基于低功耗蓝牙Mesh组网的照明系统设计与实现
这是一篇关于照明系统,低功耗蓝牙,Mesh网络,路由策略,Web的论文, 主要内容为近年来,随着智慧照明系统的快速发展,传统的基于机械开关控制的照明控制方法已经无法满足多设备联动、远程控制和自组网等需求。而随着2017年蓝牙Mesh组网技术的问世,其依靠低功耗、低成本和可靠性等方面的优势,迅速成为了当下物联网系统和照明系统的理想解决方案。本文以智慧照明系统为研究中心,以商业楼宇和办公楼作为研究背景,选取了蓝牙Mesh技术作为组网内设备节点通信介质,对蓝牙Mesh网络组网方案进行研究。并根据研究所得自定义组网方式设计出一套智慧照明系统。本文的研究内容主要包括以下几个方面:1.提出了一种新的Mesh网络组网方法,对组网通信报文进行设计,并对工作流程进行阐述。设备节点通过不同工作状态之间转化来降低节点的能耗。2.针对传统Mesh设备节点洪泛路由方法导致节点通信负载较大的问题,以管理洪泛算法和AODV路由算法为基础进行了路由策略优化。通过灵活地选择不同类别的路由方式,来减少组网内冗余数据包的传输次数。最终通过仿真器和系统性能测试对路由算法进行比对,证实了路由策略优化的有效性。3.本文采用自定义的组网方式设计了一套照明设备控制系统。该系统由分布式照明控制系统服务端、网关平台和Mesh节点蓝牙控制器三部分组成。照明控制系统服务端分为Web前端和后端服务器,前端Web界面使用Vue2框架实现设备操作的可视化,为用户提供便捷的操作体验。后端服务器则使用Java语言开发,基于分布式技术和集群技术实现各模块协同工作,具有高可用性、易维护和方便拓展等优点。网关平台采用了通用网关平台和通信子卡的设计架构,网关主板MCU选用Atmel SAME70系列芯片,通信子卡则使用Telink TLSR8258芯片,为通用平台提供下行网络通信解决方案。Mesh节点蓝牙控制器部分采用Telink TLSR8258芯片,结合低功耗蓝牙模组LSD4BT-K58ASTD001进行设计,实现了对照明设备的可控性。4.对最终实现的组网方式和系统功能进行了验证。结果表明,系统设计达到了总体设计要求。相比于传统的组网方式,我们设计的组网方式网络速率得到了明显提高,平均每个设备入网耗时低至1.096秒。数据传输成功率最低达到了98.7%。本文设计的智慧照明系统不仅体现了蓝牙Mesh技术的优势,还通过路由策略优化、分布式控制和灵活选择路由方式等方法对其进行了一定的改进,提高了照明系统的安全性和控制效率。同时,该研究具有很强的应用价值,在实际生产中具有广泛的应用前景。
应用于数字PCR芯片的大视场快速核酸浓度检测系统设计与优化
这是一篇关于数字PCR,照明系统,图像处理,COVID-19检测,肺癌检测的论文, 主要内容为数字聚合酶链式反应(digital polymerase chain reaction,d PCR)是一种绝对定量的核酸检测技术,在最近的新冠肺炎病毒(Corona Virus Disease 2019,COVID-19)的核酸检测中发挥着重要作用。使用数字PCR芯片来检测COVID-19病毒的主要步骤包括:核酸提取、试剂混合、试剂进样、PCR扩增以及针对数字PCR芯片荧光图像的采集与分析。在数字PCR芯片荧光图像的采集领域中,针对脱氧核糖核酸(DNA)的检测,能够同时实现高分辨率和大视场成像,一直是该检测领域的主要研究方向之一。实现快速采集、高分辨率和大视场一次性成像,可以提高核酸检测效率和检测准确率。该问题的关键在于设计一款能够满足数字PCR芯片的大小和分辨率要求的大视场的荧光显微镜。为了解决这一问题,填补该检测领域的空缺,提高核酸检测效率和检测准确率,本文自主设计了一种应用于数字PCR芯片的大视场、高通量快速核酸浓度检测系统。系统主要由大视场CMOS相机、自主设计的大视场荧光精缩物镜、复眼照明系统、滤波模组、超薄二向色镜和激发光源组成。该系统可以完成对数字PCR芯片四个通道(FAM、HEX、ROX和Cy5)的一次性成像,单通道成像与分析时间小于10s。这一工作实现了医学技术上更高水平的应用于数字PCR基因芯片的核酸检测技术,且制作简单,实用性高,功能齐全,成本效率和检测准确率高且操作简单等优势,有着广阔的应用前景。论文的主要工作如下:1.设计了一种满足数字PCR芯片四个通道荧光染料激发波长的照明系统。与传统的数字PCR激发光源如汞灯、氙灯、LED灯和卤素灯等相比,该照明系统以白激光光源和蓝LED阵列光源组合的方式作为激发光源。该光源的使用不仅大大的降低了设备成本,缩小了设备体积,同时还使设备能够同时满足四个通道荧光染料的激发波长的要求。无需购买昂贵的可变波长激光光源,以及为每个通道单独设计符合波长的LED阵列来为各个通道提供激发光。此外,该白激光光源与高压汞灯光源相比,有着更高的激发效率,可以在短时间完成对数字PCR芯片中荧光染料的充分激发。在荧光图片采集的过程中,相机的曝光时间从10s缩短至100ms,为更快速的核酸检测提供了可能。2.对整套大视场高通量荧光显微成像系统的优化。为了使数字PCR芯片中待测试剂中的荧光染料被均匀且充分的激发,从而进一步提高系统的检测效率,本文提出使用双排复眼照明系统作为系统激发光源的激发光路,并通过仿真软件Light Tools设计出该照明模块,实验表明该系统的照明面积可以达到33mm×22mm,足以覆盖28mm×18mm的数字PCR芯片,且通过计算光照均匀性可以达到90%以上,可以很好的均匀且充分的激发数字PCR芯片上每个微滴中的荧光燃料。同时为了减小滤光系统位于非平行光路中所带来的影响,定制了0.21mm的超薄二向色镜,通过实验验证,使用0.21mm的超薄二向色镜,系统的实际分辨率可以达到6.96μm。3.为了完成对采集到的数字PCR芯片荧光图片的快速且准确的分析,本文提出了一种应用图像处理和深度学习图像分析算法。对分析过程中可能出现的问题进行逐一分析并解决,并通过对包含不同浓度试剂的数字PCR芯片,来验证算法分析的准确率,并通过实验验证系统可以在8s内完成一张数字PCR芯片的荧光图片的分析,检测准确率可以达到97%以上。4.为了验证该系统的检测性能,本文选用EGFR基因L858R,19del突变肺癌病毒和模拟COVID-19病毒为样本进行检测。突变肺癌本文以ROX通道的检测结果为依据,模拟COVID-19病毒本文以HEX通道的检测结果为依据,对选取DNA模板起始溶液浓度为1.0×105copies/μL,以10倍梯度向下稀释,并将该系统的数字PCR荧光图像采集结果与商用数字PCR检测仪(Bio Digital·青)的结果作对比,结果表明,该系统能够无需拼接且快速的完成对数字PCR芯片中试剂的不同浓度的检测,检测准确率可以达到二类医疗器械许可证的要求,并且检测浓度与预计浓度的相关系数可以达到99%。本文通过对数字PCR芯片大小和微观结构尺寸的分析,大视场高通量显微物镜的仿真设计与实验和d PCR荧光图像的处理,使得系统可以在10s之内完成对一块数字PCR芯片的检测,大大提高了检测的效率,有效的缩短了检测时间,对应用数字PCR芯片的检测领域,有着重要的参考意义。
基于低功耗蓝牙Mesh组网的照明系统设计与实现
这是一篇关于照明系统,低功耗蓝牙,Mesh网络,路由策略,Web的论文, 主要内容为近年来,随着智慧照明系统的快速发展,传统的基于机械开关控制的照明控制方法已经无法满足多设备联动、远程控制和自组网等需求。而随着2017年蓝牙Mesh组网技术的问世,其依靠低功耗、低成本和可靠性等方面的优势,迅速成为了当下物联网系统和照明系统的理想解决方案。本文以智慧照明系统为研究中心,以商业楼宇和办公楼作为研究背景,选取了蓝牙Mesh技术作为组网内设备节点通信介质,对蓝牙Mesh网络组网方案进行研究。并根据研究所得自定义组网方式设计出一套智慧照明系统。本文的研究内容主要包括以下几个方面:1.提出了一种新的Mesh网络组网方法,对组网通信报文进行设计,并对工作流程进行阐述。设备节点通过不同工作状态之间转化来降低节点的能耗。2.针对传统Mesh设备节点洪泛路由方法导致节点通信负载较大的问题,以管理洪泛算法和AODV路由算法为基础进行了路由策略优化。通过灵活地选择不同类别的路由方式,来减少组网内冗余数据包的传输次数。最终通过仿真器和系统性能测试对路由算法进行比对,证实了路由策略优化的有效性。3.本文采用自定义的组网方式设计了一套照明设备控制系统。该系统由分布式照明控制系统服务端、网关平台和Mesh节点蓝牙控制器三部分组成。照明控制系统服务端分为Web前端和后端服务器,前端Web界面使用Vue2框架实现设备操作的可视化,为用户提供便捷的操作体验。后端服务器则使用Java语言开发,基于分布式技术和集群技术实现各模块协同工作,具有高可用性、易维护和方便拓展等优点。网关平台采用了通用网关平台和通信子卡的设计架构,网关主板MCU选用Atmel SAME70系列芯片,通信子卡则使用Telink TLSR8258芯片,为通用平台提供下行网络通信解决方案。Mesh节点蓝牙控制器部分采用Telink TLSR8258芯片,结合低功耗蓝牙模组LSD4BT-K58ASTD001进行设计,实现了对照明设备的可控性。4.对最终实现的组网方式和系统功能进行了验证。结果表明,系统设计达到了总体设计要求。相比于传统的组网方式,我们设计的组网方式网络速率得到了明显提高,平均每个设备入网耗时低至1.096秒。数据传输成功率最低达到了98.7%。本文设计的智慧照明系统不仅体现了蓝牙Mesh技术的优势,还通过路由策略优化、分布式控制和灵活选择路由方式等方法对其进行了一定的改进,提高了照明系统的安全性和控制效率。同时,该研究具有很强的应用价值,在实际生产中具有广泛的应用前景。
基于低功耗蓝牙Mesh组网的照明系统设计与实现
这是一篇关于照明系统,低功耗蓝牙,Mesh网络,路由策略,Web的论文, 主要内容为近年来,随着智慧照明系统的快速发展,传统的基于机械开关控制的照明控制方法已经无法满足多设备联动、远程控制和自组网等需求。而随着2017年蓝牙Mesh组网技术的问世,其依靠低功耗、低成本和可靠性等方面的优势,迅速成为了当下物联网系统和照明系统的理想解决方案。本文以智慧照明系统为研究中心,以商业楼宇和办公楼作为研究背景,选取了蓝牙Mesh技术作为组网内设备节点通信介质,对蓝牙Mesh网络组网方案进行研究。并根据研究所得自定义组网方式设计出一套智慧照明系统。本文的研究内容主要包括以下几个方面:1.提出了一种新的Mesh网络组网方法,对组网通信报文进行设计,并对工作流程进行阐述。设备节点通过不同工作状态之间转化来降低节点的能耗。2.针对传统Mesh设备节点洪泛路由方法导致节点通信负载较大的问题,以管理洪泛算法和AODV路由算法为基础进行了路由策略优化。通过灵活地选择不同类别的路由方式,来减少组网内冗余数据包的传输次数。最终通过仿真器和系统性能测试对路由算法进行比对,证实了路由策略优化的有效性。3.本文采用自定义的组网方式设计了一套照明设备控制系统。该系统由分布式照明控制系统服务端、网关平台和Mesh节点蓝牙控制器三部分组成。照明控制系统服务端分为Web前端和后端服务器,前端Web界面使用Vue2框架实现设备操作的可视化,为用户提供便捷的操作体验。后端服务器则使用Java语言开发,基于分布式技术和集群技术实现各模块协同工作,具有高可用性、易维护和方便拓展等优点。网关平台采用了通用网关平台和通信子卡的设计架构,网关主板MCU选用Atmel SAME70系列芯片,通信子卡则使用Telink TLSR8258芯片,为通用平台提供下行网络通信解决方案。Mesh节点蓝牙控制器部分采用Telink TLSR8258芯片,结合低功耗蓝牙模组LSD4BT-K58ASTD001进行设计,实现了对照明设备的可控性。4.对最终实现的组网方式和系统功能进行了验证。结果表明,系统设计达到了总体设计要求。相比于传统的组网方式,我们设计的组网方式网络速率得到了明显提高,平均每个设备入网耗时低至1.096秒。数据传输成功率最低达到了98.7%。本文设计的智慧照明系统不仅体现了蓝牙Mesh技术的优势,还通过路由策略优化、分布式控制和灵活选择路由方式等方法对其进行了一定的改进,提高了照明系统的安全性和控制效率。同时,该研究具有很强的应用价值,在实际生产中具有广泛的应用前景。
基于低功耗蓝牙Mesh组网的照明系统设计与实现
这是一篇关于照明系统,低功耗蓝牙,Mesh网络,路由策略,Web的论文, 主要内容为近年来,随着智慧照明系统的快速发展,传统的基于机械开关控制的照明控制方法已经无法满足多设备联动、远程控制和自组网等需求。而随着2017年蓝牙Mesh组网技术的问世,其依靠低功耗、低成本和可靠性等方面的优势,迅速成为了当下物联网系统和照明系统的理想解决方案。本文以智慧照明系统为研究中心,以商业楼宇和办公楼作为研究背景,选取了蓝牙Mesh技术作为组网内设备节点通信介质,对蓝牙Mesh网络组网方案进行研究。并根据研究所得自定义组网方式设计出一套智慧照明系统。本文的研究内容主要包括以下几个方面:1.提出了一种新的Mesh网络组网方法,对组网通信报文进行设计,并对工作流程进行阐述。设备节点通过不同工作状态之间转化来降低节点的能耗。2.针对传统Mesh设备节点洪泛路由方法导致节点通信负载较大的问题,以管理洪泛算法和AODV路由算法为基础进行了路由策略优化。通过灵活地选择不同类别的路由方式,来减少组网内冗余数据包的传输次数。最终通过仿真器和系统性能测试对路由算法进行比对,证实了路由策略优化的有效性。3.本文采用自定义的组网方式设计了一套照明设备控制系统。该系统由分布式照明控制系统服务端、网关平台和Mesh节点蓝牙控制器三部分组成。照明控制系统服务端分为Web前端和后端服务器,前端Web界面使用Vue2框架实现设备操作的可视化,为用户提供便捷的操作体验。后端服务器则使用Java语言开发,基于分布式技术和集群技术实现各模块协同工作,具有高可用性、易维护和方便拓展等优点。网关平台采用了通用网关平台和通信子卡的设计架构,网关主板MCU选用Atmel SAME70系列芯片,通信子卡则使用Telink TLSR8258芯片,为通用平台提供下行网络通信解决方案。Mesh节点蓝牙控制器部分采用Telink TLSR8258芯片,结合低功耗蓝牙模组LSD4BT-K58ASTD001进行设计,实现了对照明设备的可控性。4.对最终实现的组网方式和系统功能进行了验证。结果表明,系统设计达到了总体设计要求。相比于传统的组网方式,我们设计的组网方式网络速率得到了明显提高,平均每个设备入网耗时低至1.096秒。数据传输成功率最低达到了98.7%。本文设计的智慧照明系统不仅体现了蓝牙Mesh技术的优势,还通过路由策略优化、分布式控制和灵活选择路由方式等方法对其进行了一定的改进,提高了照明系统的安全性和控制效率。同时,该研究具有很强的应用价值,在实际生产中具有广泛的应用前景。
基于低功耗蓝牙Mesh组网的照明系统设计与实现
这是一篇关于照明系统,低功耗蓝牙,Mesh网络,路由策略,Web的论文, 主要内容为近年来,随着智慧照明系统的快速发展,传统的基于机械开关控制的照明控制方法已经无法满足多设备联动、远程控制和自组网等需求。而随着2017年蓝牙Mesh组网技术的问世,其依靠低功耗、低成本和可靠性等方面的优势,迅速成为了当下物联网系统和照明系统的理想解决方案。本文以智慧照明系统为研究中心,以商业楼宇和办公楼作为研究背景,选取了蓝牙Mesh技术作为组网内设备节点通信介质,对蓝牙Mesh网络组网方案进行研究。并根据研究所得自定义组网方式设计出一套智慧照明系统。本文的研究内容主要包括以下几个方面:1.提出了一种新的Mesh网络组网方法,对组网通信报文进行设计,并对工作流程进行阐述。设备节点通过不同工作状态之间转化来降低节点的能耗。2.针对传统Mesh设备节点洪泛路由方法导致节点通信负载较大的问题,以管理洪泛算法和AODV路由算法为基础进行了路由策略优化。通过灵活地选择不同类别的路由方式,来减少组网内冗余数据包的传输次数。最终通过仿真器和系统性能测试对路由算法进行比对,证实了路由策略优化的有效性。3.本文采用自定义的组网方式设计了一套照明设备控制系统。该系统由分布式照明控制系统服务端、网关平台和Mesh节点蓝牙控制器三部分组成。照明控制系统服务端分为Web前端和后端服务器,前端Web界面使用Vue2框架实现设备操作的可视化,为用户提供便捷的操作体验。后端服务器则使用Java语言开发,基于分布式技术和集群技术实现各模块协同工作,具有高可用性、易维护和方便拓展等优点。网关平台采用了通用网关平台和通信子卡的设计架构,网关主板MCU选用Atmel SAME70系列芯片,通信子卡则使用Telink TLSR8258芯片,为通用平台提供下行网络通信解决方案。Mesh节点蓝牙控制器部分采用Telink TLSR8258芯片,结合低功耗蓝牙模组LSD4BT-K58ASTD001进行设计,实现了对照明设备的可控性。4.对最终实现的组网方式和系统功能进行了验证。结果表明,系统设计达到了总体设计要求。相比于传统的组网方式,我们设计的组网方式网络速率得到了明显提高,平均每个设备入网耗时低至1.096秒。数据传输成功率最低达到了98.7%。本文设计的智慧照明系统不仅体现了蓝牙Mesh技术的优势,还通过路由策略优化、分布式控制和灵活选择路由方式等方法对其进行了一定的改进,提高了照明系统的安全性和控制效率。同时,该研究具有很强的应用价值,在实际生产中具有广泛的应用前景。
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