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基于GPRS网络分布式土壤测氡系统的研制

作　者: 朱星
导　师: 周建斌
学　校: 成都理工大学
专　业: 测试计量技术与仪器
关键词: 半导体探测器 α粒子 GPRS无线网络土壤氡分布式系统
分类号: S153
类　型: 硕士论文
年　份: 2010年
下　载: 45次
引　用: 1次
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内容摘要

随着地球环境的恶化,全球地质灾害的频频发生,地质灾害有效的防治与预警越来越受到人们的关注。常规的地质灾害活动主要包括地震、滑坡、火山等,而这些地质活动在发展的过程中往往伴随着土壤或者岩石中氡气不同程度的析出,从而利用测量土壤中氡气的浓度便可以有效的推断出地质活动的发展状况,达到有效预警的目的。本文基于国内外测氡技术研究现状和土壤测氡系统在地质灾害防治与预警工程中的应用,以地质灾害防治与地质环境保护国家重点实验室基金项目“滑坡GPS监测仪与预警系统的研究”为项目依托,介绍了一种基于GPRS网络的分布式土壤测氡系统。该系统将探测装置埋入土壤中对氡气进行长期连续监测。监测系统采用金硅面垒型半导体探测器探测α粒子射线,同时也对温、湿度进行监测,通过GPS定位模块获取定位信息。引入了GPRS无线网络技术,可以组成广域分布式测氡网络,实现多点同时监测。监测中心可以通过GPRS网络实时地获取到每个监测终端的监测结果,同时提供历史数据曲线查看、测点能谱显示以及报表打印等功能。论文首先阐述了研究意义,调研了国内外的研究现状,然后提出了自己的系统研究方案,并分别从系统硬件研究和系统软件设计两个方面做出详细的论述,最后对整个系统做出了初步的测试,并给出结论。系统的硬件研究主要是监测终端的硬件电路与测量装置的研究。监测终端以嵌入式单片机C8051F020为控制平台,主要包括对放大电路、多道脉冲幅度分析器、海量数据存储单元、GPRS网络模块、GPS定位模块以及太阳能供电系统的研究。软件设计主要包括监测终端的嵌入式程序设计和监测中心PC机网络服务器软件设计。经过一年左右的研究工作,主要获得了以下成果:1.研制了基于单片机的数据采集系统,包括温湿度数据、GPS定位数据、α能谱数据的采集。2.设计了海量数据存储方案,将每条测量记录都会自动保存在SD存储卡中,保证了数据不会丢失。3.采用GPRS无线网络技术,实现了远程、广域、多点的数据通讯功能。4.在监测中心的后台微机上开发了稳定可靠﹑界面友好的监测中心系统软件。该软件灵活实用﹑操作简单,界面友好,可视化程度高。用户通过监测中心软件就可以清晰的看到每一个监测点的土壤氡浓度及变化情况。经测试表明,本系统运行稳定可靠,监测效率高,分析结果正确,网络传输无误,监测中心软件界面友好,实现了网络远程测控的功能,适合远程广域分布式监测土壤氡浓度变化。

全文目录

摘要  4-6
Abstract  6-10
第1章前言  10-16
  1.1 研究意义及研究现状  10-14
    1.1.1 氡的认识  10-12
    1.1.2 研究意义  12
    1.1.3 研究现状  12-14
  1.2 研究内容  14
  1.3 研究成果与创新  14-16
第2章系统研究方案  16-23
  2.1 概述  16
  2.2 方案设计  16-18
  2.3 终端研究  18-23
    2.3.1 概述  18
    2.3.2 GPS 接收模块  18
    2.3.3 无线通信模块  18-19
    2.3.4 氡气采集与分析系统  19
    2.3.5 电源模块  19-20
    2.3.6 主控模块  20
    2.3.7 单片机程序设计  20-21
    2.3.8 计算机软件设计  21-23
第3章系统硬件研究  23-36
  3.1 硬件的总体设计  23-24
  3.2 智能控制单元  24-29
    3.2.1 GPRS 模块及应用研究  24-26
    3.2.2 GPS 模块及应用研究  26-27
    3.2.3 电机控制  27-28
    3.2.4 人机接口  28-29
    3.2.5 温湿度监测  29
  3.3 氡探测与分析单元  29-34
    3.3.1 主控制器及应用  29-31
    3.3.2 前置放大器  31-33
    3.3.3 主放大电路  33
    3.3.4 多道幅度分析器(MCA)  33-34
    3.3.5 SD 卡接口电路  34
  3.4 电源  34-36
    3.4.1 低压电源  34-35
    3.4.2 高压电源  35-36
第4章系统软件设计  36-61
  4.1 单片机程序设计  36-53
    4.1.1 系统程序开发环境介绍  36-37
    4.1.2 系统程序总体设计  37-40
    4.1.3 GPS 定位程序设计  40-43
    4.1.4 GPRS 通讯程序设计  43-46
    4.1.5 SD 卡存储程序设计  46-50
    4.1.6 温湿度数据采集  50-51
    4.1.7 能谱数据采集  51-52
    4.1.8 定时程序设计  52
    4.1.9 LCD 显示界面设计  52-53
  4.2 监测中心软件设计  53-61
    4.2.1 概述  53-54
    4.2.2 软件系统框图  54-55
    4.2.3 网络通信设计  55-56
    4.2.4 监测软件界面程序  56-59
    4.2.5 主要文件结构  59-61
第5章系统集成与性能测试  61-64
  5.1 单机调试  61-62
  5.2 联网调试  62-63
  5.3 系统性能指标  63-64
结论  64-66
致谢  66-67
参考文献  67-68

基于GPRS网络分布式土壤测氡系统的研制

内容摘要

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