基于物联网的反应釜节能减排监控系统关键技术研究

摘要

随着我国工业化进程的不断推进，环境污染呈加剧形势，环境问题的解决迫在眉睫。我国工业化信息管理水平落后，跨门类技术之间协同不够，稀少全产业链的信息采集、处理、共享与增值的信息支撑平台，影响了对环境的监控与治理。由于数据采集技术水平低下，工业反应釜生产过程中的废物排放环节，很难确定能耗污染主体、不能及时获知能耗污染真实信息，导致工业生产所产生的污染物无法及时解决而成为环境第一杀手。
　　本文以工业生产反应釜为研究对象，结合生物柴油加工实例，在充分调研的基础上，分析了生物柴油生产工业流程，各反应釜中的监控参数类型、特征和工作范围，将物联网技术应用到反应釜监控系统中，研究传感器技术对监控数据的智能采集，选用ZigBee无线通信技术将采集的数据通过高频信号传输的上位机，研发中间件实现上位机与应用系统之间的通信。整个监控系统采用面向服务的SOA架构，降低了系统之间的耦合性。通过系统分析，将系统分为数据采集模块、数据处理模块和数据展示模块，模块之间通过提供服务的方式进行通信，真正实现反应釜生产环境的实时监控及预警，并实现了监控数据的动态可视化展示。面对海量的监控数据，建立一套数据仓库，挖掘潜在有用信息，为整个企业的生产和整个行业环境监控提供管理及决策依据。
　　论文对国内外节能减排技术的研究和应用进行了深入分析，以此为基础确定了论文的研究目标、研究内容和思路框架。论文重点研究了反应釜监控系统中物联网关键技术及应用，在智能采集技术、数据无线通信及接口实现、数据存储、面向服务的架构体系和数据处理与可视化展示方面做了较为深入的探索；对基于物联网的反应釜系统进行需求分析，设计了面向服务的架构体系，根据采集参数的特征建立一套实用的采集指标体系，通过采样测试与摸索比照，完成有效传感器选型；在ZigBee无线传输方面，自定义一套通信协议，进行自定义数据的通信，提高了ZigBee无线传输的灵活方便性；采用多线程技术定期轮询获取监控数据，自主研发了缓存模块，实现了即时数据采集；选用SqlbulkCopy类批量写入数据，并实现基于WCF技术的采集模块和数据处理模块间的通信，采用WebService技术实现数据处理模块和数据展示模块的通信。研究结果在实际现场进行了部署和测试，效果得到用户的好评。

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第1章 绪 论

1.1 课题研究背景和意义

1.2 国内外相关研究现状

1.3 论文研究内容与思路

第2章 监控系统中物联网技术的相关理论研究

2.1 数据智能采集

2.2 数据无线通信技术

2.3 面向服务的架构体系

2.4 数据挖掘与分析

2.4 本章小结

第3章 基于物联网的反应釜节能减排监控系统

3.1 工业领域反应釜监控系统研究背景

3.2 基于物联网的反应釜监控系统总体设计

3.3 基于物联网的反应釜监控系统研发的体系架构设计

3.4 基于物联网的反应釜监控系统功能模块设计

3.5 本章小结

第4章 监控系统中数据智能采集与无线传输技术

4.1 数据智能采集技术

4.2 数据无线传输技术

4.3 本章小结

第5章 基于物联网反应釜监控系统设计与实现

5.1 系统总体方案

5.2 面向服务的数据智能采集与传输实现

5.3 面向服务的数据处理模块研发

5.4 数据展示模块研发

5.5 本章小结

第6章 总结与展望

6.1 总结

6.2 研究展望

致谢

参考文献

攻读学位期间发表的学术论文及参加的科研情况