凯路中央热水远程监控管理系统方案

中央热水远程监控管理系统
设计及安装说明书
深圳市凯路创新科技有限公司
产品概述
由深圳市凯路创新科技有限公司开发的中央热水远程监控管理系统是一套具有完全知识产权的高科技产品。

一、简述：
中央热泵热水测控系统，是基于GPRS无线网络传输数据，采集现场设备数据，监测现场设备运行状态，自动控制设备的开启和关闭。

实时记录设备故障，把监控数据、工作状态和运行故障实时传送到控制中心，实现对设备的远程监控和管理。

用户无须到现场就可实现即时的远程故障诊断、排除等技术服务。

二、系统包括以下部分：
1、控制器单元：主要用来对中央热水的温度、水位等控制，实现对热泵主机、冷水补水泵、热水补水泵、热
水供水泵、辅助加热等设备的自动运行控制。

2、GPRS无线单元：主要用于在GPRS无线网络的数据传输和通讯。

3、监测与控制界面：运行于计算机上的人机界面，可在电脑面前就可对现场设备进行远程的实时监测，还可
进行对设备的单独的手动控制，备用设备的投切，温度、水位等参数的设置，故障报警自诊断，登录帐号权限管理等。

三、系统功能：
一）系统的自动控制功能：系统无需人工干预，在自动运行的状态下，结合现场情况完成自动的运算和控制输出处理。

真正做到全自动运行。

二）数据采集及控制中心可监控以下内容：
1、 1#水箱/2#水箱/供水管道温度；
2、 1#水箱/2#水箱水位；
3、热泵机组电量；
4、冷水进水水量
5、热水出水水量
6、回水水量
6、1-6#热泵主机/1-2#冷水补水泵/1-2#热水补水泵/1-2#热水供水泵等状态。

三）系统的参数设定：
1、工作方式设定
2、热泵主机运行时间设定
3、辅助电加热运行时间设定
4、热水供水泵运行时间设定
5、1#水箱热水加热温度设定
6、2#水箱热水加热温度设定
7、1#水箱/2#水箱水位设定
8、1#水箱/2#水箱水位设定
9、2#水箱热水供水温度设定
四）设备的手动控制功能。

当监测到某设备出现故障时，可以通过远程进行手动切换到备用设备上，保证了设备的连续正常运行。

通过远程进行手动切换到备用设备上，保证了设备的连续正常运行。

五）系统的故障报警和自动保护功能。

通过远程界面，可以实时监测到系统出现什么样的故障，并自动显示故障的内容。

这样就非常迅速的判断故障通过远程界面，可以实时监测到系统出现什么样的故障，并自动显示故障的内容。

这样就非常迅速的判断故障以便采取相应的及时维护措施，同时当出现故障时，系统会自动停机，保护设备的运行。

凯路公司中央热水远程监控管理系统具有稳定、高效、低成本、使用方便等特定，深受广大用户欢迎。

产品原理
1、应用背景
你是设备管理员，你想不用辛苦爬上楼顶，
随时知道楼顶热泵设备运行状况吗，热泵设备水电耗用吗，热制造成本状况吗
你是管理者，如果出差外地，你是否想通过互联网，
随时知道楼顶热泵设备运行状况吗，热泵设备水电耗用吗，热水制造成本状况吗
你是校领导，你是否想通过校园互联网，了解中央热水系统运行状况呢
随时知道楼顶热泵设备运行状况吗，热泵设备水电耗用吗，热水制造成本状况吗
你是热水投资商，你是否想通过互联网，随时知道远在其它城市的投资项目的管理状况，
楼顶热泵设备运行状况吗
热泵设备水电耗用吗
热水制造成本状况吗
根据部分使用中央热水系统的学校的需要，我公司二年多的研究，开发了中央热水远程监视与能耗统计信息管理系统。

经过在重庆西南政法大学使用，中央热水远程监视与能耗统计信息管理系统，性能稳定、安全可靠、操作方便、省工省时，在有网络的任何地方，都能掌握、了解热水系统运行状态和耗能情况。

该系统对中央热水系统进行时时监视，及时发现故障，立即排除，保障热水供应。

该系统能自动按年、月、日统计每个热水系统的用水量、用电量、每吨热水的耗电量等，可根据热水系统用水情况进行调整，达到节能的目的
接供热站和用户极为重要的环节，不仅其工作的安全性、可靠性直接影响锅炉的安全性及供热质量，提高其工作效能的还具有十分重大的节能意义，目前换热站大都采用人工监控，一方面浪费人力；另一方面在出现事故隐患时操作人员难以发现，易造成设备事故。

同时，各换热站都独立运行，难以达到供热系统整体最佳状态，易造成热力失衡，影响供热效果而造成能源的极大浪费。

利用先进的工业自控技术、计算机技术、通讯技术构成的换热站及远程监控管理系统，对热力系统实施更科学、更规范的监控管理，提高中央调度室的监控能力，具有非常巨大的经济和社会效益。

目前我国大部分集体宿舍普遍采用集中供应方式提供生活用热水。

一般情况下，热泵安装在楼顶，采用空气能或电加热等方式，将自来水加热到设定温度，通过管道将加热后的自来水送到各个宿舍。

在以上过程中，后勤热水供应部门需要对热水供应系统的温度、压力、流量、水位等参数集中实时监视，控制系统中各设备的运行。

同时，根据从现场监测到的各热泵运行参数，调节系统运行工况，保证热水供应稳定运行。

现行的热水供应运行管理仍处于手工操作阶段，缺少全面的参数测量手段，无法对运行工况进行系统的分析判断；系统运行工况失调难以消除，造成用户冷热不均；供热参数未能在最佳工况下运行，供热量与需热量不匹配；运行数据不全，难以实现量化管理，急需全面提高热水供应系统管理技术水平。

建立基于GPRS无线网络的热水供应远程监控系统，来实现现场参数的采集、各热泵的数据实时通讯控制，可以很好的解决上述缺点，可以有效提高热水供应系统的自动化控制水平，并且能很大程度上提高行业的管理水平。

GPRS是一种新的移动数据通信业务，在设备和数据网络之间提供一种连接，给设备提供高速无线IP或X.25服务。

GPRS采用分组交换技术，每个设备可同时占用多个无线信道，同一无线信道又可以由多个设备共享，资源被有效的利用，数据传输速率高达160Kbps。

使用GPRS技术实现数据分组发送和接收，设备永远在线且按流量计费，迅速降低了服务成本。

2、产品特点
永远在线：监控主机开机就能自动附着到GPRS网络上，并与数据服务器建立通信链路，随时收发用户数据设备的数据，具有很高的实时性；
运营费用低：按照接收和发送数据包的数量来收取费用，没有数据流量的传递时不收费用；正常情况下每月流量不超过30M，一台监控主机的月流量费≤10元人民币
组网简单、迅速、灵活：系统可以通过Internet网络随时随地的查看系统状态，控制系统运行，手机浏览器同样可以查看，为广大中小用户提供接入便利，节省接入投资；
通信顺畅、稳定：通信链路由专业运营商维护由于采用中国移动的GPRS 数据业务，因此链路维护也由中国移动负责，免除通信链路维护的后顾之忧；
3、产品结构
系统框架如图1所示。

图1系统框架图
监控主机
监控主机主要有通信接口、GPRS 模块、ARM 中央处理组成，如图2所示。

图2 监控主机
监控主机带有RS485总线、继电器、CAN 总线、水位探针、脉冲接收、DBUS 等接口，RS485总线接口和热泵主机、数字电表连接，继电器接口和电磁阀等通断控制设备连接，CAN 总线为预留接口，为系统将来的扩张应用做准备，水位探针接口和水位探针连接，用来测量水位，脉冲接收接口和涡轮流量计连接、DBUS 接口和温度传感器连接。

ARM32位处理器是监控主机的中央处理器，它通过通信接口和各种设备连接，采集设备信息，发送设备控制命令，同时它通过串口可手机模块连接，它向手机发送AT 指令，连接GPRS 网络，将设备信息通过GPRS 网络发送到数据服务器，同时接收数据服务器的控制指令，解析控制指令后，将命令发送到指定控制的设备。

手机模块是数据通信的物理通道，监控主机通过手机模块完成GPRS 连接，实现和数据服务器的数据交互。

数据服务器
数据服务器是一台布置在英特网上的有固定IP 地址的主机。

数据服务器运行WINDOWS 平台，主要软件架构如图3所示。

图3 服务器软件架构图
数据服务器软件主要由MYSQL 数据库、SCOKET 程序和监控页面三部分组成，SCOKET 程序完成底层网络数据的接收和发送，它将接收到的监控主机的数据写入MYSQL 数据库，同时接收监控页面收到的用户控制命令，发送到监控主机；MYSQL 数据库主要存贮系统运行状态的各种数据，供监控页面读取；
监控页面完成两个工作，一读取MYSQL数据库存储的系统状态数据和运营统计数据，显示在页面上，如图4、图5、图6、图7所示；二接收用户控制命令，发送给监控主机，如图8所示。

图4 系统运行状态主界面
图5 流水数据
图6 各数据分析图表
图 8 用户控制界面
产品安装说明
本系统既可以按新设计整个热泵控制系统来安装，也可以在原有热泵控制线路基础上进行加装.
（一）按重新设计整个热泵控制系统来安装
将数字电表，开关，补水阀供水泵继电器，控制主机（ARM）等全部元器件集成到一个电气控制箱内，由于需要采集水位及补水流量等数据，所以集成的电气控制箱安装距离不宜离水箱太远，以离水箱8米内最合适。

（二）在原有热泵控制线路基础上进行加装本系统
利用原有的控制柜内的数字电表，开关，补水阀供水泵继电器等，这个控制柜可以装在距离水箱比较远的地方，而控制主机（ARM）及一些周边元器件等全部集成到另外一个电气控制箱内，由于需要采集水位及补水流量等数据，所以集成控制主机的电气控制箱安装距离不宜离水箱太远，以离水箱8米内最合适。

而数据采集及控制须要从原有的控制柜拉电缆连接控制主机控制柜。

参见附图（布线示意图）。

加装远程控制系统安装布线说明
（一）准备工作
1．购买一个中国移动的GSM手机SIM卡，并开通GPRS，将SIM卡安装在ARM电脑主机的SIM卡插槽上。

注意SIM卡插槽在电脑板的背面。

（每一台远程控制盒须要一个GSM手机SIM卡，每月约30M流量）2．购买一套六个不锈钢水位检测头，并按水位检测头布置图加工好水位管。

（参见附图。

）
3．远程控制盒电箱内部包含ARM电脑主机板一块，主机电源一个，电源开关，中间继电器及接线端子，GSM 接收天线等。

其中主机电源输入为交流220V，输出为直流12V，所以须从主控制电箱接入交流220V电源。

（二）与原有的总电箱的连接
1．须要从总电箱接入220V交流电源，接到远程控制盒电箱内的开关上，用于为电脑主板及中间继电器提供电源，用捷面积1.5平方毫米铜心线；
2．从数字电表接入信号线，双色捷面积0.5平方毫米铜心线，用于将数字电表的信号传送到ARM电脑进行处理。

数字电表接线端子为15，16位。

接线参见附图（布线示意图。

（三）与水位监测头的连接
水位检测头共有六个，安装在一条PVC或PPR塑料管上，高度均分，并固定，放入水箱中，管子须垂直固定在水箱内，并且通过六芯电缆线（单条捷面积0.5平方毫米铜心线）与ARM电脑主板连接在一起，注意各条线对号连接，用于读取水箱中的水位高度。

由于信号容易衰减，所以线长最好在8米之内。

接线参见附图（布线示意图。

（四）与流量计的连接
将流量计的法兰串联接在水箱补水总管上，流量计安装在流量计座上，并做好防雨防水措施，通过三芯电缆线（单条捷面积1.0平方毫米铜心线）与ARM电脑连接在一起，用于读取流入水箱中的自来水总量数据，由于信号容易衰减，所以线长最好在8米之内。

注意各条线对号连接，接线参见附图（布线示意图）。

（五）与1#热泵热水机的连接
ARM电脑通过捷面积0.5平方毫米（黄色）A和B（黑色）铜心线分别与1#热泵热水机协议转换板4#（A），3#（B）接线位连接，然后协议转换板1#，2#，3#，6#分别与1#热泵热水机的GND，A，B，VCC连接，用于读取或控制1#热泵热水机的运行数据及状况的。

接线参见附图（协议转换板排线图）。

（六）与2#热泵热水机的连接
1#热泵热水机协议转换板通过捷面积0.5平方毫米5#（A1）（黄色）和2#（B1）（黑色）铜心线分别与2#热泵热水机协议转换板4#（A），3#（B）接线位连接，然后协议转换板1#，2#，3#，6#分别与2#热泵热水机的GND，A，B，VCC连接，用于读取或控制2#热泵热水机的运行数据及状况的。

接线参见附图（协议转换板排线图）。

（七）与变频压力泵的连接
2#控制热泵热水机协议转换板通过捷面积0.5平方毫米5#（A1）（黄色）和2#（B1）（黑色）铜心线分别与变频压力泵协议转换板4#（A），3#（B）接线位连接，然后2#热泵热水机协议转换板2#，3#分别与变频压力泵的A，B连接，用于控制变频压力泵的运行数据及状况的。

接线参见附图（协议转换板排线图）。

（八）与补水电磁阀的连接
控制补水电磁阀的继电器放在原主控制电箱内。

从继电器控制接口用双色1.5平方毫米铜心线连接到远程控制盒电箱中间继电器KA1的接线端子上。

远程控制盒电箱中间继电器KA1的8#线圈接线端子接到变速器12V+上，7#线圈接线端子接到变速器CTRL2+上，中间串联一个330欧姆电阻，ARM电脑通过电线给12VDC信号中间继电器KA2，KA2再通过220V控制电磁阀继电器，通过控制电磁阀继电器的接通与断开来达到控制进水补水电磁阀的通断，达到控制进水补水的目的。

（九）天线的连接
天线安装在电箱外面，吸附在电箱上，再通过一条电线与ARM电脑连接在一起，用于接收和传送GPRS 数据。