Регистрация / Вход
Прислать материал

Термодинамическое моделирование теплофизических параметров термочувствительных элементов и создание высокоточных электронных средств измерения температуры для автоматизированных энергосберегающих систем транспортировки, распределения и учета потребления энергоносителей.

Номер контракта: 14.575.21.0013

Руководитель: Павлова Лидия Михайловна

Должность руководителя: профессор

Докладчик: Кожевников Яков Серафимович, Старший научный сотрудник

Организация: федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Национальный исследовательский университет "Московский институт электронной техники"
Организация докладчика: федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Национальный исследовательский университет "Московский институт электронной техники"

Аннотация скачать
Постер скачать
Ключевые слова:
температура, энергосберегающие системы, тепловая энергия, интеллектуальные системы контроля, термодинамическое моделирование, теплофизические параметры, интеллектуальные датчики, высокоточные средства измерения температуры, математические модели, аппаратно-программные средства.

Цель проекта:
Создание экспериментальных образцов высокоточных интеллектуальных датчиков с беспроводным интерфейсом для контактного измерения температуры, что позволит реализовать инновационный способ высокоточного индивидуального измерения тепловой энергии в энергосберегающих системах транспортировки, распределения и учета потребления энергоносителей.

Основные планируемые результаты проекта:
1) Методика термодинамического моделирования температурных зависимостей термометрических параметров термочувствительных элементов.
2) Математические модели для расчета температуры с погрешностью не превышающей 0,005 ºС.
3) Методика автоматизированной аппаратно-программной калибровки высокоточных средств измерения температуры.
4) Методика расчета погрешности измерений температуры интеллектуальными датчиками для контактного измерения температуры теплоносителя в системах учета тепла.
5) Экспериментальные образцы интеллектуальных датчиков температуры с беспроводным интерфейсом для автоматизированных энергосберегающих систем транспортировки и учета потребления энергоносителей.
6) Аппаратно-программный измерительный стенд и программное обеспечение для автоматизированной калибровки интеллектуальных датчиков температуры.
7) Стенд, имитирующий энергосберегающие системы тепло – водоснабжения для испытания интеллектуальных датчиков температуры.
8) Программное обеспечение: для функционирования интеллектуального датчика температуры; для расчета индивидуального потребления тепловой энергии.
Основные технические характеристики интеллектуальных датчиков:
1) Основная абсолютная погрешность измерений ± 0,05 ºС.
2) Показатель тепловой инерции - 30 секунд.
3) Несущая частота радио-трансивера датчика - 434 МГц.
4) Эквивалентная излучаемая мощностью радио-трансивера - 10 мВт.

Краткая характеристика создаваемой/созданной научной (научно-технической, инновационной) продукции:
Конечным продуктом являются высокоточные интеллектуальные датчики с беспроводным интерфейсом для контактного измерения температуры. С помощью интеллектуальных датчиков реализована инновационная методика измерения индивидуального потребления тепловой энергии в системах отопления. Разработано и изготовлено метрологическое обеспечение для исследования и производства высокоточных средств измерения температуры.
Новизна. В результате исследования и моделирования температурных зависимостей термометрических параметров датчиков температуры, разработаны и обоснованы математические модели, описывающие с высокой точностью изменения физических параметров датчиков, и позволяющие рассчитывать температуру с погрешностью, не превышающей 0,005 К. Предложены математические модели для средств измерения температуры с аналоговой и цифровой схемами обработки сигнала, а также для многоканальных электронных термометров. Разработаны оригинальные конструкционно-технологические, схемотехнические и аппаратно-программные решения для высокоточных электронных средств измерения температуры.
Интеллектуальные датчики по точности измерения температуры теплоносителя в системах отопления превосходят мировые аналоги.
Задания проекта выполнены в полном объеме, в процессе выполнения проекта ограничений не выявлено.

Назначение и область применения, эффекты от внедрения результатов проекта:
Область применения: Жилищно-коммунальное хозяйство; оборонный комплекс; атомная энергетика; транспорт; научные исследования. Для высокоточного измерения температуры и передачи информации по радиоканалу. Разработанные интеллектуальные датчики используются в автоматизированных информационно-управляющих системах контроля расхода энергоносителей для учета индивидуального потребления тепловой энергии и измерения температуры горячей воды. Интеллектуальные датчики могут быть также использованы для высокоточного измерения температуры любых сред контактным способом. Создание высокоточных интеллектуальных датчиков температуры позволило разработать не имеющую аналогов методику прямого измерения индивидуального потребления тепла в системах отопления. Внедрение данной методики позволит экономить до 40% тепловой энергии в ЖКХ.

Текущие результаты проекта:
1) Выбраны и обоснованы направления исследований и возможных вариантов реализации научно- технических решений.
2) Проведены патентные исследования в соответствии с ГОСТ 15.011-96.
3) Разработана методика термодинамического моделирования температурных зависимостей термометрических параметров термочувствительных элементов в интервале температур от 0 до 100 ºС.
4) Проведены экспериментальные исследования температурных зависимостей термометрических параметров термочувствительных элементов в интервале температур от 0 до 100 ºС.
5) Разработаны математические модели и программное обеспечение для расчета температуры с погрешностью не превышающей 0,005 ºС в диапазоне от 0 до 100 ºС.
6) Проведен расчет встроенных антенн для датчиков с беспроводным интерфейсом в соответствии с выбранной технологией передачи данных.
7) Обоснован выбор технологии и протокола передачи данных по радиоканалу в автоматизированных энергосберегающих системах транспортировки, распределения и учета потребления энергоносителей.
8) Разработаны два варианта конструкторско-технологических решений для интеллектуальных датчиков температуры с беспроводным интерфейсом.
9) Изготовлено приемо-передающее устройство для интеллектуальных датчиков.
10) Разработана методика термокомпенсации электронных компонентов средств измерения физических параметров, что существенно снизило погрешности измерений температуры.
11) Разработана методика расчета погрешности измерений температуры интеллектуальными датчиками в системах учета индивидуального потребления тепловой энергии.
12) Разработано программное обеспечение для функционирования интеллектуальных датчиков и энергосберегающих систем.
13) Изготовлены экспериментальные образцы интеллектуальных датчиков температуры для автоматизированных энергосберегающих систем транспортировки и учета потребления энергоносителей.
14) Разработаны методика, программное обеспечение и изготовлен аппаратно-программный измерительный стенд для автоматизированной калибровки интеллектуальных датчиков температуры.
15) Изготовлен стенд, имитирующий энергосберегающие системы тепло - водоснабжения для испытания интеллектуальных датчиков температуры.