智能通风柜控制系统的设计与实现

作     者：杨清宪 

作者单位：山东理工大学 

学位级别：硕士

导师姓名：巩秀钢

授予年度：2017年

学科分类：081704[工学-应用化学] 07[理学] 08[工学] 0817[工学-化学工程与技术] 070305[理学-高分子化学与物理] 080501[工学-材料物理与化学] 0805[工学-材料科学与工程（可授工学、理学学位）] 0835[工学-软件工程] 0703[理学-化学] 0802[工学-机械工程] 080201[工学-机械制造及其自动化] 

主      题：通风柜 树莓派 罩面风速 PID 远程监控 

摘      要：近年来,化学实验室安全事故频发,实验安全问题已引起全社会的广泛关注。通风柜是化学实验室中不可或缺的实验设备,与实验安全息息相关,其作用是将实验过程中产生的难闻、有毒或有腐蚀性的有害气体从室内抽离。目前,常用的通风柜只能按照固定风量排风,其安全性低,且功能单一、不便使用。为提高其安全性、方便实验人员使用,因此设计了一种智能通风柜控制系统。本系统由通风柜控制端和远程监控平台组成。通风柜控制端包括嵌入式计算机(树莓派)、测量子系统、控制子系统和人机交互子系统。测量子系统由人体感应传感器、测距传感器和转速测量模块组成,完成各项工作参数的测量;控制子系统由视窗电机、排风机、报警模块和LED灯条组成,执行各项功能;人机交互子系统由液晶触摸屏和摄像头组成,实现人机交互;树莓派协调各子系统工作,并通过网络与远程监控平台进行数据交互。远程监控平台采用HBuilder开发工具和PHP语言进行开发,并选用MySQL数据库存储数据。本系统具有视窗自动升降、罩面风速控制、系统参数显示、报警、持续排风、图片采集以及远程监控等功能。其中,罩面风速控制和远程监控功能是系统的核心功能,也是通风柜智能化控制的体现。系统根据视窗开启高度实时调节通风柜排风量,进而维持罩面风速的稳定。系统使用晶闸管控制排风机转速,进而调节排风量,并应用PID算法加快调节过程、提高系统稳定性。远程监控功能是系统的重要创新点。实验人员通过浏览器登录远程监控平台后,能够对通风柜进行远程监测与控制。系统开发完成后,对系统进行测试。测试结果表明,系统各项功能正常,且运行稳定。系统具有操作简单、使用方便、节能、扩展性强、稳定性好等优点,有效地改变了现有通风柜功能单一、安全性差的现状。