基于无线传感器网络的泵在线能耗分析系统的研发

发布时间：2017-12-15 05:31

  本文关键词：基于无线传感器网络的泵在线能耗分析系统的研发

  更多相关文章： 泵 无线 传感器网络 在线测试 能耗分析 Labwindows/CVI

【摘要】：当前国内泵类产品和国际一流厂商的同类产品相比,效率偏低、能耗较高,在国家“十三五”规划节能减排的要求下,泵类产品节能降耗是一个必然趋势。虽然应用新的设计理论和新的设计方法设计出更加高效的水泵也是一种途径,但是在当前泵类产品广泛应用的大背景下,对泵进行性能监测和能耗分析,在此基础上,进行泵系统的升级改造和更新换代,才是当务之急。因此结合计算机和自动化技术的发展,开发出一套普适性和经济性较高的泵在线能耗测试系统,对泵的节能降耗具有重要作用。本文首先分析了当前泵能耗分析系统的现状以及存在的问题,根据泵性能和能耗分析的理论基础,确定了系统的监测参数和测试方案。针对目前泵转速在线测试存在的问题,设计了一种新的测试方案,并给出了方案的硬件设计,开发出了一种新的转速测试系统。针对电机效率在线测试不便的问题,结合一款智能电表,根据电机的输入功率和运行电流,计算出泵的驱动电机的效率,解决了泵的转速和电机效率测试问题。将测试仪器和无线发射器通过RS232/485连接,改造为无线仪器,组网后形成一个无线传感器网络,配合Labwindows/CVI开发的专用上位机软件,实现了泵能耗分析的目的。本文主要的研究工作和结论如下:(1)对泵当前能耗分析系统存在的问题进行了分析,结合系统向着可视化、仪器虚拟化数字化的发展方向,进行系统设计开发。分析泵的基础理论,确定了系统监测的主要参数和测试仪器。(2)开发出一种基于无传感器技术的转速测量方法,设计了硬件和单片机处理模块,从中分析出电机运行的电源频率f_1和转差频率f_2,根据电机的转速计算公式得到转速。实验表明,和当前比较可靠的扭矩仪测量转速方法相比,转速误差在0.5%以内,具有较高的精度。(3)针对电机效率工业现场在线测试存在的问题,应用电机输入输出能量关系表达式和电机负载率计算公式,分析得到电机效率的计算表达式。结合标准电机试验数据,计算效率和标准测试数据相差在2%以内。进行电机试验,测试的最大误差在1.06%以内,表明该方法具有较高的精度。(4)确定了系统的测试参数和测量仪表后,结合Zig Bee无线发射器模块,完成设备的无线改造。设备根据Zig Bee的无线组网方式进行组网和计算路由,可以快速搭建无线传感器网络。(5)结合组建的无线传感器网络,应用Labwindows/CVI开发了无线能耗分析系统,系统能够实现泵性能的监测和能耗分析的功能,现场测试结果误差在3%以内。
【学位授予单位】：江苏大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2017
【分类号】：TN929.5;TP212.9

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本文编号：1290819