计量泵远程监控系统及其优化运行的研究与设计

发布时间：2017-05-10 02:07

  本文关键词：计量泵远程监控系统及其优化运行的研究与设计，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：针对隔膜式计量泵工作环境的复杂、恶劣及传统的控制计量泵的方法过于简单,并不能适用于复杂的工业过程,本文以隔膜式计量泵现场控制板为基础,设计了基于智能网关的远程控制系统。不仅实现了现场各个计量泵节点和传感器的实时网络化控制,同时实现了各个节点的互相通信和现场数据的采集和故障报警。本文从远程控制系统和泵站优化运行的研究现状和发展趋势出发,提出基于智能网关的远程控制系统和基于TCP/IP协议网络监控的实现。同时,针对现阶段能源短缺和产品质量问题提出了泵站优化运行的方案。本文的主要工作如下:1.基于CAN总线和工业以太网的计量泵专用智能网关的软硬件设计,硬件包括CAN模块、以太网模块、电源模块和调试模块等。软件主要包括CAN总线驱动程序和数据收发程序的实现,TCP/IP协议栈的裁剪和移植及通过程序的有限状态机思想实现智能网关应用程序设计。2.由于智能网关的专用性强,在TCP/IP协议的应用层设计了自定义的应用层协议,该协议保证了数据双向传输的有效性、安全性和可靠性。3.远程监控平台监控软件的设计。使用Apache的Mina网络通信框架实现与计量泵专用网关的网络连接和数据交换,与监控软件的应用程序相隔离,使程序设计层次更加分明。通过Java的Swing组件编写系统的可视化界面,实时显示从现场采集的数据,直观的反应现场计量泵的工作状态,并将采集的数据存储到数据库中,以备历史查询和故障检测。4.建立计量泵优化运行数学模型,包括最小流量偏差模型、能耗模型。求解优化模型的选择分析,最后通过遗传算法来求解这些优化模型,并在MATLAB中仿真验证优化运行算法的有效性和可行性。最后将优化模型和算法通过Java语言编写,嵌入到物料投加的系统中,提供给决策者优化决策使用。
【关键词】：隔膜式计量泵 远程监控系统 优化运行 遗传算法
【学位授予单位】：浙江工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TH323;TP277
【目录】：

• 摘要5-6
• ABSTRACT6-10
• 第1章 绪论10-17
• 1.1 课题研究背景10-11
• 1.2 课题研究的目的和意义11-12
• 1.2.1 计量泵远程监控的目的和意义11-12
• 1.2.2 计量泵优化运行的目的和意义12
• 1.3 国内外研究现状及趋势12-14
• 1.3.1 远程监控系统的研究现状和趋势12-14
• 1.3.2 计量泵优化运行的研究现状和趋势14
• 1.4 本文研究的主要内容14-17
• 1.4.1 研究内容14-15
• 1.4.2 主要特色和创新点15-16
• 1.4.3 论文结构安排16-17
• 第2章 课题研究的相关知识17-23
• 2.1 隔膜式计量泵专用数字变频器17-18
• 2.2 CAN总线技术18-19
• 2.3 以太网技术19
• 2.4 专用工业网关的发展和应用19-20
• 2.5 程序有限状态机思想20-21
• 2.6 MINA网络通信框架21-23
• 第3章 计量泵监控系统分析与智能网关设计23-44
• 3.1 计量泵监控系统的方案设计和功能分析23-28
• 3.1.1 计量泵远程监控系统分析与简介23-25
• 3.1.2 计量泵远程监控系统方案设计25
• 3.1.3 系统整体功能分析25-28
• 3.2 计量泵专用智能网关的软硬件设计28-41
• 3.2.1 智能网关的硬件设计28-30
• 3.2.2 智能网关的软件设计30-41
• 3.3 专用智能网关与监控软件应用层协议的设计41-44
• 3.3.1 应用层协议的设计方案41
• 3.3.2 TCP/IP协议栈应用层协议设计41-44
• 第4章 计量泵远程监控软件的设计44-58
• 4.1 监控软件的整体设计思想44-46
• 4.1.1 软件模块化分析44
• 4.1.2 软件总体结构设计44-46
• 4.2 开发工具的选择46
• 4.3 监控软件可视化界面的设计46-49
• 4.3.1 用户登录界面46-47
• 4.3.2 监控系统主界面47
• 4.3.3 网络连接界面47-48
• 4.3.4 数据采集显示界面48-49
• 4.3.5 节点参数设置界面49
• 4.4 监控软件网络通信和数据交换设计49-52
• 4.4.1 网络模式的选择49-50
• 4.4.2 Socket通信机制50-51
• 4.4.3 Java中的多线程技术51
• 4.4.4 数据交换51-52
• 4.5 监控软件数据库服务器的设计52-55
• 4.5.1 数据库的选择52-53
• 4.5.2 数据库中主要表的设计53-54
• 4.5.3 数据库与上位机监控软件的通信连接54-55
• 4.6 专用智能网关与监控软件通信测试55-58
• 第5章 计量泵优化运行的研究与设计58-68
• 5.1 计量泵优化运行概述58
• 5.2 计量泵性能曲线拟合58-59
• 5.3 计量泵优化运行模型的建立59-61
• 5.3.1 流量最小偏差模型59
• 5.3.2 能耗模型59-60
• 5.3.3 投料系统约束条件60-61
• 5.4 优化运行模型求解方法分析61-63
• 5.4.1 求解方法分析61
• 5.4.2 遗传算法概述61-62
• 5.4.3 遗传算法求解多目标优化模型62-63
• 5.5 模型的仿真分析63-65
• 5.6 计量泵优化运行软件的实现65-68
• 5.6.1 优化运行软件设计65-66
• 5.6.2 遗传算法类的设计66-67
• 5.6.3 投料系统运行实验结果67
• 5.6.4 结论67-68
• 第6章 结论与展望68-70
• 6.1 结论68-69
• 6.2 展望69-70
• 参考文献70-73
• 附录A 监控系统实物图73-75
• 致谢75-76
• 攻读学位期间参加的科研项目和成果76

【共引文献】

中国期刊全文数据库 前1条

1 王振宇;余世明;;基于实时监控系统的计量泵组动态优化[J];工业控制计算机;2014年07期

中国硕士学位论文全文数据库 前10条

1 王宝宝;优先级机制在嵌入式计量泵监控系统中的应用[D];浙江工业大学;2013年

2 吴斌;计量泵远程监控组态软件研究与设计[D];浙江工业大学;2013年

3 贺忆;给水管网直接优化设计方法研究[D];合肥工业大学;2013年

4 丁菊;基于模拟退火算法的600MW机组循环水系统的优化运行[D];哈尔滨工业大学;2012年

5 李世伟;一种新型直线电磁振荡泵的特性研究[D];兰州理工大学;2014年

6 杨艳萍;基于MSP430单片机的微量计量泵控制系统设计[D];兰州交通大学;2014年

7 王振宇;计量泵组的网络监控平台设计及其动态优化研究[D];浙江工业大学;2014年

8 孙莹;基于生存分析的城市供水管网经济更换时间预测[D];天津理工大学;2014年

9 卢继祥;液动隔膜泵控制系统研发[D];沈阳大学;2014年

10 郭玉章;供水管网综合性能评价指标的研究[D];天津大学;2014年

  本文关键词：计量泵远程监控系统及其优化运行的研究与设计，，由笔耕文化传播整理发布。

本文编号：353774