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《武汉纺织大学》 2016年
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基于Android系统有毒气体检测仪的研究与设计

刘双双  
【摘要】:如今,工业经济的迅猛发展推动了整个社会的经济增长,然而在工业生产中往往存在着安全隐患。在石油、化工、煤矿等行业中,有毒气体的泄漏聚集以及易爆易燃气体引起的爆炸导致人员伤亡、财产损失的事件屡见不鲜。如何避免工业生产中安全事故,成为迫切需要解决的问题。本课题根据实际需求出发,设计一款智能有毒气体检测仪,用于对一氧化碳、硫化氢、甲烷这三种气体浓度的实时检测和预警。本课题针对一氧化碳、硫化氢、甲烷三种气体浓度的检测,设计了传感器模块电路。为了给用户呈现良好的视图和人机交互界面,嵌入式系统选用Android系统。依托于气体传感器采集的信息以及GPS定位信息作为交互的信息源。本文首先设计了基于Android系统的气体检测仪整体框架,以三星Exynos 4412(ARM cortex-A9)为核心处理器,外接传感器模块、声光报警模块、WIFI模块、GPS模块等。根据气体检测仪的功能需求,设计了特定的APP程序。为了实现气体检测仪采集数据的无线传输与存储,系统还搭建服务器。WEB服务器采用的搭建环境为wampserver2.5(window下的Apache、php、Mysql的服务器软件),用于建立本地服务器。气体检测仪与服务器采用HTTP通信协议,将采集的数据由气体检测仪上传到WEB服务器,气体检测仪可以直接查询服务器数据库信息,服务器后台可实时监控动态数据,适用于高危气体的工作环境,可实现有害气体的浓度探测及定位功能。本文先对课题的研究背景进行了介绍,根据气体检测仪的功能需求,分别对传感器与嵌入式系统进行了选型;然后从硬件和软件方面搭建整个智能系统;最后通过对整个系统的测试和调试,验证了本系统的实时性和稳定性,并对测试的气体浓度数据进行对比分析,达到预期的效果。
【关键词】:气体检测 Android ARM HTTP通信 WEB服务器
【学位授予单位】:武汉纺织大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2016
【分类号】:TH83
【目录】:
  • 摘要3-4
  • Abstract4-8
  • 1 绪论8-12
  • 1.1 论文的研究背景8
  • 1.2 论文的研究的目的及意义8-9
  • 1.3 气体检测仪的发展历程与趋势9-10
  • 1.4 课题的研究内容及论文的结构10-12
  • 2 检测系统总体方案设计12-20
  • 2.1 气体检测系统功能要求及技术指标12-14
  • 2.1.1 系统功能要求12-13
  • 2.1.2 技术性能指标13
  • 2.1.3 目标气体的特性13-14
  • 2.2 气体检测仪的传感器类别及选型依据14-15
  • 2.2.1 气体检测仪的传感器类别14-15
  • 2.2.2 气体传感器选型的依据15
  • 2.3 气体检测仪操作系统的选型15-16
  • 2.4 气体检测仪器Android平台的体系结构16-17
  • 2.5 气体检测仪系统的总方案设计17-18
  • 2.6 系统总体任务设计18-19
  • 2.7 本章小结19-20
  • 3 系统的硬件平台构建20-33
  • 3.1 系统核心板20-21
  • 3.2 传感器信号采集电路21-25
  • 3.2.1 一氧化碳与硫化氢信号采集电路21-23
  • 3.2.2 甲烷信号采集电路23-25
  • 3.3 位置信息采集电路25-26
  • 3.4 声光报警电路26
  • 3.5 RS232通讯电路26-27
  • 3.6 WIFI通信模块电路27-28
  • 3.7 OTG与USB接口电路28
  • 3.8 LCD显示屏信号电路28-30
  • 3.9 电源供电电路30-32
  • 3.10 本章小结32-33
  • 4 HTTP通信简介及本地WEB服务器的搭建33-40
  • 4.1 HTTP通信简介33-35
  • 4.2 WEB服务器的框架构建35-39
  • 4.2.1 WEB服务器的搭建35-36
  • 4.2.2 创建数据库表格36-37
  • 4.2.3 PHP与数据库的交互37-38
  • 4.2.4 创建网页数据库表38-39
  • 4.3 本章小结39-40
  • 5 气体检测仪的软件设计40-59
  • 5.1 软件设计的思路40-41
  • 5.2 软件设计的平台搭建41-44
  • 5.2.1 ARM平台的环境搭建41-43
  • 5.2.2 Android平台的环境搭建43-44
  • 5.3 登陆功能44-46
  • 5.4 位置及时间信息采集功能46-47
  • 5.5 气体浓度采集功能47-54
  • 5.5.1 ADC驱动层分析48-50
  • 5.5.2 ADC JNI层分析50-51
  • 5.5.3 气体浓度采集UI界面51-54
  • 5.6 数据发送功能54-56
  • 5.7 查询服务器数据功能56-58
  • 5.8 本章小结58-59
  • 6 系统的调试与测试分析59-64
  • 6.1 有毒气体检测仪软件测试59-61
  • 6.2 WEB服务器测试61-63
  • 6.3 测试数据分析63
  • 6.4 本章小结63-64
  • 7 总结与展望64-65
  • 7.1 全文总结64
  • 7.2 展望64-65
  • 参考文献65-68
  • 附录68-83
  • 附录Ⅰ论文中涉及到的程序代码68-82
  • 附录Ⅱ攻读学位期间所发表的论文82-83
  • 致谢83-84

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