文章來源：中國(guó)安防網(wǎng)

太陽(yáng)能光熱利用是迄今為止最環(huán)保的綠色能源利用方式，因此受到世界各國(guó)政府的大力推介。而太陽(yáng)能熱水工程作為其最直接和高效的應(yīng)用形式，加上政府的大力推動(dòng)，發(fā)展迅猛，尤其是在中國(guó)，受到了眾多設(shè)計(jì)和使用單位的認(rèn)可。據(jù)統(tǒng)計(jì)，太陽(yáng)能工程熱利用在2012年的增長(zhǎng)率超過50%。但是，隨著行業(yè)的迅猛發(fā)展，各種問題陸續(xù)出現(xiàn)，同時(shí)使用單位對(duì)工程系統(tǒng)的要求也越來越高。由于熱水工程是一個(gè)包括了太陽(yáng)能設(shè)備、輔助能源設(shè)備、儲(chǔ)存設(shè)備，輸送管路、水泵管件及各種輸入輸出裝置的綜合系統(tǒng)，具有一定的復(fù)雜性，如何使各種設(shè)備協(xié)調(diào)并高效運(yùn)行，同時(shí)方便工程售后人員進(jìn)行日常管理維護(hù)和能源統(tǒng)計(jì)及分析，可以說是太陽(yáng)能熱水工程在未來幾年內(nèi)普及和被更多商業(yè)、工業(yè)利用接受的至關(guān)重要的因素。這個(gè)因素被執(zhí)行得成功與否更多取決于太陽(yáng)能控制系統(tǒng)。但控制系統(tǒng)在整個(gè)熱水工程中所占成本比例很小，同時(shí)行業(yè)起步較晚、產(chǎn)業(yè)層次不高，因而一直沒有被重視，導(dǎo)致現(xiàn)有控制系統(tǒng)的技術(shù)含量不高，絕大多數(shù)產(chǎn)品都需要在現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行操控管理。基本沒有能夠進(jìn)行遠(yuǎn)程監(jiān)控和維護(hù)的，涉及到財(cái)務(wù)分析的更是罕見。

隨著太陽(yáng)能熱水工程在國(guó)內(nèi)日益普及，太陽(yáng)能廠家和工程集成商安裝的工程項(xiàng)目越來越多，跨地區(qū)施工非常普遍。在工程系統(tǒng)日后維護(hù)中，能夠方便快捷，同時(shí)維護(hù)多個(gè)項(xiàng)目，以及能夠在異地進(jìn)行系統(tǒng)設(shè)置、修改，并快速進(jìn)行故障排查和鎖定，是熱水工程系統(tǒng)高效運(yùn)行的保證，也是廠家和集成商贏得客戶信任的重要因素。同時(shí)，對(duì)于系統(tǒng)的使用方來說，能夠不受空間、時(shí)間的限制隨時(shí)對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行查看和設(shè)置，也是提升管理效率的重要因素。此外，對(duì)于國(guó)內(nèi)正在興起的合同能源管理(EMC)業(yè)務(wù)模式，如果能夠無需在現(xiàn)場(chǎng)安置人員，能夠遠(yuǎn)程監(jiān)管系統(tǒng)，并且系統(tǒng)能自動(dòng)統(tǒng)計(jì)、分析能耗情況，并自動(dòng)生成報(bào)表，則可以大大節(jié)省人工費(fèi)用。

另外，采用樓宇自控系統(tǒng)(BAS)作為現(xiàn)代商業(yè)及公用建筑(例如寫字、酒店、醫(yī)院、超市、機(jī)場(chǎng))為實(shí)現(xiàn)節(jié)能減排、提升管理效率、創(chuàng)造良好環(huán)境所采取的重要措施，已經(jīng)比較普及。而太陽(yáng)能熱利用在這些建筑領(lǐng)域類型中起步較晚，因此樓宇自控系統(tǒng)(BAS)通常都沒有包含太陽(yáng)能熱水工程。因此當(dāng)其他的設(shè)備系統(tǒng)被集成在BAS系統(tǒng)平臺(tái)里，使管理人員非常便利地實(shí)現(xiàn)集中監(jiān)管分散控制時(shí)。卻不得不到另外一個(gè)物理空間，單獨(dú)去查看和操作太陽(yáng)能熱水控制系統(tǒng)，很不方便，也很難做到與其他設(shè)備的配合協(xié)調(diào)。對(duì)于傳統(tǒng)的太陽(yáng)能熱水工程控制柜來說，如果要把太陽(yáng)能系統(tǒng)也集成到BAS系統(tǒng)里面，需要弱電工程師基于BAS系統(tǒng)進(jìn)行太陽(yáng)能控制邏輯的程序開發(fā)和集成，這對(duì)不懂太陽(yáng)能熱水系統(tǒng)的弱電工程師來說是個(gè)很大的挑戰(zhàn)，弱電工程師需要和太陽(yáng)能工程架構(gòu)師從頭梳理，整個(gè)過程非常繁瑣耗時(shí)。所以，如果有能支持樓宇自控協(xié)議的太陽(yáng)能工程控制系統(tǒng)，這個(gè)問題就迎刃而解。

二、新型控制柜技術(shù)介紹

針對(duì)上述種種需求，出現(xiàn)了一種基于Niagara平臺(tái)開發(fā)出的自帶網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器(WEBSever)的太陽(yáng)能控制柜，它具有遠(yuǎn)程控制功能，用戶通過在瀏覽器上輸入IP地址就可以在異地訪問熱水工程控制界面并進(jìn)行操控。同時(shí)它支持市面上主流樓控品牌的通信協(xié)議，如BACnet/Lonworks/KNX/Modbus等，能夠很容易的把太陽(yáng)能工程系統(tǒng)操控界面植入樓控系統(tǒng)中，進(jìn)行統(tǒng)一管理和操作。

下面我們對(duì)這種產(chǎn)品與市面上現(xiàn)有的同類功能的產(chǎn)品技術(shù)做一個(gè)分析比較，使太陽(yáng)能工程業(yè)主更好的選擇合適的產(chǎn)品。

1、遠(yuǎn)程監(jiān)控功能

目前市場(chǎng)上能夠?qū)崿F(xiàn)遠(yuǎn)程監(jiān)控功能的太陽(yáng)能控制柜主要是采用云服務(wù)器的方式，即在現(xiàn)場(chǎng)有一臺(tái)控制柜，控制柜對(duì)現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備進(jìn)行管控，同時(shí)收集相關(guān)的數(shù)據(jù)，然后通過網(wǎng)絡(luò)將其傳送到位于異地的云服務(wù)器，并執(zhí)行服務(wù)器發(fā)出的指令，與服務(wù)器進(jìn)行雙相交匯。通常一臺(tái)云服務(wù)器能夠支持多臺(tái)位于設(shè)備現(xiàn)場(chǎng)的終端，即控制柜。需要遠(yuǎn)程監(jiān)控?zé)崴こ痰目蛻艨梢酝ㄟ^連接網(wǎng)絡(luò)的電腦訪問這臺(tái)云服務(wù)器，通過云服務(wù)器查看現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)，并通過云服務(wù)器給現(xiàn)場(chǎng)的控制柜下達(dá)指令。

而采用新型技術(shù)的太陽(yáng)能遠(yuǎn)程控制柜與云服務(wù)模式最大的區(qū)別在于，它的現(xiàn)場(chǎng)控制柜里自帶網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器(WebServer),無需借助任何第三方的服務(wù)器。用戶遠(yuǎn)程訪問就是這臺(tái)位于現(xiàn)場(chǎng)的控制柜。圖1、圖2是這種兩種模式的系統(tǒng)架構(gòu)。

現(xiàn)在我們從應(yīng)用特點(diǎn)、適用的客戶群、以及設(shè)備造價(jià)三個(gè)面對(duì)這兩種系統(tǒng)進(jìn)行分析。

1)從應(yīng)用特點(diǎn)上來看，二者都能夠?qū)崿F(xiàn)遠(yuǎn)程控制。但是云服務(wù)器是一臺(tái)公用服務(wù)器支持多臺(tái)遠(yuǎn)程控制終端，由于太陽(yáng)能熱水工程的架構(gòu)形式千差萬別，所以云服務(wù)器里的組態(tài)軟件需要有各種的邏輯形式和工程界面與之相對(duì)應(yīng)，但這顯然是難以做到的。因此如果使用云服務(wù)器進(jìn)行遠(yuǎn)程監(jiān)控，熱水工程集成商只能采用組態(tài)軟件中現(xiàn)有的邏輯控制模式進(jìn)行工程架構(gòu)，這對(duì)普通的熱水工程可行，但對(duì)復(fù)雜系統(tǒng)和有特殊要求的工程來說，是不能滿足要求的。

而這種采用新技術(shù)的控制柜的服務(wù)器是該工程獨(dú)享的，完全可以根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)工程的需求對(duì)組態(tài)軟件進(jìn)行二次更改，以滿足工程架構(gòu)的需求。

2)從適用的客戶群來說，云服務(wù)更適合那些大型并主推自有品牌的太陽(yáng)能生產(chǎn)廠家，因?yàn)榻⒁惶淄暾品?wù)系統(tǒng)投資巨大，對(duì)硬件要求比較高，例如需要高速的服務(wù)器以滿足多個(gè)用戶同時(shí)訪問，并輔以相應(yīng)的帶寬，同時(shí)要有合適的服務(wù)器機(jī)房。在軟件上，需要有開發(fā)組態(tài)軟件能力，并且能夠定時(shí)的更新、升級(jí)。此外，公司需要有專人對(duì)服務(wù)器進(jìn)行管理和維護(hù)，以保證一個(gè)穩(wěn)定的云服務(wù)器平臺(tái)，平臺(tái)的穩(wěn)定能力，對(duì)系統(tǒng)的穩(wěn)定能力有至關(guān)重要的影響力。這些要求顯然對(duì)中小型太陽(yáng)能廠家和工程集成商來說是不現(xiàn)實(shí)的。

而這種新型控制柜自帶服務(wù)器，無需第三方的大型云服務(wù)器支持。只要一個(gè)控制柜，就能滿足所有的要求。這對(duì)不具備自行開發(fā)云服務(wù)模式的能力和沒有專人去維護(hù)服務(wù)器的中小太陽(yáng)能廠家和以及不代理固定品牌的太陽(yáng)能工程集成商來說，是一個(gè)非常好的選擇。

此外，在我們接觸的太陽(yáng)能熱水工程中，有一些客戶，他們對(duì)熱水消耗情況等數(shù)據(jù)的保密性要求很高，例如化工、印染、制藥、食品加工等，因?yàn)闊崴沁@類企業(yè)必要的生產(chǎn)要素，消耗量的多少直接涉及到企業(yè)的商業(yè)機(jī)密。云服務(wù)的模式需要把相關(guān)的數(shù)據(jù)儲(chǔ)存在第三方的數(shù)據(jù)庫(kù)里，多少存在安全隱含。而這款自帶服務(wù)器的控制柜，使所有數(shù)據(jù)存儲(chǔ)在業(yè)主現(xiàn)場(chǎng)，安全性更可靠。

此外，對(duì)于EMC項(xiàng)目來說，數(shù)據(jù)信息的公正性和安全性對(duì)于使用方和投資方都非常關(guān)鍵。每個(gè)項(xiàng)目使用獨(dú)立的服務(wù)器和相應(yīng)的管理軟件，能夠避免使用公用服務(wù)器而帶來的不便與安全隱患。

3)從整套系統(tǒng)的投入來說，如果只是單個(gè)控制末端，云服務(wù)的控制柜由于不帶服務(wù)器，成本會(huì)略低一些，但是從整個(gè)云服務(wù)的系統(tǒng)架構(gòu)來看，包括服務(wù)器的維護(hù)，這個(gè)成本是很高的，對(duì)于安裝了云服務(wù)遠(yuǎn)程控制柜的客戶來說，服務(wù)是沒有免費(fèi)的，客戶的系統(tǒng)只要在云服務(wù)器中存續(xù)，就需要連續(xù)向云服務(wù)供應(yīng)商支付服務(wù)費(fèi)用，而且客戶對(duì)服務(wù)費(fèi)的收取沒有任何議價(jià)能力。

而這種新型控制柜無需后端架構(gòu)，現(xiàn)場(chǎng)安裝結(jié)束后，沒有后續(xù)投資和收費(fèi)，因此對(duì)中小廠家和工程集成商來說更具成本優(yōu)勢(shì)除了上述的遠(yuǎn)程監(jiān)控功能外，這款新型控制系統(tǒng)還具有非常強(qiáng)大的多能源綜合管理功能，不僅僅是對(duì)太陽(yáng)能光熱設(shè)備的管理，同時(shí)還能對(duì)輔助能源或者聯(lián)合使用的其他能源進(jìn)行管理。例如在太陽(yáng)能熱水工程中，我們通常會(huì)同時(shí)配備輔助加熱設(shè)備，其中既有新能源范疇的空氣源熱泵熱水器、地源熱泵，也有傳統(tǒng)設(shè)備的節(jié)能利用模式，例如利用中央空調(diào)和冷凍機(jī)組的熱回收，同時(shí)也會(huì)有傳統(tǒng)的燃?xì)忮仩t、燃油鍋爐和電鍋爐等設(shè)備。這些設(shè)備的工作環(huán)境、制熱能力和所耗費(fèi)能源的成本差異很大，而且會(huì)根據(jù)地區(qū)不同、業(yè)主單位性質(zhì)不同、使用時(shí)間不同，有所變化。這款新型控制柜能夠綜合考慮上述因素，通過復(fù)雜的算法，協(xié)調(diào)各種設(shè)備的的運(yùn)行時(shí)間和運(yùn)行狀態(tài)及所需要達(dá)到的效果，從而使整個(gè)系統(tǒng)在滿足業(yè)主方需求的情況下，使可再生能源例如太陽(yáng)能、空氣能等最大限度的利用，而傳統(tǒng)能源及高成本的能源最小限度的使用，以達(dá)到最佳的節(jié)能效果。

舉個(gè)例子，太陽(yáng)能設(shè)備工作需要有一定的陽(yáng)光輻照度，而空氣能熱泵工作需要有適合的環(huán)境氣溫才能達(dá)到較高的能效比。這二者都與環(huán)境有緊密的聯(lián)系。如何對(duì)滿足第二天所需熱水的熱量來源進(jìn)行分配，太陽(yáng)能供多少，空氣能供多少，傳統(tǒng)能源又供多少，分別在什么供，都是需要通過分析和計(jì)算來安排的。因?yàn)橛脽崴臅r(shí)間段有要求，而且空氣源熱泵開啟時(shí)間有峰谷電價(jià)的差別。這款新型產(chǎn)品中的一個(gè)分析特色是，綜合分析天氣情況的歷史數(shù)據(jù)并與實(shí)時(shí)的天氣預(yù)報(bào)以及現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)測(cè)情況進(jìn)行比對(duì)和計(jì)算，從而得出最佳的設(shè)備開啟關(guān)閉的時(shí)間和運(yùn)行工況。我們的系統(tǒng)會(huì)涵蓋到近幾年的歷史環(huán)境數(shù)據(jù)，例如光照、環(huán)境氣溫等，同時(shí)系統(tǒng)會(huì)經(jīng)過網(wǎng)絡(luò)自動(dòng)從天氣預(yù)報(bào)信息提供商抓取相關(guān)信息，并結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際的探測(cè)裝置自動(dòng)綜合優(yōu)化分析后安排設(shè)備工作情況實(shí)現(xiàn)成本效益最大化。同時(shí)，這套系統(tǒng)引入了先進(jìn)的自學(xué)習(xí)功能，用戶在使用了一段時(shí)間后，系統(tǒng)會(huì)根據(jù)用戶的使用習(xí)慣自動(dòng)調(diào)整邏輯控制。自適應(yīng)的軟件算法能科學(xué)確定設(shè)備啟停，參數(shù)優(yōu)化，以達(dá)到最大化的節(jié)能減排，幫助客戶實(shí)現(xiàn)利益最大化。

此外，該設(shè)備數(shù)據(jù)處理功能也是一大亮點(diǎn)：具有很強(qiáng)的數(shù)據(jù)收集、處理、分析能力，能夠?qū)φ麄€(gè)系統(tǒng)的節(jié)能減排數(shù)據(jù)進(jìn)行綜合分析、對(duì)比，形成天、周、月、年的數(shù)據(jù)報(bào)告，并進(jìn)行曲線圖、柱狀圖、餅圖的多能源占比分析，及時(shí)地把節(jié)能、耗能情況反映給使用單位，以指導(dǎo)使用單位的節(jié)能減排。圖3～圖5(能耗、數(shù)據(jù)、分析圖)。

合同能源管理(EMC)是近年來節(jié)能減排市場(chǎng)中非常流行的業(yè)務(wù)操作模式，在太陽(yáng)能大型熱水工程中頗受業(yè)主單位的青睞，許多太陽(yáng)能廠家和集成商們都有涉及這類業(yè)務(wù)。EMC模式非常關(guān)鍵的一點(diǎn)是需要對(duì)節(jié)能量有精確的計(jì)量，同時(shí)能夠很直觀的表現(xiàn)出來，同時(shí)能夠準(zhǔn)確的轉(zhuǎn)化成財(cái)務(wù)數(shù)據(jù)。同時(shí)它預(yù)置了多種EMC統(tǒng)計(jì)分析工具，能夠?qū)崟r(shí)、按日、周、月、年分階段和不同的角度實(shí)現(xiàn)節(jié)能統(tǒng)計(jì)和財(cái)務(wù)收益統(tǒng)計(jì)。同時(shí)也可以根據(jù)具體項(xiàng)目的財(cái)務(wù)統(tǒng)計(jì)和收益分配方式對(duì)軟件進(jìn)行定制化調(diào)整，以滿足具體項(xiàng)目的要求。此外，對(duì)系統(tǒng)集成商和EMC項(xiàng)目的投資方來說，可以最大程度的減少進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)抄錄、統(tǒng)計(jì)的人力投入，并保證數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性和實(shí)時(shí)性。

2、與樓宇自控系統(tǒng)(BAS)集成

如之前在行業(yè)背景中所述，把太陽(yáng)能熱水工程管理系統(tǒng)集成在樓宇自控系統(tǒng)中已經(jīng)成為眾多高端寫字樓、賓館酒店、超市、醫(yī)院等單位在考慮安裝太陽(yáng)能熱水工程時(shí)的必要考慮條件。而傳統(tǒng)的無論是單片機(jī)還是PLC類型的控制柜無法做到這一點(diǎn)。

這個(gè)新型控制柜基于Niagara技術(shù)平臺(tái)，采用樓宇自控系統(tǒng)所需的DDC控制模塊做核心，能夠兼容目前樓控行業(yè)的所有主流協(xié)議：BACnet/Lonworks/KNX/Modbus等，使太陽(yáng)能系統(tǒng)能夠十分容易的整體嵌入到樓控系統(tǒng)中，與暖通空調(diào)(HVAC)系統(tǒng)、照明系統(tǒng)、安全防范、消防、電梯系統(tǒng)和其他系統(tǒng)的出現(xiàn)在同一界面，統(tǒng)一操控管理，從而幫助設(shè)施管理人員、建筑業(yè)主以及系統(tǒng)集成商，進(jìn)行同步、準(zhǔn)確、最優(yōu)化的控制，也實(shí)現(xiàn)了節(jié)能減排的最大化。在物理連接上也非常簡(jiǎn)單，只需一根網(wǎng)線把太陽(yáng)能控制柜與樓控控制柜連在一起即可。見圖6自控系統(tǒng)圖。

三、展望

太陽(yáng)能熱水工程在節(jié)能減排領(lǐng)域有著許多獨(dú)特的優(yōu)勢(shì)，但由于歷史原因和行業(yè)起步基點(diǎn)不高的局限，這一具有巨大發(fā)展空間且巨大使用收益的產(chǎn)品一直徘徊在一個(gè)較低端的產(chǎn)業(yè)層次上。盡管產(chǎn)品已經(jīng)從家用過度到商業(yè)項(xiàng)目使用上，但是它的利用還遠(yuǎn)遠(yuǎn)不足，至于在能產(chǎn)生巨大節(jié)能效益的工業(yè)項(xiàng)目利用上還非常少見。這里既有太陽(yáng)能設(shè)備本身的功能限制，也有工程設(shè)計(jì)和控制管理方面的不完善，使得一些單位和用戶對(duì)使用太陽(yáng)能熱水工程系統(tǒng)仍持有懷疑態(tài)度。這個(gè)采用跨行業(yè)技術(shù)的新型控制柜的面世，將通過提升太陽(yáng)能熱水工程的軟實(shí)力和增強(qiáng)人性化因素，來使太陽(yáng)能熱水工程領(lǐng)域向著更高效利用，更廣泛使用的方向邁進(jìn)。

文章編輯：重慶監(jiān)控 網(wǎng)址：http://www.wvz.net.cn