热水工程作为太阳能热利用系统主要应用形式,已成为我国清洁能源推广与可持续发展的重要方式。为实现工程的信息化管理和智能化控制,对数据进行实时采集是太阳能系统状态监测与实时控制的前提和基础。尤其在相对恶劣的环境下,数据采集器可靠运行就显得尤为重要。本文针对工程应用中存在的数据易丢失、通信易受干扰、程序易崩溃和软件功能不稳定等影响数据采集的因素,利用阻抗匹配、电路滤波和PCB优化设计技术,完成了数据采集器可靠性设计。经过硬件和软件可靠性测试表明:系统满足稳定性强、适用性广和可靠性高的设计要求。本研究主要包括以下三个方面:(1)为了提高采集器的电磁兼容性,选择基于ARM 9架构的三星Exynos 4 Quad核心板,对电源、RS485、RS232、USB和以太网的接口采取隔离、接地、滤波和浪涌保护等措施,进行电路原理图设计。对电源模块、通信模块、存储模块和计量模块采取减少噪声源电平、阻断干扰传播途径和增强敏感器件抗干扰能力等措施,进行PCB布局和布线设计,完成了数据采集器的硬件可靠性设计。(2)分析软件系统可靠性及特点,移植U-boot引导程序和Linux内核到数据采集器中,以搭建稳定可靠的应用程序运行环境。其次,完成了系统功能可靠性设计,包括以下四部分:搭建SSH服务器,以实现便捷的远程登录;建立MySQL数据库,以实现数据分布式存储与备份;搭建NFS客户端,以实现远程文件更新;采用B/S与C/S架构相结合的框架,以实现安全高效的网页发布。最后,运用Docker工具,将系统打包成镜像存储于容器中,以实现快速布属性设计。(3)首先,利用平均无故障时间对系统可靠性进行了分析,并给出可靠性预计结果。其次,对系统硬件进行电磁兼容性抗扰度试验,测试结果表明改进后数据采集器的抗扰度有很大提高,满足数据采集器硬件可靠性要求。最后,对软件的远程登录、数据存储、网页发布和文件更新等功能进行了测试,结果满足软件可靠性要求。通过以上工作,本文设计的数据采集器在硬件抗扰度和软件功能上达到了预期效果,满足实际工程中数据采集器可靠性的要求。