湖北杰澳電子科技有限公司 姚博
0 前言
目前在太陽能熱水系統(tǒng)應(yīng)用中，很難實(shí)現(xiàn)對太陽熱能吸收及應(yīng)用性能進(jìn)行檢測和控制。杰澳電子全新研發(fā)設(shè)計(jì)的 “BM1太陽能熱水工程遠(yuǎn)程控制器”采用了傳感測量技術(shù)、Wi-Fi無線網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、云計(jì)算技術(shù)和移動(dòng)終端應(yīng)用技術(shù)對太陽能熱水系統(tǒng)的控制參數(shù)、得熱量、狀態(tài)進(jìn)行遠(yuǎn)程監(jiān)控，完全滿足了太陽能熱利用行業(yè)對太陽輻照量、溫度、壓力、水流量的監(jiān)控精度要求；同時(shí)，更可以大幅度提高和優(yōu)化太陽能熱水系統(tǒng)性能，給用戶帶來可觀的經(jīng)濟(jì)效益。
1 遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)
BM1多功能可編程太陽能控制儀與太陽能熱水系統(tǒng)之間通過傳感器進(jìn)行聯(lián)接，傳感器將獲得的信號傳送到控制器的中央處理器，經(jīng)計(jì)算處理后由控制儀表發(fā)出相應(yīng)指令控制太陽能熱水系統(tǒng)的各執(zhí)行機(jī)構(gòu)如水泵、閥、輔助加熱等運(yùn)行；可按需要設(shè)置時(shí)間、溫度、溫差、液位以及反饋信號等進(jìn)行邏輯判斷，實(shí)現(xiàn)單向控制或聯(lián)合控制。用戶也可按照自己的需求對控制器預(yù)設(shè)的邏輯進(jìn)行組合編程，例如：時(shí)間和液位控制、溫度控制、時(shí)間和溫差控制等。該控制器另設(shè)有RS485通信端口，與GA100數(shù)據(jù)中繼器相連，通過Wi-Fi無線路由器聯(lián)接互聯(lián)網(wǎng)云服務(wù)平臺(tái)。
PC電腦、智能手機(jī)、平板電腦等無線終端設(shè)備通過使用BroadLink遠(yuǎn)程監(jiān)測應(yīng)用程序與互聯(lián)網(wǎng)云服務(wù)平臺(tái)相聯(lián)，云服務(wù)平臺(tái)計(jì)算處理后，將無線終端設(shè)備與遠(yuǎn)端BM1控制器匹配。如用戶只需在智能手機(jī)APP應(yīng)用程序輸入相應(yīng)的用戶名和密碼即可實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程監(jiān)控。遠(yuǎn)程監(jiān)測包括：溫度、液位、輻照量、水泵等執(zhí)行機(jī)構(gòu)啟停狀態(tài)等，遠(yuǎn)程控制包括：修改控制邏輯參數(shù)，停止或開啟BM1輸出端口。
圖1為太陽能熱水系統(tǒng)遠(yuǎn)程監(jiān)控圖。
2、BM1多功能可編程控制儀介紹
2.1主要技術(shù)指標(biāo)（見表1）
表1 BM1多功能可編程控制儀主要技術(shù)指標(biāo)
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參數(shù)名稱 |
參數(shù)說明 |
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參數(shù)名稱 |
參數(shù)說明 |
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外觀尺寸 |
85mm（長）×85mm（寬）×1200mm（厚） |
走時(shí)時(shí)鐘 |
24小時(shí)制。
設(shè)定范圍：00：00~23:59 |
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安裝尺寸 |
窗式安裝，開口尺寸：75mm（長）×75mm（寬） |
日期時(shí)間設(shè)定 |
全部（星期一到星期天）
工作（星期一到星期五）
休息（星期六到星期天）
周幾（一每天為單位分別設(shè)定） |
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重 量 |
260g |
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工作電源 |
AC（100~250）V |
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使用環(huán)境 |
-10℃~50℃ |
通訊端口 |
RS485串口通訊 |
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顯示方式 |
1.8寸彩色LCD液晶屏 |
通訊功能 |
發(fā)送本地采集溫度、液位數(shù)據(jù)
接受遠(yuǎn)端溫度、液位數(shù)據(jù)和控制邏輯參數(shù) |
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按 鍵 |
按壓式薄膜按鍵 |
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輸 入 |
NTC熱敏電阻溫度，2路，-30℃~140℃，±1％
壓力/水位傳感器，1路，0％~100％�！�0.5％
反饋信號輸入，3路，3.3V電壓反饋信號
可以通過通訊端口采集遠(yuǎn)程溫度、液位等傳感數(shù)據(jù) |
其他參數(shù) |
熱敏電阻溫度傳感器規(guī)格：
傳感器可使用兩芯信號線延長使用，傳感器延長有效范圍為100米
設(shè)置參數(shù)掉電長期保持記憶
補(bǔ)水位設(shè)置范圍為：0％~100％ |
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輸 出 |
3路可控硅輸出，負(fù)載觸點(diǎn)容量為AC220V，6A（阻性），1A（感性），更大負(fù)載時(shí)需要使用交流接觸器擴(kuò)容 |
2.2 LCD顯示界面（見圖2）
1—星期；
2—時(shí)間；
3—輸出狀態(tài)；
4—報(bào)警指示；
5—通訊狀態(tài)；
6—報(bào)警狀態(tài)；
7—溫度；
8—液位顯示。
圖2 BM1多功能可編程控制儀狀態(tài)及按鍵
2.3 預(yù)定義系統(tǒng)
用戶可根據(jù)熱水系統(tǒng)的設(shè)計(jì)選擇相應(yīng)的預(yù)定義系統(tǒng)，預(yù)定義系統(tǒng)有太陽能集熱循環(huán)、輔助加熱循環(huán)、供熱循環(huán)等9種預(yù)定義模式可供選擇。系統(tǒng)運(yùn)行時(shí)BM1液晶屏幕會(huì)顯示執(zhí)行機(jī)構(gòu)的啟停狀態(tài)以及溫度、液位的狀態(tài)值。
2.4 自定義系統(tǒng)
用戶可根據(jù)實(shí)際需求設(shè)定自己想要的控制邏輯組合：
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功能模塊 |
控制邏輯 |
輸出 |
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功能模塊F1 |
時(shí)間 -> 溫度1 -> 溫度2 -> 溫差 -> 液位 |
R1、R2、R3 |
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功能模塊F2 |
>> 橫向，控制邏輯之間是串聯(lián)關(guān)系，可任意選擇是否參與控制，并可任意選擇繼電器輸出。
>> 縱向，各功能模塊是并聯(lián)關(guān)系，可獨(dú)立執(zhí)行控制程序。 |
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功能模塊F3 |
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功能模塊F4 |
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功能模塊F5 |
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功能模塊F6 |
2.5 控制邏輯設(shè)置
1）時(shí)間周期設(shè)置
“全部”（星期一到星期天）
“工作”（星期一到星期五）
“休息”（星期六到星期天）
“周幾”（以每天為單位分別設(shè)定）
2）時(shí)間設(shè)置，分別設(shè)置啟動(dòng)/停止時(shí)間，格式為00:00——23:59。
3）溫度功能設(shè)置
降溫控制：設(shè)置“開”的溫度應(yīng)高于設(shè)置“關(guān)”的溫度；
升溫控制：設(shè)置“開”的溫度應(yīng)低于設(shè)置“關(guān)”的溫度。
4）溫差功能參數(shù)設(shè)置
溫差為溫度1減溫度2的值。
5）液位功能參數(shù)設(shè)置
補(bǔ)水控制：設(shè)置“開”的液位應(yīng)低于設(shè)置“關(guān)”的液位。
6）輸出功能參數(shù)設(shè)置
同一功能模塊內(nèi)，可選擇單個(gè)或多個(gè)輸出。
2.6 系統(tǒng)保護(hù)功能
1）密碼設(shè)置，開啟狀態(tài)時(shí)，用戶需輸入相應(yīng)的密碼進(jìn)入控制器設(shè)置頁面。
2）期限設(shè)置，開啟狀態(tài)時(shí)，系統(tǒng)自動(dòng)運(yùn)行周期為設(shè)置的期限天數(shù)，超出期限外所有的輸出將鎖定為關(guān)閉狀態(tài)，此時(shí)可將有效期功能關(guān)閉或更改有效期使輸出再次有效。
2.7 水泵自保護(hù)功能
為了有效的防止循環(huán)水泵在運(yùn)行時(shí)空轉(zhuǎn)或氣阻等現(xiàn)象，控制儀設(shè)置了反饋功能：
1) 延時(shí)設(shè)置，“輸出”啟動(dòng)后，在設(shè)定的“延時(shí)”時(shí)間內(nèi)沒有收到相應(yīng)的反饋信號，輸出將被強(qiáng)制關(guān)閉。
2) 重啟設(shè)置，輸出強(qiáng)制關(guān)閉后，在設(shè)定的“重啟”時(shí)間后輸出將恢復(fù)自動(dòng)運(yùn)行狀態(tài)。
2.8 遠(yuǎn)程探頭功能
可以通過連接GA300數(shù)據(jù)中繼器方可從局域網(wǎng)或互聯(lián)網(wǎng)中選擇網(wǎng)絡(luò)探頭。
2.9 系統(tǒng)報(bào)警功能
根據(jù)系統(tǒng)應(yīng)用屬性分別設(shè)置溫度1、溫度2和液位的上下限值，從而判斷系統(tǒng)報(bào)警狀態(tài)。
2.10 手動(dòng)/自動(dòng)輸出功能
手動(dòng)模式時(shí)，輸出強(qiáng)制開啟（邏輯判斷不參與），關(guān)閉模式時(shí)，輸出關(guān)閉（邏輯功能失效）。自動(dòng)模式時(shí)，輸出或關(guān)閉由邏輯判斷決定。
2.11系統(tǒng)接線圖（見圖3）
S1：太陽集熱溫度；
S2：貯熱水箱溫度；
S3：液位壓力；
R1：集熱循環(huán)水泵；
R2：輔助加熱水泵；
R3：上水電磁閥；
L1：水流開關(guān)反饋1；
L2：水流開關(guān)反饋2；
L3：水流開關(guān)反饋3。
圖3 系統(tǒng)接線圖
3、數(shù)據(jù)中繼器介紹
數(shù)據(jù)中繼器是杰澳電子專為構(gòu)建高性能物聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)需求而自主研發(fā)設(shè)計(jì)的數(shù)據(jù)儲(chǔ)存、交換等功能的設(shè)備，具有強(qiáng)大的數(shù)據(jù)處理能力，并支持Wi-Fi、RS485等多種通訊協(xié)議，內(nèi)置豐富的嵌入式軟件功能，包括數(shù)據(jù)同步、數(shù)據(jù)計(jì)算、控制參數(shù)設(shè)置、數(shù)據(jù)加密、訪問控制、時(shí)間同步、報(bào)警管理等功能，適用于大型系統(tǒng)的遠(yuǎn)程監(jiān)控。
多臺(tái)BM1多功能可編程控制儀通過RS485總線與GA100/GA300型數(shù)據(jù)中繼器連接，將數(shù)據(jù)通過互聯(lián)網(wǎng)與移動(dòng)數(shù)據(jù)終端交互，實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程監(jiān)控。
4、智能終端應(yīng)用程序介紹
杰澳電子設(shè)計(jì)的智能終端應(yīng)用程序包括網(wǎng)頁版云服務(wù)平臺(tái)、PC電腦遠(yuǎn)程控制程序和智能電話APP應(yīng)用程序。
4.1 網(wǎng)頁版云服務(wù)平臺(tái)
網(wǎng)頁版云服務(wù)平臺(tái)主要功能是實(shí)時(shí)監(jiān)測太陽能熱水系統(tǒng)的運(yùn)行狀態(tài)，并記錄運(yùn)行數(shù)據(jù)，提供各個(gè)探頭和執(zhí)行機(jī)構(gòu)的歷史曲線圖。
4.2 PC電腦遠(yuǎn)程控制程序Remo-soft
Remo-Soft是專為BM系列控制器開發(fā)的遠(yuǎn)程監(jiān)控軟件，軟件操作簡易，用戶只需輸入相應(yīng)的用戶名和密碼即能修改遠(yuǎn)端的太陽能熱水系統(tǒng)的運(yùn)行控制邏輯參數(shù)和監(jiān)測實(shí)時(shí)運(yùn)行狀態(tài)。
將BM1里全部功能設(shè)置移植到Remo-Soft軟件里，負(fù)責(zé)自控的工程師無需在現(xiàn)場調(diào)試，可直接通過Remo-Soft進(jìn)行遠(yuǎn)程調(diào)試。
4.3 iPhone/Android APP應(yīng)用程序
APP應(yīng)用是將Remo-Soft的程序簡化后設(shè)計(jì)的智能電話應(yīng)用程序，同樣能實(shí)現(xiàn)對BM1的全部功能參數(shù)進(jìn)行設(shè)置，查看系統(tǒng)運(yùn)行狀態(tài)，同時(shí)在系統(tǒng)出現(xiàn)異常狀態(tài)時(shí)會(huì)主動(dòng)推送報(bào)警信息。
5 結(jié)束語
傳統(tǒng)的太陽能熱水控制系統(tǒng)主要采用現(xiàn)場控制，無法實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)遠(yuǎn)程查看、統(tǒng)計(jì)和分析，難以保證太陽能熱水系統(tǒng)長期穩(wěn)定高效的高效運(yùn)行。 隨著科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步，現(xiàn)代化的管理在太陽能行業(yè)中得到應(yīng)用，為了更好地滿足太陽能運(yùn)行管理的要求，太陽能控制系統(tǒng)正朝著網(wǎng)絡(luò)化、標(biāo)準(zhǔn)化、智能化的方向發(fā)展，并從單一自動(dòng)化控制功能向性能可靠、功能強(qiáng)大的遠(yuǎn)程監(jiān)控平臺(tái)發(fā)展。近年來，物聯(lián)網(wǎng)以及移動(dòng)終端技術(shù)快速發(fā)展，為我們開發(fā)太陽能熱水系統(tǒng)遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)提供了全新的思路，對推動(dòng)和促進(jìn)我國大型太陽能熱利用系統(tǒng)的發(fā)展有著重要意義。
