众所周知，目前我国能源和大气污染形势十分严峻。因此，近年来，我国高度重视供热计量改革和建筑节能工作。2014年2月12日，国务院总理李克强主持召开了国务院常务会议，研究部署进一步加强雾霾等大气污染治理工作，其中重要的一项措施就是推行供热计量改革。供热计量改革与建筑节能已经列入了国务院节能减排综合行动方案。

    去年以来，在各级政府部门的大力支持下，北方采暖地区供热计量改革取得了长足的进步。目前我国北方采暖区新建建筑供热计量装置安装比例达到70%以上，大部分都安装了计量装置，但同步实现计量收费的形势却很不理想。其中一个比较重要的原因是目前集中供热安装使用的作为供热计量主体仪表的热量表，存在一些致命的质量隐患，已经出现了较大面积的耐久性可靠性质量问题。供热信息网显示中国城镇供热协会徐中堂理事长近期在接受记者釆访时透露：从目前安装热量表的情况看，能够运行3年的热量表比例不足10%，能够运行一个采暖期的热量表比例不足30% 。如果不改变这种局面，不迅速提升热量表的整体质量，最终很可能导致热量表产业毁于一旦并将严重影响供热体制改革的進程和节能減排目标的实现，甚至引发复杂的社会纠纷。

    据业内资深人士调研透露，作为供热计量主体仪表的热量表，深入探索其较大面积的耐久性可靠性质量问题的原因，发现热量表自带的内置供电电池故障率佔了热量表整体耐久性可靠性质量故障率较大的比例。因此，在迅速全面提升热量表特别是户用型热量表的整体运行质量，已成为业内人士的共识和紧迫任务的形势下，对热量表工作供电电源的安全性可靠性的探索也就成了很关键的课题。以下对此议题予以浅略的分析，期待引起业内人士的关注和重视，并共同探讨共同努力，从而有助于热量表整体质量的提升也有望于推动以供热计量为中心的供热体制改革的可持续发展。

一》中华人民共和国城镇建设《热量表》行业标准CJ128-2007和即将推岀的中华人民共和国《热量表》国家标准，均对热量表的工作供电电源作了如下规定：

热量表可采用内置电池或外部电源。
1》内置电池电源
公称直径小于或等于DN40的热量表，应采用内置电池。内置电池的使用寿命应大于（5+1）年。
2》外部电源
外接交流电源电压应为Vn  =（220 ）V，频率fn  =（50 ±1） Hz 。
     外接直流电源电压可为5V、12 V或24 V，电压偏差应为±5%。
二》内置电池电源供电
作为热量表的内置电池供电电源，目前极大多数釆用标称电压为3.6V，以金属锂为负极，以亚硫酰氯为正极，采用无机电解液的锂原电池称为锂-亚硫酰氯电池。简称锂-亚电池。
1》锂-亚电池具有如下特性:
1.锂-亚电池的比能量高达430Wh/kg(1000Wh/dm3)，在各种锂电池中是最高的。
2.锂-亚电池的开路电压高，单粒电池高达3.6伏（V）；工作电压高，工作电压随负荷变化，通常在3.2~3.6伏（V）之间。
3.锂-亚电池自放电率低，年自放电率在2%以下；储存寿命长，室温下可储存10～15年。

4.锂-亚电池使用温度范围宽广，一般使用温度在-55℃～+85℃之间。
5.锂-亚电池工作电压平稳。90%以上的电池容量是在电压几乎不变的高电压平台上输出的。
6.锂-亚电池一般以微电流连续长时间工作，并能提供中等电流脉冲，工作时间可长达8年。
7.锂-亚电池本身有PTC保护片，电池短路在5S内电流降到＜600mA，PTC通过400mA时压降小于0.04V。

1.电压滞后现象：
在长期常温状态或常温贮存后，再以较大电流放电时，工作电压急剧下降，然后再缓慢回复到正常的工作状态的所谓电压滞后现象。这种滞后现象使电池电压一般在几分钟内才能回复到峰值电压的95%。这种现象尤其在高温状态之后，再在常温下使用时表现更为严重。严重时最低电压会降到2V甚至更低，此时就会影响电池的正常输岀，如果在电路上未采取措施，就会由于瞬间电压太低，使仪器无法正常使用。这就是锂-亚电池所谓工作时电压不足和容量不足，这也是锂-亚电池最大的质量隐患。

2.安全性问题：
尽管采取了某些措施，仍有可能在放电态贮存，高温放电时发生无法控制的热量噴发而发生爆炸
3.价格较贵：
4.环境污染：锂-亚电池内的SOCl2吸水后会分解成盐酸和二氧化硫，腐蚀性极强，所以生产地点必须通风良好。

3》锂-亚电池使用应注意事项：
1.严禁短路，严禁充电。
2.严禁用户自行组合电池。
3.严禁过放电、挤压、焚烧或拆卸。
4.严禁在允许的温度范围之外使用或加热。
5.电池使用至终止电压时，应及时从仪器中取出。
6.不得直接在电池表面焊接，应使用预先装有导耳或引线的电池。
7.使用过的电池应按照当地环保规定处理，深埋于地下或投入深水中。
以上注意事项应严格遵守，以免电池操作、使用不当，导致电池鼓胀、泄露甚至起火或发生爆炸。

4》消除电压滞后质量隐患影响的方法：
1.定时放电法：
    从锂-亚电池电压滞后的形成原理，可知电压滞后是由于钝化膜形成而产生的，由于钝化膜是随时间增加而逐渐加厚，电池电压滞后也随着加重，如果使钝化膜保持一定的厚度，就能使电池电压滞后的程度保持在可接受的范围内。供热信息网获悉经过实验可以确认，电池每隔五天左右进行一次5～10秒钟的大电流（2～3mA/cm2）脉冲放电,能使电池滞后的最低电压控制在3V以上。
2.电容贮能法（一）
    以一个足够大容量的电容作为主电路的电源，电池通过一个二极管给电容充电，平时电池给电容充电，阀门动作时，电路由电容供电，阀门的电流由电池直接提供，要求电容的电能应能使电路正常工作数分钟以上，这样就是电池有几分钟的电压滞后，也不会影响电路的正常工作，只是阀门的动作时间加长。

三》法定标准限定“内置电池或外部电源”供电的弊端
现行《热量表》行业标准和即将推岀的《热量表》国家标准，均明确限定热量表采用内置电池或(而不是“和”)外部电源。并特别强调“公称直径小于或等于DN40的热量表，应采用内置电池” 。这一法定标准限定，客观上给热量表的长期可靠性带来了二个质量隐患：
1》锂-亚电池存在的电压滞后现象质量隐患，致使锂-亚电池在某种工作或应用环境条件下出现瞬间电压太低和容量不足的性能状态，从而导致单一内置电池供电的热量表缺失工作电源而无法正常工作，这就给热量表工作的可靠性带来了不确定性因素，增加了热量表工作的故障率。

2》受法定标准限定“公称直径小于或等于DN40的热量表，应采用内置电池”的限制，据了解，为降低功耗以实现户用超声波热量表锂-亚内置电池供电，目前业內大多数户用超声波热量表表型普遍对检定和工作状态流量信号釆用不同数值的采样间隔时间（检定状态通常为1～2秒，而工作状态时通常为30～60秒）。这种较长时间分离型“休眠”的工作模式是假设“休眠”期间的载热流体流速是稳定且一成不变的工况作为工作原理而设计的，显然这种假设与实际工况有较大岀入，是以牺牲仪表精确度为代价的。此外，还可以认为，超声波热量表为能夠釆用内置式锂电池供电并滿足内置电池的使用寿命而釆用上述分离型“休眠”的工作模式，其结果既掩盖了这种分离型“休眠”的工作模式给仪表现场工作状态的工作性能带来的计量精确度的不确定性，又逃避了被检定的风险，因此从某种意义上带有蒙蔽消费者之嫌。而且，这种把仪表检定状态和现场工作状态对应二个不同的采样间隔时间的分离型工作模式，違背了计量管理法则计量量值的统一性（一致性）这一最本质的特征，同时也隔断了计量量值传递的量值溯源链，破坏了测量结果或测量标准的量值能够与规定参考标准（通常是国际或国家计量基准）联系起来的基本特性，众所周知，任何计量仪表制造单位或计量仪表检定机构，实际上就是承担某一计量仪表或某一地区的计量量值合法、真实、科学、有效的传递工作，因此很显然，这种分离型“休眠”的工作模式是绝对不可取的，也应该是不能允许的。因为它由此割断了被测量值的传递链，遗憾的是不知为什么至今尚未引起相关部门的注意，更沒有设计或生产单位考虑改变这种状态。

四》单纯外部电源供电的缺陷
现行《热量表》行业标准和即将推岀的《热量表》国家标准，均明确限定热量表采用内置电池或(而不是“和”)外部电源。
对外部电源供电明确规定：
外接交流电源电压应为Vn  =（220 ）V，频率fn  =（50 ±1） Hz 。
外接直流电源电压可为5V、12 V或24 V，电压偏差应为±5%。
    根据上述规定。配用置于管道（计量）间独立配置的外部直流24V电源，或者借用现场楼栋管理器表具集中抄表系统通讯网络伩号线路的直流24V工作电源，或者借用管道（计量）间中所安装的室温通断控制阀的直流24V工作电源为户用型热量表提供直流工作电源。估计毎亇供热期耗电也仅为15kWh左右，基本上低于採用可充电容量干电池作为供电电源的成本，还能減少干电池废弃后对环境所造成的汚染。而且从供热开始日起可以同时启动供电进行计量和抄收，供热结束抄收完毕后自动断电，杜绝更换电池的不必要麻烦，而且户用型热量表与上述管道（计量）间中所安装的室温通断控制阀以及现场楼栋管理器表具集中抄表系统通讯网络均处于同一运行系统完全可以釆用统一的外接直流24 V工作电源，因此是切实可行的。

但这种单纯外部电源供电的供电方式至少存在二大缺陷：
1》单纯外接电源供电电网的故障就完成叠加在依赖外接电源供电的仪表上。目前，电源供电电网的故障率尤其是人为计划性的停电频率还是比较高的。供电电网故障或人为的停电致使外接供电电源缺失，造成仪表在供电电源缺失时段无法工作。这对于作为终点贸易结算的主体仪表，就会失去贸易结算的收费依据，这样不仅可能给贸易结算双方的某一方带来损失，甚至导致收费纠纷或社会纠纷的产生。
2》单纯外接电源供电为人为攻击干扰仪表的正常工作提供了便利的条件和可能。有专家指出，对于贸易结算的民用计量或控制电子仪表（如冷水水表、热水表、热量表等），无论你有什么优势、价格如何便宜，如果安装在失去监管的环境，后果不堪设想，如果采用单纯外接电源供电，可以断言以下两点至关重要：一是电源供电安装在用户无法接触的仪表间，二是实时远程监控。可想而知，对于贸易结算型的民用计量或控制电子仪表的设计过程中，除了要考虑自然界中电场和磁场等的天然攻击干扰外，还必须考虑各种人为攻击干扰是何等重要。

四》采用外部电源叠加锂-亚备用电池的工作电源模式，以最大限度保证仪表的不间断供电。
1》外接专用供电电缆电源供电叠加锂-亚备用电池工作电源模式：
    这种工作电源模式就是将上述单纯外部电源通过专用电缆，通过自动隔离、自动切换等控制回路叠加到附有锂-亚备用电池的终端装置或设备上，并通过光耦等隔离器件与总线连接，通过数据收发器由总线供电，以最大限度保证仪表的不间断供电。供热信息网获悉这种模式供电，应该说是切实可行，但由于额外增加了二条专用供电电缆，也就对整个系统的可靠性增加了一些不确定因素。

2》M-BUS总线远程外部电源供电叠加锂-亚备用电池工作电源模式

1. M-BUS总线远程供电的基本原理：
    M-BUS总线的工作原理是只有在上位机主机发出询问指令的状态下，才能够在附有专用软件的上位机主机和终端装置或设备之间进行数据交换，即各个终端装置或设备只有在上位机主机发出询问指令后才能够提供数据信息。上位机主机到各个终端装置或设备在数据信息交换的过程中不会中断M-BUS总线的工作电源。所以通过上位机主机可以不间断地为各个终端装置或设备提供工作电压电源。
    而各个终端装置或设备向上位机主机的数据信息传递是通过各个终端装置或设备自身的电流调制变化而反馈传递信息的，其电流变化范围一般为11～20Ma ，这样可以确保数据信息传递的抗干扰能力，各个终端装置或设备之间也不会发生相互交换数据信息的可能。

2. M-BUS总线远程外部电源供电的实现方式：
    我国现今绝大多数的热能表尤其是户用型的，都采用单纯内置电池提供工作电源的供电方式。由于热能表的基本性能特点，功耗相对还较大(如号称低功耗的超声波热量表的关键部件超声波換能器也是属于功耗较大的器件)，导致其对供电内置电池的性能也要求较高，这样既增加了整个系统的成本，同时还要定期维护、更换电池等。供热信息网了解到M-BUS总线标准系统提供了既传递数据信息信号又附加工作电源的功能，这样就使各个终端装置或设备所使用的内置电池可以成为备用工作电源，从而大大提高了整个系统的工作可靠性，也减少了整个系统的维修工作量带来的困难。

    M-BUS总线在正常工作时提供不间断供电电源，其电压最小值也有24 VDC，因此足以保证终端装置或设备工作电源的提供。M-BUS总线接口专用模块芯片TSS721A可以使终端装置或设备在获得M-BUS总线提供的工作电源时自动将终端装置或设备的内置电池关闭。所以在上位机主机控制中心正常工作的状态下，可以向终端装置或设备提供不间断工作电压电源，这样即使终端装置或设备不存在内置电池，整个系统同样可以正常运行，而只有当内置电池耗尽和M-BUS总线关闭的状态下才会出现数据信息停止传递和系统停止工作的结果，因此具有较强的适应性。
    为保证其中某个终端装置或设备短路时不影响整个系统的正常工作，在各个终端装置或设备的输入电路中，应串接入430Ω±10Ω的短路保护电阻，以保证某个终端装置或设备短路时的最大电流不超过100Ma，并减少线路上的过载电流产生的电能所转化成的热能。考虑到通讯传输距离可能对传输信号的影响，终端装置或设备的通讯信号接收芯片应该以M-BUS总线两条线路上的电位差的绝对值作为接收信号，即应使其具有动态接收信号的能力。实际接收状态应为：电压最高值Vmax的范围应为21V～24V，当接收到的信号电压值比Vmax低5.5V时记录一个信号标记，而当接收到的信号电压值比Vmax低8.2V时，应记录信号为“0”。

五》热量表供电电源安全、可靠工作的最佳选择：
    综上所述，笔者认为：热量表供电电源安全、可靠工作的最佳选择应该是M-BUS总线远程外部电源供电叠加锂-亚备用电池的工作电源模式。理由如下：
    1》M-BUS总线远程外部电源供电，借用的是M-BUS总线二条专用数据信息传递电缆，这样外部电源供电的传输也就同系统数据信息的传递紧密的捆绑在一起，也就使外部电源供电的状态信息时刻处于实时远程监控之中，各种天然攻击干扰和人为攻击干扰同样也就处于实时远程监控之中，因此，外部工作电源供电中，M-BUS总线远程外部电源供电应该是最安全、可靠的。
    2》可靠的M-BUS总线远程外部电源供电，仅通过总线二条专用数据信息传递电缆，将锂-亚备用电池工作电源叠加成相互隔离、自动切换的工作电源供电模式，因此相对于目前其他的工作电源供电模式，其较高的安全、可靠性也就不言而喻了。
3》M-BUS总线通讯模式可以很方便地通过专用模块芯片转换成其他的通讯工作模式：
M-BUS转RS485模块系列：MBUS-002-X
M-BUS转 以太网模块系列：MBUS-003-X
M-BUS转GPRS模块系列：MBUS-004-X