温泉水温智能监控系统

论文摘要

为了使不同功能的温泉池发挥最佳疗效以及降低功耗,温泉度假村必须对每一个温泉池的水温进行监控,让多点不同温度需求的温泉池在设定的温度值进行恒温保持。以往的温泉水温检测都是采用人工检测和控制,这种方式不仅劳动强度高,而且对温度变化时无法精确控制,所以必须对温泉的水温控制方式进行改进,来降低劳动强度及提高控制精度。如果采用一般温度远程监控所采用的有线控制,那么需要对温泉度假村重新布线,施工劳动强度大,投资大。我首先通过对地热应用于温泉养生的工艺过程分析,结合水温控制原理与实现过程,提出了一主多从式、主从站之间无线数据传输、从站能实现中继的控制方案；以AT89S51单片机为控制核心,并与变频器、数字温度传感器DS18B20、无线射频模块和液晶显示相结合的硬件设计结构。通过对主站及各从站的通信协议的设定,以及各从站智能控制算法的软件编写,实现对疗养场所内每个温泉池的温度的变化情况进行实时监控,使各池水温达到其设定值的恒温。控制中针对传统控制系统的缺点,采用模糊控制与PID控制相结合的模糊PID算法,克服了系统大惯性和时滞等因素的影响,并且利用MATLAB工具对算法进行辅助设计。通过对监控系统的模拟实验与分析,表明引入模糊PID算法的水温控制系统能满足既定的控制要求,控制器响应快,超调量小,精度高。带中继功能的无线通信协议对从站扩展性强,传输效率高,从而为温泉度假村的科学管理化、控制自动化水平的提高奠定了基础,对提高温泉水温控制系统的工作效率有实际推广价值。该系统不仅可以用于多点温度控制,而且可以推广到其他领域,具有广泛的应用前景。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1.1 课题提出的背景及研究的意义
• 1.2 温泉水温监控系统发展现状
• 1.3 本课题研究内容
• 第二章 温泉水温监控系统总体设计
• 2.1 水温控制原理
• 2.2 水温监控系统总体设计
• 2.3 器件的选型
• 2.4 小结
• 第三章 温泉水温模糊PID控制方法
• 3.1 被控对象模型
• 3.2 模糊PID控制原理
• 3.2.1 PID控制原理
• 3.2.2 模糊控制
• 3.2.3 模糊PID控制温度的原理
• 3.3 监控系统模糊PID控制器设计
• 3.3.1 模糊化
• 3.3.2 控制规则设计
• 3.3.3 模糊控制决策表设计
• 3.3.4 仿真结果分析
• 3.4 小结
• 第四章 温泉水温监控系统设计
• 4.1 监控系统主要硬件设计
• 4.1.1 电源电路
• 4.1.2 复位电路
• 4.1.3 温度采集端电路
• 4.1.4 液晶显示电路
• 4.1.5 无线收发电路
• 4.1.6 电机控制部分电路
• 4.1.7 键盘电路
• 4.2 监控系统主要程序设计
• 4.2.1 主站主程序设计
• 4.2.2 从站主程序设计
• 4.2.3 温度测量子程序
• 4.2.4 模糊PID算法子程序
• 4.2.5 无线串行通信协议
• 4.3 小结
• 第五章 系统调试分析
• 5.1 温度信号采集调试
• 5.2 无线通信模块调试
• 5.3 系统控制算法的模拟试验
• 5.4 小结
• 第六章 结束语
• 6.1 完成的主要工作
• 6.2 展望
• 参考文献
• 附录 硬件原理图
• 致谢
• 攻读硕士学位期间主要的研究成果
• 发表和完成的论文