城市集中供热换热站嵌入式控制系统的研究

论文摘要

集中供热在国内北方等地区的供暖中广泛使用,是现代化城镇的重要基础设施之一。建立集中供热综合优化监控系统,不但能够保证按需供热质量,还可节约能源和保护环境,具有重要的经济和社会效益。论文以秦皇岛东方房地产开发有限公司和东北大学秦皇岛分校“城市集中供热综合优化监控系统”合作项目为背景,重点研究监控系统中的具有远程传输功能的换热站嵌入式控制系统。换热站是热源和热用户之间的枢纽,其运行效果是保证供热质量的关键。论文中详细分析了换热站的结构和工作原理,换热站二次热网如何进行温度调节方法；以ARM9微处理器为核心并结合GPRS通信模块设计了嵌入式控制系统,具有数据采集、控制和远程传输等功能。可实现换热站一次网、二次网温度、压力、流量等参数的精确检测并通过GPRS无线通信网络传送给监控中心,同时接收监控中心传送来的控制指令,通过一次网电动调节阀、二次网循环水泵变频调速调节管网热水流量,实现二次网供水温度的控制,保证热用户按需供热。论文中还对模糊自适应PID控制算法进行了深入研究,并将其应用于二次网供水的温度控制,仿真结果表明控制稳定性能好,调节精度高。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 背景与意义
• 1.2 集中供热国内外发展状况
• 1.2.1 国内外供热现状
• 1.2.2 国内外研究现状
• 1.3 论文研究的主要内容
• 第2章 换热站嵌入式控制系统设计方案
• 2.1 换热站的工作原理
• 2.1.1 换热站的组成
• 2.1.2 换热站的工作原理
• 2.2 换热站嵌入式控制系统的总体方案
• 2.2.1 嵌入式微处理器的选择
• 2.2.2 无线通信网络的选择
• 2.2.3 循环泵、补水泵变频控制
• 2.2.4 总体设计方案
• 2.3 供热系统的集中运行调节
• 第3章 换热站嵌入式控制系统硬件设计
• 3.1 嵌入式控制模块
• 3.1.1 系统复位电路设计
• 3.1.2 系统时钟电路设计
• 3.1.3. NOR Flash存储电路
• 3.1.4. SDRAM存储电路
• 3.1.5. NAND Flash存储电路
• 3.1.6. JTAG接口电路设计
• 3.1.7. RS232串口电路设计
• 3.1.8. RS485接口电路
• 3.1.9. PWM电路
• 3.2 A/D转换模块
• 3.4 V/I变换电路模块
• 3.5 GPRS通信模块
• 3.6 电源模块
• 第4章 换热站嵌入式控制系统的软件设计
• 4.1 μC/OS-Ⅱ实时操作系统
• 4.2 H-JTAG软件
• 4.3 程序设计
• 4.4 远程监控的实验
• 第5章 模糊自适应PID算法研究及应用
• 5.1 换热站参数控制模型设计
• 5.1.1 换热站温度控制模型
• 5.1.2 换热站恒压及流量控制模型
• 5.2 模糊自适应PID控制算法
• 5.2.1 PID控制算法
• 5.2.2 模糊控制算法
• 5.2.3. 模糊自适应PID控制算法设计
• 5.3. 模糊自适应PID控制算法的仿真
• 5.3.1 温度模型的建立
• 5.3.2 模糊自适应PID控制算法的仿真
• 第6章 结论
• 参考文献
• 致谢
• 攻读硕士期间发表的论文
• 附录