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    3.3.2  上位机数据通信    14
    3.3.3  AVR单片机模块与射频通讯模块的通信    14
    3.3.4  射频通讯模块与IC卡的通信    15
    3.3.5  充值/扣款功能    15
    3.3.6   IC卡修改功能    16
    3.3.7  信息存储功能    16
    3.3.8  刷卡显示    16
    3.4  程序实际功能实现:    18
    4  IC卡读写器系统的调试与分析    21
    4.1  硬件部分的搭建    21
    4.2  USART调试    21
    5  结束语    24
    5.1  论文工作总结    24
    5.2  工作展望    24
    致  谢    25
    参考文献26
    1  绪论
    1.1  课题的研究背景
    热量的准确计量以及对热量的科学合理收费,是保证热量生产、供给及消费公平与效率的基础。近年来,随着国家节能减排工作的不断推进,我国北方地区的新造建筑基本都已安装了热计量表,既有建筑的热计量改造工作也在大力推进,将陆续改变以前按住宅面积收取暖气费的模式,改为按热计量表的计量值进行收费。这种全新的计量收费方式,对于用户来说,多用热多缴费,少用热少缴费,保证了用热公平;对于供热单位来说,节约了能源消耗,提高了供热效能。
    新的计费模式虽然提高了能源的使用效率,但同时也带来了收费难的问题。当前,供热公司通常通过M-Bus总线抄表计费,但遇到不缴费或拖延缴费的情况,收缴费用就成了一个难题[1]。常见的控制缴费的方式有如下四种,它们的特征如下:(1)在管道井的进户管道上加装锁闭阀,对不按时缴费的用户,供热单位可将其阀门关闭,但用户可以自行打开阀门。(2)加装一个磁性锁闭阀,一种用户可以配到专用钥匙自行打开的锁闭阀。(3)加装IC卡控制阀,其优点是费用较低,施工简单,而且用户能直观地将所购热量充入阀中,安全可靠[2][3]。其缺点是射频卡的插口会使得电路密封性变差,使得IC卡金属读数端锈蚀,减少控制阀的使用寿命;由于管道井的门平时是上锁的,当某用户需要给阀门充值时,供热单位还得派人上门打开管道井门,很不方便;当用户的剩余热值不足时,用户不能及时知晓,给用户带来不便[4]。(4)目前最新的方法是采用以楼宇集中控制器(简称集中器)为核心的抄表系统,通过加装M-Bus总线远程控制热量阀,供热单位的主控中心通过GPRS网络,给设在住宅楼内的集中器发指令,控制相应的阀门开闭,监控阀门的工作情况并反馈用户剩余热量信息[5]。此方法的主要缺点是操作频繁以及可靠性较差:对于一个小区来说,尚能正常运行,但当用户数量较多时,特别是对于一个城市,供热单位要对每一户的阀门进行一次开关操作,其工作量可想而知。此外,更重要的是,由于GPRS网络环境问题,通信不够稳定,加上远程操作以及线路等原因,很容易产生大面积操作不灵的情况发生[6]。
    为了克服上述控制方式的缺点,针对供热系统集中器的智能控制终端[7]。借鉴“分布式计算机控制系统(DCS)”的控制分散、管理集中的基本思想,最新提出了一种灵活可靠的供热系统集中器的智能控制终端[7]。该终端与楼栋集中器配合工作,把一个城市的供热控制系统化整为零,以楼栋集中器为单位,由用户对IC卡充值,通过控制终端进行自助缴费和热量阀的开闭控制。
    基于智能控制终端的供热系统分为主控中心端和集中器端两大部分,其中,主控中心端通常设在供热单位,主要承担发卡、充值及集中管理功能,集中器端设在各居民楼,主要承担抄表、阀门开闭等分散控制功能。如图1所示,居民楼的IC卡智能控制终端通过RS232串口与楼栋集中器进行通讯,楼栋集中器通过M-Bus总线与居民楼内用户的热量表和热量阀相连,由控制终端给楼栋集中器发送指令来控制热量阀开启或关闭,控制终端与集中器通过有线方式传输数据,保证控制快捷、安全、可靠[8][9]。用户持IC卡到供热单位的充值终端(该终端与主控中心交换数据)对IC卡进行充值,然后在居民楼的控制终端刷卡来控制热量的使用状态,这样就把主控中心的单一控制权分散到每个楼栋,实现了分散控制。
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