基于无线传感器网络和3G网络的流量在线监测管理系统-开题报告

开题报告毕业设计（论文）开题报告1结合毕业设计（论文）课题情况，根据所查阅的文献资料，每人撰写2000字左右的文献综述文献综述1课题研究背景和意义计算机、无线通信、自动控制、人工智能和低功耗嵌入式技术的飞速发展，孕育出一种新型的监控网络无线传感器网络(WirelessSensorNetworks,WSN)1。无线传感器网络是由密集布设在无人值守的监测区域内的大量廉价微型传感器节点组成，通过无线通信方式形成的一个多跳自组织网络，可以实时监控、感知和采集网络所监控区域内的各种环境和监测对象的信息，并对收集到的信息进行处理后传送给终端用户。无线传感器网络拓扑结构动态变化，具有低功耗、低成本、分布式和自组织的特点，无线传感器网络将带来信息感知的一场变革。它将逻辑上的信息世界与真实的物理世界融合在一起，扩展人们与现实世界进行远程交互的能力2，3。3G网络使用支持高速数据传输的蜂窝移动通讯技术的第三代移动通信技术的线路和设备铺设而成的通信网络。3G网络将无线通信与国际互联网等多媒体通信手段相结合，是新一代移动通信系统。国际电信联盟确定3G通信的三大主流无线接口标准分别是W-CDMA(宽频分码多重存取)、CDMA2000(多载波分复用扩频调制)和TD-SCDMA(时分同步码分多址接入)4。随着无线技术的日益发展，无线传输技术应用越来越被各行各业所接受。无线监控作为一个特殊使用方式也逐渐被看好。其安装方便、灵活性强、性价比高等特性使得更多行业的监控系统采用无线监控方式，建立被监控点和监控中心之间的连接。无线监控技术已经在现代化小区、交通、运输、水利、航运、治安、消防等领域得到了广泛的应用。在有线网络监控中，远程接入和传输成本是制约其发展与应用的重要因素，如高速公路监控、森林防火、偏远地区的监控等，由于其地域广、监控点分布不均、加上有线线路户外架设及维护成本非常高的因素，整体有线接入和传输毕业设计（论文）开题报告成本直接影响了传统监控系统在一些领域和场景的应用。无线传感器网络是一个大规模的网络，在监控区域可以部署大量传感器节点或将传感器部署在很大的地理区域内，传感器节点的位置无需预先设定，根据自身的自组织能力自动进行配置和管理，通过拓扑控制机制和网络协议自动形成转发监测数据的多跳无线网络系统。因此，节省了被监控区域的布线成本。而利用3G移动通信网络进行接入和传输，其安装方便、灵活性强、性价比高等特性使得更多行业监控系统采用无线监控方式，建立被监控点和监控中心之间的连接5，6。2国内外研究与发展现状近年来国际上对无线传感器网络十分的关注，尤其是国防军事、环境科学、交通管理、医疗卫生、反恐、灾害监测、空间探索等领域，很多政府机构和科研单位在无线传感器网络研究方面不断加大投入，从而使无线传感器网络的研究发展取得很大的进步7。国外研究与发展现状：从国外的研究现状看，美国在无线传感器网络方面进行了较深入的研究。加州大学洛杉机分校开发了一个无线传感器网络环境模拟系统，用于研究无线传感器网络中出现的问题。麻省理工学院研究了用于超低能耗无线传感器网络的方法和技术。康奈尔大学研究了无线传感器网络通信协议，先后提出基于谈判类协议、定向发布类协议、多路径类协议、传播路由类协议等新的通信协议。美国所有著名院校几乎都有研究小组从事传感器网络相关技术的研究，加拿大、英国、德国、芬兰、日本和意大利等国家的研究机构也加入传感器网络的研究。在军事领域，美国Sandia国家实验室与美国能源部合作，共同研究能够尽早发现以地铁、车站等场所为目标的生化武器袭击，并及时采取防范对策的系统。该系统集检测有毒气体的化学传感器和网络技术于一体，安装在车站的传感器一旦检测到某种有害物质，就会自动向管理中心通报，自动进行引导旅客避难的广播，并封锁有关入口等。该系统除了能够在专用管理中心进行监视外，还可以通过Internet进行远程监视。毕业设计（论文）开题报告在民用领域，英特尔公司发布了“基于微型传感器网络的新型计算机发展规划”，致力于微型传感器网络在预防医学、环境监测、森林灭火等领域的应用，开发集成感知、计算和通信功能的传感器，利用这些传感器感知数据，并在实际商务中使用来自传感器网络的感知数据。在学术界，美国自然科学基金委员会制定了无线传感器网络研究计划，在加州大学分校成立传感器网络研究中心，联合周边的加州大学伯克利分校、南加州大学等，展开嵌入式智能传感器的研究项目，以求利用传感器网络对物理世界实现全方位的测试与控制，支持相关基础理论的研究。国内研究与发展现状：中国的无线传感器网络及其应用研究几乎和发达国家同时起步，首先被记录在1999年发表的中国科学院知识创新工程试点领域方向研究的信息与自动化领域研究报告中。2010-2015年中国无线传感器（WSN）网络行业发展现状及“十二五”发展趋势预测报告在大量周密的市场调研基础上，重点讨论了无线传感器（WSN）网络行业的整体及其相关子行业的运行情况，并对未来无线传感器网络（WSN）网络行业的发展环境和发展趋势进行探讨和研判，研究了无线传感器网络（WSN）网络行业今后的应对策略，给予了合理的授信风险建议，为无线传感器网络（WSN）网络企业在当前环境下，激烈的俄市场竞争中洞察先机，很据行业环境及时调整经营策略，为战略投资者选择恰当的投资时机和公司领导层做战略规划提供了准确的市场情报信息及科学的决策依据，同时对银行信贷部门也具有极大地参考价值8。为响应国家环保部门、江苏省环保部门对污染源的控制，海门市环保局要求全市范围内的排污企业安装污染源在线自动检测仪，截止2009年底，全市范围内的排污企业基本都安装了污染源在线自动检测仪，大部分为COD、流量计、PH在线一起，商量的总磷和氨氮在线分析仪。通过对国家环保部门在2008年下发的“国控重点污染源在线监测系统软件”的使用和了解，开发了“污染源毕业设计（论文）开题报告水质在线监控系统”。该系统采用C/S和B/S结合的混合方式，把地理信息与监控系统相结合，除了以往监控系统的功能外，还提供了强大的报警功能以及污染企业相关情况的管理。但是，该系统是通过监测仪采集数据，其安装及维护成本高，不如无线传感器网络方便、快捷5。上海浦东国际机场防入侵系统铺设了3万多个传感节点，覆盖了地面、栅栏和低空探测。多种传感手段组成一个协同系统后，可以防止人员翻越、偷渡、恐怖袭击等攻击性入侵。由于效率高于美国和以色列的防入侵产品，国家民航总局正式发文要求，全国民用机场都要采用国产传感网防入侵系统。江苏远大环境在线监控系统，是结合当前环保系统环境监测的现状，根据业务需求的变化，采用B/S架构，基于IE的客户端浏览方式开发的一整套完整的环境在线监测系统，可以对整个环保体系上的空气、地表水、噪声以及不同企业的各类污染源等实现实时、在线监控，解决了监控人员由于分布范围广、地域分散、难以有效管理的问题，可以对各类监控源进行集中管理，加强了环保部门的监控力度，提高了环境监察部门的应急处理能力。综上所述，无线传感器网络越来越被看法，各个国家相继投入到无线传感器网络相关技术的研究中。正是由于无线传感器网络自组织、低功耗、可无人值守、多跳路由等特点，使其广泛应用于军事、环境、医疗、家庭、上午等领域。毕业设计（论文）开题报告3对基于无线传感器网络和3G网络的流量在线监控管理系统的思考整个系统包括3部分，前端数据采集部分、传输网络和后台监控部分。前端采集部分采用传感器模块，负责采集监测区域内反映环境状况的数据，然后发至CC2430芯片进行处理；传输网络负责数据的传输，由3G网关通过3G网络的TD-SCDMA接口将数据传至Internet，发送至负责企业流量监测的计算机终端的数据库，以获得实时数据，监控各传感器的实时情况；后台监控部分，获取传送过来的传感器数据，用户可利用Web浏览器在任何时间、任何地点查询所需的流量数据，并可获得综合统计分析结果，供生产决策使用。另外可以实现报警功能，监控部分的终端可以是PC机，个人手持设备等。在软件系统框图的设计过程中，主要包括查询统计、硬件检测、系统管理、在线用户管理、报警管理等功能模块。用户可以通过查询统计模块实现所需数据的查询，并根据个人需要可以生成报表或图形。硬件检测模块，通过设置节点和网关的标准信息，并显示无线传感器网络中节点和网关的实际信息，通过二者的比较，可以发现处于异常状态的节点或网关，并发出报警信息。系统管理主要是管理员对用户权限以及检测指标的设置。在线用户管理，可以查看当前用户的上线次数、上线总时间以及本次在线时间等信息。报警管理，可以设置报警方式，查看报警记录5。以往的监控系统，重点是对数据进行处理，缺乏了节点相关信息的介绍以及用户的管理等功能，在本课题中将加入这两方面的功能。本课题的研究无需昂贵的设备和复杂的布线，只要利用现有的无线网络，就能够很好的实现对监控区域的控制，监控部署灵活，不受时间限制和地域限制，节约成本。监控区域无需派人值守，只需通过本系统的监控，就可让工作人员精确掌握监控区域环境的变化，并作出相应的处理措施。因此，本系统具有很好的应用价值，为无人值守的工作场所提供了一个低成本、简单化、信息化、智能化的实时监控系统9。毕业设计（论文）开题报告参考文献1于海斌，曾鹏等.智能无线传感器网络系统M.科学出版社，20062宋文主编.无线传感器网络技术与应用M.电子工业出版社，2007.33中国电信.3G无线监控系统技术方案OL.2009.8./view/98f6ccaedd3383c4bb4cd291.html4李楠，房好帅，王慧娟.基于3G的嵌入式无线视频监控系统典型方案及分析N.北华航天工业学院学报.2010.6，第20卷第3期5张云峰.污染源水质在线监控系统的分析与设计J.2009.26王春雷，黄玉等.基于无线传感器网络的火灾监控系统设计与实现J.2007.57孙利民等.无线传感器网络M.清华大学出版社，2005.5851报告在线.2010-2015年中国无线传感器（WSN）网络行业发展现状及“十二五”发展趋势预测报告.2011.119赵展春.基于无线传感器网络的机房环境监控系统实现J.2008.4，第29卷第7期10高峰霞.ASP动态网站开发教程M.清华大学出版社，2000.611王国辉，牛强，李南南等.ASP工程应用与项目实践M.机械工业出版社，200512刘云生，卢炎生，王道忠.实时数据库系统（RTDBS）及其特征J华中理工大学学报(社会科学版),199413张巍.基于电力监控系统的实时数据库的研究D.中国优秀硕士学位论文全文数据库，200814万常选.实时数据库系统的关系数据模型J.2000年第4期15张庆岚，杨三清，曹化工.联合站污水处理测控系统实时数据库数据结构的设计.江汉石油学院学报.2000.6，第22卷第2期16网易学院.关于B/S和C/S架构的探析.2005.3/05/0323/14/1FHLOPU500091589.html毕业设计（论文）开题报告2本课题要研究或解决的问题和采用的研究手段（途径）1研究内容依据需求分析，设计整个系统的结构框图如下1011：基于无线传感器网络和3G网络的流量在线监控管理系统查询统计数据查询统计分析硬件检测在线用户管理报警管理节点检测网关检测用户信息在线信息报警设置报警记录用户权限监测指标系统管理图2-1系统结构框图整个软件系统分为查询统计、硬件检测、系统管理、在线用户管理、报警管理五个主要模块。各个模块所实现的功能如下：查询统计：包括数据查询和统计分析，其中数据查询可以实现实时数据查询和历史数据查询，数据主要是指流量的查询。硬件检测：包括节点检测和网关检测，节点监测可以显示无线传感器网络中每个节点的基本信息、节点的标准信息，同时可以检测该节点的工作状态等信息，如果节点已经损坏或不再工作，则可以通过报警的方式通知工作人员，以便可以及时派相关人员到现场抢修。网关检测所实现的功能和节点检测一样。系统管理：本系统的用户大致可以分为内部用户和外部用户，内部用户毕业设计（论文）开题报告指的是使用本系统的企业内部人员，这是主要用户，按照工作职责划分为普通用户、高级用户和管理员。外部用户指没有使用而对本系统感兴趣的企业或人。每个用户所具有的功能是通过管理员设置用户权限分配的。普通用户只能浏览和查询信息；高级用户除了具备普通用户的功能外，还可以审核、编辑、删除信息；管理员具有最高权限，除了具备普通用户和高级用户的功能外，还可以进行用户权限的设置和分配，用户的管理（增加、删除、修改）。外部用户只能进行基本的信息浏览。监测指标，设置报警的上下限信息。在线用户管理：包括用户信息和在线信息，既可以查看在线用户的基本资料，包括姓名、性别、联系方式、住址等，又可以查看用户的上线次数、上线总时间以及本次在线时间。报警管理：包括报警设置和报警记录。报警功能主要包括故障报警和超标报警，故障报警主要是指节点和网关的工作情况，其标准在硬件检测模块已经设置，超标报警主要是指监测数据所反映的监控区域的状况，但出现异常时报警，其标准在系统管理模块下的监测指标子模块已经设置。报警管理模块下的报警设置主要是设置报警的方式以及内容等信息，报警之后的信息会写入数据库，以便日后查询。报警记录子模块实现从数据库查询历史报警信息，以便进行对比，作出下一步决策。本系统中主要的功能就是查询统计功能。在统计查询模块下的数据查询子模块，可以通过设置查询条件实现查询功能，可以设置单一条件，也可以设置多个条件，可以按流量值查询，也可以按时间查询，每一种查询下又可以按照大于、小于、等于、按范围条件查询，发出指令，从数据库查询所需数据，然后将得到的数据显示给用户，用户可以根据需要生成Excel报表或者是图形进行统计分析。毕业设计（论文）开题报告毕业设计（论文）开题报告得到指令查询查询条件得到数据统计图形报表返回数据数据采集存储数据数据库流量在线监控系统读取数据图2-2查询过程图图2-3数据库数据流交互图2存在的问题及拟定解决方案问题一如何实现数据库的实时性？答：实时数据库技术是实时系统和数据库技术相结合的产物。概括的讲，实时数据库（RealTimeDatabase，RTDB）就是其数据和事务都具有显式定时限制的数据库，系统的正确性不仅依赖于事务的逻辑结果，而且依赖于该逻辑结果所产生的时间。值得注意的是，实时数据库并非实时系统和数据库技术在概念、结构和方法上的简单集成，它在概念、理论、技术、方法和机制方面有自身的特点。使用“实时协议”来进行有关数据事务的处理。实时事务管理是实时数据库管理系统的核心环节，通过实时事务调度器实现实时事务管理功能。实时事务调度器，负责实时事务优先级的分配、超载管理、并发控制和实时事务调度，是实现系统实时特性的核心部件1215。问题二系统采用何种架构？答：C/S架构（Client/Server，客户端/服务器）是一种胖客户端的架构，存在一个数据中心多个客户端，每个客户应用程序都与数据中心有着连接，这样的连接一般是独占的，因此，数据库连接作为珍贵的资源会成为系统发展的瓶颈，一般的C/S设计会出现的问题是：