毕业设计（论文）开题报告-基于单片机的高楼恒压供水系统设计.doc

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： 学 号： 指导教师： 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，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。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。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）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，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.单片机在自动供水系统中的应用技术m.现代电力电子技术.2002.66682韩光文供水系统的自动控制j昭乌达蒙族师专学报2002. 90913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.2002：110;61698胡崇岳.现代交流调速技术m.机械工业出版社.2000：1279陈虹.史旺旺.中小型水厂自动化技术的实现j.给水排水200110 陈润泰,杨爱莲.高楼恒压供水电气传动及控制系统j.电子与自动化.1998年第1期11杜消府.小气压罐与变频调速结合的节能供水系统j,中国给水排水.2005.12蒋艺.杨俊生.变频调速器在供水系统中的应用j，山东冶金.1999.21（5）.4950.13钱毅.韩涛.微机控制的变频调速恒压供水系统j.199614张玉燕.车向芝.变频调速恒压供水系统节能浅析j，山东水利.2002.3（8）.434415李华德.交流调速控制系统m.电子工业出版社.2003.213516余永权.李小青.陈林康.单片机应用系统的功率接口技术m.北京航空航天大学出版社.1992年第1版.13516017 李琳.单片机在变频恒压水位控制系统中的应用j，国外建材科技.2003.24(3)四、主要内容、研究方法和思路：1研究内容 1、收集阅读单片机恒压供水的相关设计资料。2、基于单片机的高楼恒压供水总体结构设计。3、主接线设计。4、细节设计。5、撰写设计说明书、外文翻译、文献综述等材料。2 研究方法根据任务书要求，根据高楼恒压供水系统的特点，按照安全、稳定、可靠的原则进行总体以及各个环节的设计。3 研究思路1、根据高楼恒压供水系统设计相关要求，编写相关的设计方案。2、根据负荷对设备进行选型3、确定具体的系统环节。4 可行性分析1、该课题研究所需要的知识和能力准备，通过个人的努力应该可以达到。2、该课题研究所需要的指导老师和咨询的途径已经具备。3、该课题完成需要阅读电力系统分析、电力电子与电力拖动、单片机应用技术、继电保护系统、电机调速等书籍。4、该课题需要进行互联网进行资料查询，需要到图书馆进行相关期刊杂志的查询工作，需要准确的计算，需要设备选型和校验，需要设计继电保护的配置，完成设计图纸。5、该课题研究所需要的物质、环境条件不是很高，通过努力能够较好的解决。五、总体安排和进度（包括阶段性工作内容及完成日期）：1）2011年7月25日进行选题；2）