基于物联网的水务监管系统典型功能模块研究与设计
发布时间：2021-01-01 21:36
近年来,水资源、水环境的安全和质量问题影响了社会的稳步发展和每个人的切身利益,加强城市河域排污口监控势在必行。本文以某城市河域排污口为监控对象,利用物联网、嵌入式等技术手段,设计并实现了水务监管系统的典型功能模块,并就硬件部署和软件设计中遇到的典型问题进行了综合分析,构成了水务监管典型应用系统。满足了城市水务监管相关的典型需求,为相关水利部门进行水质分析提供了数据参考。本文在对城市水务监控的典型需求,信息化、自动化手段在水务监管方面的应用系统现状,以及物联网相关典型问题系统的综述基础上,对基于物联网的水务监管系统两类典型核心功能进行了具体研究,包括基于物联网的水质监控功能模块、基于物联网的水务物资管理功能模块。针对基于物联网的水质监控功能模块,重点进行了面向典型参数（主要是水质、水量、水位等）的现场传感器网络节点的嵌入式硬件、通信功能的设计,通过普通节点、中心节点（远程终端单元RTU）和服务器间的协同,实现了分层与分布式相结合的在线监控传感器网络。在硬件部署方面,针对水质监测,结合嵌入式功耗管理、长距离无线通信（LoRa）技术实现了隐蔽监测的方案,从而强化了执法检查的实际效果。针对基于...
【文章来源】：天津大学天津市 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：92 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
典型排污口现场实物图
图 2-2 基于物联网的水务物资管理功能模块系统功能图水务设备物资物联网监管功能模块中，PC 端和手持机端软件需求之间的共性，即相当多的业务既可以 PC 端实现也可以手持机端实现；PC 机端软件需求又有一定的交叉，即部分（如盘点、点检、巡检任务的下）业务需要通过 PC 端和手持机端软件协同进行。所以，在第四章的需求分析中，以 PC 端为主，并且将与 PC 端具有共的手持机端需求在 PC 端部分一并分析；而将手持机端具有特殊性的需手持机端部分强调说明。OID 技术 OID 发展背景
对应物联网典型的三层结构，即感知层、通信层和应用处理层，对水质监测系统的整体架构做出了如图3-1 的设计。图 3-1 中感知层包括水质监测采集节点、无线网关等，构成了水质监测无线传感器网络（WSN），通过水位传感器、溶解氧传感器、氨离子传感器、流量传感器等获取排污口的污水数据，经 LoRa 射频传输模块进行无线传输，将数据传输到 RTU 单元集中和处理，再传送至监控中心，应用处理层是对接收到的数据进行处理、显示和存储。由于本文所针对的系统隐蔽安装与工作的特殊需求，系统整体架构中，特别表示出了蓄电池部分。图 3-1 中，整个水质监测系统是由部署在监测区域内的人工布局或随机分散的“节点”构建的，每个节点连接一个或多个传感器。而每个传感器网络节点通常包括以下几部分：一个能量来源和微控制器、一个内部天线或连接到外部天线、一个传感器与电子电路[36]。其中传感器节点的数据通过网络路由传输到监控中心，网络的拓扑结构是多跳无线网状网络。水质监测系统基于物联网进行设计，感知层的若干传感器在本地处理层的RTU 单元的指令下周期性的采集水质数据，系统采用 LoRa 网关+支持 LoRa 无线的 RTU 组网方式进行组网
【参考文献】：
期刊论文
[1]地表水水质监测现状分析与对策[J]. 杨雪梅. 化工设计通讯. 2017(12)
[2]地表水水质监测现状分析与对策[J]. 杨俊媛. 科技经济导刊. 2017(16)
[3]基于VR和物联网的水利自动化监控系统[J]. 赵海泉,潘琦. 科技展望. 2016(35)
[4]OID标识与统一社会信用代码数据关联技术分析与研究[J]. 韩雪,周钢,马文静,张雯文. 标准科学. 2016(10)
[5]基于LoRa的智能抄表系统设计与实现[J]. 赵太飞,陈伦斌,袁麓,胡小乔. 计算机测量与控制. 2016(09)
[6]基于物联网技术的物资管理系统设计[J]. 陈宇. 通讯世界. 2016(16)
[7]物联网技术在水利业务中的应用[J]. 李奇林. 湖南水利水电. 2016(03)
[8]海河流域农村水利发展现状分析及发展对策研究[J]. 王佰伟,何慧凝. 中国水利. 2015(21)
[9]物联网在现代水利建设中的应用[J]. 刘得俊. 现代农业科技. 2015(10)
[10]全国水利信息化发展“十三五”规划关键问题的研究与思考[J]. 曾焱,王爱莉,黄藏青. 水利信息化. 2015(01)
博士论文
[1]大规模射频标签识别、检测与估计技术研究[D]. 刘秀龙.大连理工大学 2016
硕士论文
[1]基于LoRa技术的农业环境监测平台的设计与实现[D]. 李潇杨.河北科技大学 2018
[2]基于Lora基站的终端测试系统设计与实现[D]. 刘燕君.武汉工程大学 2017
[3]无线LoRa在输电线路监测中的组网设计与实现[D]. 陈伦斌.西安理工大学 2017
[4]Lora在智慧农业传输层中的应用研究[D]. 贺松杰.河南工业大学 2017
[5]基于ZigBee网络的油井物联网系统RTU开发[D]. 赵斐.河南科技大学 2017
[6]基于C/S模式的企业物资管理系统的设计与实现[D]. 陈家根.电子科技大学 2017
[7]基于LORA通信的无线水表抄表系统的设计[D]. 王瑞.东华理工大学 2016
[8]基于WSN的水产养殖水质监控系统设计与实现[D]. 黄丹丹.东南大学 2016
[9]基于无线传感器网络的水质监测系统研究[D]. 谭大国.安徽理工大学 2016
[10]基于LoRa智能电能表的研究与设计[D]. 辛雄.湖北工业大学 2016
本文编号：2952035
【文章来源】：天津大学天津市 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：92 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
典型排污口现场实物图
图 2-2 基于物联网的水务物资管理功能模块系统功能图水务设备物资物联网监管功能模块中，PC 端和手持机端软件需求之间的共性，即相当多的业务既可以 PC 端实现也可以手持机端实现；PC 机端软件需求又有一定的交叉，即部分（如盘点、点检、巡检任务的下）业务需要通过 PC 端和手持机端软件协同进行。所以，在第四章的需求分析中，以 PC 端为主，并且将与 PC 端具有共的手持机端需求在 PC 端部分一并分析；而将手持机端具有特殊性的需手持机端部分强调说明。OID 技术 OID 发展背景
对应物联网典型的三层结构，即感知层、通信层和应用处理层，对水质监测系统的整体架构做出了如图3-1 的设计。图 3-1 中感知层包括水质监测采集节点、无线网关等，构成了水质监测无线传感器网络（WSN），通过水位传感器、溶解氧传感器、氨离子传感器、流量传感器等获取排污口的污水数据，经 LoRa 射频传输模块进行无线传输，将数据传输到 RTU 单元集中和处理，再传送至监控中心，应用处理层是对接收到的数据进行处理、显示和存储。由于本文所针对的系统隐蔽安装与工作的特殊需求，系统整体架构中，特别表示出了蓄电池部分。图 3-1 中，整个水质监测系统是由部署在监测区域内的人工布局或随机分散的“节点”构建的，每个节点连接一个或多个传感器。而每个传感器网络节点通常包括以下几部分：一个能量来源和微控制器、一个内部天线或连接到外部天线、一个传感器与电子电路[36]。其中传感器节点的数据通过网络路由传输到监控中心，网络的拓扑结构是多跳无线网状网络。水质监测系统基于物联网进行设计，感知层的若干传感器在本地处理层的RTU 单元的指令下周期性的采集水质数据，系统采用 LoRa 网关+支持 LoRa 无线的 RTU 组网方式进行组网
【参考文献】：
期刊论文
[1]地表水水质监测现状分析与对策[J]. 杨雪梅. 化工设计通讯. 2017(12)
[2]地表水水质监测现状分析与对策[J]. 杨俊媛. 科技经济导刊. 2017(16)
[3]基于VR和物联网的水利自动化监控系统[J]. 赵海泉,潘琦. 科技展望. 2016(35)
[4]OID标识与统一社会信用代码数据关联技术分析与研究[J]. 韩雪,周钢,马文静,张雯文. 标准科学. 2016(10)
[5]基于LoRa的智能抄表系统设计与实现[J]. 赵太飞,陈伦斌,袁麓,胡小乔. 计算机测量与控制. 2016(09)
[6]基于物联网技术的物资管理系统设计[J]. 陈宇. 通讯世界. 2016(16)
[7]物联网技术在水利业务中的应用[J]. 李奇林. 湖南水利水电. 2016(03)
[8]海河流域农村水利发展现状分析及发展对策研究[J]. 王佰伟,何慧凝. 中国水利. 2015(21)
[9]物联网在现代水利建设中的应用[J]. 刘得俊. 现代农业科技. 2015(10)
[10]全国水利信息化发展“十三五”规划关键问题的研究与思考[J]. 曾焱,王爱莉,黄藏青. 水利信息化. 2015(01)
博士论文
[1]大规模射频标签识别、检测与估计技术研究[D]. 刘秀龙.大连理工大学 2016
硕士论文
[1]基于LoRa技术的农业环境监测平台的设计与实现[D]. 李潇杨.河北科技大学 2018
[2]基于Lora基站的终端测试系统设计与实现[D]. 刘燕君.武汉工程大学 2017
[3]无线LoRa在输电线路监测中的组网设计与实现[D]. 陈伦斌.西安理工大学 2017
[4]Lora在智慧农业传输层中的应用研究[D]. 贺松杰.河南工业大学 2017
[5]基于ZigBee网络的油井物联网系统RTU开发[D]. 赵斐.河南科技大学 2017
[6]基于C/S模式的企业物资管理系统的设计与实现[D]. 陈家根.电子科技大学 2017
[7]基于LORA通信的无线水表抄表系统的设计[D]. 王瑞.东华理工大学 2016
[8]基于WSN的水产养殖水质监控系统设计与实现[D]. 黄丹丹.东南大学 2016
[9]基于无线传感器网络的水质监测系统研究[D]. 谭大国.安徽理工大学 2016
[10]基于LoRa智能电能表的研究与设计[D]. 辛雄.湖北工业大学 2016
本文编号：2952035
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