一、摘要

       虹潤NHR-8700系列48路彩色數據采集無(wú)紙記錄儀是依據GB/T 34036-2017國家標準開(kāi)發(fā)的產(chǎn)品，該標準由虹潤公司主草。它在設計上吸納了當今電腦結構思路，硬件上采用內帶快閃存儲器的新型微處理器，擴充了數據存儲區，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，并采用了數據壓縮和USB 轉存技術(shù)，外置大容量鐵電存儲器從而保證了數據存儲時(shí)間長(cháng)度。儀表全面采用了表面貼裝工藝，并采用多重保護和隔離設計，抗干擾能力強，可靠性高。儀表最多可同時(shí)接48路通道萬(wàn)能信號，輸入通道相互隔離，并具有報警控制、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設計符合GB/T17626.2-11相關(guān)規定，同時(shí)產(chǎn)品取得了CE認證。

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)應用和實(shí)際應用方面是走在世界前列的。上世紀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(guān)主義者認為隨著(zhù)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)濟高效。

　　本試驗嘗試用光伏/光熱二合一收集器為核心的太陽(yáng)能利用系統，實(shí)現將光伏/光熱應用合二為一，進(jìn)一步提高太陽(yáng)能源的利用效率和擴展太陽(yáng)能利用的適應性。試驗系統中的熱傳導介質(zhì)保障了太陽(yáng)能電池板溫度和發(fā)電效率的基本穩定，大幅度提高了電池效率和低溫熱量的利用率，實(shí)現了較高的綜合效率，可保障系統在不需要外部供電條件下的自行運行。同時(shí)系統在輸出相同能量的情況下比獨立的光伏、光熱系統占地面積更少，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 NHR-8700系列48路彩色數據采集無(wú)紙記錄儀在太陽(yáng)能儲能上實(shí)現了溫度采集、記錄、分析、通訊等功能，為太陽(yáng)能儲能數據實(shí)驗提供了可靠有效的數據保障。

三、產(chǎn)品的主要技術(shù)原理

       1、軟件基于A(yíng)RM內核的中央處理器，采用嵌入式操作系統，外置內帶快閃存儲器。

       2、硬件通過(guò)光耦繼電器對通道信號值隔離、切換，轉換成可識別的標準信號，經(jīng)過(guò)基準電源、運算放大器、AD轉換器實(shí)現模擬量到數字量的線(xiàn)性轉換。

       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；顯示內容可由漢字，數字，過(guò)程曲線(xiàn)，棒圖等組成，通過(guò)面板按鍵可完成畫(huà)面翻頁(yè)，歷史數據前后搜索，曲線(xiàn)時(shí)標變更等。

       4、產(chǎn)品帶USB數據轉存功能，可隨時(shí)通過(guò)U盤(pán)和上位機分析軟件隨時(shí)調閱過(guò)程量變化的歷史曲線(xiàn)或相關(guān)的歷史數據，為太陽(yáng)能儲能實(shí)驗提供有力的數據分析。

       5、產(chǎn)品在整個(gè)太陽(yáng)能光伏發(fā)電系統中，負責產(chǎn)品的溫度采集、控制、分析、記錄、通訊組網(wǎng)等功能。

四、產(chǎn)品的應用

       ?項目概況

       該試驗項目位于某大學(xué)實(shí)驗樓，主要用于工程科學(xué)學(xué)院的課題研究。系統產(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：（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)能當地緯度太陽(yáng)能年平均日太陽(yáng)輻射量11873KJ/㎡。 　

　    2、系統可實(shí)現功能：（1）系統運行 1）太陽(yáng)能熱水系統 ：具有間接換熱、溫差自動(dòng)循環(huán)、自動(dòng)補水、集中供水功能。2）太陽(yáng)能光伏發(fā)電系統 ：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動(dòng)光熱系統溫差自動(dòng)循環(huán)的直流泵，減少常規能源的消耗。（2）系統監控 ：本監控系統根據用戶(hù)要求和被控制系統要求采用PLC編程控制，采用LCD觸摸屏連接計算機?？蓪?shí)現：1）實(shí)時(shí)數據采集：主要應用于流量、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）歷史數據記錄：可根據系統要求進(jìn)行數據記錄、保存和查閱。3）工況顯示：通過(guò)LED顯示反映系統工作狀況。

       ?新型太陽(yáng)能光伏／光熱（PVT）一體化系統運行原理

       系統運行原理如下 　　

       1、光熱部分工作原理：本系統采用間接換熱、溫差自動(dòng)循環(huán)、自動(dòng)補水、集中供水的運行方式。
       （1）間接換熱：在儲熱水箱中設置盤(pán)管。集熱器流出的“熱媒"走盤(pán)管內，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?可以使用抗凍液，在寒冷的區域也可以使用。
       （2）溫差自動(dòng)循環(huán)：當集熱器出口水溫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)補水：當水箱水位降低到設置低位時(shí)，常閉電磁閥E1自動(dòng)開(kāi)啟，補水到正常水位。 　　

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

       ?    系統匹配 　　

       1、基本參數：（1）用水人數：設計使用人數20人 。（2）用水定額：100L/人•日。（3）用水時(shí)間：24小時(shí)供應。（4）設計熱水溫度：50℃。（5）設計冷水溫度：5℃ 　　

       2、系統設計計算：（1）設計小時(shí)耗熱量計算：22100W。（2）設計小時(shí)熱水量：427.38L/h。（3）集熱器面積確定：本系統采用間接換熱系統，太陽(yáng)能集熱器法向為正南。根據《民用建筑太陽(yáng)能熱水系統工程技術(shù)手冊》第4章應先算出直接換熱系統集熱面積。

       ?系統設備選型及說(shuō)明 　　

       1、保溫水箱：選用2噸的不銹鋼保溫水箱，內置直徑為21mm、長(cháng)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：根據本系統特點(diǎn)，給本裝置配置兩臺水泵，一臺由系統自發(fā)直流電作為動(dòng)力，作為主循環(huán)泵，另一臺由外部電網(wǎng)的交流電作為動(dòng)力，是系統備用循環(huán)泵。循環(huán)泵流量計算如下：Qx=B2×Ac 

       式中：Qx—集熱泵流量,L/s； 　　

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

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

       4、光伏系統設備配置計算：（1）太陽(yáng)能電池板配置：采用光伏平板集熱器，實(shí)現光伏、光熱一體化。光伏平板集熱器外形尺寸為1227mm*1045mm，根據42m2集熱面積計算，滿(mǎn)足熱力需要的光伏平板集熱器數量為36塊。該光伏平板集熱器的光伏轉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 　　根據選用的直流水泵計算：180W/24V=7.5A，選配10A控制器一臺。（3）蓄電池配置：設計直流水泵工作6小時(shí)/天，日耗電量為180W×6h=10800WH。以連續陰雨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。 　

       ?主要設備：虹潤NHR-8700系列48路彩色數據采集無(wú)紙記錄儀 

       產(chǎn)品圖示 :

       實(shí)現功能：①實(shí)時(shí)監控數據采集，主要應用于流量，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歷史數據：可根據系統要求進(jìn)行數據保存和查閱并可進(jìn)行實(shí)時(shí)數據記錄。③通過(guò)LCD顯示系統工作狀況。 　

       產(chǎn)品圖片 : 

五、結束語(yǔ)

       系統采用新型光伏／光熱（PVT）收集器集光伏發(fā)電與太陽(yáng)能低溫熱利用為一體，是綜合利用太陽(yáng)能源的新嘗試。

       本系統具有以下特點(diǎn)：
       1、系統應用高度自動(dòng)化控制和監控系統保障系統的自行運行，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)系統通過(guò)使用自供電，大幅度降低了對外部使用量。正常情況下，不消耗外部能源。
       3、系統具有的自動(dòng)化數據采集和記錄功能，滿(mǎn)足不同控制方式和匹配條件進(jìn)行對比試驗的需求。
       4、系統中的熱傳導介質(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)生的低溫熱量，從而實(shí)現較高的綜合效率。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NHR-8700系列48路彩色數據采集無(wú)紙記錄儀在現場(chǎng)安裝調試中，效果較好。在太陽(yáng)能光伏發(fā)電系統中對整個(gè)系統的關(guān)鍵參數如流量、溫度、壓力等能實(shí)現高精度的采集和記錄，并能對數據結果可調閱、查詢(xún)，為系統的正常運行提供有效的數據支撐。