基本信息
- 项目名称：
- 自供电无线多功能热量计
- 来源：
- 第十二届“挑战杯”作品
- 小类：
- 信息技术
- 大类：
- 科技发明制作A类
- 简介：
- 本套系统以物联网技术为基础，以基于Zigbee协议的CC2530芯片为控制核心和无线传输模块，采用水流发电机作为系统的供电单元，替代了现有的电池或电源供电方式，将暖气中水的动能利用起来，实现了自供电技术。并且，通过物联网技术，将入水管、出水管的单个供暖单元和整个供暖系统组成网络，通过无线的方式对出入水管进行温度测量，在解决了明线测量问题的同时，大大提高了系统的可靠性和安全性。
- 详细介绍：
- 自供电无线多功能热量计，该装置具有自行解决系统自身的供电问题，并且可以自行组成网络，实现无线信息传输等特点。其中水流发电机作为供电系统，再经过稳压电路得到平稳电压为锂电池充电，无需外接电源；系统通过一个转换电路进行状态的转换，从休眠状态换到工作状态，水流发电机作为测量水流速度的传感器使用，温度传感器与CC2530芯片组成温度测量与传输模块，其中一个CC2530作为副芯片，把通过A/D采集到的温度信息用无线模式传到主芯片，经过主芯片的计算得热量差值。主、副芯片通过Zigbee技术可以组成无线通信网络，实现主从芯片间信息的无线传输。收费部门也可以通过这种基于物联网的通信技术，实现无线抄表。
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作品专业信息
设计、发明的目的和基本思路、创新点、技术关键和主要技术指标
- 作为建筑节能的一项基本措施，国家建设部已将热量计量收费列入《建筑节能2010年规划》。国家“十二五”规划也明确提出，物联网技术将会在智能电网、金融与服务业、国防军事等十大领域重点部署。针对国家政策支持以及现如今冬季供暖中出现的热费纠纷及供暖质量问题，分户按热量计量已经迫在眉睫。故提出自供电无线多功能热量计。即在居民家中安装本套系统，暖气关停、温度高低均由用户自行控制，供暖企业最终据计量表显示数字收费。本项目利用热循环系统中的水通过水流发电机进行发电，输出的电压对应相应的水流流速，不仅能利用其发电还能利用它测流速。系统采用CC2530芯片结合测温电路输出的电压，供暖系统的流量等数据，设计出具备无线传输功能的热计量表。通过ZigBee技术组织无线网络可以在一定空间内检测装置的工作情况。 创新点： 1）自供电 2）采用基于物联网的Zigbee技术将信息进行传输 3）当水流速度过小时，会自动报警，便于监管。 4）应用范围广，可以应用到各种供热系统的热量检测。 技术关键： 1）Zigbee技术 2）物联网技术 3）传感器技术 4）自发电技术 主要技术指标： 1）无线通信传输距离：40米以上 2）发电机供电电压：≥3.5V 3）显示屏功耗：≤20mW 4）流速测量的线性范围：0.175～0.35 m/s 5）系统消耗最大电压：≤5V 6）系统消耗最大电流：≤100mA 7）系统总体误差: ≤1.5%
科学性、先进性
- 现有热量计量装置，大多实现了智能化，但供电系统基本采用外供电或电池供电，本装置采用水流发电实现自供电，具有结构简洁、安装方便、维护便利等特点。在流量计量上，现有的热量计量装置，多采用超声流量测量原理，结构复杂，成本难以下降。本装置在实现自供电的同时，不增加额外的配件，通过感生电动式原理对流量的检测，简化了装置的复杂性，降低了成本。 不仅如此，本系统还设置有睡眠功能，进一步降低了功耗。本系统采用无线网络的方式，可靠性增强，不受距离的限制，将系统的数据随时展现在用户眼前，而且操作方便，便于用户直接操作。 本系统使用zigbee技术实现系统信号传输及控制功能，属于物联网的范畴，可较好的与其他网络融合，无需更换新的系统，可拓展性较强。应用前景可观
获奖情况及鉴定结果
- 获2011年“挑战杯”全国大学生课外学术科技作品竞赛**赛区一等奖
作品所处阶段
- 作品处于实验室研制阶段，已完成系统样机的试制，运行稳定，将会在系统小型化、集成化方面进行努力。
技术转让方式
- 专利实施许可转让
作品可展示的形式
- 图片、样品、现场演示
使用说明,技术特点和优势,适应范围,推广前景的技术性说明,市场分析,经济效益预测
- 为解决近些年来北方供暖出现的各种纠纷，提出按热量收取取暖费，实现公平、公正的取暖收费标准，从而需要一种低功耗、低成本、高智能化的热量计量仪器。 本系统直接利用水流的流动产生感应电动势为系统提供能源，并用可充电电池将剩余的电能储存起来，循环利用，提高能源利用率，并可以同时测出水流的流速。系统设有电压检测报警及电源保护等功能。应用液晶显示器LCD显示用户所用信息，用户不需要查看热量等信息时LCD不显示，又一步降低系统功耗。硬件电路简单而稳定，采用微电流源为精密温度传感器供电，解决温度漂移等硬件问题。 用户可通过按下可移动的终端设备上的复位、唤醒、热量显示、功率显示等按键显示出用户需要看到的信息，具有方便快捷、简单易懂等特点。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领先现有的同类产品。具有非常广阔的推广前景。
同类课题研究水平概述
- 目前国内外研究的热量计费系统多数是解决测量热量的手段和方法，市场上主要的热量计量装置分为机械式计量表和电子式计量表，其中机械式计量表已经被淘汰，现有的电子式计热装置均需外接电源线或使用电池，外接电源线取电困难，走明线不美观，存在安全隐患，且不易管理；单独使用电池，易出现计费偷停，一般需要定期维护，否则会造成计热不准。同时，入户管道与出户管道之间距离不固定，给系统的测量也带来了诸多不便。因此，解决供电问题的同时实现无线测量及数据传输成为了必然。供热家庭入户端与出户端的无线测量技术在国内相关产品及技术中也没有被使用。
