地源热泵机房监控系统软件开发与应用

发布时间：2017-03-29 13:20

  本文关键词：地源热泵机房监控系统软件开发与应用，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：随着社会和经济的不断发展,环保意识已经逐渐深入人心,能源短缺和环境污染也成为人们关注的两大问题,寻找清洁能源,提高能源使用效率开始受到人们重视。地源热泵技术属可再生能源利用技术,利用地球表面浅层地热资源(通常小于400米深)作为冷热源进行能量转换,它具有高效、环保、运行低成本等优点。监控系统是地源热泵系统的核心,直接关系到空调系统的安全性和节能性。随着智能建筑的发展,空调系统开始趋向于智能化管理、无人管理,这对地源热泵监控系统提出了更高的要求。旧式空调监控系统自动化程度不高,系统能耗大,开发一套高效的空调机房监控系统,对于降低地源热泵系统能耗提高其工作效率具有重要意义。本文对比分析了PLC、DDC在地源热泵机房监控系统中的优缺点,提出一种新的解决方案,在下位机侧选用PLC作为现场控制器,在上位机侧,摒弃通用组态软件和专业组态软件,自主开发地源热泵机房监控系统软件。本文以某商场为例,根据建筑物围护结构参数,详细计算其冷、热负荷,并进行热泵机组、循环水泵选型,以及地埋管长度计算。在下位机程序开发过程中,首先对地源热泵监控系统进行需求分析,确定监测参数和控制参数,然后绘制地源热泵系统监控原理图,编制监控系统参数表。地源热泵机房监控系统的组网,采用基于现场总线的集散式控制系统FDCS。根据需求分析,进行PLC型号、温度传感器、压力传感器、电动蝶阀选型。简要介绍了PLC的编程软件STEP7,并列举温度采集模块的程序。本文对循环泵变频进行了可行性分析,并对水泵变频进行理论和实例分析,确立地源侧水泵、用户侧水泵同时变频的控制策略。分析论述了用户侧水泵定温差控制、定最不利末端压差控制、定供回水干管压差控制,以及地源侧水泵定温差控制、定压差控制的适用场合及优缺点。针对热泵机组群控,提出基于热泵机组功率的控制策略。根据功能要求分别制定地源热泵、用户侧水泵、地源侧水泵的控制流程。数据分析和数据库建立是上位机程序开发的基础,本文制定了地源热泵机组和水泵的评价指标。根据数据分析要求,从需求分析、概念结构设计、逻辑结构设计、物理结构设计、数据库实施、数据库运行和维护六个步骤详细介绍了数据库的建立过程。编制数据E-R图,并按照数据处理的格式要求,建立数据表格。数据库操作语句优化也是程序开发过程中的重要环节,本文先后建立设计存储、多表查询,优化数据查询过程。以VS2010为开发平台,采用C#语言和SQL Sever2008数据库,开发地源热泵机房监控系统软件。软件开发采用三层架构模式,使前端界面与后台数据库分离,便于后期维护。软件功能包括实时监控、历史数据查询、数据分析、优化控制、用户管理、基本信息查询等功能。为解决监控系统频繁操作数据库导致代码冗余的问题,专门编写了数据库操作类库。引入ZedGraph控件,解决数据曲线图绘制的问题。实时显示页面可以显示系统当前实时运行数据,显示每个设备详细运行参数,具有报警功能。历史数据查询可以查询各设备的历史运行数据,为管理人员提供参考。数据分析页面,可以查看热泵系统、热泵、水泵的数据分析。优化控制页面能够控制热泵系统的启停,兼有手动、自动两种方式,同时优化控制页面还可以对控制参数进行重新设置；基本信息查询页面可以查询各设备的基本信息,为管理人员提供参考。
【关键词】：地源热泵 监控系统 C# PLC 软件开发 数据库 控制策略
【学位授予单位】：山东建筑大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TU83
【目录】：

• 摘要4-6
• ABSTRACT6-13
• 第1章 绪论13-17
• 1.1 研究背景及意义13-14
• 1.2 地源热泵监控系统的发展及现状14-15
• 1.3 本文主要内容、任务15-17
• 第2章 地源热泵监控系统设计17-34
• 2.1 工程简介17-18
• 2.2 地源热泵系统设备选型18-21
• 2.2.1 地源热泵机组选型18-19
• 2.2.2 地源侧水泵、用户侧水泵选型19-20
• 2.2.3 地埋管计算20-21
• 2.3 地源热泵机房监控系统需求分析21
• 2.4 参数检测及控制分析21-24
• 2.5 监控参数统计24-25
• 2.6 监控系统方案选择25-26
• 2.6.1 监控系统总体方案选择25
• 2.6.2 现场控制器选择25-26
• 2.6.3 地源热泵机房监控系统基本结构26
• 2.7 系统硬件选型26-29
• 2.7.1 现场控制器选型26-27
• 2.7.2 智能电表的选型27
• 2.7.3 Modbus转Profibus模块的选型27-28
• 2.7.4 电动蝶阀选型28-29
• 2.7.5 传感器选型29
• 2.8 PLC程序设计29-34
• 2.8.1 西门子STEP7 V5.4软件简介29-30
• 2.8.2 硬件组态30-31
• 2.8.3 用户程序设计31-34
• 第3章 地源热泵系统控制策略34-44
• 3.1 地源侧水泵、用户侧水泵变频控制34-36
• 3.2 地源热泵机组群控策略36-39
• 3.3 控制过程分析39-44
• 3.3.1 热泵机组群控流程39-40
• 3.3.2 用户侧水泵控制流程40-42
• 3.3.3 地源侧水泵控制流程42-43
• 3.3.4 其他控制功能43-44
• 第4章 数据处理及数据库建立44-54
• 4.1 热泵机组的能效评价方法及指标44-45
• 4.2 地源侧水泵、用户侧水泵评价指标45-46
• 4.3 数据库管理系统的选择46
• 4.4 数据库系统设计46-52
• 4.4.1 数据库需求分析46-47
• 4.4.2 数据库概念结构设计47-49
• 4.4.3 数据库逻辑结构设计49-52
• 4.5 数据库优化设计52-54
• 4.5.1 设计存储过程52
• 4.5.2 SQL语句优化52-54
• 第5章 地源热泵监控系统上位机软件开发54-76
• 5.1 技术构架设计54
• 5.2 地源热泵监控系统的功能框架54-55
• 5.3 地源热泵机房监控系统软件需求分析55-57
• 5.4 地源热泵机房监控系统软件开发环境与三层架构57-59
• 5.4.1 地源热泵机房监控系统开发环境57-58
• 5.4.2 三层架构58-59
• 5.5 ADO.NET数据库访问59-62
• 5.5.1 ADO.NET59-60
• 5.5.2 数据库访问类建立60-62
• 5.6 地源热泵机房监控系统界面及功能块开发62-76
• 5.6.1 登录主界面62-63
• 5.6.2 SQL注入式攻击的预防63-64
• 5.6.3 用户管理界面64-65
• 5.6.4 地源热泵系统实时显示界面65-66
• 5.6.5 热泵机组实时显示界面66-67
• 5.6.6 水泵实时显示界面67-68
• 5.6.7 历史数据查询页面68-71
• 5.6.8 热泵机组历史数据分析71-72
• 5.6.9 水泵历史数据分析72-73
• 5.6.10 手/自动控制页面73-74
• 5.6.11 优化控制页面74-75
• 5.6.12 机房设备基本信息页面75-76
• 第6章 总结与展望76-78
• 参考文献78-80
• 后记80-81
• 攻读硕士学位期间论文发表及科研情况81

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