面向集群應(yīng)用的太陽能中央熱水器控制與管理系統(tǒng)設(shè)計

摘要：針對當前太陽能中央熱水器信息化程度不高，管理、維護和售后服務(wù)困難的問題，提出采用分散檢測、集中控制和管理的技術(shù)方案；采用嵌入式系統(tǒng)、無線通信、計算機軟件和Web等技術(shù)，實現(xiàn)系統(tǒng)的可視化管理與操作，對于提高太陽能利用率、降低管理維護成本、統(tǒng)計和發(fā)布節(jié)能數(shù)據(jù)、以及促進太陽能光熬利用的推廣均具有重要意義。
關(guān)鍵詞：集群應(yīng)用；太陽能熱水器；分散監(jiān)測，集中控翻；可視化管理

0 引言
《中國太陽能熱水器產(chǎn)業(yè)發(fā)展研究報告》顯示，目前我國已成為世界上最大的太陽能熱水器生產(chǎn)國和銷售國，每年以約30％的速度增長，規(guī)模已經(jīng)達到200億元。但是形成規(guī)模的太陽能熱水器主要是家用太陽能熱水器，傳統(tǒng)的家用太陽能熱水器不僅人均占用空間和投資成本大，太陽能以及水的利用率低，信息化程度低、維護管理工作量大，而且還影響原建筑的外觀。集群應(yīng)用的太陽能中央熱水器可以很好地克服上述問題，而且還具有產(chǎn)、供熱的智能化程度高，供水量大，突發(fā)性供水能力強，特別適合于現(xiàn)代生活小區(qū)、學校、企業(yè)、酒店等單位的應(yīng)用，已逐步成為太陽能光熱利用的主要方向。這種分布于各棟樓宇屋頂?shù)奶柲?a class="contentlabel" href="http://butianyuan.cn/news/listbylabel/label/中央">中央熱水器的可靠控制和集中管理，是集群應(yīng)用的太陽能中央熱水器能否得到推廣應(yīng)用的關(guān)鍵技術(shù)。本文提出了采用分散檢測、集中控制和可視化管理的技術(shù)方案，采用嵌入式系統(tǒng)、無線通信、計算機軟件和Web等技術(shù)，實現(xiàn)對太陽能中央熱水器系統(tǒng)的可視化管理與操作，同時為企業(yè)提供便捷的售后服務(wù)管理手段和方便統(tǒng)計、發(fā)布節(jié)能數(shù)據(jù)，對于促進太陽能中央熱水器的推廣應(yīng)用具有重要意義。

1 系統(tǒng)設(shè)計方案
本系統(tǒng)的組成如圖1所示，它由現(xiàn)場終端、區(qū)域集控與管理平臺、企業(yè)集控與管理中心三部分構(gòu)成。現(xiàn)場終端包括主控器、線控器、無線數(shù)傳模塊。主控器實施對太陽能熱水器的自動控制，并通過無線數(shù)傳模塊與區(qū)域集控與管理平臺建立通信鏈路，通過線控器實現(xiàn)系統(tǒng)的現(xiàn)場設(shè)置與控制。區(qū)域集控與管理平臺由安裝有控制與管理軟件的計算機和無線數(shù)傳模塊組成，其主要任務(wù)包括：負責接收來自管轄區(qū)域各主控器的數(shù)據(jù)，并進行協(xié)議解析、數(shù)據(jù)入庫和更新管理界面的信息；負責將控制或設(shè)置指令發(fā)送到指定的主控器；通過Internet或GSM／GPRS方式與企業(yè)集控與管理中心實現(xiàn)數(shù)據(jù)交換；將相關(guān)數(shù)據(jù)同步傳輸至企業(yè)集控與管理中心。企業(yè)集控與管理中心由數(shù)據(jù)服務(wù)器、管理計算機和必要顯示與打印設(shè)備構(gòu)成，該中心通過區(qū)域集控與管理平臺和主控器可對任意一臺太陽能中央熱水器實施測控，查詢?nèi)我庖慌_熱水器的實時數(shù)據(jù)和歷史數(shù)據(jù)，統(tǒng)計產(chǎn)熱與節(jié)能數(shù)據(jù)等。

2 現(xiàn)場終端設(shè)計
現(xiàn)場終端結(jié)構(gòu)如圖2所示，由主控微處理器、傳感器模塊、系統(tǒng)配置與擴展模塊、輸出控制模塊(包括對太陽能產(chǎn)、供熱和輔助加熱三個子系統(tǒng)的控制)、通信模塊(包括線控器和無線數(shù)傳模塊)和供電電路組成。主控微處理器LPC2368根據(jù)傳感器模塊檢測的現(xiàn)場與系統(tǒng)的狀態(tài)及相關(guān)參數(shù)，與存放在擴展存儲器(E2PROM)中的預(yù)置數(shù)據(jù)進行比對運算，獲得相應(yīng)的控制邏輯，通過輸出控制模塊對太陽能中央熱水器進行
控制，實現(xiàn)定溫進水、溫差循環(huán)、防凍保護、增壓供水、恒溫回水、水位超限和變?nèi)葺o助加熱等工作模式；通過通信模塊實現(xiàn)現(xiàn)場與遠程操作和測控，為太陽能中央熱水器集群應(yīng)用提供控制與管理所需數(shù)據(jù)的通信鏈路。