一种相变储热装置的数据采集与控制系统的制作方法

本发明属于相变储热装置技术领域，具体涉及一种相变储热装置的数据采集与控制系统。

背景技术：

太阳能热利用、热泵制热等是当前较为成熟的节能技术，结合相变温度为40-60℃的低温相变储热技术则可以使太阳能热水系统、热泵热水系统在生活热水领域具有更好的应用前景。

技术实现要素：

为解决现有的问题；本发明的目的在于提供一种相变储热装置的数据采集与控制系统。

本发明的一种相变储热装置的数据采集与控制系统，包括相变储热装置、继电器、电压互感器、电流互感器、流量传感器、温度传感器、plc、mcgs显示屏；plc与mcgs显示屏连接，将数据显示在mcgs显示屏上，plc与继电器连接，继电器与相变储热装置连接，相变储热装置分别与电压互感器、电流互感器、流量传感器、温度传感器连接，通过电压互感器、电流互感器、流量传感器、温度传感器采集数据，电压互感器、电流互感器、流量传感器、温度传感器与plc连接。

作为优选，所述温度传感器的采集是通过t型热电偶进行测量，t型热电偶是通过对测温点形成闭合的回路，利用正负电势差来测量的，t型热电偶是经过金属包裹以达到对外部环境抗干扰的特性，温度采集范围+200℃～-196℃，误差范围±0.5℃。

作为优选，所述电压互感器、电流互感器的电压和电流采集是采用电压型传感器和电流型传感器进行测量的，通过前端的放大电路来把传感器的输出放大、滤波来保持精度。

作为优选，所述流量传感器的流量测量是采用液体涡轮流量计，把四组测量的微弱信号经过放大电路，再经过模数转换，把模拟信号转换成数字信号，经过数字隔离传输给mcu微控制器，mcu微控制器进行数据处理，微控制器通过以太网和上位机通信，并把处理后的数据通过mcgs显示屏显示出来，形成人机交流。

与现有技术相比，本发明的有益效果为：

一、根据现场特点，确定参数和技术指标，通过对温度的测量找到热特性对含储热电-热联供系统的影响；

二、以arm数据采集系统为核心进行数据采集，再经过算法进行数据处理，然后以组态软件mcgpro为显示界面开发平台，两者通过网络接口进行数据传输。

附图说明

为了易于说明，本发明由下述的具体实施及附图作以详细描述。

图1为本发明的结构示意图。

图2为本发明的电路原理图。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明了，下面通过附图中示出的具体实施例来描述本发明。但是应该理解，这些描述只是示例性的，而并非要限制本发明的范围。此外，在以下说明中，省略了对公知结构和技术的描述，以避免不必要地混淆本发明的概念。本说明书附图所绘示的结构、比例、大小等，均仅用以配合说明书所揭示的内容，以供熟悉此技术的人士了解与阅读，并非用以限定本发明可实施的限定条件，故不具技术上的实质意义，任何结构的修饰、比例关系的改变或大小的调整，在不影响本发明所能产生的功效及所能达成的目的下，均应仍落在本发明所揭示的技术内容能涵盖的范围内。

在此，还需要说明的是，为了避免因不必要的细节而模糊了本发明，在附图中仅仅示出了与根据本发明的方案密切相关的结构和/或处理步骤，而省略了与本发明关系不大的其他细节。

如图1所示，本具体实施方式采用以下技术方案：包括相变储热装置、继电器、电压互感器、电流互感器、流量传感器、温度传感器、plc、mcgs显示屏；plc与mcgs显示屏连接，将数据显示在mcgs显示屏上，plc与继电器连接，继电器与相变储热装置连接，相变储热装置分别与电压互感器、电流互感器、流量传感器、温度传感器连接，通过电压互感器、电流互感器、流量传感器、温度传感器采集数据，电压互感器、电流互感器、流量传感器、温度传感器与plc连接。

进一步的，所述温度传感器的采集是通过t型热电偶进行测量，t型热电偶是通过对测温点形成闭合的回路，利用正负电势差来测量的，t型热电偶是经过金属包裹以达到对外部环境抗干扰的特性，温度采集范围+200℃～-196℃，误差范围±0.5℃，考虑到温度采集的点比较多所以加多路转换开关，这样可以程序控制选择数据采集的温度点，减少了现场人员的操作，是数据采集更加准确。

进一步的，所述电压互感器、电流互感器的电压和电流采集是采用电压型传感器和电流型传感器进行测量的，电压电流的精度达到毫伏和毫安级别的，这就需要前端的放大电路来把传感器的输出放大、滤波来保持精度。

进一步的，所述流量传感器的流量测量是采用液体涡轮流量计，把四组测量的微弱信号经过放大电路，再经过模数转换，把模拟信号转换成数字信号，经过数字隔离传输给mcu微控制器，mcu微控制器进行数据处理，微控制器通过以太网和上位机通信，并把处理后的数据通过mcgs显示屏显示出来，形成人机交流。

如图2所示，多路转换开关选择74hc4051和74hc4053选择开关，74hc4051选择开关是8选1的数字选择开关,74hc4053选择开关是6选3的选择开关，这个开关用来选择是测量温度还是电压、电流。

放大滤波调理电路、adc模数转换、数字隔离、微控制器、上位机软件设计及部分组成。其中adc直接通过数字隔离芯片与微控制器相连，实时传送数据至上位机。

从测量的角度来看，多通道数据采集系统主要解决的就是在测量小信号时对应变小信号的放大，及放大过程中产生的噪声和干扰抑制。微弱信号经过放大、滤波电路一系列处理之后得到直流信号。

数字隔离电路采用adum1400隔离芯片进行隔离，既省去了硬电路设计的繁琐，也增加了电路的隔离效果。

本具体实施方式的相变储热装置的数据采集与控制系统设计，首先对相变冷却装置进行数据采集与控制。测量传感器输出被测物理量的实时信号，然后数据信号经过放大、滤波，然后通过ad转换，mcu控制对采样数据进行读取和处理，最后发送到通用计算机进行采样数据处理，经过mcgs显示屏显示出来。

主要内容包括：

1.根据相变储热装置的实际要求提出数据采集的方案：利用现有的测量模块系统集成组件专门的测控系统，对相变储能系统进行测量。

2.对采集系统的数据进行分析和处理：结合所测量的实验数据，进行特性分析，找出最佳的实验物理量，以提高相变储热的效率。

3.确定相变储热装置的控制策略：根据采集数据的特性分析，提出控制策略。

4.设计专门的电路：根据得出的控制策略，自己设计专门的相变储热控制系统的电路。

本具体实施方式解决的问题如下：

一、根据现场特点，确定参数和技术指标。因为相变储热装置的应用环境是在风力发电或者光伏发电的后端，所以对于相变储热装置的数据采集与控制系统研制的抗干扰性要求比较严，而且对于相变储热装置的功率都是千瓦级别的，所以对技术指标的要求比较高，是需要解决的关键性的问题。

二、通过对温度的测量找到热特性对含储热电-热联供系统的影响。储热装置的热特性分析是实现电−热联供系统中电、热综合调度的关键之一。针对含储热的电−热联供系统，对其进行温度数据采集，然后通过采集的数据进行数据处理和分析得到系统的热特性系数曲线。分析相变储热装置热特性对运行成本和风电光电消纳的影响。通过对相变储热系统的温度、电压、电流和流量的监控数据，对获得的数据进行处理和分析，找出相变储热系统的最佳合适物理量值，使得能源的利用率达到最高。

对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。

此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。