本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)開題報(bào)告題目泥石流遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè)系統(tǒng)開發(fā)及其模擬教學(xué)法案例設(shè)計(jì)姓名李旭偉學(xué)號(hào)20110311131指導(dǎo)教師楊帆班級(jí)信工111班所在院系職業(yè)教育師范學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）開題報(bào)告表課題名稱泥石流遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè)系統(tǒng)開發(fā)及其模擬教學(xué)法案例設(shè)計(jì)課題來(lái)源生產(chǎn)實(shí)際課題類型工程類設(shè)計(jì)指導(dǎo)教師楊帆學(xué)生姓名李旭偉學(xué)號(hào)20110311131專業(yè)電子信息工程課題的意義以及國(guó)內(nèi)外發(fā)展?fàn)顩r1、課題的意義泥石流災(zāi)害嚴(yán)重影響人民群眾的生命財(cái)產(chǎn)安全，對(duì)其進(jìn)行遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè)、預(yù)警具有重要的現(xiàn)實(shí)意義。本課題主要研究利用現(xiàn)代通信技術(shù)、數(shù)據(jù)庫(kù)技術(shù)與可視化編程技術(shù)實(shí)現(xiàn)泥石流易發(fā)生地段的壓力、形變、位移、雨量、泥位等參數(shù)的遠(yuǎn)程傳輸與存儲(chǔ)、處理、顯示等功能，實(shí)現(xiàn)泥石流的遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè)。學(xué)生需要完成的主要設(shè)計(jì)功能包括具有地理位置關(guān)系的泥石流監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)仿真生成、基于ZIGBEE的監(jiān)測(cè)點(diǎn)數(shù)據(jù)組網(wǎng)傳輸技術(shù)、基于GPRS的遠(yuǎn)程傳輸技術(shù)、監(jiān)測(cè)中心數(shù)據(jù)處理等。課題研究可以使得學(xué)生可以熟練掌握基于的MCU的自動(dòng)檢測(cè)系統(tǒng)設(shè)計(jì)與開發(fā)的一般過(guò)程。2、國(guó)內(nèi)外發(fā)展概況地質(zhì)災(zāi)害的發(fā)生是多因素的復(fù)雜過(guò)程，它的形成原因不僅僅與地區(qū)的降雨有關(guān)系，還與這些地區(qū)的地形地貌、巖體結(jié)構(gòu)、植被狀況以及人類活動(dòng)等諸多因素緊密相連。國(guó)內(nèi)外相關(guān)學(xué)科科研學(xué)者投入了大量的精力來(lái)多地質(zhì)災(zāi)害的發(fā)生進(jìn)行研究，以美國(guó)、法國(guó)為代表的歐美國(guó)家和以印度、日本為代表亞洲國(guó)家都積極開展了地質(zhì)災(zāi)害危險(xiǎn)性、預(yù)測(cè)問(wèn)題、危險(xiǎn)性區(qū)域劃分的研究，并逐漸形成了通過(guò)數(shù)學(xué)統(tǒng)計(jì)分析模型、水文模式與地質(zhì)力學(xué)耦合模式相結(jié)合的方式手段來(lái)預(yù)測(cè)地質(zhì)災(zāi)害發(fā)生的可能性預(yù)測(cè)。與此同時(shí)隨著非線性科學(xué)的和計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展而興起元胞自動(dòng)機(jī)模型、全球定位系統(tǒng)（GPS）、地理信息系統(tǒng)（GIS）的成熟都給地質(zhì)災(zāi)害的監(jiān)測(cè)預(yù)警技術(shù)的發(fā)展提供了有效的技術(shù)支撐。在地質(zhì)災(zāi)害監(jiān)測(cè)中無(wú)線傳感網(wǎng)絡(luò)技術(shù)應(yīng)用上，國(guó)內(nèi)許多高校和研究機(jī)構(gòu)紛紛加入了無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)研究的行列。比如中科大、上海微電子所、半導(dǎo)體所、聲3學(xué)所、軟件所等已經(jīng)初步建立了傳感器網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)研究平臺(tái)，在無(wú)線傳感網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)、傳感器節(jié)點(diǎn)、微型傳感器、簇點(diǎn)以及應(yīng)用系統(tǒng)等方面取得了很大的進(jìn)展。中國(guó)科技大學(xué)、清華大學(xué)、浙江大學(xué)、南開大學(xué)、西安交通大學(xué)、電子科技大學(xué)、華中科技大學(xué)、北京郵電大學(xué)、上海交通大學(xué)、成都大學(xué)、沈陽(yáng)理工大學(xué)等高校都開展了無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)方面的應(yīng)用研究工作。一些企業(yè)如沈陽(yáng)東軟、中興通訊股份有限公司、億陽(yáng)信通、北大青鳥等也投入無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的研究中，這些學(xué)術(shù)推動(dòng)都有利地質(zhì)災(zāi)害預(yù)警系統(tǒng)的發(fā)展。研究?jī)?nèi)容、方法、手段及預(yù)期成果1、研究?jī)?nèi)容概述1）基本要求本系統(tǒng)以TICC2431為核心，以ZIGBEE結(jié)合GSM組成一個(gè)泥石流檢測(cè)系統(tǒng)。主要有傳感器模塊、電源模塊、處理器模塊和GSM通信模塊等組成，通過(guò)TICC2431將各個(gè)模塊聯(lián)系起來(lái)，最后對(duì)泥石流進(jìn)行檢測(cè)并達(dá)到預(yù)警的目的。2）原理概述傳感器負(fù)責(zé)采集環(huán)境的信息，經(jīng)過(guò)信號(hào)處理電路處理以后送入傳感器負(fù)責(zé)采集環(huán)境的信息，經(jīng)過(guò)信號(hào)處理電路處理以后送入到CC2431中進(jìn)行分析處理，CC2431有21個(gè)通用I/O口，并且這些IO都具有特定的外設(shè)功能，傾角傳感器采集的模擬信號(hào)通過(guò)具有A/D轉(zhuǎn)換外設(shè)功能P0口送到MCU中進(jìn)行信息處理和判斷，溫濕度信號(hào)數(shù)字I/O口送入給為控制器中，P1口分配有為超聲波測(cè)距信號(hào)的通信口，CC2431的串口之一與GSM通信，這些數(shù)據(jù)不僅可以通過(guò)CC2431外設(shè)射頻電路發(fā)送出去，也可以同GSM遠(yuǎn)程發(fā)送。3）組成模塊本設(shè)計(jì)預(yù)計(jì)由以下五個(gè)模塊組成傳感器模塊、電源模塊、處理器模塊和GSM通信模塊，教學(xué)法設(shè)計(jì)模塊傾角傳感器超聲波傳感器溫度傳感器濕度傳感器AD數(shù)字接口RF串口射頻裝置GSMMC37I電源電源8051內(nèi)核CC2431模塊關(guān)系圖2、實(shí)現(xiàn)方法和手段1）整體方案設(shè)計(jì)系統(tǒng)的啟動(dòng)程序編碼需要實(shí)現(xiàn)硬件平臺(tái)的初始化和軟件構(gòu)件中各個(gè)模塊的初27始化，為操作系統(tǒng)的運(yùn)行做好準(zhǔn)備，其主要包括有系統(tǒng)時(shí)鐘、芯片工作電壓、堆棧、各硬件模塊、FLASH存儲(chǔ)、芯片MAC地址生成、非易失變量、MAC層協(xié)議、協(xié)議初始化以及操作系統(tǒng)等多個(gè)版塊的初始化。按照需要的功能流程對(duì)節(jié)點(diǎn)進(jìn)行軟件設(shè)計(jì)。節(jié)點(diǎn)需要自身定時(shí)或者有突發(fā)情況或接收到來(lái)至上位機(jī)采集命令的時(shí)候?qū)Νh(huán)境的信息值進(jìn)行采集并傳輸，其中突發(fā)情況通過(guò)產(chǎn)生接觸振動(dòng)傳感器來(lái)產(chǎn)生外部中斷來(lái)判斷。軟件設(shè)計(jì)采集信息子流程圖如圖系統(tǒng)初始化時(shí)鐘電源設(shè)置傾角子程序超聲波子程序外部中斷串口接收中斷射頻中斷發(fā)送數(shù)據(jù)濕度子程序溫度子程序處理數(shù)據(jù)GSM發(fā)送數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)傳輸?shù)铰酚晒?jié)點(diǎn)等待下一次數(shù)據(jù)采集發(fā)送成功開始NYNYYNYY主流程圖1）軟件實(shí)施方案在本預(yù)警判斷中，首先對(duì)所采集的多次數(shù)據(jù)存在非易失性存儲(chǔ)器中，并按照隊(duì)列的形式存儲(chǔ)，然后按照隊(duì)列方式取出數(shù)據(jù)到模型中判定，當(dāng)為第一次數(shù)據(jù)時(shí)，模型不做出判斷。當(dāng)數(shù)據(jù)位非第一次數(shù)據(jù)時(shí)，新采集到的數(shù)據(jù)將足一與前面采集的數(shù)據(jù)進(jìn)行比較，并得出他們相互之間的不同和相關(guān)性，在計(jì)算程序中通過(guò)判斷數(shù)據(jù)的變化情況來(lái)進(jìn)行判定。程序設(shè)計(jì)的流程如圖根據(jù)國(guó)家對(duì)地質(zhì)災(zāi)害預(yù)警等級(jí)的劃分，可分為5個(gè)等級(jí)在預(yù)警發(fā)送中會(huì)發(fā)出等級(jí)信號(hào)提醒，藍(lán)色預(yù)警，黃色預(yù)警，橙色預(yù)警，紅色預(yù)警。結(jié)束開始數(shù)據(jù)非易失性存儲(chǔ)讀數(shù)據(jù)首次讀寫數(shù)據(jù)計(jì)算處理數(shù)據(jù)發(fā)送（FIRSTONFORMATION預(yù)警模型判斷找出預(yù)警等級(jí)處理等級(jí)預(yù)警信號(hào)發(fā)送顏色預(yù)警NY軟件部分流程圖2）教學(xué)案例的實(shí)施在研究教學(xué)法的時(shí)候首先研究教學(xué)法的理論基礎(chǔ)簡(jiǎn)單來(lái)說(shuō)先從從模擬教學(xué)法的概念、類型、起源、發(fā)展來(lái)進(jìn)行理論研究；其次對(duì)模擬教學(xué)法大的實(shí)施步驟進(jìn)行研究，具體從模擬教學(xué)法的設(shè)計(jì)原則和典型的實(shí)施步驟進(jìn)行探討；然后對(duì)模擬教學(xué)法的主要特征具體包括模擬教學(xué)法與傳統(tǒng)教學(xué)法的比較和模擬教學(xué)法的主要特點(diǎn)；最后通過(guò)之前的理論奠基后進(jìn)行一次模擬教學(xué)法的案例設(shè)計(jì)其中包括案例簡(jiǎn)介案例構(gòu)思實(shí)施范例和教學(xué)反思幾個(gè)模塊組成具體的實(shí)施范例流程圖如圖顯示2預(yù)期成果研究的預(yù)期效果系統(tǒng)一切分析最終都是通過(guò)手機(jī)發(fā)送預(yù)警信息，在系統(tǒng)信息發(fā)布時(shí)，當(dāng)15級(jí)預(yù)警信號(hào)都沒(méi)有生成，則系統(tǒng)可能出現(xiàn)了錯(cuò)誤，這時(shí)候會(huì)發(fā)錯(cuò)錯(cuò)誤預(yù)警等級(jí)，通過(guò)實(shí)驗(yàn)測(cè)試得到遠(yuǎn)程發(fā)送的幾種實(shí)時(shí)的數(shù)據(jù)以及預(yù)警信息。研究系統(tǒng)的環(huán)境終端節(jié)點(diǎn)，雨量終端節(jié)點(diǎn)的數(shù)據(jù)采集程序的設(shè)計(jì)流程，并對(duì)部分采集子程序做了了仔細(xì)的分析。對(duì)協(xié)調(diào)器節(jié)點(diǎn)與路由節(jié)點(diǎn)、終端節(jié)點(diǎn)的組網(wǎng)流程、網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)的發(fā)送與接收、網(wǎng)關(guān)設(shè)計(jì)等做了仔細(xì)的研究，并在各節(jié)點(diǎn)中的數(shù)據(jù)非易失性存儲(chǔ)設(shè)計(jì)做了研究。通過(guò)對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行測(cè)試證明，系統(tǒng)中的各個(gè)節(jié)點(diǎn)完成組網(wǎng)通信，并實(shí)現(xiàn)了對(duì)監(jiān)測(cè)點(diǎn)數(shù)據(jù)的多次采集，終端節(jié)點(diǎn)數(shù)據(jù)傳輸?shù)絽f(xié)調(diào)器網(wǎng)關(guān)中，并加入到預(yù)警模型中，做出了等級(jí)的判斷以后，將判斷結(jié)果遠(yuǎn)程發(fā)布到指定的用戶手機(jī)中，協(xié)調(diào)器網(wǎng)關(guān)中所收集的數(shù)據(jù)通過(guò)監(jiān)測(cè)界面顯示，得到了預(yù)警結(jié)果，并對(duì)多次的數(shù)據(jù)進(jìn)行了動(dòng)態(tài)曲線顯示，直觀的看出節(jié)點(diǎn)中的監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)的趨勢(shì)變化。通過(guò)教學(xué)案例的研究以及設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)新型教學(xué)法的教學(xué)目標(biāo)。進(jìn)行評(píng)價(jià)制定計(jì)劃資料收集編寫教案授課模擬說(shuō)明意圖學(xué)生組合任務(wù)完成的階段安排及時(shí)間安排周次設(shè)計(jì)（論文）任務(wù)及要求1熟悉課題，查閱相關(guān)文獻(xiàn)資料，搜集資料，掌握系統(tǒng)設(shè)計(jì)的關(guān)鍵技術(shù)2確定關(guān)鍵技術(shù)實(shí)現(xiàn)方法，提出系統(tǒng)的解決方案和基本架構(gòu)，完成開題報(bào)告34系統(tǒng)分析設(shè)計(jì)；功能模塊劃分57各功能模塊設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)、調(diào)試812樣品采集與數(shù)據(jù)庫(kù)的建立1314系統(tǒng)集成、調(diào)試，軟件演示；確定畢業(yè)論文框架1516論文撰寫17畢業(yè)答辯參考文獻(xiàn)1賈洪彪，馬淑芝泥石流的預(yù)警預(yù)報(bào)與防治J地質(zhì)勘探安全,2000,42從威青，潘懋，泥石流災(zāi)害多元信息耦合預(yù)警系統(tǒng)建設(shè)及其應(yīng)用J北京大學(xué)學(xué)報(bào)自然科學(xué)版，2006，13欒桂冬等編著傳感器及其應(yīng)用M西安西安電子科技大學(xué)出版社，20084徐淑華編單片微型機(jī)原理及應(yīng)用M哈爾濱哈爾濱工業(yè)大學(xué)出版社，20105呂鳳翥編C語(yǔ)言基礎(chǔ)教程M北京清華大學(xué)出版社，20096康華光主編電子技術(shù)基礎(chǔ)（第五版）M北京高等教育出版社，200867張劍平MSP430系列單片機(jī)及其應(yīng)用M北京清華大學(xué)出版社M，201168王玉田,劉瑾光纖光柵調(diào)制式光纖甲烷氣體傳感器的研究J傳感技術(shù)學(xué)報(bào)，2010年第10期9李華MCS51系列單片機(jī)實(shí)用接口技術(shù)M北京北京航空航天大學(xué)出版社，201010李永生,楊莉玲半導(dǎo)體氣敏元件的選擇性研究M北京北京大學(xué)出版社，200911孟憲元可編程ASIC集成數(shù)字系統(tǒng)M北京電子工業(yè)出版社，201012徐惠民，安德寧單片微型計(jì)算機(jī)原理接口與應(yīng)用M（第1版）北京北京郵電