面向供水控制系统的物联网监控系统设计

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作为供水控制领域的核心设备如自吸泵、喷射泵、放置于野外的深井泵、油井泵、污水泵甚至泥浆泵等等,因其工况条件的原因,在运行过程中时常会发生堵转、过载等情况而导致电机发生故障甚至停止运行,若监控不及时,有可能导致巨大的经济损失和安全事故。而当前,随着物联网的兴起,面向供水控制的泵与电机的故障诊断与预知保全可嵌入物联网技术进行远程的智能控制与监控,有效地通过建立的数学模型解决供水过程的自动控制与泵组服役寿命周期的质量监控问题。本文以水泵泵组为硬件条件,研究基于物联网的嵌入式监控网络和应用控制系统为目标,从而实现泵组供水的智能监控。本文首先介绍了物联网技术的背景及应用,以物联网和核心的设计要求出发,介绍了本文研究对象供水控制系统实现物联网稳定运行的两个硬件控制系统,即包含水泵控制器系统及智能网关控制系统,详述了硬件的功能设计及其程序编写以及节能控制系统的数学模型以及其参数的获取并且设计了在实际模拟泵组测试过程中的工艺流程以及阐述了在实际应用中的推广价值,最后述及了未来的研发方向及相应的工作展望。本文重点介绍了硬件设计过程及各个逻辑模块;并详述了实现感知层采集数据上传到服务端以及从服务端下放指令到感知层应用的流程以及部分重要源码,阐明了供水控制物联网端的网络层开发应用和应用层的工作机制。本论文的创新之处在于,其一是在感知层和智能网关的通讯中选用基于CC2650芯片的模块,实现自组网的功能,并且通讯接口为串口通讯,程序开发简单,极大的降低了由于程序的不稳定性导致的数据包丢失问题;其二是在智能网关的数据传输中选用以太网通讯,其实现方案基于RAW串口-以太网数据通信,在开发过程中极大的节省了单片机内存空间并且使用以太网避免了在大量数据冲刷的条件下由于路由功能导致的数据丢包或者指令无法及时下发等问题;其三是建立了节能泵组控制的数学模型,并且提出了相关参数从感知层获取后处理的方式,保证控制实现的可能性;其四是为用户同时提供PC端应用交互界面和手机端应用交互界面,实现人机交互的便捷性,以及指令下放的及时性。最后,为了验证本文设计的嵌入式监控网络的可靠性和可应用型,将设计好的系统在爱科赛智能科技(台州)有限公司测试。经测试表明,该系统已经能够可靠并且能够稳定的监控水泵的变化和及时的反馈当前的状态信息。
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