太阳能热水供应与城市物业相结合的信息化管理系统及方法 【技术领域】
本发明涉及的是一种针对于太阳能热水器实现的管理系统和管理方法，特别涉及的是一种太阳能热水供应与城市物业相结合的信息化管理系统及方法。
背景技术
随着社会的发展，能源成为制约社会进步的一大要素，传统能源的不断减少，在能源紧张和能源价格不断上涨的背景下，国家大力推行可持续发展战略，推进可再能源技术及产品广泛利用等到广大人民群众的拥护。为此人们不断的把目光投向新能源的开发，特别是环保能源，如核能、水能风能和太阳能；由于成本低技术复杂度小，不受环境限制等优点，使太阳能成为最受欢迎的首选能源。目前，太阳能热水器已逐渐成为城市和农村家庭购买家电的首选产品。
如中国发明专利申请200410091116.7，名称为城市型太阳能热水器及其系统运行方法，其是由“排列串联组合模块型太阳能加热体”部分、“输水、储水、用水及其控制系统装置”部分和只有在寒带型产品中才设置的“防冻回水系统装置”三大功能结构相互融合构成；通过由扁平凹形保温模块体与在其中设置的Z形玻璃储水晒管和其上设置的中空保温玻璃结合构成的模块化、美观型太阳能加热体的大面积、规律化安装，可使该热水器同时起到装点美化城市楼顶、保护楼顶建筑体结构、为楼顶层居民进行冬季保暖、夏季蔽热的多重作用，还可实现由温度、时间的设定实现的自动控制。但是其仍然存在如下的缺陷，这些缺陷实际上也反映出了目前太阳能热水器系统的一般性缺陷：
现有技术无法满足城市大规模集中应用要求，太阳能热水供应系统在城市小区内还停留在以家庭为单位安装的实施水平，因此存在一次性投入和后期维护成本较高、物业管理成本的提升、集中精确的费用计量和用户实时需求无法得到满足等缺陷，这些因素使太阳能热水在城市大规模应用中受到制约。
鉴于上述缺陷，本发明创作者经过长时间的研究和实践终于获得了本创作。
【发明内容】
本发明的目的在于，提供一种太阳能热水供应与城市物业相结合的信息化管理系统及方法，用以克服上述缺陷。
为实现上述目的，本发明采用的技术方案在于，首先提供一种太阳能热水供应与城市物业相结合的信息化管理系统，其包括：
至少一热水供应控制单元，其为一楼宇主机，其与一太阳能热水器相连接，用以对所述太阳能热水器的各项参数进行监测，并对所述的太阳能热水器动作进行控制；
每一所述的楼宇主机与至少一用户分机相连接，所述的用户分机用以向所述的热水供应控制单元发送用户需求信息，以及接收响应。
其中，所述的楼宇主机与所述的用户分机之间以有线或无线方式进行数据传输。
较佳的为了实现对小区以及城区太阳能热水器供水与用户需求数据的处理，还包括：
一小区服务器，其与所述的热水供应控制单元相连接，获取本小区内热水供应控制单元和用户分机的信息；
一信息管理中心，其包括：一与多个所述的小区服务器相连接的主服务器，实现对多个小区的太阳能供水的数据和信息的汇总和管理。
较佳的为了实现小区内部对太阳能热水器供水与用户需求数据的便捷化管理和维护，还包括：
一物业管理终端，其与所述的小区服务器相连接，用以实现管理人员对本小区内热水供应控制单元和用户分机的管理和维护，并实现相应的供水的计费管理。
较佳的为了满足远程的用户需求，还包括：至少一用户终端，其与所述的信息管理中心以SaaS模式通过网络进行数据交互，实现远程的需求申请。
其次本发明提供的技术方案为一种太阳能热水供应与城市物业相结合的信息化管理方法，其是通过上述的太阳能热水供应与城市物业相结合的信息化管理系统，其包括的步骤在于：
步骤a：楼宇内，通过每一用户分机向其对应的楼宇主机发出至少一组热水供水需求信息；
步骤b：所述的楼宇主机获取所述的需求信息，根据太阳能热水器的运行状况，调整所述地太阳能热水器的水量和温度，并控制其向指定的用户供水。
其中，所述的步骤b包括：
步骤a：统计所有用户的需求数据，按不同时间点对用户需求数据进行分组，确定每一用户的用水时间点、温度需求和水量需求；
步骤b：根据能量换算和热容换算，得到对应用水时间点的总能量需求和对应该时间点达到预设温度下的总水量需求；
步骤c：楼宇主机通过位于太阳能热水器水箱的传感器获知实时的集热速率，并预计从当前时间到所述用水时间点的时间段内吸收的太阳能是否满足总能量需求，若能满足则执行下述步骤e，否则执行下述步骤d；
步骤d：利用设置在所述太阳能热水器水箱中的辅助加热器进行能量补充，执行上述步骤c；
步骤e：在用水时间点控制太阳能热水器向相应的用户供应热水。
较佳的为了达到节水节能的目的，还包括步骤b’：所述的楼宇主机还会通过位于排空蓄水池中传感器获知水量和温度状态，及时回收排空热水至所述的太阳能热水器水箱。
较佳的，还包括步骤f：所述的楼宇主机向小区服务器输出运行状态数据，并通过小区物业管理终端对小区内的太阳能热水供应进行参数设置和部件控制。
较佳的，还包括步骤g：信息管理中心获取所有小区服务器的数据信息，实现对城区的总体太阳能热水供应统一的管理，并通过与用户终端的通信，获取用户请求，通过所述的小区服务器，将其转换为对指定楼宇主机的命令请求。
与现有技术比较本发明的有益效果在于，
一方面通过现有的物业楼宇控制系统，对太阳能热水器进行统一协调控制和管理，为集中精确计费提供方案，降低使用、维护和管理成本，使太阳能热水在城市大规模集中应用成为可能；
另一方面以SaaS模式向用户提供增值服务和可扩展业务，用户可以通过Web、固定电话或手机远程登陆“信息管理中心”的主服务器进行远程需求申请，也为后续系统和产业升级提供条件。
【附图说明】
图1为本发明太阳能热水供应与城市物业相结合的信息化管理系统所应用在的太阳能热水器结构示意图；
图2为本发明太阳能热水供应与城市物业相结合的信息化管理系统实施例一的功能框图；
图3为本发明太阳能热水供应与城市物业相结合的信息化管理系统实施例二的功能框图；
图4本发明太阳能热水供应与城市物业相结合的信息化管理系统实施例三的功能框图；
图5为本发明太阳能热水供应与城市物业相结合的信息化管理方法实施例一的流程图；
图6为本发明太阳能热水供应与城市物业相结合的信息化管理方法实施例二的流程图；
图7为本发明太阳能热水供应与城市物业相结合的信息化管理方法实施例三的流程图。
【具体实施方式】
以下结合附图，对本发明上述的和另外的技术特征和优点作更详细的说明。
请参阅图1所示，其为本发明太阳能热水供应与城市物业相结合的信息化管理系统所应用在的太阳能热水器的结构示意图；所述的太阳能热水器1包括：热水供应单元、用户单元2以及排空蓄水单元3
其中，所述的热水供应单元包括：一太阳能集热板11，其通常设置在建筑物楼宇的顶端，用以获取太阳能能量，并将其转化为热能；一太阳能热水器水箱12，其内部储有加热后的热水，并与所述的太阳能集热板11通过循环管道131、132组成热水循环结构；所述的太阳能热水器水箱12上设置有一进水口，通过一上水管16与所述的排空蓄水单元3相连接，实现对所述的太阳能热水器水箱12的供水，以保证其中的水位处于合理高度；所述的太阳能热水器水箱12设置有复数个热水供水管15，每一所述的热水供水管15与一对应的楼宇中的用户单元2相连接，并且所述的热水供应管15的末端与所述的排空蓄水单元3相连接。为了防止在太阳光强不足，或是太阳能热水器水箱12中的水温达不到用户需求的高度，为此所述的热水供应单元还包括：一电辅助加热设备14，其置于所述的太阳能热水器水箱12内部，用以利用电能对所述太阳能热水器水箱12中的水进行辅助加热。还包括：水温水位传感器411，其设置在所述的太阳能热水器水箱12内，用以检测内部热水温度和体积；至少一供水截止阀416，其中，每一所述的供水截止阀416设置在一根热水供水管15上，用以根据需要切断对每一所述的用户单元2的热水供应；至少一数字式电表414，其中，每一所述的数字式电表414设置在一根热水供水管15上，用以获取每一所述用户单元2的热水用量信息，供查阅每户的用水量；至少一排空阀415，其中，每一所述的排空阀415设置在一根热水供水管15上；一上水电磁阀413，其设置在所述的上水管16上，用以允许/阻止所述的排空蓄水单元3对所述的太阳能热水器水箱12中水的供应；
所述的用户单元2，其包括：一外接水源管，用以引入外接水源52，通常对于楼宇内部而言所述的外接水源52一般为自来水；至少一自动混水阀21，其分别与所述的外接水源管和所述的热水供水管15相连接，由于太阳能热水器水箱12在使用中可以仅一个热水箱，在满足所有用户的需求的前提下，水温必然高于某些用户的需求值，用户可以通过所述的自动混水阀21(当然也可以选择手动混水阀)在所述的热水供水管15中的水温偏高时，将所述的自来水中的非热水与热水混合产生符合用户温度要求的热水，因此使太阳能热水器水箱12中的水温高于一般用水的温度是热水器减少自身容量降低成本、节能节水的必然选择，用户通过所述自动混水阀21可以很好的满足自身的需求，而且可以避免老人小孩使用手动混水阀容易导致烫伤的缺陷；至少一排空截止阀22，其设置所述的热水供水管15上，并位于所述的用户单元2和所述的排空蓄水单元3之间，所述的排空截止阀22实质上是用户决定是否选用所述的排空蓄水单元3自动回收热水功能的开关，当所述的排空截止阀打开后，用户可以不用理会所述的热水供水管15内情况，将管道内的热水自动排空到所述的排空蓄水单元3内；当所述的排空截止阀22关闭后，用户在室内用容器接收所述热水供水管15内的热水，自己回收利用；所述的排空截止阀22一般是不需要频繁开关的，所以一般情况下，可以采用手动方式实现，当然也可以与所述的太阳能热水供应与城市物业相结合的信息化管理系统相连，实现自动方式。
所述的排空蓄水单元3包括：一排空蓄水池31，其位于复数个所述的热水供水管15的末端，并与一外接水源管51相连接，分别用以回收所述用户单元2未用完的从所述的热水供水管15中流出的热水和获取外接水源提供的水补给；一水泵32，其连接所述的上水管16和所述的排空蓄水池31，用以向所述的太阳能热水器水箱12供水。所述的排空蓄水单元3还包括：一上水截止阀432，其设置在所述的外接水源管51上，用以允许/阻止所述的外接水源向所述的排空蓄水池31供水；一换向阀433，其设置在所述的外接水源管51和所述的上水管16之间，用以切换水的流向；一水位传感器434，其设置在所述的排空蓄水池31内，用以监测其内部水的体积；至少一排空电磁阀435，其中，每一所述的排空阀电磁阀435设置在一根热水供水管15上，用以实现对多余热水的收集；还包括：一分处理机431，其分别与所述的水位传感器434、换向阀433以及排空电磁阀435的控制端相连接，实现对排空蓄水单元3中参数的监测分析，对各部件的动作控制。
请参阅图2所示，其为本发明太阳能热水供应与城市物业相结合的信息化管理系统实施例一的功能框图；其包括：至少一热水供应控制单元，其为一楼宇主机417，其与一太阳能热水器1相连接，用以对所述太阳能热水器1的各项参数进行监测，并对所述的太阳能热水器1动作进行控制；
每一所述的楼宇主机417与至少一用户分机42相连接，所述的用户分机42设置在用户单元2中，所述的用户分机42用以向所述的楼宇主机417(热水供应控制单元)发送用户需求信息，并且可以从所述的楼宇主机417获知目前太阳能热水器中的水的温度、体积等相关参数。所述的楼宇主机417与所述的用户分机42之间以有线或无线方式进行数据传输，这对本领普通技术人员来说通信方式是很容易实现的这里就不再赘述了。每一楼宇主机417和位于该楼内的用户分机42相结合，达到对太阳能热水器1的控制，实际上就实现了对一个楼宇内的太阳能热水供应与城市物业相结合的信息化管理系统。其对应的与所述的太阳能热水器的连接关系如下(参见图1所示)：所述的楼宇主机417分别与所述的水温水位传感器411、数字式电表414、供水截止阀416、排空阀415以及电辅助加热设备15的控制端相连接，实现对监测参数的分析，对各部件的动作控制。所述的供水截止阀416和所述的上水截止阀413在系统正常运行时处于常开状态，当出现特殊或紧急情况需要维修时，起手动截水作用，当然也可以与所述的楼宇主机417相连接，实现自动方式。所述的楼宇主机417还和所述的排空蓄水单元3中的分处理机431相连接，进行数据的通信，向其发送指令。
请参阅图3所示，其为本发明太阳能热水供应与城市物业相结合的信息化管理系统实施例二的功能框图；其与实施例一的差别在于，其进一步包括：一小区服务器62，其与多个楼宇主机417(所述的热水供应控制单元)相连接，用以获取本小区内多个楼宇上太阳能热水器1的工作状态和用户单元的用水情况；为了实现小区内部对太阳能热水器1供水与用户需求数据的便捷化管理和维护，还设置了一物业管理终端61，其与所述的小区服务器62相连接，用以实现物业管理人员对本小区内多个楼宇主机417和用户分机42的管理和维护，包括相应参数的设置，并实现相应的供水的计费管理和打印，实现了集约化管理，降低了管理的成本。
请参阅图4所示，其为本发明太阳能热水供应与城市物业相结合的信息化管理系统实施例三的功能框图；其与实施例二的差别在于，为了实现对城区多个小区的太阳能供水状况管理，其进一步包括：一信息管理中心71，其包括：一个与多个所述的小区服务器相连接的主服务器，实现对多个小区的太阳能供水的数据和信息的汇总和管理。所述楼宇主机417与小区服务器62之间和所述小区服务器62与所述的信息管理中心71之间也可以使用局域网连接技术进行数据交换(这里不再另行以实施例来介绍)。为了满足远程的用户需求，还包括：至少一用户终端72，其与所述的信息管理中心71以SaaS模式通过网络进行数据交互，实现远程的需求申请。对于所述的用户终端可以是远程的计算机、电话、手机或是其他通信设备。
请参阅图5所示，其为本发明太阳能热水供应与城市物业相结合的信息化管理方法实施例一的流程图；其是通过上述的太阳能热水供应与城市物业相结合的信息化管理系统实施例一来实现的，其包括的步骤为：
步骤a：楼宇内，通过每一用户分机向其对应的楼宇主机发出至少一组热水供水需求信息；
步骤b：所述的楼宇主机统计所有用户的需求数据，按不同时间点对用户需求数据进行分组，确定每一用户的用水时间点、温度需求和水量需求；
步骤c：根据能量换算和热容换算，得到对应用水时间点的总能量需求和对应该时间点达到预设温度下的总水量需求；
步骤d：楼宇主机通过位于太阳能热水器水箱的传感器获知实时的集热速率，并预计从当前时间到所述用水时间点的时间段内吸收的太阳能是否满足总能量需求，若能满足则执行下述步骤f，否则执行下述步骤e；
步骤e：利用设置在所述太阳能热水器水箱中的辅助加热器进行能量补充，执行上述步骤d；
步骤f：在用水时间点控制太阳能热水器向相应的用户供应热水。
需要说明的是用户的热水供水需求信息既包括：用水时间点、温度需求和水量需求；同时其也可以是对目前热水器中水温、水量等参数以及历史用水情况进行查询。
当然为了达到节水节能的目的，还包括步骤b’：所述的楼宇主机还会通过位于排空蓄水池中传感器获知水量和温度状态，及时回收排空热水至所述的太阳能热水器水箱。
所述步骤b’的实现，请结合图1可知，所述的排空蓄水单元3的分处理机431在得到所述的楼宇主机417需要排空的指令后，控制所述的排空电磁阀435进行排空热水收集，通过所述的水位传感器434采集所述排空蓄水池31水量和温度，在水量达到预设值时，将控制所述的换向阀433连接所述的排空蓄水池31和上水管16，并启动所述的水泵32，将所述的排空蓄水池31内的热水回送到所述的太阳能热水器水箱12进行再利用。也就是说：所述的分处理机431在得到所述的楼宇主机417需要供水的指令后，通过控制所述的换向阀433优先利用所述的排空蓄水池31的热水，在所述的排空蓄水池31中处于无水状态下(通过所述的水位传感器434监测得到的)再利用外接水源管51内的水。通过所述的楼宇主机417控制以上两种情况，使其有机结合在一起，达到最大限度的节能节水的目的。
需要说明的是以下两种太阳能热水供应与城市物业相结合的信息化管理方法实施例也会采用上述的步骤b’，以下不再赘述。
请参阅图6所示，其为本发明太阳能热水供应与城市物业相结合的信息化管理方法实施例二的流程图；其是通过上述的太阳能热水供应与城市物业相结合的信息化管理系统实施例二来实现的，其包括的步骤为：
步骤a：楼宇内，通过每一用户分机向其对应的楼宇主机发出至少一组热水供水需求信息；
步骤b：所述的楼宇主机统计所有用户的需求数据，按不同时间点对用户需求数据进行分组，确定每一用户的用水时间点、温度需求和水量需求；
步骤c：根据能量换算和热容换算，得到对应用水时间点的总能量需求和对应该时间点达到预设温度下的总水量需求；
步骤d：楼宇主机通过位于太阳能热水器水箱的传感器获知实时的集热速率，并预计从当前时间到所述用水时间点的时间段内吸收的太阳能是否满足总能量需求，若能满足则执行下述步骤f，否则执行下述步骤e；
步骤e：利用设置在所述太阳能热水器水箱中的辅助加热器进行能量补充，执行上述步骤d；
步骤f：在用水时间点控制太阳能热水器向相应的用户供应热水；
步骤g：所述的楼宇主机向小区服务器输出运行状态数据，并通过小区物业管理终端对小区内的太阳能热水供应进行参数设置和部件控制。
本实施例实现了对整个小区的太阳能热水供应与城市物业相结合的信息化管理，管理员可以通过所述小区物业管理终端61得到所述小区服务器62的管理反馈：小区内整个太阳能热水供应运行状态数据和异常情况，实现方便快捷的管理。状态数据为小区物业管理提供收费依据，在需要进行费用结算时，可以通过软件自动生成报表，再通过打印机进行报表输出；异常情况为异常处理的依据。所述的小区物业管理终端61向所述的小区服务器62提出管理申请成功后，可以进行远程控制，对本发明的系统进行维护：软件版本的升级、参数设定、特殊情况下对部件控制等。
图7为本发明太阳能热水供应与城市物业相结合的信息化管理方法实施例三的流程图；其是通过上述的太阳能热水供应与城市物业相结合的信息化管理系统实施例三来实现的，其包括的步骤为：
步骤a：楼宇内，通过每一用户分机向其对应的楼宇主机发出至少一组热水供水需求信息；
步骤b：所述的楼宇主机统计所有用户的需求数据，按不同时间点对用户需求数据进行分组，确定每一用户的用水时间点、温度需求和水量需求；
步骤c：根据能量换算和热容换算，得到对应用水时间点的总能量需求和对应该时间点达到预设温度下的总水量需求；
步骤d：楼宇主机通过位于太阳能热水器水箱的传感器获知实时的集热速率，并预计从当前时间到所述用水时间点的时间段内吸收的太阳能是否满足总能量需求，若能满足则执行下述步骤f，否则执行下述步骤e；
步骤e：利用设置在所述太阳能热水器水箱中的辅助加热器进行能量补充，执行上述步骤d；
步骤f：在用水时间点控制太阳能热水器向相应的用户供应热水；
步骤g：所述的楼宇主机向小区服务器输出运行状态数据，并通过小区物业管理终端对小区内的太阳能热水供应进行参数设置和部件控制；
步骤h：信息管理中心获取所有小区服务器的数据信息，实现对城区的总体太阳能热水供应统一的管理，并通过与用户终端的通信，获取用户请求，通过所述的小区服务器，将其转换为对指定楼宇主机的命令请求。
所述的信息管理中心71实际上是城区的信息处理中心，即小区群的物业信息管理总部，其通过各所述的小区服务器62实时的状态反馈获得整个小区群的信息，与所述小区服务器62在职能范围上有区别，对小区内太阳能热热水器和用户单元实现间接控制。超级管理员拥有supper权限对整个小区群统一管理，可以向所述的小区服务器62发出业务请求指令，或通过所述小区物业管理终端61与各小区业务管理员进行联络。
为满足用户在不使用或无法使用所述用户分机42时的热水需求，用户可以通过用户终端72(Web、固定电话或手机)远程登陆所述信息管理中心71的主服务器发出接入请求。所述的信息管理中心71以SaaS模式向用户提供增值服务，在接入验证成功后，用户的远程业务请求将通过所述的信息管理中心71转变为向所述的小区服务器62发出的业务请求指令。在成功定制需求后，所述的信息管理中心71会通过同样的方式(用户的接入方式)，反馈执行情况，完成远程业务响应。
以上所述仅为本发明的较佳实施例，对本发明而言仅仅是说明性的，而非限制性的。本专业技术人员理解，在本发明权利要求所限定的精神和范围内可对其进行许多改变，修改，甚至等效，但都将落入本发明的保护范围内。