一种具有即插即用的M-BUS总线接口的超声波热量表

摘要

本发明公开了一种具有即插即用的M-BUS总线接口的超声波热量表，包括计算器单元，所述计算器单元包括微控制器、M-BUS总线通信模块以及供给微控制器电源的电源模块，所述微控制器与所述M-BUS总线通信模块相连，并通过所述M-BUS总线通信模块与上位机相连并相互传输数据，所述微控制器内设置自动上报热量表编号模块。本发明能够支持采集器等上位机对M-BUS总线的自动组网功能，热量表接入M-BUS总线即可被识别，自动投入使用，实现了类似于计算机系统中移动硬盘的“即插即用”功能，使远传联接的操作变得简单易行。

权利要求

1.一种具有即插即用的M-BUS总线接口的超声波热量表，包括计算器单元，其特征在于，所述计算器单元包括微控制器、M-BUS总线通信模块以及供给微控制器电源的电源模块，所述微控制器与所述M-BUS总线通信模块相连，并通过所述M-BUS总线通信模块与上位机相连并相互传输数据，所述微控制器内设置自动上报热量表编号模块，所述自动上报热量表编号模块包括：侦测M-BUS总线工作状态子模块，用于侦测M-BUS总线工作状态是否为空闲；

发送热量表编号请求子模块，用于发送热量表编号登记请求；

侦测上位机读取热量表编号指令子模块，用于侦测上位机是否发出读取热量表编号指令；

发送热量表编号子模块，用于发送热量表编号至上位机；以及

侦测上位机确认热量表编号指令子模块，用于侦测上位机是否发出确认热量表编号指令；

其中，侦测M-BUS总线工作状态子模块侦测M-BUS总线工作状态是否为空闲；

如果侦测M-BUS总线工作状态子模块侦测到M-BUS总线工作状态为空闲，则发送热量表编号请求子模块工作，向上位机发出热量表编号登记请求；否则侦测M-BUS总线工作状态子模块重复进行侦测；

当发送热量表编号请求子模块发出热量表编号登记请求后，侦测上位机读取热量表编号指令子模块工作，以侦测上位机是否对热量表发出读取热量表编号指令；

如果侦测上位机读取热量表编号指令子模块侦测到上位机对热量表发出读取热量表编号指令，则发送热量表编号子模块工作，向上位机发送热量表编号；否则侦测M-BUS总线工作状态子模块重复进行侦测；

当发送热量表编号子模块向上位机发送热量表编号后，侦测上位机确认热量表编号指令子模块工作，以侦测上位机是否向热量表发出热量表编号确认指令；

如果侦测上位机确认热量表编号指令子模块侦测到上位机对热量表发出热量表编号确认指令，则完成热量表编号上报；否则驱动侦测M-BUS总线工作状态子模块重复进行侦测。

2.根据权利要求1所述的具有即插即用的M-BUS总线接口的超声波热量表，其特征在于，所述微控制器为ARM9微控制器或MSP430微控制器。

3.根据权利要求1所述的具有即插即用的M-BUS总线接口的超声波热量表，其特征在于，所述M-BUS总线通信模块包括TSS721收发器。

4.根据权利要求1所述的具有即插即用的M-BUS总线接口的超声波热量表，其特征在于，所述计算器单元还包括显示热量表编号和计量数据的显示模块，所述显示模块与所述微控制器相连。

5.根据权利要求4所述的具有即插即用的M-BUS总线接口的超声波热量表，其特征在于，所述显示模块包括LCD显示器。

说明书

一种具有即插即用的M-BUS总线接口的超声波热量表

技术领域

[0001] 本发明涉及一种热量表，特别涉及一种具有即插即用的M-BUS总线接口的超声波热量表。

背景技术

[0002] 热量表是指用于测量及显示水流经热交换器系统所释放热能量的仪表，根据最新国家标准《城镇建设行业标准CJ128-2007---热能表》和《计量检定规程JJG225-2001---热能表》的规定，热量表分为整体式（一体式）热量表和组合式热量表，整体式（一体式）热量表指由流量传感器、计算器和配对温度传感器等部件所组成的全部或部分不可分解的整体热量表，组合式热量表指由流量传感器、计算器和配对温度传感器等部件组合而成的热量表，其中流量传感器是指安装在热交换系统中用于采集水流量并发出流量信号的部件，温度传感器是指安装在热交换系统中用于采集水的温度并发出温度信号的部件；配对温度传感器是指在同一个热量表上，分别用来测量热交换系统的入口和出口温度的一对计量特性一致或相近的温度传感器；计算器是指接收来自流量传感器和配对温度传感器的信号，进行热量计算、存储和显示系统所交换的热量值的部件。热量表的工作原理是：将配对的温度传感器分别安装在热交换回路的入口和出口的管道上，将流量传感器安装在入口或出口管道上，流量传感器发出流量信号，配对传感器发出入口和出口的温度信号，计算器采集流量信号和温度信号，经过计算，显示出载热液体从入口至出口所释放的热量值。目前，根据流量传感器及测量流量工作原理的不同，热量表又分为三种：电磁式热量表、机械式热量表和超声波式热量表，其中电磁式热量表，是根据法拉第定律，当具有导电性的水流通过电磁场时会产生感应电动势，水流的速度越高，产生的感应电动势就越大，通过测量感应电动势的大小就可以得出管道内的水流速度，然后再由水的密度和管径就可确定管道内的水流量，电磁式热量表的缺点是，它不仅对水流的导电率有较高要求，而且水温的变化也会引起水流的导电率变化，水流的导电率变化又影响着对水流流速的测量精度，此外，电磁式流量计耗电量大，需要220V的交流供电，并对环境的电磁干扰敏感；机械式热量表，是利用水流流经流量计的叶轮时能推动叶轮旋转，水流的速度越大，叶轮的转速就越高，通过测量叶轮的转速就可以得出水流的速度，机械式热量表的缺点为，因其有转动部件即流量计的叶轮，增加水的阻力，其使用寿命和测量精度相对比较低；超声波式热量表，是利用超声波在管道内顺水流和逆水流的传播速度不同这一原理，来测量管道内水流的速度，水流的速度越高，超声波在管道内顺水流和逆水流的传播速度相差就越大，在相同的长度内，测量管道顺水流和逆水流超声波的传播时间差，就可以得出管道内的水流速度，因超声波式热量表无转动部件、使用寿命长，测量精度高，因此得到广泛应用。

[0003] 热量表主要用于城市集中供热计量，便于实行一户一表，分户计量，按热收费。自动抄表技术集计算机技术、通信技术、用电及计量技术于一体，利用微电子、计算机网络技术，以及采集、传感、通信等技术，自动读取和处理表计数据，将城市居民的用热、用电、用水等消费计量集中加以自动化管理，具有抄收速度块、计算精度高、抄表同时性好，以及可直接与管理中心计算机联网等优点，成为今后的发展趋势。目前，热量表大多设置网络通信接口，与采集器等上位机进行数据传输，构成远程抄表系统，来实现远程自动抄表。对于一个远程抄表系统来讲，对数据传输总线的抗外部干扰性要求非常高，要能抵抗各种容性、感性的耦合干扰，所有从设备及从设备和主设备之间都应相互隔离，同时又要求组网成本相对较低，传输线无须使用屏蔽电缆，应具有安装布线灵活、成本低廉、自动控制的特点，M-BUS总线则满足以上的要求，它采用普通双绞线，IB型、星形、环形等多种拓扑结构，从而适应现场复杂的安装环境。在我国，随着楼宇自动化和家庭远程抄表技术的应用，M-BUS作为一种低成本、简单可靠、开放的通讯总线，完全符合欧洲标准EN1434.3和我国《户用计量仪表数据传输技术条件CJ/T188-2004》的规定，彻底解决了人工抄表的弊端，真正达到了数据真实、监控及时、调控准确，也逐步得到了计量仪表生产厂家的广泛支持并逐步得到推广使用。目前，在进行热量表接入M-BUS总线组网时，需要在采集器或上位机再输入热量表编号（又称热量表地址或热量表ID）等信息才能组网，对组网调试很不方便，尤其在增加或变更热量表时，需要在上位机通信地址列表中重新进行设定后再接入热量表，需要多人同时操作调试，人工成本高。

发明内容

[0004] 本发明为解决公知技术中存在的技术问题而提供一种能够降低人工成本的具有即插即用的M-BUS总线接口的超声波热量表。

[0005] 本发明为解决公知技术中存在的技术问题所采取的技术方案是：一种具有即插即用的M-BUS总线接口的超声波热量表，包括计算器单元，所述计算器单元包括微控制器、M-BUS总线通信模块以及供给微控制器电源的电源模块，所述微控制器与所述M-BUS总线通信模块相连，并通过所述M-BUS总线通信模块与上位机相连并相互传输数据，所述微控制器内设置自动上报热量表编号模块。

[0006] 本发明还可以采用如下技术方案：

[0007] 所述自动上报热量表编号模块包括：

[0008] 侦测M-BUS总线工作状态子模块，用于侦测M-BUS总线工作状态是否为空闲；

[0009] 发送热量表编号请求子模块，用于发送热量表编号登记请求；

[0010] 侦测上位机读取热量表编号指令子模块，用于侦测上位机是否发出读取热量表编号指令；

[0011] 发送热量表编号子模块，用于发送热量表编号至上位机；以及

[0012] 侦测上位机确认热量表编号指令子模块，用于侦测上位机是否发出确认热量表编号指令；

[0013] 其中，侦测M-BUS总线工作状态子模块侦测M-BUS总线工作状态是否为空闲；

[0014] 如果侦测M-BUS总线工作状态子模块侦测到M-BUS总线工作状态为空闲，则发送热量表编号请求子模块工作，向上位机发出热量表编号登记请求；否则侦测M-BUS总线工作状态子模块重复进行侦测；

[0015] 当发送热量表编号请求子模块发出热量表编号登记请求后，侦测上位机读取热量表编号指令子模块工作，以侦测上位机是否对热量表发出读取热量表编号指令；

[0016] 如果侦测上位机读取热量表编号指令子模块侦测到上位机对热量表发出读取热量表编号指令，则发送热量表编号子模块工作，向上位机发送热量表编号；否则侦测M-BUS总线工作状态子模块重复进行侦测；

[0017] 当发送热量表编号子模块向上位机发送热量表编号后，侦测上位机确认热量表编号指令子模块工作，以侦测上位机是否向热量表发出热量表编号确认指令；

[0018] 如果侦测上位机确认热量表编号指令子模块侦测到上位机对热量表发出热量表编号确认指令，则完成热量表编号上报；否则驱动侦测M-BUS总线工作状态子模块重复进行侦测。

[0019] 所述微控制器为ARM9微控制器或MSP430微控制器。

[0020] 所述M-BUS总线通信模块包括TSS721收发器。

[0021] 所述计算器单元还包括显示热量表编号和计量数据的显示模块，所述显示模块与所述微控制器相连。

[0022] 所述显示模块包括LCD显示器。

[0023] 本发明具有的优点和积极效果是：通过在热量表的计算器单元设置微控制器和M-BUS总线通信模块，以及在微控制器中通过编程指令构建热量表编号自动上报模块，实现了热量表编号自动上报功能，当热量表接入M-BUS总线系统并与采集器等上位机联机以后，热量表会自动上报热量表编号（表号/ID地址）及其它数据。本发明支持采集器等上位机对M-BUS总线的自动组网功能，热量表接入M-BUS总线即可被识别，自动投入使用，实现了类似于计算机系统中移动硬盘的“即插即用”功能，使远传联接的操作变得简单易行。

附图说明

[0024] 图1是采集器与热量表通过M-BUS总线组网的结构框图；

[0025] 图2是热量表微控制器和M-BUS总线通信模块连接电路简图；

[0026] 图3是自动上报热量表编号模块组成及其工作流程图。

具体实施方式

[0027] 为能进一步了解本发明的发明内容、特点及功效，兹例举以下实施例，并配合附图详细说明如下：

[0028] 请参见图1～图3，一种具有即插即用的M-BUS总线接口的超声波热量表，包括计算器单元，所述计算器单元包括微控制器、M-BUS总线通信模块以及供给微控制器电源的电源模块，所述微控制器与所述M-BUS总线通信模块相连，并通过所述MBUS总线通信模块与上位机相连并相互传输数据，所述微控制器内设置自动上报热量表编号模块。

[0029] 所述自动上报热量表编号模块可包括：

[0030] 侦测M-BUS总线工作状态子模块，用于侦测M-BUS总线工作状态是否为空闲；

[0031] 发送热量表编号请求子模块，用于发送热量表编号登记请求；

[0032] 侦测上位机读取热量表编号指令子模块，用于侦测上位机是否发出读取热量表编号指令；

[0033] 发送热量表编号子模块，用于发送热量表编号至上位机；以及

[0034] 侦测上位机确认热量表编号指令子模块，用于侦测上位机是否发出确认热量表编号指令；

[0035] 其中，侦测M-BUS总线工作状态子模块侦测M-BUS总线工作状态是否为空闲；

[0036] 如果侦测M-BUS总线工作状态子模块侦测到M-BUS总线工作状态为空闲，则发送热量表编号请求子模块工作，向上位机发出热量表编号登记请求；否则侦测M-BUS总线工作状态子模块重复进行侦测；

[0037] 当发送热量表编号请求子模块发出热量表编号登记请求后，侦测上位机读取热量表编号指令子模块工作，以侦测上位机是否对热量表发出读取热量表编号指令；

[0038] 如果侦测上位机读取热量表编号指令子模块侦测到上位机对热量表发出读取热量表编号指令，则发送热量表编号子模块工作，向上位机发送热量表编号；否则侦测M-BUS总线工作状态子模块重复进行侦测；

[0039] 当发送热量表编号子模块向上位机发送热量表编号后，侦测上位机确认热量表编号指令子模块工作，以侦测上位机是否向热量表发出热量表编号确认指令；

[0040] 如果侦测上位机确认热量表编号指令子模块侦测到上位机对热量表发出热量表编号确认指令，则完成热量表编号上报；否则驱动侦测M-BUS总线工作状态子模块重复进行侦测。

[0041] 在上述的实施例中，所述微控制器可为ARM9微控制器或MSP430微控制器，所述M-BUS总线通信模块可包括TSS721收发器。

[0042] 以及所述计算器单元还可包括显示热量表编号和计量数据的显示模块，所述显示模块与所述微控制器相连，所述显示模块可包括LCD显示器。

[0043] 本发明的工作原理：

[0044] 在热量表的主板上增设M-BUS总线的通信电路，同时在热量表的计算器单元中通过指令编程构造自动上报热量表编号至采集器等上位机的模块，当热量表接入M-BUS总线系统并与采集器等上位机联机以后，自动上报热量表编号模块启动，热量表就会自动上报表号地址及其它数据，实现了“即插即用”功能，当新设或增设热量表接入已完成组网的M-BUS总线系统时，能够实现自动申报热量表编号，采集器等上位机可及时更新热量表编号数据。

[0045] 自动上报热量表编号模块的工作流程，请参见图3，包括如下步骤：

[0046] （a）热量表接入M-BUS总线，进入M-BUS总线系统；

[0047] （b）侦测M-BUS总线工作状态子模块工作，开始侦测M-BUS总线工作状态是否为空闲，即M-BUS数据通讯是否有空闲；

[0048] （c）如果侦测到M-BUS总线工作状态为空闲后，则发送热量表编号请求子模块工作，向采集器等上位机发出热量表编号登记请求；否则返回执行步骤（b）；

[0049] （d）发出热量表编号登记请求后，侦测上位机读取热量表编号指令子模块工作，侦测采集器等上位机是否对热量表发出读取热量表编号指令；

[0050] （e）如果侦测到上位机对热量表发出读取热量表编号指令，则发送热量表编号子模块工作，发送热量表编号至上位机；否则返回执行步骤（b）；

[0051] （f）向上位机发送热量表编号后，侦测上位机确认热量表编号指令子模块工作，以侦测采集器等上位机是否完成登记热量表编号并向热量表发出确认热量表编号指令；

[0052] （g）如果侦测到上位机对热量表发出确认热量表编号指令，则流程结束；否则返回执行步骤（b）。