地热空调节能数据监测系统设计与实现

摘要

地源热泵作为一种可再生能源利用技术，由于具有节能环保的特点而广泛应用于新能源建筑领域。针对目前用户无法对地源热泵空调系统的运行参数及能耗指标进行有效评估等问题，本文设计了用于实现地热空调系统运行数据采集并对各监测点进行远程监测和数据统计的数据监测系统。
　　该数据监测系统由数据采集系统和远程数据中心组成。数据采集系统以32位嵌入式微处理器S3C2440为控制核心，采用ARM嵌入式技术，实现了数据采集、处理和网络传输等功能。数据采集指标主要包括循环水流量、水泵耗电量以及进出口水温差等。各数据传感器挂载在采集系统RS485总线网络上，程序定时向总线网络中的传感器节点发送查询指令，进而获得相关运行数据信息。数据处理是由程序后台完成，主要实现采集数据的转换、能耗指标的计算、XML文件格式的封装及数据的存储控制等。网络传输是采集系统与数据中心进行信息交互的方式，实现了网络数据的解析与发送、网络心跳检测及网络异常时采集程序的处理机制等。数据中心则实现采集数据及能耗数据的数据库远程存储及相关数据指标的分析及曲线的绘制与显示等。
　　在平台设计和程序实现上，数据采集系统实现了硬件采集电路的设计、ARM嵌入式系统的移植以及基于 Qt4人机交互界面的数据采集程序设计。采集程序以 QMainWindow作为顶级显示父类，在485通信子类、网络通信子类、QDomDocument封装子类等不同对象的基础上，实现了数据的采集、处理和传输等功能。数据中心结合.NET框架以及Microsoft SQL Server技术实现了远程采集系统与数据中心的互连，并将不同地区的指标数据在数据中心分别进行汇总、处理、数据库存储以及曲线图显示等。
　　该系统在某客运中心地源热泵机房进行了实际安装运行，系统完整的显示了地热空调系统的实际检测数据和各能耗数据等指标，并通过曲线显示所有指标的实时及历史信息。监测系统已稳定运行一年，数据分析结果显示该地热空调系统实现了预期的节能目标，充分证明本数据监测系统的运行稳定性和数据可靠性。

目录

封面

声明

中文摘要

英文摘要

目录

第一章 绪论

1.1 课题研究背景和意义

1.2 我国地源热泵技术发展历程

1.3 课题研究的主要内容

第二章 地热空调节能数据监测系统总体设计

2.1 节能监测系统功能需求分析

2.2 测量参数技术指标及装置选型

2.3 处理器选型及系统定型

2.4 数据监测系统整体架构与实现

2.5 本章小结

第三章 数据采集系统硬件电路设计

3.1 数据采集装置核心板系统

3.2 数据采集模块电路设计

3.3 LED矩阵屏数据显示

3.4 PCB电路板及实物图

3.5 本章小结

第四章 数据采集系统软件设计

4.1 数据采集程序总体设计

4.2 数据采集系统运行平台搭建

4.3 数据采集模块程序设计

4.4 本章小结

第五章 数据中心服务端与客户端访问程序设计

5.1 数据中心服务端程序设计

5.2 服务端数据库设计

5.3 客户端数据库访问程序设计

5.4 本章小结

第六章 数据监测系统应用测试

6.1 数据监测系统应用实例

6.2 数据监测系统性能分析

6.3 本章小结

第七章 结论与展望

7.1 结论

7.2 展望

致谢

参考文献

附录