面向集群應用的太陽能中央熱水器控制與管理系統設計

摘要：針對當前太陽能中央熱水器信息化程度不高，管理、維護和售后服務困難的問題，提出采用分散檢測、集中控制和管理的技術方案；采用嵌入式系統、無線通信、計算機軟件和Web等技術，實現系統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、統計和發布節能數據、以及促進太陽能光熬利用的推廣均具有重要意義。
關鍵詞：集群應用；太陽能熱水器；分散監測，集中控翻；可視化管理

0 引言
《中國太陽能熱水器產業發展研究報告》顯示，目前我國已成為世界上最大的太陽能熱水器生產國和銷售國，每年以約30％的速度增長，規模已經達到200億元。但是形成規模的太陽能熱水器主要是家用太陽能熱水器，傳統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、供熱的智能化程度高，供水量大，突發性供水能力強，特別適合于現代生活小區、學校、企業、酒店等單位的應用，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的太陽能中央熱水器的可靠控制和集中管理，是集群應用的太陽能中央熱水器能否得到推廣應用的關鍵技術。本文提出了采用分散檢測、集中控制和可視化管理的技術方案，采用嵌入式系統、無線通信、計算機軟件和Web等技術，實現對太陽能中央熱水器系統的可視化管理與操作，同時為企業提供便捷的售后服務管理手段和方便統計、發布節能數據，對于促進太陽能中央熱水器的推廣應用具有重要意義。

1 系統設計方案
本系統的組成如圖1所示，它由現場終端、區域集控與管理平臺、企業集控與管理中心三部分構成。現場終端包括主控器、線控器、無線數傳模塊。主控器實施對太陽能熱水器的自動控制，并通過無線數傳模塊與區域集控與管理平臺建立通信鏈路，通過線控器實現系統的現場設置與控制。區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傳模塊組成，其主要任務包括：負責接收來自管轄區域各主控器的數據，并進行協議解析、數據入庫和更新管理界面的信息；負責將控制或設置指令發送到指定的主控器；通過Internet或GSM／GPRS方式與企業集控與管理中心實現數據交換；將相關數據同步傳輸至企業集控與管理中心。企業集控與管理中心由數據服務器、管理計算機和必要顯示與打印設備構成，該中心通過區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，查詢任意一臺熱水器的實時數據和歷史數據，統計產熱與節能數據等。

2 現場終端設計
現場終端結構如圖2所示，由主控微處理器、傳感器模塊、系統配置與擴展模塊、輸出控制模塊(包括對太陽能產、供熱和輔助加熱三個子系統的控制)、通信模塊(包括線控器和無線數傳模塊)和供電電路組成。主控微處理器LPC2368根據傳感器模塊檢測的現場與系統的狀態及相關參數，與存放在擴展存儲器(E2PROM)中的預置數據進行比對運算，獲得相應的控制邏輯，通過輸出控制模塊對太陽能中央熱水器進行
控制，實現定溫進水、溫差循環、防凍保護、增壓供水、恒溫回水、水位超限和變容輔助加熱等工作模式；通過通信模塊實現現場與遠程操作和測控，為太陽能中央熱水器集群應用提供控制與管理所需數據的通信鏈路。