地源热泵建筑应用项目数据监测系统研究

摘要

地源热泵系统作为可再生能源应用的重要组成部分和建筑节能的重要手段，近几年来，国家在推进地源热泵建筑应用的同时，也加强了对地源热泵建筑应用示范项目建设成果的测评与考核。为了了解地源热泵系统在建筑中应用的节能效果，制定地源热泵建筑应用的节能评估标准、节能改造计划和挖掘节能潜力，国家正逐步推进和完善可再生能源数据监测系统的建设。
　　本人在研究生期间，参加了山东省地源热泵建筑应用示范项目的评估和验收工作;工作中发现目前使用的数据采集装置均没有数据处理和分析功能，仅上传原始数据，而没有分析数据，数据的实际应用价值不高。如果在数据采集装置中增加数据分析功能，将使地源热泵建筑应用项目数据采集系统的建设更具实用价值。因此，本课题立足于实际应用，结合国家相关标准，运用微型计算机测控网络技术，以ARM微处理器为核心的硬件平台为基础，设计了地源热泵建筑应用项目数据监测系统（以下称为“数据监测系统”）。
　　数据监测系统为三层网络结构，分别为数据采集层、数据传输层和数据管理层。本课题的研究设计工作主要集中在数据采集层和传输层的硬件、软件及传输网络设计，研究设计工作不包括数据管理层的设计。本课题完成的设计工作包括:确定系统功能，确定数据监测网络结构，确定需要采集的参数，现场监测设备选型;数据信息管理机硬件电路设计和驱动程序开发，数据信息监测软件开发，系统整体调试与实验室环境下的模拟应用。
　　该系统采集的数据主要为建筑物信息、示范项目信息、流量、温度和用电量。其中建筑物和项目信息由人工录入到系统数据库中。
　　本课题将公共建筑能耗监测系统的理念运用到了地源热泵建筑应用项目的数据采集系统当中，该系统实现了对地源热泵建筑应用项目的可在线、长期有效的监测与节能效果评估，并为将来的地源热泵建筑应用节能效果理论研究提供了支持。解决了数据采集装置缺乏数据处理和分析功能的问题，获得了分析数据，给出了项目节能效果评估报告，为示范项目的验收提供了准确、客观的验收依据，同时报告也可以作为热泵机组生产厂家的技术改造指导文件。

目录

声明

摘要

第1章 绪论

1．1 课题研究的背景、目的和意义

1．2 课题的研究现状

1．2．1 地源热泵的应用现状

1．2．2 地源热泵建筑应用项目数据采集系统的现状

1．2．3 地源热泵建筑应用项目数据信息管理机的现状

1．3 研究工作的主要内容及论文结构

1．4 本章小结

第2章 地源热泵建筑应用项目数据监测系统功能、需求分析

2．1 地源热泵工作原理

2．2 地源热泵建筑应用项目测评项目及计算方法

2．2．1 测评项目

2．2．2 计算方法

2．3 地源热泵数据监测系统监测参数分析

2．4 节能评估参数的监测方法

2．5 节能评估参数的监测周期

2．6 地源热泵数据监测系统功能及需求分析

2．7 地源热泵数据监测系统结构分析

2．8 本章小结

第3章 地源热泵建筑应用项目数据监测系统方案设计

3．1 系统整体方案设计

3．1．1 系统组成

3．1．2 系统监测原理

3．1．3 系统的总体结构

3．1．4 计量设备设备的要求及选型

3．2 数据信息管理机硬件功能方案设计

3．3 系统数据信息监测软件方案设计

3．4 本章小结

第4章 数据信息管理机硬件电路设计

4．1 数据信息管理机的整体结构

4．2 主板电路设计

4．2．1 主板电源电路设计

4．2．2 CPU核心板接口电路设计

4．2．3 USB扩展电路设计

4．2．4 USB转RS-485电路设计

4．3 网络接口设计

4．4 串口电路设计

4．4．1 UART原理介绍

4．4．2 S3C2440串口电路设计

4．5 SD卡接口电路设计

4．6 本章小结

第5章 基于Wince 6．0操作系统的设备驱动程序开发

5．1 WinCE设备驱动的基本概念

5．2 流接口驱动程序的工作原理

5．3 流接口驱动程序的开发平台搭建

5．4 流接口驱动程序的开发方法和创建过程

5．4．1 流接口驱动程序的开发方法

5．4．2 流接口驱动程序的创建过程

5．5 FTDI 2．1 USB转RS-485芯片驱动的移植

5．6 本章小结

第6章 基于地源热泵建筑应用项目数据信息监测软件开发

6．1 地源热泵建筑应用项目数据信息监测软件的基本功能

6．2 数据库设计与关键功能接口的实现

6．2．1 数据库设计

6．2．2 数据库实体设计

6．3 主要接口和类

6．4 模板接口

6．4．1 模板引擎

6．4．2 Html Template(网页模板类)

6．5 数据展示接口

6．6 串口操作类CCESeries和数据接收类PackageReceiver

6．6．1 打开和关闭串口

6．6．2 打开和关闭线程

6．6．3 数据接收接口方法PackageReceiver的定义

6．7 节能评估算法的实现

6．8 关键模块界面展示

6．9 数据上传

6．10 本章小结

第7章 系统整体测试

7．1 系统测试内容

7．2 系统关键功能测试

7．3 本章小结

第8章 总结与展望

8．1 总结

8．2 论文展望

参考文献

后记

攻读硕士学位期间论文发表及科研情况

附录