排水管网系统状态监测技术研究

发布时间：2017-06-11 00:11

  本文关键词：排水管网系统状态监测技术研究，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：进入21世纪以来,随着现代化技术的发展,城市的现代化程度也变得越来越高,然而城市的基础设施建设却没有得到相应的提升,尤其是城市的排水管网建设由于环境恶劣和监测系统的停滞不前,更加的发展缓慢。这样导致的后果就是,城市的污水在雨水多的季节排不出去或者因排水管太小而来不及排出,导致污水从窨井盖中溢出,城市的马路与街道上都是污水与雨水,给人们的生活和城市的发展带来了很多的不便。更有甚者,由于污水过多,有很多的人被淹死和很多的城市房屋倒塌。本文针对由于排水管网设施建设落后而导致的各种各样的问题,提出了基于无线传感网络的排水管网水位监测系统,有了这套系统,有关部门就可以根据该系统反馈回的水位信息,对城市的排水管网当前状况有一个很好的了解,从而可以对城市的排水管网进行针对性的建设。本文设计的排水管网水位监测系统是基于无线传感网络,结合GPRS无线通信技术和超声波水位检测技术,实现对整个城市的排水管网水位进行全方面的监控,这样人们就可以对城市的污水排出状况有一个很好的了解,从而提前做出防范,有关部门也可以根据监控系统反馈回的信息做出相应的补救措施与提前预防措施。该系统针对排水管网环境恶劣、水位检测困难等难题设计了一种基于超声波原理测距的排水管水位检测传感器;针对排水管网监测节点多而且广等难题,本文设计了一种结合433MHZ无线信道与2.4GHZ无线信道的无线传感网络,很好的解决了信号从地下到地面的传输,以及地面上各个节点之间的通信问题;最后地面上的网关节点通过GPRS网络把所采集的数据传输到监控中心服务器。本文主要进行了传感器节点、中继器节点和网关节点的开发,构建了客户端网络监测软件,并用客户端监测软件对整个系统进行了一个简单的测试,实验表明该系统能够对排水管网的整体水位状况进行一个很好的监测,并且具有成本低,安装方便等优点。
【关键词】：超声波水位测距 无线传感网络 GPRS
【学位授予单位】：杭州电子科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TP274
【目录】：

• 摘要5-6
• Abstract6-10
• 第一章 绪论10-16
• 1.1 引言10
• 1.2 国内外研究现状10-14
• 1.2.1 排水管网状态监测技术国内外研究现状10
• 1.2.2 水位检测技术国内外研究现状10-12
• 1.2.3 无线传感网络技术国内外现状12-14
• 1.3 论文的主要内容14-15
• 1.4 论文结构安排15-16
• 第二章 排水管水位监测系统总体架构设计16-21
• 2.1 系统功能分析16
• 2.2 系统整体架构设计16-19
• 2.3 排水管监测系统关键技术19-20
• 2.4 本章小结20-21
• 第三章 排水管网水位监测系统传感器节点设计21-36
• 3.1 传感器节点的组成结构21
• 3.2 超声波测距模块的设计21-26
• 3.2.1 超声波测距原理21-22
• 3.2.2 超声波测距误差分析22
• 3.2.3 超声波测距模块组成结构22-23
• 3.2.4 超声波换能器的选择23-24
• 3.2.5 超声波测距模块硬件设计24-26
• 3.3 MCU模块的选择26-27
• 3.4 433MHZ无线传输模块设计27-30
• 3.4.1 433MHZ无线模块硬件设计27-28
• 3.4.2 433MHZ无线模块的通信流程28-30
• 3.5 电池供电模块设计30-33
• 3.5.1 电池供电模块硬件设计30-32
• 3.5.2 电源通断控制电路设计32-33
• 3.6 传感器节点软件设计33-34
• 3.7 传感器节点的能耗管理34-35
• 3.8 本章小结35-36
• 第四章 无线通信网络拓扑结构及模块的设计36-49
• 4.1 无线传感网络的总体架构设计36
• 4.2 传感器节点与中继节点之间的组网设计36-38
• 4.2.1 433MHZ无线网络拓扑结构的设计36-37
• 4.2.2 433MHZ无线网络通信流程37-38
• 4.3 中继节点之间以及中继节点与网关节点之间的组网设计38-41
• 4.3.1 zigbee无线网络拓扑结构的设计38-39
• 4.3.2 组建zigbee网络39-41
• 4.4 网关节点与服务器之间的组网设计41-42
• 4.4.1 GPRS无线网络拓扑结构的设计41
• 4.4.2 网关节点与服务器之间的通信流程41-42
• 4.5 中继节点的设计42-44
• 4.5.1 中继节点的硬件设计42-43
• 4.5.2 中继节点的软件设计43-44
• 4.6 网关节点的设计44-45
• 4.6.1 网关节点的硬件设计44-45
• 4.6.2 网关节点的软件设计45
• 4.7 排水管网络监测系统应用协议的设计45-48
• 4.7.1 协议栈的选用45-46
• 4.7.2 传感器节点与中继节点之间的握手协议46-47
• 4.7.3 中继器节点之间以及与网关节点之间的握手协议47
• 4.7.4 网关节点与监控中心的握手协议47-48
• 4.8 本章小结48-49
• 第五章 客户端监控软件的设计与结果验证49-52
• 5.1 排水管网络监控端的设计49-51
• 5.1.1 客户端软件组成部分与功能49-50
• 5.1.2 排水管网客户端监控软件设计流程50-51
• 5.2 本章小结51-52
• 第六章 总结与展望52-54
• 6.1 论文总结52
• 6.2 论文展望52-54
• 致谢54-55
• 参考文献55-58
• 附录58

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