基于物联网的农业建筑物变形监测系统设计与实现

发布时间：2020-10-19 08:57

　　 农业建筑物安全关系农业生产、运输和存储安全问题,然而,大多数农业建筑物存在结构设计简单、建材质量差、施工技术弱等问题,容易发生结构变形甚至建筑倒塌。同时农业建筑物由于分布零散、位置偏僻、环境复杂,人工很难实现对农业建筑物进行周期性的监测和维护。本文设计的基于物联网无线传感器网络技术的农业建筑物变形监测系统能够实现农业建筑物全生命周期的远程实时监测,为建筑物变形监测提供了一种解决方法,同时对保障农业建筑物和农业生产安全、减少农民损失、推进我国农业信息化建设具有重要的意义。本文设计了一种基于物联网无线传感器网络技术的农业建筑物变形监测系统,用来对农业建筑物结构变形情况进行实时监测。论文首先分析了对农业建筑物进行变形监测的背景和意义,然后从建筑物变形监测常用技术、建筑物联网技术国内外研究现状和物联网在建筑物变形监测中的应用现状三个方面进行了分析,接着从论文研究内容、研究方法和论文结构三个方面对论文进行了介绍。其次从建筑物变形监测需求、监测过程和监测方式三个方面进行了分析,基于分析结论提出了利用物联网技术进行农业建筑物变形监测的整体设计方案。然后,根据提出的设计方案,构建了系统模型并设计了该系统的硬件以及软件系统。在硬件系统设计中,选取了6轴运动跟踪传感器MPU6050、双串口微处理器STC15F2K60S2和LoRa无线通信模块,构建了无线传感器网络。在软件系统设计中,先对微处理器程序、上位机软件和数据库开发平台进行了探讨,然后设计了微处理器程序、上位机软件和系统数据库。最后,对本文设计的农业建筑物变形监测系统进行了试验测试,测试内容包括两个方面:一是对基于LoRa无线通信技术组建的无线传感器网络传输性能的测试;另一个方面是对农业建筑物实地应用测试,包括新农村小区居民楼、农村桥梁和农业大棚。测试结果证明了本文设计的变形数据采集系统、无线传输系统以及农业建筑物变形监测系统整体的可行性和实用性。综上所述,本文所研究的基于物联网的农业建筑物变形监测系统能够实现对多种农业建筑物进行实时变形监测,对提高农业建筑物安全性、保障农业生产、运输和存储安全、减少农民损失、建设农业信息化具有重要作用。
【学位单位】：山东农业大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2018
【中图分类】：TP391.44;TN929.5;TU26
【文章目录】：
中文摘要
Abstract
1 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 建筑物变形监测国内外研究现状
        1.2.2 建筑物联网技术国内外研究现状
        1.2.3 物联网在建筑物变形监测中的应用现状
    1.3 研究内容、研究方法和技术路线
        1.3.1 研究内容
        1.3.2 研究方法
        1.3.3 技术路线
        1.3.4 论文结构
    1.4 本章小结
2 变形监测系统需求分析与设计方案
    2.1 农业建筑物变形监测系统分析
        2.1.1 农业建筑物变形监测需求分析
        2.1.2 建筑物变形监测过程分析
        2.1.3 建筑物变形监测方式分析
    2.2 基于物联网的建农业筑物变形监测整体设计方案
    2.3 本章小结
3 系统硬件设计
    3.1 系统硬件设计原则
    3.2 数据采集模块设计
        3.2.1 传感器的选择和相关电路设计
        3.2.2 微处理器选择及相关电路设计
    3.3 基于LoRa技术的无线通信模块的构建
        3.3.1 无线传感器网络通信技术选择
        3.3.2 无线通信模块构建
        3.3.3 LoRa网关设计
    3.4 电源模块设计
    3.5 本章小结
4 系统软件设计
    4.1 下位机程序设计
        4.1.1 下位机主程序整体设计
        4.1.2 MPU6050初始化与偏移校准
        4.1.3 MPU6050数据处理
        4.1.4 异常数据处理
        4.1.5 数据帧设计
    4.2 上位机软件及数据库设计
    4.3 本章小结
5 系统实验测试
    5.1 系统封装及安装
    5.2 系统实验测试
        5.2.1 无线传输距离测试
        5.2.2 系统测试
    5.3 本章小结
6 总结与展望
    6.1 总结
    6.2 创新点
    6.3 展望
参考文献
附录
致谢
攻读学位期间参加研究项目及发表论文情况

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本文编号：2847001