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关键词： 温室环境监测   温度采集   湿度采集   嵌入式系统   物联网  

摘要： 目前我国农业设施的智能化和信息化技术尚处于较初级水平,利用物联网技术和智能监测技术开发温室大棚的远程监测系统,对于提升农业信息化管理水平,提高农产品生产和管理质量具有重要意义。本文结合天津当地葡萄种植农业大棚的环境监测需求,基于物联网技术和嵌入式系统技术设计了农业大棚的温室环境监测系统,对葡萄种植等农业大棚中的温度、湿度、光照强度、二氧化碳含量等环境参数进行监测,并把数据通过无线网络传输到云服务器中,实现数据的实时采集和监测。论文主要工作包括:1、基于物联网技术和嵌入式系统技术设计了温室大棚环境参数采集系统的结构图,分析了温度、湿度、光照强度、二氧化碳含量等环境参数的采集方法,确定了系统结构和功能。2、完成了基于STM32单片机的电路设计,包括原理图的设计和PCB图设计,设计了温度采集、湿度采集、二氧化碳浓度采集、光照强度采集和DTU传输等电路设计等工作。3、基于uCosⅡ系统设计了系统软件,包括软件任务温度采集、湿度参数采集、二氧化碳浓度采集、光照强度采集、DTU数据发送等功能的任务划分,利用互斥体实现了软件的任务间调度和同步。最后完成了uCosⅡ操作系统的移植,实现了整体系统功能。4、制作并完成了包括三组十余个采集节点的温室大棚环境参数采集系统,安装布置在天津滨海茶淀葡萄科技园区进行了验证。实验表明,该采集系统工作稳定可靠,达到了设计目标。

关键词： 物联网   电能质量   传输系统   无线通信   嵌入式系统  

摘要： 随着电网覆盖面积的日益扩大,智能电网建设的需求也日益攀升。对于电能质量的监测也成为电网建设的主要内容之一。本文通过分析智能电网中电能质量监测与传输的实际需求,设计并构建了一个基于物联网的电能质量信息监测与传输系统。系统采用无线传输、窄带物联网、嵌入式操作系统等物联网的核心技术,实现了对电力系统主要节点的电能质量信息的采集与传输,具有较好的实际意义。论文首先在分析国内外现有电能质量传输方案的基础上,给出了基于物联网的电能质量传输系统的总体需求,对实现相关功能所使用的关键技术进行重点阐述。其次,根据传输系统的功能需求,设计了传输采集节点硬件电路实现总体方案,并对微处理器最小系统、存储器电路、通信模块、电源电路、印刷电路板布线及抗干扰等模块的设计进行详细介绍。同时,论文介绍了电能质量监测节点的软件设计方案,使用嵌入式实时操作系统FreeRTOS和轻量级网络协议栈LwIP,分别实现了任务调度和以太网传输的功能。最后,论文对设计出的电能质量传输系统进行测试,测试结果表明论文所设计实现的电能质量传输系统能够满足工程实践中的性能要求。

关键词： STM32   移动机器人   嵌入式系统   运动控制系统   WiFi通信  

摘要： 随着近年来信息产业的高速发展,在工业制造中取得较大成功的机器人正朝着智能化、小型化、可移动的方向发展,逐渐进入教育、家庭、服务、医疗等各种领域。移动机器人是机器人学的一个重要分支,传统的移动机器人受结构限制,运动不够灵活,智能化程度较低,越来越难以满足人们对移动机器人的要求。针对传统移动机器人运动控制性能差,人机交互能力弱的缺点,设计了一种基于STM32微控制器的全向移动机器人。主要工作如下。首先,分析了麦克纳姆轮的结构以及运动学特性,并对其进行运动学建模,得到运动学方程。由运动学方程设计了一种具有三自由度运动能力的全向移动机器人底盘。其次,从全向移动机器人的运动控制、人机交互功能出发,研究其功能实现方案,使用模块化设计方法,研究并实现了全向移动机器人的硬件电路,并基于Cadence Allegro SPB平台,设计了主控制器PCB。全向移动机器人的硬件部分以基于STM32嵌入式微处理器的主控制器为中心,配合WiFi通信模块、超声波避障模块等外围电路组成。第三,完成全向移动机器人的软件设计工作,主要研究了主控制器的软件流程与控制算法,编写了基于RealView MDK的主控制器的嵌入式控制软件,以及完成安卓上位机APP、WiFi通信模块固件设计。最后,对本文设计实现的全向移动机器人进行整体和模块测试。全向移动机器人的硬件电路测试与软件测试结果表明,本文设计的全向移动机器人实现了良好的运动控制与人机交互功能,且具有较强可靠性。

关键词： 实时监控   远程监控   嵌入式系统   无线传输   冷藏车  

摘要： 为了保证产品品质,生鲜食品、疫苗、药品等温湿度敏感性产品在运输过程中必须时刻保持在特定的环境条件下,从而,如何设计有效的冷链物流运输监控系统成为研究的热点课题。近来,信息技术与物联网的迅猛发展,进一步为冷链物流运输的有效监控与数字化管理提供了有利的手段。本文针对冷链物流运输管理与监控问题的实际需求,应用嵌入式系统、传感器技术、无线传输技术、云服务器技术,设计开发了一套冷藏车运输实时监控系统,该系统由车载端嵌入式系统和上位机远程监控系统构成,实现了冷藏车温湿度、GPS、光照、车门状态等信息的实时监控与图像信息的存储。本文的主要研究内容包括以下几个方面。(1)结合冷链物流的管理与监控需求,对影响冷藏车车厢内环境的各参数进行了分析,并据此完成了系统的整体设计以及温湿度传感器、光照传感器、摄像头以及网络等模块的选型,给出了以物联网的感知层、网络层和应用层为基本架构的设计方案。(2)基于STM32F407ZGT6处理器,提出车载端设计方案,并为了缩减成本与体积以及系统的稳定性,进行了各个组成部分硬件的原理图裁剪与电路PCB板绘制。重点针对车载端检测实时性的问题,完成了UCOSIII操作系统的移植及基于此系统的软件的设计与实现。并在此基础上,实现了车载端与云服务器的TCP/IP通讯,并根据温度分布情况,采用分布式布点,利用无线组网模块进行了局域网的搭建,实现了各个小模块间的无线传输。(3)上位机Web端进行了网页界面的外观设计,利用html5进行了前端显示界面的开发,用Ajax技术实现网页的局部动态更新;配置了阿里云服务器,用php进行了服务器端脚本的开发,实现了对服务器端口的数据侦听,设计并连接了MySQL数据库,进行数据的存储与筛选;网页中嵌入了高德地图,可进行车辆实时位置标定。成功完成温湿度、车门状态、报警信息等的远程显示与历史信息的存储和查询等功能。本文所开发的系统实现了从订单产生到结束过程中,冷藏车的实时监控和信息化、数字化管理,并在实验室环境下进行了车载端与上位机的联调测试。结果表明,所测得各方面数据准确,上位机与下位机数据基本同步,且数据交互稳定可靠。系统操作方便、实用性强,具有较好的市场应用前景。

关键词： 电力物联网   密码技术   智能电能表  

摘要： 电力系统是关乎国计民生的重要基础设施,当前,这一行业领域内最热门的词汇莫过于"泛在电力物联网"。所谓"泛在电力物联网",就是围绕电力系统各环节,充分应用移动互联、人工智能等现代信息技术和先进通信技术,实现电力系统各环节万物互联、人机交互,是一个具有状态全面感知、信息高效处理、应用便捷灵活特征的智慧服务系统。

关键词： 嵌入式系统   压力表校准   现场计量检测   LAMP  

摘要： 近年来,随着各行业科技高速发展与革新,特别是移动端和网络新科技不断发展,智能设备应用的影响越来越广泛,计量领域也正面临新的问题和挑战。传统上门现场检测方式已经不能满足现代的各企业事业单位的计量需求。计量设备的便捷化、原始记录无纸化、数据采集自动化、无线化以及线下工作即时跟进是计量行业发展的必然趋势和适应行业改革预期的需求。本项目以校准弹性元件式一般压力表为主要内容。压力表应用广泛,其在计量器具数量中占较大的比例。应用相关软件系统设计理论对现场压力表校准系统进行设计,从功能需求分析开始,确定系统总体结构组织体系。目标为实现在上门现场检测条件下的计量器具的检测、原始数据输入、自动记录计算、上传云平台存档和办公室电脑读取数据处理和打印。利用嵌入式系统开发板实现电子化;使用压力变送器作为标准器,配合数模转换实现自动采集;采用手机或平板远程登录操作和上传数据,实现无线化;通过云服务器和数据库,实现异地数据保存和线下即时读取数据;使用Excel VBA实现线下办公要求。确定软件框架为LAMP+Excel VBA之后,对各部分组件进行了详细的论述,在搭建系统成功后,按照相应规程进行压力示值测试,分析系统进行校准压力表的不确定度分析,然后提供了实际现场应用系统的实例。本系统适用于以电信号输出的便携式传感器作为标准器的直接测量项目,可以快速地部署并实现整个检测流程。论文主要内容包括了系统软硬件组件、设计实现过程、应用实例验证及该系统校准一般压力表的不确定度评定。

关键词： 研究生课程   实践教学改革   嵌入式系统  

摘要： 针对我校研究生嵌入式系统课程实践教学存在的问题,在校研究生教育教学改革项目的支持下,逐步开展了本课程的实践教学改革和探索。紧跟科学技术的发展,以学生的实际需求为导向,更新了实践课程所需的软硬件系统,开创了研究生和本科生共享的开放性实验室,同时运用多种实践教学手段和灵活的课程考核方式,增强了研究生同学对本课程学习的热情和主观能动性,也为他们开展与学位相关的课题研究打下基础。

关键词： 基因武器   隐私权   密码技术   生物信息   隐私泄露   生物认证  

摘要： "由于个人生物信息具有不可替代性,一旦泄露就是终身泄露,除了会对公民造成财产损失、导致隐私泄露外,更有可能形成难以修复的个人身份凭证缺损。"广东工业大学计算机学院院长、教授凌捷介绍。从原理上讲,所有的认证都不外乎服务器端与认证端进行信息对比。在互联网环境下,生物认证产生的特征数据只要进入计算机,就会以0和1的形态在数据库中存储起来。但是,面孔、指纹、虹膜等生物特征都是具有唯一性的,也就是说,生物特征数据库一旦遭攻破,那么相关个体的信息安全将永远不复存在。

关键词： 水产养殖   物联网   云平台   嵌入式系统   上位机   模糊控制  

摘要： 随着世界社会经济的发展,水产养殖产业发生了结构性变化,工厂化养殖的规模正在不断扩大。由于水产养殖环境会直接影响到水产品的质量和经济效益,因而在发达国家,以物联网为核心的各种智能监控系统得以全面普及推行,这也成为现代水产养殖产业升级的重要标志。而在我国水产养殖行业市场中,既存在技术相对先进的工厂化养殖,又存在效率较低的传统式养殖。传统养殖在水质环境监测技术上还存在明显不足,信息化、智能化发展尚不完善,使得水产养殖产业发展增速逐渐减缓,生产效率也缺少提升的空间,并且环境污染也日益严重。因此,引进新兴技术促使传统水产养殖产业转型升级是目前我国农业领域至关重要的研究课题。为此本论文以物联网技术为依据,将检测与控制技术、下位机系统、上位机软件等技术作为基础,以云平台交互作为核心,通过搭建相关硬件并编写对应程序软件,设计一种基于云平台的水产养殖监控系统。首先在硬件方面,本文针对水产养殖特定的环境以及生产需求为系统选择适合的硬件设备及平台方案,从而确定系统的基本框架。再经过查阅相关资料进一步明确系统的设计方案,并对其中的传感器、基于嵌入式处理器的下位机系统、上位机、相关网络通信设备等部分进行了详细的设计。然后在软件方面,选用Keil软件通过C语言编写下位机程序,实现下位机与云平台的通信以及对设备的远程控制。选用LabVIEW软件和Access数据库软件编写上位机软件,实现上位机与云平台的通信以及下位机与上位机的通信。同时对人机交互界面进行了设计,包括云平台页面和上位机软件界面,满足用户的各项操作需求。最后在完成系统基本设计任务后,为顺应水产养殖产业的发展趋势,还应用Simulink软件进行了基于模糊算法的增氧机控制的仿真研究,阐述了模糊控制在水产养殖领域应用所可能达到的效果。

关键词： 粮情监控   嵌入式系统   移植   邻居节点数据的故障诊断算法  

摘要： 针对目前国内粮情监控系统存在的故障诊断难度大和造价成本高的问题,开发了一种结合ARM嵌入式技术、Web技术和故障诊断技术的粮情数据监控系统。论文从硬件平台和软件设计两方面深入分析了粮情信息采集与数据发布的关键技术,并结合分析结果完成监控系统的开发。硬件设计方面,系统采用ARM9架构的处理器为核心构建硬件平台,E09-M1110A作为传感器与系统主控模块间传递信息的无线通信设备。现场传感器分别选用DS18B20、AM2301、MH-Z14三种传感器分别对温度、湿度和二氧化碳浓度进行检测,并通过UART和单总线的方式将数据传送给无线通信设备,最终由无线通信设备通过SimpliciTI协议完成数据的传输,使ARM9为核心的主控模块从现场得到粮情数据并发布。软件开发方面,根据软件运行需求搭建了所需的嵌入式系统平台,实现了 Linux内核移植、bootloader移植、文件系统部署等,嵌入式系统平台使用Boa作为服务器实现系统B/S的数据发布模式,在此基础上利用CGIC库中的相关函数完成粮情数据监控系统服务器网页的设计和高效的SQLite数据库查询目录。为了进一步提高系统自身可靠性,采用基于邻居节点数据的故障诊断算法,用于诊断传感器故障,并通过故障注入的方式验证了算法可行性、有效性。该诊断模块在粮情数据监控系统实际应用效果明显。