基于物联网的水暖电系统监控平台方案设计及实施21

-1-基于物联网的水暖电系统监控平台方案设计及实施（工程硕士论文开题报告）机械工程领域工程硕士：卞明明指导老师：田凌二○一四年十一月-2-主要内容选题背景及其意义一国内外研究动态及发展现状二研究内容及方案三总体时间安排四-3-1.选题背景及其意义1、平朔矿区是一个集群化生产矿区，是我国首座“露井联采”的千万吨矿井最集中的亿吨级矿区，占地面积176平方公里。2、这样一个高度工业化的矿区必然要有一个庞大及复杂的水暖电系统的保障，点多面广战线长是水暖电系统最突出的特点。3、现有的水暖电系统自动化程度低，核心是靠人，导致工作量大、劳动强度高、效率低，加之工作场所分散，管理难度大。4、随着平朔矿区的不断发展，现有水暖电系统已经难以满足公司精细化管理及内部市场化的要求。因此，想方设法提高系统自动化水平是关键，而物联网技术提供了很好的解决途径，难点是如何基于物联网来建设与平朔矿区水暖电系统相符的监控平台。-4-国内外研究动态及发展现状二2.1物联网的概念2.2国内外发展现状2.3物联网的应用及发展趋势-5-2.1物联网的概念1、物联网（InternetofThings）是指通过射频识别、红外感应器、全球定位系统和激光扫描器等信息传感设备，按约定的协议，把任何物品与互联网连接起来，进行信息交换和通讯，以实现智能化识别、定位、跟踪、监控和管理的一种网络。2、物联网的特征1.全面感知→各种传感器、RFID、GPS等2.可靠传递→各种无线网络、各种有线网络及设备，三网融合3.智能处理→云计算、各种应用软件-6-2.1物联网的概念图2.1：物联网构成图-7-2.2国内外发展现状日本：打造“无所不在”的便利社会日本在2004年推出了基于物联网的国家信息化战略U-Japan。“u”代指英文单词“ubiquitous”，意为“普遍存在的，无所不在的”。该战略是希望催生新一代信息科技革命，实现无所不在的便利社会。美国：作为振兴经济的“新武器”奥巴马将物联网作为振兴经济的两大武器之一，投入巨资深入研究物联网相关技术。无论基础设施、技术水平还是产业链发展程度，美国都走在世界各国的前列，已经趋于完善的通信互联网络为物联网的发展创造了良好的先机。欧盟：引领世界物联网“加速跑”欧盟围绕物联网技术和应用做了不少创新性工作。在2009年11月的全球物联网会议上，欧盟专家介绍了《欧盟物联网行动计划》，意在引领世界物联网发展。-8-2.2国内外发展现状1、国内研究机构在理论研究方面，如对无线传感器网络网络协议、算法、体系结构等方面，提出了许多具有创新性的想法与理论。在这方面，国内的中科院、南京邮电大学、哈尔滨工业大学、清华大学、上海交通大学、北京邮电大学等都取得了一些相关的理论研究成果。2、中科院上海微系统与信息技术研究所等科研单位，目前正加紧研发物联网技术。2009年10月，中国研发出首颗物联网核心芯片---唐芯一号。2009年11月7日，总投资超过2.76亿元的11个物联网项目在无锡成功签约，项目研发领域覆盖传感网智能技术研发、传感网络应用研究、传感网络系统集成等物联网产业多个前沿领域。2010年工信部和发改委出台了系列政策支持物联网产业化发展，到2020年之前我国已经规划了3.86万亿元的资金用于物联网产业化的发展。-9-2.2国内外发展现状图2.2中国物联网产业园（基地）分布图-10-2.3物联网的应用及发展趋势1、感知交通1)出行方便2)智能公交2、感知健康1)预约挂号远程会诊2)体检便捷3、感知矿山1)煤炭物流监管2)生产安全动力监管3)人员设备监管-11-2.3物联网的应用及发展趋势图2.3：-12-研究内容及方案三3.1研究内容3.2研究方案3.3研究创新及难点3.4预期成果-13-3.1研究内容1.建立矿区基础模型，绘制矿区水暖电系统整体布局规划图。2.设计并实施给排水系统中各配水厂等场所的自动化监测改造方案，实现调度中心对各场站的生产运行状态适时数字监控。3.设计并实施供热系统中各换热站的数字化管理单元建设方案，实现调度中心对各场站的生产运行状态适时数字监控。4.设计并实施供电系统中各变电站远程信息接入以及视频监视系统建设方案，实现调度中心对各场站的生产运行状态适时数字监控。5.通过数据交换或者应用集成技术，进行软件接口适配，采集水、暖、电各监控系统的业务数据，实现各业务数据的共享，并通过业务数据实现对动力中心设备情况总体掌握、支撑调度日常管理、辅助生产事件的决策、全面提升工作效率。-14-3.1研究内容图3.1：-15-3.2研究方案1.建设矿区的基础模型，标注动力中心所属单位，示意动力中心水电暖管线的布局，实现集成设备技术指标、报警事件在三维环境中的展现。2.对三维仿真环境进行建模、索取现场点位信息坐标、各站点外观拍摄调研和三维界面的建模；以及水、暖、电监控系统集成平台的研发，包括数据采集与传输、智能集中监控、仿真态势展示、电子监控与巡检、统计分析与报表、手机短信通知、智能图像分析和系统功能等。3.依托计算机网络、无线通信等信息化技术，实现用能管理的数字化和可视化。对电、热、水、温度等能耗数据进行在线实时监测，并以三维仿真场景为依托，提供数据的实时展示功能，实现直观管理以进行事件处置和指挥调度。4.通过行关平台的整理和大型数据库的支持，将异构系统的数据完整且规格化地保存，将会极大提高日后的数据挖掘和调阅效率。5.搭建智能能耗管理模型，将水电暖三种业务数据统一入库，建立基于数据源头的决策分析。-16-3.2研究方案图3.2-17-3.2研究方案支撑层网络服务器存储设备层展现层一机三屏智能人机交互管理控制台管理控制体系安全保障体系应用层数据采集与传输智能集中监控智能视频分析仿真态势展现电子监控与巡检统计报表与信息服务水、暖、电等设备应急预案管理图3.3：-18-3.3研究创新及难点1、研究创新2、工作难点-19-3.4预期成果1.搭建智能能耗管理模型，实现查询报表、数据采集分析、数据挖掘、数据备份恢复、信息告警等功能。为用户提供一套具有决策意义的能耗监测管理系统。2.通过接入子站的三维仿真建模及非精细建模站点的升级，实现所有站点的监测信息实时悬浮展现。3.该系统提供各种向导式界面、图形查询生成器、提示窗口等，通过简单的鼠标拖拉操作即可实现即席查询、报告生成、图表生成、深入分析和发布等功能。4.系统基于目标导向的智能监控，实现在三维仿真虚拟现实环境中直接点击所关注的地点，无需知道部署的设备编号/名称等信息，即可直接看到所关注地点的画面。5.各站的生产运行信息上传至调度指挥中心，实现生产数据信息实时记录、显示、监测及上传，及网页发布。并对这些数据进行分析，可以对水电暖系统的运行情况进行评估，满足节能降耗等多种决策需要。-20-5.总体时间安排完成现场实际情况的了解，国内外相关研究的调研及资料整理、建立矿区基础模型，初步确定系统研究方案，完成开题报告；完成水、电、暖各监测点以及调度中心精细化三维仿真模型建设。对各监测点实施自动化监测改造，建成系统中各站点的数字化管理单元，实现各监测点远程信息的接入，完成中期报告；完成矿区水暖电信息化调度系统，实现在线数据采集、维护、查询、统计分析、水暖电用量预测、管网工况模拟等功能，并对运行参数进行调试确保水暖电点多面广条件下的调度系统高效、顺畅运转。完成毕业论文。-21-谢谢！请批评指正！