湖北杰澳电子科技有限公司 姚博
0 前言
目前在太阳能热水系统应用中，很难实现对太阳热能吸收及应用性能进行检测和控制。杰澳电子全新研发设计的 “BM1太阳能热水工程远程控制器”采用了传感测量技术、Wi-Fi无线网络技术、云计算技术和移动终端应用技术对太阳能热水系统的控制参数、得热量、状态进行远程监控，完全满足了太阳能热利用行业对太阳辐照量、温度、压力、水流量的监控精度要求；同时，更可以大幅度提高和优化太阳能热水系统性能，给用户带来可观的经济效益。
1 远程监控系统总体设计
BM1多功能可编程太阳能控制仪与太阳能热水系统之间通过传感器进行联接，传感器将获得的信号传送到控制器的中央处理器，经计算处理后由控制仪表发出相应指令控制太阳能热水系统的各执行机构如水泵、阀、辅助加热等运行；可按需要设置时间、温度、温差、液位以及反馈信号等进行逻辑判断，实现单向控制或联合控制。用户也可按照自己的需求对控制器预设的逻辑进行组合编程，例如：时间和液位控制、温度控制、时间和温差控制等。该控制器另设有RS485通信端口，与GA100数据中继器相连，通过Wi-Fi无线路由器联接互联网云服务平台。
PC电脑、智能手机、平板电脑等无线终端设备通过使用BroadLink远程监测应用程序与互联网云服务平台相联，云服务平台计算处理后，将无线终端设备与远端BM1控制器匹配。如用户只需在智能手机APP应用程序输入相应的用户名和密码即可实现远程监控。远程监测包括：温度、液位、辐照量、水泵等执行机构启停状态等，远程控制包括：修改控制逻辑参数，停止或开启BM1输出端口。
图1为太阳能热水系统远程监控图。
2、BM1多功能可编程控制仪介绍
2.1主要技术指标（见表1）
表1 BM1多功能可编程控制仪主要技术指标
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参数名称 |
参数说明 |
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参数名称 |
参数说明 |
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外观尺寸 |
85mm（长）×85mm（宽）×1200mm（厚） |
走时时钟 |
24小时制。
设定范围：00：00~23:59 |
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安装尺寸 |
窗式安装，开口尺寸：75mm（长）×75mm（宽） |
日期时间设定 |
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）
周几（一每天为单位分别设定） |
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重 量 |
260g |
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工作电源 |
AC（100~250）V |
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使用环境 |
-10℃~50℃ |
通讯端口 |
RS485串口通讯 |
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显示方式 |
1.8寸彩色LCD液晶屏 |
通讯功能 |
发送本地采集温度、液位数据
接受远端温度、液位数据和控制逻辑参数 |
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按 键 |
按压式薄膜按键 |
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输 入 |
NTC热敏电阻温度，2路，-30℃~140℃，±1％
压力/水位传感器，1路，0％~100％。±0.5％
反馈信号输入，3路，3.3V电压反馈信号
可以通过通讯端口采集远程温度、液位等传感数据 |
其他参数 |
热敏电阻温度传感器规格：
传感器可使用两芯信号线延长使用，传感器延长有效范围为100米
设置参数掉电长期保持记忆
补水位设置范围为：0％~100％ |
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输 出 |
3路可控硅输出，负载触点容量为AC220V，6A（阻性），1A（感性），更大负载时需要使用交流接触器扩容 |
2.2 LCD显示界面（见图2）
1—星期；
2—时间；
3—输出状态；
4—报警指示；
5—通讯状态；
6—报警状态；
7—温度；
8—液位显示。
图2 BM1多功能可编程控制仪状态及按键
2.3 预定义系统
用户可根据热水系统的设计选择相应的预定义系统，预定义系统有太阳能集热循环、辅助加热循环、供热循环等9种预定义模式可供选择。系统运行时BM1液晶屏幕会显示执行机构的启停状态以及温度、液位的状态值。
2.4 自定义系统
用户可根据实际需求设定自己想要的控制逻辑组合：
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功能模块 |
控制逻辑 |
输出 |
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功能模块F1 |
时间 -> 温度1 -> 温度2 -> 温差 -> 液位 |
R1、R2、R3 |
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功能模块F2 |
>> 横向，控制逻辑之间是串联关系，可任意选择是否参与控制，并可任意选择继电器输出。
>> 纵向，各功能模块是并联关系，可独立执行控制程序。 |
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功能模块F3 |
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功能模块F4 |
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功能模块F5 |
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功能模块F6 |
2.5 控制逻辑设置
1）时间周期设置
“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）
“周几”（以每天为单位分别设定）
2）时间设置，分别设置启动/停止时间，格式为00:00——23:59。
3）温度功能设置
降温控制：设置“开”的温度应高于设置“关”的温度；
升温控制：设置“开”的温度应低于设置“关”的温度。
4）温差功能参数设置
温差为温度1减温度2的值。
5）液位功能参数设置
补水控制：设置“开”的液位应低于设置“关”的液位。
6）输出功能参数设置
同一功能模块内，可选择单个或多个输出。
2.6 系统保护功能
1）密码设置，开启状态时，用户需输入相应的密码进入控制器设置页面。
2）期限设置，开启状态时，系统自动运行周期为设置的期限天数，超出期限外所有的输出将锁定为关闭状态，此时可将有效期功能关闭或更改有效期使输出再次有效。
2.7 水泵自保护功能
为了有效的防止循环水泵在运行时空转或气阻等现象，控制仪设置了反馈功能：
1) 延时设置，“输出”启动后，在设定的“延时”时间内没有收到相应的反馈信号，输出将被强制关闭。
2) 重启设置，输出强制关闭后，在设定的“重启”时间后输出将恢复自动运行状态。
2.8 远程探头功能
可以通过连接GA300数据中继器方可从局域网或互联网中选择网络探头。
2.9 系统报警功能
根据系统应用属性分别设置温度1、温度2和液位的上下限值，从而判断系统报警状态。
2.10 手动/自动输出功能
手动模式时，输出强制开启（逻辑判断不参与），关闭模式时，输出关闭（逻辑功能失效）。自动模式时，输出或关闭由逻辑判断决定。
2.11系统接线图（见图3）
S1：太阳集热温度；
S2：贮热水箱温度；
S3：液位压力；
R1：集热循环水泵；
R2：辅助加热水泵；
R3：上水电磁阀；
L1：水流开关反馈1；
L2：水流开关反馈2；
L3：水流开关反馈3。
图3 系统接线图
3、数据中继器介绍
数据中继器是杰澳电子专为构建高性能物联网网络需求而自主研发设计的数据储存、交换等功能的设备，具有强大的数据处理能力，并支持Wi-Fi、RS485等多种通讯协议，内置丰富的嵌入式软件功能，包括数据同步、数据计算、控制参数设置、数据加密、访问控制、时间同步、报警管理等功能，适用于大型系统的远程监控。
多台BM1多功能可编程控制仪通过RS485总线与GA100/GA300型数据中继器连接，将数据通过互联网与移动数据终端交互，实现远程监控。
4、智能终端应用程序介绍
杰澳电子设计的智能终端应用程序包括网页版云服务平台、PC电脑远程控制程序和智能电话APP应用程序。
4.1 网页版云服务平台
网页版云服务平台主要功能是实时监测太阳能热水系统的运行状态，并记录运行数据，提供各个探头和执行机构的历史曲线图。
4.2 PC电脑远程控制程序Remo-soft
Remo-Soft是专为BM系列控制器开发的远程监控软件，软件操作简易，用户只需输入相应的用户名和密码即能修改远端的太阳能热水系统的运行控制逻辑参数和监测实时运行状态。
将BM1里全部功能设置移植到Remo-Soft软件里，负责自控的工程师无需在现场调试，可直接通过Remo-Soft进行远程调试。
4.3 iPhone/Android APP应用程序
APP应用是将Remo-Soft的程序简化后设计的智能电话应用程序，同样能实现对BM1的全部功能参数进行设置，查看系统运行状态，同时在系统出现异常状态时会主动推送报警信息。
5 结束语
传统的太阳能热水控制系统主要采用现场控制，无法实现数据远程查看、统计和分析，难以保证太阳能热水系统长期稳定高效的高效运行。 随着科学技术的进步，现代化的管理在太阳能行业中得到应用，为了更好地满足太阳能运行管理的要求，太阳能控制系统正朝着网络化、标准化、智能化的方向发展，并从单一自动化控制功能向性能可靠、功能强大的远程监控平台发展。近年来，物联网以及移动终端技术快速发展，为我们开发太阳能热水系统远程监控系统提供了全新的思路，对推动和促进我国大型太阳能热利用系统的发展有着重要意义。
