基于ZigBee平台的植物工厂环境监控系统设计
这是一篇关于植物工厂,ZigBee,无线通讯,Web的论文, 主要内容为植物工厂通过计算机及传感设备对工厂内的植物生长环境进行监测与合理控制,使得植物生长不受或很少受到外界恶劣环境的制约。植物工厂的建设可以大大提升单位土地利用率,提高单位面积土地作物的产量,使得农产品生产安全无污染,操作省力。不过当前植物工厂因为技术成本高、线缆布置复杂、维护成本高、可移植性差、管理繁琐,而没有得到大范围推广。植物工厂内部环境监测与控制是植物工厂发展的重要内容,在植物工厂中,作物生长受光照、湿度、温度、CO2、营养等影响。利用植物工厂进行高品质的生产需要综合调节、周密管理,本文结合国内外植物工厂应用现状和技术特点,利用无线通讯以及计算机技术设计了一套基于ZigBee与Web服务器的植物工厂环境监控系统,对植物工厂的光照、温湿度、CO2以及土壤状况进行监测,实现了适用于植物工厂的远程监控。主要内容如下:(1)结合ZigBee技术进行植物工厂环境监控系统总体方案和硬件设计。选用合适的元器件与传感器,设计了基于ZigBee的植物工厂环境监控硬件系统,包括ZigBee终端节点、ZigBee协调器节点、监控中心等。终端节点主要是采集植物工厂中的环境数据并通过ZigBee无线网络发送给协调器节点,接收协调器节点发来的控制命令并执行。ZigBee节点包括核心电路、电源电路、RS485接口电路、控制电路等,根据设计的电路进行了 PCB板设计与系统调试。协调器用来进行信息与指令的接收与发送,这样可以节省资源,同时减少了植物工厂内部的现场接线,使得系统的可移植性更好。(2)基于IAR Embedded Workbench环境与C语言完成对ZigBee各模块的软件设计与开发,采用Modbus协议设计了系统传输数据与指令的数据帧格式,将Z-Stack协议栈与Modbus协议相结合,有利于提高系统的扩展性能。(3)在监控中心软件设计方面,基于B/S(浏览器/服务器)设计了 Web服务器。B/S结构方便用户对植物工厂内部的情况进行查看与控制,相对于C/S(客户机/服务端)架构设计,能够更方便快捷地进行维护,用户访问也更为迅速。具体设计方案包括采用了 B/S的系统结构,设计模式为MVC,利用Java语言进行开发,基于MySQL设计了系统数据库,并使用Hibernate框架连接,实现数据的高效存储与访问。基于HTTP设计了访问界面,方便用户的浏览与访问。针对建立服务器时所涉及到的技术也进行了简单的介绍,并完成从现场层到监控层的通信和系统各个模块的具体实现,用户能够在PC端实现对植物工厂环境的远程监测。(4)植物工厂监控系统试验及分析。对ZigBee组网进行参数配置与功能测试,对ZigBee传输性能进行测试,测试结果表明,在一定传输速率与距离下,ZigBee的丢包率很低,工作稳定,满足设计需求。在小型植物工厂内部,对多节点采集的温度进行统计,测试植物工厂监控系统的稳定性和可靠性,测试结果表明,系统软硬件工作状态良好,多节点传输稳定。
无线温湿度监控及预警系统的设计与实现
这是一篇关于温湿度监控系统,多点采集,串口通讯,无线通讯,多线程技术的论文, 主要内容为目前,温湿度监控系统在很多电力行业起着相当重要的作用,各种各样的监控系统也层出不穷,温湿度监控系统也提供了越来越丰富的通讯服务功能。这些系统也是随着硬件卖给用户的。随着某些领域的工业控制的发展,温湿度监控系统的运用将日益广泛。 近年来,电厂电气设备温度测量的大量需求,温度是许多监测系统中的一个重要参数,尤其是对于电厂里的一些电气设备,如高压开关柜、母线接头、室外刀闸开关等一些电气设备,温度的测量更是必不可少,在电厂和变电站已发生多起开关过热事故,造成火灾和大面积的停电事故,解决开关过热问题是杜绝此类事故发生的关键,实现温度在线监测系统是保证电气设备安全运行的重要手段。 本文主要实现无线多点温湿度测量,详细阐述了无线多点测控系统的设计思想和实现方法,提出该系统的整体解决方案,并针对系统中的难点和关键技术进行了分析。根据功能将系统主要分为两个单元来进行设计。 下位机的设计,首先介绍了下位机的整体网络结构以及各模块之间的通讯方式和通讯协议。在研究了目前温湿度测量的基础上,提出了高精度的,无线多点的温湿度测控系统的设计。其次阐述了下位机各个模块的功能,并对模块的功能做出了具体的分析和设计。最后给出了下位机的整体实现。 上位机的设计,围绕系统通讯的基本功能,首先设计了串口通讯具体架构。为了提高系统的处理能力和相应速度。通过多线程技术实现了对串口的并行操作。其次对界面的各个功能模块进行了分析与设计。最后,给出了上位机软件系统的整体实现。并且对上位机软件采集数据的精度做了测试。 通过对温湿度监控系统的研究,了解了现今温湿度监控系统的发展脉络,并且设计出了多点温湿度测控及预警系统的设计方案。同时也指出了温湿监控系统研究中待解决的问题。
云WIFI基础平台管理系统的分析与设计
这是一篇关于WIFI,无线通讯,网络管理,UML建模的论文, 主要内容为随着无线通信技术的发展,WIFI产品已经开始逐步从传统的满足用户网络接入需求向更多的应用扩展。一些智能家居厂商甚至将WIFI路由器变成家庭智能家居设备的总管。云WIFI产品的目标是打造一个基于“云管端”架构的统一WIFI移动应用平台来支持ENT产品线的商业WIFI产品以及SOHO产品线的智能家居产品。云WIFI基础平台管理系统是使用Spring MVC的框架搭建,云WIFI基础平台的设备管理功能包括对商业WIFI的无线接入点产品、企业的云AP、企业的云网关、智能路由设备、智能家居产品族、智能家居中控设备等进行统一管理。云WIFI基础平台管理系统中考虑对商业WIFI AP的管理,其中包含基本信息、配置、运行状态、设备操作和设备统计。同时,云WIFI基础平台还提供了设备管理配置和查询接口出来供商业WIFI平台调用的。 本论文首先介绍了云WIFI基础平台管理系统的研究背景,对于所需要解决的问题进行了概述,讨论了这个项目的研究意义与重要性,阐述了该系统的开发方法和相关的技术;论文提出了系统的设计目标,对系统进行了详细的需求分析,包括业务分析、功能分析和数据分析,给出了系统的用例图,进行了用例描述;同时,给出了模块设计的功能结构图(包图)、类图、相关的顺序图(协作图)和处理流程图,详细阐述了系统的设计内容,并使用了实体类图、E-R图和数据库表结构对数据库进行了详细设计;论文最后对所研究的内容进行了总结,阐述了本文所做的主要工作,指出了论文中所存在的不足,并且对进一步的工作进行了展望。
云WIFI基础平台管理系统的分析与设计
这是一篇关于WIFI,无线通讯,网络管理,UML建模的论文, 主要内容为随着无线通信技术的发展,WIFI产品已经开始逐步从传统的满足用户网络接入需求向更多的应用扩展。一些智能家居厂商甚至将WIFI路由器变成家庭智能家居设备的总管。云WIFI产品的目标是打造一个基于“云管端”架构的统一WIFI移动应用平台来支持ENT产品线的商业WIFI产品以及SOHO产品线的智能家居产品。云WIFI基础平台管理系统是使用Spring MVC的框架搭建,云WIFI基础平台的设备管理功能包括对商业WIFI的无线接入点产品、企业的云AP、企业的云网关、智能路由设备、智能家居产品族、智能家居中控设备等进行统一管理。云WIFI基础平台管理系统中考虑对商业WIFI AP的管理,其中包含基本信息、配置、运行状态、设备操作和设备统计。同时,云WIFI基础平台还提供了设备管理配置和查询接口出来供商业WIFI平台调用的。 本论文首先介绍了云WIFI基础平台管理系统的研究背景,对于所需要解决的问题进行了概述,讨论了这个项目的研究意义与重要性,阐述了该系统的开发方法和相关的技术;论文提出了系统的设计目标,对系统进行了详细的需求分析,包括业务分析、功能分析和数据分析,给出了系统的用例图,进行了用例描述;同时,给出了模块设计的功能结构图(包图)、类图、相关的顺序图(协作图)和处理流程图,详细阐述了系统的设计内容,并使用了实体类图、E-R图和数据库表结构对数据库进行了详细设计;论文最后对所研究的内容进行了总结,阐述了本文所做的主要工作,指出了论文中所存在的不足,并且对进一步的工作进行了展望。
基于无线通讯的电压源远程校准系统研究
这是一篇关于计量学,无线通讯,远程校准,直流电压源,不确定度的论文, 主要内容为计量是关于测量及其应用的科学,是实现单位统一,保证量值准确可靠的活动。通过计量校准活动来实现计量仪器的量值传递与溯源。目前对于计量仪器的校准方式大多数都是利用实验室校准的方式,该方式周期长效率低,而且实验室离线校准的方式只能得到计量仪器的基本误差,无法得到计量仪器在现场应用条件下使用时所产生的附加误差。随着远程校准系统的开发成为了近年来的研究热点,学者们发现远程校准系统能够建立起远程量值传递与溯源的传递链,通过远程校准所建立的远程量值传递与溯源系统,不仅仅解决了附加误差无法被测得的问题,保证了校准数据采集的准确可靠,还能提高校准效率,为仪器的智能应用奠定基础。本文在目前计量仪器量值传递与溯源的研究基础上,针对直流电压源传统校准方式效率较低、附加误差难以测量和受操作人员技术水平影响较大等问题,结合无线通讯技术,提出了一种基于无线通讯的电压源远程校准系统,以完成对直流电压(1.0-3.0)V的远程校准活动。通过对多功能标准源校准规范和非实物基准(时间与频率)标准远程校准规范的分析,结合传统直流电压源实际校准方法,提出基于无线通讯的电压源远程校准系统整体方案。其次,针对系统的校准方案、硬件、上位机和算法四个部分进行详细设计。之后基于设计的电压值采集模块将直流电压源输出的电压信号进行准确的采集,通过校准实验,对校准数据进行详细的分析,并与传统电压源校准系统进行了对比。本文主要创新成果如下:(1)提出了基于无线通讯的电压源远程校准方法。本课题研究在充分调研总结现有的量值传递与溯源实现方式的基础上,针对目前直流电压源校准效率偏低和附加误差无法测量等问题,提出了基于无线通讯进行电压量值远程校准的新思路,并给出了基于传统电压值校准方法中的标准源法的电压源远程校准总体实施方案及系统具体结构等,在工程上该电压源远程校准系统能等效替代传统标准源法完成直流电压源(1.0-3.0)V的远程校准活动。(2)设计了基于无线通讯的电压源远程校准装置。设计了高精度电压值采集模块,将标准电压源和待检电压源输出的直流电压量进行准确的采集,通过无线通讯的方式将现场数据回传至校准实验室;开发了远程校准系统应用软件,利用Qt开发平台在上位机开发的优越性,结合数据处理算法,对校准系统应用软件部分进行了模块化设计,明确了校准流程,设计了实时采集界面和校准系统工作界面等,实现了将远程校准活动的流程变得可控。(3)构建了基于无线通讯的电压源远程校准模型。通过分析传统标准源法和基于无线通讯的电压源远程校准系统量值传递链的关系,构建了电压源远程校准模型,又基于该模型进行了远程校准实验,通过不确定度分析并与传统标准源法进行对比,验证了本课题研究所构建的模型的准确性,表明了该远程校准系统能够达到实验室校准的效果。
基于可穿戴设备的空气质量检测系统设计与实现
这是一篇关于空气质量检测,可穿戴,无线通讯,云平台,可视化界面的论文, 主要内容为随着人们生活水平的提升,对生活环境中的空气质量提出了更高的要求。由环境中有害气体造成健康危害的事故屡见不鲜,日常生活中存在的有害气体可以通过空气质量检测设备进行检测,然而现有的空气质量检测设备大多存在体积偏大不便携带、检测气体种类单一、人机交互简易、不具备长期历史数据查询功能等问题。本文结合可穿戴设备的优点,设计了一种空气质量检测设备,能够实时采集设备使用者周围空气质量信息,配合web前端可视化界面,给用户提供了更加友好的气体检测人机交互界面。设计的空气质量检测终端采用ARM架构的STM32F103RCT6作为控制核心,配合嵌入式技术、WiFi无线通讯技术、传感器技术、阿里云物联网云平台,开发了具有采集二氧化碳浓度、TVOC、甲醛、温度、湿度数据、采集数据上传等功能的可穿戴式空气质量检测系统。硬件方面,设计了电源电路、气体传感器采集电路、数据存储电路、LCD显示电路以及WiFi串口电路,使用STM32控制核心收集气体传感器数据,并通过WiFi无线模块发送MQTT连接请求至阿里云物联网平台,通过服务端订阅技术使用AMQP-SDK包进行数据流转操作,将气体数据持久化到MySQL数据库;软件方面,设计了web端可视化界面,采用阿里云ECS服务器作为web端服务器,使用Element-UI和Vue框架搭建了空气质量检测系统前端开发界面,使用Axios请求数据并使用Spring-Boot设计相应的后端程序,查询MySQL数据库持久化数据如:用户数据、气体数据、设备数据等,通过Echarts进行气体数据图表展示。经过测试,本设计终端检测设备携带方便、体积小巧,上电后能够稳定运行,可以将采集气体数据通过WiFi上传至阿里云物联网平台,通过服务端订阅气体数据并持久化至web端服务器的MySQL数据库,web端可视化界面能够进行历史气体数据查询,用户管理,设备管理等功能,具有一定的推广价值。
自寻迹机器人小车的设计与关键技术研究
这是一篇关于AGV,举升装置,智能避障,双闭环PID控制,无线通讯的论文, 主要内容为自寻迹机器人小车(Automated Guided Vehicle,简称AGV,也称AGV机器人)最早出现在美国,主要用于制造和装配过程中的运输工具。随着德国“工业4.0”和“中国制造2025”的提出,世界各国都在加快“机器换人”的步伐,AGV机器人作为制造业和物流领域的关键设备,在世界各国得到广泛推广和应用。本文详细研究了国内外AGV的发展现状,对现有关键技术进行了深入分析。针对大型电商仓库配送或者工厂生产线的物料配送,利用AGV实现“物到人”的自动配送作业模式。由于AGV产品结构形式多样,功能也各有不同,现有AGV无法满足特殊的功能要求。本文从实际情况出发,根据不同配送作业要求和功能需求,主要完成了以下研究内容:首选,对AGV的机械结构方案进行了设计。根据总体方案要求,详细设计了AGV的机体结构、举升和旋转机构、驱动机构的传动方案。完成了AGV关键机械结构的设计和计算,对举升机构的丝杠和减速电机进行了详细计算和校核,保证了举升动作的平稳性。根据AGV实际工作环境,对驱动机构进行了详细设计,完成了AGV运动阻力的计算及驱动电机的参数选择,并详细设计了驱动机构的悬架系统。第二,完成了AGV运动过程的建模。根据AGV导航特点,对转向过程进行分析,选择合适的差速方法。结合AGV行驶轨迹特点,建立了电子差速数学模型。为了提高AGV行驶轨迹精度,采用位置传感器和陀螺转角仪对行驶轨迹进行检测,通过对磁导航过程进行分析,建立了AGV运动学模型。第三,对AGV控制系统进行了深入研究。结合经典PID控制算法,对AGV控制方法进行了分析,提出了基于位置控制和转角控制的双闭环PID控制算法。根据位置反馈和转角反馈结果,分别采用不同的PID控制算法。在位置反馈环节,采用递推PID控制算法,减小了运算量;在转角反馈环节,采用增量式PID控制算法,在保证位置精度的前提下,根据转角反馈结果,对左右驱动轮进行预先控制,以达到提高行驶轨迹精度的目的,同时还可以有效减小位置控制的超调量和调整时间。最后,根据控制系统要求,完成了控制系统硬件设计。这部分内容主要包括控制系统总体方案设计、控制单元的选择、磁条传感器、陀螺转角仪及避障传感器的型号选择和接口电路设计,同时,完成了无线通讯系统的设计,主要包括组态控制软件、后台服务器、无线AP及嵌入式PC之间的通讯接口设计。论文完成了AGV的关键机械结构设计,并对其运动过程进行了数学建模,根据运动规律提出了基于位置控制和转角控制的双闭环PID控制算法,可以有效改善行驶的轨迹精度,同时保证了控制系统的稳定性。所研究和设计的AGV结构紧凑,导航精度较高,可以用于大型仓储及工厂物流。
基于可穿戴设备的空气质量检测系统设计与实现
这是一篇关于空气质量检测,可穿戴,无线通讯,云平台,可视化界面的论文, 主要内容为随着人们生活水平的提升,对生活环境中的空气质量提出了更高的要求。由环境中有害气体造成健康危害的事故屡见不鲜,日常生活中存在的有害气体可以通过空气质量检测设备进行检测,然而现有的空气质量检测设备大多存在体积偏大不便携带、检测气体种类单一、人机交互简易、不具备长期历史数据查询功能等问题。本文结合可穿戴设备的优点,设计了一种空气质量检测设备,能够实时采集设备使用者周围空气质量信息,配合web前端可视化界面,给用户提供了更加友好的气体检测人机交互界面。设计的空气质量检测终端采用ARM架构的STM32F103RCT6作为控制核心,配合嵌入式技术、WiFi无线通讯技术、传感器技术、阿里云物联网云平台,开发了具有采集二氧化碳浓度、TVOC、甲醛、温度、湿度数据、采集数据上传等功能的可穿戴式空气质量检测系统。硬件方面,设计了电源电路、气体传感器采集电路、数据存储电路、LCD显示电路以及WiFi串口电路,使用STM32控制核心收集气体传感器数据,并通过WiFi无线模块发送MQTT连接请求至阿里云物联网平台,通过服务端订阅技术使用AMQP-SDK包进行数据流转操作,将气体数据持久化到MySQL数据库;软件方面,设计了web端可视化界面,采用阿里云ECS服务器作为web端服务器,使用Element-UI和Vue框架搭建了空气质量检测系统前端开发界面,使用Axios请求数据并使用Spring-Boot设计相应的后端程序,查询MySQL数据库持久化数据如:用户数据、气体数据、设备数据等,通过Echarts进行气体数据图表展示。经过测试,本设计终端检测设备携带方便、体积小巧,上电后能够稳定运行,可以将采集气体数据通过WiFi上传至阿里云物联网平台,通过服务端订阅气体数据并持久化至web端服务器的MySQL数据库,web端可视化界面能够进行历史气体数据查询,用户管理,设备管理等功能,具有一定的推广价值。
云WIFI基础平台管理系统的分析与设计
这是一篇关于WIFI,无线通讯,网络管理,UML建模的论文, 主要内容为随着无线通信技术的发展,WIFI产品已经开始逐步从传统的满足用户网络接入需求向更多的应用扩展。一些智能家居厂商甚至将WIFI路由器变成家庭智能家居设备的总管。云WIFI产品的目标是打造一个基于“云管端”架构的统一WIFI移动应用平台来支持ENT产品线的商业WIFI产品以及SOHO产品线的智能家居产品。云WIFI基础平台管理系统是使用Spring MVC的框架搭建,云WIFI基础平台的设备管理功能包括对商业WIFI的无线接入点产品、企业的云AP、企业的云网关、智能路由设备、智能家居产品族、智能家居中控设备等进行统一管理。云WIFI基础平台管理系统中考虑对商业WIFI AP的管理,其中包含基本信息、配置、运行状态、设备操作和设备统计。同时,云WIFI基础平台还提供了设备管理配置和查询接口出来供商业WIFI平台调用的。 本论文首先介绍了云WIFI基础平台管理系统的研究背景,对于所需要解决的问题进行了概述,讨论了这个项目的研究意义与重要性,阐述了该系统的开发方法和相关的技术;论文提出了系统的设计目标,对系统进行了详细的需求分析,包括业务分析、功能分析和数据分析,给出了系统的用例图,进行了用例描述;同时,给出了模块设计的功能结构图(包图)、类图、相关的顺序图(协作图)和处理流程图,详细阐述了系统的设计内容,并使用了实体类图、E-R图和数据库表结构对数据库进行了详细设计;论文最后对所研究的内容进行了总结,阐述了本文所做的主要工作,指出了论文中所存在的不足,并且对进一步的工作进行了展望。
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