远程监控系统产品介绍

一、概述

随着太阳能热利用产业的迅猛发展，对太阳热水器智能化控制的要求与日俱增，在以信息化、数字化、网络化为基础的新经济条件下，太阳热水器的网络化也将成为一个发展的必然趋势。 二、发展前景

该远程监控系统以满足和提高人们的现实生活需求为设计的出发点，其发展前景很大，主要表现在以下几点：

◆ 智能化小区的蓬勃发展

智能化小区是21世纪房地产发展的一个重要方向，以计算机和通信技术为手段，将小区内的各项服务设施连接成一个有机整体，用户通过一张IC卡即可完成通常的资金结算和某些控制操作，给人们带来了安全、舒适、高效等的工作和生活空间。

◆ “硬件”和“软件”方面的可靠支持

一方面网络技术、信息通信技术及智能化技术的发展，为智能建筑的发展提供了可靠的技术支持，另一方面对智能建筑的高度重视，在科研、资金和等方面积极地进行支持和引导。

◆ 绿色、环保、节能是智能建筑发展的主流方向

要想给人们带来安全、舒适、高效等的工作和生活空间，关键要综合运用现代高科技，进行规范化、标准化、集约化的开发与设计，既充分利用现有资源，又不破坏周边环境，向“绿色建筑”的方向发展，才能实现智能建筑的可持续发展，而太阳能热水器正是绿色、环保、节能型产品。 三、国内外研究现状

在太阳能行业，因整体起步较晚，国内仅有人对太阳热水器的远程访问做了实际的应用探讨，但在实际工程的控制上，还未真正实现远程监控功能。而在国内外的冶金、石油、钢铁、电力、水处理、锅炉控制、环境监测、配料系统等各行各业已利用组态软件成功地实现了过程的可视化监控及远程监控等功能，不仅提高了产品质量和客户满意度，降低了系统维护、改造成本，还可帮助管理者完成高速、高效的智能化决策，以创造更多的经济效益和社会效益。 四、方案选择

本系统为计算机化监控系统，研究内容主要包括现场信号的数据采集、数据

处理、数据显示及对现场设备的控制，并在此基础上实现对以上各种参数及控制设备的远程监控。现场信号的数据采集及处理可采用PLC、单片机及I/O模块，软件可采用高级语言或组态软件（数据采集及过程控制的专用软件）。

PLC性能稳定可靠，但成本较高，主要用于工业控制，另外，因现场采集点较分散、且传输距离较远，选用分布式数据采集与控制模块比单片机更合适，且I/O模块是通用传感器到计算机的便携式接口模块，专为工业现场数据采集与控制而设计，所有模块通过RS-485网络与上位机通信，可实现数据上传与控制信号下传，以满足各种现场信号的处理。

采用高级语言开发的软件具有开发周期长，重复使用率低，不易于扩展且价格较贵等特点，尤其是需要修改源程序时，倘若原来的编程人员因工作变动而离去时，则必须同其他人员或新手进行源程序的修改，因而更是相当困难。而组态软件是进行数据采集与过程控制的专用软件，可以比较容易的实现对现场的实时监测与控制，能以灵活多样的组态方式提供良好的用户开发界面和简捷的使用方法，并具有适应性强、开放性好、易于扩展、开发周期短等鲜明优点。

通过以上分析，本着高性能价格比的原则，经过考察选型，硬件选用泓格公司的I-7000系列远程数据采集模块实现对现场各种物理参数及控制设备的监控，软件采用美国INTELLUTION公司的IFIX组态软件，并借助INTERNET实现随时对以上各种参数及控制设备的远程监控。 五、系统组成及工作原理

本系统为计算机化监控系统，又称DDC系统，即直接控制系统，它对测量数据的处理以及控制算法都是以数字计算为基础，通过软件实现的。硬件主要由主控计算机、远程I/O模块、传感器及执行器等部件组成；软件采用工控组态软件，将各种输入信号通过数据总线直接接到计算机输入端口，从而实现数据采集与控制管理保护功能。其系统结构图及工作原理图如下所示：

现场信号 现场信号 传感器 控制信号 执行器 现场模块 现场监控 控制信号 计算机 Internet/ 电话线/局域网 远程监控 计算机 图1 工作原理图

其中现场监控计算机一方面对现场设备进行监控，一方面作为INTERNET

传输过程的服务器，专门接收客户方提出的要求；远程监控计算机通过访问现场监控计算机实现异地对现场的监控。

1、现场监控计算机：是计算机监控系统的核心，它的主要特性如下：

1)现场监控计算机的工作过程完全由预先组态后的软件决定，而常规仪表是由电子逻辑电路或其它机械硬件逻辑实现，控制管理功能是由软件还是由硬件实现是计算机控制与常规仪表控制的主要区别；

2)本系统运行用IFIX组态后的软件，将各种输入信号通过数据总线直接接到计算机输入端口，从而实现数据采集与控制管理保护功能，而不是像常规仪表控制器由各自的一对一的单回路控制或保护电路构成，如此主控计算机就有可能全面考虑控制对象的各种参数，对其进行统一的系统性的控制﹑保护及管理；

3)主控计算机可以通过图形化的界面与用户进行信息交流，如各种参数状态值、警报的信息

框、动态变化过程等，大大方便了用户管理。

图2 系统结构图

2、现场模块

由I-7000系列现场模块完成数据的采集和控制信号向执行器的发送，再通过RS485通讯方式将信号传送至转换器，转换成能与计算机串口连接的RS232通讯方式。 3、传感器

传感器感测出需要监测控制的各种物理量并将其变为电信号送至计算机，相当于主控计算机的眼睛。本系统将各类参数的状态以电压信号等方式传送至现场模块，主要有温度传感器和液位传感器。 4、执行器

即可由计算机直接控制的各种开关、阀门及水泵，计算机通过调整执行器来实现具体控制功能，相当于主控计算机的手和脚。控制器通过现场模块的两类输

出通道与执行器连接：

1)开关量输出通道(DO)。它可以由控制软件将输出通道设置成高电平或低电平，通过驱动电

路即可带动继电器或其它开关组件，也可以驱动指示灯显示状态；

2)仿真量输出信道(AO)。输出的信号是0～10V的电压，其值的大小是由控制软件决定的，由于计算机内部处理的信号都是开关量信号，因此这种可连续变化的仿真量信号是通过数字－仿真转换电路(D/A)产生的。 本系统中仅涉及到开关量输出通道。 5、通讯网(屏蔽双绞线)

为减少对信号的干扰，整套系统均用屏蔽双绞线进行信号的传输。 六、主要功能 1、常规功能

◆ 水位、水温实时显示 ◆ 水位、水温设置 ◆ 自动上水或远程手动上水 ◆ 自动电加热或远程手动电加热

◆ 自动或远程手动温差循环、防冻循环和定温循环 ◆ 自动报警、自动止闹 ◆ 恒温出水 ◆ 防干烧等 2、特殊功能

◆ 用户密码安全管理，可避免未授权用户对系统的操作及查看，实现安全管理；

◆ 电子签名功能，自动记录系统运行情况及系统操作者的任何操作，以便查阅；

◆ 系统日志功能，可对系统的运行情况进行记录以便查阅

◆ 自动故障诊断功能，设有通讯故障诊断功能，可在极短时间内报告故障的发生，并诊断出出现故障的设备，以有助于现场工程师及时排除险情；

◆ 报表功能，自动生成系统运行记录表及数据曲线，并根据用户要求自动生成报表，以方便用户掌握系统当天的运行情况；

◆ 远程监控，对于不在同一区域，二者相隔甚远的，可通过INTERNET远程访问用户的主控计算机，对工程进行巡检，查询运行参数和诊断系统故障，随时掌握系统的运行情况。 七、主要特点

1、图形化的人机界面，较形象的显示系统工作状况，令操作者一目了然。 2、动画显示，形象逼真，操作简单、灵活、方便。 3、密码安全管理，规范用户权限，安全有效。 4、集中监控与管理，对设备的运行一清二楚。 5、远程监控故障，便于现场排除险情。 6、反馈时间短，服务更快捷。

总之，该系统的主要特点就是智能化、个性化、网络化，以满足和提高人们的现实生活需求为设计的出发点。 八、产品开发的意义

实现工程的远程监控，其功能将得到扩展，将各种输入信号通过数据总线直接接到计算机输入端口，不仅用户的主控计算机可以全面考虑控制对象的各种参数，对其进行统一的系统性的控制﹑保护及管理，而且我公司的售后服务人员还可通过远程访问用户的主控计算机对工程进行巡检，查询运行参数和诊断故障，提高维护工作效率，真正实现零距离服务。另一方面，我公司作为行业的龙头企业，一直引领行业的产品潮流，在以信息化、数字化、网络化为基础的新经济条件下，必须考虑太阳热水器的网络化，以提高公司的产品品质，增强公司的产品竞争力，促进公司的长期可持续发展。 九、具体功能介绍（以总部系统为例） 1、监控界面概述

现场监控系统主要由系统监控、趋势曲线、报警显示及报表四个画面组成，其中系统监控界面为主画面，以实际系统结构图作为软件的运行界面，其监控参数及工作状态都直观明了。所实现的功能有水位、水温显示，水位、水温设置，自动上水或远程手动上水，自动电加热或远程手动电加热，自动报警、自动止闹，自动或远程手动温差循环、防冻循环、定温循环，防干烧等。

趋势曲线画面主要显示历史数据的趋势变化过程，可直观的显示系统的运行情况。报警显示画面则为操作员提供了可视化的提示信息，这些报警提示信息将在屏幕上一直显示，直到操作员确认且相应块的值回复到正常值。报表画面则可

根据用户要求随时生成不同时间间隔及采样模式的日报表或图表，以便进行统计分析。

2、系统监控界面介绍

如图3所示，该监控界面为系统的主画面，它以系统整体结构图作为软件的运行界面，其监控参数及工作状态都直观明了。

水位、水温显示包括：A集热水箱、B储水箱及C供水箱的水位、水温显示，楼顶集热器出口温度显示、楼顶集热器管道防冻温度显示，用水管道温度显示等。

水位、水温设置包括：A集热水箱水温及定温放水温度设置、B储水箱及C供水箱的水位、水温设置，启动温差循环的温差设置、停止温差循环的温差设置，管道防冻循环温度设置及用水管道温度设置。

其中A集热水箱定温放水温度设置范围为50～80℃，默认的定温放水温度为70℃。若A集热水箱的水量小于等于1吨时，将自动启动A水箱的上水电磁阀，当A集热水箱的水量大于等于1.5吨，或B水箱水量大于等于11吨，则自动停止A水箱的上水电磁阀。A集热水箱的水温设置范围为10～30℃，默认的水温设置为15℃，若水箱水温低于设置温度，且水量大于0.5吨时，则自动启动电加热，水箱温度加热到设置温度加5℃，或水量小于等于0.5吨，则自动停止电加热。

图系统监控界面3

B储水箱的水位设置范围为50%～80%，默认的水位设置为70%，若水箱水

量低于设置值时，则自动启动上水电磁阀，当水箱水量上升到11吨时，自动停止上水。B储水箱的水温设置范围为25～50℃，默认的水温设置为25℃，若水箱水温低于设置温度，且水箱水量大于等于3.5吨时，则自动启动电加热，水箱温度加热到设置温度加10℃，或水箱水量小于等于4吨时，则自动停止电加热。

C供水箱的水位设置范围为25%～100%，默认的水位设置为40%，若水箱水量低于设置值时，则自动启动补水泵，从B储水箱中将水导入到C供水箱，当水箱水量上升到4吨时，自动停止补水。C供水箱的水温设置范围为35～60℃，默认的水温设置为40℃，若水箱水温低于设置温度，且水箱水量大于等于1.2吨时，则自动启动电加热，水箱温度加热到设置温度加5℃，或水箱水量小于等于1.5吨时，则自动停止电加热。

启动温差循环的温差设置范围为3～15℃，默认的温差值为10℃，停止温差循环的温差设置范围为0～10℃，默认的温差值为3℃，若集热器左下出口水温1与A集热水箱水温之差大于等于启动温差循环设置值，或集热器左下出口水温5与A集热水箱水温之差大于等于启动温差循环设置值，则自动启动温差循环泵，当两者的温差值均小于等于停止温差循环设置值时，则自动停止温差循环泵。另外，当AB水箱的水温之差大于等于启动温差循环设置值，则自动启动AB水箱间的温差循环泵，当两者的温差值小于等于停止温差循环设置值时，则自动停止温差循环泵。

管道防冻循环温度设置范围为3～10℃，默认设置值为4℃，若集热器管道温度值低于设置值时，则自动启动管道防冻循环泵（同温差循环泵），当管道温度值大于等于设置值加5℃时，则自动停止管道防冻循环泵。

用水管道温度设置范围为30～60℃，默认设置值为38℃，若用水管道温度小于等于设置值，则自动启动用水管道循环泵，当管道温度大于等于设置值加5℃时，则自动停止用水管道循环泵。

出水增压功能：在开机情况下，增压泵一直处于带电状态，当用户用水时，若压力不够，则自动启动增压泵，当压力值达到增压泵所要求的值时，则增压泵保压，不会启动。

无水报警功能：当A集热水箱的水量小于等于1吨，或C供水箱的水量小于等于1吨时，则自动启动无水报警功能，报警两声后自动停止报警，并同时启

动上水功能，进行补水，若电加热正处于加热状态，则电加热被强制断开，以防止干烧。

B、C水箱余热阀暂时未用。

上述所有水泵或电加热除自动启动外，还可通过鼠标点击以远程手动启动或停止相应的水泵或电加热。整个热水系统的上水过程、循环过程、用水过程及电加热过程都可动态显示，较形象地显示了整个系统的工作过程。

3、趋势曲线画面介绍

图4 趋势曲线画面

如图4所示，该画面主要显示各个水温点的历史数据曲线变化过程，默认情况下，A集热水箱、B储水箱、C供水箱的水温，九个集热器出口温度、管道防冻温度及用水管道温度的趋势曲线同时显示。当取消某一项的选中状态时，则该条曲线自动从画面中删除，再次选中该项时，则该条曲线会自动再显示在该画面中。

另外，该画面还有多个命令按钮：开始时间、时间长度、左右滚动按钮及颜色按钮。通过 “开始时间”按钮，用户可改变历史数据的起始日期和时间；通过“时间长度”按钮，可对时间轴的长度进行设置，默认的时间轴长度为1小时，通过左右滚动按钮，可左右移动显示各条曲线，通过点击上面的颜色按钮，还可

改变曲线画面的前景或背景颜色。

4、报警显示画面介绍

如图5所示，该画面主要显示实时数据的报警，包括水位、水温的低限和高限报警，水泵、电加热及电磁阀状态位的改变。用户通过双击某一报警信息，则可确认该条报警，也可选中某一报警信息，并单击“确认所选报警”；或者直接单击“确认所有报警”，则确认了所有的报警信息。如果所确认的报警信息已恢复到正常值，则报警信息自动删除，否则报警信息不会自动删除。在未确认报警之前或有新的报警产生时，用户还可通过“激活报警音响”进行报警，也可选择“静音”，则无报警声音。另外，用户还可通过选择不同的排序方式，以升序或降序将报警信息进行排序。该画面的底端主要显示报警总数、确认报警数、未确认报警数、屏蔽报警数、报警状态位及报警的优先级等。

如图5 报警显示画面

5、报表显示画面介绍

如图6和7所示，该系统每24小时自动生成一个历史数据文件，报表系统则以这24小时的数据文件根据采样模式（采样值、平均值、高限值和低限值）及时间间隔（5min、15min、30min、1h、6h和12h）的不同分别生成A、B、C水箱水量、A、B、C水箱水温、九个集热器出口温度、集热器管道温度、用水管道温度的日报表和图表。

图6 日报表显示画面

日报表内容主要包括日期、时间、数值及有无报警情况，并自动统计1天内的最小值、最大值及平均值。其中数值为选择的采样模式，读取数据的时间间隔为所选择的时间间隔。

图7 图表显示画面

图表内容则是反映水箱水量或某一温度值随时间的变化曲线。其中数值为选

择的采样模式，读取数据的时间间隔为所选择的时间间隔。该图表只能生成一条数据曲线。

6、画面切换介绍

通过单击画面顶端的“系统监控”、“趋势曲线”、“报警显示”及“报表”按钮，可切换到相应的画面，也可单击“后一页” 按钮，按系统监控、趋势曲线、报警显示及报表画面顺序依次显示，但单击“前一页” 按钮，只能返回到刚切换画面的前一画面。

7、安全管理介绍

该系统以用户名和密码的形式对系统进行管理，默认情况下，现场监控端以管理员的身份登录，用户可对系统进行任意操作及查看，为防止未授权用户的操作及查看，在管理员离开之前，需要注消登录，并以客户端的身份登录，然后设置屏幕保护，且将主机锁好，以进行安全管理。