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工程管理职称论文:楼宇太阳能热水工程集中化远程管控系统

论文编号:lw201702151454297209 所属栏目:工程管理论文 发布日期:2018年03月02日 论文作者:无忧论文网
摘要:楼宇间太阳能热水器朝着工程化方向进步,太阳能热水工程集中化远程管控系统能更持久地、稳定地、健康地的运行。该远程管控系统性能检测是系统正常运作的关键指标,也是管控系统优劣的评定标准,是重中之重。太阳能热水工程集中化远程管控系统是检测太阳能热水工程的长久检测设备,更是对系统热性能的良好管控的重点。针对现在楼宇间太阳能热水系统多样化和智能化,设计出一种太阳能热水工程集中化远程管控系统,主要由三大模块构成:传感器信息采集终端、远程信息传输、远程管控显示终端,还能按照传感器采集终端接收的数据实现对太阳能热水工程中的太阳能供给热量、用户端应用热量、设备耗散能量、辅助热源供给热量、传输损失能量准确计算。系统中远程信息传输及远程管控显示终端是系统的核心,开发太阳能热水工程集中化远程管控系统软件,核心是进行远程信息传输,通过MODBUS传输协议,通过串口收发信息,还设计更强的数据掉电保护模块,借助主机软件实现对信息的处理,实现上水、辅助加热和供水等系统循环的精确管控,以维控触摸屏为显示端,WEBSERVER实现互联网远程登录,用Windows界面实现楼宇太阳能热水工程集中化远程管控系统的运行进行控制和显示。
关键词:远程管控; 热水工程; 信息传输; Windows界面显示

1 太阳能热水工程系统概述 1000


经济的发展带来了建筑行业的发展,城市高楼林立,热水使用也成为关键问题,在工程使用中按照用户需求和具体状况,在各种楼宇顶层安装太阳能供水集热装置,这种装置中多数是双水箱集热设备和双水箱储水设备。根据用户的不同需求,最好能在楼顶安装不同种类的集热器,针对某些单独用户只要应用单水箱单集热器就可以,对于多用户的使用群多是应用多水箱多集热器设备实现的。但是无论太阳能热水集水工程运行于何种环境,其在系统能量转换就是一致的。
1.1 国内外研究概况
网络通信遍布生活的方方面面面,发挥重要的作用,很多项目都会应用计算机实现对各种应用仪器仪表的管理和控制,为计算机的远程管控技术奠定了良好的基础。目前,现在有很多大型新型应用网络都基于网络通信发展起来的,才能方便大家的生活。在大家的生活中网络这个名词耳熟能详,其在工程中的真正含义是管控终端和被管控设备的联系途径,是双方的桥梁。通讯网络研究还是主要在欧美发达地区,尤其是美国麻省理工学院以及加拿大的埃德蒙顿大学,几乎很短时间内就会有很好的研究成果问世。在国内,主要集中在上海交通大学以及中科院两所大学中,都有很好的研究成果问世。就整体情况而言,虽然国内研究成果明显,但距离国外的先进的网络通讯技术研究还是有明显差距的。国际交流的增多和我国对技术研究投入的增大都加速了我国网络通讯技术的发展和进步。近些年,一种以全分布式和网络化实时反馈为基础的网络管控系统,具有较好的应用效果,不仅能够完成两地远距离的网络信息传输和交流,还能实现资源的共享和远程管理和监控的目标。在系统应用中热量测量也是很重要的标准,国外主要采用热量表进行各类热量的直接测量或者是由散热设备耗散的能量实现热量测量。
1.2 传统太阳能热水工程系统
楼宇间的太阳能热水工程有多种供热方式,主要供热仍是电能加热,而太阳能集热却为辅助的一种方式;第二种是电辅助太阳能集热为主的加热方式;第三种是太阳能加热和电加热辅助互相补充的方式。在实际应用中各种供热方式却略有不同,比如应用的各种方式的楼宇太阳能热水工程系统的集热水箱数量差异很大,还应用各种不同的供水和上水循环工程系统等。因此,楼宇应用中的太阳能热水工程集中化管控系统需要一种统一、合理、公平化的热能计量方法,并且实时监视和管控系统也要获得提高。
2 楼宇太阳能热水工程集中化远程管控系统设计 2000
针对现在应用的楼宇太阳能热水工程集中化远程管控系统中的不足应用民建太阳能热水供热系统、以Internet网络为基础的远程控制技术、供暖模块的温控和热计量、管控终端的显示和监测、数据收集系统等理论,并根据这些理论进行实际应用。应用中要满足实际使用中的太阳能热水工程安装和运行的方式、环境、温度监测、热量收集等用户的需求,怎样应用远程网络实现数据的监测和控制,协助帮助用户及生产商找到最合理的工程运作方式,丰富监控实践经验。
2.1 PT1000铂电阻多路三线制温度检测
系统中需要远距离传输及温度收集,在实际中传感器引线也有电阻会严重影响温度测量的准确程度,因此对温度测量选用了工业三线制的PT1000铂电阻传感器。这种传感器能在-50~200℃温度范围内检测精确程度限制在±0.2℃之内。系统需要对多点温度进行采样,采用共6路的温度采样,应用RS485接口实现通信,以MODBUS协议为基础实现信息的传输。这个模块设计安装简单方便,现场固定应用标准安装模式。 
要提高检测系统的可靠性,在单片机和A/D模数转化中加设光耦隔离模块。光耦隔离提高了信号传输和耦合的无干扰性,其光耦信息传递依靠的是光,技术足够成熟,可完成单片机及A/D模数转换的电气完全隔离,大幅度提升了系统的抗干扰性能。数据信息采集器应用单片机模块设计和采集电路模块设计分别处理,实物如2-1所示。
 
图2-1  多路三线制类型的PT1000铂电阻温度检测实物图
图2-1(a)是数据采集模块,图2-1(b)是单片机中心处理模块,应用双层类型的排针插接。应用ATMEL公司生产的TMEG4324单片机,完成对CS5522芯片的数据读取和读写MODBUS通讯协议中的应用数据。
为了检测传感器的传输效果,以6路温度传感器数据读取为例,默认系统通讯协议为9600,N,8,1,其中四位是数据传输比特率、指令发送校验码、数据位,最后位是传输数据信息的停止位。在芯片中,测量数值的寄存器如表2-1所示。
表2-1 数值寄存器说明
 
以MODBUS协议为基础的远程终端装置采用二级制制式实现指令的接收和发送,需要帧和帧至少要有3.5字节的间隔。因此,数据接收时要能在其内部设定定时器功能,设定时间为3.5字节的时间以及1.5字节的时间,当一个字节数据被接收或者处理时定时器要被关闭,然后再对定时器重新设定和开启。从机地址占用1个字节采用0x01;功能号占用1个字节采用0x04;有效字节数占用1个字节采用0x0C;数据占用12个 字节应用0x00,其中第0路是检测温度中的高字节。温度采集数据表示为:0x80为共五路的温度高字节,0x00为共五路的温度低字节,共十路数据。校验码占用2字节采用0x3CBA。
系统校验采用CRC校验方式,还被称作NK码,工作理论是在数据信息在打包发送中增加验证码,在数据信息的传输过程中经过比对接收双方的验证码对比是非结果判断数据的接收或者不接收。首先应用CRC校验使得发送端的传输数据的所有字节根据既定运算法处理发送,多采用移位和异或两种逻辑运算方式,接收端也必须收到和发送端相同的运算CRC码,通过相同运算,根据按照前后两者的运算数值:相同的分析结果说明数据信息传输成功;不同的分析结果说明数据信息传输不成功。实际的校验运算步骤如下:
假设接收端数据位为17个字节,也就是Num=17,采用CRC校验,设定计算结果是0,说明CRC校验结果成功,通讯实现。假设CRC校验通过后,根据选定温度计算公式获得真实的温度测量数值,负值则用补码表示:
第0 路的温度值 =(0x00 × 256 + 0x63) ÷10=9.9℃;
第1 路的温度值 =((0xFF × 256+0x00) − 0xFFFF − 0x01) ÷10=-3276.8℃;
第2 路的温度值 =((0xFF × 256+0x00) − 0xFFFF − 0x01) ÷10=-3276.8℃;
第3 路的温度值 =((0xFF × 256+0x00) − 0xFFFF − 0x01) ÷10=-3276.8℃;
第4 路的温度值 =((0xFF × 256+0x00) − 0xFFFF − 0x01) ÷10=-3276.8℃;
第5 路的温度值 =((0xFF × 256+0x00) − 0xFFFF − 0x01) ÷10=-3276.8℃。
而计算结果中只要出现负值就证明硬件连接传感器失败或是获得数据值不正常。对于以上出现的负值结果就要分析其原因:二进制规则中最高是27请求共8个字节:01 04 00 00 00 06 70 08,请求命令的发送信息为:从机地址为0x01;功能号为0x04;起始地址为0x0000;寄存器数量为0x0006;校验为0x7008。响应是01 04 0C 00 63 80 00 80 00 80 00 80 00 80 00 3C BA共17个字节。响应位表示符号位,若为1表示数值为负,传输数据用十六进制表现,现将其转化为二进制,再对最高位的正负数进行判别。若返回数据位是0xFF05,其实际温度是: 
温度实际测量值为 =((0xFF × 256+0x05) − 0xFFFF − 0x01) ÷ 10 = −25.1℃ 
若CRC校验为负,通讯结束,数据不能进行重新启动和传输,保障准确的通讯结果。
2.2 涡轮流量检测
设计中应用LWGY-15型号的涡轮流量传感器,比普通类型的流量传感器优势明显,具有高工业标准,应用环境恶劣也能被大量应用,安装轻巧方便,且能被反复使用。在恶劣的工业环境中涡轮流量传感器应用更多,即使是不锈钢或是更硬的合金材料管中也受到应用的影响,但涡轮流量传感器测量的介质必须含污染物较少,工作温度下介质粘度小于6 25 10 m /s&