一种基于NB-IoT的建筑结构应力应变采集系统的设计

发布时间：2024-01-31 19:11

　　在城市化建设中,建筑物在施工及建成使用中,一旦发生建筑事故,不但会造成巨大的经济损失,还会严重威胁人们的生命安全。随着物联网日益广泛的应用,可以通过对建筑结构应力应变等相关数据进行采集和分析,来保证建筑物的建设和使用安全。本文设计并实现了一种基于窄带物联网的应力应变采集系统,支持对传感器的自动化采集,并支持系统的自由扩展,同时解决了监测系统远程实时监控的问题。本文的主要研究内容包括:第一,针对建筑物监测的需要,选择三种不同类型的传感器设计了采集模块,改进了振弦传感器的低压扫频激振方法,优化了扫频时间;第二,改进了采集系统的内部通信,通过SPI总线将附近的传感器采集模块与汇集模块相连,再通过433MHz无线通信技术实现汇集模块与中心模块的通信,保证了系统的可扩展性;第三,将NB-IoT技术应用到中心模块中,完善了传统物联网通信方式,进一步提升了采集系统的稳定性;第四,设计并开发了基于浏览器/服务器架构的应用服务器程序,实现了通过浏览器便可以查看建筑结构应力应变相应的数据,进行实时监控。通过对所设计的应力应变采集系统的功能进行的验证与测试,测试结果表明,振弦传感器采集延时低于4s,中心模块...

【文章页数】：75 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
ABSTRACT
第一章 绪论
    1.1 研究背景和意义
    1.2 国内外研究现状
    1.3 研究内容与设计指标
        1.3.1 研究内容
        1.3.2 设计指标
    1.4 论文结构
第二章 采集系统关键技术和理论分析
    2.1 应力应变采集方式
        2.1.1 人工现场采集
        2.1.2 自动化采集
    2.2 传感器理论基础
        2.2.1 振弦式传感器
        2.2.2 容栅式传感器
        2.2.3 电阻式传感器
    2.3 内部通信技术
        2.3.1 有线通信技术
        2.3.2 无线通信技术
    2.4 窄带物联网
        2.4.1 窄带物联网的优势
        2.4.2 窄带物联网对接
    2.5 本章小结
第三章 采集系统方案设计
    3.1 系统整体方案设计
    3.2 传感器采集模块方案设计
        3.2.1 振弦式传感器采集模块
        3.2.2 位移传感器采集模块
        3.2.3 百分表采集模块
    3.3 传感器信息汇集模块方案设计
    3.4 中心数据上传模块方案设计
    3.5 数据解析模块方案设计
    3.6 应用服务器程序方案设计
        3.6.1 数据存储方案设计
        3.6.2 程序功能方案设计
    3.7 本章小结
第四章 采集系统硬件设计
    4.1 数据采集模块
        4.1.1 振弦式传感器采集模块
        4.1.2 位移传感器采集模块
        4.1.3 百分表采集模块
    4.2 传感器信息汇集模块
    4.3 中心数据上传模块
    4.4 PCB图
    4.5 本章小结
第五章 采集系统软件设计
    5.1 电信平台PROFILE与解码插件设计
    5.2 应用服务器软件设计
        5.2.1 软件框架设计
        5.2.2 权限相关功能设计
        5.2.3 传感器相关功能设计
    5.3 本章小结
第六章 采集系统测试与结果分析
    6.1 振弦传感器采集模块测试
        6.1.1 激振电路测试
        6.1.2 拾振电路测试
        6.1.3 频率计算程序测试
    6.2 位移传感器采集模块测试
    6.3 百分表采集模块测试
    6.4 传感器信息汇集模块无线通信测试
    6.5 NB-IOT通信模块测试
    6.6 采集系统整体测试
    6.7 本章小结
第七章 总结与展望
    7.1 总结
    7.2 展望
参考文献
致谢
攻读硕士学位期间的成果



本文编号：3891395