LNG罐箱远程监控系统关键技术研究
发布时间：2021-02-21 19:57
铁路运输是液化天然气（LNG）罐箱的新型运输方式,为确保LNG罐箱的铁路运输安全,需要在运输过程中实时监控LNG罐箱的工况。作为LNG罐箱运输的安全保障装备,LNG罐箱远程监控系统是LNG罐箱运输列车的重要组成部分,因而是LNG罐箱列车制造行业的重要研究课题之一。本文主要研究LNG罐箱远程监控系统的关键技术,包括LNG罐箱工况参数的检测技术,检测仪表的防爆技术,检测数据的无线传输技术,车载及远程集中监控软件技术。本文设计研制了基于传感器、调理电路、STM32 MCU以及LoRa无线通信模块的LNG罐箱工况参数检测仪表。一方面检测仪表采集罐箱压力、液位、温度以及电池电量;另一方面检测仪表基于LoRa无线传输技术将采集的数据上传至车载集中监控平台。为确保检测仪表及罐箱的安全,本文设计了检测仪表的防爆盒。分析了防爆盒隔爆外壳及其零部件的技术要点,设计了防爆盒壳体、内腔和引入装置的结构,采用ANSYS软件对隔爆壳体的强度进行了有限元分析,根据分析结果对理论结构存在的设计缺陷进行了改进。基于LoRa+4G的混合无线通信技术以及云服务技术,本文研发了车载集中监控软件及远程监控云平台,实现了罐箱工况...
【文章来源】：南京理工大学江苏省 211工程院校
【文章页数】：88 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
Abstract
1 绪论
1.1 课题研究的背景和意义
1.2 课题关键技术的国内外研究现状
1.2.1 低功耗广域网络技术研究现状
1.2.2 防爆电气设备研究现状
1.2.3 电磁兼容技术研究现状
1.3 论文研究的主要内容和章节安排
1.3.1 论文主要研究内容
1.3.2 章节安排
2 LNG罐箱远程监控系统总体方案
2.1 LNG罐箱远程监控系统的设计思路
2.2 LNG罐箱远程监控系统的总体方案
2.2.1 LNG罐箱远程监控系统的总体架构
2.2.2 LNG罐箱远程监控系统的技术方案
2.3 本章小结
3 LNG罐箱检测仪表设计
3.1 检测仪表的总体构成
3.2 检测仪表硬件设计
3.2.1 微处理器单元
3.2.2 无线通信单元
3.2.3 工况参数检测单元
3.3 检测仪表电路软件设计
3.3.1 无线通信单元软件设计
3.3.2 数据处理单元软件设计
3.4 无线通信的网络架构和协议
3.4.1 LoRaWAN网络
3.4.2 LoRa网关
3.4.3 系统LoRa网络架构
3.4.4 系统通信协议设计
3.5 本章小结
4 LNG罐箱检测仪表防爆盒设计
4.1 检测仪表防爆盒设计思路
4.2 防爆盒壳体和内腔理论分析与结构设计
4.2.1 壳体设计及相关计算
4.2.2 内腔结构设计
4.2.3 电缆引入装置设计
4.3 防爆盒抗电磁干扰设计
4.4 防爆盒结构ANSYS仿真
4.5 防爆盒机械结构实验验证
4.6 本章小结
5 LNG罐箱监控平台设计
5.1 车载集中监控软件设计
5.1.1 软件总体架构
5.1.2 软件开发环境
5.1.3 软件主要功能设计
5.1.4 数据库设计
5.2 云平台系统搭建
5.2.1 移动无线传输网络
5.2.2 云服务器及配置
5.2.3 云服务器程序设计
5.2.4 远程监控软件设计
5.3 本章小结
6 系统测试与分析
6.1 系统测试方案
6.2 基于铁路环境的LoRa通信测试
6.2.1 LoRa无线通信丢包率测试
6.2.2 LoRa无线通信准确性测试
6.3 LNG远程监控系统运行测试
6.3.1 系统组网测试
6.3.2 软件测试与分析
6.4 本章小结
7 总结与展望
7.1 工作总结
7.2 工作展望
致谢
参考文献
附录
【参考文献】：
期刊论文
[1]物联网LoRa技术的应用与发展[J]. 蒋武洲,周海东,刘福,张博. 电视技术. 2018(08)
[2]基于NB-IoT的城市智慧路灯监控系统设计[J]. 成开元,廉小亲,周栋,张晓力. 测控技术. 2018(07)
[3]一种低功耗高精度的NB-IoT温度采集系统设计[J]. 吕卫,赵佳丽. 传感技术学报. 2018(06)
[4]矿用隔爆外壳结构形式研究[J]. 姜振南. 煤矿机械. 2018(05)
[5]基于广域低功耗网络的能源物联网[J]. 宋永华,林今,唐明,董树锋. Engineering. 2017(04)
[6]车用LNG气瓶充装过程中压力变化研究[J]. 黄强华,朱鸣,王玲,张波. 低温与超导. 2017(01)
[7]高速铁路信号系统的抗电磁干扰技术[J]. 闻映红. 北京交通大学学报. 2016(04)
[8]浅析4G移动通讯技术[J]. 任子介. 中国新通信. 2016(12)
[9]加气站LNG低温储罐液位计比选及优化方案[J]. 何才宁. 油气储运. 2015(09)
[10]基于有限元分析的复杂隔爆外壳优化设计[J]. 孙宇,刘荔. 工矿自动化. 2015(04)
博士论文
[1]电子系统电磁兼容中耦合路径的研究[D]. 史春蕾.西安电子科技大学 2016
硕士论文
[1]物联网测控云服务平台的设计与实现[D]. 王亮.安徽大学 2018
[2]基于LoRa技术的农业温室监测系统设计与实现[D]. 郭恋恋.安徽大学 2018
[3]B/S构架的控制系统管控软件开发[D]. 万超.山东大学 2018
[4]基于Android和LoRa的工业化气体浓度远程监控系统[D]. 刘文娟.扬州大学 2018
[5]基于NB-IoT的城市声光污染监测系统研究[D]. 穆志洋.浙江大学 2018
[6]无线LoRa在输电线路监测中的组网设计与实现[D]. 陈伦斌.西安理工大学 2017
[7]基于LoRa技术的低功耗无线抄表数据传输节点的设计与实现[D]. 张文伟.东南大学 2017
[8]空间电磁场对屏蔽电缆电磁干扰的研究[D]. 李大鹏.北京交通大学 2017
[9]电容式液位传感器ASIC设计[D]. 秦尧.哈尔滨工业大学 2017
[10]面向低功耗广域网的DSSS系统关键技术研究及实现[D]. 尚素绢.安徽大学 2017
本文编号：3044841
【文章来源】：南京理工大学江苏省 211工程院校
【文章页数】：88 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
Abstract
1 绪论
1.1 课题研究的背景和意义
1.2 课题关键技术的国内外研究现状
1.2.1 低功耗广域网络技术研究现状
1.2.2 防爆电气设备研究现状
1.2.3 电磁兼容技术研究现状
1.3 论文研究的主要内容和章节安排
1.3.1 论文主要研究内容
1.3.2 章节安排
2 LNG罐箱远程监控系统总体方案
2.1 LNG罐箱远程监控系统的设计思路
2.2 LNG罐箱远程监控系统的总体方案
2.2.1 LNG罐箱远程监控系统的总体架构
2.2.2 LNG罐箱远程监控系统的技术方案
2.3 本章小结
3 LNG罐箱检测仪表设计
3.1 检测仪表的总体构成
3.2 检测仪表硬件设计
3.2.1 微处理器单元
3.2.2 无线通信单元
3.2.3 工况参数检测单元
3.3 检测仪表电路软件设计
3.3.1 无线通信单元软件设计
3.3.2 数据处理单元软件设计
3.4 无线通信的网络架构和协议
3.4.1 LoRaWAN网络
3.4.2 LoRa网关
3.4.3 系统LoRa网络架构
3.4.4 系统通信协议设计
3.5 本章小结
4 LNG罐箱检测仪表防爆盒设计
4.1 检测仪表防爆盒设计思路
4.2 防爆盒壳体和内腔理论分析与结构设计
4.2.1 壳体设计及相关计算
4.2.2 内腔结构设计
4.2.3 电缆引入装置设计
4.3 防爆盒抗电磁干扰设计
4.4 防爆盒结构ANSYS仿真
4.5 防爆盒机械结构实验验证
4.6 本章小结
5 LNG罐箱监控平台设计
5.1 车载集中监控软件设计
5.1.1 软件总体架构
5.1.2 软件开发环境
5.1.3 软件主要功能设计
5.1.4 数据库设计
5.2 云平台系统搭建
5.2.1 移动无线传输网络
5.2.2 云服务器及配置
5.2.3 云服务器程序设计
5.2.4 远程监控软件设计
5.3 本章小结
6 系统测试与分析
6.1 系统测试方案
6.2 基于铁路环境的LoRa通信测试
6.2.1 LoRa无线通信丢包率测试
6.2.2 LoRa无线通信准确性测试
6.3 LNG远程监控系统运行测试
6.3.1 系统组网测试
6.3.2 软件测试与分析
6.4 本章小结
7 总结与展望
7.1 工作总结
7.2 工作展望
致谢
参考文献
附录
【参考文献】：
期刊论文
[1]物联网LoRa技术的应用与发展[J]. 蒋武洲,周海东,刘福,张博. 电视技术. 2018(08)
[2]基于NB-IoT的城市智慧路灯监控系统设计[J]. 成开元,廉小亲,周栋,张晓力. 测控技术. 2018(07)
[3]一种低功耗高精度的NB-IoT温度采集系统设计[J]. 吕卫,赵佳丽. 传感技术学报. 2018(06)
[4]矿用隔爆外壳结构形式研究[J]. 姜振南. 煤矿机械. 2018(05)
[5]基于广域低功耗网络的能源物联网[J]. 宋永华,林今,唐明,董树锋. Engineering. 2017(04)
[6]车用LNG气瓶充装过程中压力变化研究[J]. 黄强华,朱鸣,王玲,张波. 低温与超导. 2017(01)
[7]高速铁路信号系统的抗电磁干扰技术[J]. 闻映红. 北京交通大学学报. 2016(04)
[8]浅析4G移动通讯技术[J]. 任子介. 中国新通信. 2016(12)
[9]加气站LNG低温储罐液位计比选及优化方案[J]. 何才宁. 油气储运. 2015(09)
[10]基于有限元分析的复杂隔爆外壳优化设计[J]. 孙宇,刘荔. 工矿自动化. 2015(04)
博士论文
[1]电子系统电磁兼容中耦合路径的研究[D]. 史春蕾.西安电子科技大学 2016
硕士论文
[1]物联网测控云服务平台的设计与实现[D]. 王亮.安徽大学 2018
[2]基于LoRa技术的农业温室监测系统设计与实现[D]. 郭恋恋.安徽大学 2018
[3]B/S构架的控制系统管控软件开发[D]. 万超.山东大学 2018
[4]基于Android和LoRa的工业化气体浓度远程监控系统[D]. 刘文娟.扬州大学 2018
[5]基于NB-IoT的城市声光污染监测系统研究[D]. 穆志洋.浙江大学 2018
[6]无线LoRa在输电线路监测中的组网设计与实现[D]. 陈伦斌.西安理工大学 2017
[7]基于LoRa技术的低功耗无线抄表数据传输节点的设计与实现[D]. 张文伟.东南大学 2017
[8]空间电磁场对屏蔽电缆电磁干扰的研究[D]. 李大鹏.北京交通大学 2017
[9]电容式液位传感器ASIC设计[D]. 秦尧.哈尔滨工业大学 2017
[10]面向低功耗广域网的DSSS系统关键技术研究及实现[D]. 尚素绢.安徽大学 2017
本文编号：3044841
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