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摘 要

本文设计了锅炉运行状态远程监测系统的现场数据采集单元、上位机应用程序以及远程计算机的客户端应用程序。其中，数据采集单元的设计以STC90C51系列单片机为中心，包括电源模块、开关量采集模块、模拟量转换模块以及通信模块；上位机应用程序和远程计算机的客户端应用程序基于Windows系统下的Visual Basic6.0编程软件进行开发；上位机应用程序和客户端应用程序通过无线局域网进行远程通信。

系统设计完成后，以单片机开发板和个人计算机进行了通信实验，取得了理想的效果。上位机应用程序能够呈现串口发送过来的数据、能够进行参数设置并进行必要的计算、能够按固定时间间隔导出报表并存盘；客户端应用程序能够集中管理多台上位机、能够接收上位机应用发来的数据、能够导出报表并存盘。

本设计以低成本实现了锅炉运行状态的远程监测系统，达到了集中锅炉管理、提高人力资源使用效率、保障锅炉安全运行的目的。

关键字：远程监测；锅炉运行；单片机；Visual Basic

THE REMOTE MONITORING SYSTEM DESIGH OF

BOILER OPERATION STATUS

Abstract

This thesis designed a remote monitoring system of boiler operation status, which is composed of the field data acquisition unit, the field computer application, and the remote computer application. The data acquisition unit designed to STC90C51 MCU as the center, including power modules, switch value acquisition modules, analog conversion module, and communication module. The field computer application and the remote client application are based on Visual Basic6.0 programming software, under Windows system development. The field computer application and the client application communicate remotely via a WLAN.

After the completion of the system design, a experiment of the SCM and PC communication was completed, and achieved a desired result. The field computer application can show reveal the data sent by the serial port. It can also set parameters and perform the necessary calculations. The client application can centrally manage multiple field computers. It is capable of receiving the data from the field computer. Both of them can export reports and archiving at regular intervals.

These system achieved the remote monitoring of boiler operating conditions at a low cost. The system meets the purpose of the centralized boiler management, and improved efficiency in the use of human resources and enhanced the security of the boiler operating.

KEY WORDS: remote monitoring; boiler operation; SCM; Visual Bsic

目录

摘要 I

Abstract II

第一章 绪论 1

1.1 引言 1

1.2 远程监测系统的优势及其主要技术要求 1

1.3 锅炉远程监测系统的研究现状 2

1.4 远程监测系统的发展趋势 3

1.5 主要工作 3

第二章 系统总体方案设计 4

2.1 系统功能分析 4

2.1 锅炉状态现场数据采集部分 4

2.2应用程序开发 5

2.3 远程通信模块 6

第三章 现场数据采集单元设计 7

3.1 数据采集单元的电路设计 7

3.1.1 电源模块 7

3.1.2 开关量监测模块 8

3.1.3 模拟量转换模块 8

3.1.4 单片机及其通信 9

3.2 单片机程序设计 10

3.2.1 串口设置 11

3.2.2 模数转换 13

第四章 应用程序设计 14

4.1 上位机应用程序设计方案 14

4.1.1 串口通信 15

4.1.2 参数设置 16

4.1.3 数据处理 17

4.1.4报表导出 18

4.1.5远程通信 19

4.2远程客户端应用程序设计方案 20

第五章 验证应用程序功能 23

5.1上位机应用程序 23

5.2 远程客户端应用程序 25

第六章 总结与展望 27

参考文献 28

致谢 29

第一章 绪论

1.1 引言

工业锅炉伴随着我国经济的增长、工业化的不断发展，已经越来越广泛地被用于电力、供热、洗浴以及各种工业领域，渐渐成为社会生产中不可缺少的生产设备。我国正在被使用的锅炉总数，目前已经超过七十万台。许多行业中使用的锅炉型号不一，布置地点分散，难以集中管理，从而导致管理人员无法时时刻刻注意锅炉运行的状态，及时发现安全问题。锅炉的种类多种多样，不同的企业有着不一样的管理水平，其使用环境和人员的专业素养参差不齐，所以锅炉的运行状态监测方面有不少的问题。许多的锅炉都有超负荷运行、安全附件失灵、水处理失效、承压部件带病运行等等问题，这些问题都可能导致重大的安全事故。只有在日常的监测中及时发现这些问题，才能及时解决，并避免事故的发生。

锅炉的安全使用，关系到工人的人身安全、企业的财产安全甚至社会的稳定大局。因此，保障锅炉的安全运行意义重大，要使用科学的方法对锅炉进行实时的监测，并及时发出预警。一方面，从人力成本考虑，多人监测多台锅炉是不现实的；另一方面，少数的工人难以同时监测多台锅炉、及时发出预警。要解决这样的矛盾，既要节省人力成本，又要保障安全，就必须实现锅炉监测系统的远程化^[1][2]。

1.2 远程监测系统的优势及其主要技术要求

在被监测设备与监测人员空间距离很远、被监测设备分布不集中的情况下，需要对设备的运行状态进行实时监测和集中管理，以便及时对设备的运行进行调整，维护远端设备的安全运行，这就是设计远程监测系统的目的。

对生产现场实现远程监测的优势主要有以下几点：

1. 提高生产监测的自动化：远程监测系统的应用，能够实现生产现场运行数据的实时采集和快速集中；
2. 提高生产过程的安全性：管理人员可以通过自动化的监测系统，及时发现生产过程中的安全隐患，及时采取措施；
3. 降低企业人力成本：在没有自动化的监测系统的情况下，生产现场的监测需要专业素质的管理人员亲临现场采集运行数据，大大降低了人力资源的利用效率；应用远程监测系统，只需要少数的管理人员同时管理多台设备，有效地减低企业的运营成本。

远程监测系统一般由四个部分组成：安装在数据采集现场的传感器设备、处理现场数据并接收远程计算机控制命令的微控制器、用于远程通信的网络层、以及装载有监控软件集中管理各个现场计算机的远程计算机。远程监测系统集合了数据处理技术、计算机技术以及网络通信技术，通信方式主要有：(1)无线通信；(2)适用于短距离监测的专线通信；(3)适用于通信时间间隔短、不要求保密性和实时性的公用电话交换网通信；(4)适用于高品质数据传输的光纤通信；(5)基于Internet的通信^[3]。不同的通信方式适用于不同的通信距离、数据传输类型和工业需求，考虑到实际应用场景、应用成本，从实际触发，本文所设计的系统最终选择的是基于Internet的通信，具体的实现方案将在相关章节中详述。

1.3 锅炉远程监测系统的研究现状

在国外，对锅炉远程监测的研究并不太多。Seung Joon Lee等人在2002年为某锅炉有限公司设计了基于Java的锅炉运行状态监测客户端程序，现场数据由HD1300通过RS232采集^[3]。2011年，Sang-Gu Choi等人针对某燃气锅炉工程设计了基于PLC和web的远程锅炉监测系统。^[4]国外针对锅炉运行的研究更多的是对锅炉某一特定项目的算法研究和改善等。

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