基于北斗定位系统的多功能环境监测系统

《基于北斗和物联网的滑坡监测系统关键技术研究》篇一一、引言滑坡是一种常见的自然灾害，其发生往往给人民生命财产带来巨大损失。

因此，有效的滑坡监测与预警系统显得尤为重要。

近年来，随着北斗卫星导航系统及物联网技术的快速发展，基于这两项技术的滑坡监测系统成为了研究的热点。

本文将就基于北斗和物联网的滑坡监测系统的关键技术进行研究，以期为滑坡灾害的预防与治理提供技术支持。

二、北斗与物联网技术在滑坡监测中的应用1. 北斗卫星导航系统北斗卫星导航系统是我国自主研发的全球卫星导航系统，具有定位精度高、覆盖范围广等优点。

在滑坡监测中，北斗卫星导航系统可以提供实时、高精度的位置信息，为滑坡体的位移监测提供数据支持。

2. 物联网技术物联网技术通过将各种传感器、设备等连接起来，实现信息的实时采集、传输与处理。

在滑坡监测中，物联网技术可以实时采集滑坡体的各种参数信息，如土体位移、土壤含水率、地下水位等，为滑坡的预测与预警提供数据支持。

三、基于北斗和物联网的滑坡监测系统关键技术研究1. 滑坡体位移监测技术滑坡体位移是滑坡监测的重要参数之一。

基于北斗和物联网的滑坡监测系统，可以通过布置在滑坡体上的位移传感器，实时采集滑坡体的位移信息，并通过北斗卫星导航系统进行位置信息的校准与修正，提高位移监测的精度与可靠性。

2. 土壤环境参数监测技术土壤环境参数如土体含水率、地下水位等对滑坡的发生与发展具有重要影响。

基于物联网技术的土壤环境参数监测系统，可以实时采集这些参数信息，为滑坡的预测与预警提供数据支持。

同时，通过分析这些参数的变化规律，可以更好地了解滑坡的发生机理，为滑坡的防治提供科学依据。

3. 数据融合与处理技术基于北斗和物联网的滑坡监测系统，需要处理大量的数据信息。

数据融合与处理技术是提高数据处理效率与准确性的关键。

通过采用先进的数据融合算法，将来自不同传感器、不同时间、不同空间的数据进行融合与处理，提取出有用的信息，为滑坡的预测与预警提供支持。

密级：学号：110205010032本科生毕业设计（论文）基于GPS的多功能测量仪学院：信息工程学院专业：电子信息工程班级： 10统本电子1班学生姓名：李强指导老师：刘波平王蓓完成日期： 2014年5月1日学士学位论文原创性申明本人郑重申明：所呈交的设计（论文）是本人在指导老师的指导下独立进行研究，所取得的研究成果。

除了文中特别加以标注引用的内容外，本设计（论文）不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写的成果作品。

对本文的研究作出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式表明。

本人完全意识到本申明的法律后果由本人承担。

学位论文作者签名（手写）：签字日期：年月日学位论文版权使用授权书本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定，同意学校保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅。

本人授权江西科技学院可以将本论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文。

（请在以上相应方框内打“√”）学位论文作者签名（手写）：指导老师签名（手写）：签字日期：年月日签字日期：年月日摘要随着当今科学技术的飞速发展，各种技术的自动化程度愈来愈高，精度也愈来愈高，精度和效率以及自动化程度往往决定了科技的进步程度，本设计是基于全球卫星定位系统下的一个测量工具，该设计能够测量温度，位移速度，方向，而且通过定位还能记录运行轨迹，通过算法能够测量平面面积。

本系统利用MCU通过串口读取GPS芯片的数据，该数据是采用NMEA-0183协议,该数据包含实时的经度、纬度、高度等定位信息，利用该数据，计算出距离、面积等各种隐含数据。

关键词：GPS；测量；算法；AbstractThe rapid development of science and technology today , the degree of automation of various technologies rising , more and more high precision , accuracy, and efficiency often determines the degree of advancement of technology , the design is based on a measurement tool for global satellite positioning system under this design is able to measure temperature, displacement speed, direction, and also by the positioning operation of the recording track , the algorithm can be measured by the planar area .GPS area measurement instrument using GPS global satellite positioning system to provide real-time longitude , latitude, elevation and other navigation and positioning information , the use of GPS positioning function , derived coordinates of each point , and then calculate the distance, area and other data by mathematical methods.Key Words:GPS; measurement ; algorithm ;目录第1章引言 (1)1.1概述 (1)1.2设计要求 (1)1.3设计内容 (2)第2章基于GPS的多功能测量仪总体设计 (3)2.1本系统方框图 (3)2.2方案的选择 (3)2.2.1 整体框架选择 (3)2.2.2 MCU的选择 (3)2.2.3 显示模块的选择 (4)2.2.4 按键的选择 (4)2.2.5 温度传感器模块 (5)2.2.6 GPS模块 (5)第3章基于GPS的多功能测量仪的硬件设计 (6)3.1主要涉及的模块 (6)3.2硬件设计 (6)3.2.1原理图的设计 (6)3.2.2 IO口的分配 (7)3.2.3 MCU控制模块设计 (7)3.2.4 电源模块设计 (8)3.2.5 OLED显示模块设计 (9)3.2.6 PCB的设计 (9)第4章基于GPS的多功能测量仪软件设计 (11)4.1系统的编程语言与编程工具介绍 (11)4.2主程序设计 (13)4.3各子程序设计 (13)4.3.1 OLED显示子程序 (13)4.3.2 GPS数据处理子程序 (14)4.3.3 DS18B20数据处理子程序 (15)4.4GPS数据格式 (16)4.4.1．$GPGAA信息 (16)4.4.2．$GPGSV信息 (16)4.4.3．$GPRMC信息 (17)第5章基于GPS的多功能测量仪综合调试 (18)5.1实物的制作 (18)5.1.1元件清单 (18)5.1.2整板测试 (18)5.1.3上电功能测试 (19)5.2下载与调试 (19)第6章结论与展望 (22)6.1结论 (22)6.2进一步研究的不足与展望 (22)参考文献 (23)附录A 系统电路原理图 (24)附录B 系统PCB图 (25)附录C 实物图 (26)致谢 (27)第1章引言1.1 概述GPS是lobal Positioning System（全球定位系统）的简称。

基于北斗的列车定位及监控系统的开发设计近年来，随着中国高铁的快速发展，列车定位及监控系统的需求越来越迫切。

传统的GPS定位系统虽然能够为列车提供定位信息，但是存在信号覆盖不足、定位精度不高等问题。

基于北斗的列车定位及监控系统成为了行业的热门研究方向之一。

北斗卫星导航系统是中国自主研发的卫星导航系统，具有全球覆盖、高精度、高可靠性等特点。

基于北斗的列车定位及监控系统能够实现对列车的精准定位和实时监控，为列车的运行安全和管理提供了重要的技术支持。

本文针对列车定位及监控系统的需求和发展趋势，对基于北斗的列车定位及监控系统的开发进行了详细的设计。

一、系统需求分析1.列车定位需求列车的准确定位是保障列车安全运行的基础。

基于北斗的列车定位系统需要具有全天候、全球范围的定位能力，并且能够提供高精度的定位信息。

列车定位系统需要支持实时更新定位信息，以满足列车运行过程中的动态变化需求。

2.列车监控需求列车监控系统需要能够实时监测列车的运行状态，包括速度、方向、位置、运行间隔等信息。

监控系统还需要能够对列车的通信、能源、设备等进行状态监测，以及对列车运行中的异常情况进行及时预警和处理。

3.系统可靠性需求列车定位及监控系统的可靠性对保障列车运行安全至关重要。

系统需要能够在各种复杂环境条件下保持稳定的定位和监控能力，并且能够对故障进行自动诊断和恢复，以确保系统的持续可靠运行。

二、系统设计方案基于北斗的列车定位及监控系统的设计方案需要充分考虑列车运行的特殊性和实际需求，以及系统的可靠性、稳定性和实用性。

系统设计方案包括硬件设计和软件设计两部分。

1.硬件设计列车定位及监控系统的硬件设计包括卫星天线、数据采集装置、数据传输设备、监控终端等组成部分。

（1）卫星天线列车定位系统需要安装在列车车顶的卫星天线，用于接收北斗卫星的信号和定位信息。

卫星天线需要具有良好的方向性和灵敏度，以确保在列车运行过程中能够持续稳定地接收到卫星信号。

北斗在环境监测中的应用探讨作者：张宁祝如文来源：《中国科技博览》2014年第32期摘要介绍了基于北斗数据传输的环境监测系统的建设方法和简单架构。

详细示例介绍了各个区域等级的分系统以及各个平台的配置和具体作用。

最后通过综合分析，说明了结合北斗的环境监测系统的优点和重要意义。

关键词：环境监测；北斗；数据传输【分类号】X830引言随着工业的发展，资源的过渡利用和污染的不合理大量排放，使世界的污染日益严重。

如何有效地改善城市空气质量，如何贯彻城市的可持续发展战略，已成为当前各国政府及城市当局所关注的焦点问题[1]。

在我国，环境保护已经是一项基本国策。

随着我国环境保护事业的发展，环境管理工作不断深化，信息化已成为提高环境管理与决策水平的重要技术基础。

同时，整个监测系统的数据传输平台因为无线通讯技术的迅猛发展而得到更广泛的应用，特别是基于卫星通信手段的数据传输，可以更快、更方便地进行系统前端设备的部署，节省投资并达到高效率的管理和高量的服务水平。

并且，基于我国自主研制的北斗卫星导航系统的环境空气自动监测系统具有定位通信一体化、覆盖范围广、无通信盲区、安全保密性强等特点，是真实反映环境空气质量动态变化，实现环境空气质量日报、预报的重要技术手段，因此，作为北斗卫星导航系统的典型行业应用，北斗环境监测信息系统在各方需求基础上逐渐开展应用并全面发展起来[2]。

1 系统介绍北斗卫星导航系统应用于环境监测信息化建设，可有效解决各种环境监测信息的数字化采集和传输问题，大幅度提高环境监测的工作效率。

北斗卫星导航系统优势在于短信服务和导航结合，增加了通信功能；全天候快速定位，极少的通信盲区，精度与GPS相当；在提供无源定位导航和授时等服务时，用户数量没有限制，且与GPS兼容；独特的中心节点式定位处理和指挥型用户机设计，可同时解决“我在哪？”和“你在哪？”的问题，特别适合集团用户大范围监控与管理。

2系统总体架构下面以省为单位来示例基于北斗的环境监测系统中的应用。

北斗系统的智慧设计方案北斗系统是中国自主研发的卫星导航系统，具有高度安全可靠、全天候全球定位、高精度和高鲁棒性等特点。

智慧设计方案是指将北斗系统应用于各个领域的智慧化解决方案，利用北斗系统的定位、导航和时钟服务，实现更高效、更智能的工作和生活方式。

一、交通领域智慧设计方案1. 智慧交通管理系统：利用北斗系统的高精度定位服务，实时监控交通流量，减少交通拥堵和事故发生率；通过导航服务，提供最佳路线规划，优化交通流动，减少交通时间；通过时间同步服务，确保交通信号灯的同步运行，提高交通信号控制效果。

2. 智慧路灯管理系统：利用北斗系统的时钟服务和定位服务，对路灯进行实时监控和远程控制；根据交通流量、天气状况等信息，智能调整路灯亮度，节约能源；通过定位服务，快速定位路灯故障，并进行维修和保养。

3. 智慧公交系统：通过北斗系统的定位服务，实时监控公交车辆位置，提供实时车辆到站时间和路线信息；利用导航服务，为乘客提供最佳公交线路规划，提高乘坐体验；通过时间同步服务，确保公交车辆准时运行，提高公交服务质量。

二、农业领域智慧设计方案1. 农业生产管理系统：利用北斗系统的定位服务，实时监控农田内作物生长情况和病虫害发生情况；根据作物生长状态和土壤湿度等信息，智能调整灌溉和施肥的时间和量，提高农田水肥利用效率；通过导航服务，提供精确的农业机械运行轨迹，减少重复作业，提高农业生产效益。

2. 农产品溯源系统：利用北斗系统的定位服务，实时追踪农产品的来源和流向，确保农产品品质和安全；通过导航服务，为农民提供最佳的运输路线，减少运输成本和时间；利用时间同步服务，提供农产品的有效期和保质期，帮助农民合理安排销售。

三、城市公共服务智慧设计方案1. 智慧停车管理系统：通过北斗系统的定位服务，实时监控停车场的停车位使用情况；利用导航服务，为车主提供最近的停车位信息，减少寻找停车位的时间；通过时间同步服务，为车主提供准确的停车时长和计费信息，提高停车场运营效益。

北斗导航系统GPS车辆监控管理系统方案介绍一、方案概述GPS车辆监控管理系统是基于北斗导航系统的车辆监控管理解决方案。

该方案通过利用GPS技术实时跟踪车辆的位置、行驶路线、车速等信息，并结合监控平台进行实时监控、信息管理和报警处理，实现对车辆行驶的全面监控和管理。

二、系统组成1.车辆终端设备：每辆车辆安装一个北斗导航终端设备，该设备通过GPS芯片获取车辆的位置信息，并通过GPRS/3G/4G无线通信模块将位置信息发送到监控中心。

2.监控中心软件：监控中心软件负责接收和处理车辆位置信息，实时显示车辆的位置、状态、历史轨迹等信息，并进行管理、报警和分析。

3.服务器：服务器用于存储和管理车辆位置信息、历史轨迹，提供数据查询和存档功能。

4.管理终端：管理员通过管理终端对车辆进行管理，包括车辆绑定、报警设置、数据查询等。

三、系统功能1.实时位置监控：系统可以实时监控车辆的位置，并可以将车辆位置在地图上显示，方便管理人员对车辆进行实时跟踪和监控。

2.路线规划：系统可以实时根据车辆当前位置和目的地位置进行路线规划，并提供最优路线和行驶时间估计，方便司机选择最佳的行驶路线。

3.历史轨迹回放：系统可以回放车辆的历史轨迹，包括行驶路线、速度、停留时间等信息。

可以通过历史轨迹分析车辆的行驶情况，提供数据支持和依据。

4.报警处理：系统可以对车辆的异常状态进行实时监控，并在发现异常情况时进行报警处理，如超速报警、非法进出报警等。

同时系统支持报警信息的推送和短信通知功能。

5.统计分析：系统可以对车辆的行驶数据进行统计和分析，包括行驶里程、行驶时间、停留时间等指标，为管理人员提供数据支持和决策依据。

6.数据管理：系统可以对车辆位置信息进行管理和存档，包括位置数据的查询、导出、存储等功能，方便进行数据分析和后续处理。

四、系统优势1.使用北斗导航系统：相比于传统的GPS定位系统，北斗导航系统具有更强的卫星信号接收能力，可在偏远地区和高楼林立的城市中获得更好的定位精度和稳定性。

基于北斗和ZigBee的湿地环境监测系统设计针对目前湿地监测系统大多操作复杂、显示控制单一及不能远距离报警的弊端，设计了基于北斗和ZigBee的湿地监测系统，该系统可以在远距离的情况下自动完成组网，实现对湿地中的温度、湿度和烟雾空气指标的监测和预警功能，并进行了测试实验。

测试结果表明，该系统能稳定运行，具有一定的使用和推广价值，促进了环境监测技术的进步，对科技的发展有着重要的意义。

标签：湿地监测；北斗卫星；传感器采集；ZigBee模块TB1引言在地球上湿地与森林、海洋并称全球三大生态系统，湿地在调节地区干旱气候、平衡降雨、蓄水、分洪等方面发挥着重要作用，针对于此，只有及时、明确的了解湿地的各项情况，才能做出有效的动作，从而做到不盲目、高效率的保护湿地生态系统。

本项目针对湿地环境的检测有着更新的见解，以及更加全面的检测，以前的检测具有需要复杂的布线，并且在被监测对象位置改变时，甚至需要大规模的改变网络结构时，大量布线或通信设施的建立会使被监测环境受到破坏。

本设选取对湿地环境的各类探测传感器，如温度，湿度传感器等等。

通过ZigBee模块进行无线组网，并通过北斗导航模块进行数据实时传输。

避免了上述的不利因素。

该项目采用了无线传输方式，代替了传统的有线传输方式系统，与此比较避免了许多传输过程中遇到的客观不利因素，具有很强的科技进步意义。

2系统方案及硬件设计2.1系统组网方案北斗通信与Zigbee网络湿地监测系统组网框架如图1所示。

ZigBee网络主要由协调器节点、路由节点与终端节点组成。

协调器节点将作为网络系统的主要节点，完成对网络的建立与管理、环境数据收集管理及连接北斗终端发送数据。

其他路由、支路节点与终端节点负责环境数据采集并发送数据至协调器节点节点。

Zigbee终端节点设计主要包括Zigbee网络模块、气体检测模块、温湿度检测模块、图像采集模块、DSP处理模块、ARM主控模块和北斗卫星通信模块七部分，监控终端结构图如图2所示。

基于物联网的海洋环境监测系统设计与实施一、引言海洋，占据了地球表面的约 71%，是地球上最为广阔和神秘的领域之一。

它不仅是生命的摇篮，还对全球气候、生态平衡以及人类的经济和社会发展起着至关重要的作用。

然而，随着人类活动的不断增加，海洋环境面临着越来越多的威胁，如海洋污染、气候变化、生物多样性减少等。

为了更好地保护和管理海洋资源，及时、准确地监测海洋环境的变化显得尤为重要。

传统的海洋环境监测方法往往存在着监测范围有限、数据采集不及时、精度不高等问题，难以满足现代海洋管理和科学研究的需求。

物联网技术的出现为海洋环境监测带来了新的机遇和挑战。

二、物联网技术在海洋环境监测中的应用优势（一）实时监测与远程控制物联网技术能够实现对海洋环境参数的实时监测和数据采集，通过传感器网络将监测数据快速传输到数据中心，使监测人员可以随时随地获取最新的海洋环境信息。

同时，还可以实现对监测设备的远程控制和管理，大大提高了监测工作的效率和灵活性。

（二）多参数监测与融合利用物联网技术，可以同时监测多种海洋环境参数，如温度、盐度、酸碱度、溶解氧、浊度、叶绿素浓度等。

并且，通过数据融合和分析技术，能够将不同参数的监测数据进行综合处理，从而更全面、准确地反映海洋环境的状况。

（三）大规模部署与组网物联网技术支持大规模的传感器节点部署，可以在广阔的海洋区域构建密集的监测网络，实现对海洋环境的全方位覆盖。

此外，通过无线通信技术和自组织网络，传感器节点可以相互协作和通信，确保监测数据的可靠传输。

（四）低功耗与长续航为了适应海洋环境监测的特殊需求，物联网设备通常采用低功耗设计，能够依靠电池或太阳能等能源长期稳定运行，减少了设备维护和更换的成本和频率。

三、基于物联网的海洋环境监测系统的总体架构（一）感知层感知层是整个系统的基础，主要由各种类型的传感器组成，如温度传感器、盐度传感器、压力传感器、化学传感器等。

这些传感器负责采集海洋环境中的物理、化学和生物等参数信息，并将其转换为电信号或数字信号。