0前言
隨著經(jīng)濟的發(fā)展，節(jié)能環(huán)保越來越受人們關(guān)注，太陽能熱利用是節(jié)能環(huán)保的重要組成部分，合理有效的管理和應(yīng)用好太陽能熱水系統(tǒng)又是實現(xiàn)節(jié)能環(huán)保的重要方法。我國太陽能集熱器年產(chǎn)量已達5800萬㎡，已居世界首位，相應(yīng)控制技術(shù)的需求量越來越大，要求也越來越高。將現(xiàn)場監(jiān)控轉(zhuǎn)為遠程監(jiān)控，在網(wǎng)絡(luò)與信息技術(shù)的支持下，實現(xiàn)高效、方便管理和智能控制，制造商和工程安裝商在公司總部就能實現(xiàn)監(jiān)測、控制，這是光熱產(chǎn)業(yè)發(fā)展趨勢。
1 傳統(tǒng)控制不足之處
1.系統(tǒng)多為單機控制，工程安裝好以后，無法知道整個系統(tǒng)的運行情況；
2.控制調(diào)節(jié)如開、關(guān)、設(shè)置參數(shù)等需要到現(xiàn)場才能進行；
3.即時參數(shù)需到現(xiàn)場在才能知道，如溫度、水位等參數(shù)；
4.無運行記錄；
5.出現(xiàn)故障時，無法定位故障出現(xiàn)在什么地方，無論什么情況都需要人到現(xiàn)場解決。
2 太陽能遠程監(jiān)控技術(shù)概述
1.太陽能工程現(xiàn)場安裝控制元器件、主板，通過局域網(wǎng)、廣域網(wǎng)連接客戶端、總部電腦主機，實現(xiàn)遠程操作；
2.通過運行記錄（表格形式），根據(jù)每個時段的太陽輻照強度、水溫、水位、用水情況作出合理調(diào)節(jié)；
3.系統(tǒng)出現(xiàn)故障，什么時候出故障，出什么故障，有歷史記錄可查。在很多時候電話就可以解決，無需派人到客戶端解決，統(tǒng)一管理，降低售后服務(wù)成本，提高售后服務(wù)水平；
4.異地集中統(tǒng)一管理，提高競爭力；
5.實時監(jiān)控，隨時了解各個工程的設(shè)備運行情況；
6.控制系統(tǒng)的歷史記錄，為改進提供數(shù)據(jù)，通過分析每個時段的水溫、太陽能輻照強度，用水情況，遠程設(shè)置相應(yīng)的參數(shù)，以提高系統(tǒng)的節(jié)能效果；
7.全自動智能控制；
8.一地或多地實現(xiàn)大屏幕中文顯示，通俗易懂，操作簡單。
3 局域網(wǎng)控制（見圖1）
4 廣域網(wǎng)控制（見圖2）
圖2廣域網(wǎng)控制
5 管理主界面（見圖3）
圖3管理主界面
6 運行界面（見圖4）
圖4運行界面
7 參數(shù)設(shè)置界面（見圖5）
圖5參數(shù)設(shè)置界面
8 系統(tǒng)信息界面（見圖6）
圖6 系統(tǒng)信息界面
9 現(xiàn)場控制箱及主板（見圖7）
圖7現(xiàn)場控制箱主板
10 控制主板核心技術(shù)
10.1使用條件
1.運行電壓及頻率：AC220V±10%，50Hz；
2.運行環(huán)境溫度：-15～80℃；
3.儲存溫度：-30～80℃；
4.濕度要求：0～95%RH ；
5.輸出電流：每路≤1A ；
6.溫度控制精度：±1℃。
10.2主控板模擬溫度量輸入一
1.集熱器溫度；
2.恒溫水箱溫度；
3.加熱水箱溫度；
4.回水溫度。
10.3主控板開關(guān)量輸入二
1.恒溫水箱低水位；
2.恒溫水箱中水位；
3.恒溫水箱高水位；
4.加熱水箱低水位；
5.加熱水箱高水位；
6.太陽能循環(huán)泵保護；
7.回水泵保護。
10.4主控板輸出（設(shè)備）
1.循環(huán)泵
2.回水泵
3.輔熱設(shè)備
10.5循環(huán)泵運行
可以選擇只開1臺循環(huán)泵，T1為集熱器溫度，T2為恒溫水箱溫度，TA=T1－T2，TB=溫差上限設(shè)定值，TC=溫差下限設(shè)定值。
循環(huán)泵啟動條件：加熱水箱水位非缺水，TA≥TB時，循環(huán)泵啟動。
循環(huán)泵關(guān)閉條件：TA＜TC時；加熱水箱缺水。
滿足以上任一條件時，關(guān)閉循環(huán)泵。
10.6回水泵運行
在回水閥工作時間段內(nèi)，按以下方式控制：每個工作時間段對應(yīng)一個回水溫度上限和一個回水溫度下限。
回水溫度＜回水溫度下限時，啟動回水泵。
回水溫度＞回水溫度上限時，關(guān)閉回水泵。
10.7輔熱（如空氣源熱泵）控制
在太陽能系統(tǒng)優(yōu)先時間短內(nèi)（時間可調(diào)），恒溫水箱溫度<設(shè)置恒溫水箱設(shè)置溫度（設(shè)置回差）循環(huán)泵持續(xù)N分鐘（持續(xù)時間可調(diào)）不工作，同時恒溫水箱水位不缺水時，啟動空氣源熱泵。
恒溫水箱溫度>恒溫水箱設(shè)置溫度，或者循環(huán)泵已經(jīng)工作持續(xù)15s，或者恒溫水箱缺水，滿足以上任一條件，關(guān)閉空氣源熱泵。
10.8系統(tǒng)保護功能（報警時輸出報警信號）
10.8.1供水泵保護：供水泵啟動6秒后檢測加壓泵保護開關(guān)，連續(xù)閉合3秒，進入保護狀態(tài)，關(guān)閉相應(yīng)的加壓泵，同時顯示告警。（告警處理）
10.8.2循環(huán)泵保護：循環(huán)泵啟動6s后檢測循環(huán)泵保護開關(guān)，連續(xù)閉合3s，進入保護狀態(tài)，關(guān)閉循環(huán)泵，同時顯示告警。（告警處理）
10.8.3回水泵保護：混水泵啟動6s后檢測混水泵保護開關(guān)，連續(xù)閉合3s，進入保護狀態(tài)，關(guān)閉相應(yīng)的回水泵，同時顯示告警。（告警處理）
11 控制主板設(shè)計(見圖8）
圖8控制主板設(shè)計
12 遠程監(jiān)控在實際工程中的運用
12.1利用寬帶網(wǎng)絡(luò)平臺，設(shè)置一個系統(tǒng)監(jiān)控中心，即可監(jiān)視多棟宿舍樓的熱水運行情況，也可以連接到公司辦公樓的監(jiān)控中心一起管理，可以使管理員不需逐個檢查， 而只需通過電腦遠程監(jiān)控，即可了解整個系統(tǒng)的運行情況。在處理故障和檢修時不影響正常供熱水，保證熱水的正常供應(yīng)。它可以實現(xiàn)對分布式設(shè)備的遠程數(shù)據(jù)采集、現(xiàn)場智能控制、中心監(jiān)測及故障報警、運行數(shù)據(jù)記錄等重要功能，為設(shè)備群的穩(wěn)定運行及連續(xù)服務(wù)提供有力的保障。
12.2 監(jiān)控中心主要作用：實現(xiàn)對分布式設(shè)備的遠程數(shù)據(jù)采集、現(xiàn)場智能控制、中心監(jiān)測及故障報警、運行數(shù)據(jù)記錄等，采用寬帶網(wǎng)作為通信平臺。
12.3監(jiān)控中心配備電腦及寬帶網(wǎng)的接入設(shè)備。在專用控制軟件的支持下，實現(xiàn)數(shù)據(jù)接收、記錄及超限警告、報警的功能。監(jiān)控中心可同時監(jiān)控整個住宅樓熱水設(shè)備的運行。
12.4 采集的數(shù)據(jù)
1.各監(jiān)測點的溫度值； 2. 各監(jiān)測點的水位； 3.各監(jiān)測點的水流情況；
4.熱泵的啟、停情況； 5.各水泵的啟停情況。
12.5系統(tǒng)功能
12.5.1系統(tǒng)部件所有工作狀態(tài)參數(shù)的顯示、保存及查詢。系統(tǒng)部件的告警信息的顯示、保存及查詢、統(tǒng)計（按時間、報警級別及機組查詢）。
12.5.2電腦輪巡數(shù)據(jù)保存間隔為10~30min（故障除外，全部保存）；熱泵和太陽能系統(tǒng)主要部件工作參數(shù)可由監(jiān)控軟件中高級管理員設(shè)置。比如：水溫、時間、液位等。
12.5.3電腦可以讀取和同步所有樓的熱泵控制系統(tǒng)的時間。
12.5.4 故障報警，故障分為幾個級別，重要的告警信息列表一直顯示并聲音提示直到被處理或告警消除。系統(tǒng)記錄告警時間和處理時間及處理方法、處理人員、告警解除時間等以備查詢（重要告警可不刪除），非重要告警不會掩蓋重要告警。
12.5.5 對每棟樓進行用電、用水的日、月、年統(tǒng)計，并能進行每天每周每月人均用電、用水等的計算及每棟樓單位熱水 、耗電量等效益分析及比較，并能用圖直觀顯示。
12.5.6 系統(tǒng)軟件具有中英文雙語版，中英文任意切換。
12.5.7 值班人員交接班記錄管理及權(quán)限管理，角色分三級：系統(tǒng)管理人員、操作員（值班員）、領(lǐng)導。
12.5.8 以上各種查詢及圖表等能打印出報表和導出到EXCEL文件。
12.5.9 數(shù)據(jù)庫可采用本地單機版數(shù)據(jù)庫，數(shù)據(jù)庫可保存和備份（導入和導出）。
12.5.10個別樓的熱泵系統(tǒng)故障或網(wǎng)絡(luò)故障不影響電腦監(jiān)控軟件的操作和運行監(jiān)控。
12.6硬件設(shè)備一
太陽能集熱器、預熱水箱、恒溫水箱、空氣源熱泵、兩套太陽能循環(huán)控制裝置（一備一用）、一套補冷水裝置、一套熱泵內(nèi)循環(huán)裝置、兩套熱水加壓裝置、一套回水裝置、兩套供水裝置。
12.7硬件設(shè)備二
溫差探頭、監(jiān)測點溫度探頭、監(jiān)測點的水位探頭、監(jiān)測點的水流量計。
12.8硬件設(shè)備三
溫差探頭、監(jiān)測點溫度探頭、監(jiān)測點的水位探頭、監(jiān)測點的水流量計、遠傳水表；屋面控制箱；控制線纜。
12.9硬件設(shè)備四
物業(yè)管理中心控制電腦、顯示屏。
12.10軟件設(shè)備
太陽能熱水監(jiān)控系統(tǒng)軟件。
12.11太陽能熱水系統(tǒng)控制原理（見圖9）
12.12監(jiān)控系統(tǒng)主控制界面（見圖10）
圖10 監(jiān)控系統(tǒng)主控制界面
12.13監(jiān)控系統(tǒng)參數(shù)實際界面(見圖11)
圖11監(jiān)控系統(tǒng)參數(shù)實際界面
12.14實際電腦控制界面（見圖12）
圖12 實際電腦控制界面
12.15屋面太陽能熱水系統(tǒng)（見圖13)
圖13屋面太陽能熱水系統(tǒng)
13 結(jié)語
太陽能工程系統(tǒng)分為主體設(shè)備系統(tǒng)、管道系統(tǒng)、控制系統(tǒng)，三者均需注重質(zhì)量，協(xié)調(diào)發(fā)展，創(chuàng)新遠程監(jiān)控技術(shù)，是未來行業(yè)發(fā)展的大方向。
