一种太阳能热水器集中供热信息采集与显示系统及其控制方法技术方案

本发明专利技术公开了一种太阳能热水器集中供热信息采集与显示系统及其控制方法，该系统包括用户单元、主机单元、远距离显示单元和远程服务器；太阳能热水器的水箱内壁设置有温度传感器和多个液位传感器，液位传感器分别设置在不同的高度；水箱底部设置有电加热器；多个用户单元分别设置在每个用户处；用户单元和远距离显示单元均与主机单元相连，远程服务器通过无线数据通信的方式与主机单元相连；水箱底部还设置有进水管路和出水管路，出水管路分为多个支路管路，支路管路分别延伸至每个用户处；主机单元控制用户单元，进而实现对每个支路管路的流量、温度和开关的控制。本发明专利技术功能全面，智能化程度高，能有效提高太阳能集中供水系统的管理效率，具有很高的经济价值。

【技术实现步骤摘要】
一种太阳能热水器集中供热信息采集与显示系统及其控制方法
本专利技术涉及热水器智能供水
，尤其涉及一种太阳能热水器集中供热信息采集与显示系统及其控制方法。
技术介绍
太阳能集中供水系统在很多应用场景中得到广泛采用，例如校园宿舍的集中供水，以及高档小区的集中供水。但是现有技术中采用的集中供水系统，往往智能化程度低、功能单一，一般仅能够实现对热水的控制开启和关闭的功能。但是在现实应用场景中，需要针对大量复杂、多变的数据进行处理，以应对各种各样的突发情况。而且现有技术中的集中供水系统，一般需要人工进行水量使用情况的检查，然后针对各个用户的使用情况进行针对性的调整和收费，控制难度大，并且需要消耗大量的人力和物力，不仅浪费时间，而且浪费成本。另外，现有技术中的集中供水系统，一般采用的是单机系统，缺乏联网，以及远程进行数据查看及控制的功能。因此，针对现有技术中的大量不足，亟需研发出一种功能更加全面，智能化程度更高，且能够远程进行查看和控制的集中供水系统。
技术实现思路
本专利技术要解决的技术问题在于针对现有技术中的缺陷，提供一种太阳能热水器集中供热信息采集与显示系统及其控制方法。本专利技术解决其技术问题所采用的技术方案是：本专利技术提供一种太阳能热水器集中供热信息采集与显示系统，该系统包括用户单元、主机单元、远距离显示单元和远程服务器；其中：太阳能热水器包括太阳能制热单元和集中供水的水箱，水箱内壁设置有温度传感器和多个液位传感器，液位传感器分别设置在不同的高度；水箱底部设置有电加热器，温度传感器、液位传感器和电加热器均与主机单元相连；用户单元设置有多个，分别设置在每个用户处；用户单元和远距离显示单元均与主机单元相连；用户通过IC智能热水卡激活用户单元，进而用户获取热水，同时用户单元实时显示IC智能热水卡的余额；远程服务器通过无线数据通信的方式与主机单元相连，远程服务器上设置有上位机，通过上位机实时显示系统的工作状态，并实现对IC智能热水卡的缴费充值；水箱底部还设置有进水管路和出水管路，出水管路分为多个支路管路，出水管路的支路管路分别延伸至每个用户处；主机单元用于控制水箱内的水温，控制方法包括：太阳能逐时制热和电加热器制热；通过基于PSO改进BP神经网络的太阳能制热单元逐时制热量预测方法，预测太阳能制热单元的制热量，若太阳能制热量足够则停止电加热器工作，不足则开启电加热器工作。进一步地，本专利技术的水箱底部的进水管路中设置有温度传感器和电磁阀，出水管路中设置有流量传感器和电磁阀；进水管路和出水管路中的温度传感器、电磁阀和流量传感器均与主机单元相连。进一步地，本专利技术的每个支路管路中的出水口位置均设置有温度传感器、流量传感器和电磁阀，温度传感器、流量传感器和电磁阀均与各自用户处对应的用户单元相连。进一步地，本专利技术的用户单元包括核心板模块，以及与核心板模块均相连的CAN总线通信模块、电磁阀通断控制模块、水流量传感器模块、电源模块、温度检测模块以及预留外接串口通信模块；每个用户处的支路管路中，电磁阀通断控制模块与支路管路的电磁阀相连，水流量传感器模块与支路管路的流量传感器相连，温度检测模块与支路管路的温度传感器相连。进一步地，本专利技术的主机单元包括核心板模块，以及与核心板模块均相连的电源模块、CAN总线通信模块、两路温度检测模块、水流量检测模块、液位检测模块、电磁阀通断控制模块、电加热器控制模块、无线通信模块和远程数传模块；其中：两路温度检测模块分别与进水管路中的温度传感器以及水箱内壁上的温度传感器相连；电磁阀通断控制模块与进水管路和出水管路中的电磁阀均相连；液位检测模块与水箱中的液位传感器相连；电加热器控制模块与水箱中的电加热器相连。进一步地，本专利技术的远距离显示单元包括核心板模块，以及与核心板模块均相连的电源模块、LCD显示模块和远程数传模块。进一步地，本专利技术的该系统还包括电源单元，电源单元包括+3.3V、+5V和+7.5V的电源转换电路。进一步地，本专利技术的每个用户单元上均连接有水表，用户单元与水表之间通过RS485串行总线相连。进一步地，本专利技术的主机单元中设置有GPRS通信模块，主机单元与远程服务器之间依次通过GPRS网络和Internet数据网实现无线数据通信。本专利技术提供一种太阳能热水器集中供热信息采集与显示系统的控制方法，包括以下步骤：主机单元通过无线数据通信的方式与远程服务器进行数据交换，显示各个楼栋的总用水情况，以及水箱供水的工作情况；主机单元接收来自水箱的液位传感器信号，并通过远距离显示单元实时显示水箱水位；主机单元接收来自水箱的温度传感器信号，并通过远距离显示单元实时显示水箱水温；主机单元控制进水管路电磁阀的开关状态，控制方法包括：正常控制和强制控制；正常控制：当水箱水位低于阈值时，打开电磁阀进水，当水位达到阈值上限时，关闭电磁阀，停止进水；当水温超过阈值时，打开电磁阀进水，当水温将至阈值下限或水箱满水时，挂比比电磁阀，停止进水；主机单元控制水箱内的水温，控制方法包括：太阳能逐时制热和电加热器制热；远距离显示单元对水温及控制状态进行实时显示；其中：通过基于PSO改进BP神经网络的太阳能制热单元逐时制热量预测方法，预测太阳能制热单元的制热量，若太阳能制热量足够则停止电加热器工作，不足则开启电加热器工作；电加热器进行水温加热控制方法包括：正常控制和强制控制；正常控制：当水温低于阈值时，电加热器开始加热，水温达到阈值上限时停止加热；强制控制：人工打开或关闭电加热器的开关；用户缴费充值IC智能热水卡，通过IC智能热水卡激活用户单元，打开与用户单元相连的电磁阀，用户获取热水；用户单元实时显示IC智能热水卡的余额。进一步地，本专利技术的基于PSO改进BP神经网络的太阳能制热单元逐时制热量预测方法具体为：1)初始化：建立BP神经网络拓扑结构的太阳能制热单元逐时制热量预测模型，包含4个输入因子：分别为预测日的日期号、预测时的时刻、预测时的外界温度以及云量大小；1个输出因子：为预测时的太阳能制热单元制热量；并设置模型参数，包括粒子群的种群规模N、学习因子c1、c2；2)将PSO粒子映射为对应的权值和阈值3)计算粒子适应度；以均方误差MSE来表示适应值函数用于评价种群中各个粒子的个体质量,其中MSE的计算公式为：式中N为训练样本数；ym,n、cm,n分别代表第n组数据集的神经网络第m个输出节点的输出期望值和输出实际值；M代表神经网络的输出节点数量；4)个体极值与全局极值的更新；对粒子群中个体粒子的适应值做出判断，假如粒子当代适应值比上一代适应值更优则将当代适应值置为个体最优并进行个体极值的更新；评价粒子群中的最优适应值，假如当前代最优适应值比上一代的最优适应值更优则将当代最优适应值置为全局最优进行全局极值的更新；5)更新粒子速度与位置；并将速度限制在[-Vmax,Vmax]内，位置限制在[Xmin,Xmax]内；6)输出结果；判定满足网络性能要求的MSE是否小于设定值，或者网络迭代次数达到最大，不满足任意一个条件就返回到步骤3)继续网络训练，若满足其中一个要求则停止迭代输出最优解的结果；7)输出预测结果的太阳能制热单元逐时制热量。进一步地，本专利技术的该方法中还包括上位机的控制方法：上位机设置有两台，一个实现主机单元与远程服务器的通信，一个实本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种太阳能热水器集中供热信息采集与显示系统，其特征在于，该系统包括用户单元(1)、主机单元(2)、远距离显示单元(3)和远程服务器(4)；其中：太阳能热水器包括太阳能制热单元和集中供水的水箱，水箱内壁设置有温度传感器(5)和多个液位传感器(6)，液位传感器(6)分别设置在不同的高度；水箱底部设置有电加热器(7)，温度传感器(5)、液位传感器(6)和电加热器(7)均与主机单元(2)相连；用户单元(1)设置有多个，分别设置在每个用户处；用户单元(1)和远距离显示单元(3)均与主机单元(2)相连；用户通过IC智能热水卡激活用户单元(1)，进而用户获取热水，同时用户单元(1)实时显示IC智能热水卡的余额；远程服务器(4)通过无线数据通信的方式与主机单元(2)相连，远程服务器(4)上设置有上位机，通过上位机实时显示系统的工作状态，并实现对IC智能热水卡的缴费充值；水箱底部还设置有进水管路和出水管路，出水管路分为多个支路管路，出水管路的支路管路分别延伸至每个用户处；主机单元(2)用于控制水箱内的水温，控制方法包括：太阳能逐时制热和电加热器制热；通过基于PSO改进BP神经网络的太阳能制热单元逐时制热量预测方法，预测太阳能制热单元的制热量，若太阳能制热量足够则停止电加热器工作，不足则开启电加热器工作。...

【技术特征摘要】
1.一种太阳能热水器集中供热信息采集与显示系统，其特征在于，该系统包括用户单元(1)、主机单元(2)、远距离显示单元(3)和远程服务器(4)；其中：太阳能热水器包括太阳能制热单元和集中供水的水箱，水箱内壁设置有温度传感器(5)和多个液位传感器(6)，液位传感器(6)分别设置在不同的高度；水箱底部设置有电加热器(7)，温度传感器(5)、液位传感器(6)和电加热器(7)均与主机单元(2)相连；用户单元(1)设置有多个，分别设置在每个用户处；用户单元(1)和远距离显示单元(3)均与主机单元(2)相连；用户通过IC智能热水卡激活用户单元(1)，进而用户获取热水，同时用户单元(1)实时显示IC智能热水卡的余额；远程服务器(4)通过无线数据通信的方式与主机单元(2)相连，远程服务器(4)上设置有上位机，通过上位机实时显示系统的工作状态，并实现对IC智能热水卡的缴费充值；水箱底部还设置有进水管路和出水管路，出水管路分为多个支路管路，出水管路的支路管路分别延伸至每个用户处；主机单元(2)用于控制水箱内的水温，控制方法包括：太阳能逐时制热和电加热器制热；通过基于PSO改进BP神经网络的太阳能制热单元逐时制热量预测方法，预测太阳能制热单元的制热量，若太阳能制热量足够则停止电加热器工作，不足则开启电加热器工作。2.根据权利要求1所述的太阳能热水器集中供热信息采集与显示系统，其特征在于，水箱底部的进水管路中设置有温度传感器(5)和电磁阀(8)，出水管路中设置有流量传感器(9)和电磁阀(8)；进水管路和出水管路中的温度传感器(5)、电磁阀(8)和流量传感器(9)均与主机单元(2)相连。3.根据权利要求1所述的太阳能热水器集中供热信息采集与显示系统，其特征在于，每个支路管路中的出水口位置均设置有温度传感器(5)、流量传感器(9)和电磁阀(8)，温度传感器(5)、流量传感器(9)和电磁阀(8)均与各自用户处对应的用户单元(1)相连。4.根据权利要求3所述的太阳能热水器集中供热信息采集与显示系统，其特征在于，用户单元(1)包括核心板模块，以及与核心板模块均相连的CAN总线通信模块、电磁阀通断控制模块、水流量传感器模块、电源模块、温度检测模块以及预留外接串口通信模块；每个用户处的支路管路中，电磁阀通断控制模块与支路管路的电磁阀(8)相连，水流量传感器模块与支路管路的流量传感器(9)相连，温度检测模块与支路管路的温度传感器(5)相连。5.根据权利要求2所述的太阳能热水器集中供热信息采集与显示系统，其特征在于，主机单元(2)包括核心板模块，以及与核心板模块均相连的电源模块、CAN总线通信模块、两路温度检测模块、水流量检测模块、液位检测模块、电磁阀通断控制模块、电加热器控制模块、无线通信模块和远程数传模块；其中：两路温度检测模块分别与进水管路中的温度传感器(5)以及水箱内壁上的温度传感器(5)相连；电磁阀通断控制模块与进水管路和出水管路中的电磁阀(8)均相连；液位检测模块与水箱中的液位传感器(6)相连；电加热器控制模块与水箱中的电加热器(7)相连。6.根据权利要求1所述的太阳能热水器集中供热信息采集与显示系统，其特征在于，远距离显示单元包括核心板模块，以及与核心板模块均相连的电源模块、LCD显示模块和远程数传模块。7.一种采用权利要求1所述的太阳能热水器集中供热信息采集与显示系统的控制方法，其特征在于，包括以下步骤：主机单元通过无线数据通信的方式与远程服务器进行数据交换，显示各个楼栋的总用水情况，以及水箱供水的工作情况；主机单元接收来自水箱的液位传感器信号，并通过远距离显示单元实时显示水箱水位；主机单元接收来自水箱的温度传感器信号，并通过远距离显示单元实时显示水箱水温；主机单元控制进水管路电磁阀的开关状态，控制方法包括：正常控制和强制控制；正常控制：当水箱水位低于阈值时，打开电磁阀进水，当水位达到阈值上限时，关闭电磁阀，停止进水；当水温超过阈值时，打开电磁阀进水，当水温将至阈值下限或水箱满水时，挂比比电磁阀...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘岚，
申请(专利权)人：武汉东湖学院，
类型：发明
国别省市：湖北,42