基于GPRS的地下水远程监测系统研究

发布时间：2017-10-05 08:32

  本文关键词：基于GPRS的地下水远程监测系统研究

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【摘要】：我国是一个水资源地理分布严重不平衡的国家,水资源的合理开发、利用效率决定着部分地区乃至整个国家经济发展的速度,也关系着每个居民的生活质量。目前,我国部分地区由于监管力度不够,地下水水资源的浪费和开采无度问题比较严重,甚至出现了地面沉降、土壤盐渍化等恶劣的情况。如何合理有效的开采、监管地下水已是现今急需解决的难题。本文根据淮南市对地下水监控的需求分析,设计了基于GPRS的地下水无线远程监控系统。本系统采用传感领域、通信领域、计算机监控等领域内的先进技术,实现了对监测井的地下水埋深、水位等信息的实时监测,为相关部门提供了一定的参考价值。本文首先详细阐述了课题研究背景、目标和意义,给出了国内外地下水监测领域的发展现状,指出了我国目前在地下水监测领域内的不足。在本系统的功能需求分析基础上,介绍了系统的整体结构、主要功能和特点,确定了以VPN专网作为组网方案,给出了系统的工作原理。详细阐明了GPRS无线网络和VPN专网的数据传输过程和网络结构,数据传输用到的PPP协议、UDP协议,设计了系统传输帧结构并给出了具体传输帧例子。重点对系统硬件结构进行了设计,包括GPRS DTU和GPRS通信模块的选型和电路设计。系统采用以CortexTM-M3为核心的STM32F103VCT6芯片作为主控制器,以SIM900A作为无线通信模块。最后介绍了系统软件的设计过程,具体包括GPRS无线通信模块的软件设计,监测中心软件的整体设计、系统功能模块的设计、数据库的设计、等水位线的设计、前置机的设计并且给出了系统运行的实例。目前系统已投入到实际的使用中。远程监测端、GPRS无线通信网、监测中心三大结构交互配合构成系统整体,实现了对监测点地下水的水位等数据信息的实时监测,节省了大量的人力、物理、财力,符合现今地下水对供需协调、合理开发的要求,同时对监测领域的其他设计也有一定的参考价值。
【关键词】：地下水监测 GPRS通信网 Web中心软件 等水位线 微控制器
【学位授予单位】：安徽理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TP274;TN929.532
【目录】：

• 摘要5-6
• Abstract6-12
• 1 绪论12-18
• 1.1 选题背景12-13
• 1.2 课题研究的目的和意义13
• 1.3 国内外地下水监测研究现状13-16
• 1.3.1 国外地下水监测发展现状13-14
• 1.3.2 国内地下水监测发展现状14-16
• 1.4 课题来源和主要研究内容16-17
• 1.5 本章小结17-18
• 2 系统总体设计18-25
• 2.1 地下水监测系统设计思想原则和依据18-19
• 2.2 系统结构设计19-20
• 2.3 系统工作原理和功能模块设计20-22
• 2.3.1 工作原理20-21
• 2.3.2 功能模块设计21-22
• 2.4 组网方式的选择22-24
• 2.5 本章小结24-25
• 3 地下水监测系统网络和传输协议设计25-40
• 3.1 GPRS无线通信网25-29
• 3.1.1 GPRS网络介绍25-27
• 3.1.2 GPRS网络数据传输过程27-29
• 3.2 VPN虚拟专用网29-30
• 3.2.1 VPN技术简介29
• 3.2.2 VPN专网的优点29-30
• 3.3 地下水监测系统的数据传输过程30-31
• 3.4 系统传输协议设计31-39
• 3.4.1 PPP协议32-35
• 3.4.2 UDP协议35-37
• 3.4.3 系统帧结构设计37-39
• 3.5 本章小结39-40
• 4 地下水监测系统硬件设计40-54
• 4.1 水位传感器41-44
• 4.1.1 水位传感器选型41-42
• 4.1.2 投入式压力传感器介绍42-43
• 4.1.3 投入式压力传感器工作原理43-44
• 4.2 系统微控制器MCU的选型44-48
• 4.2.1 STM32F103xx系列45-46
• 4.2.2 STM32F103VCT6电路设计46-48
• 4.3 GPRS无线传输模块48-53
• 4.3.1 GPRS DTU选型48-49
• 4.3.2 SIM900A模块设计49-53
• 4.4 本章小结53-54
• 5 地下水监测系统软件设计54-75
• 5.1 GPRS DTU软件设计54-56
• 5.2 监测中心软件设计56-63
• 5.2.1 软件总体设计56-57
• 5.2.2 软件UML类图设计57-59
• 5.2.3 主要功能设计59-61
• 5.2.4 水位等值线的设计61-63
• 5.3 数据库的建立63-68
• 5.3.1 ADO.NET技术63-66
• 5.3.2 关系型数据库的设计66-68
• 5.4 前置机的设计68-70
• 5.5 系统运行实例70-74
• 5.6 本章小结74-75
• 6 总结与展望75-76
• 致谢76-77
• 作者简介及攻读研究生学位期间发表的文献77-78
• 参考文献78-79

【参考文献】

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本文编号：975797