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- UID
- 1029342
- 性别
- 男
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四、 本项目的特色与创新
本项目把井盖作为一个区域汇聚节点，集中传输和智能处理数据。结合检测下水道的堵塞自动报警，检测实时车流量，井盖出现问题自动报警并构建基于物联网的辅助控制系统是本项目的一大创新。平时，城市市政因系统各自分立，信息不统一、不准确、不完整、不及时等给城市安全、环保造成问题。而本项目通过井盖系统定时向运营平台发送数据，并通过检测在下雨天增加发送频率，保证信息的实时性。
五、 基本设计思路
1. 水流状态监测
各个节点利用超声波模块检测水位高度，相邻节点间水位高度进行比较，从而判断是否发生堵塞(若相邻节点水位相差较大，可认为两结点间排水管道发生堵塞，通过高度差可以大致判断堵塞严重程度。
收集各个时刻的水位信息，生成水位高度变化曲线，当水位高度增加速度过快时，触发报警。
我们准备将模块放在靠近水井的涵洞顶端，排除地面不平正的影响。超声波测距的原理是利用超声波在空气中的传播速度为已知，测量声波在发射后遇到障碍物反射回来的时间，根据发射和接收的时间差计算出发射点到障碍物的实际距离。当检测到相邻节点水位不同时，能够在上位机软件上突出显示，从而更快的解决问题。
2. 井盖姿态监测
利用陀螺仪模块检测井盖角度变化，从而判断井盖是否松动或者被无故开启，以实现防盗和检测松动功能。
mpu6050具有角加速度和加速度检测功能，且精度特别高，可以检测到微小的角度变化，采用IIC通信协议，操作简单。可将mpu6050水平贴附于井盖上，当井盖被开启时，模块检测出角度变化并返回信息。若井盖松动，当有人或车辆经过井盖时，井盖发生微小角度变化，通过判断mpu6050返回的信息可以判断井盖是否松动。如:井盖倾斜大于30度则判断为抬起，角度在-5—5之间波动不断则判断为松动。
3. 地表环境监控
监测地表温度和湿度，判断天气情况，并做出一定反馈。
湿度检测：
将湿度传感器安装于井盖内侧边缘处，实时检测湿度状况并反馈给各节点的中央处理系统，当阴雨天气湿度较高或者路面积水通过井盖边缘渗入时，湿度超过特定值，中央处理系统做出响应，提高与主机的通信频率，反馈实时信息，有利于管理人员在紧急状况下掌握更多信息。
温度检测:
将温度传感器固定在井盖下方，采集地表温度信息并上报，有利于市政部门掌握城市各处的温度状况，并对温度过高的地区采取降温措施。(可利用上位机生成温度变化曲线，对未来温度进行预测)
温度传感器可采用TI公司的温度传感器LM35DZ，该芯片体积小巧，精确度较高，可以精确到小数点后两位，采用单总线通信方式，操作简单。
4. 车流量监测
在井盖上加装车辆检测模块，用于检测车流量，并反映给市政管理部门用作参考。
初步计划使用地磁传感器实现这一功能。该模块可以精确地探测出周围的磁场情况，当附近有车辆经过时，会对地磁场产生干扰，模块检测到磁场发生变化，就可以判定有车辆经过。目前市场上该模块主要被用于车位检测中。
主要优点：
1、体积小巧：可以方便地应用于产品中；
2、灵敏度高：模块对地球磁场的变化非常灵敏，单就灵敏度而言，能感测到3米以外的车辆移动；
3、超低功耗：模块平均工作电流低于200uA，且工作电压可低至2.0V，最大限度延长电池使用寿命。（参考数据：两节5号南孚电池可工作3个月以上。专业的大容量工业电池则可工作5年以上，超大容量的甚至能工作10年以上或者由电池保质期决定。）
4、简单易用： 模块提供了开关量接口和UART串口
开关量接口：高低电平输出，高电平表示有车，低电平表示无车；
UART串口：提供定时状态报告、参数设置等功能。
5. 数据传输
数据分级传输，小范围内采用zigbee组网传输信息，数据汇总后用GPRS网络传输到服务器，最终上位机访问服务器获得数据。为演示方便，我们计划使用局域网进行演示。（见图二）
zigbee部分：
将相距较近的节点分为一组，将组内每个节点的信息汇总在一起。由于zigbee方便组网，传输过程中保密性强，且自带16位crc校验，传输数据可靠，我们决定用其在组内传输信息。组内所有节点信息由一台与中央控制器(beaglebone)相连的zigbee接收，并由中央控制器进行统一处理。
Gprs部分：
GPRS部分用于将中央控制器(beaglebone)处理后的信息发送到Internet。利用GPRS传输数据主要有以下优势:
1、GPRS信号覆盖范围广，可以保证所有数据能顺利传输到互联网;
2、网速可达到每秒20k左右，足够传输数据;
3、与短信相比，利用GPRS传输数据费用相对较低;
4、使用串口通信协议，操作简单。
服务器部分：
考虑到GPRS模块使用的ip地址是随机分配的，用户也需要在ip不同的设备上登录，难以直接将采集到的信息发送给用户的设备，我们决定利用服务器平台作为数据的中转站。所有采集到的信息先通过GPRS发送到服务器临时存储，用户使用上位机访问服务器获得数据。 |
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