基于ZigBee和NB-IoT的船舶气囊下水气压监测系统的设计与实现

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船舶气囊下水是目前船舶下水比较常用的方式之一。船舶在下水过程中,气囊会根据船舶在气囊上行进的不同姿态而导致气囊气压的不断变化。气囊气压的实时监测与反馈可以提高船舶下水的安全系数以及提高船舶下水的工作效率。相对于传统的人工读取气压数据而言,物联网数据监测具有读取速度快、误差小以及成本低等优点。针对物联网数据监测对于传统的人工读取数据的优点而言,应用物联网监测数据是必然趋势。本文设计一种物联网技术的船舶气囊下水气囊气压监测系统,并能够将数据上传至云端。在气囊处安装压力传感器采集气压数据,采用ZigBee无线传感技术将采集到的气压数据传输到协调器。协调器通过串口通信将气压数据发送到NB-IoT模块,然后NB-IoT模块将气压数据上传至云平台,通过物联网技术实现了船舶气囊气压数据远程监控。能够有效解决传统人工读取气压数据的缺点,提高了船舶气囊下水的效率与安全系数。本论文利用物联网技术并搭建了物联网技术的三层体系结构,分别从感知层、传输层、应用层进行软硬件的设计,实现了船舶气囊下水数据物联网监测。整个系统由硬件和软件两个部分组成,硬件主要以CC2530芯片为核心的气压数据采集终端和协调器构成的ZigBee模块和以WH-NB73-B8模块为核心的NB-IoT模块。软件主要由基于Z-Stack协议栈的气囊气压数据采集终端、ZigBee协调器组网汇集终端数据、NB-IoT远距离传输数据程序设计。本论文研究的主要工作包括以下几个方面:(1)概述了课题的来源及意义,对国内外物联网技术发展现状、无线通信技术发展现状以及云平台的发展现状进行了介绍。(2)阐述了系统中应用到的相关理论以及关键技术。(3)根据现有技术的优缺点对本系统的总体方案进行设计与实现,最终通过ZigBee无线传感网络和NB-IoT远距离传输的技术结合云平台实现对气囊气压数据进行远程和实时的监控。(4)介绍了基于CC2530芯片构建的无线传感网络的气压数据采集终端模块、协调器模块和基于WH-NB73-B8模块的NB-IoT模块并完成了其硬件电路的设计与实现。(5)完成了基于CC2530芯片的气压数据采集终端模块、协调器模块以及基于WH-NB73-B8模块的NB-IoT模块的程序设计。(6)对整个系统的各个模块分别进行测试与分析。
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