基于NB-IoT的供暖阀门远程控制系统设计与实现
这是一篇关于供暖工程,阀门控制,窄带物联网,远控系统,远程更新的论文, 主要内容为基于水蒸气的供暖工程是寒冷地带政府与居民关注的民生工程,阀门是供暖工程中的标配设备。传统无信息输出的供暖阀门存在后期维护不及时、故障定位不精确等问题,为居民带来安全隐患。利用远程无线通信及微控制器进行信息阀门的设计,来解决阀门状态信息采集与远程阀门控制的问题,成为供暖工程阀门设计开发的研究热点。本文基于2017以来国家大力推广的窄带物联网技术(NB-IoT),研发一款具备远程信息传输、远程开关阀控制、远程程序更新等功能的信息阀门,主要工作如下。(1)遵循硬件构件化设计方法搭建远控系统的终端硬件平台。该平台以NB-IoT技术为通信方式,使用220V转5V电源转换模块给开发板和阀门供电,结合用于制动阀门的电动执行器、监测管道温度和压力的传感器等硬件,辅以光电隔离提高电路稳定性,并提供通信模块为远程更新的数据交互作准备。(2)基于阀门远控功能需求和上述硬件平台,完成可进行信息传输且具有数据采集和阀门控制功能的终端程序。程序设计过程中,遵循层次化、构件化思想开发阀门控制相关的驱动构件,选用卡尔曼滤波算法解决传感器数据误差问题,并针对程序异常,使用看门狗、定时复位方法提升系统稳定性。(3)优化服务器端的侦听程序和设计客户端的网页。基于实验室已有的云侦听程序,优化服务器端分别与终端和客户端之间的通信流程,设计存储阀门信息的数据库并给出数据库访问接口,完成客户端网页的阀门管理、设备定位、实时数据信息查询等功能模块设计,实现远程信息传输、远程开关阀控制的效果。(4)针对用户需求的多样化以及程序本身的缺陷,设计了一种基于终端和服务器端信息交互的远程更新技术方案。该方案包含服务器端的远程更新软件和终端的软硬件设计,远程更新软件通过多种通信帧的交互,将更新文件解析后发送至终端,终端基于存储分割的方式接收数据帧,并辅以丢帧重传保护机制,完成在线程序更新。通过反复实验和优化,本系统设计的软硬件在现场进行了实际应用测试,并一直稳定运行。实践结果表明基于NB-IoT无线通信技术,供暖工程为背景的远控系统通过远程信息传输和远程开关阀控制方式,辅以远程更新技术,为供暖阀门控制领域提供了一种实时、安全、稳定的新方案。
基于NB-IoT的环境安全监测系统
这是一篇关于窄带物联网,环境安全监测,单片机的论文, 主要内容为环境安全监测是科学监督和管理环境的基础内容,也是环保安全工作的重要组成部分。随着环境监测在工业、农业等领域扮演着愈发重要的角色,如何设计功耗低且实时性高的环境监测系统成为了研究热点。现有的环境安全监测系统往往功能单一,并且需要在成本、覆盖面积和实时性等方面作出取舍,从而无法满足工业园区、工厂和化学仓库等应用场景智能监控的需要。本文针对传统环境监测系统中存在的问题,结合窄带物联网技术低功耗、低成本、广覆盖的特点,设计了一套基于NB-IoT的环境安全监测系统。本文在深入研究传感器网络、云服务、网络通信等技术的基础上,结合具体的需求和性能指标对基于NB-IoT的环境安全监测系统进行设计。本系统主要设计了监测节点和服务器端,其中监测节点采用STM32L151C8T6作为主控芯片,选取BC95-B8作为NB-IoT通信模组,结合HTU21D、CCS811、MQ系列传感器和GPS定位模组进行硬件电路设计,实现了数据采集、数据传输等功能。服务器端基于Java语言开发,选取My SQL作为数据库管理系统,采用Spring+Spring MVC+My Batis框架对Web服务器和页面进行设计,还采用了React Native框架进行Android客户端的开发,实现了数据收发、数据处理和存储、数据显示等功能。本文最后对系统的软硬件功能进行测试,主要针对监测节点数据采集、服务器数据接收、通信稳定性、监测节点功耗和客户端的相关功能进行验证和分析。测试结果表明该系统能在保证通信稳定、续航时间长的基础上实现对环境安全相关数据的有效监测和监测节点的智能管理。
基于NB-IoT的环境安全监测系统
这是一篇关于窄带物联网,环境安全监测,单片机的论文, 主要内容为环境安全监测是科学监督和管理环境的基础内容,也是环保安全工作的重要组成部分。随着环境监测在工业、农业等领域扮演着愈发重要的角色,如何设计功耗低且实时性高的环境监测系统成为了研究热点。现有的环境安全监测系统往往功能单一,并且需要在成本、覆盖面积和实时性等方面作出取舍,从而无法满足工业园区、工厂和化学仓库等应用场景智能监控的需要。本文针对传统环境监测系统中存在的问题,结合窄带物联网技术低功耗、低成本、广覆盖的特点,设计了一套基于NB-IoT的环境安全监测系统。本文在深入研究传感器网络、云服务、网络通信等技术的基础上,结合具体的需求和性能指标对基于NB-IoT的环境安全监测系统进行设计。本系统主要设计了监测节点和服务器端,其中监测节点采用STM32L151C8T6作为主控芯片,选取BC95-B8作为NB-IoT通信模组,结合HTU21D、CCS811、MQ系列传感器和GPS定位模组进行硬件电路设计,实现了数据采集、数据传输等功能。服务器端基于Java语言开发,选取My SQL作为数据库管理系统,采用Spring+Spring MVC+My Batis框架对Web服务器和页面进行设计,还采用了React Native框架进行Android客户端的开发,实现了数据收发、数据处理和存储、数据显示等功能。本文最后对系统的软硬件功能进行测试,主要针对监测节点数据采集、服务器数据接收、通信稳定性、监测节点功耗和客户端的相关功能进行验证和分析。测试结果表明该系统能在保证通信稳定、续航时间长的基础上实现对环境安全相关数据的有效监测和监测节点的智能管理。
基于NB-IoT的环境安全监测系统
这是一篇关于窄带物联网,环境安全监测,单片机的论文, 主要内容为环境安全监测是科学监督和管理环境的基础内容,也是环保安全工作的重要组成部分。随着环境监测在工业、农业等领域扮演着愈发重要的角色,如何设计功耗低且实时性高的环境监测系统成为了研究热点。现有的环境安全监测系统往往功能单一,并且需要在成本、覆盖面积和实时性等方面作出取舍,从而无法满足工业园区、工厂和化学仓库等应用场景智能监控的需要。本文针对传统环境监测系统中存在的问题,结合窄带物联网技术低功耗、低成本、广覆盖的特点,设计了一套基于NB-IoT的环境安全监测系统。本文在深入研究传感器网络、云服务、网络通信等技术的基础上,结合具体的需求和性能指标对基于NB-IoT的环境安全监测系统进行设计。本系统主要设计了监测节点和服务器端,其中监测节点采用STM32L151C8T6作为主控芯片,选取BC95-B8作为NB-IoT通信模组,结合HTU21D、CCS811、MQ系列传感器和GPS定位模组进行硬件电路设计,实现了数据采集、数据传输等功能。服务器端基于Java语言开发,选取My SQL作为数据库管理系统,采用Spring+Spring MVC+My Batis框架对Web服务器和页面进行设计,还采用了React Native框架进行Android客户端的开发,实现了数据收发、数据处理和存储、数据显示等功能。本文最后对系统的软硬件功能进行测试,主要针对监测节点数据采集、服务器数据接收、通信稳定性、监测节点功耗和客户端的相关功能进行验证和分析。测试结果表明该系统能在保证通信稳定、续航时间长的基础上实现对环境安全相关数据的有效监测和监测节点的智能管理。
基于窄带物联网的中药材种植智能测控系统的设计与实现
这是一篇关于中药材,窄带物联网,STM32单片机,k-means,GRNN的论文, 主要内容为随着新型冠状病毒肺炎的全球性的爆发,各个国家都在积极寻找治疗新型冠状肺炎的有效医疗方法,而中医和中药材在这次治疗疫情中发挥了重要作用,中药材在全世界再次得到了广泛的认可。本文主要针对当前销售市场上中药材药效和质量良莠不齐等问题,设计和实现了一套基于窄带物联网的中药材种植智能测控系统。本系统采用了窄带物联网技术,结合STM32单片机和传感器技术,本系统能够对影响中药材生长的环境因素实现实时监测和及时调整。对于所监测和控制的中药材,本系统运用层次分析法结合专家、药农指导明确该种中药材种植的环境适宜性等级,将监测到的中药材环境生长数据通过改进的k-means聚类算法去除噪声后再经过广义回归神经网络算法(General Regression Neural Network,简称GRNN神经网络算法)对该种中药材生长环境进行评价预测。根据中药材的生长环境评价判断该种中药材是否符合规范,实现中药材种植过程溯源。同时,根据环境预测,可以预警药农提前调整中药材的种植环境,让中药材始终处于合适的生长环境中,增加中药材的质量和产量。本系统可以应用于不同的中药材种植环境中,既可以安装在户外(荒山野岭)进行规模化中药材种植,亦可以安装在室内(大棚)进行小规模名贵药材种植。本文完成的主要工作如下:(1)研究了物联网传输的通信技术。针对中药材种植和生长的地理位置以及所处的网络环境,采用了窄带物联网通信技术实现数据的传输。(2)设计了嵌入式网关硬件以及软件。在硬件上,设计了嵌入式网关,使用了不同的传感器用来采集影响中药材生长的主要环境参数,在软件上,根据需求设计了应用程序并实现了各个模块的功能。通过感知层的传感器节点实现对各个环境数据的采集,通过分析后由传输层传输到应用层服务器的数据库中,本系统能够监测和控制影响中药材生长的主要环境因素有空气温度、空气湿度、光照强度、土壤温度、土壤湿度、土壤盐分和土壤酸碱度等。(3)根据种植中药材的品种通过层次分析法确定该种中药材生长环境等级中的各个参数指标范围,然后将传感器采集的中药材种植的环境参数的原始数据经过改进的k-means算法降噪后再经过GRNN神经网络算法后得出该种中药材生长环境评价预测。同时将监测到数据加入中药材生长库为后续管理人员和药农提供有效种植经验。(4)设计了云服务器模块,应用程序采用B/S架构,实现零安装,开发了微信公众号方便用户使用,采用前后端分离开发方式,前端主要使用Vue.js框架来布局页面,后端使用node.js搭配express框架,数据库使用了非关系型数据库MonogoDB
基于NB-IoT的供暖阀门远程控制系统设计与实现
这是一篇关于供暖工程,阀门控制,窄带物联网,远控系统,远程更新的论文, 主要内容为基于水蒸气的供暖工程是寒冷地带政府与居民关注的民生工程,阀门是供暖工程中的标配设备。传统无信息输出的供暖阀门存在后期维护不及时、故障定位不精确等问题,为居民带来安全隐患。利用远程无线通信及微控制器进行信息阀门的设计,来解决阀门状态信息采集与远程阀门控制的问题,成为供暖工程阀门设计开发的研究热点。本文基于2017以来国家大力推广的窄带物联网技术(NB-IoT),研发一款具备远程信息传输、远程开关阀控制、远程程序更新等功能的信息阀门,主要工作如下。(1)遵循硬件构件化设计方法搭建远控系统的终端硬件平台。该平台以NB-IoT技术为通信方式,使用220V转5V电源转换模块给开发板和阀门供电,结合用于制动阀门的电动执行器、监测管道温度和压力的传感器等硬件,辅以光电隔离提高电路稳定性,并提供通信模块为远程更新的数据交互作准备。(2)基于阀门远控功能需求和上述硬件平台,完成可进行信息传输且具有数据采集和阀门控制功能的终端程序。程序设计过程中,遵循层次化、构件化思想开发阀门控制相关的驱动构件,选用卡尔曼滤波算法解决传感器数据误差问题,并针对程序异常,使用看门狗、定时复位方法提升系统稳定性。(3)优化服务器端的侦听程序和设计客户端的网页。基于实验室已有的云侦听程序,优化服务器端分别与终端和客户端之间的通信流程,设计存储阀门信息的数据库并给出数据库访问接口,完成客户端网页的阀门管理、设备定位、实时数据信息查询等功能模块设计,实现远程信息传输、远程开关阀控制的效果。(4)针对用户需求的多样化以及程序本身的缺陷,设计了一种基于终端和服务器端信息交互的远程更新技术方案。该方案包含服务器端的远程更新软件和终端的软硬件设计,远程更新软件通过多种通信帧的交互,将更新文件解析后发送至终端,终端基于存储分割的方式接收数据帧,并辅以丢帧重传保护机制,完成在线程序更新。通过反复实验和优化,本系统设计的软硬件在现场进行了实际应用测试,并一直稳定运行。实践结果表明基于NB-IoT无线通信技术,供暖工程为背景的远控系统通过远程信息传输和远程开关阀控制方式,辅以远程更新技术,为供暖阀门控制领域提供了一种实时、安全、稳定的新方案。
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