基于6LoWPAN的智慧校园空调监控系统设计

针对总线制空调监控系统存在布线施工成本高、联网结构复杂、维护难度大等问题,设计了一种基于6LoWPAN的智慧校园空调监控系统。首先给出了系统的整体功能及网络架构;然后,给出了传感器节点、系统核心模块及网关节点的硬件设计;接下来对6LoWPAN协议及简化进行了描述,给出了系统嵌入式软件的设计;最后给出了相关的空调控制策略。测试和实验结果表明,该空调监控系统具有结构简洁,扩展性高,实时在线响应,有效解决了校园空调物联网的信息互联问题,利用云平台智能管理达到节能减排目标。     

基于ZigBee的稀土矿山生产监控系统

针对目前稀土矿山开采中的不足,设计了基于ZigBee技术的稀土矿山生产实时监控系统,利用ZigBee无线传感器网络实现了对注液管道内液面高度信息的实时采集、传输和控制。硬件上,在监控节点中增加TI的CC2591射频前端扩大网络覆盖范围,采用TPS73033电源模块解决了大功率节点的供电,并选用MC35模块支持系统的GSM移动通信短信业务;软件上,设计了方便简洁的后台控制软件,方便用户操作。通过在高度为98米,最大直径为297米的实际矿山中的实验结果表明,系统通信距离可达400米,响应时间小于20 s,监控节点可连续无间断工作6个月,系统能较好地应用于工程实践中。     

基于Labview的卫星电源地面监控系统研究

采用Labview平台、基于SQL Server设计并开发了一套能在卫星电源分系统的设计和开发阶段对其充电进行均衡控制并对相关性能进行测试的地面监控系统;介绍了卫星电源地面测控系统的组成和软件总体框架,详细阐述了软件主要功能,包括实时监测程序、在轨状态仿真控制程序、数据的保存、回放和维护程序等关键技术的实现方法;测试结果表明,该监控系统监测数据准确,采样精度优于0.1%,运行高效可靠。     

基于虚拟仪器的换热器智能控制系统设计

换热器广泛应用于建筑工程领域及工业过程中,其出口介质温度的有效控制是保证质量、节能和安全生产的重要条件,因此换热器出口水温的控制是过程控制中的重要课题。本文以西门子SMPT1000换热器温度控制系统为研究对象,建立基于虚拟仪器的智能温度控制平台。该平台在实现传统PID控制的基础上,又增加了智能控制算法,斯密斯控制和模糊控制。实验证明该智能控制平台具有修改参数简易方便、曲线准确的优点,具有良好的动静态特性,且市场应用价值高。     

远程分布式无线智能路灯监控系统设计

提出一种融合无线传感器网络、GPRS/GSM网络和Internet的智能路灯监控系统设计方案,该系统由远程计算机终端、手机、无线网关及路灯子节点组成。在智能模式下,路灯能够根据周围环境光照度自动亮灭或调整亮度;在控制模式下,值班人员可通过计算机实现对路灯进行单独、部分或整体定时开关灯控制及亮度调节,或通过手机查询系统运行状况。系统具备路灯故障自动检测功能,确保故障路灯得到及时修复,路灯电源则可在市电和太阳能蓄电池供电两种方式间自动切换以节约电能。     

基于DaVinci技术的嵌入式智能监控系统

对嵌入式智能监控系统进行研究,提出了一种基于达芬奇技术的嵌入式智能监控系统设计方案;该系统对运动目标检测方法进行分析,采用基于图像序列的背景减除法检测入侵目标,用中值法对背景进行动态更新维护,并在构建的基于DaVinci技术的硬件平台上实现了入侵报警算法;实验表明,采用中值法进行动态背景维护,能较好适应外部环境的变化,在检测到警戒区域运动入侵目标的同时,获得入侵目标的方向信息,并在0.5 s内发出预警信号,满足系统实时性的要求。     

基于Labview的脉冲漏磁检测系统的研究

研究了一种脉冲信号激励的漏磁检测系统;利用USB数据采集卡I/O口输出脉冲方波信号经过功率放大环节生成激励信号,通过数据采集卡触发采样功能实现检测信号的同步采样;基于Labview软件搭建了漏磁检测虚拟仪器平台,实现了漏磁检测信号的采集、调理、储存、回放和分析功能;通过实验对加工有宽度为2 mm深度分别为2 mm、5 mm、10 mm的3个裂纹缺陷的钢样本进行检测,应用霍尔传感器检测漏磁场信号;检测信号经过调理和采集,在电脑中实时显示漏磁信号随时间的变化波形;通过分析回放采样信号的峰值和峰值到达时间评估缺陷的位置和深度;实验结果表明缺陷深度越大采样信号的峰值越大,峰值到达时间越长。     

基于物联网技术的教学楼电器智能监控系统设计

针对校园用电严重浪费问题,为实现校园节能,结合物联网和多种数据传输技术,设计了一种对学校教学楼各教室内电器集中化、网络化和智能化的监控系统。该系统以监控网关为自动控制中心,对ZigBee网络的终端节点采集的每个教室光强、温度、人员活动以及所有教室常用电器开关状态等信息,自动做出智能判断并向ZigBee网络终端下达开关常用电器以及门窗的指令;同时,连接至校园网的监控网关也作为服务器,采用浏览器/服务器和客户端/服务器模式,在Windows客户端、Android手机客户端和Web浏览器实时远程查看每个教室用电器的工作状态,并可以远程人为干预各教室门窗和用电器的开关。该系统不但实现了远程人为控制用电器,而且可根据各教室的光强、温度以及人员活动等情况,自动智能控制每个教室内常用电器及门窗的开关。实际测试表明,该系统具有良好的可靠性和稳定性,大大减少了校园的能源浪费。     

基于RFID及3G网络的物流跟踪系统研究

为实现物流货物自动跟踪,通过RFID电子标签自动记录货物的收货、入库、卸货、送货全过程,在运输途中,通过传感器实时采集运输环境参数并通过3G上传到服务器,在地图上实现货物位置、运输环境、货物名称的精确对比,运输环境不合适时及时报警;详细介绍了系统的整体设计,并对系统的软硬件设计进行了分析,测试结果表明,系统整体稳定,环境测量误差率低,能够实现物流货物的全程跟踪,该系统可广泛应用于物流业。     

基于物联网技术的污水处理过程动态监控系统

针对污水处理过程复杂、区域广、监测点多、现场布线困难等特性,以CC2530为核心设计了无线传感器节点和汇聚节点,实现对污水处理过程中的设备状态、污水的进出口流量、PH值、COD等监测因子的实时采集,以Zigbee技术实现各无线传感器节点之间的数据传输,以GPRS技术实现汇聚节点与多平台对接;为确保监控系统所接信号不影响原控制系统的正常运行,特设计了高精度电流扩展模块、串口扩展模块等;经现场长时间运行表明,系统有很好的灵活性和扩展性,运行稳定可靠,通过对污水处理过程各参数的动态分析,为提高污水处理效率和节能环保起到重要作用。     

基于嵌入式操作系统的无线电力监测系统设计

为了对各个用电设备或用电用户的电力使用情况进行精细化监测,从而对电力评估、管理起到基础性作用,设计了一种基于Contiki嵌入式操作系统的无线电力监测系统,以6LoWPAN作为无线通信协议;该系统由终端节点、路由节点、接入节点、GPRS模块及计算机数据中心构成;介绍了基于TV3154、TA5212及信号调理滤波网络、ADE7653电力测量、MSP430F1611主控及CC2420射频的终端节点、接入节点硬件设计方法;介绍了基于Contiki,结合6LoWPAN无线协议及I²C、UART等串口通信协议的终端节点、接入节点软件设计方法;实验结果表明,系统对电压、电流、功率的测量误差均保持在2% 以内,能够实现组网,两个节点之间的无线通信距离可达80 m。     

单组分双分析通道红外气体检测方法研究

基于单分析通道非分散红外(non-dispersive infrared, NDIR)气体分析技术, 提出一种单组分双分析通道气体检测方法. 根据SO₂的红外吸收特征, 采用逐线积分气体吸收模型和方法, 选择洛伦兹展宽线型并考虑温度和气压对积分线强、线型的影响, 确定了两个分析通道的滤波参数.使用7.32 μm和4 μm波段分别反演小于等于 280 ppm与大于280 ppm的SO₂浓度;使用最小二乘法, 以三阶多项式为拟合模型, 获得了两个分析通道的定标曲线.对系统的测量线性度、检测限和测量准确度进行了分析. 两个分析通道的联合可以实现约几ppm至10000 ppm的宽动态范围的SO₂测量, 且系统测量线性度大于0.99, 测量误差小于5%.既克服了NDIR气体分析技术检测灵敏度和宽动态测量范围不能同时兼顾的缺陷, 良好的系统测量线性度还为多组分气体分析的干扰修正提供了非常必要的前提条件.     

基于NI WSN的智能家居监控系统设计

随着物联网和计算机技术的不断发展,智能化、网络化、信息化是现代家居系统的必然发展趋势。将NI无线传感器网络(WSN)技术引入到智能家居监控系统的设计中,基于NI WSN系列产品进行了无线智能家居系统的总体框架、硬件型号和软件流程设计。系统的传感器节点分别采集盗情、烟雾、温湿度等参数,以无线形式通过网关将数据传输至上位机PC,在PC端利用Labview软件实现了智能家居防盗系统、火灾报警系统、环境舒适度等参数的实时在线监控,取得了良好的人机交互界面,并具有远程终端监控功能。该智能家居监控系统具备低功耗、实时性好、易扩展及可现实远程监控等优点,在智能家居领域具有广阔的市场前景和推广应用价值。     

基于Internet/Intranet的大学物理实验系统

利用计算机技术、传感技术和校园网，将现代教育技术引入大学普通物理实验教学中，实现实验数据的自动采集，基于网络的实验预习和实验报告写作、递交、批改及管理等功能．     

Development of high sensitivity ethanol gas sensor based on Co-doped SnO2 nanoparticles by microwave irradiation technique

We have successfully synthesized Co doped SnO₂ nanoparticles by a simple microwave irradiation technique. Powder X-ray diffraction results reveal that the SnO₂ doped with cobalt concentration from 0 to 5 wt % crystallizes in tetragonal rutile-type structure. The products were annealed at 600 °C for 5 h in ambient atmosphere in order to improve crystallinity and structural perfection. Transmission electron microscopy (TEM) studies illustrate that both the undoped and Co doped SnO₂ crystallites form in spherical shapes with an average diameter of 30–15 nm, which is in good agreement with the average crystallite sizes calculated by Scherrer's formula. A considerable red shift in the absorbing band edge was observed with increasing of Co content (0–5 wt %) by using UV–Vis diffuse reflectance spectroscopy (DRS). Oxygen-vacancies, tin interstitial and structural defects were analyzed using photoluminescence (PL) spectroscopy. Electron paramagnetic resonance (EPR) spectroscopic studies clearly showed that the Co²⁺ was incorporated into the SnO₂ host lattice. Ethanol gas sensitivity of pure and Co-doped (5 wt %) SnO₂ nanoparticles were experimented at ambient temperature using optical fiber based on clad-modified method. By modifying the clad exposure to ethanol vapor, the sensitivities were estimated to be 18 and 30 counts/100 ppm for undoped and Co-doped SnO₂ nanoparticles, respectively. These results show that the Co doping into SnO₂ enhances its ethanol gas sensitivity significantly.     

基于无线传感网的温室花卉自适应调控系统

针对传统温室控制系统大多只是简单地采集环境参数如空气温湿度,并且缺乏长期评估和有效反馈机制的问题,文章提出了一种基于无线传感网的温室花卉自适应调控方法,并实现了一个综合传感、决策、执行反馈的软硬件系统。为此,系统中设计了基于Zigbee的传感器节点模块、传输网关和控制指令集。传感器节点模块可以灵活地布置并实时可靠的传输数据。中间件系统则通过控制指令集接收传感数据和发送反馈控制指令。上层应用管理软件可以实时查看花卉、温室和设备的实时状态以及各种参数。运行结果表明,本系统可以实时采集温室温湿度,并结合专家规则通过中间件系统对花卉生长环境进行有效的评估和精准的反馈调控,达到了在降低温室花卉培育成本的同时,也提高了高端花卉培育成功率的目的。     

基于红外差分检测的甲烷气体传感器

鉴于红外吸收法检测甲烷气体浓度时,误差的补偿是提高检测精度的核心。通常采用各种差分吸收技术来进行误差的补偿,减少各种干扰。基于红外差分检测原理,设计一种双波长差分甲烷传感器。利用旋转滤光盘控制滤波和光的通过,使测量光和参考光分时通过光路,实现了单光源单光路单探测器结构,消除了光源功率波动、光路损耗以及探测器的不稳定带来的误差,提高了检测精度。实验表明,在0～6%浓度范围内,该传感器最大相对误差小于1%。     

Enhanced gas sensor based on nitrogen-vacancy graphene nanoribbons

We study the electron transport of nitrogen-vacancy zigzag graphene nanoribbons (ZGNRs) absorbing gas molecules. It is found that the nitrogen-vacancy ZGNRs are more sensitive to the gas molecules than the pristine ZGNRs. The gas molecules absorbed on the three-nitrogen vacancies lead to sharp resonant peaks on conductance, while those absorbed on the four-nitrogen vacancies lead to anti-resonant dips. Each kind of gas molecule can be detected by its own unique (different energy) resonant peaks (or dips). This indicates that the nitrogen vacancy can enhance the sensitivity to gas molecules, i.e., nitrogen-vacancy ZGNRs can serve as better gas sensors.