基于北斗RDSS的远程地质环境数据采集装置的研制

基于北斗RDSS的远程地质环境数据采集装置的研制

论文摘要

我国国土辽阔,地质环境复杂、崩塌、滑坡、泥石流、地面沉降、地面塌陷和地裂缝等地质灾害频发,每年因为各种类型地质灾害的发生造成了大量的财产损失和人员伤亡。对地质灾害进行监测和预警可以有效减少地质灾害造成的损失,具有重要的意义。因此,各种灾害监测和预警技术得到了大力的发展。本文分析了现有地质灾害监测手段的现状,研制出了一种基于北斗RDSS的远程地质环境数据采集装置。本装置可以对被监测处的地质环境数据进行采集,通过4G数据通信和北斗RDSS通信将数据传输到云平台和服务器。本文研究的主要内容和创新点如下:(1)研制了基于北斗RDSS的远程地质环境数据采集装置。该装置具有RS-232接口,RS-485接口、模拟电压输入接口和ZigBee无线接口,可连接多种地质环境监测传感器,并把采集到的传感器数据通过北斗RDSS通信传输到北斗RDSS接收端服务器,同时通过4G通信传输到OneNet云平台。(2)针对现有地质灾害监测装置数据传输方式单一的缺点,本装置采用北斗RDSS通信和4G通信两种通信方式同时对采集到的传感器数据进行传输。由于北斗RDSS通信是利用卫星进行通信,因此在没有移动通信网络信号的地方仍然可以完成数据的传输,大大扩展了本装置的应用范围。(3)完成了基于北斗RDSS的远程地质环境数据采集装置的嵌入式软件研制。嵌入式软件采用模块化的方式进行编写,提高了稳定性和可维护性。对北斗RDSS通信用到的北斗短报文通信协议和4G通信用到的MQTT协议进行了软件实现。本课题研制的基于北斗RDSS的远程地质环境数据采集装置目前已经在贵州省某处地质灾害隐患点得到了应用,实际效果良好。本装置具有功能丰富、通信可靠性高、应用场景广、低成本等特点。提高了对地质灾害监测和预警的能力,具有广阔的应用前景。

论文目录

  • 致谢
  • 摘要
  • abstract
  • 第一章 绪论
  •   1.1 背景
  •   1.2 国内外研究现状
  •   1.3 论文主要工作
  •     1.3.1 课题来源
  •     1.3.2 课题的目的和意义
  •     1.3.3 论文的章节安排
  • 第二章 关键技术介绍与总体设计
  •   2.1 需求分析
  •     2.1.1 功能需求分析
  •   2.2 无线通信方式的选择
  •     2.2.1 北斗RDSS通信技术
  •     2.2.2 通用分组无线业务(GPRS)
  •     2.2.3 窄带物联网技术(NB-IoT)
  •     2.2.4 4G移动通信技术
  •     2.2.5 LoRa
  •     2.2.6 ZigBee
  •   2.3 通信协议介绍
  •     2.3.1 TCP/IP通信协议
  •     2.3.2 MQTT协议
  •     2.3.3 ZigBee协议
  •   2.4 总体设计方案
  •   2.5 本章小结
  • 第三章 基于北斗RDSS的地质数据采集装置硬件设计
  •   3.1 硬件总体设计
  •   3.2 关键元器件的选型
  •     3.2.1 微处理器的选型
  •     3.2.2 电源芯片的选型
  •     3.2.3 GNSS高精度定位模块的选型
  •     3.2.4 4G数据传输模块的选型
  •     3.2.5 北斗RDSS通信模块的选型
  •     3.2.6 ZigBee无线通信模块的选型
  •   3.3 各模块硬件电路设计
  •     3.3.1 微处理器模块电路设计
  •     3.3.2 电源模块电路设计
  •     3.3.3 GNSS高精度定位模块电路设计
  •     3.3.4 4G数据传输模块电路设计
  •     3.3.5 北斗RDSS通信模块电路设计
  •     3.3.6 ZigBee无线通信模块电路设计
  •     3.3.7 数据输入接口模块电路设计
  •     3.3.8 传感器数据采集模块电路设计
  •   3.4 本章小结
  • 第四章 基于北斗RDSS的地质数据采集装置软件设计
  •   4.1 基于北斗RDSS的地质环境数据采集装置软件系统设计概述
  •   4.2 核心主控模块程设计
  •   4.3 4G数据传输模块程序设计
  •     4.3.1 利用AT命令建立TCP连接
  •     4.3.2 MQTT协议打包
  •   4.4 北斗RDSS通信模块程序设计
  •   4.5 数据存储模块程序设计
  •   4.6 串口部分程序设计
  •   4.7 AD采集部分程序设计
  •   4.8 ZigBee无线通信模块程序设计
  •   4.9 本章小结
  • 第五章 设备测试与实际应用
  •   5.1 测试环境的搭建
  •   5.2 设备的功能测试
  •   5.3 实际应用
  •   5.4 结果分析
  • 第六章 总结与展望
  •   6.1 全文总结
  •   6.2 下一步工作展望
  • 参考文献
  • 攻读硕士学位期间的学术活动及成果情况
  • 文章来源

    类型: 硕士论文

    作者: 周洋

    导师: 夏娜,常传文

    关键词: 地质灾害,数据采集,北斗短报文,通信,协议

    来源: 合肥工业大学

    年度: 2019

    分类: 基础科学,信息科技

    专业: 地质学,电信技术

    单位: 合肥工业大学

    基金: 北斗技术在电力通信网中的研究与应用,安徽继远软件有限公司委托项目,时间2016.08-2017.08,北斗Ⅱ高速铁路路基沉降观测自动化系统,应用科技成果培育计划项目,编号JZ2016YYPY0045,时间2016.06-2018.06

    分类号: TN927.2;TN929.5;P694

    总页数: 81

    文件大小: 6938K

    下载量: 176

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