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户用沼气用具的智能化研究与开发,旨在解决沼气能源的安全使用问题,将物联网技术引入到农村家庭,针对终端设备进行改造。本论文设计出一种远程户用沼气用具控制平台,综合运用机械电子、计算机网络、数据通信等技术实现沼气用具的智能控制和远程监测。主要研究内容及研究成果总结如下: (1)首先明确监控系统的应用平台为沼气饭煲、沼气灶、沼气热水器。为实现后期智能化控制,从三种用具机内部结构改动、动力装置选型等入手,均选用步进电机,分析优缺点选择最优安装方案。改造同时,为应对电力供应不足等意外情况,沼气用具仍保留人工手动功能。为后期智能化监控打下机械结构基础。 (2)面对沼气用具使用过程中的安全性问题,采用传感器对设备周围甲烷浓度和温度进行实时监测。同时,为防止沼气用具使用过程中,打火模块和继电器模块的高电压损害电子元器件,使用继电器进行了隔离。最终,将步进电机驱动、继电器、按键、传感器等模块在一块PCB板集成,用户可在终端节点执行电控,完成终端节点改造。 (3)基于IEEE802.15.4(Institute of Electrical and Electronics Engineer802.15.4)协议栈建立网络,根据控制平台的测试和分析,搭建模型并完成无线通信。利用STM32核心板开发出人机交互界面,通过串口通信接入无线网络,实现远程终端监控。 本项成果的实现一方面极大改善了农村家庭沼气能源使用的现状,另一方面,监控和数据的积累对于后期片区能源供应规划和沼气工程的整体发展,均有很大的借鉴和促进。