基于无线通信技术的钢铁设备远程监控系统设计与实现

摘要

钢铁生产设备是国家工业生产、居民日常生活和社会安全保障不可或缺的重要设备，钢铁生产设备的安全稳定运行是电气行业研究的重要课题。随着钢铁生产线的不断发展，系统的容量不断加大、结构更加复杂，工程复杂度不断提升，系统对钢铁生产设备的安全可靠性要求也越来越高。过去那种传统的定时试验和常规诊断的方法，已经渐渐不能满足钢铁生产设备检测的需要，因此我们在课题研究之初提出了远程状态监测系统方案。对钢铁生产设备进行远程在线状态监控，在云服务器客户端实时检测控制设备的运行状态，及时的控制钢铁生产设备的安全稳定运营，作为现代钢铁生产设备故障诊断的一种新的手段。
　　在本课题研究中，重点分析了国内外钢铁生产设备远程监控的背景以及研究现状，介绍了远程监控研究的可行性和必要性。而后，介绍了远程监控架构的三个部分——监控中心、数据采集控制系统、通信系统；在此基础上介绍了国内外过去的研究中所使用的通信系统，对通信系统进行分析，并详细的论述了无线通信存在的干扰和无线通信的抗干扰技术。论文中提出了本课题研究系统思想构建模型。在随后的论述中，文章对系统的硬件和软件重点讲述了设备监控系统的理论组成。其中硬件部分，讲述了数据采集控制设备和无线通信部分的硬件组成和关键电路的设计。在数据采集设备中，论述了ARM和DSP的复位电路、SD卡存储电路、电源管理电路等，在无线WIFI设计中，论述了USB接口电路、PA功放电路等。系统的软件部分是在Linux操作系统平台上搭建的。论文详细论述了USB驱动和RT3070无线网卡驱动的Linux操作系统移植，介绍了远程监控的互联网远程同步技术——NTP网络同步技术。
　　系统经过了的联调联试，并在上海某钢铁企业设备监测项目中应用。系统设计的无线通信、数据采集设备、远程控制中心都达到了预期结果。

目录

声明

第一章 绪论

1.1 课题研究的背景

1.2 远程状态监控的必要性论证

1.3 远程监控的无线通信技术

1.4 课题的主要工作和论文的内容

1.4.1 课题主要工作

1.4.2 论文主要内容

1.5 本章小结

第二章 钢铁生产设备远程监控技术研究

2.1 钢铁生产设备状态监控

2.2 钢铁生产设备远程监控技术

2.2.1 数据采集技术

2.2.2 虚拟仪器技术

2.2.3 云智慧技术

2.2.4 无线通信技术

2.3 本章总结

第三章 远程监控无线通信技术的研究

3.1 远程监控的通信技术介绍

3.1.1有线通信方式

3.1.2 无线通信方式

3.2 无线通信的噪声干扰与抑制

3.2.1内部干扰

3.2.2外部电磁干扰及抗干扰研究

3.3无线通信方案介绍

3.3.1 RT3070介绍

3.3.2 RTC6681介绍

3.4 本章小结

第四章 远程监控系统的硬件设计

4.1 数据采集控制设备关键硬件设计

4.1.1 CPU复位电路设计

4.1.2 SD存储卡电路设计

4.1.3 A/D电路设计

4.1.4 电源管理电路

4.2无线WIFI的硬件设计

4.2.1 USB接口设计

4.2.2 PA电路设计

4.2.3无线WIFI的硬件连接

4.3 本章小结

第五章 嵌入式Linux系统软件设计

5.1 Linux操作系统及其应用

5.1.1 Linux操作系统简介

5.1.2 交叉编译器

5.1.3 Boot loader引导

5.1.4 嵌入式内核的移植

5.1.5 根文件系统

5.2 无线WIFI应用开发

5.2.1 应用程序设计

5.2.2 AP模式

5.2.3 STATION模式

5.3 网络时间同步

5.3.1 NTP原理

5.3.2 NTP网络对时的实现

5.4 本章小结

第六章 系统调试与应用分析

6.1系统搭建

6.2无线通信调试

6.2.1 无线稳定性测试

6.2.2 无线宽带及误码测试

6.3远程监控联调联试

6.4本章小结

第七章 总结与展望

7.1 总结

7.2 今后的工作

参考文献

附录

致谢

攻读硕士学位期间已发表或录用的论文