煤化工有害气体安全监控物联网系统的设计与实现

发布时间：2017-06-07 01:02

  本文关键词：煤化工有害气体安全监控物联网系统的设计与实现，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：煤化工企业中存在很多有毒有害气体,有毒有害气体泄漏带来的安全隐患不容忽视,泄漏浓度的集中管理非常重要。本论文研究的煤化工有害气体安全监控物联网系统通过采集点采集有毒有害气体泄漏浓度信息,然后利用ZigBee网络传送数据。系统节点分为数据采集节点、中继节点及网络协调节点,系统各节点硬件包含微型控制器CC2430芯片、ZigBee射频前端,以及其它外围元器件。论文设计了系统的整体结构,给出了系统的基本硬件设计,重点介绍了系统各节点上的软件设计与实现,包括采集节点、中继节点、协调节点的核心程序以及后台服务程序等。论文将兖矿国泰多年积累经验,体现在设计工作中,使泄漏浓度监测与报警的自动化设计更加符合国泰现场的需要。对此采取的新方法是以软件工程的思想实现工艺参数的自动管理和控制功能,实现严格的基于工艺要求的各项参数的自动记录指示控制报警联锁功能。生产工程师可追踪所有空分作业的工艺流程的运行情况、控制情况以及潜在的生产问题情况,确保在需要的时候调用历史记录,查看历史生产工艺过程。论文一开始对泄漏浓度自动化控制系统软件的功能做了分析,然后分析了监测与报警的工艺过程管理功能、各工艺参数的测量控制功能、数据管理功能等几个方面,依次论述该系统的主要软件功能。系统软件设计基于ZigBee架构,远程用户能够通过浏览器访问系统数据,使用方便,利于维护。本系统的软件利用VisualC++编程实现;Zigbee模块与协调节点硬件之间采用RS485串口通信,对现场各个有毒有害气体泄漏采集点气体泄漏数据进行实时监测。在系统运行和测试了几个月的时间后,得出了以下结论:该煤化工有害气体泄漏浓度安全监控物联网系统各项技术性能指标均达到了系统使用要求和设计要求,有性能可靠、管理方便、组网灵活等特点,具有一定的应用推广价值。
【关键词】：泄漏浓度 检测与报警 无线通讯网络 ZigBee CC2430
【学位授予单位】：电子科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TP391.44;TN929.5
【目录】：

• 摘要5-6
• ABSTRACT6-10
• 第一章 绪论10-16
• 1.1 课题背景10-11
• 1.2 国内外研究动态11-14
• 1.3 本课题的研究意义14
• 1.4 本文研究的主要内容14-15
• 1.5 本文结构组织15-16
• 第二章 ZIGBEE无线通信技术16-27
• 2.1 ZIGBEE技术简介16-18
• 2.2 无线传感器网络18-20
• 2.3 ZIGBEE网络结构20-26
• 2.3.1 ZigBee网络分层20-24
• 2.3.2 ZigBee拓扑结构24-26
• 2.4 本章小结26-27
• 第三章 系统需求分析与架构设计27-40
• 3.1 系统总体目标28-29
• 3.2 系统功能需求29-32
• 3.2.1 泄漏气体监测网络的应用需求29-30
• 3.2.2 系统硬件功能需求30-31
• 3.2.3 系统软件功能需求31
• 3.2.4 网络通信技术功能需求31-32
• 3.3 系统性能需求32-33
• 3.4 煤化工有害气体安全监控物联网系统的总体方案33-37
• 3.4.1 ZigBee无线环境监测网络的架构33-34
• 3.4.2 网络硬件平台解决方案34-36
• 3.4.3 网络软件开发平台的选择36-37
• 3.5 所选方案的可行性分析37-38
• 3.6 实施所选方案需解决的关键问题38-39
• 3.6.1 网络节点间的通信与协同信息处理38
• 3.6.2 网络节点间的路径选择38-39
• 3.7 本章小结39-40
• 第四章 系统设计40-61
• 4.1 系统节点硬件设计41-47
• 4.1.1 有毒有害气体泄漏探头的选择42-44
• 4.1.2 射频单片机模块44-47
• 4.1.3 电源设计47
• 4.2 系统通讯设计47-51
• 4.3 系统软件设计51-52
• 4.3.1 采集节点主程序设计51
• 4.3.2 泄漏检测采集子程序设计51-52
• 4.4 中继节点的程序设计52-54
• 4.5 协调器节点程序设计54-55
• 4.6 服务器端数据库管理系统设计55-56
• 4.7 上位机监测管理软件设计56-60
• 4.7.1 上位机与协调节点的通讯程序设计56-57
• 4.7.2 网络协调节点串口中断程序57-58
• 4.7.3 监控画面58-60
• 4.8 本章小结60-61
• 第五章 系统实现及测试结果分析61-70
• 5.1 数据采集节点操作性能及外观61-64
• 5.2 检测参数测试64-67
• 5.3 实现效果67-68
• 5.4 本章结论68-70
• 第六章 总结与展望70-72
• 6.1 论文总结70-71
• 6.2 未来工作展望71-72
• 致谢72-73
• 参考文献73-75

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本文编号：427839