CN211120046U - 太阳能供热远程监控系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种太阳能供热远程监控系统，包括太阳能加热系统、保温水箱、供回水系统、补水系统以及控制系统，太阳能加热系统、保温水箱、供回水系统和补水系统通过水路连接，控制系统分别电连接并控制太阳能加热系统、保温水箱、供回水系统和补水系统，控制系统包括用于使用现场直接进行控制的用户控制端，控制系统还包括用于依据现场监测数据进行远程控制的远程控制系统，远程控制系统包括用于采集现场监测数据的数据采集单元、用于将数据采集单元采集的数据进行远程传送的数据传输单元、用于远程接收数据并依据数据发出控制指令的中心服务器。

Description

太阳能供热远程监控系统

技术领域

本实用新型涉及太阳能热水系统技术领域，特别地，涉及一种太阳能供热远程监控系统。

背景技术

太阳能热水系统是利用太阳能集热器采集太阳热量，在阳光的照射下使太阳的光能充分转化为热能，通过控制系统自动控制循环泵或电磁阀等功能部件将系统采集到的热量传输到大型储水保温水箱中，在匹配当量的电力、燃气、燃油等能源，把储水保温水箱中的水加热并成为比较稳定的定量能源设备。该系统既可提供生产和生活用热水，又可作为其他太阳能利用形式的冷热源，是目前太阳热能应用发展中最具经济价值、技术最成熟且已商业化的一项应用产品。

太阳能热水系统的集热部分一般都安装在房屋顶层和闷顶层，给维护、运行管理带来不便，甚至设备坏了却不知道，不能及时维修而且很多故障是连带性的，一个简单问题可能导致整个系统停止运行，甚至设备损坏。

实用新型内容

本实用新型提供了一种太阳能供热远程监控系统，以解决现有太阳能热水系统的维护及运行管理不便的技术问题。

根据本实用新型提供一种太阳能供热远程监控系统，包括太阳能加热系统、保温水箱、供回水系统、补水系统以及控制系统，太阳能加热系统、保温水箱、供回水系统和补水系统通过水路连接，控制系统分别电连接并控制太阳能加热系统、保温水箱、供回水系统和补水系统，控制系统包括用于使用现场直接进行控制的用户控制端，控制系统还包括用于依据现场监测数据进行远程控制的远程控制系统，远程控制系统包括用于采集现场监测数据的数据采集单元、用于将数据采集单元采集的数据进行远程传送的数据传输单元、用于远程接收数据并依据数据发出控制指令的中心服务器。

进一步地，数据采集单元采用压力传感器、温度传感器或液位传感器中的至少一种传感器，各个传感器分别通过数据端口并联至启停按钮上。

进一步地，数据采集单元与数据传输单元通过RS485总线连接。

进一步地，中心服务器包括用于监测数据传输单元输出的现场数据的监测中心通信主机以及用于数据储存、显示、处理以及数据操作的WEB发布服务器。

进一步地，远程控制系统采用GPRS通信互联。

进一步地，太阳能加热系统由太阳能集热器、水泵、止回阀、闸阀、管道以及处于太阳能集热器进出口的温度传感器、保温水箱上的温度传感器组成；通过太阳能集热器出口与保温水箱的温度传感器产生的温差以给出远程信号并通过远程控制系统控制水泵循环加热。

进一步地，太阳能集热器采用平板型太阳能集热器、真空管型太阳能集热器或者陶瓷板型太阳能集热器。

进一步地，太阳能供热远程监控系统还包括辅助能源设备，辅助能源设备与控制系统电连接，辅助能源设备与保温水箱连通并通过水路开关阀进行连通控制，辅助能源设备包括热泵、锅炉设备、电辅加热器和废热回收装置；热泵采用地源热泵、水源热泵、空气源热泵或水汽能热泵；辅助能源设备通过保温水箱上的温度传感器检测到水箱水温并通过远程控制系统控制循环水泵同时启动辅助能源设备加热保温水箱内的水。

进一步地，供回水系统由变频供水泵和回水电磁阀组成；供回水系统由远程控制系统控制实现定时、恒温、时段性运行。

进一步地，补水系统包括补水管道以及设于补水管道上的电磁阀；根据保温水箱内液位传感器监测水位，并由远程控制系统控制补水管道上的电磁阀实现补水。

本实用新型具有以下有益效果：

本实用新型太阳能供热远程监控系统，数据采集单元能够远程采集系统各部分的实际运行情况，能及时、准确地反映水压、水温、水位、电机状态等信息，为合理实施调度操作提供了可靠的技术保证；能够及时发现并消除事故隐患，有效避免设备损毁重大事故的发生，保证设备运行安全；帮助管理人员对有关设备运行工况进行实时监测，并随时调整其工作于经济运行区，延长设备使用寿命，提高其运行效率，降低运行成本。在满足系统运行工的前提下，综合考虑各采集点的情况，制定合理的供热方案，既可合理平衡热水管网温度、压力，又能降低热损失、电耗；能够实现无人值守，能够远程监测太阳能供热远程监控系统的工作状态、压力、温度、液位、电流、电压、保护状态、工作模式等信息，能够远程切换水泵的控制模式，能够远程修改设备运行参数，能够远程控制设备的启动和停止，能够支持各种监测信息、控制信息、报警信息、操作信息的存储和历史记录查询，生成各种数据报表及数据曲线等操作。确保系统的长期稳定性的运行，根据不同功能选择合适的组合系统，通过互联网实时监控，远传信息，远程进行操作管理。

除了上面所描述的目的、特征和优点之外，本实用新型还有其它的目的、特征和优点。下面将参照图，对本实用新型作进一步详细的说明。

附图说明

构成本申请的一部分的附图用来提供对本实用新型的进一步理解，本实用新型的示意性实施例及其说明用于解释本实用新型，并不构成对本实用新型的不当限定。在附图中：

图1是本实用新型实施例的太阳能供热远程监控系统的结构示意图；

图2是本实用新型实施例太阳能供热远程监控系统的远程监控原理图。

图例说明：

1、太阳能加热系统；101、太阳能集热器；102、水泵；103、止回阀；104、闸阀；105、管道；2、保温水箱；3、供回水系统；4、补水系统；5、用户控制端；6、远程控制系统；7、温度传感器；8、液位传感器；9、辅助能源设备。

具体实施方式

以下结合附图对本实用新型的实施例进行详细说明，但是本实用新型可以由下述所限定和覆盖的多种不同方式实施。

图1是本实用新型实施例的太阳能供热远程监控系统的结构示意图；图2是本实用新型实施例太阳能供热远程监控系统的远程监控原理图。

如图1所示，本实施例的太阳能供热远程监控系统，包括太阳能加热系统1、保温水箱2、供回水系统3、补水系统4以及控制系统，太阳能加热系统1、保温水箱2、供回水系统3和补水系统4通过水路连接，控制系统分别电连接并控制太阳能加热系统1、保温水箱2、供回水系统3和补水系统4，控制系统包括用于使用现场直接进行控制的用户控制端5，控制系统还包括用于依据现场监测数据进行远程控制的远程控制系统6，远程控制系统6包括用于采集现场监测数据的数据采集单元、用于将数据采集单元采集的数据进行远程传送的数据传输单元、用于远程接收数据并依据数据发出控制指令的中心服务器。本实用新型太阳能供热远程监控系统，数据采集单元能够远程采集系统各部分的实际运行情况，能及时、准确地反映水压、水温、水位、电机状态等信息，为合理实施调度操作提供了可靠的技术保证；能够及时发现并消除事故隐患，有效避免设备损毁重大事故的发生，保证设备运行安全；帮助管理人员对有关设备运行工况进行实时监测，并随时调整其工作于经济运行区，延长设备使用寿命，提高其运行效率，降低运行成本。在满足系统运行工的前提下，综合考虑各采集点的情况，制定合理的供热方案，既可合理平衡热水管网温度、压力，又能降低热损失、电耗；能够实现无人值守，能够远程监测太阳能供热远程监控系统的工作状态、压力、温度、液位、电流、电压、保护状态、工作模式等信息，能够远程切换水泵的控制模式，能够远程修改设备运行参数，能够远程控制设备的启动和停止，能够支持各种监测信息、控制信息、报警信息、操作信息的存储和历史记录查询，生成各种数据报表及数据曲线等操作。确保系统的长期稳定性的运行，根据不同功能选择合适的组合系统，通过互联网实时监控，远传信息，远程进行操作管理。

如图1和图2所示，本实施例中，数据采集单元采用压力传感器、温度传感器7或液位传感器8中的至少一种传感器，各个传感器分别通过数据端口并联至启停按钮上。

本实施例中，数据采集单元与数据传输单元通过RS485总线连接。

如图1和图2所示，本实施例中，中心服务器包括用于监测数据传输单元输出的现场数据的监测中心通信主机以及用于数据储存、显示、处理以及数据操作的WEB发布服务器。

如图1和图2所示，本实施例中，远程控制系统6采用GPRS通信互联。

如图1所示，本实施例中，太阳能加热系统1由太阳能集热器101、水泵102、止回阀103、闸阀104、管道105以及处于太阳能集热器101进出口的温度传感器7、保温水箱2上的温度传感器7组成；通过太阳能集热器101出口与保温水箱2的温度传感器7产生的温差以给出远程信号并通过远程控制系统6控制水泵102循环加热。

本实施例中，太阳能集热器101采用平板型太阳能集热器、真空管型太阳能集热器或者陶瓷板型太阳能集热器。

如图1和图2所示，本实施例中，太阳能供热远程监控系统还包括辅助能源设备9，辅助能源设备9与控制系统电连接，辅助能源设备9与保温水箱2连通并通过水路开关阀进行连通控制，辅助能源设备9包括热泵、锅炉设备、电辅加热器和废热回收装置。热泵采用地源热泵、水源热泵、空气源热泵或水汽能热泵。辅助能源设备9通过保温水箱2上的温度传感器7检测到水箱水温并通过远程控制系统6控制循环水泵102同时启动辅助能源设备9加热保温水箱2内的水。

如图1和图2所示，本实施例中，供回水系统3由变频供水泵102和回水电磁阀组成。供回水系统3由远程控制系统6控制实现定时、恒温、时段性运行。

如图1和图2所示，本实施例中，补水系统4包括补水管道105以及设于补水管道105上的电磁阀；根据保温水箱2内液位传感器8监测水位，并由远程控制系统6控制补水管道105上的电磁阀实现补水。

实施时，提供一种太阳能供热远程监控系统，包括太阳能加热系统、保温水箱、供回水系统、补水系统以及控制系统，太阳能加热系统、保温水箱、供回水系统和补水系统通过水路连接，控制系统分别电连接并控制太阳能加热系统、保温水箱、供回水系统和补水系统，控制系统包括用于使用现场直接进行控制的用户控制端，控制系统还包括用于依据现场监测数据进行远程控制的远程控制系统，远程控制系统包括用于采集现场监测数据的数据采集单元、用于将数据采集单元采集的数据进行远程传送的数据传输单元、用于远程接收数据并依据数据发出控制指令的中心服务器。

作为上述技术方案的进一步改进：

太阳能供热远程监控系统，包括：太阳能加热系统1，保温水箱2，辅助能源设备9，供回水系统3，补水系统4，远程控制系统6。

太阳能加热系统1包括太阳能集热器101、水泵102、止回阀103、闸阀104、管道105和集热器进出口的温度传感器7、保温水箱2上的温度传感器7。依据集热器出口与保温水箱2的温度传感器7产生的温差，通过远程控制系统6控制水泵102泵送水并进行循环加热。太阳能集热器101采用平板型，真空管型，陶瓷板型。

辅助能源设备9包括：热泵(地源热泵、水源热泵、空气源热泵、水汽能热泵)、锅炉设备、电辅加热器中的至少一种。

供回水系统3由变频供水泵和回水电磁阀组成。

选用不同的太阳能集热器101与不同的辅助能源设备9合理组合，广泛用于：化工、烘干、制冷、采暖、卫生热水等领域。通过远程监控，达到合理配置，减少故障，保护太阳能供热远程监控系统的各个设备季节性调节，达到节能，维护便捷节能的功效。

辅助能源设备9：通过保温水箱2上的温度传感器7检测到水箱水温2内的温度，通过远程控制系统6控制循环水泵同时启动辅助能源设备9加热保温水箱2内循环流动的水。

供回水系统3：由水泵102(变频水泵)根据管道105上温度传感器7、开启电磁阀，将用户控制端5的低温水泵送进入保温水箱2同时水泵102变频增压，使用户控制端5温度恒定。

供回水系统3：由远程控制系统6控制实现定时、恒温、时段性运行。

补水系统4：根据保温水箱2内的液位传感器8检测水位，由远程控制系统6控制补水管道上电磁阀实现补水，分时段性和恒温补水。

通过手机APP服务，随时随地监控整个系统；提供大数据分析，实现能量计量，故障报警服务。

如图2所示，远程控制系统6的工作原理

安装在太阳能系统的传感器将各种物理信号转换成数据采集单元(RTU)能够识别的标准工业信号，由数据采集单元(RTU)将生产数据打包成Modbus协议，经数据采集单元(RTU) 通过GPRS网络将现场数据上传到通信网关服务器。通信网关软件(公知常用的软件)将 Modbus协议的数据解析成现场裸数据，并对这些裸数据进行处理、存储和显示。

远程控制系统6由硬件系统和软件系统组成。

硬件系统包括：在线仪表，数据采集单元(RTU)，数据传输单元(DTU)，中心服务器。

1)在线仪表：压力、温度、液位传感器负责将压力、温度、液位的物理信号转换成标准的4～20ma的工业信号，这些信号再以二线制的形式连接到数据采集单元(RTU)的AI、DI、Ix、Ux端口，数据采集单元(RTU)的DO端口并联在启停按钮上，实现远程的电机启停功能。

2)数据采集单元(RTU)：负责采集传感器送来的标准工业信号，再将这些信号以modbus 协议打包成数据包。本监控系统采用的RTU分两种类型，SC-112负责采集4～20ma的工业信号，采集温度、液位、压力传感器的开关量的输出信号，负责控制电磁阀开度的输出信号。 SC-101负责采集电机的电参量，控制电机的启停。

3)数据传输单元(DTU)：数据采集单元(RTU)和流量计与数据传输单元(DTU)通过RS485总线连接，数据传输单元(DTU)将MODBUS协议数据在TCP/IP上承载，数据传输单元(DTU)登录上GSM网络后，自动连接到数据监控中心，向数据监控中心报告其IP 地址，并保持和维护链路的连接。监控中心通信主机上安装通信网关软件，数据监控中心拥有固定的公网IP地址。这样，监控中心通信主机和DTU模块之间就可以通过IP地址用TCP /IP协议进行双向数据通信。

4)中心服务器：监控中心通信主机接收数据传输单元(DTU)上传的现场数据，将Modbus 协议的数据解析成现场裸数据，再由SCADA采集服务器对数据进行存储、显示、处理，WEB 发布服务器提供监控终端的数据显示和数据操作。

软件系统包括：通信网关软件(采用本领域公知常用软件即可)，SCADA采集软件(采用本领域公知常用软件即可)，WEB发布软件(采用本领域公知常用软件即可)。

通信网关软件：负责管理现场数据传输单元(DTU)，维护GPRS通信链路的稳定，远程接收数据传输单元(DTU)透传上来的生产数据，将这些数据通过虚拟串口转发给中心服务器单元。

2)SCADA采集软件：采用虚拟串口技术读取通信网关软件送来的实时数据，该软件完成与远程各GPRS采集点间的命令颁布、执行和接收诸事件，具有完全分布式C/S和B/S结构，可以方便灵活的组成分布式网络结构，实现数据的显示、曲线显示、报表生成、数据打印、用户管理、参数设置、软件冗余，还可以模拟显示电机的运行状态、保温水箱液位，操作人员可以通过这些界面全面掌握系统运行情况。

3)WEB发布软件：负责对终端用户的验证与管理，以IE网页形式提供给终端用户使用，最大支持256用户的同时在线浏览数据。

利用GPRS通信互联网技术，通过手机APP软件可实现系统的远程监测和控制，掌握系统的运行状态并在手机上作出及时调整、修改参数及时发现故障及时合理处理。

太阳能供热远程监控系统，采用GPRS进行远程监控联通：

1、实时性强：由于GPRS具有实时在线特性，系统无时延，无需轮巡就可以同步接收、处理多个数据采集点的数据。可很好的满足系统对数据采集和传输实时性的要求。

2、通过GPRS双向系统还可实现对电机设备进行远程控制，进行开关控制操作。

3、建设成本少低：由于采用GPRS的无线公网平台，只需安装好设备，不需要为本系统进行专门布线，投资少、见效快，维护成本低；

4、监控范围广：GPRS覆盖范围广，在无线GSM/GPRS网络的覆盖范围之内，都可以完成对现场生产数据的采集和控制。扩容和接入地点无限制，能满足山区、乡镇和跨地区的接入需求。

5、系统的传输容量大：监控数据中心要和每一个数据采集点保持实时连接。由于数据采集点数量众多，系统要求能满足突发性数据传输的需要，而GPRS技术能很好地满足传输突发性数据的需要。

6、通信费用低：采用包月计费方式，运营成本低。

太阳能供热远程监控系统的有益效果：

太阳能供热远程监控系统的逻辑合理正确，人机界面良好，运行可靠稳定，硬件扩展性强、操作方便，有良好的安全机制，确保了系统运行的稳定性和可靠性。该监控系统有效地起到以下几方面的作用：

及时、准确地反映水压、水温、水位、电机状态，远程采集系统各部分的实际运行情况，为合理实施调度操作提供了可靠的技术保证；

②及时发现并消除事故隐患，有效避免设备损毁重大事故的发生，保证设备运行安全；

③帮助管理人员对有关设备运行工况进行实时监测，并随时调整其工作于经济运行区，延长设备使用寿命，提高其运行效率，降低运行成本。在满足系统运行工的前提下，综合考虑各采集点的情况，制定合理的供热方案，既可合理平衡热水管网温度、压力，又能降低热损失、电耗。

④实现无人值守，远程监测系统的工作状态、压力、温度、液位、电流、电压、保护状态、工作模式，远程切换水泵的控制模式，远程修改设备运行参数，远程控制设备的启动和停止，支持各种监测信息、控制信息、报警信息、操作信息的存储和历史记录查询，生成各种数据报表及数据曲线等操作。

以上所述仅为本实用新型的优选实施例而已，并不用于限制本实用新型，对于本领域的技术人员来说，本实用新型可以有各种更改和变化。凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种太阳能供热远程监控系统，包括太阳能加热系统(1)、保温水箱(2)、供回水系统(3)、补水系统(4)以及控制系统，太阳能加热系统(1)、保温水箱(2)、供回水系统(3)和补水系统(4)通过水路连接，控制系统分别电连接并控制太阳能加热系统(1)、保温水箱(2)、供回水系统(3)和补水系统(4)，控制系统包括用于使用现场直接进行控制的用户控制端(5)，其特征在于，控制系统还包括用于依据现场监测数据进行远程控制的远程控制系统(6)，远程控制系统(6)包括用于采集现场监测数据的数据采集单元、用于将数据采集单元采集的数据进行远程传送的数据传输单元、用于远程接收数据并依据数据发出控制指令的中心服务器。

2.根据权利要求1所述的太阳能供热远程监控系统，其特征在于，数据采集单元采用压力传感器、温度传感器(7)或液位传感器(8)中的至少一种传感器，各个传感器分别通过数据端口并联至启停按钮上。

3.根据权利要求2所述的太阳能供热远程监控系统，其特征在于，数据采集单元与数据传输单元通过RS485总线连接。

4.根据权利要求3所述的太阳能供热远程监控系统，其特征在于，中心服务器包括用于监测数据传输单元输出的现场数据的监测中心通信主机以及用于数据储存、显示、处理以及数据操作的WEB发布服务器。

5.根据权利要求4所述的太阳能供热远程监控系统，其特征在于，远程控制系统(6)采用GPRS通信互联。

6.根据权利要求1至5中任一项所述的太阳能供热远程监控系统，其特征在于，太阳能加热系统(1)由太阳能集热器(101)、水泵(102)、止回阀(103)、闸阀(104)、管道(105)以及处于太阳能集热器(101)进出口的温度传感器(7)、保温水箱(2)上的温度传感器(7)组成；通过太阳能集热器(101)出口与保温水箱(2)的温度传感器(7)产生的温差以给出远程信号并通过远程控制系统(6)控制水泵(102)循环加热。

7.根据权利要求6所述的太阳能供热远程监控系统，其特征在于，太阳能集热器(101)采用平板型太阳能集热器、真空管型太阳能集热器或者陶瓷板型太阳能集热器。

8.根据权利要求6所述的太阳能供热远程监控系统，其特征在于，太阳能供热远程监控系统还包括辅助能源设备(9)，辅助能源设备(9)与控制系统电连接，辅助能源设备(9)与保温水箱(2)连通并通过水路开关阀进行连通控制，辅助能源设备(9)包括热泵、锅炉设备、电辅加热器和废热回收装置；热泵采用地源热泵、水源热泵、空气源热泵或水汽能热泵；辅助能源设备(9)通过保温水箱(2)上的温度传感器(7)检测到水箱水温并通过远程控制系统(6)控制循环水泵(102)同时启动辅助能源设备(9)加热保温水箱(2)内的水。

9.根据权利要求8所述的太阳能供热远程监控系统，其特征在于，供回水系统(3)由变频供水泵(102)和回水电磁阀组成；供回水系统(3)由远程控制系统(6)控制实现定时、恒温、时段性运行。

10.根据权利要求9所述的太阳能供热远程监控系统，其特征在于，补水系统(4)包括补水管道(105)以及设于补水管道(105)上的电磁阀；根据保温水箱(2)内液位传感器(8)监测水位，并由远程控制系统(6)控制补水管道(105)上的电磁阀实现补水。

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