船联网传感器感知模块研究与实现theresearchandapplicationimplementationofsens
本文主要研究并实现了船联网感知模块。首先,本文从船联网的概念出发,描述了船联网在航运过程中起到的的作用,指出了船联网是将来智能化、信息化和网络化发展的必要因素。然后分析说明了国内外对于船联网的研究现状,并列举了船联网在建设过程中存在的问题,指出了目前船联网还处于初步发展的时期。本文对于研究船联网感知模块提供了一定的参考。不同类型的传感器有着许多不同之处,有着不同的协议、不同的标准和不同的接口。目前市场上的传感器种类很多,本文以树莓派为基础,对船联网的感知模块进行了深入地探讨和研究。在此基础上对感知传感器进行了深入地研究,明确了本论文的设计目标。本文提出了船联网感知模块,即船联网信息采集节点的总体架构。根据总体架构的基础,采用了模块划分设计的方法对感知模块进行了硬件设计,得出了传感器的硬件选择,并且设计出了实际的电路图。本文以船舶的温度检测系统为应用实例,选取了温度传感器对感知模块进行验证和测试,再利用Python语言实现温度检测的软件设计,最后将得到的数据上传到Yeelink,使得用户可以实时进行远程温度查看。 通过对于感知模块进行的验证和测试,本文设计的系统实现了对于船舶内温度的检测的功能,用户可以通过网站或者通过手机APP进行温度实时查看;并可以设置管理动作和触发条件,当触发条件触发时,向手机或者QQ邮箱发送推送消息。关键词树莓派;温度传感器;Python;Yeelink
目录
第一章绪论 7
1.1 选题背景 7
1.2 选题目的与意义 7
1.3 研究现状与问题 8
1.3.1 国外研究现状 8
1.3.2 国内研究现状 8
1.3.3 存在的问题 8
1.4 主要研究内容 9
1.5 开发工具 9
1.5.1 树莓派介绍 9
1.5.2 DS18B20介绍 10
1.5.3 EPN8508介绍 11
1.5.4 yeelink介绍 12
第二章 需求分析 14
2.1 可行性分析 14
2.2 系统设计的要求 15
2.3 系统功能需求分析 15
第三章 系统总体设计 16
3.1 设 style="display:inline-block;width:630px;height:85px" data-ad-client="ca-pub-6529562764548102" data-ad-slot="6284556726"> (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({ });
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第一章绪论 7
1.1 选题背景 7
1.2 选题目的与意义 7
1.3 研究现状与问题 8
1.3.1 国外研究现状 8
1.3.2 国内研究现状 8
1.3.3 存在的问题 8
1.4 主要研究内容 9
1.5 开发工具 9
1.5.1 树莓派介绍 9
1.5.2 DS18B20介绍 10
1.5.3 EPN8508介绍 11
1.5.4 yeelink介绍 12
第二章 需求分析 14
2.1 可行性分析 14
2.2 系统设计的要求 15
2.3 系统功能需求分析 15
第三章 系统总体设计 16
3.1 设 style="display:inline-block;width:630px;height:85px" data-ad-client="ca-pub-6529562764548102" data-ad-slot="6284556726"> (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({ });
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计思路 16
3.2 设计流程 16
3.3 系统总体框架设计 17
第四章 系统详细设计 19
4.1 硬件设计 19
4.1.1 硬件选择 19
4.1.2 硬件设计 19
4.1.3 效果展示 26
4.2 软件设计 27
第五章 系统实现 30
5.1 树莓派启动实现 30
5.2 温度读取实现 30
5.3 数据上传实现 33
结语 41
致谢 42
参考文献 43
第一章绪论
1.1 选题背景
船联网的对象是企业、船民、船舶和货物,是以精细地管理船舶航运、全面进行行业服务、人性化的考虑乘客的出行情况为目的的。船联网涉及航线、船舶、桥梁、港口和码头等领域。它融入了物联网的关键技术,以数据为中心,实现了人船互联、船船互联、船货互联以及船岸互联 [1]。
船联网是物联网向船舶运行行业的概念延伸,船联网的基本节点和信息源是船舶、航线、海岸设施。船联网结合了船载智能信息服务,利用船舶无线传感装置,完成网络信息交换,在终端平台上对每个传感器节点的属性和动态和静态信息的进行提取、查看和管理。船联网具有导航、通信、安全防护和信息服务等功能,为船舶内河航行提供更加智能、安全的航运环境。
我国于2011年全面开展了第十二个五年计划,大力发展了信息化和工业化的两化融合。十二五计划提出了要重点发展物联网感知产业,重点发展与物联网感知相关的行业,推动传感器、网关、RFID、传感器节点等核心技术的研究发展。物联网感知技术是新型产业发展进步的动力,面临着很多发展潜力和机会。“十二五”要求我国在感知技术领域达到国际顶尖水平,早日形成完善的物联网技术体系,并实现产业化发展。
同时,我国政府对物联网感知技术十分,在技术和经济上对物联网感知模块的研究发展给予了很大的帮助。中国科学院最早在1999年就开始研究传感器,并对感知技术有所涉及。我国在2006年发布了国家信息化发展战略,正式迈开了对于物联网感知技术研究的步伐。2007年,“十七大”提出了“双化融合”的构想。2009年,提出了“感知中国”的新兴概念,极大的推动了感知模块的研究。总之,在国家的重视和政策支持的推动下,我国的感知技术发展十分迅速,有着广阔的发展潜力和应用前景。
1.2 选题目的与意义
本系统旨在系统分析了船联网感知模块的研究现状,对船联网感知技术进行初步学习;初步掌握树莓派的基础应用并实现Python语言的简单编程,了解DS18B20温度传感器的基本电路和整体架构,并利用它实现温度检测功能;学会如何将数据进行上传,学习并实现yeelink的数据查看和数据推送功能。
由于本系统是应用于船舶内的温度检测系统,所以要求系统可以同时对船舶内多处重要位置进行温度检测,从而实现安全、可靠的航行,保障用户的生命财产安全。
1.3 研究现状与问题
1.3.1 国外研究现状
国外的船联网发展于二十一世纪初,船舶跟踪系统、电报系统和电子海图技术的建设与完善促进了欧洲内河航运的发展。2001年,欧盟提出了内核信息服务(RIS)的概念。经过十几年的发展, RIS实现了欧洲船舶服务行业的统一化和同等化,同时极大地促进了欧洲各国船联网感知技术的发展[2]。
1.3.2 国内研究现状
我国是在2012年正式开展船联网项目的。国内的船联网正处于起步发展阶段,各项经验和技术还需摸索,与发达国家相比还存在巨大的差距。我国船联网的感知技术效率偏低,船舶信息采集与共享成本过高,这将会制约我国船联网感知模块的发展进步。
1.3.3 存在的问题
我国船联网感知技术发展的不足主要体现在以下方面:
(1)标准规范体系不健全。这导致了国内研究存在着信息不共享,有很多多余的、不必要的信息建设的现象。
(2)信息共享机制与监督机制不健全。这导致了信息无法进行相互补偿,无法充分、有效地利用有限的资源,同时使得信息资源匮乏,信息间无法实现无缝联通(相互联系、相互沟通)。
(3)缺乏统一的流动性船舶信息服务平台。这会使得信息来源的可靠性和权威性不足,增加了船舶燃料消耗负担和运营成本,阻碍了船联网的进一步发展。
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