单片机在高楼恒压供水系统中的应用(开题报告)

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1、本 科 生 毕 业 设 计 （ 开 题 报 告 ）题 目 ： 基 于 单 片 机 的 高 楼 恒 压 供 水 系 统 设 计专 业 ： 电 气 工 程 及 其 自 动 化班 级 ： 082 班姓 名 ： 黄 建 男学 号 ： 1609080209指 导 教 师 ： 陈 娟日 期 ： 2012 年 2 月安 徽 科 技 学 院 本 科 生 毕 业 论 文 （ 设 计 ） 开 题 报 告 书题 目 基 于 单 片 机 的 高 楼 恒 压 供 水 系 统 设 计学 生 姓 名 黄 建 男 指 导 教 师 陈 娟 职 称 副 教 授一 、 研 究 (调 查 )目 的 及 意 义水 已 经 成 为 中

2、国 21世 纪 的 热 点 问 题 ， 水 有 其 自 然 属 性 ， 它 既 是 一 种 特 殊 的 、 不 可 替换 的 资 源 ， 又 是 一 种 可 重 复 使 用 、 可 再 生 的 资 源 ； 水 又 有 其 经 济 和 社 会 属 性 ， 不 仅 工 业 、农 业 的 发 展 要 靠 水 ， 水 更 是 城 市 发 展 、 人 民 生 活 的 生 命 线 。我 国 国 民 经 济 正 处 于 迅 猛 发 展 时 期 ， 能 源 紧 缺 是 制 约 我 国 经 济 发 展 的 重 要 因 素 ， 节能 节 水 是 我 国 经 济 持 续 发 展 的 基 本 国 策 。 另 外 ，

3、随 着 社 会 经 济 的 飞 速 发 展 ， 城 市 建 设 规模 的 不 断 扩 大 ， 人 口 的 增 多 以 及 人 们 生 活 水 平 的 不 断 提 高 ， 对 城 市 供 水 的 数 量 、 质 量 、经 济 、 稳 定 性 提 出 了 越 来 越 高 的 要 求 。 供 水 质 量 的 好 坏 直 接 影 响 着 人 民 的 生 活 水 平 和 企业 的 生 产 效 率 。 要 安 全 、 稳 定 、 经 济 可 靠 的 管 理 好 遍 布 全 城 的 供 水 管 网 ， 一 定 要 有 一 个满 足 供 水 特 点 的 、 先 进 的 自 动 化 供 水 控 制 系 统 。

4、但 我 国 长 期 以 来 在 城 市 供 水 、 楼 宇 供 水 、工 业 生 产 供 水 等 方 面 技 术 一 直 比 较 落 后 ， 自 动 化 程 度 低 ， 效 率 低 下 。 究 其 原 因 ， 主 要 是由 于 受 供 水 设 备 和 供 水 方 式 的 限 制 。我 国 的 传 统 供 水 方 式 主 要 有 以 下 三 种 :1.恒 速 泵 直 接 供 水 方 式这 种 供 水 方 式 ， 水 泵 从 蓄 水 池 中 抽 水 加 压 直 接 送 往 用 户 ， 有 的 甚 至 连 蓄 水 池 也 没 有 ，直 接 从 城 市 公 用 水 网 中 抽 水 ， 严 重 影 响

5、城 市 公 用 管 网 压 力 的 稳 定 。 这 种 供 水 方 式 ， 水 泵整 日 不 停 运 转 ， 有 的 可 能 在 夜 间 用 水 低 谷 时 段 停 止 运 行 。 这 种 系 统 形 式 简 单 、 造 价 最 低 ，但 耗 电 、 耗 水 严 重 ， 水 压 不 稳 ， 供 水 质 量 极 差 。2.水 塔 /水 箱 的 供 水 方 式这 种 方 式 是 水 泵 先 向 水 塔 或 水 箱 供 水 ， 再 由 水 塔 或 水 箱 向 用 户 供 水 。 这 种 供 水 压 力比 较 恒 定 ， 且 有 贮 水 。 但 它 是 由 位 置 高 度 形 成 的 压 力 来 进

6、行 供 水 的 ， 为 此 ， 需 要 建 造 水塔 或 将 水 箱 置 于 建 筑 物 的 顶 部 5。 即 使 如 此 ， 在 大 型 建 筑 物 种 还 常 常 不 能 满 足 最 不 利 供水 点 的 供 水 要 求 ， 且 难 于 满 足 不 断 增 长 的 供 水 需 求 。 同 时 ， 由 于 在 建 筑 物 顶 部 形 成 很 大的 负 重 ， 所 以 增 加 了 结 构 面 积 ， 也 妨 碍 了 美 观 。 另 外 这 种 供 水 方 式 的 水 质 容 易 受 到 污 染 ，系 统 的 开 、 停 ， 将 完 全 由 人 操 作 ， 这 将 会 出 现 能 量 的 严 重

7、 浪 费 和 供 水 质 量 的 严 重 下 降 。3.气 压 供 水 方 式模 糊 控 制 变 频 调 速 恒 压 供 水 系 统 的 研 究 与 设 计 这 种 方 式 是 利 用 封 闭 的 气 压 罐 代 替 高位 水 塔 /水 箱 蓄 水 ， 通 过 监 测 罐 内 压 力 来 控 制 泵 的 开 、 停 。 罐 的 占 地 面 积 与 水 塔 水 箱 供 水方 式 相 比 较 小 ， 而 且 可 以 放 在 地 上 ， 设 备 的 成 本 比 水 塔 水 箱 要 低 得 多 。 而 且 气 压 罐 是 密封 的 ， 所 以 大 大 减 少 了 水 质 因 异 物 进 入 而 被 污

8、 染 的 可 能 性 ， 灵 活 性 大 、 建 设 快 、 不 妨 碍美 观 ， 且 可 以 通 过 改 变 压 力 罐 的 压 力 来 满 足 不 断 增 加 的 供 水 需 求 。 但 缺 点 是 需 要 压 力 罐 ，其 体 积 大 、 投 资 大 ， 又 因 其 压 力 变 化 快 、 运 行 效 率 低 ， 因 此 电 能 消 耗 大 ， 运 行 费 用 高 。综 上 所 述 ， 传 统 的 供 水 系 统 浪 费 了 很 多 水 力 资 源 和 电 力 资 源 ， 效 率 低 下 ， 且 可 靠 性低 ， 严 重 影 响 了 居 民 的 用 水 和 工 业 系 统 中 的 用 水

9、 。 它 们 还 有 一 个 共 同 的 致 命 缺 点 是 自 动化 程 度 不 高 ， 跟 不 上 时 代 发 展 的 需 求 。 所 以 开 发 一 种 新 型 的 自 动 化 程 度 高 、 可 靠 性 高 且节 能 效 果 好 的 供 水 系 统 迫 在 眉 睫 。变 频 调 速 恒 压 供 水 技 术 其 节 能 、 安 全 、 供 水 高 品 质 等 优 点 ， 在 供 水 行 业 得 到 了 广 泛应 用 。 恒 压 供 水 调 速 系 统 实 现 水 泵 电 动 机 无 级 调 速 ， 依 据 用 水 量 的 变 化 （ 实 际 上 为 供 水管 网 的 压 力 变 化 ）

10、自 动 调 节 系 统 的 运 行 参 数 ， 在 用 水 量 发 生 变 化 时 保 持 水 压 恒 定 以 满 足用 水 要 求 是 当 今 先 进 、 合 理 的 节 能 型 供 水 系 统 。 在 实 际 应 用 中 如 何 充 分 利 用 变 频 器 内 置的 各 种 功 能 ， 对 合 理 设 计 变 频 器 调 速 恒 压 供 水 设 备 ， 降 低 成 本 、 保 证 产 品 质 量 等 有 着 重要 意 义 。二 、 课 题 研 究 的 主 要 任 务 和 预 期 目 标1、 主 要 任 务本 设 计 主 要 是 针 对 城 市 小 区 小 高 层 以 及 其 他 高 层 建

11、 筑 的 恒 压 供 水 问 题 。 主 要 设 计 的内 容 应 包 括 ： 根 据 高 层 建 筑 的 特 点 ， 设 计 出 符 合 用 户 要 求 的 恒 压 供 水 系 统 。 包 括 单 片 机应 用 ， 变 频 器 、 供 水 电 机 的 选 择 ， 管 网 的 构 建 ， 流 量 、 压 力 监 测 以 及 整 个 系 统 的 可 靠 性设 计 。 此 外 对 于 突 发 情 况 采 用 报 警 和 紧 急 停 车 的 方 式 来 保 证 供 水 的 安 全 性 能 。2、 预 期 目 标通 过 单 片 机 以 及 变 频 器 的 协 调 工 作 ， 使 得 整 个 供 水 系

12、 统 达 到 恒 压 、 节 水 、 节 电 、 环保 的 目 的 。 确 保 系 统 运 行 的 安 全 性 稳 定 性 以 及 长 期 性 持 续 性 。 并 且 保 证 在 特 殊 情 况 下 （ 用水 高 峰 期 或 者 用 电 高 峰 期 等 ） 的 供 水 系 统 的 可 靠 性 。 减 少 外 部 环 境 对 居 民 用 水 的 影 响 ，保 证 居 民 用 上 干 净 放 心 的 自 来 水 。三 、 设 计 思 想 和 拟 解 决 问 题1、 设 计 思 想系 统 通 过 单 片 机 将 压 力 传 感 器 送 来 的 模 拟 信 号 转 换 成 相 应 的 数 字 量 ，

13、与 系 统 设 定 的信 号 进 行 比 较 得 到 偏 差 信 号 ， 再 通 过 预 先 设 定 的 控 制 算 法 得 出 最 佳 控 制 参 数 ， 然 后 通 过调 节 变 频 器 的 频 率 控 制 电 机 水 泵 机 组 的 转 速 和 工 频 泵 启 停 的 转 换 ， 当 用 户 用 水 量 增 大 ，管 网 压 力 低 于 设 定 压 力 时 ， 变 频 调 速 的 输 出 频 率 将 增 大 ， 水 泵 转 速 提 高 ， 供 水 量 加 大 ，当 达 到 设 定 压 力 时 ， 电 动 机 水 泵 的 转 速 不 再 变 化 ， 使 管 网 压 力 恒 定 在 设 定

14、压 力 上 ， 反 之亦 然 。 使 供 水 系 统 的 供 水 压 力 保 持 恒 定 。 供 水 量 按 用 户 的 实 际 需 要 自 动 变 化 。 变 频 器 主要 有 电 力 电 子 器 件 和 微 处 理 器 组 成 ， 它 能 根 据 频 率 设 定 的 输 入 信 号 输 出 相 应 频 率 的 交 流电 。 电 机 水 泵 机 组 是 传 送 水 或 其 他 液 体 的 机 电 装 置 ， 其 作 用 是 将 储 水 池 中 的 水 以 一 定 的压 力 和 流 量 通 过 供 水 管 道 输 送 。变 频 恒 压 供 水 系 统 组 成 框 图2.设 计 中 要 解 决

15、的 主 要 问 题 及 采 取 的 措 施恒 压 供 水 系 统 设 计 的 主 要 问 题 包 括 ： 供 水 管 网 压 力 的 恒 定 ， 单 片 机 、 变 频 器 以 及 水泵 的 选 择 ， 供 电 线 路 的 布 置 等 。 针 对 以 上 问 题 我 们 可 采 取 以 下 措 施 ： 第 一 ， 采 用 压 力 传感 器 对 管 网 自 来 水 压 力 进 行 监 测 ； 第 二 ， 使 用 单 片 机 对 变 频 器 进 行 直 接 控 制 。 第 三 ， 采用 变 频 器 对 水 泵 转 速 实 现 无 极 调 速 。参 考 文 献1杨 发 明 .林 荣 文 .单 片 机

16、 在 自 动 供 水 系 统 中 的 应 用 技 术 M.现 代 电 力 电 子 技 术 .2002.66 682韩 光 文 供 水 系 统 的 自 动 控 制 J 昭 乌 达 师 专 学 报 2002. 90 913杜 晓 婷 .陈 伟 .基 于 MCS-51单 片 机 的 高 楼 恒 压 供 水 控 制 系 统 设 计 J.科 技 信 息 . 2008.(21)4韩 桂 利 .单 片 机 变 频 调 速 控 制 技 术 的 探 讨 与 研 究 J.天 津 冶 金 2007.(3)5 高 圣 伟 .高 馨 .基 于 PIC18C442单 片 机 的 变 频 调 速 控 制 系 统 设 计 J -天 津 工 业 大 学 学 报2006.25.(4)6 李 华 .变 频 调 速 应 用 手 册 M,机 械 工 业 出 版 社 .2000.7 付 娟 .交 流 调 速 技 术 .M北 京 ： 电 子 工 业 出 版 社 .2002： 1 10;61 698胡