基于物联网架构的隧道远程监控系统的设计与研究

摘要

随着物联网技术的快速发展，其应用范围也越来越广。目前，物联网已广泛应用于智能建筑、智慧城市、智慧交通、智能家居、物流系统、环境检测、数字医疗、节能、消防等领域。交通业的不断发展使得越来越多的隧道已投入使用。由于隧道环境恶劣，容易发生事故，隧道的安全问题就成了交通安全的一大困扰，如何保证隧道的安全运营将具有十分重要的意义。
　　 本文采用物联网技术、网络技术、软件开发技术设计了一个基于物联网架构的隧道远程监控系统，实时感知隧道内的环境信息和设备信息，还可以实现对隧道内的设备的远程控制。
　　 本文针对用户对系统的需求分析，采用远程监控与现场监控并存的模式，设计了一种基于物联网架构的隧道远程监控系统。首先，感知层是部署在隧道内的各种信息采集设备，它们负责采集隧道内的环境信息、车辆信息等;环境信息是由各种传感器采集的，交通信息的采集方式摒弃了传统的采用环形线圈检测器的方式，而是采用了射频识别技术，这种技术可以快速检测出车辆的更多信息。感知层采集的信息进行初步处理之后通过网络传输到数据中心;网络层主要负责数据的传输，主要由现场监控网络和远程监控网络构成，现场监控网络是将底层数据通过无线传感网络汇聚到网关节点，然后通过网关节点传输到以太网，最终到达数据中心，现场监控网络重点描写了无线传感网络的网络节点编码格式和传输的信息编码格式，以及无线传感网络的组网过程。远程的监控网络由Internet和GPRS实现，用户通过Internet访问数据中心的数据，控制命令通过GPRS网络到达GPRS DTU，GPRS DTU与PLC连接，它将用户的命令传送到PLC，PLC对其解析之后对相应的设备进行控制;应用层采用.Net平台开发了B/S模型的隧道远程监控系统，通过该系统软件，用户可以直观地查看到隧道内的各种信息，而且还可以在页面上对现场的设备发送控制命令。本系统采用实时数据库和历史数据库相结合的方式实现对数据的存储，这种存储方式不但解决了海量数据的存储问题，还可以保证数据的实时性，提供了系统的稳定性和实时性。

目录

声明

摘要

第1章 绪论

1．1 研究背景与意义

1．1．1 研究背景

1．1．2 研究意义

1．2 基于物联网架构的隧道远程监控系统的研究现状

1．3 本文主要研究工作

第2章 物联网的架构及其关键技术

2．1 物联网的概念

2．2 物联网的架构

2．2．1 感知层

2．2．2 网络层

2．2．3 应用层

2．3 物联网的关键技术

2．3．1 射频识别技术

2．3．2 传感器和无线传感网络技术

2．3．3 数据传输技术

2．4 本章小结

第3章 隧道远程监控系统的总体设计

3．1 需求分析

3．1．1 信息采集需求分析

3．1．2 信息存储需求分析

3．1．3 信息传输需求分析

3．1．4 信息提供需求分析

3．2 远程监控系统的设计

3．2．1 远程监控系统的要求

3．2．2 远程监控系统的总体架构

3．3 基于物联网架构的隧道远程监控系统的总体设计

3．4 本章小结

第4章 感知层的设计与研究

4．1 数据采集模块

4．1．1 传感器采集数据模块

4．1．2 车辆信息采集模块

4．1．3 视频信息采集模块

4．2 数据处理模块

4．3 本章小结

第5章 网络层设计与研究

5．1 无线传感器网络

5．1．1 节点的类型编码

5．1．2 信息的类型编码

5．1．3 基于Zigbee的无线传感网络的构建

5．2 GPRS无线通讯模块

5．2．1 GPRS DTU核心功能

5．2．2 GPRS DTU的工作原理

5．2．3 Socket网络通信

5．3 本章小结

第6章 系统软件设计与实现

6．1 需求分析

6．1．1 业务需求分析

6．1．2 功能需求分析

6．1．3 性能需求分析

6．2 总体设计

6．3 详细设计

6．3．1 功能模块设计

6．3．2 数据库设计

6．4 系统实现

6．4．1 开发平台及模式

6．4．2 界面

6．5 本章小结

第7章 总结与展望

致谢

参考文献