【摘 要】
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市政排水管道是现代化城市基础建设的重要组成部分,一旦出现故障就会影响社会生产秩序和日常生活,甚至危害人民生命财产安全。由于市政给排水管道通常深埋地下,应用环境较为特殊,难以依靠人工作业进行实时检测和维护,因此在故障发生的第一时间不能及时发现问题并进行维修。由于我国城市化进程不断加快,城市地下管线的总长度和密度不断增加,管道在线检测的需求日益增加。为了实现市政给排水管道运行状况的在线检测,本文设计一
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市政排水管道是现代化城市基础建设的重要组成部分,一旦出现故障就会影响社会生产秩序和日常生活,甚至危害人民生命财产安全。由于市政给排水管道通常深埋地下,应用环境较为特殊,难以依靠人工作业进行实时检测和维护,因此在故障发生的第一时间不能及时发现问题并进行维修。由于我国城市化进程不断加快,城市地下管线的总长度和密度不断增加,管道在线检测的需求日益增加。为了实现市政给排水管道运行状况的在线检测,本文设计一种基于窄带物联网技术（Narrow Band Internet of Things,NB-Io T）的智能管道检测系统,检测终端可以获取管道内相关检测信息,通过无线通信模组将检测数据实时上传,并提出了一种复杂区域内多传感器网络优化部署算法。该系统主要包括检测电路、数据通信电路和控制电路三个部分。其中检测电路主要完成管道液位、流速、沉积物和水质检测。管道液位、流速、沉积物的检测主要利用非接触式检测手段完成,水质检测主要完成检测管道内溶解性固体总量（Total dissolved solids,TDS）值和p H值两个指标的检测。数据通信电路以BC20 NB-Io T无线通信模组为核心进行硬件电路设计,将设备通过蜂窝（2G/3G/4G）网络接入物联网云平台。控制电路采用STM32F103RCT6为主控芯片,基于Free RTOS实时操作系统完成检测任务的调度与切换、NB-Io T无线通信模组的控制与通信以及系统整体低功耗控制等功能。最后对制作完成的样机进行各个模块和整机的功能测试,表明本文设计的系统基本满足预期设计液位检测误差±2cm、流速误差±10%、沉积物检测厚度检测误差±5cm、p H检测误差±0.1、TDS检测误差±10%等设计指标。
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