可远程操作的流量与液位综合检测实验平台系统设计与开发

发布时间：2017-07-06 19:03

  本文关键词：可远程操作的流量与液位综合检测实验平台系统设计与开发

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【摘要】：检测技术实验课程在自动化类专业教学中对于培养学生动手实践、分析解决问题能力是十分重要的环节,目前市面上的检测类实验装置缺乏流量和液位相关检测实验,难以满足自动化类专业的教学实践要求。远程操作实验系统可以不受地域和时间限制,方便学生自主灵活开展和完成相关课程实验,且因这类系统无需实验教师值班指导,从而深受广大师生欢迎。本学位论文主要工作是设计与开发一款“可远程操作的流量与液位综合检测实验平台系统”,要求在实验台上设计流量可调的管路,在管路中选型和安装流量、液位、质量测量仪器,自行设计嵌入式控制器实现设备控制系统和仪器数据在线测量,设计开发服务器和远程客户端应用软件以进行远程操作功能验证实验。本学位论文主要内容包括：(1)分析现场实验平台功能需求、确定系统性能指标,选型设备部件,设计平台机械连接方案；(2)设计、制作、调试嵌入式控制器硬软件系统实现平台的设备控制、仪表采样和远程通信功能；(3)设计服务器和客户端软件系统,实现远程通信和遥操作实验功能；(4)设计测试实验以验证现场实验平台远程操作功能,并对系统性能做数据分析。本学位论文总计六章：第一章绪论,概要地介绍课题研究的背景和国内外相关研究现状以及本课题的研究内容；第二章现场实验平台总体设计,介绍实验平台总体方案、系统架构和流量与液位调节、测量设备的选型；第三章介绍实验平台嵌入式控制器硬件(包括控制器主电路、电源、串口通信、阀门控制、以太网通信、LCD接口、SD卡接口等电路)设计；第四章是实验平台控制器嵌入式软件(包括仪表数据采样、以太网通信、数据处理、交互UI等程序模块)设计：第五章扼要地介绍服务器和客户端远程操作的应用软件设计与实现的方法；第六章介绍整个平台系统的集成调试情况。目前本系统样机已在实验室运行良好。
【关键词】：远程实验平台 Qt 流量检测 液位检测 Linux
【学位授予单位】：东南大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TH81
【目录】：

• 摘要4-5
• Abstract5-9
• 第一章 绪论9-14
• 1.1 研究背景与意义9
• 1.2 国内研究现状9-11
• 1.3 本文研究内容11-13
• 1.4 本章小结13-14
• 第二章 现场实验平台总体设计14-25
• 2.1 现场实验平台方案14-16
• 2.1.1 功能需求分析14
• 2.1.2 现场实验平台部件连接方案14-16
• 2.2 现场实验平台性能指标16
• 2.3 设备部件简介16-21
• 2.3.1 水泵和变频器17
• 2.3.2 超声波热能表17-19
• 2.3.3 涡街流量计19-20
• 2.3.4 质量液位测量单元20-21
• 2.4 现场实验平台机械设计21-24
• 2.4.1 现场实验平台机械结构论证方案21-22
• 2.4.2 现场实验平台机械结构改进方案22-24
• 2.5 本章小结24-25
• 第三章 实验平台嵌入式控制器硬件设计25-37
• 3.1 硬件总体方案25-26
• 3.2 核心板模块选型26
• 3.3 电源模块26-27
• 3.4 串口通信电路接口27-30
• 3.4.1 通信隔离电路27-28
• 3.4.2 RS232电平转换电路28-29
• 3.4.3 RS485电平转换电路29-30
• 3.5 阀门控制电路30-31
• 3.6 以太网通信电路31-33
• 3.7 LCD接口电路33
• 3.8 SD卡电路33-34
• 3.9 PCB板布线及调试34-36
• 3.9.1 PCB设计限制分析34
• 3.9.2 布线及焊接34-36
• 3.10 本章小结36-37
• 第四章 实验平台控制器嵌入式软件设计37-57
• 4.1 实验系统软件总体方案37-40
• 4.1.1 系统功能37-38
• 4.1.2 系统软件需求分析38-39
• 4.1.3 系统软件方案选型39-40
• 4.2 实验平台嵌入式软件架构40-43
• 4.2.1 控制器软件整体布局40-41
• 4.2.2 UML图及多线程设计41-43
• 4.3 通信模块43
• 4.4 仪表采样模块43-52
• 4.4.1 超声波液位计采集模块43-45
• 4.4.2 电子秤质量模块45-47
• 4.4.3 485采样控制网络47-52
• 4.5 IO驱动程序52-54
• 4.6 LCD UI设计54
• 4.7 自动化部署系统54-56
• 4.8 本章小结56-57
• 第五章 服务器及远程客户端程序开发57-70
• 5.1 服务器软件系统57
• 5.2 数据库系统设计与开发57-62
• 5.2.1 E-R图58-59
• 5.2.2 数据表设计59-62
• 5.3 桥接器软件设计62-65
• 5.3.1 桥接程序功能需求分析62
• 5.3.2 桥接器软件设计62-65
• 5.4 远程客户端应用程序设计65-69
• 5.4.1 客户端程序整体框架65-66
• 5.4.2 实时参数曲线绘制模块66-67
• 5.4.3 客户端UI设计与开发67-69
• 5.5 本章小结69-70
• 第六章 系统测试与数据分析70-81
• 6.1 单元功能实现70-72
• 6.1.1 现场实验平台初始化70-71
• 6.1.2 液位超限自动停机71
• 6.1.3 采样定时器71-72
• 6.2 测试实验设计72-74
• 6.2.1 现场实验平台测试实验72-73
• 6.2.2 远程操作系统参数配置73-74
• 6.3 数据分析74-80
• 6.3.1 质量测量性能分析74-76
• 6.3.2 液位测量性能分析76-79
• 6.3.3 质量法验证流量测量79-80
• 6.4 本章小结80-81
• 结束语81-83
• 一、课题工作总结81
• 二、回顾与展望81-83
• 致谢83-85
• 研究生阶段研究成果及发表学术论文情况85-87
• 参考文献87-88

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