城市地下综合管廊监测与预警系统研究及应用

摘要

在经济发展飞速的今天，城市建设的脚步也在不断加快，城市地下空间的开发也是必不可少的。在综合管廊建设的同时，安全管理系统也在不断完善。由于综合管廊内部容纳管道较多，环境密闭复杂，为了避免发生管道爆炸、火灾等不安全事故。本文对综合管廊内部环境进行分析，对容易造成危害的主要参数进行监测，提出一种基于STM32嵌入式处理器的监测与预警系统。
　　本文以综合管廊为研究对象，在分析国内外研究现状的基础上，完成的主要工作如下：
　　（1）设计了基于STM32的综合管廊监测与预警系统。系统采用三层分布式结构。以STM32F103RCT6开发板为核心，搭建硬件平台。主要包括最小系统、采集电路、CAN总线通信、以太网通信、TFT-LCD显示以及SDIO存储模块等部分，完成了系统常用模块和外设的搭建。基于硬件平台进行下位机软件的开发。移植μC/OS-II操作系统，完成软件应用程序的开发，进行数据处理，实时存储和显示。
　　（2）采用MCGS组态软件进行上位机开发，完成数据远程实时监测和预警。
　　（3）针对综合管廊内部的可燃气体浓度预测，采用了基于回归的预测方法和基于卡尔曼滤波预测方法。通过对两种方法的研究和模拟实验，对比分析验证了基于卡尔曼滤波算法的预测浓度误差较小。
　　（4）完成了系统软、硬件整体设计与调试，实现了对综合管廊内部环境的监测与预警，达到了预期目的。

目录

1绪论

1.1研究背景及意义

1.2国内外研究现状

1.3论文研究内容

2综合管廊监测与预警系统总体方案

2.1系统架构

2.2数据传输方式

2.3本章小结

3综合管廊预警算法研究

3.1预测算法概述

3.2可燃气体浓度预测

3.3预警等级

3.4本章小结

4系统硬件设计

4.1控制器电路设计与实现

4.2数据采集电路

4.3显示电路

4.4报警电路

4.5通讯模块

4.6本章小结

5系统软件设计

5.1μC/OS-II系统移植

5.2数据采集

5.3 CAN通信

5.4以太网通信

5.5下位机人机交互界面实现

5.6声光报警

5.7本章小结

6监测系统上位机设计与实现

6.1设计方案

6.2工程设计与实现

6.3系统整体调试分析

6.4本章小结

7总结与展望

致谢

参考文献

攻读硕士期间发表的论文情况