基于传感器网络的工业能耗实时监测与安全预警系统设计

1725 传感器网络温度检测

问答对人有帮助，内容完整，我也想知道答案 0 在工业领域，节能减排是国家提出的战略要求，同时也是企业发展的方向，这对于降低了企业的生产成本具有重大意义。以中国钢铁企业宝钢为例，可近似估算，宝钢2009年的钢铁年产量约为3000万吨，吨钢能源成本约为1000元，能源成本为300万亿，如果能够提高1%的能源利用率，可节约能源成本3万亿，而宝钢仅仅只是中国的一家企业，由此可见，在节能减排方面的研究所具有的巨大市场价值。更为细致的来看，在连续生产型的企业中，保障流水线的持续工作减少了因某个环节的故障带来的重大损失。在电力生产型企业中，其配电装置的正常工作对于企业的持续生产具有重大意义。 1
2020-4-29 06:29:44　　评论淘帖0 邀请回答您可以邀请以下用户，快速回答问题 × hwp0415229 该类别下有 6 个回答。邀请回答嘻嘻爱哈哈该类别下有 5 个回答。邀请回答新晴细履平沙该类别下有 5 个回答。邀请回答梦中的花不凋零该类别下有 5 个回答。邀请回答 Greatwayer 该类别下有 5 个回答。邀请回答 h1654155957.9866 该类别下有 5 个回答。邀请回答 60user92 该类别下有 4 个回答。邀请回答 vtwterwer 该类别下有 4 个回答。邀请回答 yangyt 该类别下有 4 个回答。邀请回答 vcwerwre 该类别下有 4 个回答。邀请回答 AMp88 该类别下有 4 个回答。邀请回答乔伊斯e 该类别下有 4 个回答。邀请回答 xiezhe272 该类别下有 4 个回答。邀请回答 hzp_bbs 该类别下有 4 个回答。邀请回答 vynywrwr 该类别下有 4 个回答。邀请回答 Cdxxgcdx 该类别下有 4 个回答。邀请回答 fgfFsG 该类别下有 4 个回答。邀请回答听你喜欢的歌该类别下有 4 个回答。邀请回答 cfdwerwer 该类别下有 4 个回答。邀请回答 jfdgs 该类别下有 4 个回答。邀请回答举报余姗姗相关推荐 • 急求-------基于无线传感器网络的机床预警系统设计 3040 • 求一款汽车山区道路行驶安全预警系统的设计方案 2220 • 矿井实时定位灾害预警系统采用了那些技术？ 1160 • 急求！！！毕业设计----基于无线传感器网络的机床预警系统设计 2572 • 请问基于labview的电池监测预警系统原理图怎么画 2449 • 如何采用嵌入式方法完成汽车纵向碰撞预警系统的设计 1525 • 无线传感器网络的网络通信能耗怎么降低？ 1605 • 急,基于无线传感器网络的机床预警系统设计电路图怎么画 4104 • 基于无线传感器网络的监测与报警系统设计实现 1712 • TPMS传感器怎么安装？ 2965 1个回答

答案对人有帮助，有参考价值 0 本方案将实现各个生产设备和配电盒的能耗和温度检测。通过对能耗历史数据的处理，使得能耗数据实现可视化，对于企业找到重大耗能设备，精打细算地管理能耗，进一步加强节能减排工作有重要意义。同时，对设备温度的实时检测可以侦测流水线、配电装置是否工作异常，当发生异常现象是，通过及时报警，能够最大限度地降低异常状况带来的损失。由已有的历史数据也可以对于未来的能耗和温度变化趋势作出预测，从而能够提醒管理者何时温度可能出现异常，提醒其采取措施或者进行检修。总的来看，能耗检测能够帮助企业进行节能减排工作，降低企业的能源成本，温度检测对于防范故障带来的损失有重大意义。 1.2 项目简介本项目在系统架构上包含传感器节点、汇聚节点和管理节点的三个部分，如下图所示：图一传感器节点由EVK1100的硬件平台配合传感器实现，将安置在每一个需要测量的生产设备和配电盒上，测量并显示该设备的功率和温度信息，同时将测得的数据通过通信模块及时发送给相应的汇聚节点，如果信息异常，会在发送的数据中加入报警信号。汇聚节点由一台PC机、负责通信的硬件以及发出报警信号的硬件共同实现，将为每一个生产车间，或者为一定数量的生产设备配备一个汇聚节点。它能够存储传感器节点的历史信息，并分析一定范围内的生产设备的工况，最终将得到的数据发送给管理节点，交给管理节点处理。管理节点可以由多台PC机构成，为整个企业能耗与温度监测的信息综合中心，能够在这里看到企业内部所有生产设备的相应信息，从而为企业执行者决策提供依据。二、需求分析 2.1 功能要求从单个传感器节点的功能上看，将实现单个生产设备和配电盒的能耗测量、温度测量，某些节点可进一步引入开关器件，在特殊情况下，主动关掉电路，能量供给方面，开发板使用220V/380V电压供电，引入的霍尔传感器采用电池供电。从网络系统整体功能来看，将实现整个工厂内功率与温度信息的实时监测，使得相关信息可视化，并且提供了及时报警的机制；通过分析历史数据，能够预测工厂内部的温度变化趋势，提供预警功能，管理者可在预测的温度异常区间采取相关措施；同时在时间及空间两个维度了解工厂内部的能耗情况，采用可视化软件使其很好的显示在管理者面前，为管理者加强企业的节能降耗工作提供了良好的辅助。 2.2 性能要求管理者最终看到的能耗和温度信息有一定的延时，该延迟的时间为从传感器节点检测到相应信息，发送给汇聚节点，进而交由管理节点显示所消耗的时间，同样，预警功能也有一定的延迟，因为预警信息需要从传感器节点发送给汇聚节点。但是，信息显示的延迟对于整个数据的监测不会带来太多负面影响，而报警的延迟只要控制在允许的范围内，同样可以接受。在传感器节点传递数据包给汇聚节点时，存在遗失数据包的问题，可以引入ACK机制，即汇聚节点在成功接受到数据包时，发送ACK帧给传感器节点，从而可保障数据的可靠传输；同时，可以给带有报警信息的数据包引入优先机制，使其优先被汇聚节点处理。以上改进方案可以改善丢失数据包的问题。三、方案设计 3.1 系统结构框图与模块功能分析 3.1.1传感器节点的结构框图与各模块功能分析传感器节点的系统结构框图如下：图二传感器节点由能量供应模块、传感器模块、处理器模块、显示模块、通信模块五个部分组成。其中能量供应模块为其他各个模块供应能量；传感器模块选用霍尔传感器来测量生产设备的电压、电流，选用工业界常用的镍铬镍硅热电偶测量生产设备的温度，并将信息传递给处理器模块；处理器模块由电压电流信息计算设备的功率，再将功率、温度信息传递给显示模块，在LCD屏幕上显示，同时将温度信息与预先设定的安全阈值进行比较，如果发现温度异常，则将报警信息加入到功率温度信息中，并一起发送给通信模块，通信模块在将数据打包成数据包后，直接发送给附近的汇聚节点，交给汇聚节点进行统一分析。 3.1.2汇聚节点的结构框图与各模块功能分析汇聚节点的系统结构框图如下：图三汇聚节点由能量供应模块、处理器模块、通信模块、报警模块组成。能量供应模块为其他各个模块供应能量；通信模块随时侦听空间中是否有来自传感器节点的信息，并将收到的信息发送给处理器模块，同时也将处理模块处理后的信息发送给管理节点；处理器模块负责该区域内所有信息的综合与处理，并将处理后的信息交给通信模块，如果有异常信息，则将相应信息传递给报警模块；报警模块在收到报警信息后，会发出警报声，提示是哪一台机器有温度超标的情况。 3.1.3管理节点的结构框图与各模块功能分析管理节点的系统结构框图如下：图四管理节点由能量供应模块、处理器模块、通信模块组成。能量供应模块为其他各个模块供应能量；通信模块负责与汇聚节点进行通信，并将收到的信息发送给处理器模块，处理器模块负责工厂内所有信息的综合与处理，从而得到整个工厂内各生产设备的能耗与温度状况。 3.2 硬件平台选用及资源配置选用EVK1100硬件平台，并引入霍尔传感器，报警设备，PC机等硬件来建设整个系统的硬件体系。 3.2.1传感器节点的硬件使用 EVK1100开发板实现温度测量、信息处理、信息显示、通信的功能，引入霍尔传感器实现电流、电压的测量。EVK1100开发板直接连接电源，提供持续供电，内置温度传感器测量温度，使用AT32UC3A0128的MCU负责信息的处理和指令的传送，使用4 x 20蓝色LCD屏来显示信息，并且通过USART与汇聚节点通信。霍尔传感器端则可以通过内置电池供电，以保持其比较小的体积，易于安放，同时与EVK1100开发板连接，将测得的信息及时传递给EVK1100开发板。 3.2.2汇聚节点的硬件使用汇聚节点的能量供应模块与处理器模块由PC机实现，具有能量供应、信息处理和指令传送等功能；报警模块由报警装置实现，在接收到报警信号后，发出警报声。而通信模块的两部分功能分别由不同硬件实现：一为与传感器节点的通信，可采用cc2420信号收发器实现这一层面的通信，二为与管理节点的通信，可直接由PC机通过更新整个工厂内部的数据库服务器的信息来实现，从而使得管理节点的PC机可以对相关的信息进行处理。 3.2.3管理节点的硬件使用各个PC机配合或者由一个功能十分强大的PC机处理整个工厂内部的能耗和温度信息，并通过可视化软件显示。 3.3系统软件架构 3.3.1传感器节点的软件架构传感器节点的软件架构图如下：图五由Linux内核作为引导，由多种硬件作为支持，实现设备通信和LCD显示功能，在实际开发过程中，还可能引入其他应用，因此留出其他应用的API接口。 3.3.2汇聚节点与管理节点的软件架构汇聚节点与管理节点通过PC机实现，因此不再详细画出PC机实现的软件架构，而给出其汇聚节点与管理节点基于数据库服务器通信的架构图。图六管理节点和汇聚节点的差异在于，管理节点还需要一个能耗、温度的可视化软件，从而可以让管理者随时可以看到整个工厂内部的能耗和温度情况；汇聚节点还需要加入报警服务与通信服务，报警服务用于出现异常时报警，通信服务用于与传感器节点通信。（此处通信服务指与传感器节点的通信，由cc2420实现，与管理节点的通信由PC机通过数据库服务器实现。） 3.4 系统运行流程图 3.4.1传感器节点运行流程图图七 3.4.2汇聚节点运行流程图图八 3.4.3管理节点运行流程图图九 3.4.4系统运行流程图分析由以上三个流程图可以看出，上电后，各个模块分别开始工作，通过检测是否收到外部信号，以及是否有异常信息来决定流程图的流向。 3.5 系统预计实现结果本方案将实现各个生产设备和配电盒的能耗和温度检测。通过对能耗历史数据的处理，使得能耗数据实现可视化，对于企业找到重大耗能设备，进一步加强节能减排工作有重要意义。同时，对设备温度的实时检测可以侦测流水线、配电装置是否工作异常，当发生异常现象是，通过及时报警，能够最大限度地降低异常状况带来的损失。由已有的历史数据也可以对于未来的能耗和温度变化趋势作出预测，从而能够提醒管理者何时温度可能出现异常，提醒其采取措施或者进行检修。

2020-4-29 15:20:13 评论举报史晓明