船舶制造业能耗管理服务平台构建及数据挖掘应用研究

摘要

船舶制造业在我国工业体系中，占住非常重要的地位。但是，船舶制造业属于高能耗产业，能耗成本占比高达2％～3％，在能源费用逐年上涨，能源日益紧张的背景下，控制能源消耗是提高船舶制造业竞争力的主要手段。
　　目前我国船舶制造业大都采用手工抄表，粗狂方式管理，能耗数据误差大，时效性差，并且船舶制造业施工现场用电混乱，无法掌握能耗去向。
　　论文以船舶制造业为对象，采用物联网技术，云计算技术和大数据挖掘技术，实现精准、精细、实时在线采集能耗数据，构建了船舶制造业能耗管理服务平台，对能耗数据进行分析和统计，制定能耗标准，实时监管能源消耗，达到节能减排效果;论文还针对船舶制造业施工现场用能散乱设计了智能配电桩系统。
　　本文主要研究内容包括以下几个方面:
　　首先，分析了船舶制造业能耗管理存在的问题，并重点分析了船舶制造业施工现场能耗浪费严重的原因，为能耗数据采集提供理论支撑。结合物联网技术，确定船舶制造业能耗管理服务平台的架构。
　　论文利用ARM Cortex-M4内核的STM32微处理器作为船舶制造业智能配电桩系统的主控器，开发各个硬件模块驱动程序和射频识别、数据信息采集、数据信息无线传输以及存储程序。
　　论文以IntellJ IEDA14.0.3平台为开发环境，设计BS架构下的船舶制造业能耗管理服务平台，实现了船舶制造业能耗查询、统计和分析等管理功能。
　　论文根据船舶制造业能耗特点，采用小波神经网络预测方法对能耗进行理论分析，在MATLAB中实现建模与能耗数据仿真。
　　本文设计的船舶制造业智能配电桩系统可实现与船舶制造业能耗管理服务平台的信息交互，便于管理者清晰的掌握施工现场能耗细节，杜绝大面积高能耗设备无作业运行的情况。系统可以定时、定点的采集各个支路以及高能耗设备的能耗数据，保证数据的准确性和及时性，在一定程度上可以弥补传统管理上的不足，方便管理者统计能耗成本，极大提高工作效率。同时将大数据挖掘技术应用到船舶制造业能耗数据分析中可以为船舶制造业制定节能方案提供准确、可靠的数据支持，提高船舶制造业的综合效益。

目录

声明

摘要

第1章 绪论

1．1 选题的背景和意义

1．2 国内外研究的现状

1．2．1 国外研究现状

1．2．2 国内研究现状

1．3 研究方法和研究思路

1．3．1 研究方法

1．3．2 研究思路

1．3．3 创新点

1．4 论文架构

第2章 开发环境与系统架构

2．1 数据挖掘技术的相关理论

2．1．1 数据挖掘的基本概念

2．1．2 数据挖掘的过程

2．1．3 数据挖掘实现的功能

2．2 能耗管理公共服务平台的技术背景

2．2．1 物联网技术

2．2．2 数据存储：MySQL

2．2．3 技术架构：J2EE

2．2．4 网页设计语言：HTML、CSS、JavaScript

2．3 能耗管理服务平台总体介绍

2．3．1 能耗管理服务平台总体架构

2．3．2 现场采集的子系统架构

2．3．3 数据中心服务系统

2．4 本章小结

第3章 船舶制造业智能配电桩设计

3．1 智能配电桩设计的目的及意义

3．2 智能配电桩系统主体方案设计

3．3 系统硬件设计

3．3．1 STM32F407ZET6主控芯片

3．3．2 无线通讯模块

3．3．3 射频识别模块

3．3．4 RS232串口模块电路设计

3．3．5 RS485串口模块电路设计

3．3．6 FLASH电路设计

3．3．8 SD卡电路设计

3．3．9 JTAG仿真调试接口电路设计

3．3．10 电源模块电路设计

3．4 智能配电桩系统软件开发

3．4．1 系统软件开发平台及开发流程

3．5 驱动程序的构建

3．5．1 主程序驱动

3．5．2 射频识别模块构建

3．5．3 无线Wifi通信模块构建

3．5．4 RS232数据传输模块构建

3．5．5 RS485数据采集模块构建

3．6 船舶制造业智能配电桩本地测试

3．7 本章小结

第4章 船舶制造业能耗大数据平台设计与实现

4．1 系统整体设计

4．2 接口设计

4．3 数据库设计

4．3．1 概念结构设计

4．3．2 逻辑结构设计

4．4 开发环境

4．5 运行系统简介

4．6 本章小结

第5章 船舶制造业能耗数据挖掘应用

5．1 船舶制造业用能特点分析

5．1．1 船舶制造业用能特点整体分析

5．1．2 船舶制造业分类用能特点分析

5．2 小波神经网络在船舶制造业能耗分析中的运用

5．2．1 小波神经网络

5．2．2 能耗模型的建立

5．2．3 数据仿真

5．3 本章小结

第6章 总结与展望

6．2 展望

致谢

参考文献

附录