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

摘要：針對(duì)當(dāng)前太陽(yáng)能中央熱水器信息化程度不高，管理、維護(hù)和售后服務(wù)困難的問(wèn)題，提出采用分散檢測(cè)、集中控制和管理的技術(shù)方案；采用嵌入式系統(tǒng)、無(wú)線通信、計(jì)算機(jī)軟件和Web等技術(shù)，實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的可視化管理與操作，對(duì)于提高太陽(yáng)能利用率、降低管理維護(hù)成本、統(tǒng)計(jì)和發(fā)布節(jié)能數(shù)據(jù)、以及促進(jìn)太陽(yáng)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(yáng)能熱水器；分散監(jiān)測(cè)，集中控翻；可視化管理

0 引言
《中國(guó)太陽(yáng)能熱水器產(chǎn)業(yè)發(fā)展研究報(bào)告》顯示，目前我國(guó)已成為世界上最大的太陽(yáng)能熱水器生產(chǎn)國(guó)和銷(xiāo)售國(guó)，每年以約30％的速度增長(zhǎng)，規(guī)模已經(jīng)達(dá)到200億元。但是形成規(guī)模的太陽(yáng)能熱水器主要是家用太陽(yáng)能熱水器，傳統(tǒng)的家用太陽(yáng)能熱水器不僅人均占用空間和投資成本大，太陽(yáng)能以及水的利用率低，信息化程度低、維護(hù)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(yáng)能中央熱水器可以很好地克服上述問(wèn)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(qiáng)，特別適合于現(xiàn)代生活小區(qū)、學(xué)校、企業(yè)、酒店等單位的應(yīng)用，已逐步成為太陽(yáng)能光熱利用的主要方向。這種分布于各棟樓宇屋頂?shù)奶?yáng)能中央熱水器的可靠控制和集中管理，是集群應(yīng)用的太陽(yáng)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(cè)、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(wú)線通信、計(jì)算機(jī)軟件和Web等技術(shù)，實(shí)現(xiàn)對(duì)太陽(yáng)能中央熱水器系統(tǒng)的可視化管理與操作，同時(shí)為企業(yè)提供便捷的售后服務(wù)管理手段和方便統(tǒng)計(jì)、發(fā)布節(jié)能數(shù)據(jù)，對(duì)于促進(jìn)太陽(yáng)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(jì)方案
本系統(tǒng)的組成如圖1所示，它由現(xiàn)場(chǎng)終端、區(qū)域集控與管理平臺(tái)、企業(yè)集控與管理中心三部分構(gòu)成?，F(xiàn)場(chǎng)終端包括主控器、線控器、無(wú)線數(shù)傳模塊。主控器實(shí)施對(duì)太陽(yáng)能熱水器的自動(dòng)控制，并通過(guò)無(wú)線數(shù)傳模塊與區(qū)域集控與管理平臺(tái)建立通信鏈路，通過(guò)線控器實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的現(xiàn)場(chǎng)設(shè)置與控制。區(qū)域集控與管理平臺(tái)由安裝有控制與管理軟件的計(jì)算機(jī)和無(wú)線數(shù)傳模塊組成，其主要任務(wù)包括：負(fù)責(zé)接收來(lái)自管轄區(qū)域各主控器的數(shù)據(jù)，并進(jìn)行協(xié)議解析、數(shù)據(jù)入庫(kù)和更新管理界面的信息；負(fù)責(zé)將控制或設(shè)置指令發(fā)送到指定的主控器；通過(guò)Internet或GSM／GPRS方式與企業(yè)集控與管理中心實(shí)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(jì)算機(jī)和必要顯示與打印設(shè)備構(gòu)成，該中心通過(guò)區(qū)域集控與管理平臺(tái)和主控器可對(duì)任意一臺(tái)太陽(yáng)能中央熱水器實(shí)施測(cè)控，查詢(xún)?nèi)我庖慌_(tái)熱水器的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)和歷史數(shù)據(jù)，統(tǒng)計(jì)產(chǎn)熱與節(jié)能數(shù)據(jù)等。

2 現(xiàn)場(chǎng)終端設(shè)計(jì)
現(xiàn)場(chǎng)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(kuò)展模塊、輸出控制模塊(包括對(duì)太陽(yáng)能產(chǎn)、供熱和輔助加熱三個(gè)子系統(tǒng)的控制)、通信模塊(包括線控器和無(wú)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(cè)的現(xiàn)場(chǎng)與系統(tǒng)的狀態(tài)及相關(guān)參數(shù)，與存放在擴(kuò)展存儲(chǔ)器(E2PROM)中的預(yù)置數(shù)據(jù)進(jìn)行比對(duì)運(yùn)算，獲得相應(yīng)的控制邏輯，通過(guò)輸出控制模塊對(duì)太陽(yáng)能中央熱水器進(jìn)行
控制，實(shí)現(xiàn)定溫進(jìn)水、溫差循環(huán)、防凍保護(hù)、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(guò)通信模塊實(shí)現(xiàn)現(xiàn)場(chǎng)與遠(yuǎn)程操作和測(cè)控，為太陽(yáng)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。