基于NB-IoT技术的健康监测智能网关设计
这是一篇关于NB-IoT,智能网关,心肺健康监测,边缘计算,心电信号识别的论文, 主要内容为心肺疾病,包括心血管疾病(CVD)和慢性阻塞性肺疾病(COPD),在老年人群中普遍流行。心肺疾病的早期识别、长期监测和健康管理对于逆转器官损伤和防止进一步加重至关重要。然而,大多数家庭健康监测(HHM)设备需要与特定的智能手机应用程序关联,这导致了监测多个健康指标的操作变得复杂,阻碍了多指标综合分析的可行性。因此,本文设计了一款智能网关,以减少HHM对智能手机的依赖,实现对多个健康指标的同步监测,提高可用性,更好地服务于老年人口。本文还基于该网关设计了基于智能网关的人体心肺健康监测系统,该系统可同时监测心电图(ECG)、肺功能、血压和血氧水平(Sp O2),通过智能网关的边缘计算能力对数据进行实时处理和分析,并实时将心肺健康状况显示在屏幕上。该智能网关嵌入了专门设计的CNN-LSTM人工智能模型,实现了边缘心电信号的实时识别。本课题研究内容如下:(1)智能网关的硬件架构及固件设计:智能网关的主控模块采用性能较高的STM32F429I-Discovery单片机实现对蓝牙模块的驱动,数据的收发、边缘计算、显示,以及对异常心电信号的智能检测;网关与便携式健康监测设备的通信模块采用BLE5.2蓝牙模块WH-BLE106,与云平台的通信模块采用NB-IoT模块WH-NB73-BA。(2)心电异常智能检测模型的设计:基于神经网络的方法,结合心电数据特点,提出一种CNN-LSTM算法模型,该模型用于智能网关对实时心电信号进行异常检测,使网关智能化,缩减正常心电数据的上传量。(3)基于智能网关的心肺健康监测系统设计:该系统将智能网关与学院的健康管理云平台打通,采用市场上的便携式健康监测设备采集数据,网关通过蓝牙接收数据并对数据进行一系列处理,将数据统一发送给人体心肺健康管理云平台。通过测试和评估,该系统可以实现人体心肺健康监测的功用,具有较广泛的应用场景,以及较大的推广价值。
基于WLAN的智能家居虚拟网关的研究和应用
这是一篇关于智能家居,智能网关,WLAN,Android,RF1101的论文, 主要内容为智能家居不仅具有传统的居住功能，提供舒适安全、高品位且宜人的家庭生活空间；还由原来的被动静止结构转变为具有能动智慧的工具，提供全方位的信息交换功能，帮助家庭与外部保持信息交流畅通，优化人们的生活方式，甚至可以节约家庭生活成本。目前的国内的智能家居产品不够丰富，产品之间兼容性差，系统扩展性差，使用和维护成本高，为了突破这些瓶颈，本文从现有的家庭网络环境出发，着眼于实际应用场景和成本，使用无线通信技术，结合Android移动终端和个人电脑来搭建一个通用的智能家居系统平台，一方面这样的系统方便部署，另一方面整个智能家居的核心应用都可以按需定制，具有良好扩展性，同时相对于各种专用的设备和产品来说，使用成本会低很多。 本文首先阐述了智能家居的发展现状，结合常见的智能家居系统结构，提出来自己对智能家居系统设计的一些想法。在深入研究了智能家居系统的组成架构以后，从系统组网技术，网络拓扑结构方面进行了系统设计选型，最终提出了一种基于WLAN的智能家居系统的总体设计方案。 针对移动终端应用的设计，首先简介了Android OS以及开发环境的搭建，在此基础上进行了总体设计，具体功能模块设计这几个方面由浅到深地展开讲解，同时总结了实际开发过程中遇到的一些问题的处理方法。 本文随后着重阐述了智能家居网关系统的软硬件设计。从RF通信模块，USB-TTL模块，Ethernet-RF模块，电源模块几个方面讲解了硬件设计过程以及各模块的工作原理。同时为了配合各种终端设备通信，完成了控制中心后台服务系统设计和开发，主要包括通信服务，存储服务和几个典型应用服务。其中通信服务包括网络通信，串口通信，WIFI通信服务；存储服务包括本地存储和网络存储；典型应用服务包括无线唤醒服务，VOIP语音服务和信息共享服务。 经测试，整套系统有良好的用户体验，系统的稳定性和可靠性也在家庭无线网络环境下得到了充分的验证，最重要的是藉此希望打造一个开放的智能家居系统开发平台，可让更多的人根据现有的通信技术和互联网技术实现更加丰富的应用，促进智能家居行业的发展。
基于嵌入式B/S架构的智能家居远程监控系统开发
这是一篇关于智能家居,B/S架构,CGI程序,嵌入式服务器,智能网关,wifi组网的论文, 主要内容为随着物质生活的日益丰裕,人们对生活幸福感的追求更加迫切,而优质的家居生活正是幸福感产生的源泉,智能家居系统也因此走入了人们的生活。由于物联网技术的日益成熟以及嵌入式系统在工业、家居控制领域的广泛应用,智能家居系统得到了蓬勃发展。 本文详细深入的描述了基于B／S架构智能家居系统的设计。通过对现有智能家居系统开发模式以及功能需求的分析,提出了智能家居系统的总体架构,并且设计出了系统的通信方案,同时给出了系统实现的各个功能模块。智能家居系统以ARM9微处理器作为硬件主控制器,并且以嵌入式Linux操作系统作为软件开发平台,在此基础上,该系统主要实现了两个基本服务：基于室外的远程智能家居监控服务和基于室内的智能管理服务。这两个基本服务主要由家庭智能网关系统、家庭内网系统以及家庭语音系统组成。在系统的实现过程中,论文主要完成了家庭智能网关系统中的嵌入式服务器搭建和CGI智能交互程序的设计、家庭内网中的无线wifi的组网以及系统各功能模块中的Linux程序和CGI交互程序的设计。 最后针对本论文所实现的两种基本智能家居系统服务功能,进行了web远程网页控制测试与语音控制测试。实验表明,各个功能模块满足了系统设计要求,系统总体能够满足家居用户的实际需求,验证了本文设计的B／S架构智能家居系统的可行性。
基于嵌入式B/S架构的智能家居远程监控系统开发
这是一篇关于智能家居,B/S架构,CGI程序,嵌入式服务器,智能网关,wifi组网的论文, 主要内容为随着物质生活的日益丰裕,人们对生活幸福感的追求更加迫切,而优质的家居生活正是幸福感产生的源泉,智能家居系统也因此走入了人们的生活。由于物联网技术的日益成熟以及嵌入式系统在工业、家居控制领域的广泛应用,智能家居系统得到了蓬勃发展。 本文详细深入的描述了基于B／S架构智能家居系统的设计。通过对现有智能家居系统开发模式以及功能需求的分析,提出了智能家居系统的总体架构,并且设计出了系统的通信方案,同时给出了系统实现的各个功能模块。智能家居系统以ARM9微处理器作为硬件主控制器,并且以嵌入式Linux操作系统作为软件开发平台,在此基础上,该系统主要实现了两个基本服务：基于室外的远程智能家居监控服务和基于室内的智能管理服务。这两个基本服务主要由家庭智能网关系统、家庭内网系统以及家庭语音系统组成。在系统的实现过程中,论文主要完成了家庭智能网关系统中的嵌入式服务器搭建和CGI智能交互程序的设计、家庭内网中的无线wifi的组网以及系统各功能模块中的Linux程序和CGI交互程序的设计。 最后针对本论文所实现的两种基本智能家居系统服务功能,进行了web远程网页控制测试与语音控制测试。实验表明,各个功能模块满足了系统设计要求,系统总体能够满足家居用户的实际需求,验证了本文设计的B／S架构智能家居系统的可行性。
基于NB-IoT技术的健康监测智能网关设计
这是一篇关于NB-IoT,智能网关,心肺健康监测,边缘计算,心电信号识别的论文, 主要内容为心肺疾病,包括心血管疾病(CVD)和慢性阻塞性肺疾病(COPD),在老年人群中普遍流行。心肺疾病的早期识别、长期监测和健康管理对于逆转器官损伤和防止进一步加重至关重要。然而,大多数家庭健康监测(HHM)设备需要与特定的智能手机应用程序关联,这导致了监测多个健康指标的操作变得复杂,阻碍了多指标综合分析的可行性。因此,本文设计了一款智能网关,以减少HHM对智能手机的依赖,实现对多个健康指标的同步监测,提高可用性,更好地服务于老年人口。本文还基于该网关设计了基于智能网关的人体心肺健康监测系统,该系统可同时监测心电图(ECG)、肺功能、血压和血氧水平(Sp O2),通过智能网关的边缘计算能力对数据进行实时处理和分析,并实时将心肺健康状况显示在屏幕上。该智能网关嵌入了专门设计的CNN-LSTM人工智能模型,实现了边缘心电信号的实时识别。本课题研究内容如下:(1)智能网关的硬件架构及固件设计:智能网关的主控模块采用性能较高的STM32F429I-Discovery单片机实现对蓝牙模块的驱动,数据的收发、边缘计算、显示,以及对异常心电信号的智能检测;网关与便携式健康监测设备的通信模块采用BLE5.2蓝牙模块WH-BLE106,与云平台的通信模块采用NB-IoT模块WH-NB73-BA。(2)心电异常智能检测模型的设计:基于神经网络的方法,结合心电数据特点,提出一种CNN-LSTM算法模型,该模型用于智能网关对实时心电信号进行异常检测,使网关智能化,缩减正常心电数据的上传量。(3)基于智能网关的心肺健康监测系统设计:该系统将智能网关与学院的健康管理云平台打通,采用市场上的便携式健康监测设备采集数据,网关通过蓝牙接收数据并对数据进行一系列处理,将数据统一发送给人体心肺健康管理云平台。通过测试和评估,该系统可以实现人体心肺健康监测的功用,具有较广泛的应用场景,以及较大的推广价值。
基于WLAN的智能家居虚拟网关的研究和应用
这是一篇关于智能家居,智能网关,WLAN,Android,RF1101的论文, 主要内容为智能家居不仅具有传统的居住功能，提供舒适安全、高品位且宜人的家庭生活空间；还由原来的被动静止结构转变为具有能动智慧的工具，提供全方位的信息交换功能，帮助家庭与外部保持信息交流畅通，优化人们的生活方式，甚至可以节约家庭生活成本。目前的国内的智能家居产品不够丰富，产品之间兼容性差，系统扩展性差，使用和维护成本高，为了突破这些瓶颈，本文从现有的家庭网络环境出发，着眼于实际应用场景和成本，使用无线通信技术，结合Android移动终端和个人电脑来搭建一个通用的智能家居系统平台，一方面这样的系统方便部署，另一方面整个智能家居的核心应用都可以按需定制，具有良好扩展性，同时相对于各种专用的设备和产品来说，使用成本会低很多。 本文首先阐述了智能家居的发展现状，结合常见的智能家居系统结构，提出来自己对智能家居系统设计的一些想法。在深入研究了智能家居系统的组成架构以后，从系统组网技术，网络拓扑结构方面进行了系统设计选型，最终提出了一种基于WLAN的智能家居系统的总体设计方案。 针对移动终端应用的设计，首先简介了Android OS以及开发环境的搭建，在此基础上进行了总体设计，具体功能模块设计这几个方面由浅到深地展开讲解，同时总结了实际开发过程中遇到的一些问题的处理方法。 本文随后着重阐述了智能家居网关系统的软硬件设计。从RF通信模块，USB-TTL模块，Ethernet-RF模块，电源模块几个方面讲解了硬件设计过程以及各模块的工作原理。同时为了配合各种终端设备通信，完成了控制中心后台服务系统设计和开发，主要包括通信服务，存储服务和几个典型应用服务。其中通信服务包括网络通信，串口通信，WIFI通信服务；存储服务包括本地存储和网络存储；典型应用服务包括无线唤醒服务，VOIP语音服务和信息共享服务。 经测试，整套系统有良好的用户体验，系统的稳定性和可靠性也在家庭无线网络环境下得到了充分的验证，最重要的是藉此希望打造一个开放的智能家居系统开发平台，可让更多的人根据现有的通信技术和互联网技术实现更加丰富的应用，促进智能家居行业的发展。
基于双目视觉的码垛区域智能安防系统设计与实现
这是一篇关于智能安防系统,双目视觉,Mask R-CNN,微服务框架,智能网关的论文, 主要内容为随着码垛机在制造业的广泛使用,码垛区域安防系统也备受关注。为消除码垛区域内机械臂对工作人员的安全隐患,传统安防系统主要依赖红外对射探测器、地毯式压力传感器等获取人与机械臂的相对位置,但是这些方法对工厂环境要求高,现场安装复杂,同时也不利于系统后期的远程维护和性能升级。本文以此为背景,完成设计了一套基于双目视觉的智能安防系统,使用人工智能技术对工作人员实现目标识别和测距,结合工业互联网技术实现对码垛机的智能控制。主要研究内容如下:(1)基于双目视觉的目标测距研究与设计。首先对比了三种视觉测距方法,根据生产现场环境选用双目视觉。其次分析了双目测距原理,确定计算深度所需参数为基线、相机焦距和视差值。然后根据市场调查,进行硬件选型。接着对硬件进行标定实验,获取其基线和焦距。对比多种目标检测算法,选用Mask R-CNN完成目标检测;为了实现高效率、高精度的实时追踪,对切片上的人类姿态以时间信息进行积分和轻量化的特征点链接。对比三种立体匹配算法,选用BM(Bidirectional Matching)求得检测目标的视差值。该方法解决了传统方法的准确率低、安装环境要求高和拓展性差等问题。(2)基于Spring Cloud的数据处理平台部署。根据对当前后端框架的技术研究,为保证可用性和拓展性,选用了目前较流行的Spring Cloud微服务框架。根据系统需要,对Eureka服务注册中心、Feign服务调用、Hystrix服务降级与熔断、Gateway智能网关等主要服务进行分析和部署。根据适用场景对TimescaleDB数据库进行设计。在云服务器上搭建RabbitMQ中间件,采用消息队列遥测传输(Message Queuing Telemetry Transport,MQTT)协议实现了云平台与测距模块、智能网关的数据通信。该平台实现了数据存储、计算以及多模块的智能生态集成。(3)基于Python-snap7的智能网关搭建。综合考虑价格和功能两方面因素,选用树莓派(Raspberry Pi)作为网关硬件。面向西门子S7系列的可编程逻辑控制器(Programmable Logic Controller,PLC),使用 Python-snap7库函数实现网关与 PLC 之间的数据交互;使用 RNDIS(Remote Network Driver Interface Specification)协议实现 Raspberry Pi 的无线 4G 通信;使用基于内网穿透技术的ZeroTier对网关进行统一管理。该网关解决了第三方网关的不稳定和数据传输延时较高等问题。(4)系统整体测试。对测距模块进行静态测试和动态测试;对整体系统进行时效性测试和功能测试。由实验结果得:测距模块在5m内误差小于10%,2m内的误差小于5%;每帧图片的检测时间小于0.1s;从视频输入到PLC收到执行指令的时间小于0.5s。结合实际情况对实验结果进行分析,当码垛机正常工作时,该系统可保障目标区域内工作人员的安全。
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