基于工业云的电熔镁炉远程移动监控系统设计与开发

摘要

电熔镁砂是一种高温耐火材料，广泛应用在航空航天、化工、冶金、建材等领域，有着极其重要的作用。电熔镁砂熔炼过程中电流波动剧烈对生产能耗和产品品质具有很大的影响，生产管理者需要及时了解熔炼过程中的电流大小和波动情况，对电流进行监视和及时调整。然而现有监控系统大多集中在本地，监控环境恶劣，其服务对象为现场操作工人，无法满足企业较高知识水平管理人员随时随地掌握生产过程情况，并运用自己丰富的技术经验实时调整关键工艺参数，进而满足熔炼过程对关键性能指标的需求。随着科技的发展，云计算技术与工业生产紧密地结合在一起，给工业生产过程远程监控提供一种更加便利的解决方案，更好地解决了系统集中在本地的问题，提高了监控效率，减少工业监控和运行优化系统硬件成本的同时提高了系统的计算能力，降低了系统扩展的难度，提升了信息的共享水平。将云计算与电熔镁炉工业生产过程结合起来，能够更好地对镁砂生产过程进行远程实时监视和控制，进而有助于提高工厂的智能化水平，减少工厂的能耗，提高产品品质。 本文从工厂的实际监控需求出发，依托东北大学流程工业综合自动化国家重点实验室的科研平台，设计开发了基于工业云的电熔镁炉远程移动监控系统，对电熔镁炉的生产过程进行监视和运行优化控制，从而改善生产效果。并将本文开发的远程移动系统应用于辽宁省某电熔镁砂厂，应用效果验证了本系统的有效性与实用性。本文的具体研究工作归纳如下: (1)针对电熔镁炉实际熔炼过程对远程移动监控系统的需求分析和现有电熔镁炉监控系统的研究现状，完成基于工业去的电熔镁炉远程移动监控系统的功能设计，系统功能主要包括过程状态监视功能、故障报警功能、指标优化功能和控制效果评价指标监视功能等。 (2)基于系统的功能设计基于工业云的电熔镁炉远程移动监控系统的整体结构，系统结构整体包括四个组成部分:底层数据采集模块、数据远程传输模块、云端数据处理模块、移动端APP和远程端Web监控模块，然后分别对各个模块的功能进行设计。 (3)完成基于工业云的电熔镁炉远程移动监控系统的具体开发。首先通过无线传输模块利用modbus协议将底层的数据采集到企业端服务器，企业端服务器利用互联网通过Zookeeper集群将数据传输到云服务器上，在云服务器上开发电流值智能设定等优化算法，利用采集到的数据进行优化处理。最后开发人机交互移动端APP应用和远程端Web应用，APP应用和Web应用与云端数据相交互实现数据的显示与指标优化等功能。 (4)将本文开发的系统应用于辽宁省大石桥市某电熔镁砂厂，对其功能进行工业应用验证，主要包括过程状态监视功能应用验证，故障报警功能应用验证，控制效果评价指标监视功能应用验证，指标优化功能应用验证等。应用验证效果表明本文开发的远程移动监控系统很好地可以实现工业生产过程的远程移动监控与运行优化功能，提高了企业信息化水平。

目录

声明

摘要

第1章 绪论

1．1选题背景及意义

1．2电熔镁炉监控系统研究现状

1．3远程监控系统国内外研究现状

1．3．1远程监控系统功能研究

1．3．2远程监控系统应用研究

1．4工业云研究现状

1．5存在的问题与本文的主要工作

第2章 基于工业云的远程移动监控系统需求分析

2．1电熔镁炉熔炼过程工艺描述

2．1．1电熔镁炉熔炼工艺介绍

2．1．2电熔镁炉熔炼设备构成

2．2电熔镁炉熔炼过程监控特性分析

2．2．1熔炼过程特性分析

2．2．2监控难点分析

2．3远程移动监控系统的需求分析

2．3．1监控系统的功能需求

2．3．2监控系统的设计要求

2．4本章小结

第3章 基于工业云的远程移动监控系统设计

3．1电熔镁炉远程移动监控系统总体结构设计

3．2电熔镁炉远程移动监控系统硬件结构设计

3．3电熔镁炉远程移动监控系统软件结构设计

3．3．1设计原则

3．3．2软件结构

3．4电熔镁炉远程移动监控系统功能设计

3．4．1底层数据采集功能

3．4．2远程数据传输功能

3．4．3云端数据处理功能

3．4．4监控客户端功能

3．5本章小结

第4章 基于工业云的远程移动监控系统实现

4．1开发环境介绍

4．2底层数据采集功能开发

4．3远程数据传输功能开发

4．4云端数据处理功能开发

4．5移动监控APP应用开发

4．5．1移动端数据库开发

4．5．2 APP与云端通信功能开发

4．5．3用户登录功能开发

4．5．4过程状态监视功能开发

4．5．5控制效果评价指标监视功能开发

4．5．6视频监视功能开发

4．5．7故障报警功能开发

4．5．8巡检功能开发

4．5．9指标优化功能开发

4．6远程监控Web应用开发

4．6．1过程状态监视功能开发

4．6．2控制效果评价指标监视功能开发

4．6．3指标优化功能开发

4．7本章小结

第5章 工业应用

5．1工业背景介绍

5．2．1底层数据采集功能应用效果

5．2．2远程数据传输功能应用效果

5．2．3移动端功能应用效果

5．2．4远程端功能应用效果

5．3本章小结

第6章 总结与展望

6．1工作总结

6．2工作展望

参考文献

致谢

攻读硕士学位期间的主要工作