基于LabVIEW大中型沼气工程监测和控制系统设计

发布时间：2020-10-09 12:08

　　沼气集中供气项目可以缓解农村能源短缺问题,优化农村生活环境。近几十年来,国家多次下发文件补贴、鼓励农村加快沼气工程建设、增加沼气工程规模、提高自动化水平。课题联系山西省农村沼气工程的实际情况,依托山西省省科技攻关项目《废弃秸秆沼气集中供气工程机电一体化装备和控制技术研究》,在山西省榆次市东阳镇建立了实验平台,对大型沼气集中供气项目自动化控制和监控进行了研究和实验。本课题提出了使用虚拟仪器技术作为整个沼气工程的控制、监测部分的处理平台。系统通过数据采集卡将安装在沼气工程中的大量传感器信息,传送到基于LabVIEW的工控机中,在工控机中对信息实时分析、显示,并跟据用户要求,参照采集到的详细数据,做出自动化控制。解决山西地区冬天寒冷,难以保证沼气工程中的发酵环节正常发酵问题。为提高沼气产气率和沼气工程利用率,系统利用LabVIEW的模糊控制和PID工具包,设计了模糊PID恒温系统,通过控制太阳能热源和地热能源来实现沼气工程的恒温50摄氏度发酵,大大提高了产气率。系统设计了报警监控模块,对整个系统实时进行监控。由于整个系统采集量多,完成能量计算等会产生大量数据,设计了数据存储到数据库模块。为方便用户查看、分析系统存储的历史数据,设计了查询打印模块和趋势图显示功能,为系统添加了报表功能。利用LabVIEW强大的网络通信功能,设计了远程控制模块,配合报警监控模块中的视频监控,使用户可以远程控制系统,通过调用摄像头查看现场状况。试验表明,本系统有效的对沼气集中供气工程中的主要参数实现了实时监控、报警、调节,并采用自动化控制,恒温发酵等技术提高了产气率,为解决山西地区沼气工程自动化水平低、产气率低提供了技术支撑,有极大的应用推广价值。
【学位单位】：太原理工大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2013
【中图分类】：S216.4;TP273
【文章目录】：
摘要
ABSTRACT
第一章绪论
    1.1 课题研究的背景及意义
    1.2 国外研究状况
    1.3 国内沼气工程现状
    1.4 本课题主要研究内容
    1.5 本章小结
第二章系统总体方案设计
    2.1 沼气工程系统的工艺流程和要求
        2.1.1 沼气工程系统的工艺流程
        2.1.2 沼气工程控制要求
    2.2 系统总体方案
    2.3 系统硬件设计方案
        2.3.1 工控机与采集卡
        2.3.2 采集卡与执行机构
        2.3.3 数据采集卡与传感器
        2.3.4 系统恒温系统
    2.4 系统硬件选型
        2.4.1 铠装型温度传感器
        2.4.2 压力传感器
        2.4.3 流量传感器
        2.4.4 超声波液位变送器
        2.4.5 pH传感器
        2.4.6 甲烷二氧化碳传感器
        2.4.7 数据采集卡
    2.5 本章小结
第三章系统软件设计
    3.1 开发平台LabVIEW
    3.2 系统软件总框图
    3.3 系统数据采集原理
    3.4 第三方采集卡与LabVIEW互联技术
    3.5 登陆模块设计
        3.5.1 LabVIEW与数据库连接技术
        3.5.2 登陆程序
    3.6 数据显示保存模块
    3.7 数据查询打印
    3.8 智能控制模块
    3.9 恒温控制系统设计
        3.9.1 模糊PID恒温控制方案
        3.9.2 模糊控制程序设计
        3.9.3 模糊PID控制的设计
    3.10 系统的热量计算模块
    3.11 监控报警模块
    3.12 远程监控系统
    3.13 本章小结
第四章系统现场测试
    4.1 系统测试
    4.2 本章小结
第五章总结和展望
    5.1 论文总结
    5.2 论文展望
参考文献
致谢
研究生期间发表的论文

【参考文献】