关键词：太阳能热水系统；模型；远程升级
引言
太阳能热水工程是以太阳能集热单元为核心，集热单元种类较多，有全玻璃真空管集热器、平板集热器、热管集热器等，它们也可以组合起来应用。太阳能热利用的发展比较迅速，应用在各个领域。标准ISO9459根据太阳能热水系统的特点进行了分类，将系统分为七大类，从太阳能应用层面、集热换热方式、太阳能集热循环方式、系统的组成、系统承压情况、制热模式、加热介质方式等方面进行了分类，分类虽然很清晰，但实际的应用种类非常复杂，系统的控制逻辑也出现了很多的组合。为了让用户对系统有所参考，使系统设计更合理，让系统与控制系统的逻辑进行更好的匹配，我们对系统进行了软硬件分类，但也达到了500多种类型。发现完全标准化成少数几个典型模式实在困难，即便可以抽象出20种、涵盖50%以上系统模型，然后将程序逻辑放入一个控制单元内，快速开发出相应的产品，让客户选择应用，也会是极大的考验。所以我们对物联网技术的应用进行了分析，通过管理平台进行归纳可以达到这个目标，有效解决这个问题，通过迭代分析总结模型，归纳出一些较好的太阳能热水工程系统，便于行业的推广和发展。
1系统模型及远程升级
1.1系统模型
依据太阳能热水工程的应用，我们进行了系统模型的抽象，在抽象过程中进行了多阶的模型层次划分，图1是模型的表示，如图1中110是一个系统的代码，是在系统抽象时自定义的，第一个数字代表的是系统中水箱数量，第二个数字代表的是集热循环的数量，第三个数字代表区分系统是承压系统还是非承压系统。按此方法可以将市场上常用太阳能热利用系统进行多层次的归类。在平台上点击可以进入子模型，依次找到对应的具体系统，选择系统就是选择了系统固定好的控制逻辑，以便于给系统进行远程逻辑升级。
1.2远程升级
在系统平台服务器中，与远程升级相关的信息存在数据库表中。数据管理采用了MySQL数据库管理系统，不仅包含远程升级模块设计的表，也包括整个平台内的表，下载的逻辑文件存储在硬盘上，通过路径的管理进行文件的操作。传输设备采用的是GPRS无线传输，通过TCP\IP协议实现与平台服务器的链接，同时具备与控制系统的接口。远程升级指令是接口指令中的一类，它通过电路接口实现，服务器根据用户的相关操作获取程序源文件的数据，然后形成指令包格式，发送给传输设备，传输设备解析后通过接口下载线擦除STM32芯片的FLASH，并把已获取的数据写入到FLASH，即可实现远程更新。控制系统的接口电路上有一片STM32芯片，内部固化了BootLoader程序，它可以通过一种通讯接口，我们使用了GPRS的uart接口连接，GPRS芯片采用了SIMCOM800C，为了能使平台传输过来的程序和应用数据下载到存储器中，我们对BootLoader进行了适当的调整，调整的基本原则是增加了800C的驱动程序，可以通过TCP协议与数据中心服务器进行连接，可以通过设定好的协议格式进行bin文件程序的连续下载。STM32允许用户在应用程序中重新烧写闪存存储器中的内容。BootLoader是使用ICP方式烧到存储器中的。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆
图1：系统模型
2太阳能热水系统问题的改进策略
2.1对两种辅助热源的优化选择
太阳能热系统的弊端其实也跟天气的好坏息息相关，尤其对于东北地区来说，冬天比较漫长，而冬天太阳光直射的时间大大缩减，所以，太阳能本身能量的供给就成为首要问题。为了确保太阳能热水器的正常运行使用，在设计过程中，应适当的考虑引入辅助热源作为能量的补充。目前，市场上所提供的太阳能辅助热源包括两种，一种是电加热、一种是锅炉加热，不过从安全性、实用性、经济性方面考虑，锅炉加热占据了一定优势。如果为了单纯的提高加热速度，保证热水的时时供应，可以在热水储水箱中设置热媒热水盘管，把它与锅炉供水回水管相连接，当热水器中的水温低于系统设定值时，锅炉就开始工作，及时补充热水资源，而水温达到设定值时，阀门自动关闭。所以作为高校来说，选择锅炉加热辅助热源更切实际一些。
2.2太阳能热水器的冬季防冻措施
对北方地区来说，漫长的冬季来临时，一些高校的太阳能热水器就会出现冻裂冻爆的现象。而通常情况下采取的措施就是用一些保温材料包裹管道，还有的高校在管道外设置了电能的伴热装置，不过，如果在整个冬季全部采用这种防冻方式，无疑会耗费大量的电能，给高校带来不小的经济损失。此外，一旦发生停电或断电的情况，防冻措施失效。更好的解决办法是双效合一，即采用低温循环加电伴热装置的防冻方法，这样有利于增加太阳能热水器的防冻可靠性。这种方法的工作原理是，当楼顶的热水循环管水温低于零上五度，管路的循环电泵开启，当水温高于零上十五度时，管路循环电泵自动停止工作。
2.3选择合适的材料
在物理学当中，有一种现象，叫作应力集中，而太阳能的真空管是全玻璃材料制成的，对高校来说，使用量特别大，因此真空管的数量也非常多，玻璃材料的真空管在生产加工时，由于玻璃本身的属性差异，导致在安装过程中产生应力集中现象，爆管的发生在所难免。解决这一问题，一般属于采购部门的责任，在前期采购时，采购人员尽量确保选择一些市场上流行的大品牌热水系统，也可以选择一些抗炸管做为玻璃材料真空管的替代品。
结语
太阳能热水系统应用场合非常普遍，系统的类型极其繁多，系统控制逻辑种类也极其繁多。如果在太阳能热水系统中增加远程升级的功能，可以解决两个大问题，一是逻辑的变化不会给客户制造成本。由于系统比较分散，逻辑发生变化后需要更换主控单元，发配件或上门服务给客户进行更换，增加了相应的成本。二是引导用户使用成熟的控制逻辑，在太阳能管理平台上集成了多种成熟的太阳能热水系统模型，让用户找到满足自己系统要求的系统模型，对合理使用和优化太阳能热利用系统起到推动作用。
参考文献
[1]韩雨佟.基于B/S物联网环境监测系统MySQL数据库的设计与实现[D].天津大学,2014.
[2]郭嘉羽．太阳能热水系统使用模式和优化运行的研究［Ｄ］．北京：北京建筑大学，２０１７．
[3]张艳丽,牛国玲.东北农户屋顶太阳能发电系统设计[J].安徽农业科学,2016(22):169-170.
论文作者:邢国红
论文发表刊物:《城镇建设》2019年第24期
论文发表时间:2020/1/16
标签：系统论文; 太阳能论文; 热水论文; 模型论文; 逻辑论文; 真空管论文; 进行了论文; 《城镇建设》2019年第24期论文;