基于嵌入式系统的货轮油柜激光测距系统的研究与设计

发布时间：2017-06-19 14:14

  本文关键词：基于嵌入式系统的货轮油柜激光测距系统的研究与设计，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：在货轮油柜的油量测量中,传统的测量方式是采用卷尺下面吊着铅坠的方式,通过测量卷尺上附着燃油的长度来确定油的深度,进而通过人工查表的方式查询对应温度等因素下的具体燃油量。这种方式不仅十分繁琐,而且会将燃油带到甲板上,对工作人员人身安全和健康带来了不小的隐患。目前市面上的小型激光测距仪,一般仅能提供固定目标的测量和显示的功能,无法满足油柜测量的需求。本文通过比较现在市面上小型激光测距仪的优缺点,针对其无法精确测量动态目标、无法进行大量数据的存储和传输等缺点以及货轮油柜测量的实际需求,提出了一个基于嵌入式系统的激光测距系统。与一般的手持激光测距仪相比,该系统不仅可以完成距离的测量,而且可以对测量数据进行有效的处理,并进行加密存储、安全传输。并且有配套的软件客户端,可以对系统的数据信息进行管理。本文通过对激光测距原理以及测量效果的比较,选择相位式激光测距传感器以满足油柜测量对测量距离以及精度的要求。同时使用树莓派作为嵌入式系统的主控,结合LCD触摸屏、条码扫描模块等传感器模块完成测距仪的硬件设计。并使用Qt结合SQLite数据库在硬件端进行GUI界面的设计,配合LCD触屏以满足激光测距仪的人机交互需求。通过使用小波阈值降噪,最小二乘法数据拟合等方法实现了测量数据的处理。通过TCP传输协议以及MD5加密算法实现数据的安全传输,通过使用SMTP协议以及MIME协议实现通过邮件传输测量数据,通过SQLite数据库加密保证数据库的数据安全。同时完成PC客户端的设计,可以更加方便直观的查看和管理测量数据、员工信息以及油柜信息。可以进行测量记录的查询和Excel格式导出,可以进行员工和油柜信息的查询、增加和删除等操作。经过实验验证,该系统可以实现预期的要求,各项功能均已基本实现。激光测距仪可以完成数据测量、处理、存储以及上传的功能,PC客户端可以完成安全登陆、测量记录查询、测量数据导出、员工油柜信息管理等功能,整个系统的硬件软件交互正常。本文为货轮油柜的测量提出了一种基于嵌入式系统的解决方案,给未来油柜的测量方式提供了一个参考,具有一定的实际意义。
【关键词】：嵌入式 激光测距 树莓派 Qt
【学位授予单位】：中国地质大学(北京)
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TN249
【目录】：

• 摘要5-6
• Abstract6-10
• 第1章 绪论10-15
• 1.1 课题研究背景10-12
• 1.2 课题研究现状与本论文研究的意义12
• 1.3 激光测距系统简介12-13
• 1.4 论文内容与组织结构安排13-15
• 第2章 激光测距技术介绍15-22
• 2.1 激光测距仪种类15-16
• 2.2 脉冲式激光测距技术16-17
• 2.2.1 脉冲式激光测距原理16
• 2.2.2 脉冲式激光测距特点16-17
• 2.3 相位式激光测距技术17-19
• 2.3.1 相位式激光测距原理17-18
• 2.3.2 测尺与多值问题18-19
• 2.4 其他激光测距技术简介19-21
• 2.4.1 三角法激光测距技术19-20
• 2.4.2 干涉法激光测距技术20-21
• 2.5 本课题激光测距模块选择21-22
• 2.5.1 脉冲法和相位法激光测距的比较21
• 2.5.2 本课题激光测距方法选择21-22
• 第3章 嵌入式系统配置及资源分配22-33
• 3.1 硬件平台介绍22-23
• 3.2 系统配置23-29
• 3.2.1 树莓派系统烧录23-24
• 3.2.2 串口配置24-25
• 3.2.3 无线网卡配置25-27
• 3.2.4 Qt环境配置27-28
• 3.2.5 RTC模块I2C配置28-29
• 3.3 SQLite3交叉编译29-31
• 3.3.1 SQLite简介29-30
• 3.3.2 SQLite3树莓派交叉编译30-31
• 3.4 树莓派硬件资源分配31-33
• 3.4.1 激光测距模块31
• 3.4.2 LCD触摸屏31-32
• 3.4.3 条码模块以及无线网卡32
• 3.4.4 RTC模块32-33
• 第4章 测距仪嵌入式GUI的Qt实现33-54
• 4.1 Qt开发环境介绍33-34
• 4.1.1 Qt概述33-34
• 4.1.2 信号与槽机制34
• 4.2 串口通信实现34-35
• 4.3 扫码模块输入子系统数据传输35-37
• 4.4 Qt结合SQLite实现数据的存储和处理37-40
• 4.4.1 Qt的SQL支持37
• 4.4.2 Qt使用SQLite实现37-38
• 4.4.3 Qt中实现SQLite数据库加密38-40
• 4.5 激光测距修正算法实现40-46
• 4.5.1 小波变换阈值去噪40-44
• 4.5.2 最小二乘法数据拟合44-46
• 4.6 TCP与邮件安全传输设计46-50
• 4.6.1 TCP数据传输设计46-49
• 4.6.2 邮件传输设计49-50
• 4.7 嵌入式操作界面设计50-54
• 4.7.1 员工登录界面50-51
• 4.7.2 员工测量模块设计51-53
• 4.7.3 管理员数据管理模块设计53-54
• 第5章 PC软件客户端设计54-62
• 5.1 TCP客户端与服务器54-55
• 5.1.1 TCP客户端/服务器介绍54
• 5.1.2 MD5安全登录实现54-55
• 5.2 PC软件客户端设计55-61
• 5.2.1 PC客户端界面功能56
• 5.2.2 PC客户端界面结构56-57
• 5.2.3 测量数据管理界面设计57-59
• 5.2.4 员工信息管理界面59-61
• 5.3 TCP服务器设计61-62
• 第6章 系统测试62-71
• 6.1 激光测距仪功能测试62-66
• 6.1.1 硬件模块联合测试62-64
• 6.1.2 激光测距仪组装测试64-66
• 6.2 测量修正算法可靠性测试66-68
• 6.2.1 激光测距数据采集66-67
• 6.2.2 数据处理效果67-68
• 6.3 激光测距系统软件功能测试68-70
• 6.3.1 登录验证功能68-69
• 6.3.2 测量数据查询与Excel输出功能69-70
• 6.4 激光测距系统联合测试70-71
• 第7章 总结与展望71-73
• 致谢73-74
• 参考文献74-77
• 附录77

  本文关键词：基于嵌入式系统的货轮油柜激光测距系统的研究与设计，，由笔耕文化传播整理发布。

本文编号：462781