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基于WebGIS矿山瓦斯监测平台设计与实现

作　者: 唐良义
导　师: 王绪本
学　校: 成都理工大学
专　业: 信号与信息处理
关键词: WebGIS 瓦斯监测 CAN总线 RFID
分类号: TP393.09
类　型: 硕士论文
年　份: 2011年
下　载: 56次
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内容摘要

随着Internet技术的飞速发展,GIS的平台己经逐步转向了网络,WebGIS是Internet和WWW技术应用于GIS开发的产物,从Internet的任意节点,用户可以浏览WebGIS站点中的空间数据,进行各种空间信息检索和空间分析。本论文是基于WebGIS矿山瓦斯监测平台建设。矿山瓦斯监测平台主要由三部分组成,基于WebGIS的矿山瓦斯监测、网络传输CAN总线及网关的研究、数据采集器及人员位置信息采集研究。课题主要研究内容从系统的三个主要组成部分展开。(1)基于WebGIS平台的矿山监控软件开发研究矿山监控数据库字段设计;基于UDP通讯协议的监控数据库实时更新系统;基于ArcGIS的矿山监控WebGIS平台设计与实现。(2)矿下通信研究用单片机作为控制器,将从串口读上来的数据(温度、瓦斯浓度和风机转速等)通过CAN通信接口发送到CAN总线上去,同时能够接收来至CAN总线的控制命令,通过串口传输至风机控制系统,控制风机的启停;通过网关的接入整合之后,CAN总线与网关通过CAN协议进行通信,而在Ethrenet端网关和IP网络内的控制终端或GIS服务器之间采用统一的标准的TCP/IP协议交互信息,通过应用层实现控制平台与现场设备之间的指令与数据交互。(3)数据采集器及人员位置信息采集研究采集瓦斯气体浓度和矿场温度数据,并记录数据采集时的时间,实现浓度超限报警和数据上传功能;风机转速测量及风机的启停控制,测风机转速,实时监测风机的运转状态,以确保风机的正常运行,避免因风机不转或者风速过慢过快而引起的各种工业事故发生,实现对风机启停的远程自动控制;项目完成对RFID卡的数据读取;并且把读到的RFID数据、实时时间数据等通过CAN传输到上位机,实现对人员位置信息的采集。主要成果:以Internet为平台,以Web和GIS为手段,采用面向对象的软件工程思想来指导实现基于WebGIS的煤矿瓦斯事故监控预警系统,还采用RFID“无线射频识别”(Radio Frequency Identification)技术,采用有源RFID卡,使读卡器的读卡距离更大了,误读、漏读的几率很低,受环境影响小,对矿下工作人员位置信息采集,为保证能及时应对意外事故时对工作人员的搜救,提高救援效率。应用具有突出可靠性、实时性和灵活性的CAN总线技术,使采集数据具更高可靠性和安全性。采用嵌入式Ethernet技术,成功开发了CAN和Ethernet的互联系统,通过数据格式的转换和指令映射解决了现场总线和以太网两种异构网络间直接通信。

全文目录

摘要  4-6
Abstract  6-10
第1章绪论  10-13
  1.1 课题来源及研究意义  10-11
    1.1.1 课题来源  10
    1.1.2 研究意义  10-11
  1.2 国内外研究现状  11-12
    1.2.1 国内外矿山瓦斯监测系统的研究现状  11
    1.2.2 WebGIS 在工程中的应用现状  11-12
  1.3 问题提出  12
  1.4 研究思路与技术路线  12-13
第2章 WebGIS  13-18
  2.1 WebGIS 简介  13-14
    2.1.1 WebGIS 的定义  13
    2.1.2 WebGIS 的特征  13-14
  2.2 WebGIS 开发策略  14-15
    2.2.1 服务器终端策略  14
    2.2.2 客户终端策略  14-15
    2.2.3 混合策略  15
  2.3 WebGIS 的实现方法  15-18
    2.3.1 WebGIS 发展现状  15-16
    2.3.2 WebGIS 实现技术  16
    2.3.3 WebGIS 各实现方法比较  16-18
第3章矿山瓦斯监测平台的技术介绍  18-25
  3.1 数据采集传感器  18-21
    3.1.1 红外光电传感器  18-19
    3.1.2 温度传感器  19-20
    3.1.3 瓦斯浓度传感器  20-21
  3.2 CAN 总线及网关  21-23
    3.2.1 CAN 总线  21-23
    3.2.2 网关  23
  3.3 RFID 射频技术  23-24
  3.4 本章小结  24-25
第4章矿山瓦斯监测平台总体设计与实现  25-54
  4.1 系统总体设计  25-26
    4.1.1 系统需求分析  25
    4.1.2 系统开发策略  25
    4.1.3 系统整体架构  25-26
  4.2 系统功能模块实现  26-53
    4.2.1 WebGIS 监控平台  26-30
    4.2.2 风机转速测量控制及瓦斯浓度、温度的采集  30-40
    4.2.3 CAN 通信及网关设计实现  40-49
    4.2.4 人员位置信息采集  49-53
  4.3 本章小结  53-54
第5章矿山瓦斯监测平台测试  54-60
  5.1 主要功能测试  54-57
    5.1.1 瓦斯浓度及温度监测  54
    5.1.2 风机监测实验测试结果  54
    5.1.3 CAN 总线智能节点设计测试结果  54-55
    5.1.4 网关测试  55-57
    5.1.5 RFID 读卡器和有源标签监测测试  57
  5.2 基于WebGIS 系统总体测试  57-59
  5.3 本章小结  59-60
结论  60-61
致谢  61-62
参考文献  62-66
攻读学位期间取得学术成果  66

基于WebGIS矿山瓦斯监测平台设计与实现

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