J基于点式LED的，智能点灯系统的设计论文
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篇1：J基于点式LED的，智能点灯系统的设计论文
J基于点式LED的，智能点灯系统的设计论文
随着国民经济、国民素质的不断提高，随着我国铁路的不断提速、不断发展，国家对铁路“安全行车”方面越来越重视、对铁路上道使用器材的技术先进性、质量可靠性把关审核越来越严格，尤其对关系到“行车安全”的铁路信号系统器材更为重视。点灯系统就是保障“行车安全”的基础铁路信号系统，与“行车安全”密不可分，因此对点灯系统的研究具有广阔的前景。
1 系统组成
点灯系统是铁路行车信号的灯丝自动转换装置，是保证铁路行车安全的重要信号部件， 是集交流点灯、灯丝转换、故障定位报警为一体的多功能智能点灯系统。点式LED 智能点灯系统由LED 灯头、点灯单元、信号机构、灯丝继电器、监测主机五部分组成，系统整体示意图如图1 所示。此系统功能完整、质量可靠，具有如下特点：
1)采用5 种颜色大功率单颗LED 做为光源满足点灯系统对光学特性的要求。2)点灯单元采用横流驱动等技术保证正常驱动LED负载;采用比较电路以及光敏检测电路检测点灯单元的'主、副丝工作正常与否;采用副丝供电电源做为监测报警电路供电电源，真正做到主电路和监测报警电路物理分离。
3)监测主机硬件采用Cortex-M3内核的ARM 处理器STM32 为主控制器，软件采用操作系统方式实现多任务的调度，人机交互采用触摸液晶屏方式实现，可在触摸屏上直接设置点灯单元地址
码和灯位名称的对应关系，不需另配下载器。
4)通信采用电流环通信方式，根据主机与子机通信回路是否有电流通过来判断是否有子机发生故障报警，这种方式可靠性高、抗干扰能力强、传输距离长[。
2 系统硬件设计
2.1 系统硬件总体设计
点灯单元是基于STM8 单片机， 由主控点灯检测模块、通信报警模块、连接模块、电源管理模块、接口模块5 部分组成， 监测主机是基于STM32103F 单片机，由主控核心模块、通信报警模块、电源模块、转接模块、液晶显示模块组成，
2.2 系统通信报警硬件设计
系统通信报警电路是基于电流环通信方式设计的，包括监测主机通信报警电路如图4 所示、点灯单元通信报警电路如图5 所示。电流环通信过程中，传输两种电流信号，一种为电流报警信号，一种为回执电流信号。监测主机电流环电路和点灯单元电流环通信，在有电流信号传输时，可处于三种状态，发送状态、接收状态、环路沟通状态。发送状态即监测主机电流环电路或点灯单元电流环电路处于方波脉冲发送状态， 整个电流环回路中有方波脉冲信号在传输; 接收状态即监测主机电流环电路或点灯单元电流环电路处于等待接收方波脉冲的阶段; 环路沟通状态即监测主机电流环电路或点灯单元电流环电路处于接收状态时， 依靠自身电流环回路的发送部分电路，沟通整个电流环回路状态。
电流环通信的工作过程如下： 当整个电流环回路无电流信号传输时， 监测主机电流环电路处于环路沟通状态和接收状态， 点灯单元电流环电路处于接收状态;当点灯单元产生电流报警信号时，点灯单元转换至发送状态，每发送完一次电流报警信号，点灯单元就进入环路沟通状态和接收状态， 监测主机仍处于环路沟通状态和接收状态; 当监测主机识别出点灯单元发送的电流报警信号时， 通过调整、变换、监测主机波形校准电路，把电流报警信号信息，转换成监测主机单片机可识别信号， 同时监测主机单片机发送出断开环路沟通状态和接收状态命令，进入发送状态，发送回执电流信号，监测主机每发送完一次回执电流信号， 监测主机就进入环路沟通状态和接收状态;当点灯单元识别出回执电流信号后，点灯单元断开环路沟通状态，进入接收状态。
3 软件设计
点式LED 智能点灯监测系统采用电流环通信的方式实现室内监测主机对室外LED 点灯单元故障的定位和报警。室内监测主机有四路检测通道，每路检测通道最多设置50 个现场点灯单元的寻址地址，通讯方式是采用分机呼叫，总机应答的方式。由于电流环通信回路是通过回路中电流的通断传递信息， 因此在一个通信周期内仅允许一台分机占用总线，若多台分机同时占用总线会导致无法通信。因此分机在通信完成后一定要及时释放总线。
当LED 点灯单元发生主副光源切换后，LED 点灯监测分机上电工作。分机的单片机在上电完成初始化后，首先读取拨码盘设定的地址码，之后以地址码为基准生成一个随机数， 分机单片机的定时器从0 开始以这个随机数为溢出值开始延时， 这样做的目的是给每个分机分配不同的发送起始时间， 避免多台总机同时发送信息造成电流环无法正常通信。当延时结束后，分机的串口开始发送报警信息。电流环通信电路将串口发送出的TTL 电平转换为对应的高低电流， 通过电流环总线将电流传递到主机的接收电路上。总机的电流环通信电路将总线上的电流转换成对应的TTL 电压， 从而使主机单片机的串口接收到分机的报警信息。
在接到分机的报警信息后， 向该分机发送回执码， 若分机接收到总机发过来的回执码则停止发送并永久退出总线， 否则分机暂时退出总线并在一段时间之后重新向主机发送报警信息。各通道的点灯单元编码后都需要与现场真实灯名称一一对应。
4 结束语
点式LED 智能点灯系统主机监测采用电流环通信方式， 该通信方式采用环路电流的有无来判断是否有故障发生， 这种方式可靠性高、抗干扰能力强、传输距离长，可满足站内3 公里，区间15 公里传输距离的要求[6]。此种通信方式配合软件差时设计，能减少甚至避免误报警、错报警现象的发生，为现场施工、使用、维护带来极大便利。
篇2：智能信息管理系统设计研究论文
智能信息管理系统设计研究论文
摘要：随着互联网的快速发展和计算机技术的普及应用，智能化浪潮席卷各个领域，其中，家居智能化管理成为新的发展趋势。由于智能信息管理系统具有方便、高效、智能化等特点，对促进智能家居产业的发展产生积极的影响。通过深入分析用户的需求，构建一个以互联网为平台的智能家居信息管理系统，该系统主要由用户登录模块、视频监控模块、电气设备控制模块等组成，便于用户远程控制各种家居设施。通过一系列的系统测試方法，检验智能家居信息管理系统的稳定性，为用户的日常生活带来极大便利。
关键词：互联网平台；智能家居信息管理系统；系统测试；远程控制
引言
在社会信息化的推动下，智能家居信息管理系统促使人们的生活更加方便、快捷，各种电气设备均得到有效控制和管理。智能家居信息管理系统作为智能家居系统的重要组成部分，无疑在整个系统实施中发挥着重要的作用。因此，智能家居信息管理系统依托新技术的发展对整个智能家居系统起到举足轻重的作用。本文的研究重点是设计合理的智能家居信息管理系统，主要实现远程监控家居环境、实时传输和存储家居环境信息等操作，确保家居环境时刻处于最佳状态，确保智能家居信息管理系统更加信息化、科学化、高效化。
1智能家居信息管理系统用户需求
智能家居信息管理系统是对整个家居环境信息和设备总的控制和管理机构，包含控制电器设备、环境数据查询、视频监控等，同时，需借助B/S架构便于用户通过互联网查询数据信息并控制各种家电设施[1]。电器设备是指系统能够根据用户需求管理的各种电器设备，例如，电视机开关、换台等，同时，能够依据用户设置的信息对设备展开相关的操作，例如，定时开灯、关灯等。数据库能够存储完整的家居历史数据，便于用户实施查询数据，并对历史数据展开分析和评估，实现智能化管理设备的目的。视频监控确保用户可以实时监控室内各个角落，如果传感器发出报警信号，监控设施可展现现场视频信息，并实时传送至信息管理系统中进行保存，便于用户对家居各项风险因素展开评估[2]。
2智能家居信息管理系统各模块及实现
智能家居信息管理系统是为适应大众智能化管理需要而开发的，该系统必须对各种功能展开集中和分块处理，智能家居信息管理系统主要由用户登录模块、历史信息查询、存储模块、数据信息管理模块、视频监控模块等部分组成，其功能模块如图1所示。
2.1用户登录模块用户登录模块是整个智能信息管理系统惟一的入口，用户必须登录成功后方可使用该系统的各项功能。用户登录界面如图2所示.用户登录系统主要包括输入用户名、校验密码等操作，如果用户输入的登录名与密码不匹配或存在错误，系统会自动给予提示，允许输错次数为5次[3]。用户登录该系统后，能够随意展开数据信息查询、电气设备控制等操作。
2.2电气设备控制模块该模块的主要功能是对整个家居环境中的电气设备进行远程管理，便于用户远程控制家居内各项电气设备的正常工作，保障用户的家庭安全。电气设备控制模块有利于外出的用户获取家庭环境设备信息，实现远程监控电气设备，例如，上班匆忙忘记关灯等，即可利用远程PC机范围智能控制家居信息，远程将照明系统关闭，确保家庭和个人财产的安全[4]。同时，电气设备模块包含不同的工作模式，能够进行手动或自动控制。电气设备信息模块能够控制多种电气，从而选择最佳的控制模块。以家居环境中的空调来说，可将空调设定为自动模式，室内温度如果高于上限，空调可以自动关闭[5]；若室内温度低于下限，空调可以自动接通电源，有效节省电费，也能保障家居的安全性。
2.3数据信息管理模块数据信息管理模块的主要功能是检测智能家居环境中的各项信息，检测的信息由各种传感器实现数据采集，传感器达到设定阈值，系统会发出报警信息，通过查询目前传感器信息、报警信息监测整个家居的安全，该模块的运行流程如图3所示。用户登录信息管理系统后，用鼠标单击数据信息管理模块，能够立即查找传感器的实时信息、传感器内的报警信息[6]。传感器数据信息主要划分为人体红外探测采集信息、门禁红外探测采集信息、水浸采集信息等，传感器发出报警信息就是有人或物体违反设定触动传感器，传感器将信息传递至数据信息管理模块，用户登录系统后即可查看此模块的详细信息。
2.4历史信息查询、存储模块该模块旨在把整个家居环境中的各种信息进行存储，达到实时记录家居信息，是整个智能信息管理系统最重要的部分之一。历史信息查询、存储模块主要包含历史信息分析功能、查询功能、存储功能。历史信息存储功能将智能家居中的各项数据进行收集和保存，为用户日后的查询提供充足的准备。历史信息分析功能是指对综合数据展开分析和处理，便于准确评估整个家居环境[7]。历史信息查询功能便于用户在系统中查询家居历史信息，有助于更好地管理整个智能家居环境。历史数据信息查询、存储实现流程如图4所示。用户可以将智能家居中无用或没有参考价值的信息进行删除，为整个系统的其他数据保存在有效范围内提供基本保障，具体删除代码如下:
2.5视频监控模块及实现视频显示模块主要利用B/S架构中的SDK数据包，采用插件的方式把视频显示界面嵌入到信息管理平台内，促使视频远程传递至信息管理系统上，方便用户实时查看家庭视频图像信息。视频监控模块主要包含常规视频监控、传感器报警区域视频监控两个功能，前者能够实时采集、传输室内画面，后者借助传感器报警发出传送的命令，摄像真正指向报警指定区域[8]。同时，视频监控界面配置摄像头控制模块，通过控制模块观察室内各个角落和设备的运行情况。视频模块实现流程如图5所示.
3系统测试要点
从开发软件程序角度来说，在程序开发过程中，不可避免地出现一系列的问题，为从源头上解决程序设计中存在的问题，必须针对设计的.系统展开程序测试。在系统测试过程中，最初将开发系统与实际需求展开比较，通过比较发现两者不吻合之处，并对两者出现的问题实施优化和改进，确保设计的系统各指标达到实际要求。通常情况下，软件测试方法包括静态和动态测试法，静态测试法相对简单，在不需要执行代码的环境下，只是根据用户需求、流程图检查系统是否存在不合理之处，也可对各种源代码实施考察[9]。同时，也可从语法结构、接口等方面入手，检查系统存在的问题。由此表明，静态测试只能发现软件浅层的漏洞。动态测试与上述静态测试法存在明显差别，动态测试法先要让系统运转起来，实际运动与软件相互结合，准确掌控系统哪些地方存在缺陷。必须注意，动态测试法必须执行程序代码，基于输入信号、输出结果对系统展开测试。若输出结果正确，表明系统正常运行，反之，必须对软件进行修改直至正常运行为止。在系统测试时期，重点要为整个系统设计行之有效的测试方案。模块化测试手段主要包括白盒和黑盒测试，本系统主要以白盒测试为主，并将黑盒测试当做系统测试的辅助手段。用户登录模块展开测试的过程中，可通过录入用户名、密码查看界面具体反映，掌握系统的容错、纠错能力，保障用户登录模块的稳定性。电气设备控制模块重点对家居环境中的电气设备控制、信息获取展开测试，采用模拟数据和真实事件两种方法，经过大量操作实施压力测试，保障模块可以准确、稳定地控制设备。数据信息管理模块的主要功能是传感器数据采集信息、显示信息、测试数据报警信息，使用模拟数据显示、模拟报警信息显示、触发真实传感器数据报警等手段验证模块的稳定性。视频监控模块通过实施监控视频报警区域监控测试，大量触发传感器检测视频是否正常传送，借助大量压力测试确定模块是否稳定。历史信息查询、存储模块旨在存储、分析、查询历史信息，采用模拟数据、存入真实数据确定该模块是否稳定。对模块展开压力测试和程序代码测试，明确代码的有效性，促使代码执行效率更高。通过一段时间的测试可知，在大量压力、白盒测试、黑盒测试状态下，用户登录模块、视频监控模块、电气设备控制模块均能满足用户需求，系统稳定性良好。
4结论
本次设计的系统以互联网为平台，由用户登录模块、视频监控模块、电气设备控制模块等部分组成，以期为智能家居产业的发展提供重要支撑，通过系统测试可知，整个系统的安全性、稳定性较高，在日后需要不断完善该系统的各项功能，推动智能家居行业的人性化、智能化发展。
篇3：智能住宅小区弱电系统设计论文
一、智能住宅小区弱电系统设计概述
智能住宅小区内的弱电系统一般由通信、安全、管理、服务等方面的内容组成，集成了居室报警紧急呼叫、边界监控、远程抄表、车库管理、机电设备自动化管理、卫星接收和有线电视、互联网和综合信息服务等部分，便于为居民提供一个完整、舒适、幽雅的生活环境。现谈谈智能住宅小区弱电系统的功能和特点。
二、设备管理系统
在智能住宅小区内设置物业管理中心，由物业管理部门对住宅小区的公共设备进行监控和检测。比如对供电、供水、供热、电梯、公共照明等系统设备状态的监测。
住宅区为了便于管理，常与保安中心合建，主要包括水、电、气自动抄表计费系统、停车场管系统、楼宇自控系统和家电自动控制系统。基于自动抄表系统的数据采集系统定时采集居民家的水表、电表、气表的数据，在此之前要指定好当地水、电、气三者的价格，就可方便地自动计算费用，并打印出读数、计费的情况。并存储在存储器中。
三、公共信息服务系统
（一）小区信息发布
小区信息发布是现代智能小区人性化和信息化的一个重要体现，在于提高服务性。其主要为小区的户主提供各式各样的信息，比如天气预报、警告、小区物业管理通知、停水停电通知等，以方便用户每日生活。
（二）紧急广播与背景音乐
由于考虑现代的智能住宅小区范围较大，少则数十栋，多则几十栋，居住的人员众多，繁杂且不便于管理。如发生紧急事件时，将会面临着一个很大的问题，所以必须有组织地进行应对，这就要依靠紧急广播指挥疏导。而在平时，小区内可以播放一些文娱节目和公共通知，比如下班时间、午饭时间、老人晨练期间、居民饭后在小区园林景观散步的时间以活跃气氛。丰富人们的业余生活。
（三）信息资讯服务系统
我们这里所说的信息资讯服务系统主要提供与用户生活息息相关的信息，即便民信息，比如小区设施更换、道路堵塞、下水道维修、小区附近是否发生了交通事故等，用户可以通过它及时准确地了解与自己有关的信息，以免造成堵车或者人流拥挤等现象，以提高小区居民的生活质量。
四、安全防范系统
安全系统是智能住宅区的重要组成部分。在小区的'安全防范系统的设计中，一般而言，建设闭路电视监控系统形成小区的第一道防线，住宅区内一般设置保安安全管理中心，各安全子系统主机及控制设备均布置在保安中心，安全系统由周边及环境报警系统、楼宇对讲系统和家庭防盗报警系统构成，住户和小区门口的访客对话、及住户对单元门口访客的确认和对单元门口的控制，形成小区的第二道防线，层层设防、严密监控、综合管理，让业主生活在无形防盗网之中，反而比有形防盗网更安全、更舒适。
（一）周界防越报警
这是小区的第一道防线。物业管理公司在围墙上设立周界防越报警系统，以防止有非法企图的人员从围墙或栅栏等处非正常进入小区，。比如在栅栏上安装红外线对射探测器，当有人翻越围墙或栅栏时，将红外线阻断，阻断信号传送至保安部门，向管理中心报警，同时还可以用闭路电视监视系统，加大监控手段，以便保安人员及时处理警情。
（二）闭路电视监视系统
在住宅小区的公共建筑、主要通道、重要出入口安装摄像机，摄像机将图像传达送到管理中心，让控制室内值班人员通过电视墙一目了然，对整个小区进行实时监视和记录，全面了解住宅区发生的情况。
（三）可视对讲系统
在住宅区内设可视对讲，用来实现访客与住户对讲。住户通过对讲，确认访客身份后，可直观地了解访客情况，遥控开启防盗门，防止非法人员进入楼内，确保住户安全。同时各栋对讲主机与保安中心管理主机联网，保安中心可随时了解住户求救信号。
（四）家庭防盗报警系统
为了保证住户的人身、财产安全而设置的。家庭防盗报警系统采用了各类传感器，通过传输线缆传递信息，能够及时迅速地解决报警问题，可以在最短的时间里制止户外不法分子的闯入，也能够在最短的时间里满足住宅用户的紧急需要。
（五）电子签到器
为了规范保安员上岗情况，避免保安人员的偷懒怠工。物业管理公司有必要设置电子签到器，电子签到器设在住宅区内主要道路、盲点、死角等处。由计算机记录每一次保安人员巡视小区之后的签到情况，用来判定保安员巡更路线和签到时间等内容。若保安员未签到时，中心电脑会立即提醒值班人员去了解情况及早发现问题。
参考文献：
[1]张瑞武，智能建筑，清华大学出版社..8.
[2]洪元颐、李宏毅，建筑工程电气设计.中国电力出版社..4：65～206.
[3]李文峰、张文琪、何敏丽，弱电系统综合布线.西安电子科技大学出版社.2003.4.
[4]黎连业，综合布线系统弱电工程设计与施工技术，电子工业出版社..5.
[5]彭祖林、谢晓竹，网络系统集成需求分析与方案设计.北京:电子科技出版社，2004.11.
[6]刘军明.弱电系统集成.科学出版社..5.
[7]刘晓辉，杨卫.综合布线与组网工程.北京:科学出版社，2005.11.
[8]杜思深，刘晓琪.综合布线.北京:清华大学出版社，.1.
篇4：智能变电站二次系统设计论文
2.1系统构成
过程层、间隔层、站控层是变电站二次系统在功能逻辑方面的划分。其中站控层对间隔层以及过程层起到一个全面监测与管理的作用。其主要构成是操作员站、主机、保护故障信息子站、远动通信装置、功能站。间隔层具有独立运作的能力，能够在没有网络的状态下或是站控层失效的状态下独立完成监控，由测量、保护、录波、相量测量等组成。过程层主要进行采集电气量、监测设备运行状态以及执行控制命令的工作，由合并单元、互感器、智能终端构成。
2.2网络结构
过程网络的组网标准是电压等级。主要的网络形式有双星形、单星形、点对点等。通常要依据不同电压等级和电气一次主接线配置不同的网络形式。单套配置的保护及安全自动装置、测控装置要采用相互独立的数据接口控制器同时接入两套不同的过程层网络。双重化配置的保护及安全自动装置应分别接入不同的过程层网络。单星形以太网络适合用于110KV变电站站控层、间隔层网络。双重化星形以太网络适合用于220KV及以上变电站站控层、间隔层网络。考虑到变电站网络安全方面以及运行维护。智能变电站，特别是高电压等级、联网运行的变电站，在兼顾网络跳闸方式的同时仍保留直采直跳的方式。
2.3二次系统网络设计原则
本文以220KV变电站为例，分析站控层设备的配置。远动通信装置与主机均采用双套配置，无人值班变电站主机可兼操作员工作站和工程师站。保护及故障信息子站与变电站系统共享信息采集，无需独立配置。
1）网络通信设备配置需按一定原则进行。特别是交换机的端口数量一定要符合工程规模需求，端口规格在100M~1000M范围内。两台智能电子设备所接的数据传输路由要控制在4个交换机以内。每台交换机的光纤接入量要控制在16对以内。由于网络式数据连接中交换机起到重要的作用，为保证智能变电站的安全运行，交换机必须保证安全稳定，避免故障的`发生。
2）应对独立配置的隔层设备测控装置进行单套配置，采用保护测控一体化装置对110KV及以下电压等级进行配置，采用保护测控一体化装置对继电保护就地安装的220KV电压等级进行配置。继电保护装置的配置原则与常规变电站一致，220KV变电站故障录波及网络分析记录装置按照电压等级分别配置，统一配置110KV及以下变电站，单独配置主变压器。
3）过程层的配置。对于110KV及以上主变压器本体配置单套的智能终端，对于采用开关柜布置的66KV及以下配电装置无需配置智能终端。在配电装置场地智能组件柜中分散布置智能终端。
4）合并单元的配置。110KV及以下电压等级各间隔单套配置，双重化保护的主变各侧冗余配置，同一间隔内电压互感器和电流互感器合用一个合并单元。
3结束语
综上所述，智能变电站的发展、变革以及建设是实现电网发展完善的基础。智能变电站二次系统设计方法的不断发展优化会促进智能变电站作用及优势的更好的发挥。针对我国智能化变电站二次系统设计的实践经验及相关原则，其应用发展道路一定会更广阔。
篇5：智能变电站二次系统设计论文
1.1保护配置
保护配置主要从变压器保护、线路保护以及母线保护三个方面进行。在进行线路保护时要注意提高采样值差量和暂态量的速度。在进行变压器保护时要注意励磁涌流的影响，通常会采用广义瞬时功率保护原理来辅助差动保护。这两点都是易于实现的主保护原理。广域后备保护系统由于其具有智能决策功能，可以在进行后背保护在线整定时集中全网信息，利用最少的通信量最快的数据更新速度完成决策工作。智能变电站二次系统在进行保护时简化了原来的布线，将主保护功能由原集控室下放到设备单元内，使通信网络的负担减轻。并利用集中式母线保护和具有主站的分布式差动来实现母线主保护。
1.2通信配置
在通信配置这一方面，智能变电站与传统变电站的差别不大，但是就其发展而言，数据的更快速的传播与数据量的加大会对通信配置提出更加安全可靠的要求。1.3计量配置采用三态数据为预处理数据的计量模块，进行误差量溯源实现现场检验和远程检验。根据计量模块所具有的通信优势，促进变电站与大用户之间的互动，进行信息采集与资源的优化配置，促进各个智能化电网环节的协调运行。
篇6：智能停车收费管理系统设计探讨论文
智能停车收费管理系统设计探讨论文
摘要：目前，停车场收费管理系统多采用传统的停车场收费管理办法，此方案工作强度大，人为误判概率较大。如何提高收费管理的智能化水平，提高管理工作人员的工作效率及正确率已成为迫在眉睫的问题。据此，设计主要介绍了一种单片机控制的智能停车场管理系统。
关键词：智能停车系统；单片机；控制系统
近年来，随着国产化汽车的快速发展以及国内生活水平的不断提高，导致私家车辆迅猛增加。为了解决现有停车收费系统存在的工作效率低、易漏报错报等问题，本文提出了智能收费系统，以实现简洁、稳定、实用的停车场管理信息系统，旨在避免误记录、易操作等，以满足不同停车场的信息管理需求。
1系统设计总体框架
智能收费系统采用单片机控制，利用红外线检测进行信号传输。此系统所需存储容量小，具备自动开关功能、计费显示功能以及查询打印功能等。同时，该系统可以根据需求不同，进行软件修改，以实现灵活性调整。本系统采用红外对管检测进入的车辆，并通过系统信号传输功能，传输给单片机控制单元，实现大门的开启关闭等。
（1）信号检测单元。信号检测单元安装在停车场入口和出口处，用于检测是否有车辆进入或者驶出停车场。一旦接触信号，即将信号通过电路系统传入单片机控制中心。
（2）栏杆控制单元。在检测单元将信号传输至单片机控制单元以后，控制单元会根据信息作出判断，并对控制继电器进行控制，实现电机的运转，进而实现控制栏杆的开启关闭。
（3）单片机控制中心。智能停车收费管理系统采用的单片机是AT89C52，该单片机是系统控制的核心，主要功能是通过信号的传入，实现系统的智能监控。该系统通过控制驶入停车场的车辆数量，与停车场本身停车位数量的对比，来输出停车场的剩余车位数量。同事，会根据停车数量来计算停车费用。
（4）显示部分。显示部分主要是通过电路板来输出信号显示信号的。对外，主要显示剩余停车位数量。对内主要显示停车数量和停车费用等。当车位剩余为零时，栏杆自动关闭，不允许车辆进入。
2硬件设计
本次系统硬件设计主要是指主控芯片MCU的设计。单片机是本次系统的主要核心部件，集成了微处理器（CPU），存储器、各种输入接口和输出接口等。单片机的种类类型比较多，适合可选的相对较多，对于PIC系列单片机，其内部带有集成的A／D转换模块，但是其转化精度相对较差，编辑语言工序较为复杂。而51系列单片机，虽然成本很低，编程工序也较为简单，但是其内部不带A／D转换功能，在整车运行过程中，运行的速度比较慢，适应性较差。对比后，我们选用STC系列。STC89C52单片机内部存储器空间为8K，成本价也不高，性能也比较稳定，是一款具有很强功能的微处理器。因此，本设计主控芯片的优良选择。
3软件设计
硬件软件是系统的基石，软件系统则是系统的控制核心。根据停车场具体的'操作流程，我们进行了相关软件的系统设计。程序设计是用计算机进行编辑，通过计算机将信号转化为计算可以识别的语言信号。系统软件的质量直接影响整个系统功能的实现，软件步骤简明，输入输出的效率就会较高。为了进一步固化软件系统设计，提高软件系统治疗，我们在编辑软件时，采用了以下几个步骤：
（1）分析问题。在进行智能停车系统的设计时，首先需要明确系统本身需要解决的问题，然后根据问题进行分解，得出相应的执行机构、控制机构、信号采集等组成部分。紧接着，我们结合系统本身所需解决问题的以及各组成部件进行分析，汇总相对应的结构图，以便于设计出合理的软件总体结构。
（2）绘制程序框图。系统部件单元设定完毕后，我们需要根据结构图绘制相对应的程序框图，在设计程序框图时，需要考虑执行元件的功能实现步骤，进而绘制计算相对应的程序图。程序框图时程序设计的重要节点，程序框图的正确与否直接关系到程序执行单元执行功能的好坏。
（3）程序编辑与设计。程序设计是软件设计的重要组成部分，因此在设计程序时，我们首先需要考虑软件系统的具体功能及系统组成部分。目前，此智能停车收费系统主要包括：定时器／计数器、中断、堆栈等。在进行程序编辑设计时，我们必须按照程序框图进行设计，并结合实际情况编制相对应的指令系统及控制系统等。
（4）程序调试。软件及硬件设计完毕后，为了验证系统的可行性，我们可以通过编辑软件编辑出符合实际需要的程序，进行仿真模拟调试。在进行调试前，我们必须确保程序采用的编码符合设计规范。如果源程序有语法错误或者执行程序不符时，我们可以针对文件进行修正补充，直到程序调试的结果符合设计要求。最后，在进行一次系统的调试，调试过程中，我们应保证各项功能都得到全面的验证，直到成功。
（5）程序优化。智能收费系统不是一成不变的，随着市场运行的变化以及客户的需求变化，我们会在程序运行一段时间后，针对一些不足的地方或者常会出现一些不得当的地方，进行程序的编制修改。编制程序修改完毕后，我们依然需要进行程序调试及模拟仿真。程序不断优化，必然会使得系统不断优化，我们需在优化各功能程序时，进行综合考虑，使其模块化，进而缩短组成结构，加快运算速度等。
4结束语
智能停车收费管理系统可以应用于各类超市、商场、地铁站口、火车站等地方，系统结构简单，功能齐全，成本具有较大优势，可以满足各类大中型停车场的要求。此外，该系统还可以实现信息加密和各种功能扩展，通过改进可成为通用型收费管理系统。
参考文献
［1］秦前清，杨宗凯．车库控制分析［M］．西安：西安电子科技大学出版社，1994．
篇7：在线干式检漏系统设计论文
1.1气动回路整体设计
压差传感器一端连接稳定的气压口即高压口，一端连接被测件滤清器的出口即低压口，当测量开始时，打开气动阀1和2，关闭气动阀3，压差传感器两端压强相同，输出的电压恒定。一段时间后关闭气动阀2，滤清器会有少量的泄漏气体导致传感器低压口和高压口形成压强差，引起输出的电压变化，采集卡实时采集压差传感器的电压变化并传输到PC机中计算和显示。
1.2数据采集硬件设计
本文采用的高精度微压差传感器是由美国丹纳赫Setra公司开发，采用差分形式，量程为－500Pa～＋500Pa，按线性关系输出电压，精度为0．08％FS，能达到4Pa的微小测量。数据采集卡采用NI公司的USB－6229高性能采集，该采集卡可多路同时采集数据，但是分时工作，具有USB2．0串口。传感器的输出端口与数据采集卡的模拟信号输入端口相连接，数据采集卡与PC机通过USB接口连接，实现数据从传感器到PC机的传输［1］。
1.3控制电磁阀硬件设计
为了使检漏系统气动回路实现检测所需的通断控制，本文选用日本SMC公司的VX2120M－02－5D1型二位二通电磁阀进行控制。由于数据采集卡无法提供足够的功率控制电磁阀的通断，本文选择以小型继电器作为中间开关与数据采集卡的数字I／O端口连接，实现控制继电器的通断进而控制电磁阀。
篇8：在线干式检漏系统设计论文
2.1数据采集软件设计
通过LabVIEW软件编写程序和数据采集卡实现对数据的实时采集、存储、处理、显示和生成可供日常电脑查看的报表。图形化编辑语言G语言是开发LabVIEW程序的专用语言，编制的程序是框图形式，采用数据流方式编程，该编程方式直接决定了VI及函数的先后运行顺序，同样，程序框图前面板中提供很多外观与传统仪器类似的控件，可用来方便地创建用户界面。在数据采集程序框图中，在“DAQ助手”的任务配置属性页完成各参数的配置，While循环结构实现数据的'连续采集。采集的数据分4路，其中两路直接连接显示控件和波形图表，可直观地在前面板实时显示采集的电压值和电压与时间的曲线图；一路根据压差传感器参数来进行算术运算并连接量表控件，通过量表的指针变化实时显示试验过程中的压差变化；最后一路存储数据，用于试验后续的处理和分析。
2.2数据存储软件设计
应用TDMS文件格式，这部分首先是打开用于读写操作的．tdms文件，如没有则创建一个新的文件，然后把采集到的数据写入该文件，达到存储的效果。该程序存储的数据可作为后续实际应用中的检漏依据，便于处理、分析和供其他人员查看。
2.3电磁阀控制软件设计
电磁阀控制程序是采用DAQmx－Data Acquisition开发设计的，该程序用来控制数据采集卡数字I／O端口的高低电平，程序中前面板的输出信号按钮控制条件结构的真假，While循环重复执行代码片段直到再次点击输出信号按钮。以上程序通过控制前面板输出按钮来实现控制继电器的通断，从而控制电磁阀的通断。
3试验结果
分析为了验证设计的检漏系统是否可以对柴油滤清器泄漏量进行测量，共进行了4次试验，具体试验步骤如下：第一步：连接气动回路和采集控制系统电路并通电，气泵开关打开，调节减压阀至0．4MPa，准备工作已经完成。第二步：阀1、2打开，阀3关闭，滤清器充气10s。关闭阀1，稳定20s，关闭阀2的同时点击PC机中的采集数据和存储数据按钮。电脑界面实时显示经过采集和处理的泄漏量波形图并与标准泄漏量比较，判断出该滤清器是否合格。第三步：打开阀2、3，滤清器中的气体排除，拆下滤清器，换下一个滤清器，重复试验。
4结束语
由试验结果可知，本文设计的在线干式检漏系统将高精度压差传感器和LabVIEW强大的数据采集处理功能结合起来，能够快速、简单、准确地检测出滤清器的泄漏量是否合格，省去滤清器水检流程和烘干步骤，减少劳动力，节约了时间和成本。
篇9：基于单片机的智能LED紧急刹车灯的设计开题报告的论文
基于单片机的智能LED紧急刹车灯的设计开题报告的论文
一、开题报告背景和意义
汽车发生追尾的真正原因是因为前后车“刹车不同步”。急刹车时，后车司机始终滞后于前车，对于120 km／h的车速，需要向前多冲17米。哪怕向前少冲1米,也许就少发生一场追尾事故。本开题报告研究的智能LED紧急刹车灯系统是在车辆紧急刹车时，利用LED车灯优异的特性快速点亮刹车灯,警示后车，从而避免事故发生。本开题报告将以STC89C51单片机为控制核心利用加速度传感器迅速获取车辆加速度的变化，并将结果传输至STC89C51单片机，STC89C51单片机再对接收到的加速度信息进行判断、处理，并根据处理决定是否点亮紧急刹车灯。
二、开题报告任务的主要内容
本开题报告主要完成基于STC89C51的智能LED紧急刹车灯的设计与制作。
1．主要任务：
（1）完成加速传感器与LED控制等相关资料的收集整理；
（2）完成电路原理图的设计；
（3）完成印刷电路板设计与制作；
（4）完成软件设计；
（5）完成软件与硬件的联调，实现设计功能；
（6）完成对制作实物的测试；
（7）完成毕业设计报告。
2．设计要求：
（1）以单片机作为核心控制元件；
（2）当车速下降时即点亮刹车灯；
（3）为了增强亮度，车灯不少于24个LED。
三、已具备的条件
学院实验室拥有单片机程序下载板、PROTUS程序仿真软件、PROTEL99SEPCB
制作软件、MEDWIN程序编译软件等开发条件。在校其间我们学习和掌握了以上硬件和软件的使用方法。此外我们可以方便的购买到元器件，例如：LED发光二极管、芯片STC89C51、MMA1260D传感器等。最后，学院和校内外基地均有单片机应用系统的项目开发和胜任毕业设计指导工作的师资团队，为本开题报告的顺利完成提供了软硬件的保证。
四、开题报告任务实施思路与方案
本系统设计的硬件电路主要是由单片机控制电路、传感器、电压比较器电路、电源电路、发光二极管阵列电路等组成。图1所示为系统硬件结构框图：1．单片机控制电路
单片机控制电路由STC89C51型单片机、电压比较电路构成，用于将采集到的'加速度传感器信号，与预先设置的阈值相比较，控制发光二极管的闪烁，如图2所示。STC89C51判断和处理加速度传感器MMA1260D测得的信息，若满足条件则通过单片机的I/O口产生3路信号施加到3个继电器依次对内、中、外三圈的LED灯进行点亮控制。若不满足条件，则LED灯熄灭。
2．传感器与单片机的接口电路
MMA1260D加速度传感器对汽车加速度数据进行采集，MMA1260D加速度传感器的输出电压与加速度成正比。MMA1260D加速度传感器的输出电压通过电压比较器与某一阀值比较，电压比较器的参考电压值可通过电位器调节，以此来调节刹车指示灯的敏感程度。单片机根据电压比较器的两个不同状态判断是否点亮刹车指示灯。
3．稳压电源电路
稳压电源电路由7805组成，可将外接电源转换为稳定的+5 V电源，向STC89C51和MMA1260D提供稳定的5 V电源。该电路主要由二极管、电阻、三端稳压管、电容构成。当紧急刹车时，+12 V先通过电阻降压(主要是为了三端稳压管散热)，然后再通过三端稳压管电路稳定于+5 V，并与单片机、发光二极管及加速度传感器电路连接。
发光二极管电路由LED、二极管和电阻构成，LED车灯的放置遵循由内到外摆成3圈，用于紧急刹车灯时由内→中→外→内循环点亮熄灭，且亮度较高，以此警示后面的司机注意刹车。该电路主要由STC89C51单片机的3个引脚控制，其LED车灯放置5.软件设计
根据系统硬件设计的相关要求，软件设计用于完成系统的初始化、对加速度传感器信号提取与分析，并根据设置的门限来决定是否点亮紧急刹车灯。系统软件流程设计如图4所示。采用汇编语言编程，实现紧急刹车灯功能。一旦系统满足门限条件，可使内、中、外三圈灯通过延时不断以高亮度闪烁，并循环判断条件来决定是否继续点亮刹车灯，这样就易于引起后面汽车司机的警觉。一旦门限条件不满足，刹车灯熄灭，单片机继续判断。(责任编辑：1011)
五、预期目标
完成加速传感器与LED控制等相关资料的收集整理；完成电路原理图与印刷电路板的设计；完成硬件制作；完成软件设计并与硬件联调，实现设计功能，使其具有反应速度快，辨别效果好，耐震性强的特性。
最终完成一个完整的、可以实际应用的控制基于STC89C51的智能LED紧急刹车灯的设计的实物。
篇10：嵌入式系统智能快递柜设计研究论文
嵌入式系统智能快递柜设计研究论文
摘要：近年来，电商的不断发展，在为人们的生活带来了极大便利的同时，也促进了我国快递行业迅速成长。智能快递柜的开发，是快递行业物联网+升级的重要实践，在一定程度上解决了末端配送问题，可有效降低物流成本，为客户提供更高质量的服务。因此，智能快递柜的发展是未来智慧社区、智慧社会发展的趋势。针对“最后100米”配送环节，文章设计了一种智能快递定点自取系统。
关键词：智能快递柜；物联网；充电桩
随着电子商务的发展，网购已成为人们主要的购物方式之一，并且发展势头迅猛。纵观现在的快递业，大体上由两种形式组成，即人工快递投取和快递柜自动投取[1]。本文基于嵌入式系统设计一种多功能智能快递柜，作为嵌入式技术在智能快递柜领域的探索性研究，可为以后建立大型的智能快递投递系统奠定基础。
1电路硬件设计
智能快递柜的整体系统框如图1所示。系统分为电源系统和控制系统两大部分。电源系统部分主要包括太阳能电池板、电源管理模块和可充电电池。
1.1太阳能电池板基于绿色环保考虑，本文设计的智能快递柜电源部分增加了太阳能电池板，减少对市电的使用。太阳能电池板目前市面上主要有3种：晶体硅电池板、非晶硅电池板、柔性太阳能电池。晶体硅电池板分为两种：单晶硅型和多晶硅型。单晶硅太阳能电池的光电转换效率为18%左右，最高的达到24%，转换效率最高但制作成本很大。多晶硅太阳电池的光电转换效率约16%左右。从制作成本上来讲，比单晶硅太阳能电池要便宜一些。此外，多晶硅太阳能电池的使用寿命也要比单晶硅太阳能电池短。从性能价格比来讲，单晶硅太阳能电池还略好。非晶硅太阳电池的主要优点是在弱光条件也能发电。但非晶硅太阳电池存在的主要问题是光电转换效率偏低，国际先进水平为10%左右，且不够稳定，随着时间的延长，其转换效率衰减。柔性薄膜太阳能电池不需要采用玻璃背板和盖板，重量比双层玻璃的太阳能电池片组件轻80%，可以任意弯曲，安装的时候也不需要特殊的支架。缺点是光电的转换效率要比常规的晶硅组件低。在本文设计的智能快递柜电路系统中，太阳能电池板主要需考虑的方面为成本、发电功率和发电效率，因此可以考虑采用多晶硅太阳能电池板。但结合具体环境，在有些光照条件欠佳的地方可以采用非晶硅太阳能电池板[2]。
1.2电源管理模块稳定可靠的电源是电路系统稳定工作的基本条件，因而对电源模块的性能参数要求必然不低。在本文所设计智能快递柜电路结构中，电源管理模块的作用如下：
（1）将市电转换为系统电路所需直流电。
（2）将市电和太阳能电池板发电进行功率分配控制，尽可能减小市电的使用实现节能环保。
（3）在供电正常时对可充电电池进行充电和维护，在断电时切换使用可充电电池作为电源，保证系统在断电后也能正常工作。
1.3可充电电池在本文设计的智能快递柜电路系统中，可充电电池用于断电时为系统提供应急电源。锂电池轻巧且容量大，但基于成本考虑，可以采用铅蓄电池。控制系统包括主控模块、GPRS模块、语音模块、触摸屏、键盘、摄像头模块和继电器模块。1.3.1主控模块主控模块为本系统的核心，用于进行所有数据的处理。在本文设计的智能快递柜电路系统中，综合考虑开发成本、开发难度、芯片性能等，本文采用树莓派3B作为主控模块。
1.3.2GPRS模块在本文设计的智能快递柜电路系统中，GPRS模块用于网络通信，采用SIM800A模块。SIM800A是SIMCOM公司推出的一款高性能工业级GSM/GPRS模块，可以低功耗实现语音、DTMF、SMS（短信，彩信）、GPRS数据的传输。
1.3.3语音模块在本文设计的智能快递柜电路系统中，语音模块用于对用户进行引导和提示。由于树莓派上带有音频输出接口，所以为实现语音播报，只需外接功放和扬声器。
1.3.4触摸屏本文所述的触摸屏为带触摸功能的显示屏，即包括显示屏和触摸面板。在本文所设计的智能快递柜电路系统中，显示屏重点在于可靠性，需在室外环境下长期使用。同时，尺寸也不要求很大，能满足软件界面的显示即可，因而可以考虑10.1寸以下的LCD显示器。由于树莓派上带有HDMI视频输出接口，因而可以采用HDMI接口的显示器。触摸面板种类很多，对于本文所设计的智能快递柜电路系统，主要考虑的.因素是成本和可靠性，因而可以采用五线电阻屏。关于硬件的连接，树莓派上带有USB接口，可以直接将电阻屏驱动板和树莓派通过USB直接连接，通过在树莓派上安装驱动实现触摸输入。
1.3.5键盘在本文所设计的智能快递柜电路系统中，键盘用于额外的输入设备，避免在触摸屏异常时用户无法输入。在本设计中用户的输入仅为数字，因而采用USB接口的数字键盘即可。
1.3.6摄像头模块随着技术的发展，用户的输入方式在很多场合已变为操作简易的“扫码”，在本文所设计的智能快递柜电路系统中，摄像头模块用于读取用户的二维码、条形码，可以直接通过“扫码”进行输入操作，使得系统的使用更为简便。
1.3.7继电器模块在本文所设计的智能快递柜电路系统中，继电器模块用于驱动快递柜各个货柜的电磁锁，继电器模块在电路上主要包括继电器驱动模块和继电器。
2软件设计
本文所设计的智能快递柜软件设计包括界面设计、后台程序设计和数据库设计。界面设计可通过QT实现，界面并不复杂，根据用户操作流程可分页设计为欢迎界面、登录界面、寄件收件界面。同时，可嵌入多媒体播放器用于播放广告。后台程序主要包括底层驱动程序和后台数据处理程序。底层驱动程序用于树莓派对硬件电路进行操作，包括GPRS模块的串口驱动程序和继电器模块的驱动程序。后台数据处理程序可以通过中断和顺序执行结合的方式，通过中断检测键盘、触摸屏和摄像头模块，当有用户输入时进入输入界面，将用户输入的数据与数据库进行对比，根据结果通过继电器模块控制相应的柜门打开，过程中通过语音引导用户操作。在系统闲时通过GPRS模块与服务器端通信，更新本地数据库。
3结语
智能快递柜的开发，是快递行业向互联网转型升级的重要实践，在一定程度上解决了末端配送的问题，并且可有效降低物流成本，因此，智能快递柜的发展是未来智慧社区、智慧社会发展的趋势[3]。本文所设计的基于嵌入式系统的智能快递柜，通过太阳能电池板实现节能环保，具有多种交互方式，具有一定的便利性，可为以后建立大型智能快递投递系统提供技术参考。
[参考文献]
[1]刘立华.智能快递柜自助服务的应用及其发展方向[J].物流工程与管理，（8）：54-55.
[2]车孝轩.太阳能光伏发电及智能系统[M].武汉：武汉大学出版社，.
[3]于春艳.智能快递柜自助服务[J].中外企业家，2015（3）：236-237.
篇11：智能航标作业数据管理系统设计研究论文
智能航标作业数据管理系统设计研究论文
摘要：通过整合现有卫星定位、船舶导航、航标基础数据等技术，建设一个兼顾航标定位、作业导航、航标资料管理、作业信息共享的信息化平台，将进一步提高航标作业的安全性、准确性和便利性。
关键词：智能；航标作业；数据共享；电子海图
“十三五”时期，在国家海洋强国战略和辖区经济社会迅速发展的大背景下，辖区港口、海洋工程建设规模不断扩大，导助航设施数量逐年增加，航标维护工作量也随之增长。北海航海保障中心“十三五”规划中明确提出“提升航标业务管理信息化水平，提升航标管理效率”的要求，为促进现代信息技术在航海保障服务领域的深度应用，建立基于互联网络的综合航海保障体系，加强对信息数据的感知、传输和管理，综合天津航标处辖区航标维护工作任务特点和航标维护设备能力情况，拟研究开发智能航标作业数据管理系统。
1.浮标作业现状分析
随着港口和海洋工程的发展，航标设置范围不断扩大，作业单位的作业地点更加分散，各作业单位的作业经验一般采取集中会议的方式进行交流，难以实时、全面的共享。原使用的作业系统普遍存在电子海图较早失去现势性、没有电子海图无法直观查看作业轨迹以及需要人工录入航标基础数据和变动信息等问题，在增加一线工作量的同时，也容易产生人为失误。在航标巡检、抛设、更换、撤除、调整等作业过程中，现有操作方式需要人工将天线放置在船舶作业的具体位置，给作业人员造成安全隐患的同时，增加了工作难度。现有GPS定位在船舶速度较低的情况下，无法准确判断导航方向，需要作业人员结合其他导航设备提供的信息人工判断方向，影响工作效率，限制了作业质量的提升。
2.系统建设的必要性
（1）建立基于互联网络的航标作业数据管理系统，有助于加强对各作业单位作业信息数据的感知、传输和管理，实现各航标业务管理单位之间的作业信息的互联互通，消除信息孤岛，提高信息复用水平。（2）研发智能航标作业数据管理系统可有效将电子海图、船舶通导数据、航标基础数据库等整合利用，提高航标作业的信息化程度，使操作者更直观、更准确的完成航标任务作业的要求，在确保作业质量的同时，减轻作业人员工作量。（3）海事“三化”中的“现代化”提出了“装备良、技术先进、文化领先”的要求，研发智能航标作业数据管理系统正是实现海事装备现代化管理的重要手段和必由之路。目前，电子海图、数据信息化共享等技术已逐渐成熟，为系统功能的实现奠定了基础。
3.系统功能设计
本系统由航标基础数据、电子海图、船舶定位、航行记录、作业管理等部分构成，为作业船舶提供目标数据和精准定位、记录航行轨迹、推荐航路等服务。系统采用C/S架构设计，分为服务器端和客户端。系统硬件主要包括服务器、GPS天线、北斗天线，软件主要包括数据库、电子海图、应用软件等。
（1）航标基础数据本系统所需的航标基础数据从“全国沿海航标基础数据库系统（航标处版）”中获取，包括航标名称、航标编号、坐标、灯质等信息。本系统对航标基础数据没有修改权限，通过移动网络从“全国沿海航标基础数据库系统（航标处版）”单向同步所需数据，确保本系统应用的航标基础数据是最新的。在没有公网信号覆盖的情况下，可通过U盘进行航标基础数据的拷贝。作业完成后，变动的航标基础数据按照《航标基础数据库维护须知》的相关要求，由航标管理站更新至“全国沿海航标基础数据库系统（航标处版）”。
（2）船舶定位同时安装GPS天线和北斗天线，并接入船舶电罗经和本船对地航速等信号，系统自动修正定位天线与航标作业位置之间的误差，经数字化后显示到客户端，为驾驶员快速提供精准的坐标和航向，解决以往人工核准信息的困难，使作业过程更加简便，提高作业效率。
（3）电子海图电子海图在服务器端更新，通过互联网或U盘由服务器端单向导入客户端，导入的`新海图与客户端中已存在的海图自动拼接显示。
（4）航行记录GPS和北斗船载终端按照设定的时间间隔，将船舶的坐标、航向、航速等动态信息实时传送至管理平台上，船舶驾驶人员通过管理平台即可掌握船舶的实时运行状态。管理平台自动记录船舶航行的动态数据，并可进行航行轨迹的回放和导出。轨迹回放区域可根据起始时间和结束时间、作业目标、作业类型进行筛选。显示轨迹形式分为列表模式或海图模式。列表形式显示包括时间、速度、船舶方向、航标方向、经纬度。海图模式以海图为基础，在海图上更直观的显示船舶运行的轨迹和船舶的相关信息，可按选择的倍速进行回放，同时可导出静态图片和动态图像。
（5）作业管理
①作业目标获取。一是本系统服务器从“两个平台”服务器中获取作业目标的数据后，同步至船载终端；二是手动将作业目标数据录入船载终端。
②数据共享。作业完成后，利用移动网络或U盘在服务器端与船载终端之间进行数据同步，不再限于作业总结会上口述交流，为船舶驾驶员之间及时分享作业经验提供便利。
③航路推荐。考虑船舶作业效率和安全性，需为驾驶员提供直观、安全的航线。驾驶员可根据经验手动预设航线、根据需要选择自动记录的历史航线，或者由平台智能推荐航线。平台根据驾驶员选择的要素（如作业时长优先、节能减排优先、危险点优先）后进行数据分析，推荐最佳航线，在行驶过程中提示航速、航向以及浅点、沉船和转向点等信息，为航行提供更丰富的参考数据。
4.结束语
本系统建成后，各作业单位可以实时分享航标作业经验，减轻一线作业人员在航标作业过程中对作业数据的搜集、设计、定位操作、任务记录和整理工作量，显著提高作业效率，提升作业安全性。该系统经试运行完善后，可推广至海区各作业船舶和航标管理站。
篇12：基于WSN 智能家庭温湿度监测系统设计论文
基于WSN 智能家庭温湿度监测系统设计论文
随着物联网技术的发展，比尔盖茨的智能家庭开始有机会走进寻常百姓家。该文主要介绍一种基于WSN技术实现家庭温湿度环境监控的方案，本系统易于扩展，可以作为智能科技家庭的框架，通过扩展模块，可以作为一个完整的智能家庭解决方案。笔者对软硬件方面进行了研究分析，着重分析系统架构模型，并对子模块的功能和工作原理做了简单描述。该系统云平台采用最新的Node.js技术做支撑，系统基于RESTful风格构建。
1 引言
随着社会的发展，人们对于生活居住条件的要求越来越高，人们希望可以像比尔盖茨一样随时随地掌控居住环境。近些年，由于信息技术和传感器技术等的不断发展，智能家庭正在悄悄走进千家万户。智能家庭是在联网设备的基础上，通过传感器采集数据，网络后台获取并存储数据，通过特定的算法对数据进行分析，将得到的结果返回给执行机构或通知用户，从而为用户提供一个智能的居家生活环境。目前智能家庭系统方案众多，各有优缺点。
笔者在智能家庭方面进行了研究，提出了一套易于扩展、高性能的智能家庭系统。本系统是一个轻量级的但功能完整的智能家庭系统。传统的智能家庭对设备的控制大多基于局域网络，只适应于家庭内部进行监测控制，本系统以家庭为单位，将所有家庭的数据采集到云端存储，便于以后的分析挖掘，使本系统可以更加智能，同时系统采用分层的模块化架构，便于维护和扩展。本系统在设计的时候充分考虑安全和成本，力求在安全的前提下降低系统成本。
2 系统架构
2.1 整体架构设计
如图1所示，每个家庭都通过 TCP/IP 协议接入智能家庭云平台，在家庭和Internet 之间通过网关管理控制，家庭内部则采用 Zigbee 构建的局域网进行通信，达到监测和控制的目的。用户可以通过客户端连接到云平台查看家庭环境数据和控制家庭中的联网设备。云平台可以通过特殊的算法对采集到的数据进行分析处理，层而达到越用越聪明的目的。
Zigbee 是一种低功耗、短距离、低速短延时、简单大容量、安全可靠的无线网络传输技术[1]。zigbee 具有强大的自组织网络性能，主要工作在ISM 频段。其中，2.4GHz 频段较为常见，并且免费使用。在每一个家庭中通过 Zigbee 构建局域网络，达到安全可靠、成本低、低功耗的家庭网络的需求。
家庭网关采用Arduino 模块。Arduino 是一块基于开放原始代码的 Simple I/O平台[2]，因为 Arduino 是为业余电子爱好者开发的，所以开发语言和开发环境具有简单易懂的特点，同时Arduino 开发语言是建立在 C语言的基础上，功能强大，可以尽情发挥想象[3]。Arduino 以其简单、便宜、功能强大赢得了成千上万电子工程师的喜爱。
客户端采用 WEB 形式，降低开发成本并且具有很高的兼容性。当模块增多，功能复杂的时候可以考虑开发APP，本身 APP 也可以通过 webview 等组建直接嵌入 WEB页面，同时 WEB 也可以直接和微信打通，方便用户使用。
2.2 云平台架构设计
本系统采用 REST 架构。REST(Representational State Transfer)表征状态转移是从资源的角度看待整个网络[4]，分布在网络中的各种资源都是通过 URL(统一资源定位器)来唯一确定，应用程序可以通过 URL 来取得网络资源的表征，从而改变其状态。REST 架构希望通过统一的 Hypermedia Controls，实现标准的可扩展性高的标准语义及表现形式，从而达到无需人工干预、机器之间通用的交互协议边的目的[5]。
物联网(Internet of things)能够让被独立寻址的物体互相连通，其中涉及的联网设备非常庞大，物联网包含的物体个数保守估计在千万亿级别，面对如此强大的资源世界，采用 REST 架构构建物联网系统，在目前来看是最好的解决方案。
3 硬件实现
3.1 主控制器设计
主控制器采用Arduino+Zigbee模块，如图，Arduino 拥有14个数字IO 接口和6个模拟 IO 接口，外部供电5V～9V 直流电源，输出5V 和3.3V 直流电压，采用 Atmega328微处理器控制器芯片。 Zigbee 模块使用 TI 公司的 CC2530芯片，此芯片具有增强型 8051CPU，系统内部可以编程闪存，且其具有4种不同的闪存运行模式模式，可直接在片上系统进行编程且代码移植性好，技术成熟，成本低等优势让其成为目前 ZIGBEE 开发的主流芯片。
3.2 温湿度监测模块
通过DHT11温湿度传感器实时采集数据并通过 Zigbee 网络传输给网关。DHT11具有快速响应、全程测量、数字输出等优点。
3.3 继电器控制模块
主要由继电器和简单的电路构成，用于接收动作命令控制大功率家电设备。
3.4 电路检错模块
电路检错模块独立封装，用于检测设备是否正常，检错电路工作原理：协调器获得开灯指令后，如果电路输出为高电压状态，即设备损坏或电路接触不良等，则客户端和主控制器检错指示灯亮，提醒用户检查电路情况。
4 软件实现
4.1 硬件系统工作流程
设备开始运行先进行初始化，然后尝试连接到云平台，如果没有连接成功则写入日志并再次尝试，三次之后若还没有成功则对用户做出反馈。硬件设备成功连接到网络之后开始等待指令，得到指令之后立即执行指令，成功则继续等待执行下一条指令，如果执行不成功则记录到日志并对用户做出反馈。用户可以随时查看设备日志，方便发现问题并解决问题。
4.2 云平台设计实现用
服务器采用 Node.js 技术实现。Node.js 是一个可以让服务器运行 javascript 脚本的平台，使 javascript 可以像 PHP、Perl、Ruby、Python 等语言一样不需要依赖于浏览器运行。 Node.js 是为实时 WEB 而生，在构建之初就考虑在实时响应、超大规模数据要求下架构的可扩展性。
Node.js的'特点是单线程、异步 IO、事件驱动，这种程序设计模型的优点是性能优异、开发效率高[10]。目前 Node.js 凭借其优秀的特性吸引了一大批开发者和公司，形成了一个庞大的生态系统。成千上万的第三方模块让 Node.js 开发更加高效，因此我们选择采用 Node.js 技术构建智能家庭系统的服务器平台。
4.3 客户端设计实现
通过服务器提供的 API，可以很方便实现各个平台的客户端。为了减少开发周期和尽可能多的适配客户端，我们选择先实现自适应的 WEB 客户端。采用WEB 技术实现客户端，可以一次开发多种
客户端适配，不同尺寸、不同平台的设备都可以得到一个完美的呈现。
5结束语
本文是在参考了其他智能家庭实现方案的基础上，进一步简化流程和优化操作之后设计的一种智能家庭解决方案。相比以往Zigbee网络的智能家庭系统，主要增加了HTTP协议支持，让用户随时随地掌控家庭;采用RESTful风格设计，方便设备连接和二次开发，加入云平台的概念，给智能家庭带来无限可能。目前系统存在的不足是服务器端无法直接发起会话，后期会通过mqtt协议解决这个问题。
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