基于Web的铝电解槽槽壳温度监测系统设计

摘要

目前，我国的电解铝工业主要采用的是预焙电解槽生产工艺，电解槽是生产过程中的主要设备，其运行状况直接关系到铝的产量和质量。在复杂多变的槽况特征中，槽壳温度是电解槽运行中一个非常重要的参数，通过对槽壳各部位温度的连续监测，可以诊断电解槽的健康状况，定位槽破损位置并进行修补维护，防止误停槽和漏槽事故的发生，并延长电解槽的寿命。因此实现电解槽温度实时自动的监测是十分必要的。 本课题是山东大学光纤传感技术研究中心与山东兖矿科澳电解铝股份有限公司合作建设的项目，通过比较分析目前的温度测量技术，按照相关行业的安全生产标准，设计一套基于Web的铝电解槽槽壳温度监测系统。系统的设计目标是：运用先进的光纤布拉格光栅传感技术，制作具有体积小、灵敏度高、稳定可靠、抗电磁干扰等优点的光纤Bragg光栅传感器作为现场温度检测设备，以大容量、高速度的光纤网络作为信息的传输介质，结合基于计算机网络，数据库和信息技术的软件系统，开发一个具有开放体系结构、易扩充、易维护、具有良好人机交互界面的铝电解槽槽壳温度实时监测系统，为企业的决策层提供实时准确的信息。 山东兖矿科澳电解铝有限公司是本项目的试点单位，在对电解铝厂实地考察和与企业负责人充分沟通的基础上，我们分析得出监测系统的功能和性能需求，并设计了系统的总体结构框架，包括系统硬件和系统软件两部分。系统硬件部分的工作内容包括：根据光纤光栅固有的温度传感特性和实际挂接位置的尺寸要求，设计出传感器的结构，并对其制作封装；光信号传输系统的结构设计及布线；主控系统的设计，分为光信号解调系统和上位机系统两部分。 本系统软件部分按功能分成三部分：数据采集模块、通讯模块和上位机软件系统。数据采集软件的设计开发是在LabVIEW7．1环境下完成的，它负责温度数据的采集；通讯模块担负着将采集到的实时数据存储到数据库并从数据库中读取配置信息下发到硬件部分的重任；上位机系统采用B/S结构，允许用户通过Web浏览器，方便的获取生产现场的温度信息，它是整个监测系统的窗口，负责实现系统实时数据显示，历史数据查询、系统初始化和配置信息的录入、异常报警等任务。论文完成了上位机软件系统的需求分析、功能模块化、并通过使用Java语言编写Applet客户端程序实现了上位机软件的功能。 数据库服务器是本系统的核心，负责系统数据的交换和共享，要求所用数据库具有性能好、可靠性高、响应速度快等优点，本系统选择使用Oracle数据库管理系统。论文详细给出了系统数据库从开始设计到投入运行各个阶段所做的工作，包括需求分析、概念结构设计、逻辑结构设计、物理设计和数据库的实施和维护六个阶段。 铝电解槽槽壳温度监测系统的研究开发，将在很大程度上延长电解槽的使用寿命，提高铝生产过程中对重大灾害的预警防范能力。

目录

文摘

英文文摘

声明

第一章绪论

1.1课题背景及意义

1.2现有电解槽测温方案比较

1.3温度监测系统设计目标

1.4本文的主要内容和结构安排

第二章铝电解槽槽壳温度监测系统硬件设计

2.1温度监测系统性能需求

2.2系统的总体设计框架

2.3光纤Bragg光栅传感技术在系统中的应用

2.3.1光纤光栅传感器测温的原理

2.3.2光纤光栅传感器的封装及安装

2.4光信号传输系统设计

2.5主控系统设计

2.5.1光信号解调系统设计

2.5.2上位机系统硬件

2.6本章小结

第三章铝电解槽槽壳温度监测系统软件设计

3.1数据采集模块设计

3.1.1数据采集软件设计

3.1.2数据采集软件的开发环境

3.2通讯模块设计

3.3上位机软件系统设计

3.3.1上位机软件系统需求分析

3.3.2上位机软件功能模块化

3.3.3上位机软件体系结构设计

3.4操作系统的选择

3.5数据库管理系统的选择

3.6 Web服务器的选择

3.7软件系统安全性设计

3.8本章小结

第四章温度监测系统数据库设计

4.1数据库基础知识

4.1.1关系数据库

4.1.2 Oracle数据库简介

4.1.3 Java数据库连接技术(JDBC)

4.2系统数据库设计

4.2.1数据流图和数据字典

4.2.2数据库系统概念模型设计

4.2.3数据库系统逻辑结构设计

4.2.4数据库主要数据表设计

4.2.5数据库物理设计与实施

4.3本章小结

第五章温度监测系统客户端程序开发

5.1客户端软件开发平台及开发工具

5.1.1客户端软件开发环境

5.1.2报表制作工具的选择

5.1.3曲线图、柱状图的制作工具选择

5.2客户端程序的设计与实现

5.2.1用户管理模块

5.2.2系统初始化模块

5.2.3实时显示模块

5.2.4参数设置模块

5.2.5历史数据查询模块

5.2.6报警模块

5.2.7报表模块

5.2.8监控组模块

5.3客户端程序的发布

5.4 Applet数字签名技术

5.4.1服务器端设置

5.4.2客户端设置

5.5本章小结

第六章总结与展望

参考文献

致谢