基于NB-IoT的煤气罐监控终端的设计与实现
发布时间：2021-05-12 02:16
近年来在国家大力进行生态文明建设,推进“煤改气”的同时,煤气泄漏、爆炸事件时有发生,对居民人身财产造成重大威胁。通过对煤气泄漏、爆炸原因进行分析,发现造成事故的主要因素为用户不当的使用习惯和煤气罐的质量问题,因此加强煤气罐管理势在必行。可以通过技术手段实现煤气罐实时、数字化地管理,提高对煤气罐管理的水平。根据煤气罐安全监控的需求,设计了一款用于对煤气罐实时监控的终端设备。监控终端可以实时感知煤气罐所处环境信息,并将信息通过NB-IoT（窄带物联网）网络上报给物联网云平台。物联网云平台接收并保存终端信息,可以随时查看煤气罐温度、煤气余量、位置等状态信息,并对火灾、煤气泄漏等危险事件进行报警。设计了运输模式判别算法用于低功耗控制并移植到单片机中。测试结果表明,该终端结构合理、数据采集准确、通信能力强、功耗低,能够满足煤气罐安全监控的需求。本文的工作主要为以下五个方面:（1）对煤气罐使用过程中的问题进行了分析,对现有煤气罐安全管理技术进行了调研,研究了 NB-IoT技术的发展。在此基础上,进行了煤气罐监控终端的需求分析,提出了煤气罐监控系统、终端结构、终端硬件的方案。还讨论了设计中数据可靠采...
【文章来源】：北京交通大学北京市 211工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：90 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
致谢
摘要
ABSTRACT
1 引言
1.1 选题的研究背景及意义
1.2 相关领域国内外研究现状
1.2.1 可燃气体报警器
1.2.2 NB-IoT技术
1.2.3 煤气罐安全管理系统
1.3 论文主要工作及结构安排
2 煤气罐监控终端整体方案设计
2.1 煤气罐监控终端需求分析
2.1.1 功能需求分析
2.1.2 设计原则
2.1.3 性能参数需求分析
2.1.4 成本分析
2.2 煤气罐监控终端整体方案设计
2.2.1 煤气罐监控系统方案设计
2.2.2 煤气罐监控终端外壳结构设计
2.2.3 煤气罐监控终端硬件方案设计
2.3 煤气罐监控终端设计的关键问题及解决方案
2.4 本章小节
3 煤气罐监控终端硬件的设计
3.1 煤气罐监控终端硬件总体架构设计
3.2 煤气罐监控终端硬件电路设计
3.2.1 主控模块电路设计
3.2.2 煤气浓度传感器电路设计
3.2.3 温度传感器电路设计
3.2.4 电池电压检测电路设计
3.2.5 压力传感器电路设计
3.2.6 定位模块电路设计
3.2.7 无线通信模块电路设计
3.2.8 电源模块电路设计
3.3 PCB设计
3.3.1 PCB设计流程
3.3.2 PCB布局
3.3.3 PCB布线
3.4 本章小结
4 煤气罐监控终端的软件设计
4.1 煤气罐监控终端软件总体设计
4.2 煤气罐监控终端智能控制相关程序设计
4.2.1 系统逻辑控制程序
4.2.2 初始化程序
4.2.4 UART串口程序
4.2.5 终端运输模式切换程序
4.3 数据采集程序的设计
4.3.1 煤气浓度采集程序
4.3.2 温度采集程序
4.3.3 电池电压采集程序
4.3.4 压力采集程序
4.3.5 位置信息采集程序
4.4 NB-IoT无线通信程序的设计
4.5 物联网云平台
4.5.1 中国电信物联网开放平台简介
4.5.2 中国电信物联网开放平台对接
4.6 本章小结
5 终端运输模式识别算法的设计
5.1 GPS原始数据处理
5.1.1 GPS原始数据来源与结构
5.1.2 GPS原始数据预处理
5.1.3 GPS轨迹相关概念
5.2 GPS轨迹特征参数提取
5.2.1 GPS轨迹分析
5.2.2 特征参数选取与分析
5.3 基于支持向量机的运输模式识别算法
5.3.1 SVM原理
5.3.2 运输模式识别实验与结果分析
5.4 模式识别算法在MSP430中的实现
5.5 本章小结
6 煤气罐监控终端的样机测试
6.1 终端外壳结构装配测试
6.2 终端功能测试
6.1.1 温度采集测试
6.1.2 煤气泄漏报警测试
6.1.3 电池电压采集测试
6.1.4 称重测试
6.1.5 定位测试
6.1.6 无线通信测试
6.3 系统功耗测试
6.4 本章小结
7 总结与展望
7.1 工作总结
7.2 工作展望
参考文献
作者简历及攻读硕士学位期间取得的研究成果
学位论文数据集
本文编号：3182539
【文章来源】：北京交通大学北京市 211工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：90 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
致谢
摘要
ABSTRACT
1 引言
1.1 选题的研究背景及意义
1.2 相关领域国内外研究现状
1.2.1 可燃气体报警器
1.2.2 NB-IoT技术
1.2.3 煤气罐安全管理系统
1.3 论文主要工作及结构安排
2 煤气罐监控终端整体方案设计
2.1 煤气罐监控终端需求分析
2.1.1 功能需求分析
2.1.2 设计原则
2.1.3 性能参数需求分析
2.1.4 成本分析
2.2 煤气罐监控终端整体方案设计
2.2.1 煤气罐监控系统方案设计
2.2.2 煤气罐监控终端外壳结构设计
2.2.3 煤气罐监控终端硬件方案设计
2.3 煤气罐监控终端设计的关键问题及解决方案
2.4 本章小节
3 煤气罐监控终端硬件的设计
3.1 煤气罐监控终端硬件总体架构设计
3.2 煤气罐监控终端硬件电路设计
3.2.1 主控模块电路设计
3.2.2 煤气浓度传感器电路设计
3.2.3 温度传感器电路设计
3.2.4 电池电压检测电路设计
3.2.5 压力传感器电路设计
3.2.6 定位模块电路设计
3.2.7 无线通信模块电路设计
3.2.8 电源模块电路设计
3.3 PCB设计
3.3.1 PCB设计流程
3.3.2 PCB布局
3.3.3 PCB布线
3.4 本章小结
4 煤气罐监控终端的软件设计
4.1 煤气罐监控终端软件总体设计
4.2 煤气罐监控终端智能控制相关程序设计
4.2.1 系统逻辑控制程序
4.2.2 初始化程序
4.2.4 UART串口程序
4.2.5 终端运输模式切换程序
4.3 数据采集程序的设计
4.3.1 煤气浓度采集程序
4.3.2 温度采集程序
4.3.3 电池电压采集程序
4.3.4 压力采集程序
4.3.5 位置信息采集程序
4.4 NB-IoT无线通信程序的设计
4.5 物联网云平台
4.5.1 中国电信物联网开放平台简介
4.5.2 中国电信物联网开放平台对接
4.6 本章小结
5 终端运输模式识别算法的设计
5.1 GPS原始数据处理
5.1.1 GPS原始数据来源与结构
5.1.2 GPS原始数据预处理
5.1.3 GPS轨迹相关概念
5.2 GPS轨迹特征参数提取
5.2.1 GPS轨迹分析
5.2.2 特征参数选取与分析
5.3 基于支持向量机的运输模式识别算法
5.3.1 SVM原理
5.3.2 运输模式识别实验与结果分析
5.4 模式识别算法在MSP430中的实现
5.5 本章小结
6 煤气罐监控终端的样机测试
6.1 终端外壳结构装配测试
6.2 终端功能测试
6.1.1 温度采集测试
6.1.2 煤气泄漏报警测试
6.1.3 电池电压采集测试
6.1.4 称重测试
6.1.5 定位测试
6.1.6 无线通信测试
6.3 系统功耗测试
6.4 本章小结
7 总结与展望
7.1 工作总结
7.2 工作展望
参考文献
作者简历及攻读硕士学位期间取得的研究成果
学位论文数据集
本文编号：3182539
本文链接：https://www.wllwen.com/kejilunwen/shiyounenyuanlunwen/3182539.html
