QTouch可再生能源监测系统.pdf

可再生能源建筑应用示范项目可再生能源建筑应用示范项目 数据监测系统方案数据监测系统方案 武汉舜通智能科技有限公司武汉舜通智能科技有限公司 2012-06 目 录 1 系统概述.3 2 系统架构.3 3 数据采集设备.4 4 采集设备提供参数.6 4.1 太阳能热水系统.6 4.2 地源热泵系统.6 5 系统概算.错误！未定义书签。错误！未定义书签。1 1 系统概述系统概述 本系统参考住房和城乡建设部 可再生能源建筑应用示范项目数据监测系统技术导则的内容要求，包括太阳能热水系统数据监测和地源热泵系统数据监测。本方案只涉及建筑中数据传输前硬件设备的安装。太阳能热水系统和地源热泵系统数据监测设备均由各自的计量监测设备和数据采集装置组成。其中，太阳能热水系统数据监测设备包括室外温度传感器、太阳总辐射传感器、集热系统进出水温度传感器、集热系统循环流量传感器、辅助热源电表等。地源热泵系统数据监测设备包括室外温度传感器、系统用户侧进出水温度传感器、系统热源侧进出水温度传感器、系统用户侧循环流量传感器、系统热源侧循环流量传感器、系统耗电量监测电表、机组用户侧进出水温度传感器、机组热源侧进出水温度传感器、机组用户侧循环流量传感器、机组热源侧循环流量传感器、机组输入功率传感器、典型房间温湿度传感器等。2 2 系统架构系统架构 结合太阳能热水系统和地源热泵系统监测实际应用需求，利用现场仪表、数据采集模块、控制器和技术，我们制定了快速实施、快速见效的太阳能热水和地源热泵监测系统方案，如图 2-1 中数据采集层部分所示：图 2-1 监测系统架构 A.利用分布式模拟量 I/O 模块，采集系统的室外温度、进出口温度、太阳辐射度、循环流量等信号，通过 485 总线以 Modbus 协议接入数据采集器；B.温度巡检仪和能耗电表直接通过 485 总线（分别采用 P645 规约和 Modbus 协议）接入数据采集器；C.数据采集器通过以太网将汇总的现场数据实时发送到监控中心的服务器上；3 3 数据采集数据采集设备设备 系统具备符合导则的数据采集和数据传输能力，前端数据采集设备具备集成各种能量表计的能力，常用的能量表计如下：1）电能量表计（尤其是符合 T645 规约的电能量表计）；2）流量计（一般为 HART 或 Modbus）；3）流量/热量积算仪（一般为 Modbus）；4）空调冷量表（一般为 Modbus 或 HART）；5）温湿度传感器（一般为 Modbus 或 05V/420mA 标准电信号）6）辐射度传感器（一般为 Modbus 或 05V/420mA 标准电信号）数据采集设备基于 TCP/IP 协议提供适应有线局域网、ADSL、CDMA/GPRS、Wifi 等多种传输介质的稳定数据传输；图 3-1 数据采集 Smart 数据采集设备自身能耗低于 5W，提供 5 路可独立配置的232/485 串口，具有本地数据存储功能，在与数据接口服务失去连接后可持续存储能耗数据，并在连接恢复后将数据恢复到数据接口服务中。4 4 采集设备提供参数采集设备提供参数 4.1 太阳能热水系统太阳能热水系统 1）室外温度监测 通过实时采集安装在太阳能热水系统附件的温度传感器的数据，提供给系统在线监测太阳能热水系统附近的室外温度情况。2）太阳总辐射监测 通过实时采集平行于太阳能集热器安装的太阳总辐射传感器的数据，提供给系统在线监测应用建筑位置的太阳能总辐射情况。3）集热系统进出口温度监测 通过实时采集集热系统进出口温度，提供给系统实时监测集热系统的进出管路的进出口温度，了解集热系统的效率。4）集热系统循环流量监测 通过实时采集集热系统循环流量，提供给系统实时监测集热系统的进水管或出水管流量，通过和温度配合，掌握进出口的热量情况，及时掌握设备的换热效率。5）辅助热源监测 当系统采用辅助热源时，实时采集辅助热源配电输入端电能表的数据，通过监测在系统辅助热源的配电输入端布置电能表的数据，实时监测辅助热源的耗能量。4.2 地源热泵系统地源热泵系统 通过采集地源热泵装置的运行状态、室外温度、系统热源侧进出水温度和流量、系统用户侧进出水温度和流量、系统耗电量、机组热 源侧进出水温度和流量、机组用户侧进出水进出水温度和流量、机组输入功率等实时监测整个系统的运行情况，系统采用图形化的监测界面。5 5QTouchQTouch 可再生能源监测可再生能源监测软件软件平台平台概述概述 系统目标系统目标 o 实现现场运行信息实时监测。包括热水的温度、压力、流量；水泵的电流、电压、功率、运行时间以及燃气的用量等供热系统参数。以工艺流程图、曲线图、报表、报警等各种图表形式直观、及时的显示出现场各参数的变化信息，；o 实现现场控制系统远程操作。包括对阀门和电机等各种控制装置的操作，同时可对所有操作进行跟踪记录；o 实现所有历史数据高效存储。现场的实时数据汇总到控制中心数据服务器中，采用先进的数据压缩算法，保证了数据的完整性和查询的高效性，同时节省存储资源。支持数据的多种查询形式和打印；o 实现锅炉房效率统计分析。对锅炉房燃料消耗量、生热量、供热量等参数进行统计、计算得出分析结果。o 实现数据网络共享。采用 C/S 和 B/S 混合结构，不同级别的管理人员根据各自的权限可以通过网络访问到服务器上全部或部分数据，实现数据的分级访问。系统功能系统功能 本系统可分为三个功能层次：一是前置数采：负责数据采集；二是数据中心服务器：负责数据处理、存储等；三是客户端：用于数据显示、查询。1.1.前端数采前端数采 为了可靠的采集现场数据，在每个站点设立前置数采机，负责与现场设备通信，并负责将采集到的实时数据传送给中心站服务器。除了数据采集之外，前置机还具有已下功能：断点续传功能断点续传功能 前置机跟锅炉房控制系统位于同一地点，通讯环节少，通讯可靠性高。当上层服务器故障或者通讯网络故障时，前置数采机将数据按照服务器所要求的精度或周期缓存起来，待故障恢复时将缓存的数据转存到中心服务器中，服务器自带历史插入功能，确保服务器中历史数据的完整性。隔离功能隔离功能 前置数采机与控制系统之间通讯采用串口的方式，这样能够有效的隔离病毒的入侵，保证控制系统的运行安全。2.2.中心服务器中心服务器 负责所有数据收集、存储、处理和显示。服务器的功能包含以下两部分：底层过程数据库、上层人机交互界面 过程数据库过程数据库 是系统的核心部分，是用户与远端锅炉房现场设备通信的枢纽。下面是其功能结构图：其功能如下：1）输入输出处理 数据库负责对锅炉房数采机上传的原始数据进行各种输入处理，如量程变换、开方、分段线性化、滤波等；对于输出到现场的数据进行输出限制和灵敏度检查。2）报警处理 报警检查：对转化后的数据进行各种报警检查，如限值、变化率、偏差、异常值检查，支持延时报警。报警管理：针对生产过程中的主要控制点进行报警管理，制定报警上下限，根据不同的报警级别，系统自动提醒相关人员进行相应的操作。生成报警记录 3）历史存储 将快速变化的实时数据进行高效压缩，形成历史挡案。4）统计记录 对实时数据的变化规律，如最大/小值、平均值，方差等进行统计，形成统计记录。5）数据运算 支持用户自定义数据运算功能，可对各种来源的数据进行计算处理，支持计算结果的存储、查询、打印等。6）安全审核 只有满足权限的用户才能访问数据库中实时数据、历史数据，并可以指定对重要数据的访问或组态操作进行记录。7）开放接口 提供 DDE，OPC，OLE 接口和控件，API 接口等各种开放协议和接口，可以方便的与其它第三方程序通信。支持嵌入 ActiveX控件访问数据库中的数据，有良好的可扩展性。人机交互界面人机交互界面 是用户直接浏览和操作的窗口，采用工艺图、趋势图、饼图/柱图/直方图、报表、报警等方式直观清晰的展现数据，具有与现场控制仪表相对应控制界面，便于远程控制，操作简便，效率高。界面功能主要包括一下几个部分：分布图、工艺图 多种形式的实时数据显示、打印 历史报表、趋势的查询、显示打印 数据统计 报警提示、管理 安全管理 锅炉房地理分布图，包括总图，分区放大图等。地图上带有导航到各站点信息窗口的动态链接。工艺流程图，动态的显示锅炉房内个泵阀状态以及参数变化，以表格形式对锅炉房内重要数据数据实时显示 以柱状图、曲线图的形式显示供水的温度、压力、流量等实时信息 根据时间对某一分站历史数据进行查询，自动生成报表 历史报表的查询与打印功能 对重要参数进行相关的历史趋势显示 系统效率分析、负荷预测画面 报警以及历史报警查询界面 用户登录和用户管理界面 3.3.客户端客户端 采用 C/S 和 BS 结构，客户端不需要在计算机上安装任何软件，IE 会自动下载服务器端浏览控件（控件经过安全数字签名，不需要降低 IE 端安全级别，可直接访问浏览）。客户端具有数据显示、查询、打印等与服务器人机界面同等的功能。系统主要特点系统主要特点 分布式分布式 系统中可以有多个数据库服务器，每个服务器承担不同的服务角色。在本系统中分散在各装置的前置机本身也是一种服务器，其主要任务是完成数采工作；而中心服务器主要是进行数据处理、历史存储、客户请求服务等。故障恢复故障恢复 数据库间进行通讯时，如果网络出现故障，或者数据库退出后重新启动，服务端能够暂存断线期间的历史数据，并将之自动恢复到客户端。除了对历史数据的自动恢复外，系统同时还具有转储数据进自动恢复功能。安全管理安全管理 系统提供了用户和安全区的机制对系统进行保护。该机制不但能保护应用系统的数据，还能对应用应用系统上的操作进行保护。紫金桥的安全管理系统可以对试图访问计算机的人员进行身份识别，防止特定数据被用户不适当地访问，并且提供一种简单而高效的方法来设置和维护应用系统的安全。高效数据访问高效数据访问 基于订阅的数据访问机制，内部访问快速、高效。服务器之间，服务器和客户端之间的数据传送都是基于订阅方式，即只有 当前用到的数据才进行数据传送，数据传送后只有数据发生变化才会进行再次传送。另外数据包采取压缩方法进一步减小了网络间数据传送量。与视频窗口的集成 实时数据平台运行模式采用浏览器方式，可与视频视窗互相调用。