基于无线通信的窑炉监控管理系统研究

发布时间：2017-08-10 06:31

  本文关键词：基于无线通信的窑炉监控管理系统研究

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【摘要】：快速发展的陶瓷行业在促进经济发展的同时也带来了许多急需解决的问题。在传统的陶瓷烧成过程中,生产现场普遍存在高温、粉尘和噪声情况,以及调试过程采用的是效率低、精度低的多人对讲机联调,这使得以下问题急需解决:首先,管理者的健康,管理者在窑炉设备生产现场过多的停留导致的健康问题;其次,现场布线,生产现场线路由于高温导致的老化而定期更换;最后,效率、精度,由于多人对讲机联调操作迟缓导致的效率精度低下。论文分析了窑炉监控管理系统的发展现状,并结合窑炉设备生产现场的特点,提出了集ZigBee无线通讯、服务器端和手机客户端监控平台于一体的窑炉监控管理系统设计方案。研究ZigBee通讯技术特点和设计方案,研制出基于CC2530+CC2591的ZigBee节点的RF模块。进一步研究了ZigBee网络拓扑结构、ZigBee组网技术以及ZigBee2007/PRO协议栈,组建了由窑炉生产设备ZigBee子节点、手持移动终端ZigBee子节点和上位机ZigBee父节点所构成的ZigBee星型拓扑网络结构系统。同时提出了通讯功能模块的概念,通讯功能模块是整个系统的所有节点设备与ZigBee无线RF模块的桥梁。针对父节点和子节点分别研究设计了通讯功能模块电路。深入研究了基于TCP/IP协议的网络通讯技术,开发了服务器端监控平台,服务器端可通过ZigBee无线网络与窑炉生产设备或手持移动终端设备进行数据交互,同时可通过建立TCP连接与手机客户端进行数据交互,建立了全面的服务器端生产信息数据库,为以后的系统改进和优化提供有价值的数据,该服务器端采用C#开发;此外,还设计了基于android的手机客户端监控平台,实现通过手机远程登录到服务器端获取各窑炉设备的生产信息数据,并对窑炉设备的相关参数和工作状态进行控制,为管理者对窑炉设备的监控管理提供了很大的方便。论文针对所开发的窑炉监控管理系统进行了测试,测试结果表明:基于ZigBee无线通讯的窑炉监控管理系统方案,解决了窑炉设备生产过程中带来的管理者的健康、现场布线以及效率精度低下的问题;此外基于TCP/IP协议的服务器端监控平台和手机客户端监控平台,具有强大的功能、友好的人机交互界面,能够为窑炉管理者提供高效便捷的管理。
【关键词】：窑炉 监控管理 ZigBee 服务器端 手机客户端
【学位授予单位】：华南理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TQ174.658
【目录】：

• 摘要5-6
• ABSTRACT6-11
• 第一章 绪论11-17
• 1.1 课题提出的背景及意义11-12
• 1.2 国内外研究现状及发展概述12-15
• 1.3 基于无线通信的窑炉监控管理系统关键技术问题15
• 1.4 论文的主要研究内容15-17
• 第二章 窑炉监控管理系统总体方案研究17-27
• 2.1 窑炉监控管理系统无线通讯17-23
• 2.1.1 无线通讯模块的方案研究17-21
• 2.1.1.1 无线通讯技术的选择17-18
• 2.1.1.2 ZigBee模块方案选择18-20
• 2.1.1.3 ZigBee芯片和功率放大芯片的选择20-21
• 2.1.2 通讯功能模块的方案研究21-22
• 2.1.2.1 主控芯片的选型21-22
• 2.1.2.2 子节点通讯功能模块与ZigBee模块的通信方案22
• 2.1.2.3 父节点通讯功能模块与上位机的通信方案22
• 2.1.3 手持移动显示终端的设计22-23
• 2.2 窑炉监控管理系统监控平台23-24
• 2.2.1 服务器端监控平台23-24
• 2.2.2 手机客户端监控平台24
• 2.3 窑炉监控管理系统的需求分析及监控参数确定24-25
• 2.4 窑炉监控管理系统总体方案25-26
• 2.5 本章小结26-27
• 第三章 窑炉监控管理系统无线通讯研究27-49
• 3.1 ZigBee网络技术研究27-34
• 3.1.1 ZigBee网络拓扑27-29
• 3.1.2 ZigBee网络组建研究29-32
• 3.1.2.1 构建新网络29-30
• 3.1.2.2 允许设备加入网络30
• 3.1.2.3 设备入网30-32
• 3.1.3 ZigBee协议栈32-34
• 3.2 ZigBee节点硬件研究34-40
• 3.2.1 ZigBee节点RF模块电路35
• 3.2.2 ZigBee节点通讯功能模块电路35-40
• 3.2.2.1 ZigBee父节点通讯功能模块电路36-37
• 3.2.2.2 ZigBee子节点通讯功能模块电路37-40
• 3.3 ZigBee节点软件研究40-48
• 3.3.1 协调器设备ZigBee通讯软件研究40-43
• 3.3.2 终端设备ZigBee通讯软件研究43
• 3.3.3 终端设备控制软件研究43-48
• 3.3.3.1 主控制软件研究44
• 3.3.3.2 SPI通信软件研究44-45
• 3.3.3.3 USART通信软件研究45-47
• 3.3.3.4 CAN通信软件研究47-48
• 3.4 本章小结48-49
• 第四章 窑炉监控管理系统监控平台研究49-68
• 4.1 窑炉服务器端监控平台研究49-62
• 4.1.1 服务器端与客户端的通讯协议49-50
• 4.1.2 服务器端Socket编程50-54
• 4.1.2.1 服务器端接受客户端连接请求实现50-52
• 4.1.2.2 服务器端接收客户端数据实现52-53
• 4.1.2.3 服务器端发送数据到指定客户端实现53-54
• 4.1.3 数据库设计54-58
• 4.1.3.1 用户信息数据库设计54-56
• 4.1.3.2 窑炉设备生产信息数据库设计56-58
• 4.1.4 服务器端界面设计58-62
• 4.1.4.1 服务器端登录界面59
• 4.1.4.2 服务器监控界面59-61
• 4.1.4.3 服务器设置界面61-62
• 4.2 窑炉手机客户端监控平台研究62-66
• 4.2.1 手机客户端网络编程62-65
• 4.2.2 手机客户端界面设计65-66
• 4.2.2.1 手机客户端登录界面65
• 4.2.2.2 手机客户端监控界面65-66
• 4.2.2.3 手机客户端设置界面66
• 4.3 本章小结66-68
• 第五章 窑炉监控管理系统测试与分析68-75
• 5.1 ZigBee无线通讯测试68-71
• 5.1.1 窑炉生产设备与服务器端通讯测试68-69
• 5.1.2 手持移动终端与服务器端通讯测试69-71
• 5.2 服务器端监控平台测试71-73
• 5.3 手机客户端监控平台测试73-74
• 5.4 本章小结74-75
• 结论75-77
• 工作总结及主要成果75-76
• 后续工作设想76-77
• 参考文献77-81
• 攻读硕士学位期间取得的研究成果81-82
• 致谢82-83
• 附件83

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本文编号：649290