一、摘要

       虹潤(rùn)NHR-8700系列48路彩色數(shù)據(jù)采集無(wú)紙記錄儀是依據(jù)GB/T 34036-2017國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)開(kāi)發(fā)的產(chǎn)品，該標(biāo)準(zhǔn)由虹潤(rùn)公司主草。它在設(shè)計(jì)上吸納了當(dāng)今電腦結(jié)構(gòu)思路,，硬件上采用內(nèi)帶快閃存儲(chǔ)器的新型微處理器,，擴(kuò)充了數(shù)據(jù)存儲(chǔ)區(qū),，顯示器采用高分辨率點(diǎn)陣式液晶屏,，軟件上引入中文WINDOWS的框架思路,，并采用了數(shù)據(jù)壓縮和USB 轉(zhuǎn)存技術(shù),，外置大容量鐵電存儲(chǔ)器從而保證了數(shù)據(jù)存儲(chǔ)時(shí)間長(zhǎng)度。儀表全面采用了表面貼裝工藝,，并采用多重保護(hù)和隔離設(shè)計(jì),，抗干擾能力強(qiáng)，可靠性高,。儀表最多可同時(shí)接48路通道萬(wàn)能信號(hào),，輸入通道相互隔離，并具有報(bào)警控制,、模擬變送,、RS485/232通訊等輸出功能，是一款功能齊全的漢顯儀表,。產(chǎn)品的EMC設(shè)計(jì)符合GB/T17626.2-11相關(guān)規(guī)定,，同時(shí)產(chǎn)品取得了CE認(rèn)證。

二,、產(chǎn)品的市場(chǎng)背景

       太陽(yáng)能智能無(wú)紙記錄儀技術(shù)應(yīng)用和實(shí)際應(yīng)用方面是走在世界前列的,。上世紀(jì)80年代中期，許多科學(xué)家就開(kāi)始致力于提高太陽(yáng)能光伏板的效率,。一些樂(lè)觀主義者認(rèn)為隨著太陽(yáng)能技術(shù)的不斷進(jìn)步,，加上政府的大力支持，太陽(yáng)能可能會(huì)與化石燃料一樣在產(chǎn)生電能方面變得經(jīng)濟(jì)高效,。

　　本試驗(yàn)嘗試用光伏/光熱二合一收集器為核心的太陽(yáng)能利用系統(tǒng),，實(shí)現(xiàn)將光伏/光熱應(yīng)用合二為一，進(jìn)一步提高太陽(yáng)能源的利用效率和擴(kuò)展太陽(yáng)能利用的適應(yīng)性,。試驗(yàn)系統(tǒng)中的熱傳導(dǎo)介質(zhì)保障了太陽(yáng)能電池板溫度和發(fā)電效率的基本穩(wěn)定,，大幅度提高了電池效率和低溫?zé)崃康睦寐剩瑢?shí)現(xiàn)了較高的綜合效率,，可保障系統(tǒng)在不需要外部供電條件下的自行運(yùn)行,。同時(shí)系統(tǒng)在輸出相同能量的情況下比獨(dú)立的光伏、光熱系統(tǒng)占地面積更少,，是一種具有廣闊前景的新型太陽(yáng)能綜合利用技術(shù),。虹潤(rùn) NHR-8700系列48路彩色數(shù)據(jù)采集無(wú)紙記錄儀在太陽(yáng)能儲(chǔ)能上實(shí)現(xiàn)了溫度采集、記錄,、分析,、通訊等功能，為太陽(yáng)能儲(chǔ)能數(shù)據(jù)實(shí)驗(yàn)提供了可靠有效的數(shù)據(jù)保障。

三,、產(chǎn)品的主要技術(shù)原理

       1,、軟件基于ARM內(nèi)核的中央處理器，采用嵌入式操作系統(tǒng),，外置內(nèi)帶快閃存儲(chǔ)器,。

       2、硬件通過(guò)光耦繼電器對(duì)通道信號(hào)值隔離,、切換,，轉(zhuǎn)換成可識(shí)別的標(biāo)準(zhǔn)信號(hào)，經(jīng)過(guò)基準(zhǔn)電源,、運(yùn)算放大器,、AD轉(zhuǎn)換器實(shí)現(xiàn)模擬量到數(shù)字量的線性轉(zhuǎn)換。

       3,、顯示器選用7英寸高分辨率（800*480）點(diǎn)陣真彩液晶顯示屏幕，LED背光,，寬溫,、寬視角；顯示內(nèi)容可由漢字,，數(shù)字,，過(guò)程曲線，棒圖等組成,，通過(guò)面板按鍵可完成畫(huà)面翻頁(yè),，歷史數(shù)據(jù)前后搜索，曲線時(shí)標(biāo)變更等,。

       4,、產(chǎn)品帶USB數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)存功能，可隨時(shí)通過(guò)U盤(pán)和上位機(jī)分析軟件隨時(shí)調(diào)閱過(guò)程量變化的歷史曲線或相關(guān)的歷史數(shù)據(jù),，為太陽(yáng)能儲(chǔ)能實(shí)驗(yàn)提供有力的數(shù)據(jù)分析,。

       5、產(chǎn)品在整個(gè)太陽(yáng)能光伏發(fā)電系統(tǒng)中,，負(fù)責(zé)產(chǎn)品的溫度采集,、控制、分析,、記錄,、通訊組網(wǎng)等功能。

四,、產(chǎn)品的應(yīng)用

       ?項(xiàng)目概況

       該試驗(yàn)項(xiàng)目位于某大學(xué)實(shí)驗(yàn)樓,，主要用于工程科學(xué)學(xué)院的課題研究。系統(tǒng)產(chǎn)生的熱水和電力供辦公室和學(xué)生公寓使用,。 　　

       1,、氣象參數(shù)：（1）合肥地理位置處于北緯31°52′,，東經(jīng)117°17′。（2）自來(lái)水溫度：秋季平均15℃,，冬季平均10℃,。（3）年日照時(shí)間：2200～2500h，年平均環(huán)境溫度15℃,，太陽(yáng)能當(dāng)?shù)鼐暥忍?yáng)能年平均日太陽(yáng)輻射量11873KJ/㎡,。 　

　    2、系統(tǒng)可實(shí)現(xiàn)功能：（1）系統(tǒng)運(yùn)行 1）太陽(yáng)能熱水系統(tǒng) ：具有間接換熱,、溫差自動(dòng)循環(huán),、自動(dòng)補(bǔ)水、集中供水功能,。2）太陽(yáng)能光伏發(fā)電系統(tǒng) ：具有自用電和并網(wǎng)發(fā)電兩個(gè)功能,。部分電量通過(guò)蓄電池蓄電可直接用于驅(qū)動(dòng)光熱系統(tǒng)溫差自動(dòng)循環(huán)的直流泵，減少常規(guī)能源的消耗,。（2）系統(tǒng)監(jiān)控 ：本監(jiān)控系統(tǒng)根據(jù)用戶(hù)要求和被控制系統(tǒng)要求采用PLC編程控制,，采用LCD觸摸屏連接計(jì)算機(jī)?？蓪?shí)現(xiàn)：1）實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)采集：主要應(yīng)用于流量,、溫度（7個(gè)溫度點(diǎn)）、壓力,，以及光伏發(fā)電的電壓,、電流、可變送的量,。 2）歷史數(shù)據(jù)記錄：可根據(jù)系統(tǒng)要求進(jìn)行數(shù)據(jù)記錄,、保存和查閱。3）工況顯示：通過(guò)LED顯示反映系統(tǒng)工作狀況,。

       ?新型太陽(yáng)能光伏／光熱（PVT）一體化系統(tǒng)運(yùn)行原理

       系統(tǒng)運(yùn)行原理如下 　　

       1,、光熱部分工作原理：本系統(tǒng)采用間接換熱、溫差自動(dòng)循環(huán),、自動(dòng)補(bǔ)水,、集中供水的運(yùn)行方式。
       （1）間接換熱：在儲(chǔ)熱水箱中設(shè)置盤(pán)管,。集熱器流出的“熱媒”走盤(pán)管內(nèi),，與水箱中的“冷水”通過(guò)盤(pán)管熱交換器進(jìn)行熱交換?！盁崦健笨梢允褂每箖鲆?，在寒冷的區(qū)域也可以使用。
       （2）溫差自動(dòng)循環(huán)：當(dāng)集熱器出口水溫t1高于水箱底部水溫t25℃時(shí)，循環(huán)泵自動(dòng)啟動(dòng),，“熱媒”開(kāi)始循環(huán),，加熱水箱中的“冷水”，直至水溫相同時(shí),，循環(huán)泵停止工作,。
       （3）自動(dòng)補(bǔ)水：當(dāng)水箱水位降低到設(shè)置低位時(shí)，常閉電磁閥E1自動(dòng)開(kāi)啟,，補(bǔ)水到正常水位,。 　　

        2、光伏部分工作原理：光伏發(fā)電系統(tǒng)利用半導(dǎo)體材料的光伏效應(yīng),，通過(guò)集熱器表面的光伏發(fā)電板,，直接將太陽(yáng)能轉(zhuǎn)化為電能。發(fā)電板與蓄電池和逆變器相連,，通過(guò)蓄電池儲(chǔ)存電能,，供系統(tǒng)使用；通過(guò)逆變器將電能并網(wǎng)供外部電網(wǎng),。

       ?    系統(tǒng)匹配 　　

       1,、基本參數(shù)：（1）用水人數(shù)：設(shè)計(jì)使用人數(shù)20人 。（2）用水定額：100L/人•日,。（3）用水時(shí)間：24小時(shí)供應(yīng)。（4）設(shè)計(jì)熱水溫度：50℃,。（5）設(shè)計(jì)冷水溫度：5℃ 　　

       2,、系統(tǒng)設(shè)計(jì)計(jì)算：（1）設(shè)計(jì)小時(shí)耗熱量計(jì)算：22100W。（2）設(shè)計(jì)小時(shí)熱水量：427.38L/h,。（3）集熱器面積確定：本系統(tǒng)采用間接換熱系統(tǒng),，太陽(yáng)能集熱器法向?yàn)檎稀８鶕?jù)《民用建筑太陽(yáng)能熱水系統(tǒng)工程技術(shù)手冊(cè)》第4章應(yīng)先算出直接換熱系統(tǒng)集熱面積,。

       ?系統(tǒng)設(shè)備選型及說(shuō)明 　　

       1,、保溫水箱：選用2噸的不銹鋼保溫水箱，內(nèi)置直徑為21mm,、長(zhǎng)度為20m的SUS304不銹鋼波紋盤(pán)管,。保溫材料采用聚氨酯發(fā)泡保溫，保溫層厚度為60㎜,。 　　

       2,、循環(huán)水泵：根據(jù)本系統(tǒng)特點(diǎn)，給本裝置配置兩臺(tái)水泵,，一臺(tái)由系統(tǒng)自發(fā)直流電作為動(dòng)力,，作為主循環(huán)泵，另一臺(tái)由外部電網(wǎng)的交流電作為動(dòng)力，是系統(tǒng)備用循環(huán)泵,。循環(huán)泵流量計(jì)算如下：Qx=B2×Ac 

       式中：Qx—集熱泵流量,L/s,； 　　

                 B2—流量系數(shù),B2=0.02/(m2•s)。 　

       3,、光熱控制系統(tǒng)：（1）太陽(yáng)能系統(tǒng)控制 ：本系統(tǒng)采用間接換熱,、溫差自動(dòng)循環(huán)、自動(dòng)補(bǔ)水,、集中供水的運(yùn)行方式,，晴好天氣充分利用太陽(yáng)能。（2）實(shí)時(shí)監(jiān)控系統(tǒng)：監(jiān)控系統(tǒng)采用NHR-8700真彩無(wú)紙記錄儀,。

       4,、光伏系統(tǒng)設(shè)備配置計(jì)算：（1）太陽(yáng)能電池板配置：采用光伏平板集熱器，實(shí)現(xiàn)光伏,、光熱一體化,。光伏平板集熱器外形尺寸為1227mm*1045mm，根據(jù)42m2集熱面積計(jì)算,，滿(mǎn)足熱力需要的光伏平板集熱器數(shù)量為36塊,。該光伏平板集熱器的光伏轉(zhuǎn)換層采用單晶硅材料，每個(gè)集熱器為100wp,，36塊光伏平板集熱器的總發(fā)電功率為3600Wp,。（2）控制器配置 　　根據(jù)選用的直流水泵計(jì)算：180W/24V=7.5A，選配10A控制器一臺(tái),。（3）蓄電池配置：設(shè)計(jì)直流水泵工作6小時(shí)/天,，日耗電量為180W×6h=10800WH。以連續(xù)陰雨2天保障自供電需要配置蓄電池：10800WH*2(天)/(24V*70%)=1285.7AH,，因此,，配置170AH蓄電池8塊。 　

       ?主要設(shè)備：虹潤(rùn)NHR-8700系列48路彩色數(shù)據(jù)采集無(wú)紙記錄儀 

       產(chǎn)品圖示 :

       實(shí)現(xiàn)功能：①實(shí)時(shí)監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)采集,，主要應(yīng)用于流量,，溫度（7個(gè)溫度點(diǎn)），壓力,，以及光伏發(fā)電的電壓,、電流、可變送的量,。②歷史數(shù)據(jù)：可根據(jù)系統(tǒng)要求進(jìn)行數(shù)據(jù)保存和查閱并可進(jìn)行實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)記錄,。③通過(guò)LCD顯示系統(tǒng)工作狀況。 　

       產(chǎn)品圖片 : 

五,、結(jié)束語(yǔ)

       系統(tǒng)采用新型光伏／光熱（PVT）收集器集光伏發(fā)電與太陽(yáng)能低溫?zé)崂脼橐惑w,，是綜合利用太陽(yáng)能源的新嘗試,。

       本系統(tǒng)具有以下特點(diǎn)：
       1、系統(tǒng)應(yīng)用高度自動(dòng)化控制和監(jiān)控系統(tǒng)保障系統(tǒng)的自行運(yùn)行,，能在無(wú)人值守的情況下全天24小時(shí)提供足量溫度適宜的生活熱水,。
       2、同時(shí)系統(tǒng)通過(guò)使用自供電,，大幅度降低了對(duì)外部使用量,。正常情況下，不消耗外部能源,。
       3,、系統(tǒng)具有的自動(dòng)化數(shù)據(jù)采集和記錄功能，滿(mǎn)足不同控制方式和匹配條件進(jìn)行對(duì)比試驗(yàn)的需求,。
       4,、系統(tǒng)中的熱傳導(dǎo)介質(zhì)可保障太陽(yáng)能電池板溫度和發(fā)電效率的基本穩(wěn)定，一方面能夠大幅度提高電池效率,，另一方面可同時(shí)回收利用電池板產(chǎn)生的低溫?zé)崃?，從而?shí)現(xiàn)較高的綜合效率。同時(shí)在輸出相同能量的情況下比分離式太陽(yáng)電池板和普通太陽(yáng)集熱器占地面積更少,，是一種具有廣闊前景的新型太陽(yáng)能綜合利用技術(shù),。 　　　 　

       虹潤(rùn)NHR-8700系列48路彩色數(shù)據(jù)采集無(wú)紙記錄儀在現(xiàn)場(chǎng)安裝調(diào)試中，效果較好,。在太陽(yáng)能光伏發(fā)電系統(tǒng)中對(duì)整個(gè)系統(tǒng)的關(guān)鍵參數(shù)如流量,、溫度、壓力等能實(shí)現(xiàn)高精度的采集和記錄,，并能對(duì)數(shù)據(jù)結(jié)果可調(diào)閱,、查詢(xún)，為系統(tǒng)的正常運(yùn)行提供有效的數(shù)據(jù)支撐,。