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嵌入式电气安全智能监控系统的研究与实现

发布时间:2016-10-03 10:28

  本文关键词:嵌入式电气安全智能监控系统的研究与实现,,由笔耕文化传播整理发布。


《华南理工大学》 2010年

嵌入式电气安全智能监控系统的研究与实现

彭均键  

【摘要】: 随着人类对电力能源的重视与不断应用,电力设施与设备已经与现代人类的工作与生活紧密结合,电力甚至成为现代各行各业发展的基础前提。但不可否认的是,由于种种原因,电力能源在带给人们工作与生活的便利的同时,由电气设备产生的问题也带给人类不少烦恼与损失,有时甚至表现为灾难。因此,电气安全不仅已成为各国电气操作与维护人员消除安全生产隐患、防止伤亡事故、保障职工健康及顺利完成各项任务的重要工作内容,同时也是电气专业工作者首要面临的课题。 近年来电气火灾事故频频发生,政府相关部门日益重视,制订了一系列相关的国家标准[1]。其中特别强调了对电气火灾的防护,要求要在用电系统的中安装使用具有报警功能的漏电检测设备;在高层建筑内,必需设置漏电火灾报警系统;要求在大部分场所,安装剩余电流动作电气火灾监控系统[2][3]。 在传统监控系统中,采用传感器、单片机的方式对控制对象进行监控,再通过工控机集中监控,然后配置专用的组态监控软件[4]。这种方法效率低、成本高,还需要专人管理,不能满足在高层建筑及大型工厂等用电单位中普及电气安全监控系统的要求[5][6]。随着嵌入式技术的发展,本文提出了一种基于双MCU单片机的现场监控器和ARM+Linux+Qt/E的集中数据监控器的电气安全智能监控系统,在增强了电气火灾报警的准确性和运行的稳定性同时,也具有高性能、低功耗、低成本等优点。 本课题研究的主要工作内容如下: 1.基于PIC单片机的现场监控器的硬件和软件设计; 2.建立Linux开发环境以及研究Linux应用程序的开发过程; 3.嵌入式Linux下GUI的研究,Qt/E在本系统下的移植及开发环境的建立; 4.基于ARM9硬件平台下驱动程序的开发,以及GUI应用程序设计; 5.基于51单片机的双电源切换电路设计。

【关键词】:
【学位授予单位】:华南理工大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2010
【分类号】:TP277;X934
【目录】:

  • 摘要5-6
  • Abstract6-11
  • 第一章 绪论11-14
  • 1.1 电气安全监控的研究背景和意义11-12
  • 1.2 电气安全监控的国内外研究现状12-13
  • 1.3 论文章节安排13
  • 1.4 本章小结13-14
  • 第二章 系统总体设计方案以及功能说明14-16
  • 2.1 系统设计思路14
  • 2.2 系统总体架构14-15
  • 2.3 系统监控功能说明15
  • 2.4 本章小结15-16
  • 第三章 现场监控器设计16-30
  • 3.1 系统需求分析16
  • 3.2 硬件电路设计16-22
  • 3.2.1 PIC 单片机介绍16-17
  • 3.2.2 I~2C 总线介绍17
  • 3.2.3 双 MCU 通讯接口设计17-18
  • 3.2.4 A/D 采样接口设计18-19
  • 3.2.5 基准电压源设计19
  • 3.2.6 RS485 通讯接口应用19-21
  • 3.2.7 输入输出电路设计21-22
  • 3.2.8 继电器输出22
  • 3.3 软件设计22-29
  • 3.3.1 主片软件流程22-26
  • 3.3.2 从片软件设计26-29
  • 3.4 本章小结29-30
  • 第四章 集中数据监控器设计30-60
  • 4.1 ARM 微处理器简介30-31
  • 4.1.1 ARM 微处理器的特点30
  • 4.1.2 ARM9 的主要特性30-31
  • 4.2 嵌入式 Linux 操作系统31-34
  • 4.2.1 特点31-32
  • 4.2.2 结构32-33
  • 4.2.3 交叉编译环境的建立33-34
  • 4.3 基于Qt的嵌入式GUI开发平台搭建34-42
  • 4.3.1 嵌入式 GUI 概述34-35
  • 4.3.2 Qt/Embedded 体系结构分析35-37
  • 4.3.3 Qt 开发平台搭建主要流程37-40
  • 4.3.4 基于Qt 的嵌入式 GUI 程序开发40-42
  • 4.4 集中数据监控器硬件结构42-44
  • 4.5 集中数据监控器软件设计44-59
  • 4.5.1 硬件部分的驱动程序44-48
  • 4.5.2 与现场监控器的 RS485 通讯48-51
  • 4.5.3 图形用户界面显示51-56
  • 4.5.4 SQlite 数据库操作56-59
  • 4.6 本章小结59-60
  • 第五章 双电源切换模块设计60-67
  • 5.1 双电源切换模块的现实意义与架构60-61
  • 5.1.1 双电源切换模块现实意义60
  • 5.1.2 双电源切换模块的总体设计架构60-61
  • 5.2 双电源切换模块硬件电路设计61-64
  • 5.2.1 单片机处理器选型61
  • 5.2.2 主电源电压检测电路设计61-62
  • 5.2.3 电源管理电路设计62
  • 5.2.4 蓄电池充电电路设计62-64
  • 5.2.5 声光报警电路设计64
  • 5.2.6 蓄电池电压与温度检测电路设计64
  • 5.3 双电源切换模块软件编程设计64-66
  • 5.3.1 主程序流程设计64-65
  • 5.3.2 子程序设计65-66
  • 5.4 本章小结66-67
  • 第六章 系统功能测试67-71
  • 6.1 测试过程中的外界环境67-68
  • 6.2 监控报警功能试验68
  • 6.2.1 监控报警试验目的68
  • 6.2.2 报警功能要求68
  • 6.2.3 测试结果68
  • 6.3 控制输出功能试验68-69
  • 6.3.1 控制输出试验目的68
  • 6.3.2 控制输出功能要求68
  • 6.3.3 测试结果68-69
  • 6.4 自检功能69
  • 6.4.1 自检功能试验目的69
  • 6.4.2 自检功能实现要求69
  • 6.4.3 测试结果69
  • 6.5 电源试验69-70
  • 6.5.1 电源试验目的69
  • 6.5.2 电源模块功能要求69-70
  • 6.5.3 测试结果70
  • 6.6 本章小结70-71
  • 结论71-73
  • 参考文献73-76
  • 攻读硕士学位期间取得的研究成果76-77
  • 致谢77
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