【摘 要】
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随着第五代移动通信技术的到来,快速发展的物联网技术逐步深入应用于生活中,远程数据监控平台的研究和应用成为物联网领域的热点。然而应用于无人无源场景的数据监控平台面临着数据采集终端功耗大、多设备数据管理不全面的问题,因此设计一种功耗低、便于管理的数据监控平台具有一定的现实意义。本课题通过对关键器件选型降低了硬件功耗、对基于DPM算法设计降低了终端运行功耗以及通过对云平台的开发方便了对终端采集数据的管理
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随着第五代移动通信技术的到来,快速发展的物联网技术逐步深入应用于生活中,远程数据监控平台的研究和应用成为物联网领域的热点。然而应用于无人无源场景的数据监控平台面临着数据采集终端功耗大、多设备数据管理不全面的问题,因此设计一种功耗低、便于管理的数据监控平台具有一定的现实意义。本课题通过对关键器件选型降低了硬件功耗、对基于DPM算法设计降低了终端运行功耗以及通过对云平台的开发方便了对终端采集数据的管理,主要研究内容如下:1、对采集终端的现状进行了详细调研,分析了WiFi、ZigBee、NB-IoT、LoRa和蓝牙等几种主流物联网通信技术发展现状及应用领域,得出结论:NB-IoT网络有着功耗低、接入量广、网络覆盖广、速率低的特点,满足本设计的要求。2、分析了采集终端的功耗组成,得出一些可降低功耗的方法。通过对主流微功耗处理器和通信模块性能的分析比较,选择合适的器件,完成了各个模块的原理分析和电路设计,主要包括电源模块、低功耗STM32L431控制器模块、传感器模块、BC95-G通信模块的设计。对该终端进行测试,结果表明减少非必要器件、选用低功耗元器件、降低供电电压和减小静态电流可降低功耗。3、设计并实现了低功耗采集终端软件。主要包括驱动程序设计、数据采集模块设计、控制模块设计、NB-IoT无线通信模块设计、CoAP数据结构的实现以及基于DPM算法的优化设计。结果表明基于DPM算法的优化设计通过控制各个模块的工作状态可以提高设备的使用时长。4、对云平台设备侧进行开发,将本系统分别负责采集温湿度、光强、有害气体浓度以及位置信息的四个终端数据上传到云平台,实现对数据的存储、分析和显示等功能。构建Web应用实现对终端实时监测、远程控制、异常报警、GPS定位、数据存储、分析以及查看等功能。通过对云平台开发使整个系统变得操作和维护简单,能够满足使用要求。本课题对基于NB-IoT的采集终端与云监控平台进行了开发与测试,结果表明,运行效果符合预期,具有一定的实际应用价值。
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