面向海绵城市的水深监测系统研究

发布时间：2020-07-28 15:29

【摘要】：近年来,暴雨灾害、城市内涝在我国频频发生,水质污染和水生物栖息地丧失问题严重,传统的城市建设排洪抗险能力不足,而且存在雨水流失等资源浪费的情况,这不仅严重伤害了我们的生态环境,对人们的安适生活和财产安全也造成了极大损害。一些专家认为,传统的城市建设开发模式已经无法对生态保护和社会发展提供足够的保障,基于此种情况我国提出了海绵城市的理念,这是一种解决城市雨洪管理难题的城市建设新模式。本论文研究的是面向海绵城市的水深监测系统,该系统能够对雨水积涝的情况进行监测和预报警,从而可以有效缓解城市因雨水采集和排放所引发的问题。论文首先阐述了面向海绵城市的水深监测系统研究的研究背景、相关概念、相关的关键技术、设计的思路和原则,分析了海绵城市建设与物联网(Internet of things,简称IOT,下同)技术的关系,总结了IOT中的传感器技术在海绵城市建设中所起的支撑作用。其次,论文对海绵城市的水深监测系统做了总体的设计,阐述了其所懫用的IOT网络体系和服务体系的结构设计、所用关键技术等。研究了Zigbee技术结合传感器技术组成的无线传感网络用以解决系统网络的通信问题,对海绵城市的雨水存储信息进行实时监测、传输、处理,如有异常,应急预警和控制系统可以实现自动报警并启动应急排放系统,降低安全事故的发生几率,提升海绵城市对雨洪灾害的快速响应和处理效率。最后,论文以液位传感器技术为抓手进行海绵城市水深监测系统研究。但是在对液位传感器做静态标定时,原始测量数据通常都是呈现非线性分布的。为此,论文设计了一个液位传感器的静态标定系统,该系统由液位传感器、I-V转换兼放大电路、下位单片机STM32F107数据采集和一台对数据处理的上位PC机四部分组成,其中STM32F107与上位PC机的数据传送通过USB的通信方式实现。在数据处理方面,论文提出了一种自适应的CID算法,首先对每个样本点采集到的数据做统计分析、分析验证和CID操作,其次对处理好的数据做曲线拟合,最终对拟合结果进行补偿处理。实验结果表明,论文实现的系统和算法,能够有效地服务于海绵城市水深监测系统,为进一步系统性实现海绵城市技术提供可靠的技术支撑。
【学位授予单位】：安徽建筑大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：TU992
【图文】：

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安徽建筑大学硕士学位论文第二章海绵城市水深监测系统的相关技术2005 年 11 月 17 日于突尼斯召开的“信息社会世界峰会”（world summit on theinformation society, WSIS ）上，由国际电信联盟（ internationaltelecommunication union, ITU）发布的《ITU 互联网报告 2005：物联网》表明，无所不在的 IOT 通讯革命就会马上到来，全世界的实物从车轮到毛刷、从建筑到牙膏都能够通过 Internet 主动完成数据的交互。2008 年 3 月于苏黎世召开的世界第一个国际 IOT 会议，与会各国的专家讨论了IOT 的新理念与技术包括怎样推动 IOT 的发展。2009 年 1 月，美国前任总统奥巴马举行了工商界首脑“圆桌会议”，在会上 IBM 公司 CEO 抛出了“智慧地球”的观点，提议在新一代智慧型的基建设施方面加大投入，结合计算机智能化的技术为美国创设出新的竞争资本。“智慧地球”这一概念得到了美国政府和科技界的积极回应，也深深

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12传感器（Smart Sensor）再升级发展到嵌入式 Web 传感器（Embedded Web Sensor）的历程。在海绵城市水深监测系统的建设中需要大量的安装和布置液位传感器，以做到对海绵城市的全方位监测。无线传感网（Wireless Sensor Network, 简称 WSN）技术代表的是传感器网络设计中新用的一种新型信息管理系统。它具有对数据懫集、处理、传输、汇总等功能，具有微型化、低功耗、运营与维护成本低和适合运动目标、组网方式灵活等特点[32]。（2）接入网技术根据对 IOT 网络层给予的定义，它的工作范围能够分为两个部分：一部分代表的是存贮容量不大、占据空间不大、演算能力不是太强和能量较低的智能化小物体间的

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图 3.2 感知节点硬件结构框图位传感器节点的软件系统部分用来决定终端硬件的作业方式和任务，为议的应用创造一个可控的操作环境，还有方便使用操作人员可以很好的成网络完成协同工作、安全作业、自组织和节约能耗等，以降低网络的位传感器节点的应用软件部分包括针对特定的应用任务和用来创立与的中间件，牵扯到了操作系统、传感驱动和中间件管理等其他技术，

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