太陽(yáng)能熱利用信息系統(tǒng)的研究與實(shí)現(xiàn).pdf

1、隨著全球氣候變化和人類(lèi)化石燃料資源的大量消耗,可再生能源的開(kāi)發(fā)與利用引起了世界各國(guó)的普遍重視。有效控制溫室氣體排放,合理控制能源消費(fèi)總量,提高能源利用效率,加快低碳技術(shù)研發(fā)和應(yīng)用成為迫切需要。太陽(yáng)能作為一種清潔可再生能源,其開(kāi)發(fā)和利用對(duì)于經(jīng)濟(jì)的健康可持續(xù)發(fā)展具有重要意義。上海市臨港地區(qū)是上海市的八個(gè)低碳實(shí)踐區(qū)試點(diǎn)之一,上海海洋大學(xué)是臨港低碳實(shí)踐區(qū)的低碳校園試點(diǎn)。節(jié)能減排是高校建設(shè)節(jié)約型校園的重要內(nèi)容,是推行低碳生活理念的重要措施。應(yīng)用信

2、息技術(shù)分析自身能源利用情況、特點(diǎn)、存在問(wèn)題等,可為低碳校園建設(shè)提供數(shù)據(jù)、手段等參考。
　　太陽(yáng)能熱利用由于受到季節(jié)、氣候、晝夜、地理緯度和海拔等因素的影響,對(duì)太陽(yáng)能熱利用系統(tǒng)的合理設(shè)計(jì)、穩(wěn)定運(yùn)行并真正體現(xiàn)節(jié)能經(jīng)濟(jì)性提出了較高的要求。本文針對(duì)太陽(yáng)能熱利用系統(tǒng)的狀態(tài)監(jiān)測(cè)與控制問(wèn)題,應(yīng)用傳感器技術(shù)、無(wú)線(xiàn)通信技術(shù)、智能控制技術(shù)實(shí)現(xiàn)了前端數(shù)據(jù)的采集、傳輸與控制。數(shù)據(jù)中心采用表示層/業(yè)務(wù)層/數(shù)據(jù)層三層混合體系統(tǒng)結(jié)構(gòu),解決了數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)、管理與結(jié)

3、果展示的問(wèn)題。在太陽(yáng)能熱水系統(tǒng)熱性能分析方面,從太陽(yáng)能熱利用基本理論出發(fā),推導(dǎo)出了太陽(yáng)能熱水系統(tǒng)最小補(bǔ)充熱量的數(shù)學(xué)模型。最后給出了基于GIS的太陽(yáng)能熱利用信息監(jiān)管平臺(tái)設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)方法。
　　本文采用物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)實(shí)現(xiàn)了太陽(yáng)能熱利用信息系統(tǒng)的數(shù)據(jù)采集、通信傳輸及系統(tǒng)監(jiān)控。在太陽(yáng)能熱水系統(tǒng)中安置太陽(yáng)輻照度傳感器、水溫傳感器、水位傳感器、氣體流量傳感器、環(huán)境溫度傳感器等,并根據(jù)各傳感器需求選擇不同的方式與數(shù)據(jù)采集器連接,然后借助移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)和

4、無(wú)線(xiàn)微波傳輸網(wǎng)絡(luò)將數(shù)據(jù)傳送至遠(yuǎn)程監(jiān)控中心,數(shù)據(jù)經(jīng)分析處理后反饋給控制系統(tǒng),達(dá)到預(yù)警條件時(shí),系統(tǒng)將自動(dòng)發(fā)送報(bào)警信息給用戶(hù)。通過(guò)以上實(shí)驗(yàn)手段,實(shí)現(xiàn)了對(duì)太陽(yáng)能熱利用系統(tǒng)運(yùn)行狀態(tài)的監(jiān)測(cè)、預(yù)警以及對(duì)水位、水溫、集熱器傾角等系統(tǒng)參數(shù)的自動(dòng)控制。
　　本文根據(jù)太陽(yáng)能熱利用基本原理,推導(dǎo)出了系統(tǒng)最小補(bǔ)充熱量的數(shù)學(xué)計(jì)算模型。通過(guò)分析時(shí)間因素的對(duì)太陽(yáng)赤緯、集熱面上太陽(yáng)輻照度變化的影響,環(huán)境溫度、集熱器進(jìn)口水溫對(duì)集熱器效率、系統(tǒng)最大集熱量的影響,以及系

5、統(tǒng)水位、水溫等負(fù)荷情況對(duì)系統(tǒng)實(shí)際集熱量的影響,得出系統(tǒng)的輔助能源消耗量與系統(tǒng)運(yùn)行參數(shù)之間的數(shù)學(xué)關(guān)系,建立太陽(yáng)能熱利用系統(tǒng)最小補(bǔ)充熱量計(jì)算模型。通過(guò)該數(shù)
　　學(xué)模型,控制系統(tǒng)可以對(duì)系統(tǒng)運(yùn)行參數(shù)進(jìn)行相應(yīng)的調(diào)整,增加對(duì)太陽(yáng)能資源的利用量,使輔助能源的消耗量減至最少,達(dá)到節(jié)能減排的目的。
　　本文采用混合編程技術(shù)實(shí)現(xiàn)了基于GIS的太陽(yáng)能熱利用信息監(jiān)管平臺(tái)系統(tǒng)。將該平臺(tái)系統(tǒng)劃分為管理信息子系統(tǒng)、地理信息子系統(tǒng)和輔助決策子系統(tǒng),分別對(duì)應(yīng)

6、著關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)管理、矢量地圖操作與數(shù)據(jù)分析處理。然后,綜合運(yùn)用ArcGIS、MATLAB、VC++、SQL Server等多款應(yīng)用軟件,充分發(fā)揮各軟件的優(yōu)勢(shì),完成了系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫(kù)、功能模塊和圖形用戶(hù)界面的設(shè)計(jì)。最終,實(shí)現(xiàn)了GIS與MIS的耦合,有效地完成了數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)與管理、系統(tǒng)數(shù)學(xué)模型的運(yùn)算及結(jié)果的展示。
　　本文運(yùn)用物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)實(shí)現(xiàn)了對(duì)太陽(yáng)能熱利用系統(tǒng)的監(jiān)控,提出了太陽(yáng)能熱利用系統(tǒng)最小補(bǔ)充熱量計(jì)算模型,給出了基于GIS的太陽(yáng)能熱利用監(jiān)管