氯气监测无线传感网的数据挖掘与融合研究

摘要

随着我国经济的迅速的发展，化工原料的需求越来越大。氯气在常温常压下为黄绿色有毒气体。氯气也是一种强氧化剂和氯化剂，广泛应用于消毒，工业漂白、制作农药。制作塑料以及有机溶剂等多种工业领域。氯气一旦泄漏，危害性强、波及范围广、突发性强、处置难度高，因此，在氯气的生产以及运输和使用过程中都应当采取一定措施，以防止因氯气泄漏而产生的严重后果。
　　本文首先设计了氯气监测网络，对在运输以及应用过程中的氯气进行实时的监测。针对氯气的特点，设计的监控网络平台，以便进行远程及大规模的监控。本文主要根据氯气监测传感网的特点设计氯气浓度监测终端，监测终端部分主要设计了传感器模块，无线通信模块，显示预警模块电源模块以及数据融合处理模块。其中传感器模块分别包括温度、湿度和浓度传感器，通信模块中的通信方式主要采用Wi-Fi。
　　监测终端节点将采集到的氯气浓度以及周围环境参数通过Wi-Fi传送到中间节点，中间节点的设定相对靠近监测站，以方便能量的供给。由中间节点进行数据融合后传送到监测中心，文中主要采用RBF神经网络进行数据融合，将RBF神经网络算法嵌入中间节点，由中间节点进行数据融合，输出精确的融合结果，再转发给监测中心，减少了由数据传输而消耗的能量。并通过上位机界面的形式直观的显示实时监测曲线，并同时加入BP神经网络算法对网络的历史数据进行挖掘，以预测网络趋势走势。方便监测人员尽早预知氯气网络中的一些状况，提高了预警模式。

目录

声明

摘要

第1章 绪论

1．1 课题研究背景及意义

1．2 氯气监测网络发展现状

1．2．1 无线传感器网络发展现状

1．2．2 氯气监测网络中存在的问题

1．3 数据融合技术及神经网络算法应用

1．4 课题来源及主要研究内容

1．4．1 课题来源

1．4．2 主要研究内容

第2章 氯气无线传感网的组网及实现

2．1 网络系统的整体设计方案

2．2 感知层节点硬件设计方案

2．2．1 氯气传感器的选择及变送电路的设计

2．2．2 温湿度传感器的选择

2．2．3 控制器的选择

2．2．4 通信电路设计

2．3 中间层节点硬件设计

2．3．1 液晶显示接口电路

2．3．2 按键接口电路

2．3．3 系统电源设计

2．4 中继节点硬件设计

2．4．1 中继节点硬件设计方案

2．4．2 串行通信接口电路设计

2．5 本章小结

第3章 网络感知层的数据融合研究

3．1 感知层数据融合的意义

3．2 RBF神经网络算法

3．2．1 RBF神经网络结构模型

3．2．2 RBF神经网络的传递函数

3．2．3 RBF神经网络算法的具体实现

3．3 氯气传感网络数据融合中的应用

3．3．1 融合模型选择

3．3．2 氯气传感网中数据融合过程

3．4 数据融合仿真分析

3．4．1 数据预处理

3．4．2 训练算法实现

3．5 本章小结

第4章 网络应用层的数据挖掘研究

4．1 应用层数据挖掘的意义

4．2 BP神经网络算法

4．2．1 BP神经网络原理

4．2．2 BP神经网络的具体算法实现

4．3 BP网络算法的改进

4．4 BP网络预测模型建立

4．4．1 算法的结构选择

4．4．2 隐层节点的影响

4．4．3 测试结果

4．4．4 误差分析

4．5 本章小结

结论

参考文献

攻读学位期间发表的学术论文

致谢