太阳能热水系统热能计量与监测仪技术方案

一种太阳能热水系统热能计量与监测仪，包括无线控制模块、电源供电单元，两路四选一模拟电子开关、多路数字及模拟数据采集单元、外部存储单元、串口通信单元以及工作模式切换、LED指示单元、两路压力传感器、两路铂热电阻温度传感器、四路热敏电阻、五路开关量、两路脉冲传感器和两路数字温度传感器。该设备可同时采集温度、液位、流量、风速、太阳能辐照量、耗电量和水泵运行状态等数据，并能够对相应数据进行热能计算。既能避免各种线路的依赖，又不受电源限制，使用成本低的Wi-Fi无线远程数据采集和处理为一体的装置。（*该技术在2022年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本技术涉及一种通用性很强的数据采集、处理、发送设备，特别涉及一种太阳能热水系统热能计量与监测仪。
技术介绍
在我国新能源和可再生能源利用中太阳能热利用是发展最为迅速的技术并且已形成了产业化规模，但是太阳能热水系统与建筑的集成还存在许多问题，目前国内很少有单位对使用的太阳能热水系统进行连续一年以上的运行状况监测，并根据监测数据进行系统综合经济指标评价。因此，也很难得到太阳能热水系统在不同季节、气候的综合经济评价指标太阳能保证率、太阳能集热系统效率、太阳能热水系统效率、太阳能集热系统有用得热量、常规能源替代量。这些系统的综合经济指标对于我国可再生能源规模化推广应用具有非常重要的意义。目前数据采集系统中，大部分数据采集装置只能对单一数据进行采集和处理，并通过有线的通讯方式与数据处理中心相连接。一套太阳能热水系统往往需要安装几个厂家的数据采集设备，缺乏统一数据配置、储存、处理和发送功能，这就带来了一系列问题I.不同厂家的数据采集设备的通讯协议互不兼容，很难与同一数据处理中心相连接。2.无法对监测数据进行本地计算和处理，得到相应的热能计量值。3.监测数据很难融入IP网络，网络搭建成本高，线路复杂，安装困难。
技术实现思路
本技术所要解决的技术问题是提供一种太阳能热水系统热能计量与监测仪。为解决上述技术问题，本技术是按如下方式实现的一种太阳能热水系统热能计量与监测仪，包括无线控制模块、电源供电单元，两路四选一模拟电子开关、多路数字及模拟数据采集单元、外部存储单元、串口通信单元以及工作模式切换、LED指示单元、两路压力传感器、两路PT1000 (即钼热电阻温度传感器)、四路热敏电阻、五路开关量、两路脉冲传感器和两路数字温度传感器；所述两路压力传感器以及所述两路PT1000的输出接第一路四选一模拟电子开关的输入端，四路热敏电阻的输出接第二路四选一模拟电子开关的输入端，所述两路电子开关的输出端接所述无线控制模块的输入端，所述五路开关量输出端接所述无线控制模块的通用输入口，所述两路脉冲传感器输出端接所述无线控制模块的通用输入口，所述两路数字温度传感器输出端接所述无线控制模块的通用输入口，所述无线控制模块分别与所述串口通信单元、所述模拟电子开关以及外部存储单元双向连接，所述无线控制模块的输出端接所述LED指示单元，所述电源供电单元给所述无线控制模块及其他耗电芯片供电。本技术的积极效果在于该设备可同时采集温度、液位、流量、风速、太阳能辐照量、耗电量和水泵运行状态等数据，并能够对相应数据进行热能计算。既能避免各种线路的依赖，又不受电源限制，使用成本低的Wi-Fi无线远程数据采集和处理为一体的装置。附图说明图I为本技术的系统结构框图图2为本技术无线控制模块电路图图3为本技术串口通信单元电路图图4为本技术模式切换以及LED指示单元电路图图5为本技术电 源供电单元电路图图6为本技术两路四选一模拟电子开关单元电路图图7为本技术外部存储单元电路图具体实施方式以下结合附图和具体实施方式对本技术作进一步详细的说明。如图I所示，本技术所述的太阳能热水系统热能计量与监测仪，包括无线控制模块I、电源供电单元2，两路四选一模拟电子开关3、多路数字及模拟数据采集单元4、外部存储单元5、串口通信单元6以及工作模式切换13及LED指示单元7。其中数据采集单元4包括温度、湿度、压力、流量、电量、风速、太阳辐照量、开关量等多种模拟或是数字信号的采集。两路压力传感器8以及两路PT10009的输出接第一路四选一模拟电子开关3的输入端，四路热敏电阻10的输出接第二路四选一模拟电子开关3的输入端，两路电子开关3的输出端接无线控制模块I的输入端，五路开关量11输出端接无线控制模块I的通用输入口，两路脉冲传感器12输出端接无线控制模块I的通用输入口，两路数字温度传感器12输出端接无线控制模块I的通用输入口，无线控制模块I分别与串口通信单元6、模拟电子开关以及外部存储单元5双向连接，无线控制模块I的输出端接LED指示单元7，电源供电单元2给无线控制模块I及其他耗电芯片供电。该装置的方法是数据采集端将各路传感器的输出信号转换为电信号，压力传感器、PT1000以及热敏电阻的输出信号通过两路四选一模拟电子开关将其传送给无线控制模块的ADC输入端，5路反馈以及数字温度传感器则直接将信号传送到无线控制模块的GPIO接口，脉冲传感器输出信号则通过光耦传送到无线控制模块的GPIO接口，无线控制模块对采集到得数据进行处理后，并将处理好的数据打包成符合IEEE802. 11协议的数据通过无线发出，各终端可通过Wi-Fi对检测结果进行实时监控。如图2所示，所述的无线控制模块包括有控制芯片、Wi-Fi射频模块、内部集成天线及外置天线接口，Wi-Fi外置天线通过天线接口与模块相连。控制模块的脚1、17、32、48接地，脚9接开关S3的2脚和5脚，脚10接电源供电单U9的6脚，脚11、12分别接两路四选一模拟电子开关U6的3脚、13脚，脚13、43、44分别接工作模式切换及LED指示单元的R13、R11、R12，脚14接电源供电单元Ull的4脚并通过R39接地，脚15、18、19、20、21分别接数据采集单元中J8的2脚、4脚、6脚、8脚、10脚，脚16接数据采集单元中的R18、R21、R19、R23、R41以及J13的7脚、9脚、11脚，脚22、23、24分别接数据采集单元中U15的3脚、U14的3脚及U13的3脚，脚25、26分别接数据采集单元中J12的3脚、4脚，脚27、28、29、30接外部存储单元的15脚、16脚、7脚、8脚，脚31、33、34接电源供电单元U9的I脚，脚36接串口通信单元中SI的2脚，脚37、38、40分别接串口通信单元中UlO的I脚、4脚以及2脚，脚39、41接串口通信单元中J2的I脚、2脚，脚45、46接模拟电子开关单U6的10脚、9脚。如图3所示，所述的串口通信单元包括工作/程序烧录切换开关、485转换芯片及两线端子，切换开关I脚串联R9接电源供电单元中U9的I脚，3脚串联Rl7接地，2脚接控制模块36脚；485转换芯片(SP3483)U10的2脚接3脚，6脚、7脚接两线端子J12的8脚、7脚，8脚接电源供电单元中U9的I脚。如图4所示，所述的工作模式切换及LED指示单元包括切换开关、RC延时电路以 及两路LED指示电路，开关S4的3脚与6脚相连并与电源供电单元中S3的2脚、5脚相连，S4的2脚和5脚相连，并通过RlO接地，R13、C7组成的延时电路且R13与S4的2脚相连，D3、D4正极分别与R11、Rl2相连，负极接地。如图5所示，所述的电源供电单元包括外部电源接口、三个电平转换单元及供电模式切换单元，其中供电模式切换单元与第二个电平转换单元连接，外部电源为压力传感器等需要24V供电的传感器供电，第一个电平转换单元通过电源开关与无线控制模块单元、第二个电平转换单元及数字温度计输入端相连，第二个电平转换单元连接无线控制模块单元，同时连接两路四选一模拟电子开关、数字温度传感器单元、5路反馈、外部Flash芯片、485转换芯片、运算放大器等需要3. 3V供电的单元，第三路电平转换芯片连接有源脉冲及无本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种太阳能热水系统热能计量与监测仪，其特征在于，包括无线控制模块、电源供电单元，两路四选一模拟电子开关、多路数字及模拟数据采集单元、外部存储单元、串口通信单元以及工作模式切换、LED指示单元、两路压力传感器、两路铂热电阻温度传感器、四路热敏电阻、五路开关量、两路脉冲传感器和两路数字温度传感器；所述两路压力传感器以及所述两路PT1000的输出接第一路四选一模拟电子开关的输入端，四路热敏电阻的输出接第二路四选一模拟电子开关的输入端，所述两路电子开关的输出端接所述无线控制模块的输入端，所述五路开关量输出端接所述无线控制模块的通用输入口，所述两路脉冲传感器输出端接所述无线控制模块的通用输入口，所述两路数字温度传感器输出端接所述无线控制模块的通用输入口，所述无线控制模块分别与所述串口通信单元、所述模拟电子开关以及外部存储单元双向连接，所述无线控制模块的输出端接所述LED指示单元，所述电源供电单元给所述无线控制模块及其他耗电芯片供电。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：姚博，刘宗孺，李志为，郭治华，
申请(专利权)人：湖北杰澳电子科技有限公司，
类型：实用新型
国别省市：