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空壓站遠程監控系統的構建研究
空壓機是應該把原動(dòng)的機械能轉換成氣體壓力能的裝置，下面是小編搜集整理的一篇空壓站遠程在線(xiàn)監控系統的軟件設計研究的論文范文，歡迎前來(lái)閱讀參考。
空壓機是將原動(dòng)的機械能轉換成氣體壓力能的裝置，是現代工業(yè)化的基礎產(chǎn)品，在各種行業(yè)中它擔負著(zhù)為所有氣動(dòng)元件、各種氣動(dòng)閥門(mén)提供氣源的職責，空壓站一般由空氣壓縮機、儲氣罐、空氣處理凈化設備、冷干機組成。目前，對空壓站的監控還在采用人工抄表的方式，這樣的監控方式浪費了大量人力，同時(shí)導致數據量少不連續、后期處理繁瑣、數據查詢(xún)周期不能確保等問(wèn)題。日常對空壓站的維修和保養也不全面，往往是空壓站出現報警時(shí)才對其進(jìn)行維修和保養�？諌赫具h程在線(xiàn)監控系統實(shí)時(shí)采集多個(gè)空壓站各點(diǎn)運行狀態(tài)、功率、壓力等信號;能夠對空壓站運行過(guò)程中出現的異常給予及時(shí)報警和提示;能夠控制空壓站的啟停;能夠通過(guò)制定空壓站維修保養計劃和維修保養記錄來(lái)保障對空壓站的定期維修保養，從而延長(cháng)空壓站各設備使用壽命。本文給出了一種基于多線(xiàn)程的空壓站遠程在線(xiàn)監控系統的軟件設計。
1 系統功能
空壓站監控系統主要包括以下功能部分：數據采集、設備管理、用戶(hù)管理、數據管理、電力管理、系統管理。
(1)數據采集，數據采集是空壓站監控系統的核心部分，是設備管理和數據管理部分的依據。
(2)設備管理，設備管理包括空壓站維修保養管理、空壓站管理�？諌赫揪S修保養管理是詳細記錄空壓站設備從安裝到現在的維護、保養、維修等信息，便于后期設備的維護和快速維修，同時(shí)適時(shí)提醒用戶(hù)對易損耗部件的及時(shí)更換，保證設備隨時(shí)處于良好的運行狀態(tài)�？諌赫竟芾硎窃O置空壓站報警設置以及遠程控制空壓站設備的啟停和卸載。
(3)用戶(hù)管理，為了系統軟件的操作安全，系統設置了三級的操作員管理模式：系統管理員、普通管理員、操作員。每一級設定不同的密碼進(jìn)行保護，每一級的用戶(hù)都具有不同的操作權限。
(4)數據管理，數據管理包括數據查詢(xún)、圖表分析以及報表打印功能。
(5)電力管理，電力管理功能是通過(guò)記錄空壓站設備的用電情況，實(shí)時(shí)監控和保存空壓站內空壓機、冷干機、電機等的運行狀態(tài)下的工作電壓、電流及瞬時(shí)功率。
(6)系統管理，系統管理包括系統操作日志、系統錯誤日志以及系統數據庫自動(dòng)備份功能。
2 系統結構設計
2.1 系統框架
整個(gè)系統由微控制器模塊、上位機軟件模塊、數據庫模塊三個(gè)模塊組成。系統框圖如圖 1 所示。
2.2 工作方式
系統采用集散式監控系統，若干臺微控制器終端分散到不同地點(diǎn)采集空壓站運行數據，通過(guò)串口通信將監控數據上傳給微控制器中控，微控制器中控通過(guò) TCP 通訊將數據傳給上位機軟件，上位機軟件具有集中控制管理功能，利用多線(xiàn)程技術(shù)對數據進(jìn)行處理后實(shí)時(shí)顯示并存儲至數據庫。
2.3 數據格式
由于采集的數據種類(lèi)繁多，包括空壓站運行狀態(tài)、系統管網(wǎng)壓力、環(huán)境溫度、空壓機運行狀態(tài)、空壓機運行方式、空濾運行狀態(tài)、油濾運行狀態(tài)、油分運行狀態(tài)、風(fēng)機運行狀態(tài)、變頻器電壓、變頻器電流、空壓機排氣壓力、主電機電流、壓縮機頭溫度、冷干機運行狀態(tài)、壓縮機電流、輸出空氣露點(diǎn)值、輸入水壓、輸出水壓以及控制指令和上位機與微控制器內部交互指令，故通過(guò)自定義數據格式來(lái)承載所采集的數據信息和控制命令。數據幀格式如圖 2 所示。
用空壓站地址來(lái)表示數據的來(lái)源和命令的去向，數據幀中若空壓機的數量大于 9 則用大寫(xiě)字母A 代表 10,B 代表 11 依次類(lèi)推;設備運行狀態(tài)用“0”代表停止，“1”代表運行，“2”代表故障;空壓機運行方式用“1”代表變頻運行，“2”代表工頻運行;數字量如溫度、壓力、電流等使用 16 進(jìn)制，其中溫度高位代表其正負。數據幀和命令幀均采用兩位和校驗來(lái)驗證數據的正確性。
3 軟件設計
3.1 軟件界面設計
由于使用WindowsAPI 編程非常繁瑣且不易調試，本軟件采用 C#作為編程語(yǔ)言在 Visual Studio2010 下編程。NET 平臺集成了大量的庫類(lèi)，使得程序員可以快速的編寫(xiě)各種基于 Windows 的應用程序。由于空壓站總體參數較多，因此軟件主界面由空壓站主要參數監控界面、微控制器的通信狀態(tài)、功能菜單欄及狀態(tài)欄組成。軟件主界面如圖 4 所示。
3.2 數據庫模塊
SQLServer 數據庫中建立了多張表，包括空壓站信息表、空壓機信息表、空壓機耗能記錄表、空壓站參數記錄表、空壓機參數記錄表、操作記錄表、統計數據表及用戶(hù)信息表。其中主要的空壓站信息表包括空壓站地址、名稱(chēng)、空壓機數量、備注等字段;空壓機信息表包括空壓機名稱(chēng)、所屬空壓站、備注等字段;空壓機耗能表包括空壓機地址、名稱(chēng)、保存時(shí)間、空壓機運行狀態(tài)、空壓機已運行時(shí)間、運行方式、該運行方式用電量、總用電量等字段;空壓站參數記錄表包括空壓站名稱(chēng)、保存時(shí)間、運行狀態(tài)、管網(wǎng)壓力、溫度等字段;空壓機參數記錄表包括空壓機名稱(chēng)、保存時(shí)間、運行狀態(tài)、排氣壓力、輸入水壓、輸出水壓等字段。利用微軟提供的OLEDB 應用程序接口來(lái)讀寫(xiě)、查詢(xún)數據庫，實(shí)現對原始數據的讀寫(xiě)、修改、查詢(xún)以及輸出功能;利用外鍵來(lái)保證數據的一致性和完整性;通過(guò)觸發(fā)器來(lái)計算各類(lèi)模擬量的統計值，如數據的最大值、最小值、平均值等，并將其存入統計數據表中，實(shí)現初略的數據統計功能。
3.3 數據采集模塊
軟件啟動(dòng)后從數據庫中的空壓站信息表和空壓機信息表中讀取信息，初始化空壓站類(lèi)的對象實(shí)例。接著(zhù)創(chuàng )建 TCPListener對象，開(kāi)啟監聽(tīng)，當接收到微控制器連接請求時(shí)接受其請求并創(chuàng )建一個(gè)通信線(xiàn)程以接收數據。
本系統利用多線(xiàn)程技術(shù)，實(shí)例化了多個(gè) Thread類(lèi)對象，分別為數據接收線(xiàn)程、數據處理線(xiàn)程以及數據保存線(xiàn)程。數據接收線(xiàn)程讀取網(wǎng)絡(luò )數據流的數據，并將其添加到數據接收隊列中;數據處理線(xiàn)程將數據接收隊列中的數據提取出來(lái)，數據通過(guò)完整性校驗以及和校驗后調用空壓站處理函數，實(shí)現對數據的顯示;數據保存線(xiàn)程負責將數據存入數據庫。使用多線(xiàn)程技術(shù)將數據的接收、處理、保存分開(kāi)，實(shí)現了數據的流水線(xiàn)操作。在有效利用處理器的多線(xiàn)程技術(shù)的同時(shí)，極大的提高了數據的處理能力和程序運行速度。
4 結語(yǔ)
本文介紹了空壓站遠程在線(xiàn)監控系統的功能，并在此基礎上詳細介紹了系統結構設計及軟件設計。系統投入現場(chǎng)使用以來(lái)，運行安全可靠、故障率低，有效提高了空壓站工作效率和自動(dòng)化程度。
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