【摘 要】
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战备坑道是国防建设中的重要组成部分,在战争中能够保障人民的生命财产安全,保存战争潜力。但是由于很多坑道位于山中,通风环境有限、阴暗潮湿,可能存在一些有毒有害气体,坑道内的环境会对进入的人员造成威胁,而坑道外潜在的滑坡灾害也会影响坑道的稳定性和安全性,所以需要对坑道内和坑道外的各项环境因素进行实时监测并及时预警,来确保坑道内外环境安全可靠,随时能够投入使用。本课题结合了嵌入式技术、物联网技术、数据库
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战备坑道是国防建设中的重要组成部分,在战争中能够保障人民的生命财产安全,保存战争潜力。但是由于很多坑道位于山中,通风环境有限、阴暗潮湿,可能存在一些有毒有害气体,坑道内的环境会对进入的人员造成威胁,而坑道外潜在的滑坡灾害也会影响坑道的稳定性和安全性,所以需要对坑道内和坑道外的各项环境因素进行实时监测并及时预警,来确保坑道内外环境安全可靠,随时能够投入使用。本课题结合了嵌入式技术、物联网技术、数据库技术和C#编程技术,设计了一套基于窄带物联网技术（Narrow Band Internet of Things,NB-IOT）的坑道内外环境信息监测系统。本文的工作主要有以下几个方面:（1）分析了国内外目前有毒有害气体检测、滑坡预警和物联网技术的发展现状,并指出了坑道人工巡检的不足,指出了研制出一套能对坑道内外环境进行远程自动化监测的系统的迫切性。（2）根据系统的实际需求指定了系统的设计指标,并按照“感知层”、“传输层”、“应用层”三个层级设计了系统的软硬件总体架构。（3）对系统嵌入式终端进行了软硬件设计,将系统嵌入式终端分为坑道内环境信息数据采集终端、坑道内环境信息数据远程发送终端和坑道外环境信息数据采集终端三个部分,以此来实现对环境信息数据的采集并通过远程传输。（4）按照C/S架构设计了基于SQL Server的监控软件,监控软件的服务器端通过高级消息队列协议（Advanced Message Queuing Protocol,AMQP）队列来接收物联网云平台推送的数据并将数据存储到SQL Server数据库中,客户端通过调用数据库服务器中的数据来实现危险告警、设备管理、数据管理、用户管理等功能。（5）针对有毒有害气体检测和滑坡预警进行了实验。有毒有害气体检测实验中利用支持向量机（SVM,Support Vector Machine）对不同浓度等级的有毒有害气体进行模式识别分类,滑坡实验中利用人工降雨装置和泥沙来模拟滑坡过程,以泥沙含水量为阈值来对滑坡进行预警。实验结果表明,对有毒有害气体浓度等级分类准确率能达到77%,通过土壤湿度阈值和降雨量能够对滑坡的发生进行预警。最后对整套系统进行了测试,测试结果表明监测系统能够对坑道内外环境信息进行监测,满足需求和设计指标,数据传输稳定可靠,整体达到预期效果。
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