家用太陽(yáng)能熱水器智能控制系統(tǒng)工程

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1、家用太陽(yáng)能熱水器智能控制系統(tǒng)工程課程：系統(tǒng)工程導(dǎo)論學(xué)院：物流工程學(xué)院班級(jí)：自動(dòng)化061學(xué)號(hào)：姓名：得分：-9-【摘要】：針對(duì)目前家用太陽(yáng)能熱水器功能單一、操作復(fù)雜、控制不方便等特點(diǎn)，如現(xiàn)在的家用太陽(yáng)能熱水器只具有溫度和液位顯示功能，不具有溫度控制功能，當(dāng)由于天氣原因而光線不足時(shí)，就會(huì)給熱水器用戶帶來(lái)不便，所以通過(guò)自己的一番學(xué)習(xí)與查看資料，了解了家用太陽(yáng)能熱水器的工作原理、開(kāi)發(fā)前景，并提出了一種新型的太陽(yáng)能熱水器控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案。根據(jù)太陽(yáng)能熱水器對(duì)控制系統(tǒng)的要求，以MCS-51單片機(jī)為中心控制單元，采用DS12C887實(shí)時(shí)時(shí)鐘，設(shè)計(jì)了一種太陽(yáng)能熱水器智

2、能控制系統(tǒng)，給出了系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)及軟件實(shí)現(xiàn)方法。該系統(tǒng)具有時(shí)間、溫度、水位設(shè)定與控制功能，且具有良好的抗干擾性能，控制器還可以根據(jù)天氣情況利用輔助加熱裝置使蓄水箱內(nèi)的水溫達(dá)到預(yù)先設(shè)定的溫度，從而達(dá)到24小時(shí)供應(yīng)熱水的目的，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化操作，給日常生活中的用戶們帶來(lái)便捷。目錄一、問(wèn)題定義1.1問(wèn)題名稱1.2情況評(píng)估1.2.1描述性情景報(bào)告1.2.1.1太陽(yáng)能熱水器的發(fā)展史1.2.1.2太陽(yáng)能熱水器的系統(tǒng)組成1.2.1.3太陽(yáng)能熱水器的工作原理1.2.1.4目前太陽(yáng)能熱水器存在的不足之處1.2.2規(guī)范性情景報(bào)告1.3處理問(wèn)題所需學(xué)科1.4范圍的評(píng)估1.5所涉

3、及的社會(huì)部門的決定1.6辨識(shí)涉及問(wèn)題求解情況的利益持有者1.7需求辨識(shí)1.8用戶條件1.9主要約束的辨識(shí)1.10問(wèn)題劃分成相關(guān)單元1.11問(wèn)題單元間的相互作用2、系統(tǒng)價(jià)值設(shè)計(jì)2.1目標(biāo)表的制定2.2目標(biāo)遞階3、系統(tǒng)綜合3.1系統(tǒng)運(yùn)行方式的選擇3.2具體設(shè)計(jì)和開(kāi)發(fā)3.2.1硬件設(shè)計(jì)3.2.2軟件設(shè)計(jì)二、方案的分析2.1方案可行性分析2.1.1市場(chǎng)預(yù)測(cè)分析2.1.2技術(shù)發(fā)展、投資分析2.1.3效益分析三、方案決策3.1系統(tǒng)的運(yùn)行、測(cè)試3.2系統(tǒng)接收-9-家用太陽(yáng)能熱水器智能控制系統(tǒng)工程一、問(wèn)題定義1.1問(wèn)題名稱家用太陽(yáng)能熱水器智能控制問(wèn)題1.2情況評(píng)估1

4、.2.1描述性情景報(bào)告1.2.1.1太陽(yáng)能熱水器發(fā)展史（1）1970—1980悶曬式太陽(yáng)能熱水器　　20世紀(jì)70-80年代，由于國(guó)家經(jīng)濟(jì)發(fā)展落后，人民生活水平較低，居民多用悶曬式熱水器。由于存在效率低，散熱快，儲(chǔ)水量少，冬季無(wú)法使用等缺點(diǎn)。（2）1980—1989平板式太陽(yáng)能熱水器20世紀(jì)80—90年代，在國(guó)家相關(guān)部門支持和領(lǐng)導(dǎo)下，北京太陽(yáng)能研究所開(kāi)始從事太陽(yáng)能熱利用的研究，早期開(kāi)發(fā)以平板式太陽(yáng)能熱水器為主。通過(guò)眾多科研人員的努力，逐步發(fā)展了真空管型太陽(yáng)能熱水器，并逐漸成為市場(chǎng)主導(dǎo)產(chǎn)品。（3）2000年后，太陽(yáng)能行業(yè)進(jìn)入高速發(fā)展時(shí)期。2000年，分體

5、式太陽(yáng)能熱水器逐漸開(kāi)始面世，太陽(yáng)能與建筑一體化也成為了行業(yè)的熱點(diǎn)；太陽(yáng)能不再局限在提供家庭生活熱水，還將為現(xiàn)有的采暖、制冷設(shè)備提供中高溫輔助能源。通過(guò)技術(shù)上的開(kāi)發(fā)研究，太陽(yáng)能熱水器功能日趨完善，整機(jī)實(shí)現(xiàn)自動(dòng)防凍、自動(dòng)上水、電輔助加熱、水溫水位顯示、安全自檢等全套功能，引領(lǐng)太陽(yáng)能熱水器全面進(jìn)入數(shù)字化時(shí)代。1.2.1.2太陽(yáng)能熱水器的系統(tǒng)組成（1）集熱器系統(tǒng)中的集熱元件。其功能相當(dāng)于電熱水器中的電熱管。和其它熱水器不同的是，太陽(yáng)能集熱器是利用太陽(yáng)的輻射熱能加熱冷水，故而加熱時(shí)間只能在有太陽(yáng)光照射的白天。（2）保溫水箱和其它保溫水箱一樣，是儲(chǔ)存熱水的容器。

6、因?yàn)樘?yáng)能熱水器只能白天工作，而人們一般在晚上才使用熱水，為了使白天生產(chǎn)的熱水在到晚上或隔天使用時(shí)保持一定的溫度，所以必須通過(guò)保溫水箱把熱水儲(chǔ)存起來(lái)。水箱內(nèi)膽水箱內(nèi)是儲(chǔ)存熱水的重要部分，其用材料強(qiáng)度和耐腐蝕性至關(guān)重要；保溫材料的好壞直接關(guān)系著熱效率和晚間清晨的使用，在寒冷的東北尤其重要。產(chǎn)品質(zhì)量直接關(guān)系消費(fèi)者的利益。（3）連接管道將冷水輸送到符水箱進(jìn)入集熱器，再?gòu)谋厮鋬?nèi)把熱水輸送到人們使用熱水的通道。叫做連接管道，為使整套系統(tǒng)形成一個(gè)閉合的環(huán)路，必須設(shè)計(jì)合理、連接正確，循環(huán)管道對(duì)太陽(yáng)能系統(tǒng)是否能達(dá)到最佳工作狀態(tài)至關(guān)重要。熱水管道必須做保溫處理。管

7、道必須有很高的質(zhì)量，保證15年以上的使用壽命。（4）智能控制環(huán)節(jié)智能控制就是通過(guò)傳感器對(duì)于水箱中水位、溫度的測(cè)量進(jìn)行反饋并于所設(shè)定的要求進(jìn)行比較，通過(guò)控制器對(duì)于偏差進(jìn)行調(diào)節(jié)，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化操作。1.2.1.3太陽(yáng)能熱水器的工作原理太陽(yáng)能熱水器不用煤、氣、電，直接利用太陽(yáng)光使水加熱。它是利用高效吸熱裝置吸收太陽(yáng)輻射能，將冷水加熱并儲(chǔ)存于帶有保溫的水箱中，向用戶提供熱水。其工作原理主要包括以下幾點(diǎn)：（1）-9-循環(huán)原理：利用冷水比熱水密度大，冷水下沉，熱水上升，形成自然對(duì)流循環(huán)、使水箱中的水逐漸變熱，達(dá)到顧客滿意的水溫為止。當(dāng)太陽(yáng)強(qiáng)度不足以滿足循環(huán)需要的時(shí)候

8、，可以在水循環(huán)閉路加一水泵，實(shí)現(xiàn)強(qiáng)制循環(huán)。（2）集熱器吸熱原理：太陽(yáng)能熱水器的集熱器表面，有一特殊的涂層，此