基于ZigBee和NB-IoT的船舶下水拉力监测系统的研究与开发
发布时间：2023-04-29 20:22
船舶下水施工过程中需要进行拉力的监测工作,拉力值的变化幅度需要在可控制范围之内,拉力数据的及时反馈将有效地提高船舶下水施工过程中的安全系数。传统的人工巡查方式存在数据反馈延迟、数据读取量小、数据记录错误、施工成本增加等问题,并且施工过程中人工巡查具有一定的风险性。本文设计了一种基于ZigBee与NB-IoT新技术下水拉力实时监测系统,通过在牵引点布置拉力数据采集节点,应用ZigBee技术将拉力数据汇聚至协调器端,协调器端可以通过LCD将数据实时显示,同时,将拉力数据通过NB-IoT远距离传输至云端服务器。实现了拉力数据实时显示的同时,将数据传输至云端服务器进一步处理,施工人员可以通过PC远程查看拉力测试数据,从而有效地解决了人工巡查存在的各种问题,保障了船舶下水施工的顺利进行。本系统设计过程中,采用了各个模块独立设计的模式,先制定整体的方案设计架构,再分别对传感器采集终端、主控制终端、无线通信模块以及云端服务器模块进行方案选型和设计。系统主要分为硬件和软件两个部分,硬件主要包括基于CC2530芯片的ZigBee模块电路和基于BC95芯片的NB-IoT模块电路设计,软件主要基于Z-Sta...
【文章页数】：96 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
ABSTRACT
第一章 绪论
1.1 课题研究的背景和意义
1.2 国内外研究现状
1.2.1 物联网技术发展概况
1.2.2 ZigBee国内发展现状
1.2.3 NB-IoT国内外发展现状
1.3 本论文的主要工作安排
第二章 系统涉及关键技术研究
2.1 物联网技术
2.1.1 物联网通信技术概要
2.1.2 物联网体系结构
2.2 ZigBee技术
2.2.1 ZigBee技术概要
2.2.2 ZigBee网络模型
2.2.3 ZigBee协议架构
2.3 NB-IoT技术
2.3.1 NB-IoT技术概要
2.3.2 NB-IoT网络部署模式
2.3.3 NB-IoT网络体系结构
2.3.4 NB-IoT信号收发工作原理
2.4 本章小结
第三章 系统总体架构设计
3.1 系统的功能分析及设计要求
3.2 方案选择与整体框架设计
3.2.1 总体架构模型设计
3.2.2 方案对比选择
3.3 系统整体框架设计
3.4 本章小结
第四章 系统硬件方案设计
4.1 主要芯片与元器件说明
4.1.1 主控制芯片CC2530
4.1.2 NB-IoT芯片BC
4.1.3 LDF物联网力传感器
4.1.4 电源管理芯片BQ
4.1.5 RS485 接口芯片ZT13085e
4.1.6 稳压芯片FAN
4.1.7 升压芯片MP1540 与降压芯片REG1117-3.3
4.2 硬件电路设计
4.2.1 系统硬件整体框架设计
4.2.2 数据采集端电路设计
4.2.3 ZigBee模块电路设计
4.2.4 NB-IoT模块电路设计
4.3 本章小结
第五章 系统软件方案设计
5.1 系统软件总体设计
5.1.1 系统软件需求分析与框架设计
5.1.2 软件开发平台介绍
5.1.3 Z-stack协议栈程序开发
5.2 基于ZigBee无线通信软件设计
5.2.1 协调器与路由器程序设计
5.2.2 终端采集节点程序设计
5.2.3 显示模块程序设计
5.3 基于NB-IoT模块的软件设计
5.3.1 NB-IoT通信初始化工作
5.3.2 NB-IoT数据传输程序
5.3.3 NB-IoT云平台应用
5.4 本章小结
第六章 系统测试与分析
6.1 主控制模块测试
6.1.1 硬件电路电压测试
6.1.2 供电锂电池充电时长测试
6.1.3 ZigBee协调器与终端节点组网测试
6.1.4 ZigBee网络数据传输测试
6.1.5 主控制模块拉力测量测试
6.2 NB-IoT模块测试
6.2.1 NB-IoT硬件电路测试
6.2.2 NB-IoT信号通道传输测试
6.2.3 NB-IoT数据发送测试
6.3 系统整体测试及结果分析
6.4 本章小结
总结与展望
参考文献
攻读学位期间发表论文及成果
致谢
本文编号：3805676
【文章页数】：96 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
ABSTRACT
第一章 绪论
1.1 课题研究的背景和意义
1.2 国内外研究现状
1.2.1 物联网技术发展概况
1.2.2 ZigBee国内发展现状
1.2.3 NB-IoT国内外发展现状
1.3 本论文的主要工作安排
第二章 系统涉及关键技术研究
2.1 物联网技术
2.1.1 物联网通信技术概要
2.1.2 物联网体系结构
2.2 ZigBee技术
2.2.1 ZigBee技术概要
2.2.2 ZigBee网络模型
2.2.3 ZigBee协议架构
2.3 NB-IoT技术
2.3.1 NB-IoT技术概要
2.3.2 NB-IoT网络部署模式
2.3.3 NB-IoT网络体系结构
2.3.4 NB-IoT信号收发工作原理
2.4 本章小结
第三章 系统总体架构设计
3.1 系统的功能分析及设计要求
3.2 方案选择与整体框架设计
3.2.1 总体架构模型设计
3.2.2 方案对比选择
3.3 系统整体框架设计
3.4 本章小结
第四章 系统硬件方案设计
4.1 主要芯片与元器件说明
4.1.1 主控制芯片CC2530
4.1.2 NB-IoT芯片BC
4.1.3 LDF物联网力传感器
4.1.4 电源管理芯片BQ
4.1.5 RS485 接口芯片ZT13085e
4.1.6 稳压芯片FAN
4.1.7 升压芯片MP1540 与降压芯片REG1117-3.3
4.2 硬件电路设计
4.2.1 系统硬件整体框架设计
4.2.2 数据采集端电路设计
4.2.3 ZigBee模块电路设计
4.2.4 NB-IoT模块电路设计
4.3 本章小结
第五章 系统软件方案设计
5.1 系统软件总体设计
5.1.1 系统软件需求分析与框架设计
5.1.2 软件开发平台介绍
5.1.3 Z-stack协议栈程序开发
5.2 基于ZigBee无线通信软件设计
5.2.1 协调器与路由器程序设计
5.2.2 终端采集节点程序设计
5.2.3 显示模块程序设计
5.3 基于NB-IoT模块的软件设计
5.3.1 NB-IoT通信初始化工作
5.3.2 NB-IoT数据传输程序
5.3.3 NB-IoT云平台应用
5.4 本章小结
第六章 系统测试与分析
6.1 主控制模块测试
6.1.1 硬件电路电压测试
6.1.2 供电锂电池充电时长测试
6.1.3 ZigBee协调器与终端节点组网测试
6.1.4 ZigBee网络数据传输测试
6.1.5 主控制模块拉力测量测试
6.2 NB-IoT模块测试
6.2.1 NB-IoT硬件电路测试
6.2.2 NB-IoT信号通道传输测试
6.2.3 NB-IoT数据发送测试
6.3 系统整体测试及结果分析
6.4 本章小结
总结与展望
参考文献
攻读学位期间发表论文及成果
致谢
本文编号：3805676
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