面向集群应用的太阳能中央热水器控制与管理系统设计

摘要：针对当前太阳能中央热水器信息化程度不高，管理、维护和售后服务困难的问题，提出采用分散检测、集中控制和管理的技术方案；采用嵌入式系统、无线通信、计算机软件和Web等技术，实现系统的可视化管理与操作，对于提高太阳能利用率、降低管理维护成本、统计和发布节能数据、以及促进太阳能光熬利用的推广均具有重要意义。
关键词：集群应用；太阳能热水器；分散监测，集中控翻；可视化管理

0 引言
《中国太阳能热水器产业发展研究报告》显示，目前我国已成为世界上最大的太阳能热水器生产国和销售国，每年以约30％的速度增长，规模已经达到200亿元。但是形成规模的太阳能热水器主要是家用太阳能热水器，传统的家用太阳能热水器不仅人均占用空间和投资成本大，太阳能以及水的利用率低，信息化程度低、维护管理工作量大，而且还影响原建筑的外观。集群应用的太阳能中央热水器可以很好地克服上述问题，而且还具有产、供热的智能化程度高，供水量大，突发性供水能力强，特别适合于现代生活小区、学校、企业、酒店等单位的应用，已逐步成为太阳能光热利用的主要方向。这种分布于各栋楼宇屋顶的太阳能中央热水器的可靠控制和集中管理，是集群应用的太阳能中央热水器能否得到推广应用的关键技术。本文提出了采用分散检测、集中控制和可视化管理的技术方案，采用嵌入式系统、无线通信、计算机软件和Web等技术，实现对太阳能中央热水器系统的可视化管理与操作，同时为企业提供便捷的售后服务管理手段和方便统计、发布节能数据，对于促进太阳能中央热水器的推广应用具有重要意义。

1 系统设计方案
本系统的组成如图1所示，它由现场终端、区域集控与管理平台、企业集控与管理中心三部分构成。现场终端包括主控器、线控器、无线数传模块。主控器实施对太阳能热水器的自动控制，并通过无线数传模块与区域集控与管理平台建立通信链路，通过线控器实现系统的现场设置与控制。区域集控与管理平台由安装有控制与管理软件的计算机和无线数传模块组成，其主要任务包括：负责接收来自管辖区域各主控器的数据，并进行协议解析、数据入库和更新管理界面的信息；负责将控制或设置指令发送到指定的主控器；通过Internet或GSM／GPRS方式与企业集控与管理中心实现数据交换；将相关数据同步传输至企业集控与管理中心。企业集控与管理中心由数据服务器、管理计算机和必要显示与打印设备构成，该中心通过区域集控与管理平台和主控器可对任意一台太阳能中央热水器实施测控，查询任意一台热水器的实时数据和历史数据，统计产热与节能数据等。

2 现场终端设计
现场终端结构如图2所示，由主控微处理器、传感器模块、系统配置与扩展模块、输出控制模块(包括对太阳能产、供热和辅助加热三个子系统的控制)、通信模块(包括线控器和无线数传模块)和供电电路组成。主控微处理器LPC2368根据传感器模块检测的现场与系统的状态及相关参数，与存放在扩展存储器(E2PROM)中的预置数据进行比对运算，获得相应的控制逻辑，通过输出控制模块对太阳能中央热水器进行
控制，实现定温进水、温差循环、防冻保护、增压供水、恒温回水、水位超限和变容辅助加热等工作模式；通过通信模块实现现场与远程操作和测控，为太阳能中央热水器集群应用提供控制与管理所需数据的通信链路。