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基于北斗卫星的地质灾害实时监测系统研究与应用

作　者: 朱永辉
导　师: 白征东
学　校: 清华大学
专　业: 大地测量学与测量工程
关键词: 地质灾害监测北斗卫星系统系统设计应用层协议软件开发
分类号: TP274
类　型: 硕士论文
年　份: 2010年
下　载: 532次
引　用: 2次
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内容摘要

地质灾害已成为我国主要自然灾害之一,严重威胁着人民生命财产安全,严重制约着区域社会经济的可持续发展。但是,目前地质灾害监测存在两个问题,一是地质灾害监测系统大部分都是局部小范围的,大量的还是人工监测手段;二是监测系统采用的通信技术不能实现全国范围内的无缝覆盖,而且可靠性与安全性也难于得到保障。另一方面,北斗卫星系统信号覆盖我国领土及周边地区,同时具备定位与通信功能,安全、可靠、稳定、保密性强,适合关键部门应用,但是,目前注册用户数量增长缓慢,资源闲置比较严重。结合上述两个背景,本课题研究与开发了基于北斗卫星的地质灾害实时监测系统。首先,通过广泛的阅读文献与实际需求调研,构建了基于北斗卫星的地质灾害实时监测系统的整体架构,为北斗卫星系统在地质灾害监测领域的应用探索了可行的途径;其二,在深入了解北斗卫星通信的流程、特点以及详细分析地质灾害监测数据传输方式的基础上,提出了适用于地质灾害监测的应用通信系统,并给出了相应的应用层通信协议。其三,采用单片机技术设计与开发了数据协议转换器,实现数据采集仪与北斗用户终端之间工作方式与数据格式的转换。其四,在对分中心软件需求分析的基础上,设计了软件的整体架构,重点分析了主要数据结构以及关键数据处理流程,并在此基础上应用串口通信技术、数据库技术、MapX技术、TeeChart技术等实现了分中心软件。最后,构建了基于B/S结构的总中心系统,采用MQDriver技术实现总中心与北斗卫星系统交换数据,应用WebLogic、JSP、Oracle数据库等技术集成开发了总中心系统。通过本课题的研究,开发了基于北斗卫星系统的地质实时监测系统,并选取了有代表性的地质灾害区域进行示范应用。应用结果表明,本课题构建的基于三级管理模式的系统架构有效的解决了地质灾害监测信息管理问题;主动自报式与查询应答式相结合的工作方式实现了北斗卫星通信有效的传输地质灾害监测数据;数据协议转换器解决了数据采集仪与北斗用户终端不兼容的问题。本课题研究成果为地质灾害监测部门提供了实时监测和信息管理平台,并为北斗卫星系统的推广应用积累了经验,具有一定的研究价值和广泛的应用前景。

全文目录

摘要  3-4
Abstract  4-10
第1章引言  10-22
  1.1 课题来源  10
  1.2 课题背景  10-14
    1.2.1 地质灾害现状与危害  10-13
    1.2.2 北斗卫星系统应用现状  13-14
  1.3 课题意义  14
  1.4 国内外相关研究现状  14-19
    1.4.1 地质灾害监测技术  14-17
    1.4.2 数据传输技术  17-18
    1.4.3 地质灾害监测系统  18-19
  1.5 课题研究内容  19-20
  1.6 章节安排  20-22
第2章系统研究与设计  22-31
  2.1 系统需求分析  22-24
    2.1.1 系统特点  22-23
    2.1.2 系统需求  23-24
  2.2 系统架构分析  24-25
    2.2.1 系统架构划分  24-25
    2.2.2 系统架构设计  25
  2.3 系统总体架构  25-31
    2.3.1 野外监测点  27-28
    2.3.2 系统分中心  28-30
    2.3.3 系统总中心  30-31
第3章适用于地质灾害监测的通信系统研究  31-45
  3.1 北斗卫星通信  31-33
    3.1.1 通信流程  31-32
    3.1.2 通信特点  32
    3.1.3 通信限制  32-33
  3.2 系统接口设计  33-35
    3.2.1 硬件接口  33-34
    3.2.2 软件接口  34-35
  3.3 系统应用层协议设计  35-45
    3.3.1 应用层通信设计  35-38
    3.3.2 设计原则  38-39
    3.3.3 应用层协议  39-45
第4章数据协议转换器设计与实现  45-58
  4.1 设计背景  45
  4.2 硬件设计  45-54
    4.2.1 硬件需求  45-46
    4.2.2 核心器件  46-51
    4.2.3 电路原理图  51-54
  4.3 程序设计  54-58
    4.3.1 程序模块  54-55
    4.3.2 程序流程图  55-56
    4.3.3 程序实现  56-58
第5章分中心软件设计与开发  58-78
  5.1 软件结构  58-67
    5.1.1 软件模块  58-60
    5.1.2 数据结构  60-63
    5.1.3 程序流程图  63-67
  5.2 相关技术  67-72
    5.2.1 等待定时器与多线程  67
    5.2.2 串口通信  67-68
    5.2.3 ADO 技术  68-70
    5.2.4 MapX 技术  70-71
    5.2.5 TeeChart 技术  71-72
  5.3 软件功能  72-78
    5.3.1 基本功能  72-73
    5.3.2 监测点管理功能  73-76
    5.3.3 数据处理功能  76-77
    5.3.4 数据分析功能  77-78
第6章总中心系统开发与集成  78-95
  6.1 系统结构  78-87
    6.1.1 基于WebLogic 的J2EE 系统  79-80
    6.1.2 地理信息子系统  80-82
    6.1.3 数据库子系统  82-87
  6.2 相关技术  87-88
    6.2.1 MQDriver 技术  87
    6.2.2 WebLogic 技术  87-88
    6.2.3 WebGIS 技术  88
    6.2.4 JSP 技术  88
  6.3 系统主要功能  88-95
    6.3.1 数据录入功能  89-91
    6.3.2 数据信息查询功能  91-92
    6.3.3 统计与报表输出功能  92-93
    6.3.4 状态监控功能  93-95
第7章系统应用实例  95-112
  7.1 系统概况  95-104
    7.1.1 整体概况  95-96
    7.1.2 示范区基本情况  96-104
  7.2 西藏拉萨地应力监测示范区  104-111
    7.2.1 基本任务  104
    7.2.2 地质概况  104-106
    7.2.3 地应力监测技术  106-107
    7.2.4 数据初步分析  107-111
  7.3 应用结论  111-112
第8章总结与展望  112-115
  8.1 总结  112-113
  8.2 展望  113-115
参考文献  115-119
致谢  119-120
个人简历、在学期间发表的学术论文与研究成果  120

基于北斗卫星的地质灾害实时监测系统研究与应用

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