联合观测系统虚拟传感器的设计与实现

发布时间：2017-08-01 14:28

  本文关键词：联合观测系统虚拟传感器的设计与实现

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【摘要】：地学研究大多需要长期的监测数据。长期监测数据是宝贵的资料,对于研究长期气候变化及工程措施的长时效果意义重大；但目前由于没有统一规范的信息和数据保存与检索的系统,长期积累的大量野外监测数据没法发挥应有的效果;以往的野外观测系统大多从属于各个项目组,由项目组根据监测任务完成观测点选择、观测站建设、远程传输及数据接收存储分析系统建设。由于建设年代不同、观测内容不同、数据表述不一致、分析方法不同,导致数据的可重用性较差,这极大浪费了野外观测数据资源。本文结合中科院寒旱所“高寒云”建设项目,从野外监测系统所存在的问题和需求出发,设计了联合观测系统总体方案。联合观测系统是一套能够将野外冻土监测数据进行统一的存储、管理及发布的平台,平台采用扁平化的数据库结构完成监测数据及对应相关信息的转化及存储,使得各种信息和数据都能够加以保存,并有利于采用大数据技术对数据和信息的深度挖掘；采用Java语言编程完成前台与数据库的交互,方便各种用户平台的基于B/S架构下的访问。所实现的联合观测系统能够对各种地学观测数据进行统一的存储以确保数据的完整性,并能够根据地学研究的需求对数据进行统一格式的发布以方便地学研究；结合数据格式的多样性、采集格式的多样性以及节点组织结构特点,完成了联合观测系统数据库设计及表结构说明；重点研究了参数变换虚拟传感器和空间虚拟传感器的设计与实现,通过参数变换虚拟传感器的设计、配置和解算,将联合观测系统数据库中的监测原始数据转换为观测要素数值,实现了将NTC热敏电阻监测值转换为对应的温度值；并利用已解算的温度值设计空间虚拟传感器,研究温度与埋深的关系,通过推演计算获得实际不存在的或者无法直接测量的虚拟观测点处的温度值。系统已经部署在我校与寒旱所数据中心服务器上；半年的运行表明：系统结构设计合理、运行稳定；虚拟传感器操作方便、解算精确。
【关键词】：联合观测系统 数据库 NTC热敏电阻 虚拟传感器
【学位授予单位】：西安工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：P642.14;TP212
【目录】：

• 摘要2-4
• Abstract4-8
• 1 绪论8-13
• 1.1 课题的研究背景8-9
• 1.2 国内外研究现状9-11
• 1.2.1 国外研究综述9
• 1.2.2 国内发展概述9-10
• 1.2.3 国内外研究总结10-11
• 1.3 研究意义与价值11
• 1.4 主要研究内容和结构安排11-12
• 1.4.1 本文主要研究内容11-12
• 1.4.2 论文的结构12
• 1.5 本章小结12-13
• 2 联合观测系统的总体设计13-26
• 2.1 联合观测系统的设计目标13
• 2.2 联合观测系统整体结构设计13-15
• 2.3 联合观测系统软件中心设计方案15-18
• 2.3.1 联合观测系统软件设计基本原则15
• 2.3.2 联合观测系统软件开发体系结构选择15-16
• 2.3.3 联合观测系统软件设计16-18
• 2.4 联合观测系统数据库设计18-25
• 2.4.1 数据库设计需求分析18-19
• 2.4.2 联合观测系统数据库的选型方案19
• 2.4.3 数据库的设计19-25
• 2.5 本章小结25-26
• 3 参数变换虚拟传感器的设计26-34
• 3.1 参数变换虚拟传感器定义26
• 3.2 参数变换虚拟传感器的总体设计26-27
• 3.3 参数变换虚拟传感器的算法设计27-29
• 3.3.1 热敏电阻的特性27-28
• 3.3.2 参数变换虚拟传感器换算公式28
• 3.3.3 参数变换虚拟传感器配置表结构设计28-29
• 3.4 参数变换虚拟传感器对数据的解算29-31
• 3.5 联合观测系统中解算结果的显示31-33
• 3.5.1 解算数据的显示31-32
• 3.5.2 解算数据曲线的显示32-33
• 3.6 本章小结33-34
• 4 空间虚拟传感器的设计34-45
• 4.1 需求分析34
• 4.2 空间虚拟传感器的定义34-35
• 4.3 空间虚拟传感器的模型建立35-43
• 4.3.1 多项式逼近模型算法的建立36-39
• 4.3.2 三次样条插值算法39
• 4.3.3 算法误差比较39-43
• 4.4 空间虚拟传感器的应用43-44
• 4.5 本章小结44-45
• 5 系统测试45-51
• 5.1 测试环境搭建45-46
• 5.1.1 服务器硬件配置45
• 5.1.2 VMware虚拟机管理45-46
• 5.2 测试结果46-50
• 5.2.1 wsn野外数据导入与界面数据显示测试46-49
• 5.2.2 参数变换虚拟传感器解算功能测试49-50
• 5.3 本章小结50-51
• 6 结论51-54
• 6.1 本文总结51
• 6.2 展望51-54
• 参考文献54-56
• 攻读硕士学位期间发表的论文56-57
• 致谢57-59

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本文编号：604713