近年来在国家大力进行生态文明建设,推进“煤改气”的同时,煤气泄漏、爆炸事件时有发生,对居民人身财产造成重大威胁。通过对煤气泄漏、爆炸原因进行分析,发现造成事故的主要因素为用户不当的使用习惯和煤气罐的质量问题,因此加强煤气罐管理势在必行。可以通过技术手段实现煤气罐实时、数字化地管理,提高对煤气罐管理的水平。根据煤气罐安全监控的需求,设计了一款用于对煤气罐实时监控的终端设备。监控终端可以实时感知煤气罐所处环境信息,并将信息通过NB-IoT(窄带物联网)网络上报给物联网云平台。物联网云平台接收并保存终端信息,可以随时查看煤气罐温度、煤气余量、位置等状态信息,并对火灾、煤气泄漏等危险事件进行报警。设计了运输模式判别算法用于低功耗控制并移植到单片机中。测试结果表明,该终端结构合理、数据采集准确、通信能力强、功耗低,能够满足煤气罐安全监控的需求。本文的工作主要为以下五个方面:(1)对煤气罐使用过程中的问题进行了分析,对现有煤气罐安全管理技术进行了调研,研究了 NB-IoT技术的发展。在此基础上,进行了煤气罐监控终端的需求分析,提出了煤气罐监控系统、终端结构、终端硬件的方案。还讨论了设计中数据可靠采集与传输、低功耗控制和防爆问题,给出了相应的解决办法。(2)对煤气罐监控终端硬件按模块进行了器件选型和电路设计。硬件电路设计包括主控模块、煤气浓度传感器、温度传感器、电池电压采集电路、压力传感器、定位模块、NB-IoT无线通信模块、电源模块及PCB的设计。(3)对煤气罐监控终端软件进行了详细设计。设计智能控制软件,按照低功耗算法,控制系统工作流程。设计数据采集程序分别采集煤气浓度、温度、电池电压、压力、位置信息。设计数据上报程序,使系统可以进行远程无线通信。设计云平台接收程序,保存并处理接收到的终端数据。(4)针对低功耗控制问题,设计了运输模式识别算法。通过GPS原始数据提取速度、距离、转向角三个特征向量,选择SVM(支持向量机)算法构建模型进行运输模式判别,经过测试,判断准确率达95.3%,并介绍了算法在单片机中的实现。(5)设计实验完成了对煤气罐监控终端的结构、功能和性能、功耗进行了测试。实验结果表明,设计的煤气罐监控终端满足系统设计要求,能够实现数据采集和上报的功能,功耗也控制在合理范围之内。