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基于物联网云平台的智能电伴热控制系统

更新时间：2019-12-17 08:28:37 大小：2M 上传用户：xiaohei1810查看TA发布的资源 标签：物联网智能电伴热控制系统 下载积分：1分 评价赚积分 （如何评价?） 打赏 收藏 评论(0) 举报

资料介绍

目前电伴热控制器普遍存在扩展性差、功能端口单一,无法实现自动化管理、监控等问题.针对上述问题,设计了以STM32F207微处理器为核心,依托物联网云平台的智能电伴热控制系统.在物联网体系结构的基础上,通过互联网,企业可以将所有的电伴热控制器组成一个物物相连的网络,实现对设备监控、智能数据分析、消息分发、远程升级的基础服务.当设备发生故障时能够通过网络进行短信等智能报警,移动终端通过Web实时查询设备工作状态,实现人与设备的实时自然交互,展现出了一种更加智能化的便捷控制系统.

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２０１７ 年  
第 ７ 期  
２０１７  
Ｎｏ． ７  
仪 表 技 术 与 传 感 器  
Ｉｎｓｔｒｕｍｅｎｔ Ｔｅｃｈｎｉｑｕｅ ａｎｄ Ｓｅｎｓｏｒ  
基于物联网云平台的智能电伴热控制系统  
陈双叶，丁迎来  
（北京工业大学电子信息与控制工程学院，北京 １００１２４）  
摘要：目前电伴热控制器普遍存在扩展性差、功能端口单一，无法实现自动化管理、监控等问题。  
针对上述问题，设计了以 ＳＴＭ３２Ｆ２０７ 微处理器为核心，依托物联网云平台的智能电伴热控制系统。 在  
物联网体系结构的基础上，通过互联网，企业可以将所有的电伴热控制器组成一个物物相连的网络，实  
现对设备监控、智能数据分析、消息分发、远程升级的基础服务。 当设备发生故障时能够通过网络进行  
短信等智能报警，移动终端通过 Ｗｅｂ 实时查询设备工作状态，实现人与设备的实时自然交互，展现出了  
一种更加智能化的便捷控制系统。  
关键词：嵌入式；物联网；电伴热；互联网；控制器；微处理器  
- - -  
文章编号：１００２ １８４１（２０１７）０７ ００５８ ０４  
中图分类号：ＴＰ２１６  
文献标识码： Ａ  
Ｄｅｓｉｇｎ ｏｆ Ｉｎｔｅｌｌｉｇｅｎｔ Ｅｌｅｃｔｒｉｃ Ｈｅａｔ Ｔｒａｃｉｎｇ Ｃｏｎｔｒｏｌ Ｓｙｓｔｅｍ  
Ｂａｓｅｄ ｏｎ Ｉｎｔｅｒｎｅｔ ｏｆ Ｔｈｉｎｇｓ Ｃｌｏｕｄ Ｐｌａｔｆｏｒｍ  
ＣＨＥＮ Ｓｈｕａｎｇꢀｙｅ， ＤＩＮＧ Ｙｉｎｇꢀｌａｉ  
（Ｃｏｌｌｅｇｅ ｏｆ Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ Ｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎ ａｎｄ Ｃｏｎｔｒｏｌ ，Ｂｅｉｊｉｎｇ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ ｏｆ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ， Ｂｅｉｊｉｎｇ １００１２４，Ｃｈｉｎａ）  
Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ａｔ ｐｒｅｓｅｎｔ， ｔｈｅｒｅ ａｒｅ ａ ｌｏｔ ｏｆ ｐｒｏｂｌｅｍｓ， ｓｕｃｈ ａｓ ｐｏｏｒ ｓｃａｌａｂｉｌｉｔｙ， ｓｉｎｇｌｅ ｆｕｎｃｔｉｏｎ ｐｏｒｔ， ａｕｔｏｍａｔｉｃ ｍａｎａｇｅｍｅｎｔ ａｎｄ  
ｍｏｎｉｔｏｒｉｎｇ ｏｆ ｔｈｅ ｅｌｅｃｔｒｉｃ ｈｅａｔ ｔｒａｃｉｎｇ ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒꢁ Ｉｎ ｖｉｅｗ ｏｆ ｔｈｅ ａｂｏｖｅ ｏｂｖｉｏｕｓ ｐｒｏｂｌｅｍｓ， ｔｈｅ ｉｎｔｅｌｌｉｇｅｎｔ ｅｌｅｃｔｒｉｃａｌ ｈｅａｔ ｔｒａｃｉｎｇ ｃｏｎꢀ  
ｔｒｏｌ ｓｙｓｔｅｍ ｗａｓ ｄｅｓｉｇｎｅｄ ｗｉｔｈ ｔｈｅ ｓｔｍ３２ｆ２０７ ｍｉｃｒｏｐｒｏｃｅｓｓｏｒ ａｓ ｔｈｅ ｃｏｒｅ， ｒｅｌｙｉｎｇ ｏｎ ｔｈｅ Ｉｎｔｅｒｎｅｔ ｏｆ ｔｈｉｎｇｓ ｃｌｏｕｄ ｐｌａｔｆｏｒｍ ｆｏｒꢁ  
Ｂａｓｅｄ ｏｎ ｔｈｅ ＩＯＴ ａｒｃｈｉｔｅｃｔｕｒｅ， ｔｈｒｏｕｇｈ ｔｈｅ Ｉｎｔｅｒｎｅｔ， ｃｏｍｐａｎｉｅｓ ｃａｎ ｂｅ ａｌｌ ｅｌｅｃｔｒｉｃｉｔｙ ｗｉｔｈ ｔｈｅｒｍａｌ ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒ ｃｏｍｐｏｓｅｄ ｏｆ ａ ｍａｔｅꢀ  
ｒｉａｌ ｏｂｊｅｃｔｓ ｃｏｎｎｅｃｔｅｄ ｎｅｔｗｏｒｋ， ｒｅａｌｉｚｉｎｇ ｔｈｅ ｍｏｎｉｔｏｒｉｎｇ ｅｑｕｉｐｍｅｎｔ， ｉｎｔｅｌｌｉｇｅｎｔ ｄａｔａ ａｎａｌｙｓｉｓ， ｍｅｓｓａｇｅ ｄｅｌｉｖｅｒｙ， ｒｅｍｏｔｅ ｕｐｇｒａｄｅ  
ｂａｓｅｄ ｓｅｒｖｉｃｅꢁ Ｗｈｅｎ ｔｈｅ ｅｑｕｉｐｍｅｎｔ ｆａｉｌｕｒｅ， ｉｎｔｅｌｌｉｇｅｎｔ ａｌａｒｍ ｓｕｃｈ ａｓ ＳＭＳ ｗａｓ ｒｅａｌｉｚｅｄ ｔｈｒｏｕｇｈ ｔｈｅ ｎｅｔｗｏｒｋꢁ Ｍｏｂｉｌｅ ｔｅｒｍｉｎａｌ ｖｉａ  
ｗｅｂ ｃａｎ ｒｅａｌꢀｔｉｍｅ ｑｕｅｒｙ ｅｑｕｉｐｍｅｎｔ ｗｏｒｋｉｎｇ ｃｏｎｄｉｔｉｏｎ， ｒｅａｌｉｚｉｎｇ ｒｅａｌꢀｔｉｍｅ ｎａｔｕｒｅ ｉｎｔｅｒａｃｔｉｏｎ ｏｆ ｐｅｏｐｌｅ ａｎｄ ｅｑｕｉｐｍｅｎｔ，ｓｈｏｗｉｎｇ ａ  
ｍｏｒｅ ｉｎｔｅｌｌｉｇｅｎｔ ａｎｄ ｃｏｎｖｅｎｉｅｎｔ ｃｏｎｔｒｏｌ ｓｙｓｔｅｍꢁ  
Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ｅｍｂｅｄｄｅｄ； ｉｎｔｅｒｎｅｔ ｏｆ ｔｈｉｎｇｓ； ｅｌｅｃｔｒｉｃ ｈｅａｔ ｔｒａｃｉｎｇ； ｉｎｔｅｒｎｅｔ； ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒ； ｍｉｃｒｏｐｒｏｃｅｓｓｏｒ  
０
引言  
电伴热技术具有较多的优势，已被广泛用来替代  
１
系统总体结构及功能  
本系统结合嵌入式技术、互联网技术搭建了基于  
传统的蒸汽、热水等伴热方式［１］ 。 在石油、石化、核  
电、冶金、消防、船舶、隧道等工程应用领域，作业现场  
的管道、阀门、仪表及工艺管线的正常工作都需要维  
持在一定的温度范围内，温度过高或过低都会对系统  
的性能产生影响。  
物联网云平台的智能电伴热控制系统。 该系统主要  
包括 ３ 部分，其结构如图 １ 所示。 其中嵌入式设备是  
由 ＳＴＭ３２Ｆ２０７ 微处理器组成的最小系统，包括电源电  
路、复位电路、存储器电路、看门狗电路、晶振电路和  
调试测试接口。 外设功能电路部分包括 ２１ 路温度信  
号采集、６ 路电流信号采样、１２ 路断路器状态监测、１８  
路继电器信号控制、工业触摸屏通信接口和 ＲＳ４８５ 及  
以太网通信功能模块，物联网平台使用中移物联网  
ＯｎｅＮｅｔ。  
伴热器的大量应用，势必消耗大量的能源，因此  
就要考虑节能问题。 目前，电伴热控制器缺点是扩展  
性差、功能端口单一，同时对实现自动化管理、监控也  
存在很大的难度［２］ 。 随着嵌入式、物联网技术［３］ 、互  
联网技术的发展，为解决上述问题提供了有效的解决  
方法。  
ＯｎｅＮｅｔ 作为平台的平台，为各个业务平台提供接  
入、传输、 存储和展示等基础设施， 降低开发成本。  
ＯｎｅＮｅｔ 包括设备资源管理、数据服务、事件告警、消息  
总线等功能。 支持常用的 Ｒｅｓｔｆｕｌ ＡＰＩ 接口、Ｓｏｃｋｅｔ 接  
-
基金项目：“十二五”国家科技支撑项目（２０１３ＢＡＢ１０Ｂ０１ ５）  
万方数据  
-
-
收稿日期：２０１６ ０９ ２２  
第 ７ 期  
陈双叶等：基于物联网云平台的智能电伴热控制系统  
５９  
第二部分为处理器外设功能电路，该部分包括实  
时时钟、２１ 路温度信号采集、６ 路电流信号采样、１２ 路  
断路器状态监测、６ 路继电器信号控制、１２ 路报警接  
口、工业触摸屏通信接口和 ＲＳ４８５ 及以太网通信功能  
模块。 控制器硬件结构图如图 ２ 所示。  
图 １ 结构示意图  
口以及 ＭＱＴＴ， Ｍｏｄｂｕｓ 协 议［４］ ， 本 智 能 控 制 器 使 用  
ＥＤＰ 协议接入平台。 业务应用使用了新浪云（ ＳＡＥ）  
平台［５］ ，ＳＡＥ 是国内最具影响力的，分布式 Ｗｅｂ 应用／  
业务开发托管、运行平台，是真正意义上具有高可靠、  
高扩展、免运维的云计算机服务。 提供数据库服务、  
存储与 ＣＤＮ 服务、应用程序服务、通信服务、第三方服  
务，本系统依托此云平台作为 Ｗｅｂ 服务器，使用 ＰＨＰ  
语言开发了系统业务平台所需的应用。  
图 ２ 控制器硬件结构图  
电源模块为控制芯片和输出模块分别提供不同  
＋
-
＋
-
的隔离电源，包括 １２， １２， ５， ５ Ｖ。  
微控制器选用 ＳＴＭ３２Ｆ２０７，具有大容量的存储内  
存空间和高性能的运算速度，可以保证运行一些温度  
控制算法。  
系统的主要功能如下：  
（１）电伴热控制器实时采集被控对象的温度值、  
工作电流值以及工作状态，显示在液晶触摸屏及本地  
组态上位机并存储到本地存储器，同时控制器通过控  
制算法策略，根据温度采样值决定控制器加热回路的  
通断状态。  
看门狗和复位电路选用 ＳＰ７０６，为专门的看门狗  
复位芯片，可以提高系统的稳定性和抗干扰性，其硬  
件电路如图 ３ 所示。  
（２）控制器正常工作过程中，不断进行过流、断  
缆、漏电、传感器故障检测，当系统检测到故障时，系  
统本地发出现场声光报警和远程报警，同时切换到相  
应备用电缆继续工作。  
（３）控制器在接入 ＯｎｅＮｅｔ 平台后，实时传输数据  
及工作状态到 ＯｎｅＮｅｔ 平台，用户可以实时在线进行设  
备监控、智能预测离线数据分析、消息分发、远程升级  
等服务。 同时移动终端设备可以通过 Ｗｅｂ 访问基于  
ＳＡＥ 的业务应用，实时查询设备工作状态，下发配置  
参数等功能，从而实现人与设备的实时自然交互。  
图 ３ 复位电路图  
温度传感器选用 Ｐｔ１００ 或 ＮＴＣ，可以通过触摸液  
-
＋
晶屏进行选择。 Ｐｔ１００ 温度的采集范围为 ５０～ ５０ ℃，  
２
系统硬件设计  
-
＋
ＮＴＣ 温度采样范围为 ３０～ ５０ ℃，满足设备需求。  
信号调理电路选用电桥方式，把 Ｐｔ１００ 变化的电  
阻值转化为对应的电压值，再通过模拟多路复用芯片  
ＣＤ４０６７，输出到 ＡＤ６２０ＡＲ 进行电压放大，最终输送信  
号到控制器的 ＡＤＣ 进行采样，经过换算得到实际温度  
值，部分接口放大电路如图 ４ 所示。  
ＡＲＭ 嵌入式系统适合应用于要求实时性和多任  
务的结构［６ ］ ，以 ＳＴＭ３２Ｆ２０７ 微处理器为核心，分 ２ 个  
部分对电伴热控制器的硬件平台进行设计与开发。  
第一部分为处理器的最小系统，包括电源电路、  
复位电路、存储器电路、看门狗电路、晶振电路和调试  
测试接口，最小系统电路的设计保障了处理器正常运  
电流检测和输入信号调理电路，通过电流互感器  
万方数据  
行的基本功能，并实现了数据信息存储功能。  

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