厌氧反应器气体流量计检测系统的研究

摘要

随着工业的发展和人口的增加，产生了大量的工业和生活废水，对这些废水进行厌氧生物处理，可以明显提高水质，减少对环境的污染。废水厌氧生物处理过程会产生大量的甲烷、氢气等气体。计量厌氧反应器的产气量可以快速判断反应器的处理效果和能量回收情况。
　　本研究设计了一种厌氧反应器容积式气体计量装置，并设计搭建了基于ARM的气体流量实时检测系统。该检测系统主要包括集气装置、控制系统、上位机三部分。集气装置采用容积式流量计的工作原理，设计有几何结构简单的双联集气室。在系统的硬件电路设计上，采用性能优良的微处理器S3C6410芯片为核心，负责信号的采集控制、算法的处理、数据的传输等功能，通过选用高精度传感器来采集集气装置内部的温度、压强、角度信号，在硬件上提高了气体流量计的测量精度。在软件设计上，搭建了嵌入式Linux的开发环境，完成了装置控制程序以及各模块程序的编写，实现了装置的控制、传感器信号采集处理、气室切换、串口和网络通信等功能。另外，LCD和上位机交互界面是利用QT开发工具来开发设计，方便了系统参数的输入和数据的实时显示。最后建立集气装置气体计量的数学计量公式，实现对气体流量的温压补偿，并对装置进行标定以及修正，将修正的系数写入程序，再次标定后本流量计系统的精确度等级达到了国家关于工业仪表精确度等级划分的1.0级。
　　整套检测系统自动化程度高，测量稳定，能够实时的监测气体流量，可以满足厌氧反应器产气的计量。

目录

声明

第一章 绪论

§1.1研究背景及意义

§1.2气体流量计的研究进展

§1.3本文主要研究内容

第二章 厌氧反应器集气装置的结构和原理

§2.1装置的总体结构

§2.2装置的工作原理

§2.3装置运行存在的难点及解决方法

第三章 气体流量计检测系统的硬件设计

§3.1 系统硬件总体结构设计

§3.2 ARM系列微处理器S3C6410

§3.3传感器电路选型设计

§3.4 串口通信电路设计

§3.5网络通信电路设计

§3.6继电器电路设计

第四章 气体流量计检测系统的软件设计

§4.1流量计软件系统总体设计

§4.2 基于ARM+Linux系统结构的建立

§4.3 集气装置运行控制程序设计

§4.4 传感器信号采集程序设计

§4.5 串口通信程序设计

§4.6 网络通信程序设计

第五章 LCD和上位机交互界面的设计

§5.1 图形用户界面的概述

§5.2 交互界面的设计思路和架构

§5.3 交互界面设计的实现

第六章 流量计检测系统的标定及数据处理

§6.1 集气装置的计量公式

§6.2 流量计的标定

第七章 结论

参考文献

附录

致谢

作者在攻读硕士学位期间主要研究成果