化工工程师论文提纲

论文题目：电熔镁砂熔炼过程远程移动监控软件设计与开发

摘要：电熔镁砂是一种镁的氧化物,具有熔点高、结构完整、绝缘性强等特性,可广泛应用于冶金、化工、电器、航天航空等行业。电熔镁砂熔炼过程中电流剧烈波动,导致熔炼过程电能消耗巨大,产品品质不佳,实现熔炼过程电流大小和稳定程度的实时监控对于提高电熔镁砂产品品质,降低能耗具有重要意义。随着智能工厂时代的到来,电熔镁砂生产企业的智能化转型要求其熔炼过程监控系统能够针对不同人员实现熔炼过程运行状态和控制效果的有效评价,从而辅助监控人员实现智能化的生产和决策。现有的电熔镁炉监控系统仅能对电流值等数据进行实时显示,缺乏基于历史数据处理的运行工况诊断和控制效果评价功能,难以满足企业管理者和控制工程师进行智能决策和评价的需求;此外,随着工业大数据环境的到来,现有的电熔镁炉监控系统在大规模多元异构数据的同步采集、传输和存储效率和可靠性方面表现出一定的不足,难以满足大量数据实时可靠监控和分析的需求;另外,现有的各类控制和评价算法复用率低,开发周期长,软件通用性不强,难以灵活扩展。因此,为了解决上述问题,本文将电熔镁砂熔炼过程工艺和工业设备等物理资源与大数据、云计算、智能优化、建模技术等计算资源相融合,设计并开发了一套具有过程状态监控、性能评价、模型校正、工况识别等功能的电熔镁砂熔炼过程远程移动监控软件,本文的主要工作体现在:（1）针对现有电熔镁炉监控系统监控功能单一,难以满足企业需求的问题,分别以移动端APP监控和PC端Web监控的形式,设计开发了具有电流实时监视、电流控制系统动态性能监控、单吨能耗模型校正、优化工况识别及非优原因分析等功能的电熔镁砂熔炼过程远程移动监控软件,使得监控人员能够随时随地掌握熔炼过程运行状态,为控制工程师和决策者的生产评价和决策提供了智能化的支持。（2）针对现有电熔镁炉监控系统数据采集和传输效率低,传输可靠性差等问题,分别采用分布式数据采集方案、基于Kafka+RabbitMQ的数据传输方案、基于MySQL和HBase的数据存储方案,实现了电熔镁砂熔炼过程多炉大规模熔炼过程数据的可靠高效采集和传输。（3）针对传统监控系统中各类控制和评价算法复用率低,开发周期长,软件通用性不强,难以灵活扩展等问题,在云端实现数据采集、传输、存储、电流控制系统动态性能监控、单吨能耗模型校正、优化工况识别及非优原因分析等功能的服务化封装。（4）将本文所设计开发的电熔镁砂熔炼过程监控软件各功能在实验室环境下进行仿真验证,主要包括数据采集、传输功能以及控制系统动态性能指标评价功能、单吨能耗模型校正功能、优化工况识别及非优原因分析功能,验证结果表明该监控软件能够实现数据的高效采集以及高效可靠传输,且能够实现电熔镁砂熔炼过程工况状态和电流控制效果的准确评价,软件运行稳定,监控界面交互良好,能够满足企业监控人员随时随地掌握熔炼过程运行状态的需求。

关键词：电熔镁砂熔炼过程;远程移动监控;云计算;分布式数据采集;分布式消息中间件;服务化;智能决策

学科专业：控制理论与控制工程

摘要

Abstract

第1章 绪论

1.1 选题背景及研究意义

1.2 工业过程监控系统研究现状

1.3 电熔镁炉监控系统研究现状及存在问题

1.4 本文主要研究工作

第2章 电熔镁砂熔炼过程远程移动监控软件需求分析

2.1 电熔镁砂熔炼过程分析

2.1.1 电熔镁砂熔炼工艺介绍

2.1.2 电熔镁砂熔炼过程特性分析

2.2 电熔镁砂熔炼过程远程移动监控软件需求分析

2.2.1 软件功能的需求分析

2.2.2 软件性能的需求分析

2.3 本章小结

第3章 电熔镁砂熔炼过程远程移动监控软件设计

3.1 电熔镁砂熔炼过程远程移动监控软件架构设计

3.1.1 系统总体架构设计

3.1.2 基于分布式技术的数据采集模块设计

3.1.3 基于分布式消息中间件技术的数据传输模块设计

3.1.4 数据存储模块设计

3.1.5 云端服务管理模块设计

3.1.6 终端监控模块设计

3.2 电熔镁砂熔炼过程远程移动监控软件功能设计

3.2.1 过程状态监控功能设计

3.2.2 控制系统动态性能指标评价功能设计

3.2.3 单吨能耗模型校正功能设计

3.2.4 优化工况识别及非优原因分析功能设计

3.3 本章小结

第4章 电熔镁砂熔炼过程远程移动监控软件开发

4.1 电熔镁砂熔炼过程远程移动监控软件开发平台介绍

4.2 电熔镁砂熔炼过程远程移动监控软件架构实现

4.2.1 基于分布式技术的数据采集模块实现

4.2.2 基于分布式消息中间件技术的数据传输模块实现

4.2.3 数据存储模块实现

4.2.4 云端服务管理模块实现

4.2.5 终端监控模块实现

4.3 电熔镁砂熔炼过程远程移动监控软件功能实现

4.3.1 过程状态监控功能实现

4.3.2 控制系统动态性能指标评价功能实现

4.3.3 单吨能耗模型校正功能实现

4.3.4 优化工况识别及非优原因分析功能实现

4.4 本章小结

第5章 电熔镁砂熔炼过程远程移动监控软件功能验证

5.1 验证环境搭建

5.2 软件功能验证

5.2.1 数据采集功能验证

5.2.2 数据传输功能验证

5.2.3 电流控制系统动态性能指标监控功能验证

5.2.4 单吨能耗模型校正功能验证

5.2.5 优化工况识别功能验证

5.3 本章小结

第6章 总结与展望

6.1 工作总结

6.2 工作展望

参考文献

致谢