（广东汉能薄膜太阳能有限公司 517000）
摘要：随着化石燃料的不断减少，太阳能成为人类使用能量的重要组成部分，现代一般用作发电或者用于热水器。根据农村中应用太阳能热水系统与建筑一体化的特点，使用ADAM-4000系列的采集系统平台为基础。依据信号处理的特点，使用多线程技术，构建分布式监控系统，从而实现多通道数据采集和控制。
关键词：太阳能;热力监控系统;多线程
引言：
太阳能是一种新兴的可再生资源和清洁能源，可以利用光电转换和光热转换，太阳能与建筑一体化是太阳能发展的必由之路。推进一体化平板式太阳能集热器的应用，对节能减排有重要的意义。太阳能热水系统的稳定性和可靠性，是必须要解决的问题。主要研究一种与建筑一体化的太阳能热水监控系统，结合多线程技术和程序设计方法，实现智能控制。
1 太阳能热力监控系统的硬件结构
本次研究系统使用ADAM-4000系列硬件平台，分布式输入和输出模块 (IO) 搭建数据采集系统。输入输出模块使用EIARS-485通信协议，适合远距离高速传输数据、接收数据，是一种双向的、平衡传输线标准，在工业中应用广泛。系统的上位机通过串口与AD-AM-4520模块连接，主要作用是转换信号，将RS-232信号转化为RS-485信号，构建以PC硬件为基础的工业级远程通信系统，使通信连接点的个数增加，通信距离增加。
测量和监控的关键是传感器设备，根据测量对象的需求，本系统支持多种类型的传感器，比如测量冷水进水水温、大水箱热水温度的热电偶、集热器出水口温度、集热器面板温度，大水箱水位、集热器水位，电节点压力、湿度传感器、水泵、电度表、冷水进水管道的流量计等。依据不同的采集信号，使不同类型的传感器和相应的模块相连。
上位机能够通过不同模块的不同端口号，进行命令的发布，不管是开关量或者是模拟量，控制设备的执行。上位机并不使用动态链接库的工作形式，而是发送简单的命令采集，或者控制设备，能够有效减轻开发人员的工作量，提高开发效率。
2 太阳能热力监控系统的软件结构
根据太阳能供热系统的特点设计本系统，将采集模块连接分布在系统中的传感器，对各个部件上的信号进行采集，然后分析和转换信号，将数据保存到数据库中，辅助控制别的运行。系统软件采用模块化的设计思想，模块间保持高的内聚性，以及低的耦合性，提高系统的可扩充性（如图1）。
图1 系统模块及功能
① 数据采集模块负责采集信号、转换信号、输入信号、输出信号，并在数据库中存储采集到的信号。各点信号的采集，采用查询的方式，信号采集分成两类，分别是间断采集的信号，以及连续采集的信号。间断采集的信号有集热器出水口热水流量、冷水进水流量。连续采集的信号包括用户的电表信号、回水管流量信号、室外的湿度和温度信号、集热器和大水箱的高低水位信号、集热器的表面温度等。②实时监控模块是通过采集信号的分析，从而控制阀门和水泵。③数据查询模块是对历史数据进行动态查询，可以根据信号量的类别和日期进行查询。 ④采集配置模块是为每个采集模块动态配置端口号、地址号，将其作为函数的参数，向采集模块输入。某一个模块如果出现故障，不需要重启系统，也可以完成更换模块。⑤数据上报模块是将采集的数据，封装成XML数据流的格式，向建设部传输。⑥曲线显示模块是根据采集的数据，绘制实时动态曲线。⑦权限管理模块是根据不同的使用角色，进行权限的管理，保证系统使用的安全性。
其他功能模块主要是对各性能指标进行统计，比如太阳能集热系统有用的热量、太阳能集热系统效率等。
根据太阳能系统运行的特点，分为冬季和夏季2种工况，系统首先初始化检查设备的运行情况，如果工况变化，提示操作人员转换操作信息。通过P、V原语操作，使系统在同一时刻只处于一种状态。如果是冬季的工况，大水箱没有热水存水时，系统运行同夏天流程。如果有热水存水，执行回晒操作，完成后进入闷晒状态，从而保证用户热水的温度。16:00进入休眠状态，排空水，防止系统冻坏。如果是夏季工况，根据集热器面板温度、时间，对系统的状态进行判断。第一次运行开启冷水阀门，系统是上水的状态，达到高水位时，进入闷晒状态。然后是打水状态。当出水口的温度低于40℃时，冷水进水阀关闭，再次进入闷晒状态。17:00进入休眠状态。
3 太阳能热力监控系统的实现
本次设计的太阳能热力监控系统具有多任务的特点，使用多线程技术，能够同步完成不同的任务。如果是单线程运行，会出现延迟、速度慢等问题。多线程设计实现应用程序的并行处理，保证系统的实时性。数据的采集、控制和处理相对独立，共应用4个线程，分别是负责系统的控制、数据处理、数据采集，以及控制系统进度的主线程。使用事件和互斥信号量，从而实现系统的同步运行机制。
4 结语
使用工控机，以及ADAM4000系列分布式输入输出模块搭建硬件平台，使用多线程技术构建太阳能热力监控系统，为太阳能和建筑一体化技术提供支持，具有良好的灵活性、实时性。
参考文献：
[1]刘心红，曾丽丽，赵忖，等 .基于物联网的太阳能供热系统[J].科技展望，2017，27 (12) :131.
[2]中国建筑设计研究院.民用建筑太阳能热水系统应用技术规范GB50364--2005北京：中国建筑工业出版杜，2005
[3]石东昌.关于新能源光伏发电技术的一些探讨思考[J].中外企业家，2019，05：129+137.
[4]蔡高原.太阳能光伏发电技术现状与展望[J].河南科技，2018，32：128-130.
[5]季健翔.太阳能光伏发电技术现状分析[J].智能城市，2018，421：92-93.
论文作者:陈克栋
论文发表刊物:《云南电业》2019年3期
论文发表时间:2019/9/26
标签：太阳能论文; 信号论文; 系统论文; 模块论文; 监控系统论文; 热水论文; 热力论文; 《云南电业》2019年3期论文;