工业窑炉燃烧过程监测软件的设计和实现

摘要

在水泥、冶炼、电力、建材等行业中，随着节能环保和对产品质量要求的提高，需要对工业窑炉燃烧过程进行实时监测。本文设计的系统中所监测的内容，主要包括氧气、二氧化硫、三氧化二砷的气体浓度，温度场信息，炉内视频等。
　　本文的具体研究工作内容如下:
　　1.分析系统的硬件环境，确定了组成系统的各个模块，阐述了设计该系统所使用的相关技术。
　　2.为了实现数据传输，本文实现了基于UDP协议和Modbus/TCP协议的上位机端设计，在使用时可以根据实际需求来选择通讯协议，从而使得系统的可移植性提高。
　　3.为了实现数据存储，本系统采用SQL Server2008数据库，把传输来的氧气、二氧化硫、三氧化二砷的气体浓度值，进行实时海量数据存储，方便查阅。同时，可以对数据库中的历史数据，进行浓度曲线图的绘制。
　　4.对工业窑炉燃烧过程实时监测系统的人机界面进行设计与实现，以曲线、数据显示等多种形式在指定区域实时显示多种气体的浓度值;以温度伪色彩的形式在指定的位置显示二维温度场的数据;同时在指定的区域显示炉内视频。
　　本文设计的集数据传输、显示、存储、查询为一体的工业窑炉燃烧过程监测系统，可以使工程技术人员在上位机实时查看燃烧炉内的情况，掌握现场数据，研究历史数据，从而提高工业窑炉燃烧过程的管理水平和生产效率。
　　本论文的研究工作得到国家重大科学仪器设备开发专项“燃烧过程多光谱分析仪器的开发与应用——燃烧过程多光谱分析仪信息综合平台研发”(2012YQ220119)的资助。

目录

声明

摘要

第一章 绪论

1．1 研究背景与意义

1．1．1 研究背景

1．1．2 研究意义

1．2 国内外发展现状

1．3 论文研究的主要内容和组织结构

1．4 章节小结

第二章 系统硬件拓扑与相关技术介绍

2．1 系统硬件拓扑结构

2．2 系统相关技术介绍

2．2．1 .NET Framework 4.0平台

2．2．2 Visual Studio 2010集成开发环境

2．2．3 C#语言和SQL Server 2008数据库

2．3 章节小结

第三章 系统中通讯协议的具体实现

3．1 通讯协议的探索

3．2 UDP协议

3．2．1 UDP协议简介

3．2．2 服务器端的设计

3．2．3 上位机端的设计

3．3 Modbus协议

3．3．1 Modbus协议通讯方式

3．3．2 Modbus的查询与回应

3．3．3 Modbus的消息帧

3．3．4 Modbus功能码

3．4 Modbus／TCP协议

3．4．1 Modbus／TCP协议简介

3．4．2 Modbus／TCP通讯模型和传输过程

3．4．3 Modbus／TCP数据帧

上位机端的设计与实现

3．6 章节小结

第四章 系统数据库的建立

4．1 系统数据库的功能

4．2 系统数据库概念结构设计

4．2．1 系统用例图

4．2．2 数据实体模型

4．2．3 系统数据静态类模型

4．3 系统数据库逻辑结构设计

4．4 系统数据库的物理结构设计

4．4．1 物理实体关系图

4．4．2 数据库和数据表的建立

4．5 数据库系统的物理实现

4．5．1 气体浓度数据的存储

4．5．2 历史气体浓度数据曲线图的绘制

4．6 章节小结

第五章 系统的设计、实现与测试

5．1 系统的总体架构设计

5．1．1 系统的总体功能设计

5．1．2 系统的基本设计和处理流程

5．2 系统功能模块的设计与实现

5．2．1 登录／系统启动模块

5．2．2 气体浓度监控模块

5．2．3 温度场监控和视频监控模块

5．3 工业窑炉燃烧过程监测系统的测试

5．3．1 测试介绍

5．3．2 测试平台搭建

5．3．3 性能测试

5．3．4 兼容性测试

5．4 章节小结

第六章 总结与展望

6．1 总结

6．2 展望

参考文献

致谢

攻读学位期间发表的论文及软件著作权