基于物联网的智慧城市实训系统设计与实现

发布时间：2017-10-26 14:12

  本文关键词：基于物联网的智慧城市实训系统设计与实现

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【摘要】：物联网是国家万亿级战略性新兴产业,是四川省重点培育的五大高端成长型产业之一。在发展物联网产业特别是全面推进智慧城市建设的进程中,急需大量熟悉行业标准和技术规范、具备智慧城市工程实施技能和较强技术开发与创新能力的技术技能人才。针对高职院校物联网相关专业实训教学需要,提出了一种基于物联网的智慧城市实训系统的设计方案及实现方法。首先以省内多所高职院校开办的物联网应用技术专业为例,从人才培养定位出发,分析了实训系统的功能需求；然后根据功能需求和相关行业标准,确定了系统的技术架构和功能布局；最后综合运用传感器、ZigBee无线传感网、计算机网络、C/C#/Java应用开发技术等技术手段,开发了一套模拟智慧城市实训系统。论文的具体内容包括如下五个部分：第一部分：需求分析与总体设计。根据四川省多所高职院校物联网相关专业的人才培养目标,分析了实训系统的功能需求,确定了技术架构,规划了功能布局。第二部分：感知层子系统开发。首先以CC2530及多种传感器为核心,设计了满足城市照明监控、交通调度、消防监控、安防监控、环境监测、水文监测等功能需求的硬件模组,然后基于Z-STACK协议栈为各传感器模组开发了驱动程序及有关单片机控制程序。第三部分：传输层子系统开发。首先基于STM32单片机、Wifi通信模块和CC2530模块,设计了ZigBee-Wifi网关,然后开发了ZigBee无线传输层软件及运行于ZigBee-Wifi网关上的STM32软件。第四部分：应用层子系统开发。以水文监测系统为例,根据功能需求设计了基于SQL Server 2005的数据库表,介绍了运行于PC上的TCP服务采集服务软件及基于Web的应用展示软件的开发方法。第五部分：系统功能测评与推广应用情况。介绍了实训系统的主要功能及其在相关院校的应用情况,分析了存在的不足及改进方向。
【关键词】：物联网 智慧城市 实训系统
【学位授予单位】：西南交通大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TP311.52;TP391.44;TN929.5
【目录】：

• 摘要6-7
• Abstract7-12
• 第1章 绪论12-15
• 1.1 选题背景及研究意义12
• 1.1.1 选题背景12
• 1.1.2 研究意义12
• 1.2 国内外的研究现状12-13
• 1.3 论文的研究内容及安排13-15
• 1.3.1 研究的主要内容13-14
• 1.3.2 章节安排14-15
• 第2章 需求分析与总体设计15-23
• 2.1 需求分析15-16
• 2.1.1 专业定位分析15
• 2.1.2 功能需求分析15-16
• 2.2 总体设计16-23
• 2.2.1 设计依据16-17
• 2.2.3 技术架构17-21
• 2.2.3.1 城市照明监控系统17-18
• 2.2.3.2 城市交通调度系统18-19
• 2.2.3.3 城市消防监控系统19
• 2.2.3.4 小区安防监控系统19
• 2.2.3.5 城市环境监测系统19-20
• 2.2.3.6 城市水文监测系统20-21
• 2.2.4 功能布局21-23
• 第3章 硬件设计23-42
• 3.1 感知层子系统硬件电路设计23-39
• 3.1.1 城市照明监控系统感知层硬件电路设计23-27
• 3.1.1.1 灯光控制节点设计23-25
• 3.1.1.2 光照传感器节点设计25-27
• 3.1.2 城市交通调度系统感知层硬件电路设计27-31
• 3.1.2.1 交通灯节点电路设计27-28
• 3.1.2.2 桥梁形变监测节点设计28-29
• 3.1.2.3 道闸控制器节点设计29-31
• 3.1.3 城市消防监控系统感知层硬件电路设计31-33
• 3.1.3.1 烟雾传感器节点设计31-32
• 3.1.3.2 喷淋控制与报警器节点设计32-33
• 3.1.4 小区安防监控系统感知层硬件电路设计33-35
• 3.1.4.1 红外对射与张力围栏传感器节点设计33-34
• 3.1.4.2 车载巡更节点设计34-35
• 3.1.4.3 视频监控设备选型35
• 3.1.5 城市环境监测系统感知层硬件电路设计35-37
• 3.1.5.1 温湿度传感器节点设计35
• 3.1.5.2 粉尘检测传感器节点设计35-36
• 3.1.5.3 有害气体检测传感器节点设计36
• 3.1.5.4 声光报警器节点设计36-37
• 3.1.6 城市水文监测系统感知层硬件电路设计37-39
• 3.1.6.1 水位传感器节点设计37-38
• 3.1.6.2 风速及风向传感器节点设计38-39
• 3.2 传输层子系统ZigBee网关电路设计39-42
• 第4章 软件开发42-66
• 4.1 感知层及ZigBee传输层子系统程序设计42-53
• 4.1.1 通讯协议规划42-46
• 4.1.1.1 数据传输接口分布42
• 4.1.1.2 系统通讯协议规划42-46
• 4.1.2 子系统程序实现46-53
• 4.1.2.1 数据结构设计47-48
• 4.1.2.2 射频发送功能函数设计48
• 4.1.2.3 业务应用程序设计48-53
• 4.2 ZigBee-Wifi网关软件实现53-55
• 4.3 应用层子系统软件实现55-66
• 4.3.1 服务器数据库设计56-57
• 4.3.2 数据采集服务软件开发57-62
• 4.3.3 Web展示软件开发62-66
• 第5章 系统功能测评与推广应用情况66-70
• 5.1 主要功能66-69
• 5.2 推广应用情况69-70
• 第6章 总结与展望70-72
• 6.1 研究总结70
• 6.2 工作展望70-72
• 参考文献72-76
• 致谢76-77
• 攻读硕士学位期间发表的论文及科研成果77

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本文编号：1099004