【摘要】：隨著城市人口數(shù)量的不斷增加,城市垃圾的產(chǎn)生量也不斷加劇,產(chǎn)生的大量垃圾得不到及時的處理,將會嚴重影響人們的生活,并且加劇環(huán)境污染,從而設(shè)計高效的垃圾處理系統(tǒng)勢在必行。信息物理融合系統(tǒng)(Cyber-Physical Systems,CPS)可以被定義為一個集感知系統(tǒng)、計算系統(tǒng)、通信系統(tǒng)、控制系統(tǒng)于一體的復(fù)雜系統(tǒng),其目的是通過更廣泛的互聯(lián)互通、更透徹的認知物理世界、更有效的控制物理世界。結(jié)合信息物理融合系統(tǒng)的特性和現(xiàn)今垃圾處理系統(tǒng)智能化發(fā)展的趨勢,本文研究了基于CPS架構(gòu)的垃圾站點無線遠程監(jiān)控系統(tǒng)。論文首先介紹了課題的研究背景和研究意義,然后詳細介紹了以下幾個方面的內(nèi)容:(1)在對CPS的系統(tǒng)構(gòu)成和關(guān)鍵屬性進行了詳細的分析之后,結(jié)合CPS的特性和體系結(jié)構(gòu),構(gòu)建了垃圾站點無線遠程監(jiān)控的CPS架構(gòu)。(2)結(jié)合垃圾站點垃圾運收的實際情況建立了垃圾車運收路線的數(shù)學(xué)模型,通過蟻群算法對垃圾車的運收路線進行了優(yōu)化,在仿真實驗中以3輛垃圾車為例,分別給出了經(jīng)過蟻群算法優(yōu)化后的車輛行駛路線。(3)對垃圾站點無線遠程監(jiān)控系統(tǒng)的硬件進行設(shè)計。本文采用的西門子S7-200系列PLC作為本系統(tǒng)的遠程控制器。硬件部分包括PLC控制線路的設(shè)計,垃圾站點模擬量輸入線路設(shè)計和監(jiān)控部分硬件線路設(shè)計。(4)對垃圾站點無線遠程監(jiān)控系統(tǒng)的軟件進行設(shè)計。各個垃圾站點垃圾箱中的垃圾量通過超聲波物位計傳送到PLC中,PLC程序包括垃圾量讀入程序和通信程序,通過PLC程序?qū)⒏鱾�垃圾站點的垃圾量信息傳輸給GPRS-DTU。然后通過組態(tài)軟件Fame View對系統(tǒng)的人機監(jiān)控界面進行了設(shè)計,在監(jiān)控界面中包含了用戶登錄管理系統(tǒng)功能模塊、歷史數(shù)據(jù)查詢系統(tǒng)功能模塊、報警信息查詢系統(tǒng)功能模塊以及短信報警功能系統(tǒng)功能等模塊。(5)最后對垃圾站點無線遠程監(jiān)控系統(tǒng)進行調(diào)試,主要調(diào)試的內(nèi)容有超聲波物位計調(diào)試,短信模塊調(diào)試和GPRS串口調(diào)試。
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圖片說明： [2]。圖1.1 生活垃圾亂堆亂放現(xiàn)象現(xiàn)今在人們的生活中智能化技術(shù)已經(jīng)得到了廣泛的應(yīng)用，例如智能手機、智能家居、智能醫(yī)療等等，智能技術(shù)的廣泛應(yīng)用給人們的生活帶來了很大的便利。因此，將智能技術(shù)應(yīng)用到村鎮(zhèn)生活垃圾處理中必定會大大提高垃圾的處理效率，將會大大減輕因為垃圾處理不當(dāng)產(chǎn)生的各種惡劣影響[3]。在智能化的垃圾處理系統(tǒng)中的關(guān)鍵環(huán)節(jié)是村鎮(zhèn)的垃圾實行分區(qū)管理，每個區(qū)域要分配專門的工作人員，并且要對垃圾堆放密集的地方進行提前調(diào)研以便確定該區(qū)域垃圾收集點并在收集點安置垃圾箱，其次在智能化的垃圾處理系統(tǒng)中要能實時感知垃圾箱中的垃圾量，并通過遠程控制和通信及時的對垃圾進行清理。在智能化的垃圾處理系統(tǒng)中涉及到了感知、控制、通信，目前，在智能系統(tǒng)中研究較多并且符合智能垃圾處理系統(tǒng)的設(shè)想的是信息物理融合系統(tǒng)（Cyber-Physical Systems, CPS）
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圖片說明： 輯的控制設(shè)備組成。根據(jù)反饋控制原理，基本物理組件構(gòu)成了集監(jiān)測與控制與一體的邏輯控制單元，如圖 2.1 所示。圖2.1CPS 基本物理組件邏輯示意圖2.1.2 CPS 的運行方式CPS 從廣義上可分為兩層，物理層和信息層，圖 2.2CPS 的運行方式的抽象結(jié)構(gòu)[44]是由 Bestavros 等提出的。從 CPS 的運行方式來看，物理層中的實體通過對環(huán)境的實時感知，對相應(yīng)的感知信息進行相應(yīng)的處理，在進行處理的同時將感知信息通過網(wǎng)絡(luò)傳送到信息層，信息層的組件接收到感知信息后，結(jié)合物理環(huán)境和網(wǎng)絡(luò)中用戶需求的改變，自動的調(diào)整內(nèi)部的關(guān)聯(lián)和模型，并將指令通過人機界面或執(zhí)行器和驅(qū)動設(shè)備發(fā)送到物理層各個組件。物理層中的物理實體接收指令使實體間自主協(xié)調(diào)執(zhí)行系統(tǒng)所要求的相應(yīng)的操作，，這種運行方式直觀的顯現(xiàn)了信息層和物理層的交互。
【學(xué)位授予單位】：江西理工大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號】：X705;TP277

【參考文獻】

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本文編號：2514642