集中供暖监控系统的研究

论文摘要

随着我国经济的快速发展、城镇居民生活水平的不断提高,建筑采暖能耗也迅速增长。目前,我国北方城镇冬季采暖能耗占全国城镇建筑总能耗的40%左右,是建筑能耗的最大组成部分,因此降低建筑物采暖能耗是实现节能减排的重要途径。欧洲及加拿大使用热计量技术已有80多年的历史,我国在80年代末也开始推行热计量技术,研究和实践证明：热计量技术在降低建筑采暖能耗方面有巨大潜力。集中供暖已经逐渐成为我国城镇的主要供暖方式,政府和供暖相关企业在积极推进分户热计量系统。在实施的过程中逐渐发现用户积极性不高、节能效果不明显等问题。在当前的集中供暖系统中,手动调节阀门的方式无法满足用户的便捷性需求,且没有相配合的收费机制。本文首先详细地研究了集中供暖监控系统。集中供暖系统是一个复杂的分布式系统,对集中供暖系统进行监控需要多个子系统的配合。在分析各个子系统需求的基础上,同时结合自己的专业与能力,我们设计与实现一个集中供热监控系统子系统支持平台,同时在该支持平台上实现自动热计量、用户室温控制和用户服务。支持平台最重要的子系统通信服务采用可靠的TCP链路,通过各个子系统适合的认证后形成合法链路。利用操作系统多任务和同步与通信机制,同时配合通信系统的数据分类可以实现对各子系统单独设计的支持。本课题使用无线传感器网络通信技术实现楼宇通信网络,并在集中器上使用GPRS模块实现至监控中心的TCP数据通信服务。在楼宇通信网络的设计中,使用了节点准入机制以解决非法节点和逻辑子网重叠问题。本研究课题在楼宇通信网络服务的基础上,实现了热计量数据的自动上传处理,用户室温的自动控制。室温自动控制子系统会及时将每个用户的室温设置需求发送至对应的用户控制器,用户控制器使用PID控制理论自动调节供热功率以控制室温。本课题还分析了用户的服务需求,并通过SSH框架以浏览器的方式及CS架构以Android客户端的方式为居民用户提供查询和设置服务。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 1 绪论
• 1.1 课题的研究背景
• 1.2 课题的研究现状
• 1.2.1 集中供暖的发展现状
• 1.2.2 集中供暖的发展趋势
• 1.2.3 集中供暖监控系统的发展现状
• 1.3 课题的研究目的和意义
• 1.3.1 课题的研究目的
• 1.3.2 课题的研究意义
• 1.4 课题的研究内容
• 1.4.1 通信系统
• 1.4.2 热计量相关系统
• 1.4.3 室温控制
• 1.4.4 用户服务
• 1.5 论文的内容安排
• 2 集中供暖监控系统功能需求分析
• 2.1 热计量
• 2.2 用户室温控制
• 2.3 热网平衡调节
• 2.4 热网重要站点监控
• 2.5 用户服务
• 2.6 供暖监控系统子系统支持框架
• 3 集中供暖监控系统子系统支持框架
• 3.1 概述
• 3.2 整体架构设计
• 3.3 数据通信服务设计与实现
• 3.3.1 合法通信链路的建立
• 3.3.2 数据服务及数据服务接口
• 3.3.3 TCP链路数据帧格式
• 3.3.4 监控中心各功能模块的启动与运行
• 3.3.5 监控中心TCP服务器通信功能模块
• 3.3.6 分散节点TCP客户端通信模块
• 3.4 多子系统支持功能的设计与实现
• 3.5 子系统耦合设计支持
• 4 自动热计量系统与用户室温控制的设计与实现
• 4.1 概述
• 4.2 楼宇通信网络
• 4.2.1 楼宇通信网络设计方案
• 4.2.2 楼宇通信网络实现
• 4.3 集中器GPRS链路
• 4.3.1 GPRS链路硬件电路
• 4.3.2 GPRS模块的管理设计
• 4.3.3 集中器上TCP服务
• 4.4 自动热计量子系统
• 4.5 用户室温控制子系统
• 4.5.1 用户期望室温需求的保存
• 4.5.2 室温控制子系统室温控制逻辑
• 4.5.3 监控中心室温控制逻辑的实现
• 4.5.4 用户控制器室温控制的实现
• 5 用户服务功能模块
• 5.1 期望室温设置接口
• 5.2 网页方式提供服务
• 5.3 Android客户端方式提供服务
• 结论
• 参考文献
• 攻读硕士学位期间发表学术论文情况
• 致谢