移动基站功能扩展系统研究与设计

发布时间：2019-07-19 07:16

【摘要】：通信技术发展日新月异,作为承载基础的移动通信基站除了提供天线挂高、电力、设备安装空间、环境温度保障功能之外,还要适应新时代的发展,在节能环保、社会化功能拓展等方面进行创新研究,最大化地服务现代信息社会和百姓。如今互联网+与各个产业紧密结合,让大部分传统产业有很大的提升。本文研究了在此背景下新兴的互联网+技术,创新性地提出了结合互联网+技术开展两个方面的移动通信基站功能扩展研究,一是充电桩监控方面,基于移动基站点多面广的特点,研究在道路旁、停车场、高速路休息站等场景的基站增加电动汽车充电桩功能,通过互联网实时上传充电桩的地理信息和工作状态,满足社会电动汽车随时随地充电需要;二是气象预报和预警方面,研究基于物联网的技术应用,采集基站周边环境温度、风力、PM2.5等参数,提供相关标准采集接口、云服务,开展各行业的GIS、地震监测、气象监测、环境监测等大数据服务。本系统的服务器端,利用ATmega2560开发板的强大资源,设计了适应于本系统的数据采集系统、传输系统和显示系统,采集多种气象信息及充电桩的地理位置信息和使用情况,有效实现显示模式的多样性和数据的稳定传输。本系统的采用Android智能手机和电脑终端两种通用的智能设备作为客户端。智能手机是普遍的移动终端设备,而Android操作系统是目前最流行的手机智能平台之一,开源的代码和开发环境有利于手机应用软件的编写与应用软件功能的全面实现。移动终端利用基于Android操作系统的智能手机作为信息接收终端,接收气象信息充电桩的地理位置信息,节省显示器成本,增加可移动性。另外,电脑端的服务平台设计是基于Windows操作系统实现的,整个网站开发在Eclipse J2EE软件开发环境下采用Java Script语言完成,实现了每秒读取后台服务器并在用户界面上实时更新气象信息充电桩的地理位置信息的功能。此外,在无线数据收发模块,本系统提出了两套可行的方案。一是基于移动通信基站的现有资源,采GMS收发模块实现系统的中央处理模块与互联网之间的无线数据传输。二是在脱离基站资源的情况下,鉴于WiFi无线传输协议具有实现容易、覆盖范围适中等诸多优点,系统通过WiFi模块实现中央处理模块与互联网之间的无线数据传输。手机和电脑终端上的应用软件和服务网站代替传统的监测系统,提高了对数据进行统计分析的效率,增加了数据的实时传递和共享功能。论文主要进行了如下的工作:首先,研究了国内外互联网+技术发展现状和趋势,并了解了国内外基站研究动态,分析了互联网+技术的优势和基站的现有资源,结合当下社会发展的需求和未来趋势,明确了互联网+移动基站功能扩展系统设计的意义。其次,对本系统设计所需求的理论基础进行了分析和研究,主要表现在ATmega2560微处理器的原理及接口研究、Android应用软件开发的原理和优势分析以及Web-GIS开发的定义和特点研究三个方面。然后,分析了移动基站功能扩展系统设计的关键技术,主要表现在基站智能监控采集信息传输技术分析,基站电动汽车充电桩监控技术分析,互联网+技术与基站便民服务功能相结合的研究三个方面。接着,基于上述的研究与分析,设计了系统的整体框架,明确了各模块之间数据传输的流向,分析了不同模块的电路原理及接口,实现了局部电路的分析与整合,完成了系统整体电路的设计与搭建。此外,根据软件的实现情况,整理了软件的开发过程和运行流程,对中央处理模块的基于C语言的气象和充电桩的数据读取存储及显示程序、手机客户端的基于Java的手机应用程序和电脑端的基于Java Script语言的Web开发程序分别进行了具体的研究与实现。同时,针对的中央处理模块与各子模块之间的数据传输的总线技术进行了着重分析和比较。最后,为了验证系统的各个功能和整体运行情况,进行了系统的各部分测试、系统整体测试以及系统测试结果分析,在系统的硬件和软件方面分别搭建了测试平台进行测试,对系统各功能的实现情况进行了展示,实现了系统的预期功能,包括:四维定位功能、温湿度监测功能、PM2.5监测功能、空气质量彩屏显示及建议功能、充电桩地理位置及使用情况显示功能、风速等级和震动等级监测功能、SD卡存储功能、手机显示实时空气质量功能、互联网数据显示及共享功能。而且,根据系统测试的结果做出了总结,并分析了本系统设计的过程中攻克的难点和技术上的创新点,以及在这次毕业设计的研究和制作过程中的心得体会,总结了学习到的新技能和克服困难的经验。互联网+移动基站功能扩展系统在提高移动通信基站的资源利用率方面有积极的意义,实时并且实地的多种气象信息和充电桩的使用情况的互联网共享,为人们的生活与出行提高便利,实现大数据时代的信息化实际应用,推动电动车的发展,为节能环保做出贡献。
文内图片： ArduinoMega2560开发板外观

图片说明：数据采集系统、传输系统和显示系统，采集充电桩的地理位置信息和多息，有效实现显示模式的多样性和数据的稳定传输。本系统的客户端采 Android 智能手机和电脑终端。此外，鉴于 WiFi 无线传输协议具有实覆盖范围适中等诸多优点，，移动终端利用基于 Android 操作系统的智能信息接收终端，节省显示器成本，增加可移动性。手机和电脑终端上的代替传统的监测系统，提高了对数据进行统计分析的效率，增加了数据递和共享功能。动基站功能扩展系统的理论基础分析了本系统设计的顺利进行，在前期资料收集过程中，本文针a2560 单片机、Android 应用软件开发和 Web-GIS 开发三个方面进行了论基础分析。Tmega2560 嵌入式软件开发的理论基础分析
文内图片：

图片说明：总体设计及功能设计是由 ATmega2560 为核心的中央控制模块分析和处理数据、温湿度、风速、地震波等传感器数据，和充电桩的电压值、计费等信息，以及时间、经纬度、海拔等数据，显示在液晶显 SD 卡中，并将数据通过数据发送模块以无线传输的方式发送软件的 Android 智能手机和电脑上，通过互联网实现多地区的信息共享。站功能扩展系统的总体设计由数据处理发送系统与数据接收系统两大系统组成，其中，数括中央处理模块、PM2.5、地震波、风速等传感器综合模块、卡存储模块、显示模块和无线数据收发模块六大模块，数据智能手机和多台电脑。系统原理框图如图 3-1 所示。
【学位授予单位】：成都理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2017
【分类号】：TN929.5;TP393.09

【参考文献】