基于物联网的冷却塔智能温度控制器设计开题报告

1. 研究目的与意义

工业生产或制冷工艺过程中容易产生大量的废热，需要通过一些散热措施来降低其温度，一般要用冷却水来导走热量。当不具备直流冷却条件时，则需要用冷却塔来冷却。冷却塔的作用是将挟带废热的冷却水在塔内与空气进行热交换,使废热传输给空气并散入大气。目前，冷却塔普遍采用电机风扇吹扫的冷却方式，对冷却风扇转速没有控制，从而对冷却水温度无法控制。使冷却水随室外温度变化忽高忽低，同时造成电量的浪费，缩短冷却塔的使用寿命。所以需要使用智能温度控制器来稳定的控制冷却水的温度。

随着互联网的发展，物联网的发展也被提升了。将物联网技术运用于冷却塔智能温度控制器，以无线传输方式代替传统的有线传输方式，具有很好的灵活性和扩展性，降低了成本，也方便了用户的使用。

本课题根据我国国内目前冷却塔在温度的调控和管理方面上与其他国家还存在着一定的差距，吸收采取了先进的物联网技术应用，在模糊控制与 pid 两个算法相结合的基础上对冷却塔温度进行决策控制设计，实现冷却塔智能温度控制器在物联网（iot）技术基础下的使用，增加自动化、网络化等水平。

2. 研究内容与预期目标

针对我国目前冷却塔在温度的调控和管理方面中存在的问题，本课题的研究目标是以物联网技术为手段并结合智能的控制算法，对冷却塔智能温度控制系统进行深入研究，实现冷却塔温度控制系统的智能化、网络化、自动化，降低了成本，也方便了用户的使用，为此，本论文的主要研究内容如下：

（1）本课题以物联网技术与冷却塔温度控制器相结合作为研究对象分析了其相关的背景和国内外现状。

（2）根据冷却塔温度控制原理的分析，建立温度控制系统框图。

3. 研究方法与步骤

研究方法：

1.温度控制系统由工控机、Ｄ／Ａ和Ａ／Ｄ模块、加热器和温度传感器组成。通常在工业领域温度控制系统的模型可用一阶惯性滞后传递函数来描述。

2.进行冷却塔温度控制策略的研究，首先对 pid 和模糊控制的基本理论进行了研究。由于喷淋水系统中需要对水流进行加热，风热系统中需要对流动空气进行加热，这两种被控对象均具有大惯性、大延迟环节，一般的 pid控制很难取得令人满意效果，因此在温度控制中引入模糊 pid控制器，以提高精度、増强系统的抗干扰能力，获得满意的动、静态系统性能。确定了相应的模糊控制规则。最后在 matlab 中建立数学模型，对所设计的控制器性能进行仿真验证。经过仿真实验验证，模糊自适应 pid 控制算法在系统控制的动态性能指标等方面均优于常规 pid 控制算法和纯模糊控制算法。

4. 参考文献

1 皖晶.冷却塔的工作原理及使用[j].鄂钢科技，2007.

2 威野白，王丹，贾宏杰.基于局部终端温度调节的中央空调需求响应控制策略[j].电力系统自动化，2015.

3 郭历伟.闭式循环冷却水系统在炼化企业应用展望[j].石油和化工设备，2015.

5. 工作计划

1. 2020-2-24～2022-3-16 查阅资料，充分调研。了解和掌握基于物联网的冷却塔智能温度控制器的基本原理与结构形式、加工制造工艺、设计方法、生产使用现状、技术关键等内容。撰写开题报告和翻译外文资料；

2. 2022-3-17～2022-3-30 查阅相关资料，确定基于物联网的冷却塔智能温度控制器总体设计方案；

3. 2022-3-31～2022-4-27 查阅相关资料，完成基于物联网的冷却塔智能温度控制器的硬件设备选型和系统结构设计；