基于GPS的矿区大气环境监测系统研究

摘要

矿区掠夺性开采使矿区的生态环境严重恶化，大气环境遭到严重污染，对矿区的大气环境进行监测和保护逐渐受到人们重视，建立矿区大气环境监测系统来对矿区大气环境的实时监控和预警保护，来保护矿区大气环境，保证矿区的开采能够可持续发展。
　　 本系统利用传感器对矿区的环境参数进行监测采集，利用GPS定位技术对监测终端进行实时定位，并在终端利用ARM技术开发嵌入式系统，对采集数据信息和GPS信息进行储存、处理和管理，对监测终端的工作运行进行控制，并通过GPRS技术根据程序功能设定自动传送数据给后台数据管理系统，也可以监测终端通过GPRS接收后台发布的指令，并对执行的功能任务进行优先权选择，优先执行紧急监测任务，GPRS技术实现后台管理系统对监测终端的远程控制和数据传输。后台管理系统在GIS技术支持下实现整个矿区大气环境监测系统的地图化、可视化呈现，建立空间数据库，结合ORACLE技术对数据库进行管理，利用WebService技术和ADO.NET技术连接数据并进行调用处理，实现对整个矿区大气环境进行实时监测，信息查询、处理等。
　　 本文针对监测终端的GPS定位精度进行深入研究，通过相位平滑伪距差分定位算法来提高GPS定位精度，设计周跳探测的方法，进一步提高定位精度，确保监测终端的采集数据的有效性，只有对监测数据进行具体的地理信息描述，才能实现对矿区大气环境的精确监测，有效帮助相关部门根据监测数据制定有效的合理措施，防止大气环境污染，保护矿区大气环境。

目录

声明

摘要

第1章 绪论

1．1 研究的背景、意义和目的

1．1．1 研究的背景

1．1．2 研究的意义和目的

1．2 国内外研究动态

第2章 矿区大气环境监测系统的总体设计

2．1 系统设计目标

2．2 系统设计原则

2．3 系统任务

2．4 系统总体设计

2．5 开发环境

2．6 本章小结

第3章 系统开发的关键技术

3．1 ARM嵌入式技术

3．1．1 ARM嵌入式技术概述

3．1．2 ARM微处理器

3．1．3 ARM操作系统

3．1．4 气体传感器选择

3．1．5 大气环境监测终端设计实现

3．2 GPRS技术

3．2．1 GPRS技术概述

3．2．2 GPRS技术的优点

3．2．3 GPRS网络

3．2．4 GPRS数据传输实现

3．3 GPS技术

3．3．1 GPS技术概述

3．3．2 GPS定位原理

3．3．3 GPS数据接收和处理

3．4 GIS技术

3．3．1 GIS技术概述

3．3．2 GIS技术的基本功能

3．3．3 GIS在大气环境监测中的应用

3．5 本章小结

第4章 GPS精度提高方法

4．1 影响GPS定位的误差源分析

4．2 差分GPS及分类

4．3 相位平滑伪距差分定位算法

4．3．1 相位平滑伪距差分数学模型

4．3．2 观测方程线性化及误差方程

4．4 周跳探测与修复

4．5 本章小结

第5章 后台数据管理系统开发

5．1 后台数据管理系统总体架构

5．1．1 系统总体设计

5．1．2 系统架构确定

5．2 后台管理系统数据库设计与实现

5．2．1 数据库设计

5．2．2 数据库管理的技术实现

5．3 本章小结

第6章 结论与展望

6．1 结论

6．2 展望与不足

参考文献

攻读硕士学位期间发表的学术论文及科研工作

致谢