分散式地源热泵机房运行远程通讯监测系统
技术领域
本发明属于监测系统，特别是指一种分散式地源热泵机房运行远程通讯监测系统。
背景技术
随着环境问题越来越受到重视，传统的采暖和制冷方式逐渐的被绿色、节能、环保的地源热泵所代替，大量的地源热泵机房也随之代替了传统的供热站、制冷站，地源热泵机房的远程运行监测系统也随之出现，辅助管理者科学、合理、高效的进行管理。
该类远程通讯监测系统目前采用较多的通讯方法是使用GPRS无线数据传输模块(GPRS DTU)，这是一种物联网无线数据终端，利用公用运营商GPRS网络为用户提供无线长距离数据传输功能。GPRS DTU无线数据传输模块与数据中心之间是通过TCP/IP协议进行数据传输的，数据中心需要具备公网固定IP地址的计算机或服务器。数据中心作为服务器端监听端口，数据采集模块上电后，主动与数据中心建立TCP连接，并进行设备登陆。连接建立后一般由数据中心发命令读取数据或进行设置。该通讯方式传输距离较远，但在某些情况下会产生数据中断或数据传输错误(通信误码：≤10-6‰)，例如移动网络不稳定、信号干扰、GPRS DTU电压波动等等原因。另外数据传输的过程中会产生流量费用或短信费用(每个GPRS数据传输模块每月至少需要10元包月流量费，还需在服务器端安装费用昂贵的固定IP宽带线路(石家庄地区联通10MB带宽固定IP费用1800元/月)或申请网络域名，使用域名解析软件(每年1000多元的使用费)来代替费用昂贵的固定IP，但是这会增加一个域名解析的环节，由于域名解析服务存在临时失效的固有弊端，因此在使用域名解析方式时会增加误码率和断线时间。并且是每个机房都至少需要安装一个GPRS无线数据传输模块(GPRS DTU)和SIM卡，成本相对较高。
发明内容
本发明的目的在于提供一种分散式地源热泵机房运行远程通讯监测系统，在需要对多个机房进行监测并且机房距离比较接近时，能够实现数据稳定传输并较大幅度降低运行所需费用。
本发明的整体技术构思是：
分散式地源热泵机房运行远程通讯监测系统，由数据采集模块、通讯模块、数据存储模块组成；通讯模块包括近程通讯单元及远程通讯单元，近程通讯单元分别安装于分散式地源热泵机房及中央控制机房内，远程通讯单元分别安装于中央控制机房及数据存储模块机房内；
所述的数据采集模块由传感器、模数转换器及其控制电路组成，安装于分散式地源热泵机房及中央控制机房内，其中的传感器包括进水温度传感器、出水温度传感器、流量传感器、电流电压变送器，各分散式地源热泵机房内的传感器的输出端接各分散式地源热泵机房内的模数转换器输入端，各分散式地源热泵机房内的模数转换器的输出端及各分散式地源热泵机房内模数转换器控制电路的输入端经各分散式地源热泵机房内的近程通讯单元接中央控制机房内的近程通讯单元的输入/输出端，中央控制机房内的传感器的输出端接中央控制机房内的模数转换器输入端，中央控制机房内的模数转换器的输出端及中央控制机房内模数转换器控制电路的输入端经数据总线接中央控制机房内的远程通讯单元的数据输入/输出端；
所述的通讯模块的近程通讯单元及远程通讯单元由编码及射频芯片和功率放大单元组成，中央控制机房内的近程通讯单元数据输入/输出端经数据总线接中央控制机房内的远程通讯单元的数据输入/输出端，中央控制机房内的远程通讯单元的输入/输出端接数据存储模块机房内的远程通讯单元的输入/输出端；
数据存储模块包括人机交互界面、带SQL SERVER数据库的数据存储服务器，人机交互界面接在数据存储服务器的输入/输出端，数据存储模块机房内远程通讯单元的数据输入/输出端经数据总线与数据存储服务器的数据输入/输出端相连；人机交互界面输出的指令经数据存储服务器、数据总线及数据存储模块机房内的远程通讯单元至中央控制机房内的远程通讯单元，中央控制机房内远程通讯单元的指令输出有两路，一路通过中央控制机房内的近程通讯单元和分散式地源热泵机房内的近程通讯单元接各分散式地源热泵机房内数据采集模块的模数转换器控制电路的输入端，另一路通过数据总线接中央控制机房内数据采集模块的模数转换器控制电路的输入端。
本发明的具体技术构思还有：
模数转换器由MS1002芯片及其外围电路组成，编码及射频芯片的型号为AX5043，模数转换器控制电路由型号为NAN0110RC2BN芯片及其外围电路组成。
进水温度传感器及出水温度传感器选用PT1000铂电阻温度传感器，流量传感器选用涡轮式流量传感器，电流电压变送器选用DTS26电流电压变送模块。
远程通讯单元之间的信号传输通过远程天线及433MHz数据无线通讯进行。
数据采集模块、通讯模块、数据存储模块内的数据传输通过数据总线进行，数据采集模块与通讯模块中的近程通讯单元之间的数据传输通过数据总线进行。
本发明是这样工作的：
各分散式地源热泵机房的传感器采集的数据通过数据总线传送到各分散式地源热泵机房内通讯模块的近程通讯单元，再通过近程通讯天线和433MHz数据无线通讯传送到中央控制机房内的近程通讯单元，并传送到中央控制机房内的数据总线上，中央控制机房内的各传感器采集的数据直接传送到数据总线上，中央控制机房内的数据总线上的数据通过中央控制机房内远程通讯单元和远程天线，以433MHz远程数据无线通讯传送到数据存储模块机房内的远程通讯单元，然后通过数据存储模块机房内的数据总线传输到数据存储模块保存。数据存储模块的人机交互界面管理数据的存储和提供管理人员的实时数据和历史数据的查询功能。
为验证本发明的技术效果，申请人进行了如下试验：
自2019年7月份开始在石家庄市动物园袋鼠馆、斑马馆、中型猛兽馆和狼馆地源热泵机房安装调试，数据存储服务器和人机交互界面安装在距石家庄市动物园13公里的河北省科学院能源研究所212实验室，自2019年8月份调试完毕开始运行以来稳定高效的运行了3个多月，成功的接收并存储了上述4个场馆地源热泵机房的运行数据。
参与实验的人员有梁迎凯、刘自强、王建辉、彭国辉、张立佳、刘伟、王伟玉等7人。
本发明所具备的实质性特点及取得的显著技术进步在于：
1、本发明成功且稳定的接收到距离数据存储服务器13kM的现场4个地源热泵机房的运行数据，稳定运行3个月有余，断线率和误码率为0。
2、本发明实施和运行的过程中，除去一次性的设备投资和运行中需消耗微少的电能外，不会产生任何其他运行费用，省去了GPRS DTU所需的SIM卡流量费、固定IP宽带费用或网络域名及域名解析软件的使用费，运行经济性非常好。
3、本发明施工完毕，正常运行以后，完全实现了地源热泵机房无人值守，正常情况下无需维护，运行成本极低。
4、本发明在实施地源热泵机房运行监测的过程中，不需要考虑现场有无GPRS或CDMA信号，特别适合于同时监测若干个机房位置分散的小机房且(距离不超过4公里)，数据存储机房在远程通讯模块有效通讯范围之内(20公里以内)，超过有效通讯范围可以用通讯模块设置中转站。在运行的过程中不会有任何通讯费用产生，数据传输非常稳定，为国家绿色、节能、环保的政策方针提供有力的支持。
附图说明
图1是本发明的整体结构示意图。
图2是本发明的工作原理示意图。
图3是本发明中数据采集模块及通讯模块的连接示意图。
图4是本发明的控制原理图。
具体实施方式
以下结合实施例对本发明做进一步描述，但不应理解为对本发明的限定，本发明的保护范围以权利要求记载的内容为准，任何依据说明书所做出的等效技术手段替换，均不脱离本发明的保护范围。
实施例
本实施例的整体结构如图所示，分散式地源热泵机房运行远程通讯监测系统，由数据采集模块、通讯模块、数据存储模块组成；通讯模块包括近程通讯单元及远程通讯单元，近程通讯单元分别安装于分散式地源热泵机房及中央控制机房内，远程通讯单元分别安装于中央控制机房及数据存储模块机房内；
所述的数据采集模块由传感器、模数转换器及其控制电路组成，安装于分散式地源热泵机房及中央控制机房内，其中的传感器包括进水温度传感器、出水温度传感器、流量传感器、电流电压变送器，各分散式地源热泵机房内的传感器的输出端接各分散式地源热泵机房内的模数转换器输入端，各分散式地源热泵机房内的模数转换器的输出端及各分散式地源热泵机房内模数转换器控制电路的输入端经各分散式地源热泵机房内的近程通讯单元接中央控制机房内的近程通讯单元的输入/输出端，中央控制机房内的传感器的输出端接中央控制机房内的模数转换器输入端，中央控制机房内的模数转换器的输出端及中央控制机房内模数转换器控制电路的输入端经数据总线接中央控制机房内的远程通讯单元的数据输入/输出端；
所述的通讯模块的近程通讯单元及远程通讯单元由编码及射频芯片和功率放大单元组成，中央控制机房内的近程通讯单元数据输入/输出端经数据总线接中央控制机房内的远程通讯单元的数据输入/输出端，中央控制机房内的远程通讯单元的输入/输出端接数据存储模块机房内的远程通讯单元的输入/输出端；
数据存储模块包括人机交互界面、带SQL SERVER数据库的数据存储服务器，人机交互界面接在数据存储服务器的输入/输出端，数据存储模块机房内远程通讯单元的数据输入/输出端经数据总线与数据存储服务器的数据输入/输出端相连；人机交互界面输出的指令经数据存储服务器、数据总线及数据存储模块机房内的远程通讯单元至中央控制机房内的远程通讯单元，中央控制机房内远程通讯单元的指令输出有两路，一路通过中央控制机房内的近程通讯单元和分散式地源热泵机房内的近程通讯单元接各分散式地源热泵机房内数据采集模块的模数转换器控制电路的输入端，另一路通过数据总线接中央控制机房内数据采集模块的模数转换器控制电路的输入端。
模数转换器由MS1002芯片及其外围电路组成，编码及射频芯片的型号为AX5043，模数转换器控制电路由型号为NAN0110RC2BN芯片及其外围电路组成。
进水温度传感器及出水温度传感器选用PT1000铂电阻温度传感器，流量传感器选用涡轮式流量传感器，电流电压变送器选用DTS26电流电压变送模块。
远程通讯单元之间的信号传输通过远程天线及433MHz数据无线通讯进行。
数据采集模块、通讯模块、数据存储模块内的数据传输通过数据总线进行，数据采集模块与通讯模块中的近程通讯单元之间的数据传输通过数据总线进行。
