城市综合管廊多维监控系统设计
发布时间：2020-12-19 17:06
随着社会不断发展进步,城市建设不断推进,国内掀起一股城市综合管廊建设的热潮。城市综合管廊实现了包括供水、排水、燃气、热力、电力、通信、广播电视、工业等多个城市重要管线的有序入廊,是保障城市运行的重要基础设施和“生命线”。但城市综合管廊是处于地下的密闭空间,且城市综合管廊内部集结多种管线,所以城市综合管廊内部的环境安全问题至关重要。本文分析了国内外城市综合管廊的环境监控系统的发展现状,完成了以下工作。本文分析了系统功能需求,设计了基于STM32的综合管廊环境监控子系统。子系统以STM32F103C8T6芯片为主控模块,实现温度、湿度、甲烷气体浓度的采集。子系统软件移植了FreeRTOS系统、FreeModbus协议栈,实现数据的实时传输,将采集数据通过Modbus通信传输到PLC控制器,PLC控制器通过程序编写判断综合管廊内环境的温度、湿度、甲烷气体浓度是否在正常范围内,以此控制综合管廊内通风机的启停。为用户能方便地通过PC端的浏览器访问该系统,本文采用B/S模式,采用JavaBean+Struts+Jsp搭建Web前端的基础框架,利用Struts MVC设计模式分离事务处理与页面显示,...
【文章来源】：海南大学海南省 211工程院校
【文章页数】：62 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
城市综合管廊Fig.1UrbanUtilityTunnel
参数传输到服务器端，通过PLC控制器完成对城市综合管廊运维设备的控制；服务器端是本系统的核心，既要接收处理环境监控子系统的环境参数，将其提供给Web前端进行展示，又要转发Web前端的控制指令以实现对城市综合管廊运维设备的启停控制；Web前端主要负责实现人机交互，把接收到的城市综合管廊的各项环境参数展示给巡检人员，同时巡检人员在此页面可进行各种指令的输出控制，从而实现对城市综合管廊运维设备的远程控制。本系统实现了城市综合管廊的环境监控和设备管控功能，便于实现城市综合管廊的远程管控。系统整体框架如图2所示。图2系统整体结构Fig.2Theoverallstructureofthesystem硬件部分：Web前端选用带有浏览器的普通电脑，即可实现对本系统的访问；城市综合管廊内的环境监控子系统的主处理器采用STM32芯片，环境监控子系统选用温湿度传感器、MQ-2传感器实现环境参数的采集；管廊内设备控制利用西门子S7-200SMART实现对城市综合管廊运维设备的启停。软件部分：包括环境监控子系统的软件设计、系统通信设计、系统平台框架设计、MySql数据库设计、Web前端网页设计等。城市综合管廊内的环境监控子系统的软件设计移植了FreeRTOS系统、FreeModbus协议栈，以保证本系统数据的实时采集和传输。FreeRTOS项目在2003年由RichardBarry发起，FreeRTOS系统移植简单，上手快，且在已开发系统中占用的代码空间较孝稳定性高。此外FreeRTOS还支持多任务、抢占式任务调度，详细介绍见小节4.1.1。FreeModbus协议栈是Modbus协议在嵌入式系统应用中的具体实现，且免费、移植性强，详细介绍见小节4.1.2。FreeModbus协议栈支持ModbusRTU/ASCII/ModbusTCP通信，可根据不同的硬件平台和物理通信接口实现通信，即若物理通信接口为串行RS232或RS485接口，则可?
海南大学硕士学位论文7本文所设计的系统采用B/S的设计模式，对用户使用体验感更友好，人机交互界面采用Web前端网页界面，包括登录页面、管廊分区管理页面、设备管理页面、参数管理页面、阈值管理页面等，同时设计一个数据库作为数据的存储和读取中心，Web客户端采用了主流的MVC的软件开发模式，利用JavaBean+Struts+Jsp（JavaServerPages，Java服务器页面）搭建系统基础框架。如图3所示。图3系统整体框架Fig.3Overallsystemframework现在网站建设中广泛应用的服务器有Microsoft的IIS（InternetInformationServices）、WebSphere、WebLogic、Kangle、Apache、Tomcat，其中Tomcat服务器是免费开源的Web应用服务器（孙仁鹏，2011）。Tomcat服务器是根据Servlet和JSP规范进行执行的，因此Tomcat拥有最新的Servlet、JSP技术。Tomcat服务器由于开源、免费、性能佳、技术先进等特点，在互联网行业大受欢迎，是应用广泛的网站服务器，Tomcat服务器有以下几点优势。（1）开源，可跨平台，是开发和调试Servlet、JSP程序的首眩（2）运行时占用的系统资源小，扩展性好（王海侠等，2015）。（3）项目部署简便。程序开发人员只需在Webapp文件夹下放入打包成WAR包的项目，然后启动Tomcat服务器即可实现对项目的部署。本系统选用TomcatServer8.0+MySQL5.5来作为本系统的服务器。2.3远程监控系统常用模式2.3.1C/S模式C/S（Client/Server）模式即为客户端/服务器模式。C/S模式主要由客户应用程序
【参考文献】：
期刊论文
[1]国外综合管廊建设概览[J]. 王长祥,屈凯,李云飘,吕彦,赵国菁. 特种结构. 2019(04)
[2]国外地下综合管廊运维管理对比[J]. 王曦,许淑惠,徐荣吉,塞音吉雅. 科技资讯. 2018(16)
[3]浅谈综合管廊的内部环境特点及安全隐患[J]. 李双凤,王恒栋,张浩,陆继诚. 城市道桥与防洪. 2018(01)
[4]基于物联网与GIS的地下综合管廊环境监测系统[J]. 童丽闺,杨浩. 测绘与空间地理信息. 2017(11)
[5]基于Struts2+Ajax+JDBC的企业级JavaWeb架构[J]. 欧阳宏基,葛萌. 计算机系统应用. 2017(08)
[6]如何构建城市“里子”工程[J]. 何蓉. 城乡建设. 2017(14)
[7]基于JavaWeb的远程库房环境监控系统[J]. 林光源,张国平,高雪莲,陈志文,蔡盼盼. 信息技术. 2017(05)
[8]基于5G无线传感网络的智慧管廊综合监控系统设计[J]. 罗家木,陈雍君,陈渝江,邱实. 电子测量技术. 2017(04)
[9]城市综合管廊现状与发展趋势[J]. 油新华. 城市住宅. 2017(03)
[10]城市地下综合管廊的现状及发展探索[J]. 贾志恒,陈战利,李雯琳. 江西建材. 2016(22)
硕士论文
[1]基于Modbus TCP/IP协议的地铁信号设备电源远程监控系统[D]. 魏洋.西南交通大学 2018
[2]FreeRTOS实时操作系统任务调度优化的研究与实现[D]. 朱迪.南京邮电大学 2015
本文编号：2926264
【文章来源】：海南大学海南省 211工程院校
【文章页数】：62 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
城市综合管廊Fig.1UrbanUtilityTunnel
参数传输到服务器端，通过PLC控制器完成对城市综合管廊运维设备的控制；服务器端是本系统的核心，既要接收处理环境监控子系统的环境参数，将其提供给Web前端进行展示，又要转发Web前端的控制指令以实现对城市综合管廊运维设备的启停控制；Web前端主要负责实现人机交互，把接收到的城市综合管廊的各项环境参数展示给巡检人员，同时巡检人员在此页面可进行各种指令的输出控制，从而实现对城市综合管廊运维设备的远程控制。本系统实现了城市综合管廊的环境监控和设备管控功能，便于实现城市综合管廊的远程管控。系统整体框架如图2所示。图2系统整体结构Fig.2Theoverallstructureofthesystem硬件部分：Web前端选用带有浏览器的普通电脑，即可实现对本系统的访问；城市综合管廊内的环境监控子系统的主处理器采用STM32芯片，环境监控子系统选用温湿度传感器、MQ-2传感器实现环境参数的采集；管廊内设备控制利用西门子S7-200SMART实现对城市综合管廊运维设备的启停。软件部分：包括环境监控子系统的软件设计、系统通信设计、系统平台框架设计、MySql数据库设计、Web前端网页设计等。城市综合管廊内的环境监控子系统的软件设计移植了FreeRTOS系统、FreeModbus协议栈，以保证本系统数据的实时采集和传输。FreeRTOS项目在2003年由RichardBarry发起，FreeRTOS系统移植简单，上手快，且在已开发系统中占用的代码空间较孝稳定性高。此外FreeRTOS还支持多任务、抢占式任务调度，详细介绍见小节4.1.1。FreeModbus协议栈是Modbus协议在嵌入式系统应用中的具体实现，且免费、移植性强，详细介绍见小节4.1.2。FreeModbus协议栈支持ModbusRTU/ASCII/ModbusTCP通信，可根据不同的硬件平台和物理通信接口实现通信，即若物理通信接口为串行RS232或RS485接口，则可?
海南大学硕士学位论文7本文所设计的系统采用B/S的设计模式，对用户使用体验感更友好，人机交互界面采用Web前端网页界面，包括登录页面、管廊分区管理页面、设备管理页面、参数管理页面、阈值管理页面等，同时设计一个数据库作为数据的存储和读取中心，Web客户端采用了主流的MVC的软件开发模式，利用JavaBean+Struts+Jsp（JavaServerPages，Java服务器页面）搭建系统基础框架。如图3所示。图3系统整体框架Fig.3Overallsystemframework现在网站建设中广泛应用的服务器有Microsoft的IIS（InternetInformationServices）、WebSphere、WebLogic、Kangle、Apache、Tomcat，其中Tomcat服务器是免费开源的Web应用服务器（孙仁鹏，2011）。Tomcat服务器是根据Servlet和JSP规范进行执行的，因此Tomcat拥有最新的Servlet、JSP技术。Tomcat服务器由于开源、免费、性能佳、技术先进等特点，在互联网行业大受欢迎，是应用广泛的网站服务器，Tomcat服务器有以下几点优势。（1）开源，可跨平台，是开发和调试Servlet、JSP程序的首眩（2）运行时占用的系统资源小，扩展性好（王海侠等，2015）。（3）项目部署简便。程序开发人员只需在Webapp文件夹下放入打包成WAR包的项目，然后启动Tomcat服务器即可实现对项目的部署。本系统选用TomcatServer8.0+MySQL5.5来作为本系统的服务器。2.3远程监控系统常用模式2.3.1C/S模式C/S（Client/Server）模式即为客户端/服务器模式。C/S模式主要由客户应用程序
【参考文献】：
期刊论文
[1]国外综合管廊建设概览[J]. 王长祥,屈凯,李云飘,吕彦,赵国菁. 特种结构. 2019(04)
[2]国外地下综合管廊运维管理对比[J]. 王曦,许淑惠,徐荣吉,塞音吉雅. 科技资讯. 2018(16)
[3]浅谈综合管廊的内部环境特点及安全隐患[J]. 李双凤,王恒栋,张浩,陆继诚. 城市道桥与防洪. 2018(01)
[4]基于物联网与GIS的地下综合管廊环境监测系统[J]. 童丽闺,杨浩. 测绘与空间地理信息. 2017(11)
[5]基于Struts2+Ajax+JDBC的企业级JavaWeb架构[J]. 欧阳宏基,葛萌. 计算机系统应用. 2017(08)
[6]如何构建城市“里子”工程[J]. 何蓉. 城乡建设. 2017(14)
[7]基于JavaWeb的远程库房环境监控系统[J]. 林光源,张国平,高雪莲,陈志文,蔡盼盼. 信息技术. 2017(05)
[8]基于5G无线传感网络的智慧管廊综合监控系统设计[J]. 罗家木,陈雍君,陈渝江,邱实. 电子测量技术. 2017(04)
[9]城市综合管廊现状与发展趋势[J]. 油新华. 城市住宅. 2017(03)
[10]城市地下综合管廊的现状及发展探索[J]. 贾志恒,陈战利,李雯琳. 江西建材. 2016(22)
硕士论文
[1]基于Modbus TCP/IP协议的地铁信号设备电源远程监控系统[D]. 魏洋.西南交通大学 2018
[2]FreeRTOS实时操作系统任务调度优化的研究与实现[D]. 朱迪.南京邮电大学 2015
本文编号：2926264
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