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基于GPRS的热泵机组远程监控系统

作　者: 周澍
导　师: 王剑
学　校: 杭州电子科技大学
专　业: 检测技术与自动化装置
关键词: 热泵 远程监控 GPRS 数据传输 性能测试
分类号: TP277
类　型: 硕士论文
年　份: 2012年
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内容摘要


热泵机组作为一种高效节能的制热装置，在建筑供热、余热回收等领域有着广泛的应用。随着机组工作环境日益复杂，传统的工业现场管理模式已经无法适应复杂环境下热泵系统的应用。远程监控系统的出现拓展了管理人员的运维能力，实现了人员与机组的时间同步、空间分割与远程同步，有利于提高系统运行的效费比。基于GPRS的无线远程监控方案，在具备远程监控系统优点的基础上，解决了有线监控带来的布线工作量大、成本高、线路检修扩容困难等问题，对于热泵机组的研究、应用和推广具有重要意义。研究工作任务是研制一套基于GPRS的热泵远程监控系统，为用户提供有效的热泵机组远程管理维护，实现热泵运行状态实时显示、信息管理、机组远程控制与调试、故障诊断报警与远程排除等功能；保证热泵机组正常运行，并为热泵机组的研究提供数据支持。通过热泵工作原理、监控点分布的研究，分析了远程监控系统的功能需求；完成了远程监控系统总体设计；提出了系统由热泵本地控制器、GPRS通信系统、热泵远程监控中心三部分构成的主体结构。热泵本地控制器负责运行数据的采集与控制信号的输出，作为先备基础，详细研究介绍了其设计原理与硬件结构。GPRS通信系统负责系统数据远程传输。系统硬件采用微控制器STM32F103为核心控制单元，完成了GPRS通信、串口通信、电源管理等电路模块的设计。通过GPRS数据传输特性的研究，完成了通信协议的制定和数据终端软件、数据中心软件的设计，实现了基于GPRS的网络链接、维护、通信和数据处理等功能。远程监控中心开发以MFC框架为基础，并结合了多线程、Socket网络编程、数据库、ADO等多种计算机技术。软件设计基于模块化、面向对象和事件驱动的思想，实现了监控中心用户管理、通信管理、信息管理、远程控制和故障管理等功能。提出了GPRS数据传输性能的测试方案，分析了GPRS数据通信的特性数据，并进行了性能优化。完成了硬件模块的抗干扰性、GPRS数据传输、监控系统运行等性能测试。测试结果表明：远程监控系统运行正常，系统硬件具备较好的抗干扰能力，GPRS通信系统符合无线远程监控系统通信要求。监控系统界面友好、功能丰富、成本低、拓展移植性强性能稳定，符合系统设计目的与要求。

全文目录


摘要  5-6
ABSTRACT  6-11
第1章 绪论   11-17
  1.1 背景及意义   11-12
  1.2 热泵控制系统发展现状及分析   12-13
  1.3 无线监控系统通信方式分析   13-16
  1.4 研究工作的主要内容   16-17
第2章 系统总体设计   17-26
  2.1 热泵监控需求分析   17-21
    2.1.1 热泵机组工作原理   17-18
    2.1.2 热泵机组监控系统功能要求   18-19
    2.1.3 热泵机组监控点分析   19-21
  2.2 系统整体方案   21-22
  2.3 热泵本地控制器介绍   22-25
  2.4 本章小结   25-26
第3章 GPRS 数据终端硬件设计   26-42
  3.1 整体设计   26-27
  3.2 MCU 及其外围电路   27-30
    3.2.1 STM32F103ZE 单片机   27-28
    3.2.2 时钟源电路   28-29
    3.2.3 复位电路   29-30
  3.3 串口电路   30-36
    3.3.1 RS-232 电路设计   31-34
    3.3.2 RS-485 电路设计   34-36
  3.4 GPRS 模块接口电路设计   36-39
    3.4.1 EM310 模块介绍   36
    3.4.2 SIM 电路   36-37
    3.4.3 串行通信接口   37-38
    3.4.4 模块控制信号   38-39
  3.5 其他电路设计   39-41
    3.5.1 电源电路   39-40
    3.5.2 指示灯电路   40-41
  3.6 本章小结   41-42
第4章 GPRS 通信系统软件设计   42-66
  4.1 系统通信协议   42-45
    4.1.1 数据格式   42-43
    4.1.2 上下线机制   43-44
    4.1.3 数据交互机制   44
    4.1.4 心跳机制   44-45
  4.2 GPRS 数据终端软件设计   45-59
    4.2.1 单片机初始化   45-51
    4.2.2 串口收发程序设计   51-53
    4.2.3 EM310 模块初始化   53-54
    4.2.4 数据上下行程序设计   54-57
    4.2.5 参数配置   57-59
  4.3 数据中心软件设计   59-65
    4.3.1 软件总体设计   59-61
    4.3.2 数据中心与数据终端通信   61-63
    4.3.3 数据中心与监控中心通信   63-65
  4.4 本章小结   65-66
第5章 监控中心软件设计   66-86
  5.1 软件设计概述   66-68
    5.1.1 软件功能分析   66-67
    5.1.2 软件整体结构   67-68
  5.2 功能模块设计与实现   68-85
    5.2.1 用户管理   68-70
    5.2.2 监控界面   70-72
    5.2.3 信息管理   72-79
    5.2.4 故障管理   79-80
    5.2.5 手动控制   80-82
    5.2.6 通信管理   82-85
  5.3 本章小结   85-86
第6章 系统测试   86-99
  6.1 GPRS 数据终端硬件抗干扰测试   86-88
    6.1.1 电快速瞬变脉冲群试验   86-87
    6.1.2 浪涌冲击抗扰度试验   87-88
  6.2 GPRS 数据传输性能测试   88-95
    6.2.1 测试平台   88-90
    6.2.2 测试方法   90-91
    6.2.3 结果分析   91-95
  6.3 监控系统运行测试   95-98
    6.3.1 测试系统结构及测试方法   95-96
    6.3.2 测试内容及结果分析   96-98
  6.4 本章小结   98-99
第7章 总结与展望   99-101
  7.1 总结   99-100
  7.2 展望   100-101
致谢   101-102
参考文献   102-106
附录一   106-111
附录二   111-116
附录三   116

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中图分类: > 工业技术 > 自动化技术、计算机技术 > 自动化技术及设备 > 自动化系统 > 监视、报警、故障诊断系统
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