本站原创本文是一篇物联网论文范文,关于物联网相关毕业论文开题报告,关于基于物联网的临水城市洪灾预警系统的相关毕业论文的格式范文。适合物联网及互联网及物联网技术方面的的大学硕士和本科毕业论文以及物联网相关开题报告范文和职称论文写作参考文献资料下载。
摘 要：依据物联网的定义及体系结构,给出了临水城市的洪灾预警系统的组成结构,分析了基于物联网的临水城市洪灾预警系统的关键技术,提出了系统的部署方案,阐述了系统实现的功能.通过洪灾预警系统可以及时、准确、安全的获取洪灾检测信息,从而减少灾害的人身财产损失.
关 键 词：物联网洪灾预警系统无线传感网
中图分类号：P3文献标识码：A文章编号：1007-9416(2012)07-0096-02
2012年7月的俄罗斯洪灾给俄罗斯国家和人民带来巨大的生命财产损失,俄罗斯紧急情况部部长7月10日对媒体承认俄罗斯洪灾预警工作不力,未能及时给公众发出洪灾警示,造成了严重的生命财产损失.而国内大部分的洪灾监控工作也主要由人员值守的监测站人为进行监测,浪费人力物力,并常常伴有危险,也经常出现检测、汇报不及时、不准确的情况.随着物联网及3G通信行业的发展,使得方便、安全、实时的获取水灾预警信息成为可能.物联网技术,是有由许多分布在一定空间范围的自动装置通过各种通信网络（有线或无线）连接组成的信息处理网络系统,实现信息采集、网络传输、分析处理和设备监控等功能,从而达到对物品或环境进行监测、跟踪、控制、管理等应用的目的.物联网应用系统一般由无线传感网络、现代通信技术、嵌入式数据处理终端等技术设备组成一个无线、实时的信息采集、传输、处理的信息系统.将物联网技术应用于洪灾预警与监控领域,必然会大大提高洪灾预警的实时性、准确性,能及时做出预案,减少灾害损失.
1.物联网定义及体系结构
目前被普遍接受的物联网（TheInterofthings）的定义是：通过射频识别（RFID）、红外感应器、全球定位系统、激光扫描器等信息传感设备,按约定的协议,把任何物品与互联网连接起来,进行信息交换和通讯,以实现智能化识别、定位、跟踪、监控和管理的一种网络.物联网的概念始于1999年,意指“物物相连的互联网”,一方面,仍以传统的互联网为基础和核心,另一方面,将其联网终端延伸、扩展到与任何具有智能感知的物品互联,实现数据交换、通信和控制.物联网应该具备三个特征：一是信息感知,即利用射频识别、传感器、智能终端等设备或技术采集信息；二是数据传输,即通过各种网络传输、共享信息；三是智能处理,利用本地的或远程的计算能力对获取的数据进行处理,获取面向应用领域的有价值的信息.在业界,物联网公认被分为三个层次：底层是用来感知数据的感知层,是物联网发展和应用的基础,包括射频识别感应器、传感器等数据采集设备；中间层是数据传输的网络层,包括移动通讯网络、互联网以及信息中心、网管中心,对应数据处理有云计算平台；最上面则是内容应用层,应用于社会上多个行业领域,比如物流监控、智能交通、安全监控等领域.
2.洪水预警系统的结构
临水城市洪水预警系统参照物联网的三层体系结构设计：
(1)物联网感知层构成：采用Zigbee无线通信协议,在数据采集点10米范围内分布多个雨量传感器,在近水区域叠加水位传感器和流速传感器.
(2)物联网网络层构成：雨量传感器和水位传感器通过Zigbee无线网络相互连通,通过一个3G网关接入3G网络,再通过3G运营商接入inter和监控中心.
(3)应用层设计：以通过Zigbee网络、3G网络和Inter传回的有效数据作为处理对象,开发了一套城市洪灾预警监控系统软件,提供数据的图形化显示,实现预警信息的对外发布功能.
城市洪灾预警系统的网络拓扑图如图1所示.
3.洪灾预警系统的关键技术
(1)Zigbee协议无线传感器联网技术：通过Zigbee无线网络将雨量传感器和水位传感器互联起来.为了避免个别设备计量出错,或者偶然意外事件导致的数据不准确的情况,在方案中采用同一地点,100米以内分布式监控采集.各节点将采集的数据汇集到传感器网关,网关对数据进行筛选处理,过滤掉异常数据,将其他平均计算后通过3G网络传输到监控中心.
(2)移动互联网数据传输技术：一方面,采用具有3G网关的WSN数据中心,将数据进行筛选,通过3G网络（WCDMA）发回监控中心；另一方面,监控中心发布的监控数据可以通过3G终端（智能手机或无线上网的笔记本）访问预警数据.
(3)移动网络开发技术：使用移动网络开发技术,面向Android平台和IOS平台开发洪灾预警手机客户端软件,供感兴趣的民众下载使用.通过该客户端软件可以获得监控及预警数据.
4.洪灾预警监控系统的部署
临水城市洪灾形成原因是上游突发大面积强降雨,然后形成洪水快速流向下游,所以,雨量传感器重点部署在河流上游洪水形成区域的较大范围内.大面积强降雨发生后必然会形成高水位和高流速,因此,水位流速传感器重点部署在城市沿河上游区域.部署示意图如图2所示.
5.洪灾预警系统功能介绍
(1)雨量检测：实时检测城市沿河上游洪水形成区域的降雨雨量,并每隔五分钟向监控中心发回有效检测数据；
(2)水位检测：实时检测城市沿河上游水位,并每隔1分钟向监控中心发回河流水位数据；
(3)流速检测：实时检测城市沿河上游的洪水流速,每隔1分钟向监控中心发回流速数据；
(4)发出预警：监控中心通过城市洪水预警软件系统,依据检测数据,图形化显示检测数据；当数据超过警戒值是,自动发出警报,发送预警信息.
(5)移动检测：监控中心工作人员以及具有相应干系的政府决策部门可以在任何地点通过3G上网的Android智能手机或苹果智能手机获取检测数据.
6.结语
洪灾是临水城市经常面临的严重自然灾害,人工进行洪灾的预警常常会出现不及时、误报以及人身安全问题.采用基于物联网技术的城市洪灾预警系统可以及时、准确、安全的获取洪灾预警信息,从而可以使临水城市能及时应对自然灾害,减少自然灾害带来的人身财产损失.
注
本论文为省教育厅科研项目《基于物联网技术的城市安全监控系统的应用研究》的研究成果,项目编号：12513043.