小区供暖监测系统的设计与实现

发布时间：2020-08-26 17:54

【摘要】：我国东北地区冬季寒冷,适宜的室内温度,可保障人们正常生活。由于目前供暖终端主要以人工方式进行监测,造成采集数据可靠性和时效性较差。为此,论文设计并实现一种综合远程智能采集、数据分析的供暖监测系统。首先,论文使用主控芯片STM32F103C8T6,电源模块、温度模块和流量采集模块设计并搭建采集平台。考虑到系统需要对每户的供暖参数进行监测和统计,故采用CAN总线连接温度和流量采集模块并将其接收的数据转发至4G模块,4G模块以TCP/IP协议的方式,发送数据至云服务器主机特定端口。其次,在云端服务器基于Java的Socket通信接口,开发并设计数据接收与解析程序。解析后的数据,一方面用于后续模型的训练数据,另一方面保存到云服务器MySQL数据库中,作为供暖历史数据,满足用户后续对历史数据的查询需求。然后,基于CART算法,研究了供暖相关参数与室温之间的关系,建立回归模型。此外,考虑到原始特征中,各个参数对室温影响程度不同,论文使用PCA算法和网格搜索算法对模型中的超参主成分个数以及决策树深度进行优化,从而提升模型的精度。模型不仅可判断供暖状态,也可为供暖参数选择提供参考。最后,Web客户端采用MVC设计模式,开发人机交互界面。该Web客户端提供供暖参数实时监测、用户信息配置、历史供暖参数查询、异常供暖区域定位、异常预警、供暖数据统计汇总等功能。利用Chrome浏览器、PostMan和Jmeter工具分别对系统的功能、接口和性能完成测试,结果表明,系统功能正常,接口设计合理且在高并发环境下错误率在0.15%以下。
【学位授予单位】：黑龙江大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2019
【分类号】：TU832;TP368.1;TP311.52
【图文】：

框架图,框架图,方案

温度传感器逦流贵传感器逡逑图２－２方案二框架图逡逑Ｆｉｇｕｒｅ邋２－２邋Ｓｃｈｅｍｅ邋２邋ｆｒａｍｅ邋ｄｉａｇｒａｍ逡逑方案三：逡逑懫用ＣＡＮ总线作为主从节点通信方式，数据经由４Ｇ传输至云端服务器，懫逡逑用Ｂ／Ｓ架构完成Ｗｅｂ客户端［４１］。方案三框架如图２－３所示。逡逑Ｗｅｂ客户端逡逑厂逡逑云服务器逡逑４Ｇ逡逑ＳＴＭ３２Ｆ邋丨邋０３邋主逡逑控芯片逡逑ＣＡＮ总线逡逑温度传感器逦流最传感器逡逑图２－３方案三框架图逡逑Ｆｉｇｕｒｅ邋２－３邋Ｓｃｈｅｍｅ邋３邋ｆｒａｍｅ邋ｄｉａｇｒａｍ逡逑对比以上三个方案，ＺｉｇＢｅｅ是一种短距离无线通信技术且其工作频段为逡逑２．４ＧＨｚ，与小区用户常用ＷＩＦＩ频段一致，易受干扰丨４２】。ＲＳ４８５只具有电气协议，逡逑－７－逡逑

框架图,框架图,方案

方案三：逡逑懫用ＣＡＮ总线作为主从节点通信方式，数据经由４Ｇ传输至云端服务器，懫逡逑用Ｂ／Ｓ架构完成Ｗｅｂ客户端［４１］。方案三框架如图２－３所示。逡逑Ｗｅｂ客户端逡逑厂逡逑云服务器逡逑４Ｇ逡逑ＳＴＭ３２Ｆ邋丨邋０３邋主逡逑控芯片逡逑ＣＡＮ总线逡逑温度传感器逦流最传感器逡逑图２－３方案三框架图逡逑Ｆｉｇｕｒｅ邋２－３邋Ｓｃｈｅｍｅ邋３邋ｆｒａｍｅ邋ｄｉａｇｒａｍ逡逑对比以上三个方案，ＺｉｇＢｅｅ是一种短距离无线通信技术且其工作频段为逡逑２．４ＧＨｚ，与小区用户常用ＷＩＦＩ频段一致，易受干扰丨４２】。ＲＳ４８５只具有电气协议，逡逑－７－逡逑

架构图,系统总体,架构

２．３系统总体架构设计逡逑根据需求与选型，将小区供暖监测系统总体设计分为下位机、云服务器、Ｗｅｂ逡逑客户端三部分。系统总体架构如图２－４所示。逡逑￣＂｜实时逦｜较计逦｜预昝逦｜异常点逡逑曲线逦１报表逦ｍｕ逦丨定运逡逑卜／逦ｒｍ邋ｍ邋奴逡逑Ｗｅｂ客户端逦逦——＾￣￣逡逑Ｈｔｍｌ逦ｊＱｕｅｒｙ逦ＣＳＳ逦图片逡逑Ｎ／邋Ｐｏｓｔ请求逦、，Ｇｅｔ请求逡逑云，‘Ｉｉｈ逡逑｜邋ＭｙＳＱＬ数据Ｔｏｍｃａｔ眼务￣描型分析￣逡逑ＴＣＰ／ＩＰ协议逡逑｜主仉逡逑ＣＡＮ邋‘Ｊ邋（４Ｇ）逦ＣＡＮ逡逑下舰逦————逡逑从仉逦……．逦从机逡逑图２－４系统总体架构图逡逑Ｆｉｇｕｒｅ邋２－４邋Ｓｙｓｔｅｍ邋ａｒｃｈｉｔｅｃｔｕｒｅ邋ｄｉａｇｒａｍ逡逑系统下位机：逡逑设计与开发供暖终端数据采集设备，首先从节点每隔Ｉｓ采集一组温度／流量数逡逑－８－逡逑

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