基于Android和LoRa的工业化气体浓度远程监控系统
发布时间：2023-08-01 18:53
随着网络通信技术与智能移动终端技术日新月异的发展,远程监控系统的实时性和便捷性得到了巨大提高。而随着当今时代工业生产规模的不断扩大,易燃有害气体也在不断衍生,所以构建工业化气体浓度监测的远程监控系统越来越重要,工业化气体浓度远程监控系统的设计包括气体检测终端与远程监控技术两个方面。目前市面上的气体检测终端广泛存在检测气体单一、稳定性差、精度不高等问题,并且大多采用便携式,需要去现场采集,效率不高且实时性监控不够。在无线通信监控系统应用方面,传统上大多采用ZigBee、WIFI、3G/4G等技术进行通信,而这些技术具有不适用于长距离通信、抗干扰能力弱、成本高等相应缺点,并不适用于监控工业现场。因此,如何扩大通信距离、增强抗干扰的能力、使组网更加便捷、提高终端检测仪的稳定性与实时性等,成了工业化远程监控系统中迫切需要研究的问题。本论文将基于扩频原理的长距离(Long Range,LoRa)无线传输技术运用到工业化远程监控系统中,并考虑在实际应用中,工业易燃有害气体的多样性以及环境的特殊性会对采集信号造成一定的干扰,设计了一种基于Android和LoRa的工业化气体浓度远程监控系统。该系统整...
【文章页数】：76 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
1.1.1 研究背景
1.1.2 研究意义
1.2 国内外研究现状
1.2.1 气体检测仪国内外研究现状
1.2.2 LoRa网络国内外部署发展状况
1.3 论文主要内容和章节安排
1.3.1 主要内容
1.3.2 章节安排
第二章 总体方案的设定及关键技术研究
2.1 总体方案设定
2.2 LoRa技术
2.2.1 LoRa通信技术介绍
2.2.2 LoRaWAN协议
2.2.3 扩频通信原理
2.2.4 LoRa数据格式和数据包结构分析
2.2.5 空中传输时间计算
2.2.6 LoRa无线频段选择
2.3 GPRS技术
2.3.1 GPRS简介
2.3.2 GPRS网络体系
2.4 Android应用程序开发
2.4.1 Android系统简介
2.4.2 Android软件架构
2.4.3 Android开发环境搭建过程
2.4.4 Android开发四大组件
第三章 气体浓度远程监控系统硬件设计与实现
3.1 汇聚节点硬件设计
3.1.1 STM32F103核心电路设计
3.1.2 汇聚节点电源管理电路设计
3.1.3 I/O接口电路设计
3.1.4 SWD调试接口电路设计
3.1.5 LCD显示电路设计
3.1.6 汇聚节点硬件实物实现图
3.2 采集节点硬件设计
3.2.1 STC15W408AS核心电路设计
3.2.2 采集节点电源管理电路设计
3.2.3 采集节点硬件实物实现图
3.3 SX1278射频模块硬件设计
3.3.1 简述
3.3.2 SX1278特性
3.3.3 SX1278实物实现图
3.4 GPRS模块硬件设计
3.4.1 SIM900A模块外围电路设计
3.4.2 开关机和复位电路设计
3.4.3 SIM卡外围电路设计
3.4.4 GPRS模块实物实现图
3.5 终端设备硬件设计
3.5.1 工作原理和终端硬件结构设计
3.5.2 LED指示灯电路设计
3.5.3 电池充电电路设计
3.5.4 ADC采样电路设计
3.5.5 I2C总线通信电路设计
3.5.6 报警电路设计
3.5.7 电源管理电路设计
3.5.8 终端设备实物实现图
第四章 系统软件设计及数字滤波算法程序设计
4.1 系统数据通信协议
4.1.1 通信组网过程
4.1.2 应用层通信数据格式
4.1.3 写入终端数据及响应指令帧格式
4.2 采集节点软件设计
4.3 汇聚节点软件设计
4.4 SX1278软件设计
4.4.1 SX1278初始化
4.4.2 SX1278数据发送与接收
4.5 终端多气体检测仪软件设计
4.5.1 系统初始化程序
4.5.2 数据通讯与采集程序
4.5.3 按键中断程序处理
4.6 数字滤波算法程序设计
4.6.1 中位值滤波算法
4.6.2 算术平均值滤波算法
4.6.3 改进后的滤波算法
4.7 监控端软件设计
4.7.1 手机监控端软件设计
4.7.2 PC监控端软件设计
第五章 系统测试与试验结果
5.1 远距离通信测试分析
5.2 气体检测仪设备测试分析
5.3 系统监控端试验结果
第六章 总结与展望
6.1 总结
6.2 展望
参考文献
附录
致谢
攻读硕士学位期间完成的科研成果
本文编号：3838168
【文章页数】：76 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
1.1.1 研究背景
1.1.2 研究意义
1.2 国内外研究现状
1.2.1 气体检测仪国内外研究现状
1.2.2 LoRa网络国内外部署发展状况
1.3 论文主要内容和章节安排
1.3.1 主要内容
1.3.2 章节安排
第二章 总体方案的设定及关键技术研究
2.1 总体方案设定
2.2 LoRa技术
2.2.1 LoRa通信技术介绍
2.2.2 LoRaWAN协议
2.2.3 扩频通信原理
2.2.4 LoRa数据格式和数据包结构分析
2.2.5 空中传输时间计算
2.2.6 LoRa无线频段选择
2.3 GPRS技术
2.3.1 GPRS简介
2.3.2 GPRS网络体系
2.4 Android应用程序开发
2.4.1 Android系统简介
2.4.2 Android软件架构
2.4.3 Android开发环境搭建过程
2.4.4 Android开发四大组件
第三章 气体浓度远程监控系统硬件设计与实现
3.1 汇聚节点硬件设计
3.1.1 STM32F103核心电路设计
3.1.2 汇聚节点电源管理电路设计
3.1.3 I/O接口电路设计
3.1.4 SWD调试接口电路设计
3.1.5 LCD显示电路设计
3.1.6 汇聚节点硬件实物实现图
3.2 采集节点硬件设计
3.2.1 STC15W408AS核心电路设计
3.2.2 采集节点电源管理电路设计
3.2.3 采集节点硬件实物实现图
3.3 SX1278射频模块硬件设计
3.3.1 简述
3.3.2 SX1278特性
3.3.3 SX1278实物实现图
3.4 GPRS模块硬件设计
3.4.1 SIM900A模块外围电路设计
3.4.2 开关机和复位电路设计
3.4.3 SIM卡外围电路设计
3.4.4 GPRS模块实物实现图
3.5 终端设备硬件设计
3.5.1 工作原理和终端硬件结构设计
3.5.2 LED指示灯电路设计
3.5.3 电池充电电路设计
3.5.4 ADC采样电路设计
3.5.5 I2C总线通信电路设计
3.5.6 报警电路设计
3.5.7 电源管理电路设计
3.5.8 终端设备实物实现图
第四章 系统软件设计及数字滤波算法程序设计
4.1 系统数据通信协议
4.1.1 通信组网过程
4.1.2 应用层通信数据格式
4.1.3 写入终端数据及响应指令帧格式
4.2 采集节点软件设计
4.3 汇聚节点软件设计
4.4 SX1278软件设计
4.4.1 SX1278初始化
4.4.2 SX1278数据发送与接收
4.5 终端多气体检测仪软件设计
4.5.1 系统初始化程序
4.5.2 数据通讯与采集程序
4.5.3 按键中断程序处理
4.6 数字滤波算法程序设计
4.6.1 中位值滤波算法
4.6.2 算术平均值滤波算法
4.6.3 改进后的滤波算法
4.7 监控端软件设计
4.7.1 手机监控端软件设计
4.7.2 PC监控端软件设计
第五章 系统测试与试验结果
5.1 远距离通信测试分析
5.2 气体检测仪设备测试分析
5.3 系统监控端试验结果
第六章 总结与展望
6.1 总结
6.2 展望
参考文献
附录
致谢
攻读硕士学位期间完成的科研成果
本文编号：3838168
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