太陽能熱利用信息系統(tǒng)的研究與實現(xiàn).pdf

1、隨著全球氣候變化和人類化石燃料資源的大量消耗,可再生能源的開發(fā)與利用引起了世界各國的普遍重視。有效控制溫室氣體排放,合理控制能源消費總量,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。太陽能作為一種清潔可再生能源,其開發(fā)和利用對于經(jīng)濟的健康可持續(xù)發(fā)展具有重要意義。上海市臨港地區(qū)是上海市的八個低碳實踐區(qū)試點之一,上海海洋大學(xué)是臨港低碳實踐區(qū)的低碳校園試點。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、存在問題等,可為低碳校園建設(shè)提供數(shù)據(jù)、手段等參考。
　　太陽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,對太陽能熱利用系統(tǒng)的合理設(shè)計、穩(wěn)定運行并真正體現(xiàn)節(jié)能經(jīng)濟性提出了較高的要求。本文針對太陽能熱利用系統(tǒng)的狀態(tài)監(jiān)測與控制問題,應(yīng)用傳感器技術(shù)、無線通信技術(shù)、智能控制技術(shù)實現(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、管理與結(jié)

3、果展示的問題。在太陽能熱水系統(tǒng)熱性能分析方面,從太陽能熱利用基本理論出發(fā),推導(dǎo)出了太陽能熱水系統(tǒng)最小補充熱量的數(shù)學(xué)模型。最后給出了基于GIS的太陽能熱利用信息監(jiān)管平臺設(shè)計與實現(xiàn)方法。
　　本文采用物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)實現(xiàn)了太陽能熱利用信息系統(tǒng)的數(shù)據(jù)采集、通信傳輸及系統(tǒng)監(jiān)控。在太陽能熱水系統(tǒng)中安置太陽輻照度傳感器、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,然后借助移動通信網(wǎng)絡(luò)和

4、無線微波傳輸網(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),達到預(yù)警條件時,系統(tǒng)將自動發(fā)送報警信息給用戶。通過以上實驗手段,實現(xiàn)了對太陽能熱利用系統(tǒng)運行狀態(tài)的監(jiān)測、預(yù)警以及對水位、水溫、集熱器傾角等系統(tǒng)參數(shù)的自動控制。
　　本文根據(jù)太陽能熱利用基本原理,推導(dǎo)出了系統(tǒng)最小補充熱量的數(shù)學(xué)計算模型。通過分析時間因素的對太陽赤緯、集熱面上太陽輻照度變化的影響,環(huán)境溫度、集熱器進口水溫對集熱器效率、系統(tǒng)最大集熱量的影響,以及系

5、統(tǒng)水位、水溫等負(fù)荷情況對系統(tǒng)實際集熱量的影響,得出系統(tǒng)的輔助能源消耗量與系統(tǒng)運行參數(shù)之間的數(shù)學(xué)關(guān)系,建立太陽能熱利用系統(tǒng)最小補充熱量計算模型。通過該數(shù)
　　學(xué)模型,控制系統(tǒng)可以對系統(tǒng)運行參數(shù)進行相應(yīng)的調(diào)整,增加對太陽能資源的利用量,使輔助能源的消耗量減至最少,達到節(jié)能減排的目的。
　　本文采用混合編程技術(shù)實現(xiàn)了基于GIS的太陽能熱利用信息監(jiān)管平臺系統(tǒng)。將該平臺系統(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),分別對應(yīng)

6、著關(guān)系數(shù)據(jù)庫管理、矢量地圖操作與數(shù)據(jù)分析處理。然后,綜合運用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,完成了系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫、功能模塊和圖形用戶界面的設(shè)計。最終,實現(xiàn)了GIS與MIS的耦合,有效地完成了數(shù)據(jù)的存儲與管理、系統(tǒng)數(shù)學(xué)模型的運算及結(jié)果的展示。
　　本文運用物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)實現(xiàn)了對太陽能熱利用系統(tǒng)的監(jiān)控,提出了太陽能熱利用系統(tǒng)最小補充熱量計算模型,給出了基于GIS的太陽能熱利用監(jiān)管