基于电力载波的独立式火灾报警系统的研究与设计

发布时间：2017-03-30 17:00

  本文关键词：基于电力载波的独立式火灾报警系统的研究与设计，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：随着社会经济的发展和科学技术的进步，火灾对于人类的危害是显而易见的。因此，对其进行有效的预防和监控，把火灾所带来的损失降到最小的程度是当今火灾防治技术等领域研究的重中之重，为此人们开发出各种火灾报警装置，常见的有基于有线网络和无线网络的火灾报警系统，，但这些报警系统建设成本较高，难以维护，可靠性差，不适合在恶劣环境中使用，因此单一的基于有线或无线的火灾报警系统并不能得以广泛应用。 本论文将设计一套基于电力载波的独立式火灾报警系统。本系统采用电力载波通信技术，电力载波作为电力系统特有的通信方式，以现有的电力线作为载体来传送火灾报警信号，最大特点是不需要重新架设网络和日常维护，只要有电线，就能进行数据传递，不受有线网络的布线影响和无线网络信号强度的影响，可以实现大范围覆盖。因此，基于电力载波的独立式火灾报警系统与单一的基于有线和无线的火灾报警系统相比，不仅功能齐全，成本低廉，而且系统组织灵活，即插即用，是一种新型的火灾报警系统，具有相当广阔的应用前景。 本系统采用电力载波技术，关键技术在于利用电力载波实现对烟雾数据的传输，打破了传统烟雾监测系统的局限性。其次的关键技术是利用单片机、路由器和上位机等设备，基于小型TCP/IP网络协议 Lwip协议，采用C/S和B/S混合架构模式实现网络通信，利用路由器自带的域名动态解析及端口转发功能，将火灾报警信息通过Socket传输到客户端浏览器上，实现了通过网络访问固定域名进行远程火灾烟雾监控的功能。
【关键词】：电力线通信 Lwip协议 C/S和B/S混合架构 独立式 火灾报警
【学位授予单位】：东华大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：X932;TP277
【目录】：

• 摘要4-6
• Abstract6-9
• 1 绪论9-14
• 1.1 研究背景及意义9-10
• 1.2 国内外研究现状及发展趋势10-11
• 1.3 基于电力载波的火灾报警系统概述11
• 1.4 研究内容与组织结构11-14
• 1.4.1 课题研究内容11-12
• 1.4.2 论文组织结构12-14
• 2 论文相关技术研究14-22
• 2.1 电力载波通信技术14-15
• 2.1.1 电力载波模块工作原理14-15
• 2.1.2 电力载波通信技术的优势及应用15
• 2.2 C/S 和 B/S 混合架构15-18
• 2.2.1 C/S 和 B/S 架构分析比较15-17
• 2.2.2 基于 C/S 和 B/S 的混合架构17-18
• 2.3 监控网关及数据终端网络通信技术18-21
• 2.3.1 LwIP 协议工作原理18-19
• 2.3.2 C#上位机原理概述19-20
• 2.3.3 socket 通信原理分析20-21
• 2.4 本章小结21-22
• 3 火灾报警系统的设计方案22-32
• 3.1 火灾报警系统总体设计方案22-24
• 3.1.1 系统总体设计方案22-23
• 3.1.2 系统硬件通信过程23-24
• 3.1.3 系统软件支撑框架24
• 3.2 监控系统数据采集端的设计24-26
• 3.2.1 烟雾浓度传感器的选型24-25
• 3.2.2 数据采集模块实现方案25-26
• 3.3 电力载波通信模块的设计26-28
• 3.3.1 电力载波芯片的选型26
• 3.3.2 电力载波模块硬件分析26-27
• 3.3.3 电力载波通信实现方案27-28
• 3.4 监控网关模块的设计28-31
• 3.4.1 STM32F107 单片机及其网络功能介绍28-29
• 3.4.2 ARM 监控网关各模块通信过程29-30
• 3.4.3 监控网关的实现方案30-31
• 3.5 本章小结31-32
• 4 火灾报警系统的软件设计与实现32-44
• 4.1 开发环境的搭建32-33
• 4.1.1 Keil uVision5 开发环境搭建32
• 4.1.2 J-Link 仿真工具搭建32-33
• 4.2 监控网关功能的设计与实现33-37
• 4.2.1 web 服务器功能的设计与实现33-34
• 4.2.2 ARM 初始化34-36
• 4.2.3 Lwip 协议栈初始化36-37
• 4.3 系统各模块的软件实现过程37-43
• 4.3.1 烟雾传感器初始化过程37
• 4.3.2 电力载波芯片软件实现过程37-40
• 4.3.3 web 服务器软件实现过程40-43
• 4.4 本章小结43-44
• 5 系统实验步骤及测试结果44-51
• 5.1 监控网关路由器的设置44-45
• 5.1.1 固定域名解析到动态 IP44
• 5.1.2 端口信息的转发44-45
• 5.2 电力载波模块实验结果45-46
• 5.3 客户端上位机实验结果46-49
• 5.4 本章小结49-51
• 6 总结与展望51-52
• 6.1 总结51
• 6.2 展望51-52
• 参考文献52-55
• 致谢55-56
• 攻读硕士期间研究成果和参与项目56-57
• 附录57-82
• 主函数57-61
• 服务器函数61-70
• 单片机网络功能的实现70-76
• 单片机与上位机的通信76-82

【参考文献】

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本文编号：277588