基于NB-IoT技术的低温多效海水淡化远程监测控制系统设计与实现

作     者：宋露露 

作者单位：天津理工大学 

学位级别：硕士

导师姓名：刘宏利

授予年度：2019年

学科分类：08[工学] 0804[工学-仪器科学与技术] 080402[工学-测试计量技术及仪器] 0824[工学-船舶与海洋工程] 

主      题：低温多效海水淡化 NB-IoT技术 远程控制 B/S模式 温控系统 

摘      要：近年来,人口增加速度快,水资源浪费严重,造成个人水资源供应量急剧减少,采用海水淡化技术可从根本上解决水资源短缺问题。低温多效海水淡化技术则是首选海水淡化技术。该技术有操作温度低和海水预处理的要求低等优点,也有系统体积大、环境较恶劣、控制要求高等问题。本论文以“十二五低温多效蒸馏中试装置为研究背景,结合最新的窄带物联网无线通讯技术和前端网页设计技术,设计一种基于NB-IoT(窄带物联网)技术的低温多效海水淡化远程监测控制系统。本文研究分析了低温多效海水淡化技术,分析该技术的工艺流程和工作特点。了解到该系统的控制过程存在非线性、较复杂、大时滞等特点。针对主体设备温度的这些运行特点,设计复合控制PID算法的控制器,满足对温度的控制精度、快速性等要求。仿真结果表明,该控制器的性能很好,能够满足中试装置的控制要求,实现了温度控制的稳定性和精确性的提高。监控系统设计的第一部分对低温多效中试装置的运行数据信息进行采集并传输,完成一些系统的软硬件设计,依照终端和平台的通信协议,采用无线通信技术,利用NB-IoT技术完成中试装置与监控平台之间的消息互传,实现远程监控的目的。该系统很好地解决了远程集中控制问题,能够快速地、实时地监测海水淡化系统的运行情况,为提高海水淡化设备的产水量有很大的帮助。监控系统第二部分设计基于B/S架构的Web系统。这种系统为用户提供了方便,仅仅只需要一个PC机或者智能移动设备就能对现场了如指掌。监控平台的信息展示采用Browser的形式进行相关信息的展示。由于监控终端数量较大,平台采用MySQL作为存储数据库,实现了数据的传输、监测、方便查询和持久化存储等功能。另外,Web前端网页的设计也采用了HTML+CSS+JavaScript编程技术和一些先进前端框架技术,这样不仅改善了系统的性能,同时也提高了用户体验。通过对完整的远程监测控制系统的作出测试、分析,证明该监测系统的可行性,不仅对于解决低温多效中试装置的成本较大和能耗高问题有很大推动作用,同时该系统也满足用户对于实时性、准确性、高效性和简易操作等的需求。