基于LoRa的粉尘智能预警系统的设计与实现
发布时间：2023-01-08 15:54
近年来,随着社会经济的飞速发展,粉尘污染问题越来越严峻。粉尘污染不但制约着经济生产,而且危害人们的生命安全。目前,粉尘监测系统存在传输距离近、抗干扰能力差和智能化水平不够等问题。针对上述问题,结合传感器网络技术、长距离（LoRa,Long Range）无线传输技术和嵌入式开发技术,设计了一种基于LoRa的粉尘智能预警系统。该系统主要分为三部分,分别为数据采集子系统、数据传输子系统和智能主机,实现了粉尘现场监测的功能。论文各部分的研究内容如下:（1）在数据采集子系统中,数据终端通过三种传感器获取了粉尘现场的温湿度和粉尘浓度数据,并通过报警装置和调控装置保障粉尘现场的安全性。本系统在这部分完成了测温电缆、湿度检测模块和粉尘浓度检测模块的软硬件设计。为了保证温度数据的准确性,本系统通过DS18B20测温电缆实现多点测温。针对单总线DS18B20测温电缆中序列号传统二叉树搜索算法效率低的问题,基于对单根测温电缆的不同DS18B20序列号中相同家族码和位数的标识,设计一种优化的二叉树搜索算法。该算法能够保证搜索准确性,同时提高搜索效率。（2）在数据传输子系统中,LoRa终端实现了数据终端和智能主...
【文章页数】：85 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
Abstract
第一章 绪论
1.1 研究背景及意义
1.2 国内外研究现状
1.3 论文内容及结构安排
1.4 本章小结
第二章 系统设计框架
2.1 需求分析
2.2 系统结构
2.3 系统硬件平台简介
2.4 系统软件平台搭建
2.4.1 数据终端和LoRa终端的软件平台
2.4.2 智能主机的软件平台
2.5 本章小结
第三章 数据采集子系统设计
3.1 数据终端结构框图
3.2 数据采集子系统工作流程
3.3 数据终端的设计
3.3.1 测温电缆设计
3.3.2 湿度检测模块设计
3.3.3 粉尘浓度检测模块设计
3.4 本章小结
第四章 数据传输子系统设计
4.1 LoRa技术介绍
4.2 LoRa终端的设计
4.2.1 无线模块简介
4.2.2 LoRa终端硬件设计
4.2.3 LoRa终端软件设计
4.3 网络结构设计
4.4 低功耗设计
4.4.1 信道活动检测
4.4.2 唤醒方式设计
4.4.3 数据上传
4.4.4 整体方案
4.5 测试与分析
4.5.1 LoRa终端的测试与分析
4.5.2 低功耗测试与分析
4.6 本章小结
第五章 智能主机的设计
5.1 智能主机软硬件介绍
5.1.1 智能主机的硬件结构
5.1.2 智能主机软件平台
5.2 智能主机的工作流程
5.3 报警音响的实现
5.4 智能主机预警机制
5.4.1 线性回归算法
5.4.2 局部加权线性回归算法
5.5 测试与分析
5.5.1 预测模型的测试与分析
5.5.2 系统的测试与分析
5.6 本章小结
第六章 总结与展望
参考文献
致谢
攻读硕士学位期间的研究成果
【参考文献】：
期刊论文
[1]霍尔传感器在电流检测中的应用[J]. 石静波. 电子测试. 2018(12)
[2]基于树莓派的远距离LoRaWAN网关系统设计与实现[J]. 程淑伟,刘广伟,柯佩佩,吴春玲,冯蕾,吴亚斌. 电子世界. 2018(10)
[3]基于STM8L151的充电式智能电烙铁[J]. 刘鹏程,赵东升,罗金鸣,刘慧洁,林盛. 工业控制计算机. 2018(04)
[4]若干种金属活性及消防处置探析[J]. 罗勋. 化学工程与装备. 2017(11)
[5]掘进工作面粉尘在线监测与自动除尘系统研究应用[J]. 李刚,赵树华,杜现海. 山东煤炭科技. 2017(06)
[6]基于Linux的FPGA+ARM高速数据采集系统设计[J]. 许思琦. 计算机测量与控制. 2017(04)
[7]LoRa无线网络技术分析[J]. 赵静,苏光添. 移动通信. 2016(21)
[8]便携式无线倾角传感器测量系统的设计[J]. 郭涛,魏明明,王超. 仪表技术与传感器. 2016(08)
[9]传感器在煤矿井下除尘喷雾中的应用[J]. 李剑峰. 伺服控制. 2015 (Z3)
[10]国际通信运营商在产业互联网领域加紧布局[J]. 王晓玲,田洪川. 世界电信. 2015(05)
硕士论文
[1]储粮粮虫检测系统的设计与实现[D]. 颜永彪.安徽大学 2018
[2]粮情检测系统中数据获取与分析预测方法的研究与实现[D]. 胡庆贺.安徽大学 2018
[3]分布式粉尘浓度网络测控系统的研究[D]. 田兆鹏.山东建筑大学 2017
[4]基于无线Mesh网络的粮情测控系统的设计与实现[D]. 王占文.安徽大学 2017
[5]木质粉尘爆炸特性及其典型生产环境风险评估应用研究[D]. 江湖一佳.华南理工大学 2016
[6]基于ARM的电能质量监测装置人机交互系统设计与研究[D]. 朱琳.大连海事大学 2014
[7]基于ARM的服务机器人人机交互界面的设计与实现[D]. 裴鸿刚.暨南大学 2012
[8]嵌入式Linux系统移植与实现[D]. 何云霞.电子科技大学 2009
本文编号：3728757
【文章页数】：85 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
Abstract
第一章 绪论
1.1 研究背景及意义
1.2 国内外研究现状
1.3 论文内容及结构安排
1.4 本章小结
第二章 系统设计框架
2.1 需求分析
2.2 系统结构
2.3 系统硬件平台简介
2.4 系统软件平台搭建
2.4.1 数据终端和LoRa终端的软件平台
2.4.2 智能主机的软件平台
2.5 本章小结
第三章 数据采集子系统设计
3.1 数据终端结构框图
3.2 数据采集子系统工作流程
3.3 数据终端的设计
3.3.1 测温电缆设计
3.3.2 湿度检测模块设计
3.3.3 粉尘浓度检测模块设计
3.4 本章小结
第四章 数据传输子系统设计
4.1 LoRa技术介绍
4.2 LoRa终端的设计
4.2.1 无线模块简介
4.2.2 LoRa终端硬件设计
4.2.3 LoRa终端软件设计
4.3 网络结构设计
4.4 低功耗设计
4.4.1 信道活动检测
4.4.2 唤醒方式设计
4.4.3 数据上传
4.4.4 整体方案
4.5 测试与分析
4.5.1 LoRa终端的测试与分析
4.5.2 低功耗测试与分析
4.6 本章小结
第五章 智能主机的设计
5.1 智能主机软硬件介绍
5.1.1 智能主机的硬件结构
5.1.2 智能主机软件平台
5.2 智能主机的工作流程
5.3 报警音响的实现
5.4 智能主机预警机制
5.4.1 线性回归算法
5.4.2 局部加权线性回归算法
5.5 测试与分析
5.5.1 预测模型的测试与分析
5.5.2 系统的测试与分析
5.6 本章小结
第六章 总结与展望
参考文献
致谢
攻读硕士学位期间的研究成果
【参考文献】：
期刊论文
[1]霍尔传感器在电流检测中的应用[J]. 石静波. 电子测试. 2018(12)
[2]基于树莓派的远距离LoRaWAN网关系统设计与实现[J]. 程淑伟,刘广伟,柯佩佩,吴春玲,冯蕾,吴亚斌. 电子世界. 2018(10)
[3]基于STM8L151的充电式智能电烙铁[J]. 刘鹏程,赵东升,罗金鸣,刘慧洁,林盛. 工业控制计算机. 2018(04)
[4]若干种金属活性及消防处置探析[J]. 罗勋. 化学工程与装备. 2017(11)
[5]掘进工作面粉尘在线监测与自动除尘系统研究应用[J]. 李刚,赵树华,杜现海. 山东煤炭科技. 2017(06)
[6]基于Linux的FPGA+ARM高速数据采集系统设计[J]. 许思琦. 计算机测量与控制. 2017(04)
[7]LoRa无线网络技术分析[J]. 赵静,苏光添. 移动通信. 2016(21)
[8]便携式无线倾角传感器测量系统的设计[J]. 郭涛,魏明明,王超. 仪表技术与传感器. 2016(08)
[9]传感器在煤矿井下除尘喷雾中的应用[J]. 李剑峰. 伺服控制. 2015 (Z3)
[10]国际通信运营商在产业互联网领域加紧布局[J]. 王晓玲,田洪川. 世界电信. 2015(05)
硕士论文
[1]储粮粮虫检测系统的设计与实现[D]. 颜永彪.安徽大学 2018
[2]粮情检测系统中数据获取与分析预测方法的研究与实现[D]. 胡庆贺.安徽大学 2018
[3]分布式粉尘浓度网络测控系统的研究[D]. 田兆鹏.山东建筑大学 2017
[4]基于无线Mesh网络的粮情测控系统的设计与实现[D]. 王占文.安徽大学 2017
[5]木质粉尘爆炸特性及其典型生产环境风险评估应用研究[D]. 江湖一佳.华南理工大学 2016
[6]基于ARM的电能质量监测装置人机交互系统设计与研究[D]. 朱琳.大连海事大学 2014
[7]基于ARM的服务机器人人机交互界面的设计与实现[D]. 裴鸿刚.暨南大学 2012
[8]嵌入式Linux系统移植与实现[D]. 何云霞.电子科技大学 2009
本文编号：3728757
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