一种云端远程监控的太阳能集热系统及泄漏检测方法技术方案

本发明专利技术提供了一种云端远程监控的太阳能集热系统，所述系统包括太阳能集热器、热水管网、热利用装置以及蓄热器，供水管网和回水管网分别设置第三阀门和第四阀门，控制器将温度传感器测量的温度、第一阀门开度、第二阀门开度数据传递给云端服务器，然后通过云端服务器传送给客户端，用户可以在客户端选择自动控制或手工控制的工作模式，控制器根据控制客户选择的工作模式来控制第一阀门开度、第二阀门开度大小。本发明专利技术通过远端实现通过太阳能集热系统的远程自动控制，提高系统的智能化和安全化。

【技术实现步骤摘要】
一种云端远程监控的太阳能集热系统及泄漏检测方法
本专利技术涉及一种太阳能集热系统，尤其涉及一种智能进行蓄热的太阳能集热系统。
技术介绍
随着现代社会经济的高速发展，人类对能源的需求量越来越大。然而煤、石油、天然气等传统能源储备量不断减少、日益紧缺，造成价格的不断上涨，同时常规化石燃料造成的环境污染问题也愈加严重，这些都大大限制着社会的发展和人类生活质量的提高。能源问题已经成为当代世界的最突出的问题之一。因而寻求新的能源，特别是无污染的清洁能源已成为现在人们研究的热点。太阳能是一种取之不尽用之不竭的清洁能源，而且资源量巨大，地球表面每年收的太阳辐射能总量为1×1018kW·h，为世界年耗总能量的一万多倍。世界各国都已经把太阳能的利用作为新能源开发的重要一项。然而由于太阳辐射到达地球上的能量密度小（每平方米约一千瓦），而且又是不连续的，这给大规模的开发利用带来一定困难。因此，为了广泛利用太阳能，不仅要解决技术上的问题，而且在经济上必须能同常规能源相竞争。集热管是利用太阳能产生热能的装置。
技术介绍
中，当利用太阳能加热集热管，太阳能或者直接加热集热管，或者通过二次换热产生蒸汽，尤其是直接加热集热管，利用集热管内部的对流换热来进行集热管上部和下部的流体对流换热，但是此种情况下需要下部热流体自然对流到上部，换热效率低。而且太阳能管路泄漏会直接导致管内高温介质大量流失，热污染环境。现在现有的集热系统，一般采用一种储热太阳能集热器作为供太阳能集热器进行供热，供太阳能集热器的切换需要人力手工去实现。因此，当储热太阳能集热器发生故障不能继续提供能量时，或为降低供热成本而一种太阳能集热器无法满足时，不能及时的对太阳能集热器进行切换，对生活造成了一定的不便。尤其是在寒冷的冬季，如果太阳能集热器在供热过程中发生故障或不能继续提供太阳能集热器时，若不及时切换太阳能集热器，不仅会发生停热现象，还会因为天气过冷冻坏供热装置，造成一定损失。相变储热是利用材料在发生相变的过程中吸收或释放热能而实现热量存储的一类技术。该类产品采用具有较高相变潜热的材料，通过设计合理的换热、封装结构，搭配智能化控制系统，为热源实现冬季供暖。同时该技术利用电网的峰谷电价差异，在谷电时段将电加热产生的热量进行存储，在峰电或平电时段，将存储的热量放出，为用户供暖。在我国，具有冬季供暖需求的北方(南方)地区覆盖了约70％的国土面积。长期以来，这些地区清洁供暖比例低，冬季供暖大量使用散煤及热效率低下的小型燃煤锅炉，造成了严重的大气污染。推进清洁取暖对于改善北方地区冬季雾霾具有重要的意义，也是我国建设清洁低碳、安全高效的现代能源体系的有效措施。相变储能集热系统包含集热器、水泵、换热器、二次网、相变储热装置等设备，在实际使用中存在锅炉直接供热、储热装置供热等情况，因此常用的相变储能集热系统均结构复杂，控制繁琐。供热过程中可能存在局部热量过多，导致供热温度过高，造成供热浪费，因此需要充分利用供热，利用蓄热功能把热量利用起来。此外集中热水管网泄露会直接导致管内高温介质大量流失，热污染环境，泄露严重甚至还可能导致地质塌陷，造成人员伤亡，一直以来都是影响管网安全经济运行的主要故障。随着近些年国内集中供热的快速发展，供热区域及管网规模不断扩大，特别是传统火电厂在国家节能减排政策引导下，积极发展热电联产（如低真空改造、切缸改造、循环水余热利用等），使得热网运行安全对电厂机组的安全运行影响越来越大，一旦热水管网发生较大泄露，会直接导致机组跳机，造成重大安全事故。本专利技术利用蓄热技术，将多余热量存储起来，以便使得热量不充分时候利用蓄热继续供热。在先的申请中，已经研发了一种太阳能集热系统，但是上述系统智能化程度偏低，而且无法实现远程控制。因此本申请对前面的研究进行了进一步的改进。
技术实现思路
本专利技术针对现有技术中的不足，提供一种云端远程监控的相变储能太阳能集热系统，该系统结构简单、控制方便，可以合理调节系统的供热模式。本专利技术同时提供一种云端远程监控的智能检测泄漏的集热系统及方法，对管网泄露实时检测，以解决热水管网泄漏实时检测的技术问题。为实现上述目的，本专利技术采用如下技术方案：一种云端远程监控的太阳能集热系统，所述系统包括太阳能集热器、热水管网、热利用装置以及蓄热器，所述热水管网包含供水管网和回水管网，热水通过供水管网进入热利用装置，利用后的冷水通过回水管网返回到太阳能集热器；所述集热系统还包括蓄热器，所述的供水管网和回水管网分别设置第三阀门和第四阀门，太阳能集热器运行的时候，第三阀门和第四阀门打开；当太阳能集热器停止运行或者太阳能能量不足，第三阀门和第四阀门关闭，从而使得蓄热器成为新的热源，蓄热器与热利用装置形成新的热力系统；热利用装置室内设置温度传感器，所述温度传感器用于检测热利用装置的室内温度。所述温度传感器、第一阀门、第二阀门与控制器数据连接，控制器连接云端服务器，云端服务器与客户端连接，其中控制器将温度传感器测量的温度、第一阀门开度、第二阀门开度数据传递给云端服务器，然后通过云端服务器传送给客户端，用户可以在客户端选择自动控制或手工控制的工作模式，控制器根据控制客户选择的工作模式来控制第一阀门开度、第二阀门开度大小。作为优选，在手工控制的工作模式下，用户在客户端手工输入控制信号，然后通过云端服务器传输到中央控制器，中央控制器按照客户端输入的信号控制第一阀门开度、第二阀门开度大小。作为优选，在自动控制的工作模式下，控制器根据检测的热利用装置室内温度控制相应的热利用装置所在管路上阀门的开度大小。一种云端远程监控的太阳能集热供热系统，包括太阳能集热器、供热管网及热利用装置，所述供热管网包含供水管网和回水管网，管网在线监测系统根据设定的固定时间间隔读取太阳能集热器、管网分支点与热利用装置处压力数据，实时存储在数据库中，采用一维深度卷积神经网络提取数据特征，并进行模式识别；包括如下步骤：数据准备：对数据库中的供热系统压力数据进行重新审查和校验，对缺失数据、无效数据、不一致数据进行纠正，保证数据的正确性以及逻辑上的一致性；生成数据集：将准备好的数据分成训练集/训练集标签、测试集/测试集标签；网络训练：将训练集数据输入卷积神经网络，不断经过卷积、池化，得到特征向量，送入全连接网络；通过计算网络的输出与训练集标签，得到网络误差，利用误差反向传播算法，不断修正网络权值、偏置、卷积系数、池化系数，使误差满足设定的精度要求，网络训练完成；网络测试：将测试集数据输入到已经训练好的网络中，输出故障检测结果；云端传输：将检测结果通过云端传递给用户。作为优选，数据准备包括如下步骤：1）缺失数据的处理：由于网络传输的故障，数据库中会出现缺失值，对缺失的数据值，采用估算的方法，用样本均值代替缺失值；2）无效数据的处理：由于传感器的故障，导致数据库中的压力数据出现无效值，将其从数据库中删除；3）不一致数据的处理：借助数据库管理系统的完整性约束机制，检查不一致本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种云端远程监控的太阳能集热系统，所述系统包括太阳能集热器、热水管网、热利用装置以及蓄热器，所述热水管网包含供水管网和回水管网，热水通过供水管网进入热利用装置，利用后的冷水通过回水管网返回到太阳能集热器；所述集热系统还包括蓄热器，所述的供水管网和回水管网分别设置第三阀门和第四阀门，太阳能集热器运行的时候，第三阀门和第四阀门打开；当太阳能集热器停止运行或者太阳能能量不足，第三阀门和第四阀门关闭，从而使得蓄热器成为新的热源，蓄热器与热利用装置形成新的热力系统；热利用装置室内设置温度传感器，所述温度传感器用于检测热利用装置的室内温度；所述温度传感器、第一阀门、第二阀门与控制器数据连接，控制器连接云端服务器，云端服务器与客户端连接，其中控制器将温度传感器测量的温度、第一阀门开度、第二阀门开度数据传递给云端服务器，然后通过云端服务器传送给客户端，用户可以在客户端选择自动控制或手工控制的工作模式，控制器根据控制客户选择的工作模式来控制第一阀门开度、第二阀门开度大小。/n

【技术特征摘要】
1.一种云端远程监控的太阳能集热系统，所述系统包括太阳能集热器、热水管网、热利用装置以及蓄热器，所述热水管网包含供水管网和回水管网，热水通过供水管网进入热利用装置，利用后的冷水通过回水管网返回到太阳能集热器；所述集热系统还包括蓄热器，所述的供水管网和回水管网分别设置第三阀门和第四阀门，太阳能集热器运行的时候，第三阀门和第四阀门打开；当太阳能集热器停止运行或者太阳能能量不足，第三阀门和第四阀门关闭，从而使得蓄热器成为新的热源，蓄热器与热利用装置形成新的热力系统；热利用装置室内设置温度传感器，所述温度传感器用于检测热利用装置的室内温度；所述温度传感器、第一阀门、第二阀门与控制器数据连接，控制器连接云端服务器，云端服务器与客户端连接，其中控制器将温度传感器测量的温度、第一阀门开度、第二阀门开度数据传递给云端服务器，然后通过云端服务器传送给客户端，用户可以在客户端选择自动控制或手工控制的工作模式，控制器根据控制客户选择的工作模式来控制第一阀门开度、第二阀门开度大小。


2.如权利要求1所述的太阳能集热系统，在手工控制的工作模式下，用户在客户端手工输入控制信号，然后通过云端服务器传输到中央控制器，中央控制器按照客户端输入的信号控制第一阀门开度、第二阀门开度大小。


3.如权利要求1所述的太阳能集热系统，在自动控制的工作模式下，控制器根据检测的热利用装置室内温度控制相应的热利用装置所在管路上阀门的开度大小。


4.一种云端远程监控的太阳能集热供热系统，包括太阳能集热器、供热管网及热利用装置，所述供热管网包含供水管网和回水管网，管网在线监测系统根据设定的固定时间间隔读取太阳能集热器、管网分支点与热利用装置处压力数据，实时存储在数据库中，采用一维深度卷积神经网络提取数据特征，并进行模式识别；
包括如下步骤：
数据准备：对数据库中的供热系统压力数据进行重新审查和校验，对缺失数据、无效数据、不一致数据进行纠正，保证数据的正确性以及逻辑上的一致性；
生成数据集：将准备好的数据分成训练集/训练集标签、测试集/测试集标签；
网络训练：将训练集数据输入卷积神经网络，不断经过卷积、池化，得到特征向量，送入全连接网络；通过计算网络的输出与训练集标签，得到网络误差，利用误差反向传播算法，不断修正网络权值、偏置、卷积系数、池化系数，使误差满足设定的精度要求，网络训练完成；
网络测试：将测试集数据输入到已经训练好的网络中，输出故障检测结果；
云端传输：将检测结果通过云端传递给用户。


5.如权利要求4所述的云端远程监控的太阳能集热供热系统的检测方法，其特征在于，数据准备包括如下步骤：
1）缺失数据的处理：由于网络传输的故障，数据库中会出现缺失值，对缺失的数据值，采用估算的方法，用样本均值代替缺失值；
2）无效数据的处理：...

【专利技术属性】
技术研发人员：赵有恩，周守军，
申请(专利权)人：山东财经大学，
类型：发明
国别省市：山东;37