基于zigbee的印刷机群能耗检测技术研究

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1、基于ZigBee的印刷机群能耗检测技术研究第一章绪论1.1绿色印刷发展现状及存在问题在国家大力宣扬节能减排，改善环境的背景下，提出绿色印刷能耗这一新概念。绿色印刷指的是印刷应该具有环保意识，从印刷材料、印刷设备、印刷工艺等方面探讨节能减排，为促进经济循环发展，走的一条科学高效的可持续发展道路。我国印刷业存在对环境严重污染的问题。虽然，2013年，我国印刷业已形成10万家印刷企业规模，370万从业人员，产业年总产值达到1万亿元，其中大多是中小企业，为了节约成本，在印刷过程中，企业使用大量对环境有害的溶液，这对环境造成严重污染。2011年发布的《印刷业十二五时期发展规划》明文要求引导印刷业向绿色

2、转型，多方协调合作，制定绿色环保印刷标准，推进我国绿色环保印刷的发展。在绿色印刷领域，国内外发展差距越拉越大。在美国，印刷供应商提出在未来五年内推出关于可持续发展的绿色印刷知识和在绿色印刷商品包装方面的创新。印刷机是一种高集成、高精密的机械，完成正常印刷需要消耗大量能源。不同干燥方式的印刷机，能耗形式、能耗量大不相同。所以，量化印刷状态下的印刷机耗能是非常重要并且十分迫切的。在国外，德国2010年制定了单张纸胶印机的能效评价准则。海德堡早已启动速霸系列印刷机碳中和认证计划，并推出海德堡能量计量表，是唯一一家可提供集成化能耗测量装置的供应商。国内对建筑、汽车能耗等领域的评价则已提出，例如刘洋[

3、1]等提出了一种建筑分项能耗模型并设计了能耗监测系统，王震坡[2]等对电动汽车能耗的分配及影响因素进行分析。国外为建筑能耗分析专门设计软件EnergyPlus。对印刷机能耗检测及监测研究微乎其微。1.2国内外研究现状鹤山雅图仕公司实现了数字化能耗管理，设计了一种包括电力变压器、空气压缩系统、中央空调系统、中央热水系统等系统的运行监测及数据采集监控系统。2010年企业能源管理节能减排效果至少达到5%，相当于1520吨标准煤/年。从图1.1可以看出，在德国高宝推出的一台印刷机上装有多个用于检测这台设备的能量损耗传感器[3]。一台印刷机的能耗主要有几个部分：印刷机本身运转的能耗、干燥冷却能耗、排放

4、气体能耗及其他能耗如喷粉等收纸部分的能耗。2001年8月，日本印刷产业联合会将制定的《胶版印刷绿色标准》作为行业标准。2006年4月，日本增订了《绿色印刷认定制度》，该制度推行五年以来，有201家企业获认定，占10万余家印刷企业的0.2%。澳大利亚环保局（NSA）制定的印刷业低碳标准出版，该标准成为印刷企业能源消耗量和能源利用率评价的指导基础。第二章印刷机能耗模型建立及研究2.1印刷机能耗分析的时间尺度问题印刷机能耗分析的时间尺度指的是在对印刷机能耗计算分析时，根据所关注的不同层次的研究对象，选择不同的时间规格。对于电网层，包括用于发电所消耗的能源，时间规格为季度或年；2.在印刷企业层，企业

5、正常运转一天内的耗电值，时间规格为天；3.对于印刷机层来说，主要研究耗电量，印刷机正常完成印刷耗电量，时间规格一般选为小时；4.在振动层，为了研究振动参数与能耗之间的关系，时间规格一般选为秒。图2.1为在不同层次研究印刷机能耗的时间规格选择示例。.2.2印刷机能耗模型框架体系的建立印刷机是一类复杂机械，各个印刷单元按照完成功能不同的原则进行划分，每个单元又协同合作达到印刷目的。按照功能单元集成原则，运用矩阵分析算法建立印刷机能耗模型。模型是将现实实物抽象化，定义分析问题的相关因素，从而反映出模型各个系统的因果关系。利用模型可以用较少的时间和费用对实际系统做研究和实验，可以重复演示和研究，因此

6、更易于观察系统的行为。为了尽可能全面的分析印刷机能耗，通过对印刷机能耗分项建模。印刷机能耗可分为：碳排放、电能、热能、材料、能量损耗、其他能源消耗。碳排放是指印刷机排放出的气体指标。电能是指所需电网电能，主要是驱动系统耗能及其他辅助电器耗能。印刷机按照不同加热方式对应消耗能源包括电、油、水、天燃气、生物燃料等能源。其中，电能除了供给主轴电机和各色组电机等加载部件外，还需供给其他的部件如控制系统、冷却泵、风扇等。巧妇难为无米之炊，即使精度再高、印刷速度再快的印刷机，没有承印物，没有油墨，也是不能完成印刷工作的。冷却水起到在印品被干燥后冷却的作用。所以，材料应该作为耗能指标的一部分。如图2.3所

7、示，受限于目前测试条件，对材料消耗的测量还没有一个量化，只有定性分析。印刷机能源利用率很难达到百分之百的利用，因此，能量损耗应该在印刷能耗范围内。.第三章基于ZigBee技术的能耗检测技术研究.....213.1智能网络化传感器介绍........213.2无线传感器网络概述.....213.3基于单片机的下位机检测系统设计.........223.4基于Android系统的上位机设计......273.5本