基于NB-IoT的小区安防与环境监测系统设计与实现

发布时间：2020-11-20 03:05

　　 随着社会经济的发展和生活水平的提高,人们对居住环境的安全性要求越来越高,对小区环境实施安全监测刻不容缓。传统的小区安防和环境监测系统多采用4G、3G、WLAN等通信技术,但存在功耗较大,通信距离有限、过多占用小区基站资源等缺点。随着通信技术的发展,NB-IoT(窄带物联网)技术由于具备低功耗、广覆盖、大连接等特点可以在小区安防监控得到广泛应用。因此本文设计一种基于NB-IoT的小区安防与环境监测系统,这对提高小区群众生活质量和提升居民幸福指数有着重要的意义。本论文针对当前城市小区内的安防与环境监测问题,结合目前安防与环境监测技术的发展状况,在研究了系统的功能和性能需求分析、整体结构设计和服务器端功能设计之后,采用嵌入式系统开发技术、人脸识别技术、NB-IoT通信技术以及应用程序开发技术等,设计并实现了基于NB-IoT的小区安防与环境监测系统。系统在设计时采用基于S3C6410处理器的人脸识别模块,采取仅上传识别结果的方式来防止业主隐私的泄漏;选用STM32F103处理器和各种环境信息传感器进行硬件设计从而对温湿度、有害气体浓度、PM2.5浓度等进行实时采集,并通过NB-IoT模块进行数据传输;经过云平台的数据转发之后,通过使用SpringBoot+Maven+Eclipse Mars2+MySQL的架构对服务器端进行设计,实现对数据信息的实时接收、显示和异常报警功能;移动手机终端采用基于Android系统进行开发,实现对服务器端的数据信息接收和显示等功能。通过不同时间段、不同的天气状况下对系统进行测试,测试结果显示,安防与环境监测系统能够长时间稳定运行,并能够实现对各项环境参数数据的实时采集与传输。通过对系统采集到的环境信息数据与仪器测量值对比,温湿度数据误差均在3%以内,烟雾浓度和PM2.5浓度数据误差均在5%以内。通过测量系统采集和传输数据的时间,平均响应时间均在2s以内。
【学位单位】：西安科技大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2020
【中图分类】：TU89;TP391.44;TN929.5
【文章目录】：
摘要
ABSTRACT
1 绪论
    1.1 研究背景及意义
    1.2 国内外研究动态及发展趋势
        1.2.1 国外研究动态
        1.2.2 国内研究动态
        1.2.3 发展趋势及存在问题
    1.3 论文主要工作与章节安排
2 系统需求分析与总体方案设计
    2.1 系统的需求分析
        2.1.1 系统功能需求分析
        2.1.2 系统性能需求分析
    2.2 系统总体方案设计
        2.2.1 系统方案总述
        2.2.2 系统组成结构设计
    2.3 系统的关键技术
        2.3.1 人脸识别技术
        2.3.2 NB-IoT技术
        2.3.3 通信协议的选择
    2.4 本章小结
3 安防与环境信息监测终端设计
    3.1 安防与环境监测终端硬件设计
        3.1.1 安防与环境信息数据采集分站组成结构设计
        3.1.2 人脸识别模块组成结构设计
    3.2 安防与环境监测终端软件设计
        3.2.1 安防与环境信息采集终端软件需求分析
        3.2.2 安防与环境信息采集终端软件设计
        3.2.3 安防与环境参数采集分站通信协议设计
        3.2.4 人脸图像识别模块软件设计
        3.2.5 数据传输模块软件设计
    3.3 本章小结
4 安防与环境监测平台设计
    4.1 安防与环境监测服务器端设计
        4.1.1 安防与环境监测服务器端需求分析
        4.1.2 安防与环境监测服务器端设计
    4.2 云平台到监测服务器端的通信
    4.3 移动手机终端设计
        4.2.1 移动手机终端需求分析
        4.2.2 移动手机终端设计
    4.4 本章小结
5 系统实现与测试分析
    5.1 系统开发环境的搭建
    5.2 系统的实现
        5.2.1 系统硬件的实现
        5.2.2 系统软件的实现
    5.3 系统测试
        5.3.1 硬件测试
        5.3.2 软件测试
        5.3.3 系统性能测试与分析
        5.3.4 测试结果分析
    5.4 本章小结
6 总结与展望
    6.1 总结
    6.2 展望
致谢
参考文献
附录

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本文编号：2890844