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近年来,随着化石能源储量的日益紧张和环境的不断恶化,我国开始重点建设沼气产业,并提出了沼气产业转型升级的主体目标,但是随着沼气能源的普及,每年因沼气泄漏造成的人员中毒和财产损失事件也持续增长,并且现有的沼气监控系统大多是针对沼气工程或者单个沼气用户进行监控并且存在自动化程度较低的问题,对于户用沼气安全性的集中监控研究较少,因此需要构建一套分布式户用沼气用具监控系统,对沼气工程供气范围内所有户用沼气用具的使用情况进行实时监控,并通过采集分析各户的沼气使用量为沼气工程的产气规划提供参考依据。针对户用沼气用具的集成调控、异常情况自动熄火并发送短信报警和对供气范围内所有用户的沼气使用情况以及沼气工程压力值集中监控等具体功能,本文主要完成如下工作:1)构建基于ZigBee无线通信技术的户用沼气用具监控系统。为实现户用沼气用具的集成调控和实时监测,进行了ZigBee节点的硬件选型和PCB板设计及各个节点的软件开发,可用于采集信息和传递命令;并对沼气灶、沼气饭煲和沼气热水器进行了机电传动机构的设计,对应的ZigBee节点可通过驱动步进电机和离合器等执行元件控制沼气用具的开关;设计了基于μC/OS-III嵌入式操作系统和emWin图形用户界面的户用沼气用具监控端,为用户提供监控和操作平台。2)构建基于LoRa无线通信技术的分布式户用沼气用具监控系统。为实现沼气工程供气范围内所有用户的集中监控,进行了LoRa基站的软硬件设计,接收来自各个户用监控系统和沼气工程压力监测节点的信息,并可通过GSM模块发送警报短信;设计了基于WinCC组态软件的上位机监控界面,通过串口接收来自基站的信息并于对应界面上显示。3)硬件测试和性能检验。首先通过对MQ-4传感器的标定试验确定沼气泄漏的报警界限;然后通过距离和障碍物对ZigBee通信质量影响规律的验证试验指导节点实际安装;最后于示范点对系统的整体性能进行验证。测试结果表明系统组网正常,数据传输稳定,机械传动机构能够准确对用具进行调控,ZigBee节点对于命令的响应成功率达到100%,对7次沼气泄露情况的报警成功率达到100%,响应时间均小于15s;分布式户用沼气用具监控系统可以对监控网络内的所有用户和沼气工程管道压力进行实时监测,并对危险情况做出短信报警。该系统经过硬件和软件测试,并通过在示范点的整体性能测试,可以稳定运行。整个系统操作简便,实用性强,扩展性强,智能化程度高,改善了户用沼气使用过程中的弊端,具有一定的实用价值,在推动沼气全面使用中有较好的发展前景。