基于GPRS通讯与太阳能供电的温度监测系统的研制

【摘要】： 温度是现代生产过程中的一个非常重要的参数,对温度的监测是保证产品质量和生产安全的一个重要手段。目前,温度自动监测技术在我国的工业生产中应用已非常普遍,但大多数是采用有线的传输方式,其远程线路铺设及维护的成本过高,引线过长,导致整个系统的传输速率变慢、功耗上升、稳定性下降。因此,随着无线通信技术的发展,采用无线的数据传输方式已成为远程分布式温度监测技术的发展趋势。 应中国石油大庆石化分公司的要求,在可靠、准确、安全和实用等原则的指导下,研制了一种基于无线通讯技术的监测系统对其厂区外的卧龙管带伴热线进行远程温度监测。 首先,根据用户的需求,确定了“监测中心-通讯网络-监测终端”的系统总体方案,设计和实现了基于GPRS技术的通讯网络来实现监测中心与监测终端之间的数据传输,并通过调试和采取相应措施使其满足了可靠性和实用性的要求。 其次,在对Modbus总线协议研究的基础上,设计和实现了基于Modbus总线协议的串行通讯,以Modbus协议独特的数据结构和校验方式保证了监测终端各设备间以及与监测中心之间数据传输的准确性。 再次,选择了合适的温度传感器和智能数据采集模块,实现了温度数据采集功能。在监测终端研制了可靠的太阳能供电系统对各仪器设备进行供电,并研制了防盗系统。 最后,开发了基于组态的监测中心应用软件,具有温度实时显示、越限报警、数据记录和查询等功能,提供了友好的操作界面。 所研制的温度监测系统已投入使用,运行效果良好。该系统是无线通讯技术、Modbus总线技术和太阳能供电技术相结合在分布式远程监测系中应用的成功范例,具有在石化行业中推广的意义,并对国内监测技术的研究和应用具有一定的参考价值。 【关键词】：温度监测 GPRS Modbus 太阳能
【学位授予单位】：哈尔滨工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2009
【分类号】：TM615;TN929.5
【目录】：

• 摘要4-5
• Abstract5-10
• 第一章 绪论10-14
• 1.1 课题的来源10
• 1.2 课题的目的和意义10-11
• 1.3 远程监测系统的发展及现状11-13
• 1.3.1 远程监测系统概述11
• 1.3.2 远程监测系统的功能及优点11-12
• 1.3.3 远程监测系统的国内外发展状况12-13
• 1.4 课题的主要工作13-14
• 第二章 系统的总体设计14-21
• 2.1 用户需求分析14-15
• 2.2 系统设计原则15-16
• 2.3 系统的总体方案16-20
• 2.3.1 系统的总体架构16-17
• 2.3.2 供电方式的比较与选择17
• 2.3.3 通讯技术的比较与选择17-20
• 2.4 本章小结20-21
• 第三章 基于GPRS 技术的通讯网络设计和实现21-31
• 3.1 GPRS 通讯技术概述21-22
• 3.2 GPRS 组网方案的选择22-25
• 3.3 GPRS 网络通讯的实现25-30
• 3.3.1 硬件的实现25-28
• 3.3.2 GPRS DTU 参数的设置28-29
• 3.3.3 GPRS 通讯测试29-30
• 3.4 本章小结30-31
• 第四章 基于Modbus 协议的监测终端系统的研制31-50
• 4.1 监测终端系统总体设计31-32
• 4.1.1 监测终端功能需求分析31
• 4.1.2 监测终端系统硬件框架31-32
• 4.2 基于Modbus 总线协议的串行通讯设计32-39
• 4.2.1 Modbus 总线协议概述33-34
• 4.2.2 Modbus 消息帧结构34-35
• 4.2.3 Modbus 串行通讯原理35-36
• 4.2.4 串行传输模式的选择36-38
• 4.2.5 Modbus 数据校验方式38
• 4.2.6 串行通信的实现38-39
• 4.3 数据采集功能的实现39-44
• 4.3.1 温度传感器的选择39-40
• 4.3.2 E 型表面热电偶的冷端补偿40-43
• 4.3.3 智能数据采集模块43-44
• 4.3.4 温度测量精度测试44
• 4.4 防盗系统和太阳能供电系统的研制44-49
• 4.4.1 防盗系统的研制44-45
• 4.4.2 太阳能供电系统的研制45-49
• 4.5 监测终端抗寒和抗干扰措施49
• 4.6 本章小结49-50
• 第五章 监测中心应用软件开发50-56
• 5.1 软件功能需求分析50
• 5.2 监控功能的实现50-53
• 5.2.1 数据采集的实现50-53
• 5.2.2 数据的处理和显示53
• 5.3 报警功能的实现53-55
• 5.4 数据存储与查询功能的实现55
• 5.5 本章小结55-56
• 结论56-57
• 参考文献57-62
• 附录一 GPRS 通讯质量标定报表62-63
• 附录二 温度测量精度标定报表63-65
• 附录三 太阳能供电系统供电能力标定报表65-67
• 致谢67

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