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[硕士论文] 赵奎
辐射防护及环境保护 成都理工大学 2018(学位年度)
摘要:随着核技术的发展,人们周围的核活动也日益增多,在造福社会的同时也出现了放射性污染的问题。当铀矿和放射性伴生矿、工厂、核电站等设施排放的放射性废液流入到周围水体后,会对周围水体环境安全和生态平衡造成了一定的影响。因此,水体放射性监测方法研究得到重视。现阶段国内对水体放射性监测系统的搭建还不够完善,对内陆水体和海洋水体的监测常用现场调查采样方法和实验室能谱分析方法。但这两种方法由于采样周期较长、操作步骤繁琐、测量分析时效性较差等原因,使得监测结果不能实时的反映目标水域的放射性水平。
  论文结合当前水体放射性监测研究的现状,针对内陆水体放射性水平的监测,分别开展了基于NaI(Tl)探测器和HPGe探测器的水体放射性监测系统设计与分析。论文首先设计了基于10cm×10cm×40cm的NaI(T1)探测器的水体γ放射性监测系统,通过使用蒙特卡罗数值方法对系统探测部分进行优化设计分析,最终确定系统铅屏蔽体的厚度为10cm,铅箱内部尺寸为64×64cm。结合水体中天然放射性核素平均浓度,模拟计算了Ra(U)系、Th系、K的天然放射性仪器谱,分别计算了放射性核素131I、137Cs、60Co的探测灵敏度、最小可探测活度和最小可探测浓度。
  同时论文设计了基于HPGe探测器的水体γ放射性监测系统,该监测系统是通过抽水的方式进行水体放射性实时监测的。论文设计了系统尺寸,并使用蒙特卡洛数值方法计算了探测系统对40K、131I、137Cs、60Co的探测效率。根据设计参数,搭建了监测系统,并对系统各项指标进行了测试。通过测量KCl溶液计算了40K的探测效率,模拟和实验的探测效率偏差小于2.3%。根据模拟仪器谱和探测效率,分析了系统对放射性核素131I、137Cs、60Co的探测灵敏度、最小可探测活度和最小可探测浓度。
  论文最后考虑了放射性污染物在水体中的一维和三维瞬时扩散模型,模拟分析了在特定条件下水体中放射性物质的扩散模型,并建立了在特定状态下监测点放射性物质浓度与源头浓度的关系,为监测系统的安装提供依据,也为今后相关水体放射性的溯源提供参考和借鉴。
[硕士论文] 李霄霄
控制工程 安徽理工大学 2018(学位年度)
摘要:粉尘污染问题日益加剧,备受世界各国关注。粉尘不仅对人们的身体健康造成损害,还严重污染着生态环境,制约着经济生产和生态文明的发展,对工农业、交通业等各个产业都有所影响,因而对粉尘浓度的监测在环境保护工作和保护人身安全方面都具有非常重要的意义。
  在众多的检测方法中,光学检测法以其成本低廉、灵敏度高、操作方便及能连续在线监测等优点,被广泛应用在粉尘浓度监测的研究中。其中透射式光学检测法方法简单,测量周期较短,不会干扰到待测粉尘环境,并且方便实现在线监测。
  针对大气中粉尘浓度的监测需求,开展了对粉尘颗粒的定量研究工作。基于双光路差分透射法和相关检测原理,建立了一套双光路透射式粉尘浓度探测装置。采用波长650nm的红色激光二极管作为测量光源,光源光强经过调制后由光分束镜一分为二,一路为参考光,另一路为测量光。测量光经光束扩束后经过粉尘样品池透射,被聚焦透镜汇聚收集并由光电二极管转换成电流信号,再经信号处理与相关检测后得到与透射光强成比例的电压信号。参考光经另一路光电转换、处理和相关检测电路得到与参考光强成比例的电压信号。对测量系统的光路和硬件电路设计进行了详细说明,利用烟尘颗粒进行试验,通过标定法结合最小二乘拟合得到烟尘颗粒的消光系数。对标定已知消光系数的烟尘颗粒实现了连续监测,由朗伯—比尔定律计算得出粉尘浓度值,并将计算结果与粉尘浓度检测仪测量结果进行了对比分析,发现两者结果相差5%以内,分析了产生这一误差的因素。
  研究结果表明,结合相关检测原理的双光路差分监测方法能够准确地获得已知消光系数的粉尘颗粒浓度,可以有效减小杂散光、光源光强波动等因素对测量结果的影响。该测量装置能够实现对工业生产中粉尘浓度进行实时连续监测,为复杂环境粉尘浓度监测提供技术支撑。
[硕士论文] 许汉武
电气工程 安徽理工大学 2018(学位年度)
摘要:近年来空气质量检测频频出现爆表等状况,使得人们的注意力逐步转到空气质量上来。空气污染是对人民健康的主要威胁之一。随着大范围的雾霾、沙尘等异常天气现象出现的次数越来越多,不论是国家还是人民都迫切想通过具体的数字对空气质量进行实时评估或者研究。目前,我国对空气质量的监测和处理仍存在许多弊端,其主要表现在空气质量的检测数据无法进行数据共享仅局限于企业内部、性能较为单一、对空气质量的分析不够全面、无法进行数据实时共享、异地监控和报警。
  本设计在传统的空气质量检测系统上对其进行改进,增加了以下功能:空气质量检测数据实时上传到国家环保局,供科研人员对地区乃至全国空气质量进行分析;本文所提出的空气质量检测系统可以支持八通道不同物质检测,以供用户扩展检测范围,增强实用性同时更能全面的分析空气质量;空气质量检测终端同时支持多种通讯类型,例如GPRS/GSM、RS485等,可以通过这些通讯传输方式对数据进行实时上传。由于空气质量检测系统终端功能比较多,因此在进行系统设计时,采用稳定性较好、系统体积比较小的uC/OS操作系统。
  设备介绍方面,本文首先对整个系统的拓扑结构进行分析介绍,其次再对空气质量采集分站和空气质量采集终端的硬件电路及其工作原理进行介绍,再次对空气质量采集分站和空气质量采集终端的软件架构及其部分功能实现进行分析介绍。由于终端功能较为繁多,因此使用uC/OS操作系统,本文将在软件介绍的篇章里对uC/OS进行重点介绍。最后简单介绍测试方法和测试结果。
[硕士论文] 郭兆彬
计算机技术 成都理工大学 2018(学位年度)
摘要:近年来,我国信息化建设不断推进,信息化程度不断提高,机房、基站系统也随着信息技术的广泛应用和不断发展使其数量与日剧增,动力环境监控系统(即动环监控系统)是基于信息中心、基站、机房等实时环境数据采集、动力系统控制而设计,可为基站、机房等无人值守提供正常的运行环境保障的同时,也为机房节能提供数据支撑。经过近10多年的发展,动力环境监控系统的建设已具有一定规模,以中国电信为例,中心机房覆盖率为95.53%,重点基站覆率为94.8%,普通基站覆盖率为76.85%。该系统为机房、基站提供正常的运行环境保障同时,对其采集的数据准确性要求也非常高,由于建设初期没有统一的标准,完全是在摸索中建设,影响了数据的一致性、关联性、规范性,由于生产厂家繁多、器件性能等因素影响了动力环境监控系统数据的完整性、及时性,由于工程施工质量参差不齐,影响了数据的准确性。随着动力环境监控系统建设的数量逐渐增多、规模逐渐庞大,其在运行过程中积累的监测数据越来越多,为了实现更要要求的数据处理,通过历史数据、实时数据进行有效分析,达到预测功能,提高数据的准确度变成了是一个普遍性的行业问题。
  本文着重研究在动力环境监控系统中数据治理的应用,如何提高数据准确性,提高数据质量意识,让各数据管理部门了解数据质量的存在,把数据质量意识、数据质量问题与其实际影响联系起来,传达一种数据治理、提高数据质量不是仅仅依靠技术手段解决的事情,并结合平台搭建,通过对动力环境监控系统采集的数据进行数据治理,制定数据标准、提高数据质量、建立数据治理的长效机制,解决数据有的问题、解决数据准的问题、解决数据及时的问题、解决数据获得效率的问题、解决数据资产安全及共享的问题。达到提高数据的二次服务的能力,实现动力环境监控系统数据的准确性,为数据的优化提供了依据。
  本文从节能的场景出发,通过对国内外现状、文献调查情况,了解到我国“动力环境监控”的已涉及到节能、数据仓库、物联网、大数据等数据的二次服务的内容,这样也能够证明动力环境监控系统研究趋于稳定并且向应用过度阶段发展。并此为背景出发,通过数据治理领域工程方法论为指导,对动力环境监控系统领域进行了数据治理工作,是该领域的一个重要的创新应用研究,对该领域中的数据治理技术理论、需求分析、实施方法具有一定的指导意义。同时针对动力环境监控系统提高数据质量的应用背景,完成了数据治理平台的搭建和应用的过程,为后续工作起到了推动的作用。
  数据治理是贯穿数据中心所有动力环境监控系统,从数据产生、数据质量、数据标准、数据使用、数据分析、数据销毁的全生命周期的治理过程,通过数据地图,实现元数据、数据标准的管理,通过指标,定义主题域模型,通过数据质量,提高数据管理力度,做到数据变更提醒,通过数据共享,提高数据的使用价值,提升数据的二次利用价值。也通过本次数据治理改变之前的数据管理模式,打破定型化的数据管理经验,形成以数据作为决策依据的精准治理水平,实现数据智能化、数据关联化、数据动态化进行治理,在此基础之上建立数据治理的长效机制。
[硕士论文] 朱子夜
电子与通信工程 内蒙古大学 2018(学位年度)
摘要:经过努力,我国北方草原的荒漠化已经得到了有效地控制。但是,我们更应该关注造成荒漠化的根本原因,除了过度放牧、降雨量偏少、水资源的过度浪费等已知原因,蝗虫等食草类有害昆虫的活动也在一定程度上加快了草原的荒漠化。基于内蒙古草原蝗虫灾害预警监测模型研究课题目标,本论文重点研究草原蝗虫生存环境与蝗虫爆发数量监测技术,为今后研究蝗虫爆发与环境条件间的联系,构建蝗虫灾害预警监测模型提供基本评估数据。
  本论文设计了采用摄像头和多种传感器组成的WSN环境感知节点,来采集环境信息和图像信息,并对数据信息进行融合处理后无线传送至WSN总站。根据系统采集数据量要求,设计了以STM32F429为核心的采集节点,配合多个传感器采集一固定区域内的环境及实时图像信息到节点存储卡中。再利用无线传输的形式,将节点存储卡汇总的数据打包发送到WSN总站,以实现对风速风向、降水量、温湿度、光照强度、图像信息等多方面信息的监测,为后期的研究提供数据基础。
  本设计最终实现了对多种环境信息的准确采集和清晰图像信息的定时获取,并利用C#设计了一个数据查看、查询终端界面,基本达到了预期的设计要求。
[硕士论文] 王宇飞
无线电物理 华中师范大学 2018(学位年度)
摘要:库房管理对室内环境有着较高要求,尤其是档案库房等由于其保存内容的特殊性,对温湿度等多种环境参数非常敏感,需要为之提供稳定、适宜的保存环境。过去要对库房多项环境参数进行查看时,往往需要人工检测,这种检测方式人力成本高昂,且显然不具备持续性。后来,市面上逐渐出现了各种基于不同组网技术的库房环境监控系统,无线组网技术由于组网灵活、无需布线等特点,成为构建网络的首选方案,而有线组网技术具有稳定性好、性价比高、开发难度低等优势,也有相当多的适用场景。在此背景下,本文提出了一种同时支持无线、有线两种通信模式,可以根据工作环境自主选择的环境监控系统。
  首先,本文对库房环境监控的发展现状以及存在的不足进行了调研,根据库房环境监控的需求制定了项目方案。
  其次,对组网技术进行调研,选择ZigBee技术作为无线通信方式,RS-485总线作为有线通信方式,主要对ZigBee技术进行学习和研究,并对其技术细节进行整理和概述。基于ZigBee技术和RS-485总线制定了通信方案,实现便捷切换无线和有线两种通信模式。以CC2530芯片为核心,结合TI公司推出的Z-Stack协议栈,完成了ZigBee通信模块的软硬件设计。
  然后,选取了合适的温湿度、CO、CO2、O3、粉尘、水浸以及烟感等传感器,以STM32芯片为核心实现了自动对库房内温湿度、粉尘浓度、多种气体浓度以及水浸火灾状态等环境参数进行实时监测并在发生异常时自动报警,且支持控制器与多个环境监测器通信。其中,结合实际需求移植了嵌入式实时操作系统μC/OS-Ⅱ和FreeModbus协议栈以保证系统的实时性、稳定性以及可扩展性。同时,完成了控制器与通信相关的软件设计。
  最后,完成了系统的搭建并对系统整体进行联调测试。经过长时间实地测试,本文设计的环境监控系统能够实现预期功能,运行稳定,功能性和稳定性均达到预期。
[硕士论文] 汪纯云
信号与信息处理 华中师范大学 2018(学位年度)
摘要:众所周知,全球正面临着严重的环境污染问题,对环境的有效保护和污染的妥善治理已迫在眉睫。改革开放40年期间,大力发展经济的中国缺乏环境保护的安全意识,没有完善的法律法规制约工业生产和保护自然生态,导致现今的中国环境污染情况较为恶劣,例如:首都北京持续多年的雾霾问题,已严重影响了人们的日常出行和身心健康。2018年1月1日《中国人民共和国环境保护税法》正式施行,显然对环境的管制和监控已是中国政府的工作重心。而对环境的实时监测是环境保护的有效措施,环境监测可有效地制约企业的非文明生产行为,以及环境监测所采集的大量数据可为环境治理提供数据资源。
  本文设计了一种基于Cortex-A8嵌入式的环境监测系统。系统分为三个子模块,分别为数据采集子模块、数据处理子模块和数据交互子模块。在数据采集子模块中,温湿度传感器和粉尘浓度传感器分别采集当前环境中的温湿度及PM2.5浓度信息,摄像头采集现场视频图像。数据处理子模块主要完成环境参数数据的处理和存储,以及视频图像的编码封装压缩等工作。数据交互子模块移植嵌入式Boa服务器,采用B/S模式,将所采集的相关数据通过网页的形式在浏览器实时显示,同时,基于TCP/IP协议编程,完成视频文件的上传。本系统中的硬件部分选用三星公司生产的S5PV210作为系统主控芯片,选用DHT22传感器采集环境中温湿度参数数据,选用GP2Y1051传感器实现PM2.5参数采集功能。同时采用Logitech-C270自动对焦高清USB摄像头模组完成对视频图像的采集,以太网模块DM9000用于数据传输。系统采用嵌入式Linux操作系统作为软件平台,同时移植小型嵌入式Boa服务器和小型SQLite数据库。系统通过多线程的方式实现传感器数据采集功能以及触发摄像头工作,环境参数数据存储于SQLite数据库,视频文件存储本地硬盘。
  最后,对系统进行性能测试,系统能够及时准确地记录当前环境中的各参数信息,具有成本低、功能全、功耗小、操作简单等优点,符合预期设计功能。
[硕士论文] 李莹
机械工程 宁夏大学 2018(学位年度)
摘要:环境与人们的生活、工作、学习等息息相关,人们一直在寻找各种方法来测量环境信息。传统的环境监测方法过度依赖人工的参与,且过程繁琐,因此设计一个简单易操作的自动化环境信息监测系统存很重要的意义。随着计算机技术尤其是微型计算机技术的发展,人们越来越多的用单片机对一些控制系统,比如温度、湿度、光照强度、气体浓度等环境信息进行监测。计算机技术和物联网技术的广泛普及以及Android智能手机在生活中的广泛应用,为本文的设计提供了必要条件。
  本设计选取温度、湿度、PM2.5、PM10四种常见的环境信息为监测对象,借鉴现有的通信技术,主要做如下设计:
  首先,分析本设计要实现的功能。在参考大量资料的基础上,提出本设计的主要工作任务,并介绍了本文的主要关键技术,为课题设计研究的开展奠定理论基础。其次,选择常见的温湿度传感器、颗粒物浓度传感器来采集所需的环境信息,并选取89C51单片机作为信息采集端的控制单元,LCD液晶显示屏显示当前环境信息,并编写软件程序来实现信息的采集、显示和传输功能。接着,介绍了电脑端程序的设计,利用Visual Studio2015开发软件编写了上位机程序和服务器程序,实现了环境信息的显示和传输;在此基础上,用SQL Server2012建立了数据库,用来存储采集到的数据,并和服务器端建立连接。最后,使用Android Studio完成移动端客户程序的开发,实现环境信息数据的远程传输。
  本文设计的环境信息监测系统是对物联网技术的基础应用,集信息采集、传输、显示于一体,精度较高、监测量程较人,适用于人多数行业领域对环境信息的监测功能。经测试,本系统运行情况良好。
[硕士论文] 李良
精密仪器及机械 合肥工业大学 2018(学位年度)
摘要:大气气溶胶是悬浮于大气环境中的以固态或液态形式存在的颗粒物,光在大气中传播时会受到气溶胶的影响,进而影响太阳光在大气层中的辐射,对气溶胶粒子的研究具有十分重要的意义。
  本文以气溶胶含尘过滤膜吸收效应作为理论基础,设计了一套测量大气气溶胶吸收系数的实验装置。本测量装置以偏振型折返式Jamin干涉仪为基础结构,采用四光束偏振干涉技术,使系统结构得以简单化,有效控制了实验装置的成本,有效减少了外界环境变化对实验装置的影响,提高了测量系统的精度和稳定性。本测量系统将大气气溶胶作为实验的研究对象,主要研究工作如下:
  以含尘过滤膜吸收原理为基础,使用光热干涉法测量大气气溶胶吸收系数;对Jamin干涉仪结构进行了优化设计,设计了一套以偏振型折返式Jamin干涉仪结构为基础的测量系统;介绍了偏振型折返式Jamin干涉仪的工作原理,设计和分析了测量系统的光路;阐述了含尘过滤膜的光学性质,对过滤膜的反射率和透射率进行了分析;分析了含尘过滤膜散射效应的影响;分析了含尘过滤膜的体内吸收效应和表面吸收效应及其数学表达式,为测量装置测量气溶胶吸收系数提供了理论基础。
  搭建了测量装置系统;对系统装置进行了多次调试,对测量系统中光的正交性进行了验证;使用锁相放大器对实验系统干涉信号进行了滤波和放大;选取了合适的实验样本材料作为实验处理对象,并进行了实验;使用Matlab对测量系统的实验数据进行了分析和处理,并对实验数据进行了对比和验证。
[硕士论文] 尤乐乐
测试计量技术及仪器 合肥工业大学 2018(学位年度)
摘要:本系统是校企合作项目,应企业方要求设计出一套能够监测室内环境数据并实时上传数据的设备系统,传感器数据采集项主要包括温度、湿度、甲醛值等,人们可以根据设备显示的数据来判断室内环境信息,并做出相应调整以改善室内环境。
  该系统具备以下功能:1)采集室内温度、湿度、甲醛值信息;2)实时显示采集到的数据信息;3)硬件模块、手机端、服务器及数据库系统能够互相通讯;4)手机程序能够扫描数据标签,读取或配置标签信息;4)具备后台服务器及数据库用以保存信息,并通过Web端查看或按目标检索结果。
  针对项目所述要求,本文的设计主要分为硬件电路和软件程序两个部分。硬件包括传感器采集模块、电源模块、显示屏模块、主控芯片及外围电路、通讯模块和NFC模块等,它是以LPC1768型号单片机为核心设计的电路板,数据由传感器和单片机采集处理后传输至通讯模块再发送至服务器;软件包括Android手机NFC读写程序、服务器程序、数据库程序及Web端程序,主要使用Java和MySQL语言,服务器接收主板发来的数据并保存至数据库中,再根据用户需求检索并返回目标数据,清晰直观地了解室内环境情况。
[硕士论文] 刘姗姗
电子与通信工程 哈尔滨理工大学 2018(学位年度)
摘要:无线传感器网络是一种信息获取和处理的综合性学科,它包含了传感器和无线通信等技术,被普遍使用在环境监测、军事、医疗等领域。因其受到硬件资源、电源容量等的限制,为了实现对温室环境的监测,并且有效的延长网络的生命周期,需要对已有的路由算法进行改进,从而设计有效的节能路由算法也已成为WSN领域的研究重点之一,其研究价值和市场价值也越来越大。
  论文首先对国内外无线传感网络及无线传感网络路由算法的发展现状及几种典型的无线传感器网络路由算法进行分析和对比。以LEACH算法为切入点,针对LEACH算法的两个主要步骤:簇的建立过程和稳定过程,分别进行改进。其中,簇的建立过程,通过引入维诺图来完成节点成簇;稳定过程,通过引入改进的蚁群算法以多跳的形式完成簇间路由。通过对改进后算法和已有算法进行仿真对比,仿真实验表明:改进的算法在节点成簇的过程与LEACH算法相比簇的分布和死亡节点的分布更加均匀;在簇头和Sink节点通信的过程中,改进后的算法和LEACH算法及基本蚁群算法等相比,有效地均衡了簇头间的能耗,并且整个网络的生命周期得以延长。
  另外,论文中对温室环境监测系统的国内外现状进行分析,在需求分析的基础上,把改进后的多跳分簇路由算法应用于系统的节点成簇、簇内簇间路由中。在确保各个传感器采集节点能够能量均衡的采集数据,并且可以在WSN中进行数据传输的前提下,通过硬件设计和软件编程,最终成功实现了对温室环境的实时监测。
  本文为实现基于维诺图和改进蚁群算法路由算法的温室环境监测系统提供了总体设计方案、硬件设计和软件实现的具体方法。
[硕士论文] 王娟
仪器科学与技术 哈尔滨理工大学 2018(学位年度)
摘要:随着现阶段电子研究技术的深入、计算机网络以及无线通信等有关技术的改进和演变使农业生产也迎来了现代化、科学化的新时代。
  本文通过对传统农业环境监测系统优缺点的分析,设计了基于多跳自组织网络技术实现的农业环境监测系统。该技术是以无线通信技术为基础,从而实现的设备节点间信息的采集与传输,解决了传统农业监测系统人工投入大、成本高、维护难、不易组网的缺点。本文在基于多跳自组织网络技术的基础上,采用CC2530芯片完成农业监测系统设备节点有关软硬件的设计。由CC2530完成的硬件节点包括协调器节点、设备节点。其中协调器节点完成农业监测系统自组织网络的组建及与上位机的通信管理工作,传达监测命令并接收节点返回的信息;设备节点则申请加入协调器节点组建的网络并完成参数采集工作;搭建系统实验测试平台进行验证实验分析,确认系统实施的可行性。本文在设计完成自组织农业监测系统的同时,研究了关于网络节点定位的问题,详细分析了传统DV-hop定位技术存在的缺陷,通过RSSI原理修正了传统DV-hop定位算法,并利用MATLAB仿真软件进行理论验证分析。
  与传统农业环境监测设备相比,本文设计的监测系统基本实现了部分农业环境参数的采集、传输,通过多跳自组织的网络形式确保了农业监测区域良好的连通性,实现了农业监测系统的智能化、低功耗设计。
[硕士论文] 白旭
电子与通信工程 哈尔滨理工大学 2018(学位年度)
摘要:随着经济不断发展和人们生活水平的不断提高,产生的工业废水和生活污水不断增加,导致水体污染不断加剧。水体安全事关国计民生,需要做好水资源管理以及水污染的防治工作,水质监测是其工作的第一步。当前的水质监测手段存在实时性差、投入高、操作不方便等缺陷,无线传感器网络的应运而生,为解决这类问题提供了新方向与模式。
  无线传感器网络是一种新型的、智能的、高科技的信息监测技术,被广泛用于国防军事、环境监测、智能家居、公共安全等诸多领域。当前节点有限的能量储存成为制约无线传感器网络发展的瓶颈,而具有较高运行效率与低能耗的路由协议,不仅可以提升网络中节点的能量利用率,使得内部能量损耗最低;而且能够大幅提升网络使用寿命,提高能量效率。本文基于以上背景提出了一种基于LEACH路由协议的改进算法,并将该算法应用到库区水质检测中。
  改进的LEACH路由算法做了以下四个方面的改进:首先在每一轮中,簇首节点百分比p值都会根据当前网络状况进行更改,使其更加适合当前网络情况;其次在簇首节点选择中加入剩余能量因素,使剩余能量较多的节点当选簇首节点的概率更大;考虑节点至汇聚节点之间距离,使得距离汇聚节点较远的节点当选簇首的几率更小;最后对簇首节点到汇聚节点的数据传输方式进行改进,运用簇间多跳的方式实现簇首节点与汇聚节点的通信,在具体路由选择时加入两个簇首节点间通信的能量消耗、簇首节点的剩余能量及到基站的距离状况这三个因素。本文使用仿真软件对LEACH改进算法和原始LEACH算法进行仿真实验,根据实验结果分析得出:LEACH改进协议网络能量利用效率更高,负载均衡性更好,网络的生命周期更长。
  本文最后基于库区水质监测的特性,设计了基于无线传感器网络的水质监测系统,该系统分为三大块:无线传感器网络,汇聚节点,管理中心,并对传感器节点和汇聚节点进行软硬件结构设计,以及管理中心软件设计。通过测试,使用LEACH改进算法的系统能够稳定运行,网络生命周期得到延长。
[硕士论文] 穆志洋
控制工程 浙江大学 2018(学位年度)
摘要:国民经济的持续高速发展带来了一系列生态环境问题。生活中来自城市交通和社会生活等方方面面的噪声污染以及由于光源和灯具不合理安装使用带来的光污染,对人们的身心健康和动物的生存繁衍造成极大威胁,严重破坏了生态系统平衡。现有的噪声和光污染监测系统存在网络部署麻烦,覆盖范围小和数据通信稳定性差等诸多弊端,且传统点亮度计测量视场角范围小,操作繁琐。噪声污染和光污染时间分布不连续且空间分布范围广,无法统一集中处理,为反映大范围区域内的噪声和光污染真实水平,需要布置分布式监测节点,对环境噪声和光污染全天候持续监测。
  本文提出了基于NB-IoT(Narrowband Internet of Things)的城市声光污染监测系统,系统主要由分布式布置的多个噪声和光污染监测终端模块及Web应用软件组成,利用NB-IoT无线通信技术,搭建声光污染监测网络,实现对噪声和光污染的全天候实时监测。论文研究内容主要分为以下几部分:
  1.设计了大视场角光亮度测量模块。传统亮度计测量视场角小,在此基础上加以改进并完成了大视场角亮度计的设计,可直接测量视场范围内的平均光亮度,同时借助可以俯仰旋转和水平旋转的全方位云台,实现对监测点周围光亮度水平多方向监测。
  2.基于噪声和光污染测量终端模块,提出利用NB-IoT技术搭建分布式噪声和光污染监测网络系统,并完成系统硬件平台设计。监测系统由传感检测、数据传输和应用软件三个层次组成,利用NB-IoT广覆盖、低功耗和大连接等特点,实现监测数据的上报和下发命令的接收功能。系统硬件电路采用模块化设计,包括基于STM32系列微处理器的核心控制器模块、NB-IoT无线通信模块和相关外围接口电路等部分,性能可靠,方便后期升级维护,为系统稳定运行提供了保障。
  3.设计了系统应用数据传输格式,并基于此完成了监测系统软件平台开发。系统软件主要包括嵌入式软件和服务器端Web应用软件两部分,其中嵌入式软件负责统一协调调度系统各硬件模块,以保证监测系统稳定有序工作;在系统服务器端,基于关系型数据库MySQL,完成了监测系统的数据库设计,Web应用软件实现了对用户信息的管理以及监测数据的存储和查询功能,同时基于地理信息系统,实现了噪声和光污染监测数据的可视化显示。
[硕士论文] 施俊宇
光学工程 浙江工业大学 2017(学位年度)
摘要:挥发性有机物(VOCs)种类繁多,而常规的光谱检测技术只能对少数几种挥发性有机物进行检测。二氧化碳(CO2)气体是各类挥发性有机物燃烧后的主要产物,因此通过检测燃烧产生物,可以间接获得总挥发性有机物(TVOCs)的浓度。光声光谱检测技术是一种高灵敏度检测微量气体的光学检测技术,具有选择性好、响应时间短、大动态检测范围等优点,是实现痕量气体实时监测的理想方法,在众多领域得到广泛的研究和应用。
  本论文从气体吸收光谱理论入手,基于气体光声光谱检测的基本原理,搭建了检测系统;实验测量了光声信号强度与光源强度、不同激发波长(具有不同的吸收系数)、气体浓度的对应关系,为气体光声光谱检测奠定基础。
  根据气体特征吸收谱线的选择原则,采用1572.66nm作为CO2的特征吸收波长;探讨了影响光声池性能的各种因素,以尽可能降低噪声的干扰为前提,设计并制作了光声池,搭建基于可调谐激光器的气体光声光谱检测平台。
  针对CO2气体吸收系数与谱线线型,讨论了它们与温度、压强之间的关系,并得出不同气体受压强、温度的影响各不相同。实验研究了光声光谱的响应特性,分析了气体产生饱和特性的原因,得到在气体非饱和吸收的情况下,CO2光声信号随激光功率、气体浓度的增加而线性增大。得到了光声信号与气体浓度的定量模型,为光声光谱技术在大气污染物检测方面提供了参考。
[硕士论文] 王慧
软件工程 山东大学 2017(学位年度)
摘要:环境保护是国家乃至世界可持续发展的保障,跟大家的日常生活也息息相关。按照山东省政府主要领导和全面整治的要求,将污染源和污水处理厂列为重点污染源。重点污染源的监测监控,是推动环保工作提质升级的重要保障,对数据有着更高质量的要求,在线自动监测设备可以将重点污染源的数据实时传送到环保厅,实时了解与监控企业的重点污染物的排放情况。但一些污染源企业迫于成本的压力,在自动监测过程中,通过仪器调整、参数修改、旁路偷排等行为,使系统采集的监测数据偏离真实数据,使得监控人员无法了解企业的实际排放情况。
  本系统对主要实现对重点污染企业排放物的动态监控,将监控数据实时上传至山东省环保局,省环保局根据上传数据取证,为环境管理和决策提供有力依据。对重点污染企业排放物的数据实时监测,并自动监测设备运行状态、工作参数和监测数据的“三同时”动态监测管控,完善和加强自动监测数据质量审核,提高自动监测数据的质量,避免企业的恶意篡改。论文按照软件工程的思想,对自动监测动态管控系统进行了需求分析,使用UML面向对象建模技术,给出了系统的用例图,并进行系统的总体设计。涉及的主要技术有面向对象分析设计技术、数据库设计和数据库应用技术。基于当前流行的Spring Web MVC框架,实现应用下的请求驱动类型的三层架构模式,将业务分为三层,简化开发,提高系统开发效率和稳定性。同时,为保证数据的安全,系统自动定时异地备份数据,防止数据丢。
[硕士论文] 肖海玲
电子与通信工程 东华理工大学 2017(学位年度)
摘要:随着我国工业化、城市化和核技术的规模化发展,大气雾霾和核污染的危害也随之增加,目前空气污染和核污染已成为当前城市面临的一个相当严峻的环境问题,引起人们普遍关注。为了减轻灰霾与核事故对社会稳定和公共生命财产安全的危害,监测区域的环境质量状况成了当务之急。
  本课题设计出一种新型的基于ZigBee技术的PM2.5/核辐射环境监测与远程报警系统,不仅能实时测量PM2.5浓度、γ辐射剂量率和各种环境参数,还结合了GPS地理位置定位、时间信息、无线数据传输和GSM短信报警功能,采集的数据不仅能在OLED屏显示,还能在上位机软件界面上实时地观测,能够实时和快速定位监测区域的环境健康状况。当环境中的 PM2.5浓度和γ剂量率超限时,驱动协调器上的蜂鸣器和 LED进行现场声光报警,同时触发 GSM报警模块将污染级别短信发送到用户手机,提醒工作人员及时制定应急处理方案,让人们生活更有保障,使得测量更具实际应用意义。
  论文完成的工作内容:
  (1)节点硬件设计:选择TI公司的低功耗CC2530芯片作为无线射频模块的核心,重点设计CC2530+RFX2401无线射频模块,并完成外围电路设计。
  (2)系统软件设计:在 Zstack协议栈中的 OSAL架构基础上完成组网和CC2530的相关配置工作,利用轮询查询方法重点完成对三种传输设备的数据打包发送和数据包接收解析设计,设计一套基于 ZigBee协议的数据包通讯格式,以完成不同传感器数据与GPS定位信息的有序采集和处理。
  (3)利用搭建好的实验平台对节点组网、通信性能和定位功能进行测试,模拟放射性环境和粉尘环境,完成GSM短信报警测试,通过上位机软件界面实时观察采集的环境数据。
  实验结果证明课题具有如下研究特色:结合采用ZigBee无线技术、GPS定位技术、传感采集技术和GSM短信技术完成某个区域的PM2.5/核辐射环境监测与报警系统,获取的传感器数据达到预期目标,具有可行性和可靠性。通信模块价格低廉、携带方便、操作简单,能实现多目标监测,解决了传统有线监测设备在盲区布线的不便、无法远程定位、监测范围有限和人力投入大等问题。CC2530+ RFX2401射频设计扩大整个监测区域面积,结合GSM远程报警功能,为室外PM2.5/核辐射环境的实时监测提供很高的实用性价值。
[硕士论文] 杨悦
计算机技术 长安大学 2017(学位年度)
摘要:近年来随着经济发展,工业污染、土地沙漠化日趋严重,大气颗粒物污染问题愈加突出;伴随复合型家装材料的广泛应用,室内空气的甲醛、苯污染问题同样不可忽视,空气质量问题已引起越来越多的人关注。室外大环境空气质量信息已有机构发布。而人们身边小环境以及室内空气检测手段较少,检测的价格也更高,检测结果无法联网,不能远程实时监测,无法满足普通家庭对室内和身边空气质量信息及时获取的需求。针对此现状,本文设计并实现了一套基于QQ物联平台的空气质量检测系统。
  系统可分为感知、传输和应用三个层面。感知层设计基于各类传感器,完成系统的数据采集,硬件核心处理器采用意法半导体公司基于ARM Cortex-M3内核的STM32微处理器,各传感器直连STM32。各个传感器的驱动基于STM32标准外设库编写,各模块的通信传输均利用DMA实现快速处理。传感器包括激光空气粉尘传感器和可定量测量甲醛浓度的电化学传感器,以及数字温湿度传感器、小型气压传感器等。传输层设计了将室内空气质量检测系统的感知层数据接入QQ物联云平台,并引入了事件队列状态机的处理方法,保证系统的响应及时性。应用层完成了对手机终端的“手机QQ”APP内嵌的控制页面的应用设计,利用用户基础好的手机QQ作为前端载体,使检测设备成为一个“QQ好友”;手机终端可以与像访问QQ好友一样可随时对空气数据进行远程查看,空气质量信息也可通过QQ账户体系、好友关系实现快速分享,加强了用户与设备之间的联动,最终实现了将嵌入式空气检测设备变成QQ的一个智能设备的转变。
  经过与市面成熟的检测系统对比,本系统测量数据准确性高、成本低,功能丰富,便携性好,使用门槛低,对提高生活品质、预防由于空气等方面带来的疾病具有重要意义与商业价值。
[硕士论文] 吕东方
电子与通信工程 扬州大学 2017(学位年度)
摘要:近年来随着机动车数量的迅速增长,城市交通污染问题日益突出,对居民健康造成严重威胁。加强城市交通污染环境监测,是改善城市空气质量的重要前提。传统的污染监测方法操作性差,监测效率低,只能进行简单的定时污染数据采集,不能进行实时在线远程监测。而且采集的监测数据相对孤立,不能很好的信息融合,指导价值不大。随着全球物联网的迅速发展,物联网技术为城市交通污染监测提供了有利的工具。
  本课题提出和设计了一种基于物联网技术的城市交通污染监测系统,实现了交通污染信息的远程在线实时监测。系统主要由城市交通污染监测数据采集、ZigBee无线通信网络、嵌入式网关控制、交通污染数据信息融合处理等部分组成。交通污染监测数据采集系统主要通过部署带有微处理器的无线传感器节点对道路区域的交通污染参数实时采集,包括PM2.5、PM10、一氧化碳和温湿度等参数;ZigBee无线通信网络系统实现短距离数据传输,通过无线方式连接数据采集系统和嵌入式网关控制系统;嵌入式网关控制系统的核心采用嵌入式微处理器S3C6410,为数据采集系统和监控中心提供数据传输接口,起着通信协议转换,数据交换,信息融合的作用;信息融合处理系统对多传感器采集的数据融合处理,消除冗余信息,从而获得准确的城市交通污染信息。
  本课题研究并设计了城市交通污染监测系统的信息融合方案,系统采用三层数据融合的方式,实现对城市交通污染数据的全面分析处理。系统利用大量分布在城市道路两旁的交通污染监测采集节点,采集城市道路交通污染物浓度及温湿度等参数,其中每一种参数的数据都是利用多个传感器测量得到的。第一层融合采用分布图法剔除疏失误差,对污染数据的一致性进行检验,为后续的融合处理奠定了基础;第二层融合采用基于自适应加权的数据融合算法,根据同源数据自身的比重赋予不同的权值,最终得到比较准确的数据;第三层融合采用基于BP神经网络的融合方法,通过对各种参数的综合分析处理,最终得到系统的融合结果,实现对城市交通污染数据的准确监测,对城市交通资源的合理规划及决策提供有效信息。
  本文针对每个系统模块,给出了相应的硬件选型及软件设计,从而构建了一个比较完善的城市交通污染数据的采集、传输、分析、处理系统。系统使用灵活,方便集成,不仅可以单独在局域范围内使用,而且可以组成监测网络集中使用,对于环境保护和智能交通的发展具有推动作用。
[硕士论文] 尤静静
测绘工程 辽宁工程技术大学 2017(学位年度)
摘要:本文以大气污染的暴露测量及健康风险来源解析技术项目为背景,以系统中所涉及的基础地理信息、个体/人群活动轨迹、大气污染浓度分布以及暴露评估参数等数据为数据源,建立了一个规范的数据库进行存储大气污染暴露监测数据,并设计实现对该数据库数据更新、查询以及基本管理功能。
  在整个项目数据库的设计过程中,采用统一建模语言(UML)和面向对象技术,实现对数据库的设计,运用PowerDesigner建模工具以及SQL Server软件实现对数据库的建立。在该基础上,利用C/S和B/S体系架构的应用系统分别对空间数据和非空间数据进行组织管理。在数据库管理平台的实现中,对空间数据的管理是在Visual Studio平台上,基于ArcGIS二次开发组件ArcGIS Engine利用ArcSDE空间数据引擎来实现,而对非空间数据的管理是采用MyEclipse作为开发工具,使用javaEE、html、css、javascript等开发语言,基于SSH框架进行开发实现。
  针对大气污染暴露监测与健康风险源解析技术的业务运行需求,重点对数据库进行需求分析、概念结构设计、物理结构设计、物理存储和对数据库进行实时更新、批量上传,统计查询以及数据管理功能,构建大气污染暴露监测与健康风险源解析时空信息数据库以及数据库管理平台,实现数据的安全可靠、敏捷高效存储和管理。
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