系统测试范例

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系统测试

系统测试范文1

关键词:产教融合;NBIOT;云架构;环境参数

1概述

无线传感器网络结合传感器、嵌入式、无线通信网络以及分布式信息处理等技术,将各种集成化传感器进行协同配合,对监测环境进行实时检测、感知和信息采集。本文结合具体的禽类养殖环境监测需要,进行了基于NBIOT技术的环境监测系统的实验设计与实现,既解决的企业的实际需要,学生的实际动手能力也得到了锻炼。也提高了学生通过无线传感器网络实现对环境参数采集、传输、云存储和大数据处理的综合能力。建立养殖环境的无线传感器网络的检测系统,并结合手机APP推送方式,可以实现养殖企业等内部的生产环境、生理及生产过程数据的实时监测、获取、处理和预警,提高养殖生产实时数据的存储、分析和管理的能力,并极大地保障禽类的福利,降低人工成本,减少人员流动以及可能造成的疾病风险,提升禽类养殖业的管理水平,降低人工劳动强度,对支撑我国蛋鸡行业的福利养殖、实时决策都有很大帮助。

2系统拓扑

实验设计以某禽业公司44栋鸡舍为基础,环境监测系统由44栋鸡舍的温度、湿度、CO2三位一体的传感器监测设备、报警大屏、云服务、电脑端云平台、手机端APP构成(该APP主要针对温湿度、CO2浓度等三项指标超限时报警并显示)。温湿度、CO2浓度三位一体的传感监测系统采用稳定可靠的NBIOT网络[1],阿里云服务,提供基础网络服务,监测设备既可以采用为养殖场景定制的专用设备,也可以选择本学校的GEN-0200B新型物联网传感器节点硬件进行。应用通过报警大屏或显示屏实现低延时的设备报警,便于迅速定位报警位置;电脑云平台提供数据查询、统计和分析服务,手机APP可随时查询监测数据。环境数据采集端基于LORA/NB-IOT/NB-IoT无线传感网络的设计,具体的拓扑结构如图1所示[2]。通过该结构,实现环境信息的自动监测和数据的远程传输及云端存储。通过大数据处理技术,研究分析规模化设施养殖企业的环境综合评价指数与生产性能的关系,调控并构建最佳禽类生长环境,有效提高养殖效率。在该图中,无线网络的通信模块采用NBIOT技术,信号稳定,二氧化碳传感器选用双红外光学传感器,无需频繁校准,温湿度传感器精度高达0.3摄氏度,系统外观如图3所示。通过更换不同类型的传感器可以实现不同情况下的环境参数监测。基于产教融合,本实验以禽类养殖环境监控需求进行设计,传感器性能参数如表1所示。本实验系统设计为基于阿里云实现云服务部署,可以提供99.9%的连接成功率,方便查看系统运行情况。这样学生也能够学会如何搭建云实验平台。图4展示了该云服务的优点。

3系统测试

实验系统调试完成以后,进行了电脑端云平台的测试,图5展示了云平台界面,可以进行设备的查询、统计数据。该云平台可以根据企业的实际需求设计不同的风格。图6是云平台系统的环境监测结果展示。

4系统实验

按照上述系统设计与实现方案,实验系统已连续测试运行了200多天,测试数据表明,系统通信信号稳定,测量数据精准,上位机软件系统和云平台数据显示运行良好,说明试验方案的设计合理、可行。

5结束语

系统测试范文2

关键词:环境监测;NB-IoT;低功耗;云平台;无线通信;STM32F103RBT6

0引言

随着中国经济迅速发展,中国环境问题越来越突出,导致环境污染的主要原因是大气中含有的大量有害物质[1]。随着生活水平的提高,人们已经意识到生活环境的重要性。因此,利用先进的技术手段加强对环境的监测,分析相关参数,治理和保护环境势在必行。目前,通信技术发展迅猛,例如4G网络、WiFi[2]、GPRS[3]、ZigBee、LoRa[4]、NB-IoT等,其中NB-IoT相比其他技术具有功耗低、成本低、覆盖广和海量连接等特点[5],将其融入环境监测能更好地解决布线、传输、监测等方面的问题。因此,本文设计了基于NB-IoT的环境监测系统。该系统以STM32F103RBT6单片机为微控制器,利用传感器测量空气中温湿度、PM2.5和CO等参数,通过BC26模块将采集到的数据上传到云平台,用户可通过网页实时查看环境监测数据。

1系统结构

图1所示为基于NB-IoT的环境监测系统结构,该系统由信息采集层、传输层和平台层组成。信息采集层通过温湿度传感器、粉尘传感器、CO传感器对环境相关参数进行采集;传输层通过NB-IoT模块将采集的环境数据传输到基站,再通过基站将数据传输到云平台,传输层是信息采集层与平台传递信息的桥梁;平台层接收和显示环境参数,可通过PC机进入相关网页查看。

2硬件设计

硬件系统主要由控制器最小系统电路,温湿度、PM2.5、CO数据采集电路,声光报警电路,电源电路和NB-IoT模块组成,其硬件系统架构如图2所示。

2.1最小系统设计。STM32最小系统由微控制器、复位电路、晶振和电源电路构成,如图3所示。微控制器采用STM32F103RBT6,该芯片具备丰富的外设资源,拥有128KBFLASH,20KBSRAM,包含通用的USART、I2C、SPI、CAN、USB接口,工作电压为2.0~3.6V,工作温度为-40~105℃,是一款高性能、低功耗的单片机。该硬件系统使用USB供电。USB供电电压为5V,而单片机工作电压为3.3V,因此需经过AMS1117-3.3降压。

2.2温湿度采集电路。市场上的温湿度传感器种类多样,本系统选用DHT11。该传感器是一款低功耗、含有已校准数字信号输出的温湿度复合传感器[6],包含一个电阻式感湿元件和一个NTC测温元件,可确保测量数据的可靠性和长期稳定性。该传感器使用单总线通信方式,因此,与单片机通信只需添加4.7kΩ上拉电阻即可。温湿度采集电路如图4所示。

2.3PM2.5采集电路。目前市场上用于检测空气中PM2.5的传感器主要分为红外型和激光型,本系统选用一款光学灰尘监测传感器GP2Y1014AU。该传感器监测粒子最小直径为0.8μm,输出的模拟电压正比于所测粉尘浓度,其电路如图5所示。

2.4CO采集电路。本系统选择MQ-9传感器[7](采用高低温循环检测方式低温检测CO)采集CO浓度,这款传感器对CO检测灵敏度较高,寿命长,成本低,驱动电路简单。CO采集电路如图6所示。

2.5报警电路。本系统硬件部分带有声光报警模块,该模块由三极管、蜂鸣器和发光二极管组成,当城市环境中的某些环境要素不符合城市环境标准时,系统发出声光报警提醒该城市区域相关人员采取必要措施。声光报警电路如图7所示。

2.6通信电路。NB-IoT通信的实现采用BC26模块。BC26是一款高性能、低功耗、多频段无线通信模块,该模块可提供丰富的外部接口和协议栈。BC26模块自带供电电源,与微控制器只需进行串口连接即可通信,其电路和实物如图8所示。

3软件设计

环境监测系统软件设计主要分为主程序和模块程序的设计,其中主程序是对系统和各模块初始化,然后对各环境数据进行采集并通过NB-IoT上传到云平台,当采集数据超过预设值时进行声光报警,其主程序流程如图9所示。

3.1温湿度程序设计。DHT11与微控制器间的通信方式为单总线通信,控制器读取该传感器温湿度数据的流程如图10所示。DHT11传输的数据为5B,其中温湿度整数和小数各占2B,校验位占1B,数据从高位开始发送给主机。

3.2模数转换程序设计。红外粉尘传感器和CO传感器采集的数据为模拟信号,需将模拟信号经过A/D转换为数字信号,经控制器处理后上传云平台。STM32内部资源带有A/D转换器,转换流程如图11所示。3.3BC26模块程序设计BC26模块采用MQTT协议将环境数据上传至阿里云物联网平台,其中设备注册、指令下发和数据上传均通过串口发送AT指令控制,具体流程如图12所示。

3.4阿里云平台搭建环境监测数据平台使用阿里云物联网平台,该平台支持多网络、多协议、多地域设备快速接入,设备管理,监控运营和安全传输。每个用户可通过支付宝或自行注册帐号登录阿里云平台,然后进入管理控制台,建立产品与设备间的连接。

4系统测试

4.1硬件测试。系统上电后,若控制器运行指示灯、NB-IoT模块指示灯和环境传感器指示灯均亮,表明系统正常工作且系统初始化成功,效果如图13所示。

4.2数据测试。系统正常运行时,按照系统要求下载程序,系统每隔一段时间向云平台发送一组环境参数数据,可通过串口助手查看系统数据发送成功后返回信息的情况,也可查看云平台环境参数是否更新,如图14所示。通过PC进入云平台界面,可查看环境参数,如温湿度、PM2.5和CO等,如图15所示。通过数据传输测试中串口数据与云平台接收数据的对比,可知系统通信正常。

5结语

系统测试范文3

1系统结构

以Zigbee和WIFI为核心研究温湿度监测系统主要由感知层、网络层、应用层三个模块组成。系统结构如图1所示。感知层的每个终端节点在启动运行后会主动扫描并加入Zigbee网络。定时获取传感器数据通过网络实现数据的无线传输,每个终端节点的供电采用锂电池供电,无须额外的布线操作。网络层负责整个Zigbee网络的创建、构建终端设备节点局域通信网络。除此之外还会创建基于AP模式下运行的WIFI网络,可移动设备的APP程序通过WIFI网络与基于Zigbee的无线传感网进行数据的通信。应用层作为整个系统的最上层,按其功能进行划分两种:本地可移动终端,负责温湿度数据的展示和历史记录存储,这个设备会放置在独立空间中。外部可移动终端,是指进入该空间的用户可通过自己手持的终端设备查看实时的温湿度数据。这两种终端设备的运行的软件都是基于Android的APP程序。

2系统设计与实现

2.1系统硬件设计。2.1.1温湿度采集节点硬件设计。温湿度采集节点硬件模块采用模块化的设计方案,以降低系统功耗的同时且满足体积小、功耗低、抗干扰能力强,建立网络节点为出发点进行设计。硬件结构引脚连接图如图2所示。终端节点模块硬件以TI公司推出片上系统CC2530F256,基于此能够降低模块的硬件成本和功耗。该模块同时还结合了业界领先的黄金单元ZigBee协议栈(Z-StackTM),最大可编程输出功率为4.5dBm。电源模块以输出电压为9V的6F22型的电池供电,经过三端稳压器AMS1117-3.3和AMS1117-5.5多路输出5V和3.3V的电压来。温湿度采集模块,为了更好的适应应用环境,选择了含有己校准数组信号输出的温湿度传感器AM2302,该模块应用专用的数字模块采集技术和温湿度传感技术,响应快,抗干扰能力强,通过单总线模式与CC2530F256的P0_6引脚进行串行通信。0.96寸的OLED屏能够在终端模块运行时显示相关的数据信息,通过IIC通信方式与CC2530的P1_6和P1_7引脚之间进行数据传递。串联1KΩ的LED指示灯,标识当前终端模块的运行状态。2.1.2智能网关节点硬件设计。智能网关节点与常见的Zigbee协调器不同,在这里负责创建Zigbee和WIFI网络且这两个网络之间可进行数据的通信,智能网关节点的硬件框图如图3所示。智能网关节点的电源模块和Zigbee模块与终端节点的设计相同。NodeMCU是一个开源的物联网平台,包含的ESP8266基于WIFI协议的无线传输模块,芯片内置32位CPU和固件化的协议栈,其中主要包括Wi-FiDirect(P2P),802.11b/g/n,Soft-AP协议栈以及内置TCP/IP协议栈。由此WIFI工作模式可分为两种情况:STA模式是将WIFI模块加入到已有的WIFI网络中进行通信传输、AP模式是将WIFI模块本身作为服务器,本系统中通过软件层将其设置为AP的工作模式,方便移动终端的的APP软件可以在空间范围内获取传感器数据。智能网关节点的NodeMCU模块采用串口与CC2530进行通信。

2.2系统软件设计。温湿度监测系统软件主要由三部分组成:温湿度采集节点程序设计、智能网关程序设计、可移动终端APP程序设计。温湿度采集节点程序主要完成对温湿度数据的采集,封装和发送等。智能网关程序主要组建Zigbee网络和WIFI网络,接收终点节点数据,并通过WIFI网络进行数据广播等。可移动终端APP程序负责接收WIFI网络中广播数据,并进行解析、显示存储等。2.2.1温湿度采集节点软件设计。温湿度数据采集节点的软件是基于Z-Stack协议进行设计的,使用IAR软件开发环境进行编码,其程序流程图如图4左侧图所示。终端采集上电启动之后,首先会进行节点初始化,这里分为硬件环境初始化和协议栈初始化。硬件初始化包括设置P1DIR,PODIR寄存器来确定CC2530的IIC通信和单总线通信的P16,P17,PO6引脚的IO方向,协议栈初始化主要是配置Z-stack协议相关参数,终端节点在Zigbee网络中工作为RFD设备。初始化结束后,终端节点开始查找当前环境中智能网络的Zigbee网络,发现相应的网络后主动申请加入,如果加入不成功则会继续加入直至进入网络。成功之后则会开启定时器获取温湿度传感器相关的数据,相关数据与节点的身份识别码(16位短地址用于在本地网络中标识设备)封装之后发送到智能网关。发数据过程防止数据丢失会对发送的数据的结果通过与智能网关进行握手验证。以保证数据能够发送成功,否则会重复发送数据。2.2.2智能网关节点。智能网关节点的软件设计分成了两部分:构建Mesh模型的Zigbee网络,新建AP模式的WIFI网络,接收终端节点发送的数据包并反馈信息,基于WIFI网络的广播数据给可移动终端设备APP。其程序流程图如图4右侧两个图所示。Mesh模型的Zigbee网络是由智能网关节点的CC2530芯片基于Z-Stack协议构建的,在系统上电完成,硬件和协议栈初始化完成之后,智能网关节点工作为FFD设备。然后开始扫描信道,寻找合适的信道ID组件Zigbee网络,网络构建完成之后开始监听是否有节点加入网络,如果有则分配相应的地址给节点。同时会开始接受节点发送的温湿度数据信息,并将接收到的消息发送响应包给节点模块,此时接受到的消息通过串口发送给NodeMCU模块。NodeMCU模块在系统上电完成,引脚初始化之后开始配置WIFI网络,并通过数组维护加入网络的可移动设备终端列表,监听串口数据,当接收到相关数据时,根据维护的设备APP地址列表发送数据到可移动终端APP。NodeMCU的软件编码是基于ArduinoIDE进行开发,下列代码为NodeMCU的创建WIFI网络的关键代码。#include<ESP8266WiFi.h>#definesoftAPName“jnzy-wsn”#definepassword“1234567890”voidsetup(){IPAddresssoftLocal(192,168,4,1);//1设置内网WIFIIP地址IPAddresssoftGateway(192,168,4,1);IPAddresssoftSubnet(255,255,255,0);WiFi.softAPConfig(softLocal,softGateway,softSubnet);WiFi.softAP(softAPName,password);//创建AP网络}2.2.3可移动终端。APP软件设计基于Android系统运行的APP为用户提供了查询温湿度数据的用户交互界面、历史记录查询、终端节点设备管理等功能。APP程序的使用多线程的编程模式创建一个网络线程专门负责接收智能网关发送的节点数据,通过回调函数函数机制更新用户界面。并保存温湿度的数据。APP界面基于MaterialDesign的设计风格增加界面的亲和性。使用第三方的MPAndroidChart图形库进行界面的绘制,并通过SQLite数据库保存数据方便历史记录的查询。APP与智能网关的数据包发送格式如表1所示。

3系统测试

系统测试范文4

关键词:移动互联网技术;移动终端;安卓;物业管理

近年来,移动互联网技术迅速发展,对人们的工作、学习、生活都产生极大的影响。科技发展给生活带来了极大便利,也给企业的生存带来新的机遇和挑战。企业为了提高自己的竞争能力,必须不断推出新的产品满足用户的需求。随着房地产行业的发展,物业管理也存在激烈的竞争,企业为了提高竞争力,也逐渐引入物业管理系统以方便业主的生活[1]。物业管理系统虽然经历多年的发展,但实际使用中仍有很多的不足和欠缺。比如很多小区的通知公告仍然使用传统的公告栏粘贴方式,物业费的收取也仍是传统的人工收费模式,代收快递通常也是人工方式等,这些都远远跟不上时展的节奏,我们需要一种全新的、智能化的物业管理系统帮助管理人员进行管理,使业主仅用一部智能手机就可以享受高端的物业管理公司的服务。目前,市场上智能手机的两大主流操作系统是iOS和Android,其中以Android系统市场占有率最高,因而开发一款基于安卓系统的物业管理系统APP有很大的市场需求。安卓系统是Google公司开发的基于Linux内核的开源系统,因其开放性、兼容性、易扩展性等特征,使得它占领了市场大部分份额。本文设计并开发一款适合市场需求的安卓物业管理系统,实现公告浏览、物业费缴纳、代收快递、邻里圈、房屋租售信息等功能,极大地便利小区业主的生活[2]。

1系统需求分析

1.1系统功能需求

基于安卓的物业管理系统是当今小区物业管理工作的一个重要辅助软件,参考现有的物业管理系统,结合小区物业管理和业主需求的实际情况,系统需要具备如下功能:(1)用户通过社区公告查看最新的信息和公告,用户也可通过社区黄页查看物业公司详细信息。(2)用户进入物业缴费界面缴纳物业费。(3)用户根据需求进行投诉报修。(4)用户可以自己需要租售的房屋信息。(5)用户可以收到物业管理人员代收快递的提示信息。(6)用户可以通过邻里圈查看或帖子。

1.2系统其他需求

1.2.1安全需求

要求系统客户端用户登录必须经过用户名和密码的验证,物业管理系统针对管理员和普通业主用户两种人员,设置两种角色进行验证,保证小区管理的安全性。

1.2.2界面需求

要求系统界面简洁、美观、层次清晰且风格一致,使用户打开界面就能够一目了然地清楚系统的用法,方便进入各个模块进行操作,符合用户常规操作习惯。

1.2.3性能需求

要求系统高效率、高稳定性、低出错率,对于用户的误操作或者错误的数据输入,系统能够进行处理并给予提示。

2系统设计

2.1系统总体结构设计

该系统基于客户端/服务器结构,基于安卓系统的客户端主要是从数据库中获取信息并在客户端进行处理并显示。使用客户端/服务器结构可以防止多个客户端同时连接服务器端造成的堵塞问题,该模型使用模型视图控制器(ModelViewController,MVC),实现数据和视图的分离,简化系统的同时,减少服务器端负荷。客户端分为小区公告、社区黄页、物业中心、快递代收、邻居圈5大模块,系统功能结构如图1所示。服务器端实现小区公告管理、社区黄页管理、物业收费管理、快递代收管理、邻居圈管理以及业主管理等功能。用户在客户端进行登录后会把登录信息通过Session保存发送到服务器端,服务器响应请求,把Result返回给客户端。主界面用户可以进行信息的查阅,对物业费用进行缴纳,服务器端会根据用户是否需要缴纳物业费进行登记,将及时领取快递的添加事件,发送给客户端,对应业主相应地做出缴费和领取快递.

2.2系统数据库设计

本系统采用MySQL数据库,用于同步存储客户端展示的数据,便于查找、添加、修改、删除等。系统设计了用户信息表、物业缴费信息表、投诉报修信息表等共8个数据表,因篇幅所限,下面以其中主要的3个数据—用户信息、物业缴费信息和投诉报修信息为例加以介绍。(1)用户信息表(见表1):记录所有用户信息,包括用户ID、用户名、用户密码、年龄、性别、邮箱、类别等属性。(2)物业缴费信息表(见表2):记录业主缴费的信息,包括ID、缴费用户ID、缴费用户名、金额、进度、类型等属性。(3)投诉报修信息表(见表3):记录业主进行投诉或报修的相关信息,包括ID、用户ID、用户名、内容、完成时间、完成进度等相关属性.

3系统客户端功能实现

打开系统APP,进入系统登录界面,用户可以直接输入账号和密码登录,新用户也可以点击“注册”按钮进行注册。用户通过输入用户名和密码,客户端程序通过消息头绑定在主线程中,通过超文本传输协议(HyperTextTransferProtocol,HTTP)使用的端口以字节流的方式发送给客户端、服务器端,服务器解析字节流,在MySQL数据库中查找与其匹配的内容,判断是否相对应,如果正确,客户端显示登录成功,界面进行跳转,如果错误,提示用户输入的用户名或者密码错误。系统登录之后,可以分别进入社区公告界面、物业管理界面、投诉报修界面、邻居圈界面进行相应操作。下面分别以社区公告和投诉报修模块为例进行介绍。

3.1社区公告模块

业主通过进入社区公告界面浏览公告信息,listview让公告信息简洁、直观,业主能第一时间了解物业的最新动态。管理员在后台服务器中添加社区公告,在客户端上形成并显示公告列表.

3.2投诉报修模块

用户在客户端可以对物业服务情况进行投诉,或者根据自身需求进行报修,点击“添加投诉”可以编辑投诉或报修信息,并可以查看或修改处理状态,界面如图3所示。

4系统服务器端功能实现

服务器端是通过Java服务端网页(JavaServerPage,JSP)技术让程序开发更加简单、快速,服务器管理员可以通过管理员帐号和密码进入进行对物业信息的管理,在物业管理中对公告、投诉报修、个人信息、物业缴费、社区黄页、邻居圈、代收快递信息进行增、删、改、查,通过数据库把信息推送到页面上,管理员能直观地查阅。因篇幅所限,本文以社区公告管理功能为例介绍该物业管理系统的服务器端功能。物业管理人员以管理员账号和密码登录后,可以在左侧导航菜单选择要管理的项目,选择“社区公告管理”并点击对应子菜单可分别查看公告列表、添加新公告信息、根据关键字查询公告等.

5系统测试

5.1登录模块测试

系统在安卓客户端安装后,打开客户端界面,点击“注册”按钮注册新用户名及密码后进行登录或者直接输入用户名及密码进行登录,使用不同的用户名和密码测试登录功能.

5.2主界面功能测试

输入正确的用户名及密码后登录到系统主界面,共8个模块,点击不同模块查看是否实现各个功能.

6结语

系统测试范文5

关键词:智慧湿地;Arduino;实时监测;数据传输;云平台;物联网

0引言

湿地作为地球不可或缺的生态环境之一[1],是生态系统中的重要一环,在保护地球环境与推进可持续发展过程中发挥着重要作用。近年来,物联网、大数据等信息技术迅速崛起,推动了信息化时代的发展,为生态环境保护提供了更加有效的方法。而目前湿地的监测方法较为单一,且大多使用基于有人云平台的单个设备,相对自由度较少[2]。为降低用户使用难度与开发成本,提高自由度,本文设计了基于Arduino的智慧湿地监测系统[3]。系统以Arduinomega2560单片机[4]为主体,可通过传感器将采集的信息传输到OneNET及私有平台;支持多协议、多设备、多地域接入,具有良好的开发性。

1系统总体设计

智慧湿地监测系统将Arduinomega2560单片机作为主控模块,将传感器作为数据采集模块,单片机将处理后的数据经ESP8266无线模块传送至OneNET平台,再经HTTP协议传输至私有平台。智慧湿地监测系统框架如图1所示。智慧湿地监测系统由环境数据采集设备、主控模块、通信网络、云平台组成。

1.1环境数据采集设备。该设备由温湿度传感器、酸碱度传感器、蜂鸣器、LCD显示模块等组成。其中,传感器用于采集周围环境的数据,将数字信号经过处理后发送至单片机中[5]。

1.2主控模块。本系统使用开源硬件作为核心,负责系统的信息收发、集中、存储、分析,在执行控制传感器指令的同时可完成部分运算功能。

1.3通信网络。本系统将采集到的数据进行处理后,采用RS485通信网络将数据传输至OneNET平台,并通过HTTP协议发送到独立平台进行设备管理和开发。

1.4云平台。使用移动OneNET云平台及私有平台在云端进行位置显示、数据分析,以及信息日志的调用、报警消息处理等,具有一定的独立性[6]。

2系统硬件设计

系统硬件电路如图2所示。

2.1Arduinomega2560。Arduinomega2560是基于微控制器板的开源硬件,它具有54个数字输入/输出引脚,16个模拟输入,4个UART,1个16MHz晶体振荡器和1个重置按钮。Arduinomega2560包含有支持微控制器所需的全部配件。智慧湿地监测系统中的传感器模块等连接至单片机后,可将处理好的数据发送至云平台显示,之后通过返回的控制信号控制相应的传感器及模块。

2.2温湿度传感器。DHT11是由电阻式感湿元件和NTC测温元件组成的数字温湿度传感器,它具有成本低、性能稳定、反应灵敏、信号传输距离长、精准校准等优点。此外,它在Arduino库中的信息较为完善,调用方便,无需手动解析,便于修改[7]。2.3土壤酸碱度传感器智慧湿地监测系统所用的土壤酸碱度检测传感器为RS485接口,通过标准MODBUS-RTU协议实现多点同时在线监测;采用的4探针传感器灵敏度高、稳定性强、功耗低、测量面积广、操作简单,插入土中即可使用。为实现监测点的剖面酸碱度检测,可将该传感器布置在不同深度进行检测[8-10]。

2.4蜂鸣器报警模块。蜂鸣器常被作为电子仪器中的发声装置,智慧湿地监测系统使用有源蜂鸣器。系统利用I/O口定时翻转电平驱动蜂鸣器,通过改变方波的频率及信号占空比实现不同的效果。

2.5LCD显示模块。和LED智慧湿地监测系统采用LCD1602显示模块,可实时显示经过单片机处理的数据,通过与云平台数据的对比判断数据的准确性。发光二极管(LED)是电路及仪器中常用的电子器件,它是一种半导体固体器件,能将电能转化为可见光,可通过LED的亮灭判断系统的工作状态。

2.6ESP8266无线模块。智慧湿地监测系统采用的ESP8266无线模块是一款低功耗、高集成度的WiFi芯片。它拥有完整且自成体系的WiFi网络功能,既能够独立应用,也可作为从机搭载于其他主机MCU运行。该模块集成了天线开关、射频balun、功率放大器、低噪声放大器、滤波器和电源管理模块,可应用到基于微控制器的设计中。

3系统软件设计

Arduinomega2560具有54路数字输入/输出口,4路串口,4路UART接口,15路模拟输入,1个16MHz晶体振荡器,1个ICSPheader。Arduinomega2560能兼容为ArduinoUNO设计的扩展板,使用方便,可用作本系统的中心处理器。在系统上电后,首先进行各模块的初始化,初始化无误后通过串口发送指令控制ESP8266WiFi模块进行相关操作。开机后,WiFi模块自动搜索匹配程序的名称及密码连接网络,连接成功后由中国移动OneNET进行终端接入,并通过API接口将数据传输到私有平台,对数据进行可视化处理,从而实现数据监测。系统工作流程如图3所示。

4系统测试结果

预先设定热点及密码,将单片机与PC端相连。打开手机热点,当WiFi模块连接成功后,可在OneNET平台上查看预先编辑好的设备型号及位置。打开云平台上的实时刷新按钮,可监测实时接收的数据。之后通过HTTP协议将数据传输到私有平台,即可进行设备管理,报警信息的接收处理及数据历史日志的查看、调用、分析等。位置及设备信息显示界面如图4所示,数据接收界面如图5所示,历史查看及调用界面如图6所示。

5结语

系统测试范文6

关键词:传感器;天然气管道;泄漏;监测系统;NB-IoT;云平台

0引言

近年来,随着我国能源结构不断调整,天然气的使用也越来越普及。然而,我国城市天然气管道却处在地下环境中,地下环境复杂且多变,而且管道也存在着压力低、分支多等特点,这无疑加大了管道监测管理的难度。城市地下天然气管道泄漏的原因有很多,归结起来有以下三种状况:管道腐蚀、地形塌陷和第三方施工作业破环。现如今,地下天然气管道的泄漏监测是城市生活必须解决的难题之一。为解决这一问题,本文针对城市地下天然气管道泄漏时的状况,选取相应的传感器进行监测,通过对采集到的数据进行合理的分析,选用窄带物联网来实现远距离数据传输,完成地下监测信息的处理、数据的无线远距离传输以及地面计算机集中控制和实时监测。通过对天然气管道的实时监测能够及时发现天然气的泄漏并精确定位发生泄漏的位置,从而确保了城市居民的人身安全和安定生活以及工业生产能合理有序地进行,大大减少了事故造成的财产损失和人员伤亡,这对改善我国城市地下天然气管道的安全状况具有一定的实际应用价值。

1系统总体

设计本文设计的天然气管道泄漏的监测系统具有信号采集、信号存储、远程传输、精准定位和平台显示的功能。其系统框架如图1所示。

2系统硬件设计

基于NB-IoT的天然气管道泄漏监测系统主要由以下几个部分组成:STM32主控模块、电源模块、声光报警模块、NB-IoT模块和云平台服务器。监测系统完成了地下采集数据的快速上传,实现了网络的远程控制和管理。系统结构如图2所示。

2.1传感器模块设计

针对我国天然气管道内复杂多变的环境,系统采用了多种传感器用以监测管道泄漏过程中的甲烷等气体的浓度以及由于管道本身损坏造成的管道异常状况。传感器节点能够实现监控现场数据的采集,采集的数据包括:天然气管道压力、泄漏浓度、温湿度等。传感器将采集到的数据通过A/D转换后传送至STM32微处理器中,最后通过NB-IoT技术进行远程传输。系统采用的传感器有MQ-4气体浓度传感器、温湿度传感器以及压力传感器等,传感器的选择无疑是城市地下天然气管道监测系统的关键所在。

2.2主控模块设计

主控制器作为数据采集终端中的核心部分,其作用相当于采集终端的核心。本设计最终选为STM32F103C8T6,所用单片机不仅计算能力强,还具有低能耗、低成本的特点。其工作频率高达72MHz,内置高达128KB的闪存和20KB的SRAM,并且还拥有一个独立的电源专用引脚VBAT。主控MCU主要是对数据采集系统、NB-IoT模块和声光报警模块进行控制,其通过GPS授时以保证每个传感器之间都能同时工作。

2.3通信模块设计

网络层的硬件设计是为了完成NB-IoT的无线远距离传输。经过综合考虑,通信模块最终选择了BC26模组,其不仅体积小,而且花费的成本较低,功耗也较少,信号传输的覆盖范围也很广泛。NB-IoT模块在整个系统中主要是负责传感器监测信号的转发,通过NB-IoT基站将所得数据传至云平台。NB-IoT运用于远程通信中,不仅其信号的覆盖范围更加广泛,网络信号也相对稳定,还支持很多复杂的网络协议,能够为系统提供完善的服务。

2.4声光报警模块设计

声光报警模块用来检测浓度是否达到设置的临界值,若达到,则说明发生了泄漏,单片机将控制蜂鸣器报警,同时LED亮。

3软件设计与系统测试

3.1数据采集系统程序设计

数据采集模块主要是通过浓度传感器来实现,天然气浓度采集程序流程如图4所示。气体浓度采集的具体步骤如下:(1)设备初始化,传感器监测数据,即天然气浓度值。(2)通过数模转换将采集的天然气浓度转换,此时单片机可读取该模拟信号。

(3)根据模拟信号计算出相应的浓度值,并进行相应数据的转换与存储。

3.2MCU主程序设计

主程序设计主要是为了对浓度传感器采集到的数据进行相应的监测。先判断天然气的浓度是否大于设定好的阈值,若浓度过高则系统会自动报警,之后检查设备是否入网并将传感器采集到的数据通过NB-IoT进行传输,信号会通过NB-IoT上传至云平台,提醒工作人员对问题进行处理。主程序流程如图5所示。

3.3系统测试

首先针对系统的每个模块进行测试,并在MDK4.50开发平台上将程序代码下载至每个开发电路板上,通过模拟实验来进行城市环境下天然气管道泄漏的监测与定位。当一切准备工作完成之后,天然气管道上已安装好的传感器就会将数据上传至监控平台上,测试结果如图6所示。

4结语

系统测试范文7

关键词:电源适应能力;自动测试系统;LabVIEW

随着电气化设备在各行各业中的广泛应用,各种非线性负载的使用,导致供电网电能质量的恶化。理想的公共网格提供的电压必须具有单个固定频率和指定的电压幅度,但如果系统的正弦波电压被施加到非线性负载、电网的并网操作时,产生的电流为非正弦波形,并且由于波形的失真而发生谐波电流,并且谐波电流影响端电压,从而产生电压波形并且产生谐波电压。将导致电网电压波动的发生,导致电网电压引入谐波污染[1];另一方面,生产和测试领域的各类精密元件和精密设备对电压波动敏感,与电网电压波动的影响密切相关,电源波动会导致设备和元件的损坏和安全隐患[2]。因此,为了满足其基础工作的严格要求,电源的适应性是必不可少的。设备能否经受不同电能质量工况的考验,意味着设备能否正常工作,且对于电源适应能力的要求,在多领域也被广泛重视参考其他行业或通用型标准作为企业或测试标准,如《GJB8265-2014无人机机载电子测量设备通用规范》、电源波动影响传感器在额定负载工作条件下,将电源电压和频率在偏差范围内调整至上下极值,所引起的附加误差应符合相关的规定。相关标准要求在非正常和应急范围内变化时应能工作,因此对设备进行电源适应能力测试十分关键。传统测量方法中设置参数操作繁杂,且需要人工全程监视,且存在试验过程无法可视化,试验结果无法追溯的问题。本文采用LabVIEW对设备电源适应能力进行智能化、自动化测试,具有很高的实用价值。

1硬件结构

单相电源适应能力检测系统如图1所示。该系统由单相可编程电源部分和计算机测试软件部分构成;计算机测试软件部分与单相可编程电源通过串口RS232进行连接通讯。

1.1RS232串行通信计算机和单相可编程电源通过RS232进行数据通信。其中,单相可编程电源串口的信号输入输出方面,TTL电平逻辑1为38V左右,逻辑0为0.4左右,计算机RS232串行接口规格在电气特性上RS232为负逻辑,要求较高,2个信号之间比较大的振幅规格为逻辑“1”为-15~-5V,逻辑“0”为5~15V,通常为-10V左右逻辑1,10V左右逻辑0。因此,需要通过外部电路实现从TTL电平到RS232电平的转换[3]。为了确保上位机与下位机RS232通信的可靠性及实时性,有必要统一通信格式,本系统协议设置通讯格式:8-N-1(8位数据位、无校验、一位停止位),波特率为9600bps。1.2单相可编程电源单相可编程电源采用思普电子有限公司生产的SFC-215可编程单相高性能交流电源,该设备具有采用IGBT/SPWM脉波宽度调变方式,宽输出电压范围:单相电压0V~300V(320/600V为选配)/频率45Hz~500Hz;强大的编程功能,100组编程测试,可循环。

2软件设计

LabVIEW是图形化程序设计语言的开发环境,使用LabVIEW进行软件设计具有前面板和代码(程序框图)2个部分,前面板是系统的监视界面,代码是系统运行的图形化程序。系统的前面板主要由主监视界面、参数设定界面、数据存储界面3部分构成。主要用来收集输入输出数据,以及数据显示、相关记录等功能。软件系统主要采用生产消费模式,如图2所示,主要分为主线程、时间线程、通讯线程、采集线程四个线程,利用生产者/消费者设计模式实现多进程同步的有效途径是将数据传输与队列同步[5],及时处理当前数据,当实际运行过程中需要完成许多用户界面的进程时,队列函数对采集到的数据进行缓存,使数据能够在各个线程之间传递数据,平衡用户界面事件,避免其他数据结构造成的资源竞争、程序冗余或数据丢失现象。

2.1主监控界面

系统监测程序主要完成与单相可编程电源设备通讯传输参数,并对下位机传输过来的电源测试信号进行分析、显示、记录,设置通讯间隔时间,由于现场终端传输过上来的是数字信号,通讯设置成一发一收的形式,进行参数判断、参数计算、校验位校验等操作,将数字信号转换成输出电压、电流、频率、功率以及功率因素,并显示当前测试运行情况。基于LabVIEW的电源适应能力监测系统主监控界面如图3所示。

2.2主监控界面

程序首先先对前面板数据进行初始化,再读取前面板参数,拆分数组数据,通过时间参数验证参数是否有误,无误后将时间参数与电压参数捆绑后输出在XY图中,最后根据设备通讯模块的数据协议,将对应的时间参数与电压参数输出至下位机,参数设置部分的前面板UI如图4所示,部分程序框图如图5所示。

2.3数据存储

为保持通讯流畅以及对测量的电源参数数据进行后续的统计和分析[6],系统将在固定时间采集所有供电参数数据,并根据用户设定的通信时间写入文本文件。电源参数数据以当前日期命名,存储在程序当前路径中[7]。文本内容的存储格式是第一列为当前时间,第二至六列依次为实际采集的电压、实际电流、频率、功率、功率因素,各项之间间隔一个制表符。电源适应能力数据保存部分的程序框图如图6所示。

3应用示例

将下位机通过串口连接至计算机根据分配的COM口选择各通道端口号,设置采样周期为100ms。在LabVIEW强大功能的支持下[7],实现了对单相可编程电源设备进行快速设置输入参数,并实时读取实时数据、处理数据、显示和存储。测控系统的操作运行界面如图7所示。借助于虚拟仪器LabVIEW上位机开发平台,结合串口,完成了单相电源适应能力检测系统设计。本系统充分利用生成者-消费者模型,满足采集的实时性,实现了多段参数设定,且操作简便。在针对电源数据存储方面,能够对测试过程采集到的数据进行可视化回放、查询。在设备运转时,能够准确地实时可视化监控运转情况。本软件可以扩展添加其他相关测试的设备,具备良好的功能扩展性。对比传统的仪器操作,该系统自动化程度高、灵活性强、易扩展,且维护和升级更简便。

4结束语

系统测试范文8

 

0引言   近年来,我国经济社会和交通运输事业快速发展,其成绩令人欢欣鼓舞。但由于诸多原因,目前,我国交通经济监测体系尚未健全,监测机制不完善,监测分析滞后,预警功能较弱,对经济社会发展和交通运输管理的指导性不强,不能满足政府、行业、企业和公众的信息需求。这不能不说是理论界和产业界的缺憾。因此,借鉴国内外先进经验,探寻交通经济监测的新方法、新模式、新体系和新机制已成为理论界和产业界迫切需要研究和解决的问题。   1研究现状述评   在我国,“大交通”、“大统计”和“经济运行状况统计监测”的研究均始于上世纪中后期,其研究备受社会各界关注。研究表明,发展“大交通”、实施“大统计”、开展“经济运行状况统计监测”是时展的必然趋势。然而,将三者进行有机融合,研究“大交通”与“大统计”背景下交通经济运行状况统计监测模式与监测体系却未见有文献报道。目前,国内有关交通经济监测的理论研究成果主要有:张志俊的《道路运输经济运行统计监测预警问题研究》、武旭等的《铁路运输经济预警系统的研究》、房玮的《民航运输经济运行预警技术研究》、黄晓韩的《邮政业务发展景气指数的研制及应用》等。近年来,随着经济社会地快速发展,交通经济监测实践工作也得到不同程度的推进,如交通运输部的《道路旅客运输经济运行动态监测机制》,北京市的《交通运输行业统计平台建设》等。这些研究对发展交通经济监测的理论与方法起到了积极作用。但上述研究也存在以下缺陷:(1)对“大交通”背景下交通经济监测研究甚少,研究对象过于微观,实用性不强;(2)对“大统计”背景下交通经济监测少有研究,研究方法单一,适用性不强;(3)理论研究相对较多,理论研究与实践应用脱节,监测效果不理想,指导性不强。国内的相关研究多为构建指标体系,提出综合指数的方法构想,具体的应用研究则较为薄弱。而国外交通经济监测范围相对比较宽泛,注重从大量的调查样本中寻找规律,研究更具有说服力,也更具有实用性。美国经济分析局、美国运输局所做相关研究就是最好的例证。   2交通经济监测的现状与问题   受我国交通运输管理模式、统计大环境、经济管理水平等因素的影响,目前我国交通经济监测理论研究不够,实践探索不力,存在的主要问题如下。(1)保障机制不健全交通经济监测工作是国民经济监测工作的重要组成部分,是一项具有开拓性的系统工作,其实施需要在组织、人员、经费、制度、法规等方面提供有效保障。目前,由于思想认识、管理水平、客观现实等因素的影响,保障机制不很健全,交通经济监测工作实施不力,深层次推动难度较大。同时,交通经济监测过程中发现的问题或带有苗头性的迹象,很多时候缺乏持续有效的保障机制进行调控,不少问题常常得不到解决,交通经济监测失去意义。(2)工作机制不规范交通经济监测工作是一项技术性较强的工作,有其科学的体系结构、程序流程和技术规范。目前,受思想认识、部门分工、体制机制、信息共享等因素影响交通经济监测工作推动不力、实施困难。不少地方交通经济监测工作最终演变成为一个部门或一两个人的事情。尤其是在目前我国还没有建立起“大交通统计”的背景下,综合应用交通统计信息进行交通经济监测难度较大;受现实的统计基础、人员业务素质等的影响,交通经济监测体系不健全、方法不很科学(没有将数理统计的方法进行很好的应用),程序不很规范,工作质量不高。(3)激励机制不完善目前,交通经济运行统计监测工作主要由交通统计部门来牵头组织实施,受统计工作在基层不太受重视的影响,交通经济监测也不很受重视。事实上,该项工作一方面不受重视,缺少激励机制;另一方面,又综合性强、技术高、难度大,致使不少地方工作人员积极性不高。(4)应急机制不健全目前,交通部门有比较健全的处置突发事件的应急预案,对于应对“非典”、地震、冰灾等突发事件可以做到心中有数、应对从容。但受我国交通运输市场集中度低、统计监测预警能力弱、经济应急反映能力差等因素的影响,面对交通经济运行中出现的异常情况,交通经济监测应急机制不健全,监测预警功能弱,快速响应能力差。   3交通经济监测模式与监测体系构建   (1)监测主体。交通经济监测主体是交通经济监测的组织者和执行者,直接影响着交通经济监测的模式和效果。通过对国家、区域、产业、企业、经营业户等监测主体的类别、数量分布、需求信息、监测基础、资源优势、配合程度等调查研究和比较分析,确立了以区域、产业、企业(即“三重”)为重点的交通经济监测主体和监测模式。(2)监测客体。交通经济监测客体是交通经济监测的对象,分析交通经济监测的环境,研究不同监测客体在监测信息提供方面的优势与劣势等问题,结合交通经济监测的重点和经济社会发展的特点,建立“点-线-面-体”(即“四位”)相结合的监测客体(网点)体系。“点”主要指运输场站、物流园区、集贸市场、集散中心等,“线”主要指运输线路(如公路、铁路、航空等运输线路),“面”主要指某一层面或侧面(如地市、运输方式、运输对象等),“体”主要指整体或综合(如省市、综合运输等)。(3)监测内容。交通经济监测内容主要是明确要监测哪些内容,收集哪些信息及监测频率等。通过调查、归纳和整理不同利益主体的监测信息需求类型、需求内容、需求频率、需求程度、需求形式等,结合监测的可能与实际、近期和远期规划,凝练监测内容,构建监测指标,编排监测序列,满足不同利益主体的监测信息需求。(4)监测技术。交通经济监测技术主要指统计监测的手段、工具和方法等。在继承和发扬传统交通运输统计技术和方法的基础上,充分利用现代化计量手段、数据传输技术、数据挖掘技术、地理信息系统(GIS)等技术,对交通经济监测的网点布设、数据采集、数据分析处理、信息应用等进行技术优化和流程再造(如图2所示),凸显交通经济监测的科学性、先进性和有效性。(5)监测目标。考虑交通经济监测的基础,分析监测的可能,提出不同层面和时期的监测目标。主要监测目标有:一是实施区域、产业、企业等不同模式和层面的交通经济监测,满足不同利益主体的信息需求和决策需要;二是建立健全“大交通”与“大统计”背景下交通经济监测网络,实现资源整合与信息共享,从而科学、便捷地对交通经济运行状况进行监测、预警和评判;三是提升交通经济监测水平,降低决策的风险,为经济社会和交通运输业和谐发展提供技术支持和决策参考。(6)监测机制。交通经济监测机制是确保交通经济监测工作长期、持续和有效运转的制度体系。构建交通经济监测机制,既要考虑交通经济监测的现状和基础,又要考虑长远规划和未来的发展。应从保障机制、工作机制、激励机制、应急机制等方面建立交通经济监测机制(如图3所示),以促进交通经济监测工作持续、有效地发展。#p#分页标题#e#   4研究结论   (1)提出了从理论、现状、模式与体系等方面研究交通经济监测问题,从区域、产业、企业等方面构建交通经济监测模式,从“点-线-面-体”及主体、客体、内容、技术、目标和机制等方面构建交通经济监测体系的研究思路,确立了“大交通”与“大统计”背景下交通经济监测研究的主要问题,丰富和完善了交通经济监测的基础理论。(2)应用国内外先进的计量手段、数据传输技术、数据挖掘技术、地理信息系统(GIS)等技术对交通经济监测过程中的关键环节和棘手问题进行了技术优化和流程再造,解决了交通经济监测中的难点问题,提升了交通经济监测水平。(3)创新性地构建了“三重四位一体式”交通经济监测的新模式和新体系,促进经济社会和谐发展和交通经济监测工作地深入开展,也为其他地区提供了参考蓝本和实践经验。   研究“大交通”与“大统计”背景下交通经济运行状况统计监测模式和监测体系是一项具有前瞻性和创新性的工作,受传统观念、统计基础、业务素质和部门协作等因素的影响,“大交通”与“大统计”背景下交通经济运行状况统计监测工作其实施必将任重而道远。可喜的是,国家已经将推进综合运输发展列入国家“十二五”规划,交通运输部已将交通运输经济运行分析列为重点工作进行推进,这为推广和实施“大交通”和“大统计”背景下交通经济运行状况统计监测工作奠定了基础,提供了机遇。