基于Internet的远程智能排水控制系统

论文摘要

目前城市排水控制系统中存在无效耗能大、强降雨时污水溢出事故频发以及缺乏城市全局协调控制等引发的问题,本文提出一种基于Internet的远程智能排水控制系统,该系统在现有的排水控制系统基础上,利用网络通信功能实现泵站间的协调控制、关键数据自处理、系统远程监控、远程故障查看与恢复等功能。本文首先构建了基于网络的城市排水控制系统整体框架,阐述了系统进行全局协调控制的原理和内容,根据实际需求详细设计了系统应具有的功能和四种工作模式,并提出了排水控制系统网络化后存在的相关问题。接着针对网络化系统中的时延测量、建模、估计等问题,编写了网络时延测试程序,并对实测时延数据进行AR建模与预测;针对网络中数据包丢失的问题,提出采用Kalman滤波器对传输中丢失的数据包进行预测补偿的方法,在TrueTime网络仿真平台上进行仿真验证。在此基础上,利用实验室现有的工控机、数据采集卡、变频器、机泵等设备构成系统,在网络环境下对系统进行了模拟实现和运行。在Visual Studio2005.net编程平台分别开发了数据采集程序、服务器程序、Socket通信程序、远程变频控制程序以及其它一些控制程序,构成了实验系统运行的软件平台。通过构成的实验系统进行远程数据传送、远程变频调控等试验,验证了系统运行的稳定性和可靠性,给出了相关实验曲线与结果。模拟运行结果证明,本文提出的基于Internet的远程智能控制方式是可行的。最后对Internet环境下系统实际运行的应用前景进行展望。

论文目录

• 致谢
• 摘要
• ABSTRACT
• 目次
• 第一章 绪论
• 1.1 课题背景及研究意义
• 1.1.1 城市排水控制系统概述
• 1.1.2 网络控制系统概述
• 1.1.3 研究意义
• 1.2 国内外研究现状
• 1.2.1 城市排水控制系统现状
• 1.2.2 网络控制系统现状
• 1.3 本课题研究目标及主要内容
• 1.3.1 课题研究目标
• 1.3.2 本文主要内容
• 1.4 本章小结
• 第二章 基于Internet远程智能排水控制系统
• 2.1 远程智能排水控制系统结构
• 2.2 系统控制功能要求与运行模式
• 2.2.1 全区综合协调运行
• 2.2.2 泵站内自动运行
• 2.2.3 远程遥控方式
• 2.2.4 现场手动控制
• 2.3 排水控制系统网络化存在的问题与解决方法分析
• 2.3.1 网络时廷的解决方法探讨
• 2.3.2 数据包丢失问题的讨论与解决
• 2.4 本章小结
• 第三章 网络时延的建模与预测
• 3.1 系统中网络时延构成
• 3.2 网络时延的测量
• 3.3 自回归（AR）模型
• 3.3.1 平稳时间序列与AR模型
• 3.3.2 自相关函数及其性质
• 3.3.3 自相关法和AR模型定阶
• 3.4 AR模型适用性讨论
• 3.5 网络时延自回归（AR）建模与LMS预测
• 3.6 本章小结
• 第四章 基于Kalman的网络丢包补偿方法
• 4.1 NCS中丢包分析
• 4.2 具有丢包事件的NCS模型
• 4.3 离散Kalman滤波理论基础
• 4.3.1 离散Kalman滤波算法
• 4.3.2 离散Kalman预测步骤
• 4.4 离散Kalman预测在NCS中的应用
• 4.5 基于TrueTime的NCS仿真实验
• 4.5.1 NCS仿真特点
• 4.5.2 TrueTime网络仿真平台及功能模块介绍
• 4.5.3 具有丢包事件的NCS仿真
• 4.5.4 加入Kalman补偿的NCS仿真
• 4.6 本章小结
• 第五章 远程智能排水实验系统设计与实现
• 5.1 远程智能排水控制系统软件架构
• 5.2 Internet远程通信
• 5.2.1 TCP/IP协议
• 5.2.2 Socket通信接口
• 5.3 实验模拟系统结构与功能
• 5.3.1 实验模拟系统构成
• 5.3.2 现场测控端任务
• 5.3.3 中心服务器任务
• 5.3.4 远程客户端设计
• 5.4 软件编程实现
• 5.4.1 系统状态实时监测
• 5.4.2 基本通讯程序
• 5.5 实验模拟系统分块实验
• 5.5.1 远程变频控制实验
• 5.5.2 泵站本地自动运行
• 5.5.3 控制模式切换
• 5.6 本章小结
• 第六章 全文总结与展望
• 6.1 全文工作总结
• 6.2 下一步工作展望
• 参考文献
• 作者简历