基于物联网技术的智能燃气流量计系统研究

发布时间：2017-05-22 17:12

  本文关键词：基于物联网技术的智能燃气流量计系统研究，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：燃气流量计广泛用于天然气、化工、电力、冶金等行业,通过监测燃气流量计的流量、温度、压力等信息,为燃气计量提供定量数据,用于监测系统可以实时、准确、全面地获取燃气终端用户的用气情况,但目前燃气流量计监控系统多采用有线方式组建网络,这类方案的扩展性差,布线繁琐,特别是在野外作业环境、需全方位监测等场合很难得到应用,越来越不适应当前以“客户为中心”的经营理念和新的市场环境。针对上述问题,本文设计并实现了基于物联网技术的智能燃气流量计系统,利用物联网技术将燃气流量计的信息上传到网络,实现了远程数据采集、远程监测、远程控制和远程维护。基于物联网技术的智能燃气流量计系统主要由终端节点、协调器、本地数据管理系统和远程数据监控平台四部分组成。利用RS485总线连接终端节点,采集数据,并把这些数据通过无线网络传输到协调器,协调器负责收集通过网络传输过来的数据。利用Visua1 C++语言和Access数据库等技术开发了本地数据管理系统,PC机接收到协调器通过RS232串口发送的数据后,需要完成数据解析、显示和存储等任务。系统还通过PHP+MySQL+Apache组合开发设计了远程数据监控平台,通过在本地数据管理系统添加HTTP协议,以获取网页OpenURL的方式将数据传输到服务器,建立了本地数据管理系统与服务器之间的网络通信,实现了远程监控。本文选择ZigBee无线通信技术实现终端节点与协调器之间数据传输。随着终端节点的不断增加,无线网络的规模越来越大,为了更好地了解无线网络的传输情况,本文通过NS2仿真软件实现ZigBee网络的模拟,同时对ZigBee路由协议进行了优化和丢包率、延时、路由开销以及跳数这四个性能的对比。实验测试结果表明:该系统运行稳定、可靠,实现了燃气流量计系统的无线数据传输和远程监控功能,还具有结构简单、成本低、适用范围广、节能环保等特点,解决了以往燃气流量计数据采集成本高、人力、物力严重浪费、传输距离有限并存在盲点等诸多问题,具有显著的经济效益与应用价值。
【关键词】：燃气流量计 物联网技术 数据传输 ZigBee路由协议
【学位授予单位】：天津职业技术师范大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TH814
【目录】：

• 摘要4-5
• Abstract5-9
• 第1章 绪论9-13
• 1.1 研究背景与目的9
• 1.2 国内外研究现状9-11
• 1.2.1 物联网技术研究现状9-10
• 1.2.2 国内外燃气流量计监测现状10-11
• 1.3 主要研究内容及论文构成11-12
• 1.4 本章小结12-13
• 第2章 系统的总体结构13-16
• 2.1 系统的设计原则13
• 2.2 系统总体布局结构13-14
• 2.3 系统的特点14-15
• 2.4 本章小结15-16
• 第3章 系统的硬件设计16-23
• 3.1 终端节点16-20
• 3.1.1 RS485通信电路16-17
• 3.1.2 电源滤波电路17
• 3.1.3 单片机控制电路17-19
• 3.1.4 无线通信电路19-20
• 3.2 协调器硬件设计20-22
• 3.2.1 电源电路20
• 3.2.2 单片机控制电路20
• 3.2.3 无线通信电路20-21
• 3.2.4 RS232电平转换电路21-22
• 3.3 本章小结22-23
• 第4章 系统的软件设计23-28
• 4.1 终端节点的软件设计23-25
• 4.1.1 串口初始化23-24
• 4.1.2 定时器初始化24
• 4.1.3 数据通信24-25
• 4.2 协调器的软件设计25-27
• 4.2.1 无线通信网络的形成26-27
• 4.2.2 数据通信27
• 4.3 本章小结27-28
• 第5章 本地数据管理系统28-34
• 5.1 本地数据管理系统的界面28-29
• 5.2 串口通信29-31
• 5.2.1 串口初始化29-30
• 5.2.2 串口处理30-31
• 5.3 数据处理31-32
• 5.4 数据保存32-33
• 5.5 本章小结33-34
• 第6章 远程数据监控平台34-40
• 6.1 远程数据监控平台的总体设计34
• 6.2 软件设计34-37
• 6.2.1 数据上传35-36
• 6.2.2 服务器通信36-37
• 6.3 监控界面的实现37-39
• 6.4 本章小结39-40
• 第7章 ZigBee路由协议分析与仿真40-54
• 7.1 ZigBee技术分析40-41
• 7.1.1 ZigBee网络设备和结构40-41
• 7.1.2 ZigBee路由协议分析41
• 7.2 NS2仿真41-46
• 7.2.1 NS2仿真步骤41-42
• 7.2.2 性能分析42
• 7.2.3 仿真场景42-46
• 7.3 ZigBee路由协议的性能分析46-49
• 7.3.1 静止时间变化的性能分析46-47
• 7.3.2 最大移动速度变化时的性能分析47-48
• 7.3.3 负载变化时的性能分析48-49
• 7.4 ZigBee路由协议改进与仿真结果分析49-53
• 7.4.1 ZigBee路由协议存在的问题49-50
• 7.4.2 ZigBee路由协议的改进50
• 7.4.3 仿真结果分析50-53
• 7.5 本章小结53-54
• 第8章 系统测试54-60
• 8.1 系统测试平台54
• 8.2 通信能力测试54-56
• 8.3 实时监控测试56-59
• 8.4 本章小结59-60
• 第9章 结论60-62
• 9.1 总结60
• 9.2 展望60-62
• 参考文献62-65
• 致谢65-66
• 申请硕士学位期间的研究成果及发表的学术论文66

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