校园节能平台计量控制系统研究

【摘要】：节约能源和减少温室气体的排放,是世界各国共同关注的问题,我国在“十二五”期间大力实施节能减排的具体方案,力求在“十一五”的基础上取得更为显著的成果。本课题是以石家庄铁道大学建筑节能平台为背景,研究适用于高等院校这一人口密度高、能源消耗集中的区域的能耗控制与计量监测系统。 利用西门子S7-300PLC、D2500GP高速低功耗主板、CP5611通讯卡等设备构建供暖换热站的节能控制系统的硬件,运行Windows XP操作系统和紫金桥组态软件并通过PROFIBUS DP过程现场总线,实现对换热站内的电动阀门、变频循环泵、补水泵以及泄压设备进行控制与管理。 学校集中供暖的计量监测,是根据住建部的相关要求,研究设计出以超声波热量表为测量单位,以集中器作为数据网关,应用MODBUS协议,通过RS-485总线,将采集到的累计热量、累计流量以及进回水温度等数据传送到数据集中器中,再经GPRS网络或以太网上传给校园节能平台监控管理中心。 超声波热量表以时间-数字转换芯片TDC-GP2和16位低功耗控制芯片MSP430F435为测量处理核心单元,设计RS-485接口与集中器连接。热量表还备有数据存储、LCD显示等功能。数据集中器的设计是以微控制芯片STM32F107VCT6作为主控单元,利用其功耗低、处理能力强等特点,将所有热量表采集的数据存储在SD卡中,再定时向平台监控管理中心上传。 本课题针对石家庄铁道大学的供暖特点,实现了学校集中供暖系统的节能控制,并对用户供暖情况进行实时准确的计量监测。节能平台作为一种随社会发展而新兴的节能管理工具,迎合了我国现阶段所执行的节能减排政策,能够取得较好的经济效益和社会效益。 【关键词】：集中供暖 节能 超声波热量表 集中器
【学位授予单位】：石家庄铁道大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2013
【分类号】：TU832
【目录】：

• 摘要4-5
• Abstract5-9
• 第一章 绪论9-12
• 1.1 课题的背景及意义9
• 1.2 国内外集中供暖计量控制的现状9-11
• 1.3 本课题主要研究内容11-12
• 第二章 校园节能平台计量控制系统概述12-18
• 2.1 节能平台水电计量控制系统介绍12-13
• 2.2 校园建筑供暖计量控制系统概述13-18
• 2.2.1 学校供暖基本状况13-14
• 2.2.2 校园建筑供暖控制系统介绍14-15
• 2.2.3 校园建筑供暖计量系统介绍15-18
• 第三章 校园集中供暖的节能控制18-34
• 3.1 换热站系统介绍18-25
• 3.1.1 换热站的构成概况18-19
• 3.1.2 换热站的控制原理19-23
• 3.1.3 供暖系统的运行调节23-25
• 3.2 换热站供暖控制系统的设计25-34
• 3.2.1 热交换站监控管理系统的上位机设计25-26
• 3.2.2 控制器硬件的设计26-28
• 3.2.3 控制器软件的设计28-34
• 第四章 节能平台的供暖计量34-59
• 4.1 热能计量的基本原理与计算方法34-35
• 4.1.1 热能计量基本原理34
• 4.1.2 热量的计算理论34-35
• 4.2 时差法超声波热量表的设计35-59
• 4.2.1 时差法超声波热量表测量原理35-38
• 4.2.2 超声波热量表的硬件设计38-49
• 4.2.3 超声波热量表的软件设计49-59
• 第五章 供暖计量的数据集中系统59-74
• 5.1 数据集中器的硬件设计59-67
• 5.1.1 数据集中器的中心控制器59-62
• 5.1.2 数据集中器的串行通信62-63
• 5.1.3 数据集中器的数据存储模块63-64
• 5.1.4 电源设计64-66
• 5.1.5 预留以太网接口电路66-67
• 5.2 数据集中器的软件设计67-71
• 5.2.1 数据集中器主程序67-69
• 5.2.2 数据集中器与热量表的通信模块程序69-70
• 5.2.3 SD卡的初始化与读写模块程序70-71
• 5.3 MODBUS通信协议71-72
• 5.4 GPRS网络72-74
• 第六章 结论与展望74-76
• 参考文献76-78
• 致谢78-79
• 附录1 热量表电路图79-80
• 附录2 数据集中器电路图80-81
• 附录3 部分程序代码81-92
• 个人简历、在学期间的研究成果及发表的学术论文92

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