基于3G网络的高精度、分布式数据采集系统研究与设计
发布时间：2021-11-06 02:50
数据分析在当前社会中起着格外重要的作用,而数据采集系统又是数据分析的数据来源,其提供数据的精密性和可靠性关系到后续工作是否能顺利执行。现阶段,市面上已经存在大量的数据采集系统,但是就泥石流数据采集而言,这些数据采集系统从通信方式、数据安全性等方面来说已经不能满足需要。本文提出了一种基于3G网络高精度、分布式的数据采集系统,来满足泥石流数据采集的需要。论文首先将泥石流数据采集对数据采集系统的需求进行了分析,并结合嵌入式技术、通信技术等提出了整体的设计方案。为了保证数据采集系统的精度,采用了一种小波消噪算法,运用Matlab软件对所提出的算法进行了测试并最终将其应用于数据采集系统中;为保证通信的便捷可靠,使用了 3G网络作为通信方式;为了保证多终端分布采集,采用了同步误差低于20us的GPS模块获取UTC时钟用来作为同步时间;并选择了 24位高精度ADC芯片ADS1256实现了高精度的原始数据采集。通过对方案进行具体的实施,对整个数据采集系统进行了设计。采用了次声波传感器,作为输入信号,实现了在泥石流滑坡灾害多发区的现场数据采集。该数据采集系统目前已经安装于重庆山区,实现了在泥石流滑坡灾害...
【文章来源】：山东科技大学山东省
【文章页数】：76 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
图２．１次声波传感器??Ｆｉｇ．２．１?Ｉｎｆｒａｓｏｎｉｃ?ｓｅｎｓｏｒｓ??，
蓄电池埋在地下，白天通过太阳能电池板供电并对铅蓄电池充电，夜间或者阴??天的情况下通过电池供电，这种方案基本不需要频繁的更换电池，使终端设备??能够在野外工作时间更长。图２．２为无线数据采集系统中的无线数据采集终端??安装现场。??图２．２无线数据釆集终端安装现场??Ｆｉｇ．２．２?Ｉｎｓｔａｌｌａｔｉｏｎ?ｓｉｔｅ?ｏｆ?ｗｉｒｅｌｅｓｓ?ｄａｔａ?ａｃｑｕｉｓｉｔｉｏｎ?ｔｅｒｍｉｎａｌ??２．２系统方案设计??无线数据采集系统主要实现的功能是将现场的数据传输给远程操作设备??的工作人员。在本次设计中采用了次声波传感器进行信号采集，将地下的震动??信号通过空心钢管传输到次声波传感器中，该传感器将振动信号变为电压信号，??无线数据采集系统在本设计中将次声波传感器的电压信号转换为数字信号，通??过ＧＰＳ进行定位和时间同步，使多个数据采集终端的数据拥有了统一的时间??标准，最终将多个采集终端的数据发回服务器提供给工作人员，从而进行现场??的环境分析研究和泥石流、滑坡等灾害的预测［１６１。??７??
?１?Ｉ?ｊ??图２．３无线数据采集系统结构图??Ｆｉｇ．２．３?Ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ?ｄｉａｇｒａｍ?ｏｆ?ｗｉｒｅｌｅｓｓ?ｄａｔａ?ａｃｑｕｉｓｉｔｉｏｎ?ｓｙｓｔｅｍ??图２．３为无线数据采集系统的结构图，由图可知无线数据采集系统整体可??分为三大部分：无线数据采集终端、服务器数据通信、ＰＣ上位机。??无线数据采集终端？．采集现场数据、ＧＰＳ定位以及３Ｇ数据通信；??服务器数据通信：接受采集终端数据、数据存储、以及ＰＣ上位机通信；??ＰＣ上位机：控制数据采集终端、本地数据读取、数据算法处理。??２．２．１无线数据采集系统方案设计??无线数据采集终端是无线数据采集系统内数据提供的源头，该终端提供数??据的准确性和实时性关系到系统最终的使用效果，其需要满足数据采集的精度、??实时性和环境要求，能将传感器的电压信号转换为２０位精度以上的数字信号，??且多采集终端同时使用时时间同步误差低。为满足精度、实时性以及运算量的??要求，将数据处理从终端中独立出来，使用ＰＣ上位机进行后期的数据处理，??数据采集终端只提供原始的采集数据，采集终端结构框图如图２．４所示：??３２Ｇ?ＳＤ卡存储??电路???????信号调?Ｎ????理电路?＾?—?．?Ｚ．—３Ｇ／４Ｇ通讯模块?＾?）?ｊ?？?????３２位???ｄｍ?＾ｈ）??信号调——Ｎ?Ａ／Ｄ?＾?微处理器????理电路?；／转换＾一－？????ＳＴＭ３２Ｆ１０３ＶＥＴ６?／?ｋ?ａ?ｋ??信号调一Ｎ?丨
本文编号：3479012
【文章来源】：山东科技大学山东省
【文章页数】：76 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
图２．１次声波传感器??Ｆｉｇ．２．１?Ｉｎｆｒａｓｏｎｉｃ?ｓｅｎｓｏｒｓ??，
蓄电池埋在地下，白天通过太阳能电池板供电并对铅蓄电池充电，夜间或者阴??天的情况下通过电池供电，这种方案基本不需要频繁的更换电池，使终端设备??能够在野外工作时间更长。图２．２为无线数据采集系统中的无线数据采集终端??安装现场。??图２．２无线数据釆集终端安装现场??Ｆｉｇ．２．２?Ｉｎｓｔａｌｌａｔｉｏｎ?ｓｉｔｅ?ｏｆ?ｗｉｒｅｌｅｓｓ?ｄａｔａ?ａｃｑｕｉｓｉｔｉｏｎ?ｔｅｒｍｉｎａｌ??２．２系统方案设计??无线数据采集系统主要实现的功能是将现场的数据传输给远程操作设备??的工作人员。在本次设计中采用了次声波传感器进行信号采集，将地下的震动??信号通过空心钢管传输到次声波传感器中，该传感器将振动信号变为电压信号，??无线数据采集系统在本设计中将次声波传感器的电压信号转换为数字信号，通??过ＧＰＳ进行定位和时间同步，使多个数据采集终端的数据拥有了统一的时间??标准，最终将多个采集终端的数据发回服务器提供给工作人员，从而进行现场??的环境分析研究和泥石流、滑坡等灾害的预测［１６１。??７??
?１?Ｉ?ｊ??图２．３无线数据采集系统结构图??Ｆｉｇ．２．３?Ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ?ｄｉａｇｒａｍ?ｏｆ?ｗｉｒｅｌｅｓｓ?ｄａｔａ?ａｃｑｕｉｓｉｔｉｏｎ?ｓｙｓｔｅｍ??图２．３为无线数据采集系统的结构图，由图可知无线数据采集系统整体可??分为三大部分：无线数据采集终端、服务器数据通信、ＰＣ上位机。??无线数据采集终端？．采集现场数据、ＧＰＳ定位以及３Ｇ数据通信；??服务器数据通信：接受采集终端数据、数据存储、以及ＰＣ上位机通信；??ＰＣ上位机：控制数据采集终端、本地数据读取、数据算法处理。??２．２．１无线数据采集系统方案设计??无线数据采集终端是无线数据采集系统内数据提供的源头，该终端提供数??据的准确性和实时性关系到系统最终的使用效果，其需要满足数据采集的精度、??实时性和环境要求，能将传感器的电压信号转换为２０位精度以上的数字信号，??且多采集终端同时使用时时间同步误差低。为满足精度、实时性以及运算量的??要求，将数据处理从终端中独立出来，使用ＰＣ上位机进行后期的数据处理，??数据采集终端只提供原始的采集数据，采集终端结构框图如图２．４所示：??３２Ｇ?ＳＤ卡存储??电路???????信号调?Ｎ????理电路?＾?—?．?Ｚ．—３Ｇ／４Ｇ通讯模块?＾?）?ｊ?？?????３２位???ｄｍ?＾ｈ）??信号调——Ｎ?Ａ／Ｄ?＾?微处理器????理电路?；／转换＾一－？????ＳＴＭ３２Ｆ１０３ＶＥＴ６?／?ｋ?ａ?ｋ??信号调一Ｎ?丨
本文编号：3479012
本文链接：https://www.wllwen.com/kejilunwen/zidonghuakongzhilunwen/3479012.html
