面向家居服务的智能机器人系统设计与实现
这是一篇关于NAO机器人,无线传感,环境监测,家电控制的论文, 主要内容为目前多种类的服务机器人已经遍及各行各业,极大地方便了人们的生活,提高了工作效率和生活的质量。这些服务机器人虽然具有初步行走,简单动作的功能,但是存在功能单一、智能化程度低等问题,不能很好地服务于人类日常生活。本文以NAO机器人为研究对象,针对NAO机器人服务于人类智能化水平低等问题,对NAO机器人进行功能拓展,研究面向家居服务的智能机器人系统。本文主要研究内容如下:(1)NAO机器人服务功能开发。为了实现人与NAO机器人自然的人机交互,本文对NAO机器人的人脸识别、语音识别以及触觉感知等功能模块进行开发。机器人自带的语音识别模块具有对中文的识别率不高、识别速度慢等缺点,不能很好的用于日常语音交流。针对此问题,本文提出调用第三方服务的解决方案,综合运用讯飞云和图灵机器人等开放平台为语音交互提供支持,以改善语音识别的准确率以及识别速度,提高智能问答方面的能力。(2)无线传感子系统的设计与实现。由于NAO机器人自身没有温湿度、煤气等传感器,无法感知周围的环境信息,本文研究无线传感系统增强NAO机器人的感知能力。首先对无线传感系统的组成进行总体设计,系统由单片机、煤气传感器、烟雾传感器、粉尘传感器、甲醛传感器、温湿度传感器、WIFI模块以及GSM通信模块等组成,采用WIFI通信技术赋予传感系统无线数据传输的能力,摆脱线缆的束缚;系统采用模拟串口的方法使得仅有一个串口的AT89S51单片机可以同时与多个串口设备同时通信,解决串口短缺的问题。然后,分别对各个组成模块进行硬件电路设计和软件设计,其中上位机控制软件基于B/S模式设计开发,前端使用JSP和CSS实现清晰整齐的界面布局,后端采用Spring Boot框架。最后,实现系统对室内环境信息进行实时监测等功能,当室内发生煤气泄漏、起火和陌生人闯入等情况时,及时启动GSM模块发送短信报警。(3)智能家电控制子系统的设计与实现。首先,对系统整体方案进行规划设计,提出三种家电控制方式,第一种是家人通过上位机软件手动控制家电开启与关闭;第二种是家人通过语音命令对家电进行控制;第三种是系统根据室内环境信息自动控制家电。然后,分别对各功能模块进行硬件电路设计和软件设计,其硬件主要包括:电源转换、单片机控制、WIFI和继电器等模块,采用变压、整流、滤波和稳压等技术将220V交流电转换为低纹波的5V直流电压供单片机等模块使用,采用继电器控制技术实现家电电源的通断控制。最后,综合考虑当前室内环境信息,实现家电智能控制的功能。通过对研发系统综合测试与验证,结果表明:系统不仅可以与家庭成员之间进行自然的人机交互,响应家人的需求;在无线传感系统方面,对室内的环境信息可以准确无误的监测,当室内出现异常情况也可以准确发出报警信息;在家电控制方面,三种控制方式均可有效地对家电进行控制,其中手动设置模式的准确率高达99%,语音命令模式的准确率为96%,完全满足家居服务的需要。综上,本文实现的系统工作稳定,完成了预设的功能,达到了预期的目标。
基于物联网的智能楼宇管理平台的设计与实现
这是一篇关于智能楼宇,智能楼宇管理系统,物联网,无线传感的论文, 主要内容为随着电子技术、计算机技术、自动控制技术和网络通信技术的发展,社会越来越信息化,传统的楼宇已不能满足人们对绿色、智能、舒适的工作和生活环境的需求,现代智能楼宇成为了楼宇发展的必然趋势。 针对上述需求,本文对国内外楼宇管理的经验和发展趋势做了深入研究,结合物联网的关键技术——无线传感网的技术和应用特点,设计了一种基于物联网的智能楼宇管理平台。该平台的主要目的是解决当前楼宇管理中子系统相对孤立、缺乏系统联动、不易改造和扩展等问题,为现代楼宇提供一个统一的管理和运维平台,为人们提供一个舒适、安全、绿色、智能的生活和工作环境。 文章首先研究了智能楼宇的发展过程、遇到的问题和提出的新需求,以及无线传感网的概念、特点和应用。随后,结合二者的优点,提出了基于物联网的智能楼宇管理平台的三层系统架构：基础设施层、通用平台层和智能应用层。在基础设施层,重点研究了无线组网方式、无线通信协议和无线路由协议的选择；在通用平台层,定义了楼宇的标准化数据格式和数据服务接口；在智能应用层,设计并实现了配置库管理应用和统一告警管理应用。最后,通过实例展示了系统功能和运行效果,验证了平台的可行性和有效性。
基于物联网的安全生产监控平台的设计与实现
这是一篇关于物联网,安全生产监控,RFID,ZigBee,无线传感,SpingMVC,MyBatis的论文, 主要内容为近年来,我国安全生产的发展形势总体稳定,但是各类事故的总量依然较大,特重大事故也时有发生。安全生产问题直接影响着我国经济的改革与发展,因此一直以来受到了国家的高度重视。目前我国有很多先进的数据采集监控系统已经投入使用并起到了举足轻重的作用,但是其中大多数灵活性相对较差,技术的综合运用相对较少,不能满足安全生产监控持续、高效、实时安全监控的要求。作为新一代信息改革浪潮的焦点,具有全面感知物品信息、可靠传送数据和智能处理等特点的物联网为安全生产监控技术的发展带来了新的契机。根据安全生产监控的实际情况,本文将现场安全生产实时监控和安全生产信息化管理相结合,设计了一套基于物联网技术的新型安全生产监控管理平台。本文参考物联网技术框架及技术特点,在现场级系统的设计上采用了以FRID(Radio Frequency Identificaiton)技术、ZigBee技术为核心的策略,完成门禁管理以及环境信息的实时探测与采集;同时系统增加了视频数据采集设备,采集信息被送传至数据中心。在场所级安全生产管理平台的设计上,本文采用了一种B/S结构与C/S结构相结合的架构,即Spring MVC设计模式、MyBatis以及Free Marker为基础的Web应用框架,来进行安全生产管理平台的软件设计,与现场级软件系统通信,获取现场实时数据,并基于集团公司安全生产的管理要求,实现了安全生产管理、安全预警、调查管理、隐患排查等主要的业务功能。通过对系统的进行测试后,视频采集数据显示稳定,传感器采集数据误差在规定的范围内。用基于Spring MVC及MyBatis的Web应用框架进行厂所级安全生产管理平台的设计与实现,有效地解决了系统性能差、代码复用率低、复杂度高等问题。测试结果表明,系统总体性能良好,运行稳定可靠,能在合理的误差范围内实时采集环境数据并完成预警等工作,数据处理安全,满足设计需求。
基于物联网的农田智能灌溉系统研究和设计
这是一篇关于物联网,智能灌溉,无线传感,云平台的论文, 主要内容为农业灌溉是农业种植和生产过程的重要环节,对提高粮食产量起到决定性作用。我国人均水资源匮乏,但是大面积的漫灌浇地现象使得资源浪费问题更加严重。虽然近年来管道浇灌技术的应用在一定程度上缓解了水资源浪费程度,但是大面积农田模式的出现,对灌溉技术提出了精确性、自动化和智能化的要求。针对农田灌溉存在的关键问题,实现灌溉的低成本、高节能和智能化的目的,本文设计研究出基于物联网的农田智能灌溉系统,从物联网架构感知层、网络层和应用层三个技术层面出发,讨论了系统的技术和功能需求。智能灌溉系统通过传感器技术能够精确检测土壤温湿度、环境温湿度、二氧化碳浓度、光照强度等环境参数。应用无线传感技术包括GPRS和Lora技术,完成采集信息的上传和上位机操控指令的下达。通过设计的控制电路和单片机程序结合,能够精确控制灌溉机、尾枪和施肥泵等电气设备的运行模式。在云端服务技术支持下,搭建了后台收发软件和数据库,同时数据经由WEB端和手机移动端进行显示。系统的三个架构层是双向传输,工作人员也可以根据显示采集信息快速作出有效决策,然后设置指令后可以远程遥控农田侧设备。基于物联网的农田智能灌溉系统通过无线技术将传感器、农田设备、控制端和云服务有机整合成为一体,有效增强了灌溉的现代化和自动化程度,减少了劳动力投入,提高水资源利用率,避免农肥过度投入造成污染。本文设计的基于物联网的智能灌溉系统,在天津静海经济开发区沃达尔试验田进行了长期运行和测试,在农田浇灌、施肥和环境监测等方面取得良好的应用效果,远程精确遥控也得到客户的青睐。项目实施结果表明,本文设计的智能农田灌溉系统,具有良好的适应性和稳定性,已经进行了小批量量产。
基于STM32和ZigBee的无线群控节点试验研究
这是一篇关于STM32,ZigBee,监控系统,无线传感的论文, 主要内容为随着嵌入式技术的发展,传统的测控系统中一部分正逐渐被无线化、网络化和智能化的无线监控系统所取代。无线监控系统将各分布节点经无线连接起来,实现数据的采集、传输和存储,但目前的问题是应用成本较高。为了降低无线节点的成本,提高通用性和可靠性,课题基于STM32单片机和ZigBee协议,研究了通用的无线群控节点硬/软件结构方案。本课题采用了理论分析和试验样机测试相结合的研究方法,研究的无线群控节点硬件方案采用STM32系列单片机和ZigBee无线模块组合的架构,软件框架采用基于嵌入式系统控制的前后台软件控制方案。并对无线群控节点开展了发射功率和可靠性试验研究。课题研制的无线群控节点完成对人体步态信息采集试验,实现了对人体多个动作步态信息的采集;同时,本课题研究的无线群控节点用于对焊机焊接质量监控的试验中,实现了对数字焊机编号的设定、工艺参数的设定以及焊接实时数据采集的功能。试验结果表明,本课题研究的基于STM32单片机和ZigBee协议的无线群控节点能够实现对控制过程中信息的采集和数据的可靠传输,具有低成本、抗干扰能力强的特点,可以用于一类低成本的数据监控系统中。
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