各種供熱系統(tǒng)的熱量檢測。 技術關鍵： 1）Zigbee技術 2）物聯網技術 3）傳感器技術 4）自發(fā)電技術 主要技術指標： 1）無線通信傳輸距離：40米以上 2）發(fā)電機供電電壓：≥3.5V 3）顯示屏功耗：≤20mW 4）流速測量的線性范圍：0.175～0.35 m/s 5）系統(tǒng)消耗最大電壓：≤5V 6）系統(tǒng)消耗最大電流：≤100mA 7）系統(tǒng)總體誤差: ≤1.5%
科學性、先進性
- 現有熱量計量裝置，大多實現了智能化，但供電系統(tǒng)基本采用外供電或電池供電，本裝置采用水流發(fā)電實現自供電，具有結構簡潔、安裝方便、維護便利等特點。在流量計量上，現有的熱量計量裝置，多采用超聲流量測量原理，結構復雜，成本難以下降。本裝置在實現自供電的同時，不增加額外的配件，通過感生電動式原理對流量的檢測，簡化了裝置的復雜性，降低了成本。 不僅如此，本系統(tǒng)還設置有睡眠功能，進一步降低了功耗。本系統(tǒng)采用無線網絡的方式，可靠性增強，不受距離的限制，將系統(tǒng)的數據隨時展現在用戶眼前，而且操作方便，便于用戶直接操作。 本系統(tǒng)使用zigbee技術實現系統(tǒng)信號傳輸及控制功能，屬于物聯網的范疇，可較好的與其他網絡融合，無需更換新的系統(tǒng)，可拓展性較強。應用前景可觀
獲獎情況及鑒定結果
- 獲2011年“挑戰(zhàn)杯”全國大學生課外學術科技作品競賽**賽區(qū)一等獎
作品所處階段
- 作品處于實驗室研制階段，已完成系統(tǒng)樣機的試制，運行穩(wěn)定，將會在系統(tǒng)小型化、集成化方面進行努力。
技術轉讓方式
- 專利實施許可轉讓
作品可展示的形式
- 圖片、樣品、現場演示
使用說明,技術特點和優(yōu)勢,適應范圍,推廣前景的技術性說明,市場分析,經濟效益預測
- 為解決近些年來北方供暖出現的各種糾紛，提出按熱量收取取暖費，實現公平、公正的取暖收費標準，從而需要一種低功耗、低成本、高智能化的熱量計量儀器。 本系統(tǒng)直接利用水流的流動產生感應電動勢為系統(tǒng)提供能源，并用可充電電池將剩余的電能儲存起來，循環(huán)利用，提高能源利用率，并可以同時測出水流的流速。系統(tǒng)設有電壓檢測報警及電源保護等功能。應用液晶顯示器LCD顯示用戶所用信息，用戶不需要查看熱量等信息時LCD不顯示，又一步降低系統(tǒng)功耗。硬件電路簡單而穩(wěn)定，采用微電流源為精密溫度傳感器供電，解決溫度漂移等硬件問題。 用戶可通過按下可移動的終端設備上的復位、喚醒、熱量顯示、功率顯示等按鍵顯示出用戶需要看到的信息，具有方便快捷、簡單易懂等特點。以其低功耗、低成本、高效率、高可靠性、可拓展性等多方面性能上領先現有的同類產品。具有非常廣闊的推廣前景。
同類課題研究水平概述
- 目前國內外研究的熱量計費系統(tǒng)多數是解決測量熱量的手段和方法，市場上主要的熱量計量裝置分為機械式計量表和電子式計量表，其中機械式計量表已經被淘汰，現有的電子式計熱裝置均需外接電源線或使用電池，外接電源線取電困難，走明線不美觀，存在安全隱患，且不易管理；單獨使用電池，易出現計費偷停，一般需要定期維護，否則會造成計熱不準。同時，入戶管道與出戶管道之間距離不固定，給系統(tǒng)的測量也帶來了諸多不便。因此，解決供電問題的同時實現無線測量及數據傳輸成為了必然。供熱家庭入戶端與出戶端的無線測量技術在國內相關產品及技術中也沒有被使用。
