基于物联网的供热计量与数据远传技术研究

发布时间：2017-09-08 06:27

  本文关键词：基于物联网的供热计量与数据远传技术研究

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【摘要】：随着我国能源短缺形势日益严峻,环境污染程度愈加严重,尤其是雾霾天气的频繁出现,促使全社会的能源节约和环境保护意识空前提高。“供热计量”是我国向欧洲国家学习引进的热力系统节能减排技术,采用安装热量表计量热量的形式,以期提高热量利用效率、增强用户的节能意识,实现“按需供暖,按热计费”的目标。但是,由于进口热量表价格高昂,国内消费者难以承受,国产表价低质劣,计量精度低,维护成本高。另外,少数试点地区安装了热量表,但是抄表困难,因此导致我国供热计量工作推广缓慢。根据建设部和质检总局连续两年的抽检结果统计,90%安装热量表的用户并没有实现按热计费,仍然采用按面积计费的方法。因此,一款计量精确的热量表及一套抄表便捷的远程集抄系统,具有巨大的市场潜力。针对上述问题,本课题设计了一套由热量表、采集器、无线终端组成的基于物联网的供热计量系统。热量表采用超声波时差法测量流量,电容放电法测量温度,由高度集成化的TDC-GP22芯片完成测量,最后由微控制器计算热量。在测量过程中,采用第一波测量模式,可以有效提示信号强度,避免气泡、杂质等对超声波信号的影响,大幅提高测量精度。为降低布线难度,增加驱动能力,设计了基于M-BUS总线的数据采集器,不仅增加了布线的灵活性,还能为热量表远程供电,提高热量表寿命。最后,将物联网技术应用于数据的无线抄收,设计了基于GPRS的物联网无线数传终端,实现数据的无线传输。本课题搭建了传感层、网络层、应用层的物联网架构体系,在精确计量的基础上完成数据的无线传输,方便热力企业对热量数据的实时监测,对于实现供热计量、透明消费、自动监控、科学管理的智能化热力系统具有重要意义。
【关键词】：供热计量 无线数传 TDC-GP22 第一波测量 物联网
【学位授予单位】：天津工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TH81;TN929.5;TP391.44
【目录】：

• 学位论文的主要创新点3-4
• 摘要4-5
• Abstract5-10
• 第一章 绪论10-16
• 1.1 课题背景10-11
• 1.2 研究目的和意义11
• 1.3 国内外研究现状11-14
• 1.3.1 热量表分类12-13
• 1.3.2 数据集抄技术13-14
• 1.4 主要研究内容14-15
• 1.5 本章小结15-16
• 第二章 热计量原理16-26
• 2.1 热量计算方法16-17
• 2.2 流量测量17-19
• 2.2.1 流量传感器选型17-18
• 2.2.2 流量测量方法18
• 2.2.3 流量测量原理18-19
• 2.3 温度测量19-21
• 2.3.1 温度传感器选型20
• 2.3.2 温度测量原理20
• 2.3.3 温度传感器阻值测量方法20-21
• 2.4 测量误差补偿21-25
• 2.4.1 声速误差补偿21-23
• 2.4.2 流速误差补偿23-24
• 2.4.3 反射装置误差补偿24-25
• 2.5 本章小结25-26
• 第三章 超声波热量表硬件设计26-38
• 3.1 热量表结构组成26
• 3.2 基表设计26
• 3.3 积算仪设计26-37
• 3.3.1 微控制器选型27-29
• 3.3.2 时间数字转换器TDC-GP2229-31
• 3.3.3 温度测量电路设计31-32
• 3.3.4 流量测量电路设计32-34
• 3.3.5 第一波测量34-36
• 3.3.6 TDC-GP22时钟电路36
• 3.3.7 TDC-GP22电源电路36-37
• 3.4 本章小结37-38
• 第四章 数据采集与传输模块硬件设计38-56
• 4.1 M-BUS总线简介39-42
• 4.1.1 M-BUS总线层次结构39
• 4.1.2 M-BUS总线原理39-40
• 4.1.3 M-BUS总线通信机制40-41
• 4.1.4 M-BUS总线特点41-42
• 4.2 M-BUS接口电路设计42-47
• 4.2.1 主机发送电路42-43
• 4.2.2 主机接收电路43-44
• 4.2.3 主机电路仿真44-45
• 4.2.4 从机电路45-47
• 4.3 通信接口设计47-48
• 4.4 LCD显示电路设计48-49
• 4.5 MCU主控电路设计49-50
• 4.6 物联网无线数传模块设计50-54
• 4.6.1 GPRS无线通信技术50
• 4.6.2 GPRS技术特点50-51
• 4.6.3 GPRS模块SIM90051-52
• 4.6.4 GPRS模块电路设计52-54
• 4.7 本章小结54-56
• 第五章 系统软件设计56-64
• 5.1 热量表软件设计56-59
• 5.1.1 热量表主程序56-57
• 5.1.2 流量测量程序57
• 5.1.3 温度测量程序57-58
• 5.1.4 按键程序58-59
• 5.2 采集器软件设计59-61
• 5.2.1 M-BUS程序59-60
• 5.2.2 数据采集程序60-61
• 5.3 无线数传模块软件设计61-62
• 5.3.1 AT指令61
• 5.3.2 GPRS数据收发程序61-62
• 5.4 本章小结62-64
• 第六章 系统测试与验证64-70
• 6.1 热量表检定64-67
• 6.1.1 检定装置65-66
• 6.1.2 测量数据66-67
• 6.2 无线集抄测试67-69
• 6.2.1 数据采集器测试67-68
• 6.2.2 GPRS模块测试68
• 6.2.3 数据中心配置68-69
• 6.2.4 无线数传测试69
• 6.3 本章小结69-70
• 第七章 结论与展望70-72
• 7.1 结论70
• 7.2 展望70-72
• 参考文献72-76
• 发表论文与参加科研情况76-78
• 附录78-88
• 致谢88

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