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1、编号： 中国石油大学（华东）中国石油大学（华东）自主创新科研计划项目自主创新科研计划项目申申 请请 书书项目名称： 一种自供电的智能监控热能表的研制 所属学科： 机械与控制 研究期限： 2014 年 1 月至 2014 年 10 月 申 请 人： 黄兴洲 承担单位： 联系电话： 手机： 15764225161 E-mail: 2014 年 2 月 27 日填填填 写写 说说 明明1各项内容要认真填写,文字表达明确、严谨、扼要。2文字叙述部分用宋体小 4 号字。3申请书内容统一用 A4 纸打印，报送纸质材料一式三份，并提交与纸质材料内容一致的电子版。4申请者向所在单位学术分委员会申报，由学术分
2、委员会汇总、审查，并签署意见。对符合要求的申请课题统一报送校科技处科研管理科。5关于校自主创新科研计划项目的资助范围和要求，请参阅中国石油大学（华东）自主创新科研计划项目管理办法。1一、简表一、简表姓名黄兴洲性别男出生年月1993.10.19学位本科职称学生研究方向申 请 人 信 息所属科研机构项目名称一种自供电的智能监控热能表的研制隶属学科机械与控制类型：A申请金额（万元）0.306起止时间2014 年 1 月-2014 年 10 月指导 教师陈文娟主题词（3 个）自供电、半导体、单片机项 目 信 息成果形式A:专著、论文 B：专利 C：软件 D：样机、样品 E：其 它姓名姓名所在单位所在单
3、位职称职称现研究方向或从事专业现研究方向或从事专业史湘伟理学院物理与光电工 程系学生薛德宽理学院物理与光电工 程系学生刘雪林理学院物理与光电工 程系学生张旭理学院物理与光电工 程系学生项 目 组 成 员周旷宇理学院物理与光电工 程系学生2 2项目摘要（限 400 字以内）：本项目设计了一种自供电的供暖热能表，其包括电路控制模块、温差供电 模块、水流控制模块。本装置工作时温差半导体组利用暖气管道与室温的温差 进行发电， DS18B20 温度传感器可实时监测室内温度，并将数字信号传送给 89C52 单片机，当温度低于或高于某一设定值时，单片机会向步进电机驱动芯 片发送信号，以驱动步进电机的转动，水
4、流控制阀会在步进电机的带动下实现 对水流量的控制；MIK-P300 压力传感器可以实时监测室内的管道水压，当水 压减小到管道泄露时的水压值时，89C52 单片机就会控制水流控制阀切断水流。3 3二、立项依据二、立项依据 (项目的研究意义、国内外研究现状分析、科学依据等。 附主要的参考文献)半导体制冷技术早在二十世纪三十年代就已经出现了其巨大发展是 1956 年 由 AFIoffe 等提出的固溶体理论，使得优值系数增大，半导体制冷技术得到巨大 发展。现在半导体制冷技术已日渐成熟，已成功应用到社会生活许多领域。 随着我国的经济发展，我国的城镇化比率也在不断提高，而城镇中的供暖情 况一直是居民所关心
5、的问题。传统的单户供暖装置缺陷有：不能根据用户的实时 室温来调控水流量，也不能在暖气片漏水时自动切断进水，而且传统的装置是用 市电或电池来维持工作的，这就造成了很大的能源浪费。本发明利用温差半导体 组为本装置供电，充分利用了二次能源，并且本装置能够根据室温的实际情况， 自动调节暖气管道的水流量，避免了能源的浪费；本装置还可以在检测到室内管 道泄漏时自动切断进水，保障了供暖安全。4 4三、研究方案三、研究方案（1研究目标、研究内容和拟解决的关键问题；2拟采取的技术路线；3可行性分析）1.研究目标：设计并制作一种自供电的智能监控热能表，利用温差半导体的贝塞尔效应进 行发电为装置提供电能；利用 ST
6、C8052 单片机和 DS18B20 温度传感器调节并控 制暖气管道水流量，以达到智能监控室温的功能；利用 STC89C52 单片机和压力 传感器来监控管道是否漏水，并在漏水时自动切断水流。 研究内容： 一种自供电的智能监控热能表由温差半导体模块提供工作电能，该装置利用 温度传感器和 STC8052 单片机调控室温，利用压力传感器和 STC8052 单片机在管 道漏水时自动切断水流。拟解决的关键问题：(1)内部电路的设计和单片机的控制程序;(2)温差半导体发电时，半导体片一面是冷端，一面是热端，如何保持两端 的温差是半导体稳定工作的关键。2.拟采取的技术路线:本装置由电路控制模块、温差供电模块
7、、水流控制模块四部分组成。中心控 制模块是由 89C52 单片机、DS18B20 温度传感器、 MIK-P300 压力传感器、设定 按键构成，温差供电模块是由温差半导体组、锂电池构成，水流控制模块是由步 进电机驱动芯片、步进电机、水流控制阀构成。3. 可行性分析:本装置工作时温差半导体组利用暖气管道与室温的温差进行发电，一部分电 能维持装置工作，剩余部分电能储存到锂电池中，作为备用电源。DS18B20 温度 传感器可实时监测室内温度，并将数字信号传送给 89C52 单片机，当温度低于或5 5高于某一设定值时，单片机会向步进电机驱动芯片发送信号，以驱动步进电机的 转动，水流控制阀会在步进电机的带
8、动下实现对水流量的控制。MIK-P300 压力 传感器可以实时监测室内的管道水压，并把水压的变化传送给 89C52 单片机，编 程后的 89C52 单片机能根据水压判断管道是否泄漏，当水压减小到程序设定的管 道泄露水压值时，89C52 单片机就会向步进电机驱动芯片发送切断水流的信号， 然后步进电机在步进电机驱动芯片的驱动下转动，并带动水流控制阀切断水流。 本装置利用温差半导体组为本装置供电，充分利用了二次能源，并且本装置 能够根据室温的实际情况，自动调节暖气管道的水流量，避免了能源的浪费；本 装置还可以在检测到室内管道泄漏时自动切断进水，保障了供暖安全,有很好的 市场前景。6 6四、本项目的特
9、色与创新之处四、本项目的特色与创新之处1.本装置工作时温差半导体组利用暖气管道与室温的温差进行发电，实现了能源的二次利用，具有节约能源，绿色环保等优点。2. 89C52 单片机和 DS18B20 温度传感器可实时监测室内温度，并实现对暖气管道水流量的控制，以达到对室温的智能调控。3. 89C52 单片机和 MIK-P300 压力传感器可以实时监测室内的管道水压，并在管道漏水时自动切断水流。7 7五、年度研究计划和预期成果（以三个月为单位）五、年度研究计划和预期成果（以三个月为单位）2014 年 3 月到 5 月，查阅文献，并设计好整体电路；2014 年 6 月到 8 月，制作与完善实物。 20
10、14 年 9 月到 10 月，发表论文，申请专利，参加科技创新比赛。8 8六、研究工作基础六、研究工作基础（1与本项目有关的工作积累和已取得的成绩；2已具备的实验条件，尚缺少的实验条件和拟解决的途径）1.本装置已向国家专利局申请发明专利，并已获得受理,申请号为：201410029463.0 2.本装置已向国家专利局申请实用新型专利，并已获得受理,申请号为：201420039999.6 3.一篇论文正在撰写中。4.本项目依托大学物理演示实验室平台，硬件设备齐全，具备研究工作的开展.项目组成员有不同专业的学生参与，能够多方位保证项目的科学性和可行性。9 9七、申请者和项目组主要成员简介七、申请者和
11、项目组主要成员简介（学历和研究工作简历。主要科技 成果、取得的发明创造、核心刊物发表论文情况、获得奖励等。并附 主要代表性成果 5 项（篇）以内。成员介绍限三人。若为研究生创新 项目需指明导师及其简介） 1、山东省第四届大学生物理科技创新大赛一等奖 黄兴洲2、山东省第四届大学生物理科技创新大赛二等奖 薛德宽3、山东省第四届大学生物理科技创新大赛一等奖 史湘伟1010八、八、经费预算表经费预算表 （单位：万元）项目分类序 号类别名称数量核算标准核算费 用小计温差半导体100.03电路芯片若干0.0061直 接 材料费 步进马达10.010.046机械加工10.032测试化验 加工费0.03小型专
12、用仪 器设备购置 费2仪器设备升 级改造费 仪器设备租 赁费3设备费样机试制费0.034会议费5差旅费6国际合作 与交流经 费7出版/文献 /信息传播 /知识产权 事务费论文、专利 申请40.28劳务费9专家咨询 费10合 计0.3061111九、项目申请者责任承诺：九、项目申请者责任承诺：本申请书所报内容属实，且研究内容已经过检索查新。本申请书所报内容属实，且研究内容已经过检索查新。申请者（签字）：年 月 日十、所在二级单位及合作单位审查意见十、所在二级单位及合作单位审查意见 1 1申请者所在单位的审查与保证申请者所在单位的审查与保证（申请者所在单位对申请者的素质与水平及可提供的支持条件等签 署意见）负责人（签字）： 公章年 月 日2 2合作单位的审查与保证合作单位的审查与保证（同意参加合作研究，保证对参加合作研究人员时间及工作条件 的支持及需要说明的其它问题)负责人（签字）： 公章年 月 日