蒸汽计量IC卡预付费控制系统的应用

胡艳艳　白秋敏

摘 要摘要蒸汽做为一种独特的能源介质，在工业动力和民用取暖方面具有不可替代的优势，做为承担供热职能的热力公司方面，出于企业经营和公平的需求出发，及时收取热费成为企业经营质量的关键因素。为了能够及时收取热费保障供热企业顺利运营以及公平起见，诸多供热公司提出了对预付费IC卡计量装置的强烈需求。不同于水、电、燃气等计量介质，在流量计量活动中，蒸汽是最为复杂和困难的计量介质之一，因其状态不稳多变且受影响因素较多，难以达到准确计量的理想状态，而且安全因素和用汽单位生产成本关联影响更是不容忽视。因此，该产品注定不能成为普及产品，而是定制产品，从而造成了市场上产品的复杂性和质量的不确定性。本文从多角度阐述产品的功能和实现及优化产品性能的方式，使产品安全、便捷、可靠、有效实现IC卡预付费管理功能，以期达到和深度满足市场对该产品的使用需求。

【关键词】蒸汽计量 IC卡预付费 精确计量 有效控制 用汽安全 智能调控

蒸汽计量IC卡预付费控制系统，是通过接收蒸汽计量系统的计量数据以及定时通过串行口输出和接收各种数字量以供给用户组成数据传输网络，同时该系统以单片机为核心实现了IC卡充值预付费功能，就是所谓的“先交钱后用汽”，该系统通过阀门控制电路结合电动控制阀门共同组成闭环控制系统，适合贸易结算使用。

1 实现精确计量

实现精确计量，是预付费系统实现的前提条件，是体现贸易公平的准绳，流量计是蒸汽计量IC卡预付费控制系统的最根本的部分。

准确根据流量范围选型是实现精确计量的关键点，目前在供热行业的蒸汽测量中，因为其温度高的原因没有很多流量计可以选择，多使用涡街、标准节流装置（孔板、喷嘴等）、V锥、弯管等流量计来计量。这四种流量计除了涡街能达到1：10—1：15的量程范围外，V锥、孔板、弯管流量计量程比常规为1：3，理论上理想的量程范围可以通过匹配优质的差压变送器达到1：10，这在实际工况选型时几乎不可能，当管道内流量超出仪表的测量范围时，流体会出现射流、流量仪表计量误差更是无法计量，通常仪表计量的数据远小于实际流量。

还有实际运营中的部分恶意偷汽行为造成流量计量失常：

主要手段有以下几种：

（1）破坏仪表信号线、造成温度、压力或者流量信号线短路，以达到偷汽目的。当温度信号短路时，温度显示常温，蒸汽密度下降，瞬时流量几倍的下降。压力、流量信号短路时直接显示测量值为零，致使流量不计或者密度下降。

（2）贿赂供热公司的抄表或者维修人员，修改仪表参数致使仪表少计，以达到偷汽目的。

（3）恶意给计量仪表断电，使仪表在使用过程中不工作，从而偷汽。

解决精确计量的方法首先是解决流量计的选型问题，蒸汽参数和流量范围准确是设备不能解决的。在选型无误的前提下，如本系统中的流量计量主要针对恶意偷汽行为增加如下功能：

（1）断线、短路补偿和判断报警功能，以温度信号为例，正常温度175度左右，如出现短路情况则系统智能判断出现信号短路，启动短路补偿功能，按照预先设定好的温度175度继续进行补偿计量，同时界面上出现提醒标识（目前仪表出于断线补偿状态），避免用户出现重大损失。

（2）仪表参数的恶意修改问题，首先系统内置参数修改记忆功能，核实修改过参数一目了然，容易查找时间节点，分析并找补损失；其次，仪表参数会通讯上传到主系统，如果发生变化，会报警提示管理人员。

（3）系统配备UPS后备电源，除短暂位置正常供汽外，可以实现断电报警（发送短信或者通讯到主系统提醒管理人员及时终端供汽或者恢复供电）。

2 有效进行阀门控制

系统配置专门的阀门控制电路，准确可靠的控制电动阀门的开关动作；并通过阀位反馈功能，及时了解阀门的动作状态和可靠性，如有故障状态和执行不到位的情况，及时报警提示管理人员，更换或者维修相关设备。

3 阀门的动作与用汽安全

蒸汽不同于普通的水和气体，蒸汽管路阀门的开启和关闭具有严格的操作规范；

具体采用如下策略：

（1）阀门启动，用户充值后，管道预热系统功能启动、表阀执行步进动作信号，直到完全开启达到正常供热状态，热网管理人员无需到现场即可实现安全送汽。避免了传统的预付费系统容易自动开阀过快，造成的危险事故。

（2）阀门关闭，当热网监控中心得知现场表内费用不足时，可自动向热用户发出手机短信充值提醒，同时现场仪表发出蜂鸣报警声。若用户仍不充值，表内余额为零时，系统表阀自动关闭，停止供热。

4 恶意破坏系统的应付策略

（1）有非操作人员打开计量控制柜，系统上报防入侵报警。

（2）非法密码侵入，系统记录非法侵入时间和侵入次数，并上传报警。

（3）现场220V或380V市电断电加后备蓄电池自动供电方式，并上传断电报警。

（4）信号通路断线/短路，启动应急计量补偿机制，显示应急补偿状态，上传故障状态报警。

5 智能调控和管理

蒸汽计量IC卡预付费控制系统并入远程蒸汽数据管理系统，可以为用户提升一系列热网管理手段：

实现现场蒸汽参数的查看、汇总、分析功能；能单独显示用户子站的全测量参数及设置参数；自动生成各热用户的瞬时流量、温度、压力、累计流量、频率或差压的并行历史曲线，并可查询任意用户、任意参数、任意时段的历史数据，历史数据和曲线应便于转存和打印。

热平衡分析和热网平衡，根据供热参数和用户用能参数对比，形成综合的供热调节方案，可以根据阀门控制权限，对用汽热负荷进行远程的调试和调节，起到供热用户网络的平衡的节能目标。

6 结束语

蒸汽计量IC卡预付费控制系统，首先是一套能够满足计量需求的流量计产品；其次是一套具备控制功能的预付费管理系统；第三、满足安全用气的潜在关注点；第四、满足防盗、断电以及恶意破坏的管理需求；第五、结合能管系统能够实现用汽调控的诸多管理需求。该系统的应用，能够缓解蒸汽部门因先用汽后付费所带来的资金紧张，不仅可以提高蒸汽供应管理部门的工作效率，并在技术上，为节省蒸汽，合理的利用蒸汽创造了条件。

参考文献

[1]何宾.8051片上可编程性能原理及应用[M].北京.化学工业出版社，2012.

[2]纪纲.流量测量仪表应用技巧[M].北京：化学工业出版社，2003.

[3]馬明，杨志勇，供热首站供热调节设计特点探讨[M].新疆电力，2005（03）.

作者单位

石家庄奥森自动化仪表有限公司 河北省石家庄市 050081