分布式户用沼气用具监控系统的设计与试验

发布时间：2023-03-05 01:02

　　近年来,随着化石能源储量的日益紧张和环境的不断恶化,我国开始重点建设沼气产业,并提出了沼气产业转型升级的主体目标,但是随着沼气能源的普及,每年因沼气泄漏造成的人员中毒和财产损失事件也持续增长,并且现有的沼气监控系统大多是针对沼气工程或者单个沼气用户进行监控并且存在自动化程度较低的问题,对于户用沼气安全性的集中监控研究较少,因此需要构建一套分布式户用沼气用具监控系统,对沼气工程供气范围内所有户用沼气用具的使用情况进行实时监控,并通过采集分析各户的沼气使用量为沼气工程的产气规划提供参考依据。针对户用沼气用具的集成调控、异常情况自动熄火并发送短信报警和对供气范围内所有用户的沼气使用情况以及沼气工程压力值集中监控等具体功能,本文主要完成如下工作:1)构建基于ZigBee无线通信技术的户用沼气用具监控系统。为实现户用沼气用具的集成调控和实时监测,进行了ZigBee节点的硬件选型和PCB板设计及各个节点的软件开发,可用于采集信息和传递命令;并对沼气灶、沼气饭煲和沼气热水器进行了机电传动机构的设计,对应的ZigBee节点可通过驱动步进电机和离合器等执行元件控制沼气用具的开关;设计了基于μC/OS-I...

【文章页数】：80 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
Abstract
1 绪论
    1.1 研究的背景及意义
    1.2 远程监控系统概述
    1.3 沼气工程监控系统研究现状
        1.3.1 国外研究现状
        1.3.2 国内研究现状
    1.4 分布式户用沼气用具监控系统需求分析
    1.5 研究内容及创新点
        1.5.1 研究内容
        1.5.2 创新点
    1.6 技术路线
    1.7 本章小结
2 系统总体方案设计
    2.1 无线通信技术的选择
        2.1.1 近距离无线通信技术的选择
        2.1.2 远距离无线通信技术的选择
    2.2 系统总体架构设计
    2.3 本章小结
3 系统的硬件设计与测试
    3.1 沼气用具平台改造及设备选型
        3.1.1 沼气饭煲机电传动机构设计
        3.1.2 沼气灶机电传动机构设计
        3.1.3 沼气热水器机电传动机构设计
        3.1.4 沼气流量计选型
        3.1.5 压力表选型
    3.2 节点硬件设计
        3.2.1 ZigBee节点硬件设计
        3.2.2 户用监控端硬件设计
        3.2.3 LoRa基站硬件设计
    3.3 系统硬件测试
        3.3.1 MQ-4 传感器的标定
        3.3.2 距离对ZigBee通信质量的影响测试
        3.3.3 障碍物对ZigBee通信质量的影响测试
    3.4 本章小结
4 系统的软件设计与实现
    4.1 ZigBee节点软件设计
        4.1.1 ZigBee网络通信协议
        4.1.2 终端节点软件设计
        4.1.3 协调器软件设计
    4.2 户用监控端软件设计
        4.2.1 μC/OS-Ⅲ操作系统的任务划分
        4.2.2 任务间的通信机制
        4.2.3 任务间的数据共享处理
        4.2.4 户用监控端实物图
    4.3 分布式监控端软件设计
        4.3.1 LoRa网络通信协议
        4.3.2 LoRa基站软件设计
        4.3.3 分布式人机交互界面设计
    4.4 本章小结
5 监控系统的示范点安装及检验
    5.1 系统的示范点安装
    5.2 系统的监控性能检验
        5.2.1 控制性能检验
        5.2.2 监测性能检验
        5.2.3 数据存储性能检验
    5.3 本章小结
6 结论与展望
    6.1 结论
    6.2 展望
参考文献
附录:攻读硕士研究生期间的研究成果
致谢



本文编号：3755376