邢伟华
一、概述
在经济发达国家，户用热量表的应用已经相当广泛。热量表作为供热公司与用暖用户之间收费的计量依据，不仅已被用户广泛接受，而且能明显地起到节能的作用。对于改革开放的我国来说，依据国际惯例，供暖计量收费势在必行，为此，中华人民共和国建设部76号令《民用建筑节能管理规定》于今年2月28日发布。
《民用建筑节能管理规定》是建设部《建筑节能“九.五”计划和2010年规划》的实施细则。此令的发布，标志着沿用多年的“免费取暖”这一不符合经济发展规律的制度的结束、热能商品化时代的到来。
《民用建筑节能管理规定》第四条第四款规定：国家鼓励发展供热采暖系统温度调控技术和分户热量计量技术与装置。
《民用建筑节能管理规定》第五条规定：新建居住建筑的集中采暖系统应当使用双管系统，推行温度调节和户用热量计量装置，实行供热计量收费。
对于一个空白的领域，聪明智慧的中国企业家和科技工作者跃跃欲试，不但要解决热量表的国产化问题，还要争得一席之地。受经济利益的驱动，短短的时间内，国内有200多家进军热量表市场，造成了热量表产品的研制与生产应用的无序化，如此发展必然造成重复开发和盲目生产，最终造成经济损失和制约热量表技术的发展，从而影响了我国供暖制度的改革。
《建筑节能“九.五”计划和2010年规划》的发展目标中明确指出：对集中供暖的民用建筑安装热表及有关调节设备并按表计量收费的工作，1998年通过试点取得成效，开始推广；2000年在重点城市成片推行；2010年基本完成。
现在看来只是一个目标，在没有国家标准，没有安装规范的前提下，上述目标是很难实现的，也是不切合实际的。最重要的因素是符合我国国情的热量表还存在技术难题，如果这些问题不很好解决，热量表的推广应用将面临失败。
本文就开发研制符合我国国情的热量表时，应注意解决的几个技术问题阐述意见，供有关部门参考。
二、蒸发式热分配表必定被智能化热量表所取代
在我国热计量技术空白的时候，欧洲的蒸发式热分配表被引进作为供暖改革的试点产品。这种产品安装在暖气片上，以蒸发为工作原理。它是一只装有特殊液体的管子，依据管子中液体挥发量的大小，计算出散热器的实际散热量。
当初引进此类产品的时候，笔者就明确指出：且不说依据蒸发量多少计算出实际散热量多么复杂，“用户用湿毛巾将蒸发器盖上”这一具有中国国情特色的小问题，就无人能回答“如何解决”。但是，由于幕后利益的驱动，这种警告没有阻止该类产品的引进和试点。虽然引进的数量不多，造成的经济损失也不大，但说明一个问题：涉及技术问题时，决策者应多听听技术人员的意见。
据调查，国内采用美国和德国进口热量表产品的试验，目前还没有发现哪家比较成功。
应该肯定，这种热分配表不符合最基本的热量表国际标准R75，不能作为计量收费的依据来应用，起码不应在我国应用。
另外，这种热分配表的原产地德国几年前就用标明“利于环保”的“电子供暖费用分配表”将之取代，所以这种落后的东西更不应在我国推广应用。
随着电子技术的发展，智能化的热量表是供热计量收费的主流产品。
三、欧洲热量表虽然先进，但很难适合我国国情
集中供暖计量收费20世纪七十年代中期由欧洲兴起。经历了机械式、电子模拟式、电子数字式过程，到目前广泛使用微处理器作为热量表的基础器件。
九十年代，户用热量表基本定型，设计趋于一致。九七年四月欧洲共同体正式通过了统一的热量表标准EN1434。推向中国市场上的欧洲各国的热量表，大部分都是按照EN1434标准生产的，这表明欧洲热量表技术的成熟程度和标准化程度。
但是，在欧洲适用的产品，在我国就不一定适用：
1、价格昂贵，不适合我国国情，改造安装使用受到限制。
2、产品过于精致，不适合在我国居民落后的居住环境内安装。
3、类似于工艺品，抗人为破坏能力差。
4、多数用K系数补偿方式，一般规定要将热量表安装在回水上，造成管道施工和安装不方便。如果用户盗用热水，热量计量结果使收费反而减少。
5、多数采用PT100为测温元件，因此受到探头引线长短的影响很大，从而降低了测量精度。
因此，我们需要学习欧洲热量表先进的东西，但必须结合我国国情，早日实现热量表的国产化。
四、热量表国产化基本要求
我国拥有巨大的热量表市场需求，这是人所共知的。因此国内科研院所、大专院校和科技企业，都以极大的热情投入到热量表的开发研制中，热量表可能因此成为民族工业发展的热点。
面对欧洲等先进国家产品的激烈竞争，我们有能力研制出符合中国国情的热量表产品，实现国产化。不仅需要价廉，还要符合有关标准，应具备以下基本条件要求：
1、总体精度达到R75规定的4级标准或EN1434规定的2级标准。
2、流量表精度误差小于3%。
3、温度传感器采用铂电阻，在供回水温度差在6摄氏度以内时测量误差小于0.1摄氏度.
4、积分电路具备热焓和质量密度修正功能，并且误差小于0.5%。
5、外界人为磁场、电场、外力、温度的影响不足以导致设备安全运行。
6、具有收费控制功能。
7、具有排污处理功能。
8、具有防止窃热功能。
9、更换电池安全可靠，内藏电池应能连续工作8年以上。
10、结构合理，安装简便。
此外，产品应符合国际标准R75规程或EN1434欧洲标准。国际法制计量组织OIML决定从1991年起在全世界推行“计量器具OIML证书制度”，为此，国家技术监督局明确宣布将此“国际建议”称为“国际规程”。按照我国计量法和计量器具制造有关法律编制的惯例，现行的国际标准法规是制定我国同类产品的主要依据。因此，开发、研制、生产热量表，必须符合R75国际规程和EN1434欧洲标准。
五、热量表的研制和生产应借鉴预付费电水气表的经验和教训
热量表从物理结构上，与机电结合式预付费电表、水表、气表相同，但电、水、气表是以机械方式作为计量基础仪表的，电子部分只用来作为收费控制，出现人为干扰后，即使收费部分出现问题，计量基表部分仍照常工作，计量数据并不丢失。
但是，热量表虽然也使用机械式水表计量流量，但热量的计量则完全依赖于电子设备来完成的,因此电子电路的抗干扰能力直接关系到热量表的安全，一旦遭到人为干扰，热量计量数据将丢失怠尽，失去热量表应用的基本意义。
在发达国家人为干扰问题可以很少考虑，但在我国，不认真地考虑这个问题绝对是不行的。
关于预付费电、水、气表的研制推广的经验教训请参考有关资料。
六、关于热量表电池选用
外接电源：
使用市电给热量表提供电源是不足取的。不能因为停电就得停水停热，否则就需要蓄电池组和充电电路。蓄电池在停电后能坚持多少时间、蓄电池充放电次数和寿命有多少、成本、体积、可靠性都存在问题。
锂电池：
现在市场上推出的热量表，基本都采用锂离子电池。其特点是容量大，可以密封在产品中。根据理论计算可以使产品工作很多年，但是国内的锂电池也是新兴产业和技术，其寿命没有经过时间验证。国外经过验证的锂离子电池，但价格十分昂贵。这种电池也存在一些特性，比如自休眠、小电流输出、电压变化小等特性，在有些产品应用中受到制约。
碱性电池：
少量产品采用了此类电池，但必须有阀门控制，由用户更换，一般四节AA电池可以连续工作一个采暖期，电池接近设定值时关闭阀门，迫使用户更换电池。采用这种方案特点是电池供应可以得到保障，系统工作可靠，但要解决电池盒的防护和防水密封问题。
七、关于流量仪表传感器的选用
光电传感器：
光电传感器属于非接触传感器，可以进行隔离和密封，但是光电器件的电流消耗大，不适合以电池为动力的热量表作为流量计量信号的采集。
霍尔传感器：
霍尔传感器属于磁性传感器，其原理是磁铁与磁敏半导体器件相互作用产生脉冲输出的。为抵抗干扰，半导体输出端增加比较器，因此消耗电流较大,一般不宜作为热量表流量计量信号的数据采集。
干簧传感器：
是比较常用的流量仪表计量信号采集方法。是干簧管与磁铁相互作用的原理，因此受到外界磁场干扰比较严重，可以说无法抵御外界强磁场的人为干扰。虽然可以采用两支以下的干簧管作为检测和监视用，但其存在的法律问题是复杂的。比如说外界强磁干扰后系统检测到就关闭阀门或减数，那么干扰撤销后程序如何动作？你凭什么减数？只要产品存在误动作的可能，法律界就不能支持管理者的主观认定
，因此纠纷是必然的，而且繁琐复杂的。
机械传感器：
机械传感器可以抵抗外界磁场、电场、外力的人为干扰，还不消耗能量，但防水问题很难解决。如能可靠地解决机械传感器的防水问题又不影响计量精度，这是最理想的信号采集方案。
八、热量计量是为收费提供依据的，适合国情的方案是“预付费热量表”。那么采用什么技术方案作为数据交换媒体呢？磁卡、IC卡、TM卡、RF卡的特点和应用有哪些局限性呢？
虽然热量计量问题是我国面临的当务之急的问题，但计量不是目的，收费才是最终目的。电、水、气等特殊产品的供应，计量技术已经实现一百年，仍然被收费难所困扰。因此，预付费热量表是理想的、适合国情的热量计量收费控制仪表。
磁卡：
受电源、潮湿、卡口等因素影响，将磁卡技术应用于水表的收费控制，我认为不存在可能性，但就技术本身来讲应该是可以实现的，但成本是无法被接受的。
IC卡：
特指接触式IC卡。是比较理想的数据交换载体，保密性能较强，数据容量大，使用方便。但在预付费费水表上应用，必须解决卡口的防水问题，特别是通过卡口施加干扰电压造成水表电子电路瘫痪问题，如果这个问题不解决，目前好象没有问题，将来会出现大的问题，到那时候后果就无法收拾了。
TM卡：
实际上也是一种IC（集成电路）卡，只不过一般IC卡是两线卡或三线卡，并且是标准封装，而TM卡是一线卡，特殊封装方式。这种卡与设备直接接触，所以读写端口一般是暴露的，比IC卡的卡口更容易遭到外界施加电压的干扰，因此说TM卡虽然携带方便（可以做成钥匙状），但其安全性能（数据安全和设备安全）要比IC卡产品安全性能更差，不适合使用电池的产品上作为数据交换的载体。
RF卡：
实际也是IC卡的一种，简称射频卡。是采用无线电波进行数据交换的，因此水表电子控制系统可以进行完全密封，防水性能最好。但是射频卡本身没有电池，需要设备首先得到电磁辐射，通过感应电为RF卡提供能源，待RF工作后，通过高频电波与设备交换信息，因此数据交换不可靠，抗外界干扰能力差。如果产品性能可靠，其成本也是非常高的，目前情况下用于热表还是不现实的。
九、预付费热量表阀门的选用
双稳态电磁阀:
此类阀门抗外界敲击能力较差，且压损大，虽然功率消耗小、体积小，但一次驱动电流需要很大，不采用电荷泵技术就不能使用锂离子电池。另外双稳状容易混乱。
马达拖动阀门：
马达拖动阀门压损小，密封性能好，但体积大，拖动时间长，且电流消耗大，不适合使用锂离子电池供电，否则在能量消耗一定程度后，电池就不足以给马达提供驱动电流了，还会将系统拉垮，使设备瘫痪。
特种阀门：
专门用于预付费控制的阀门可以解决上述阀门存在的问题，但成本较高。
十、远传方案的选择
专线方式：
最常用的一种方式，一般适合于新建房屋的集中预埋线路。对于已用房屋，不宜采用这种方式，因为走线将影响房屋的装修和布局。这种方式的线路和热量表传感器容易遭到破坏，因无法控制关闭，所以达不到收费控制的目的，只适合于储热费用户的抄表。
载波方式：
一般依赖于电力线路载波。但电力线路载波消耗功率较大，在停电后不能通过后备电源工作，因此方案的可行性很小。
电视线路方式：
适合小区的集中管理，并且必须是集中供电，配套设备投资较大，也是不宜采用的方案。
十一、流量水表的选用
湿式水表：
湿式水表稳定可靠，价格低廉，但用于预收费控制作为计量基表必须解决数据采集过程中存在的问题。比较理想的方案是采用机械传感器解决防水输出技术难题。
干式水表：
采用磁铁隔离方式，因此计量信号采集非常容易，比较适合作为预付费控制计量基表。但是水表内的磁体容易受到外界强磁场的干扰和自然退磁产生严重的误差，甚至不转，所以必须选用带防磁罩的干式水表。
十二、关于预付费热量表行业标准或国家标准制定过程中应注意的总是，请参考建设部热量表的行业标准编写提纲。同时请参考笔者对IC卡燃气标准提出的质疑。
总结：
如果不能很好地明确上述问题的解决方案，同样在热能表的标准制定中也会存在相同的问题。要知道，热能表不同于机械式的电、水、气表，它是完全靠电工作的精密电子仪器，受到电源和外界干扰影响极为严重，一旦出现问题所有数据都将丢失怠尽，而机械式仪表不存在这个问题。另外，计量的目的在于收费，因此热能表也涉及收费问题，如果用IC卡方式也就存在上述问题。
综上所述，研制和选用预付费热量表，应符合如下技术要求：
1 计量和计费准确无误，数据保持一致；
2 抗外界电场、磁场、外力、温度干扰；
3 阀门关断可靠，压损小，防窃热；
4 产品密封防水、防破坏、防堵塞、防热；
5 采用电池工作，可安全更换或长期工作；
6 成本低廉，企业有检定装置，符合国际标准。
对“IC”卡燃气表行业标准的质疑
邢伟华
概述：
IC卡电表、IC卡水表、IC卡燃气表、热能表等技术和产品，不同于其它产品，这些产品在计量的基础上更侧重于控制，没有控制就无法达到产品本身的设计目的，也就没有必要投入巨额资金改造和普及了。
但是，控制和反控制是长期并存的，如果产品本身没有解决好反控制的问题，那么产品最终要走向灭亡，暂时没有问题不等于今后没有问题。
质疑：
IC卡燃气表行业标准征求意见稿已经公布，以下条文值得商榷：
5.6.2抗攻击性能
文中以应达到“金卡工程安全体系结构及安全规范”要求是远远不够的，金卡工程体系与IC卡表的概念是本质区别的。金卡工程的安全特指IC卡和发行交换网络的安全，而没有指明IC卡燃气表这类仪表的硬件安全问题。这是因为，金卡工程的设备遭到攻击，攻击者得不到经济利益，只有攻击软件系统才能得到利益，因此强调系统的安全性；而向IC卡电水气表，软件系统是一对一的关系，相对安全，破解难度较大，攻击硬年系统便可以得到经济利益，并且是不留任何痕迹的。
5.6.6对静电放电不敏感性
标准中没有明确“燃气表外壳”的概念，也没有指明4KV的静电电压的能量。这是因为，能量不同高压静电的作用也不同，结果自然不同。另外，卡口是外壳的一部分，施加在卡口上和施加在其它部分显然结果大不相同。
6.2.5电压检测功能
标准中的测试方法无法表明IC卡燃气表内部使用电池的状况就是如此。实践表明，当电池电压下降零点几伏时，电池就不可能提供相应的工作电流了，特别是使用电机驱动的阀门，根本无法关闭。另外，就目前的电压监视电路而言，它们自身的误差就超过了一般电池在不能提供100毫安以上电流时的电压降了。
6.2.7.1使用磁性传感器时的磁保护功能
当IC卡燃气表受到外界磁场攻击时，自动关闭阀门的功能很容易实现，但标准中没有说明关闭以后怎么办？如果阀门不打开，用户可以提出控告，如果阀门打开，用户就可以反复操作，很快电池就消耗尽了，在阀门反复关闭过程中，由于电池的特性，很有可能就该关而没有关上，这正是用户本意。而从法律角度讲，表内的任何记录，在法律上都难以得到认可和支持，因为设备自身也可能产生数据错误。
5.1.3电气参数条文说明
如果标准中最低保证电池工作三个月，那么电池消耗完毕时，由谁换电池？怎样换电池？换电池时应保证什么样的安全要求？标准中没有表明。