本文關(guān)鍵詞：基于物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的智慧實驗室的研究與設(shè)計

  更多相關(guān)文章： 智慧實驗室 物聯(lián)網(wǎng) ZigBee 節(jié)點 服務(wù)器 客戶端

【摘要】：隨著國家教育水平的發(fā)展,國家以及各高校在實驗室的建設(shè)與改造中的投入越來越大,但是傳統(tǒng)實驗室的儀器設(shè)備管理、實驗人員的信息管理、基礎(chǔ)設(shè)施管理和環(huán)境條件監(jiān)測等方面一直存在著較大問題。如小型儀器設(shè)備管理難度大且容易丟失；貴重儀器因為怕丟失損壞而常年鎖在柜子里,設(shè)備利用率極低；耗材消耗快速而不便登記管理；照明燈光、空調(diào)、電扇等電氣設(shè)備電能浪費嚴重；實驗臺電源無法智能管理,存在安全隱患；沒有必要的安防設(shè)備與環(huán)境條件監(jiān)測設(shè)備,更沒有完善的智能監(jiān)控系統(tǒng)以確保實驗室的安全；實驗室人員出入隨意,沒有快捷方便的登記與智能管理系統(tǒng)。而高校實驗室作為人才培養(yǎng)的實踐基地,肩負著“引領(lǐng)創(chuàng)新、培養(yǎng)人才”的重要使命。因此,研究、設(shè)計和建設(shè)“智慧實驗室”具有較大的實際應(yīng)用價值和廣闊的推廣應(yīng)用前景。本文首先研究分析了智慧實驗室的國內(nèi)外研究現(xiàn)狀,提出了智慧實驗室的系統(tǒng)架構(gòu)和功能定義,制定了Router節(jié)點與Device節(jié)點、Router節(jié)點與服務(wù)器之間的通信方案,并設(shè)計了數(shù)據(jù)通信協(xié)議,完成了智慧實驗室總體框架設(shè)計。其次,在智慧實驗室總體框架下設(shè)計開發(fā)了Device節(jié)點開發(fā)平臺,并基于此開發(fā)平臺設(shè)計并實現(xiàn)了多種不同功能的Device節(jié)點,如智能LED節(jié)點、智能插座節(jié)點、溫濕度監(jiān)測節(jié)點和電動窗簾控制節(jié)點等。再次,基于Visual Studio開發(fā)平臺,使用C#語言開發(fā)完成服務(wù)器程序與PC客戶端程序；基于Eclipse開發(fā)平臺,使用Java語言開發(fā)完成安卓手機客戶端程序。最后,對智慧實驗室系統(tǒng)進行整合調(diào)試,在實現(xiàn)功能的前提下,對其穩(wěn)定性進行測試,并作改進,使智慧實驗室系統(tǒng)的穩(wěn)定性得到極大提高。
【關(guān)鍵詞】：智慧實驗室 物聯(lián)網(wǎng) ZigBee 節(jié)點 服務(wù)器 客戶端
【學(xué)位授予單位】：華北電力大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號】：TP311.52;TP391.44;TN929.5
【目錄】：

• 摘要5-6
• Abstract6-10
• 第1章 緒論10-15
• 1.1 選題背景及意義10-11
• 1.2 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀及發(fā)展動態(tài)11-13
• 1.2.1 物聯(lián)網(wǎng)的研究現(xiàn)狀及發(fā)展動態(tài)11-13
• 1.2.2 智慧實驗室的發(fā)展現(xiàn)狀及研究動態(tài)13
• 1.3 論文的研究內(nèi)容和主要工作13-15
• 第2章 智慧實驗室系統(tǒng)的總體設(shè)計15-22
• 2.1 智慧實驗室系統(tǒng)的架構(gòu)設(shè)計15-16
• 2.1.1 物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用系統(tǒng)架構(gòu)研究15
• 2.1.2 基于物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的智慧實驗室系統(tǒng)架構(gòu)15-16
• 2.2 智慧實驗室系統(tǒng)的功能設(shè)計16-18
• 2.2.1 智慧實驗室整體功能構(gòu)想16-17
• 2.2.2 智慧實驗室開發(fā)平臺的功能設(shè)計17
• 2.2.3 智慧實驗室系統(tǒng)中Router節(jié)點的功能設(shè)計17-18
• 2.2.4 智慧實驗室系統(tǒng)中Device節(jié)點的功能設(shè)計18
• 2.3 智慧實驗室系統(tǒng)的通信協(xié)議設(shè)計18-20
• 2.3.1 命令幀格式設(shè)計18-19
• 2.3.2 命令字節(jié)解析19-20
• 2.4 智慧實驗室系統(tǒng)的通信方案設(shè)計20-21
• 2.4.1 Router節(jié)點與Device節(jié)點通信方案設(shè)計20-21
• 2.4.2 Router節(jié)點與服務(wù)器通信方案設(shè)計21
• 2.5 本章小結(jié)21-22
• 第3章 智慧實驗室系統(tǒng)的硬件設(shè)計22-41
• 3.1 Router節(jié)點的硬件設(shè)計22-25
• 3.1.1 核心控制器的選擇及其與外圍模塊的接口設(shè)計22-23
• 3.1.2 OV2640攝像頭模塊設(shè)計23-24
• 3.1.3 DP83848以太網(wǎng)模塊設(shè)計24
• 3.1.4 Router節(jié)點的PCB設(shè)計24-25
• 3.2 Device節(jié)點開發(fā)平臺的硬件設(shè)計25-29
• 3.2.1 基于MSP430的Device節(jié)點開發(fā)平臺的硬件設(shè)計26-27
• 3.2.2 基于STM32的Device節(jié)點開發(fā)平臺的硬件設(shè)計27-29
• 3.3 智能LED節(jié)點的硬件設(shè)計29-31
• 3.3.1 LED亮度調(diào)節(jié)電路的設(shè)計分析30
• 3.3.2 智能LED節(jié)點電路PCB設(shè)計30-31
• 3.4 智能插座節(jié)點的硬件設(shè)計31-34
• 3.4.1 電源監(jiān)測與電能計量電路的設(shè)計分析32-33
• 3.4.2 電源開關(guān)電路的設(shè)計分析33
• 3.4.3 智能插座節(jié)點電路PCB設(shè)計33-34
• 3.5 溫濕度監(jiān)測節(jié)點的硬件設(shè)計34-37
• 3.5.1 溫度檢測電路的設(shè)計分析35-36
• 3.5.2 濕度檢測電路的設(shè)計分析36-37
• 3.5.3 溫濕度監(jiān)測節(jié)點電路PCB設(shè)計37
• 3.6 電動窗簾控制節(jié)點的硬件設(shè)計37-39
• 3.6.1 電動窗簾控制電路的設(shè)計分析38
• 3.6.2 電動窗簾控制節(jié)點電路PCB設(shè)計38-39
• 3.7 本章小結(jié)39-41
• 第4章 智慧實驗室系統(tǒng)中Router節(jié)點與Device節(jié)點的軟件設(shè)計41-57
• 4.1 基于ZigBee協(xié)議的串口透傳設(shè)計41-44
• 4.1.1 ZigBee網(wǎng)絡(luò)中的設(shè)備類型分析41
• 4.1.2 串口透傳設(shè)計41-44
• 4.2 Router節(jié)點的軟件設(shè)計44-47
• 4.2.1 OV2640模塊數(shù)據(jù)讀取程序設(shè)計45-46
• 4.2.2 調(diào)用LwIP協(xié)議棧實現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)傳輸46-47
• 4.3 Device節(jié)點開發(fā)平臺的軟件設(shè)計47-50
• 4.4 智能LED節(jié)點的軟件設(shè)計50
• 4.5 智能插座節(jié)點的軟件設(shè)計50-54
• 4.5.1 CS5463的初始化及配置50-52
• 4.5.2 CS5463的校準52-53
• 4.5.3 CS5463測量結(jié)果讀取53
• 4.5.4 智能插座節(jié)點的相關(guān)命令53-54
• 4.6 溫濕度監(jiān)測節(jié)點的軟件設(shè)計54-55
• 4.6.1 溫濕度數(shù)據(jù)采集處理54-55
• 4.6.2 溫濕度監(jiān)測節(jié)點的相關(guān)命令55
• 4.7 電動窗簾控制節(jié)點的軟件設(shè)計55-56
• 4.8 本章小結(jié)56-57
• 第5章 智慧實驗室系統(tǒng)中服務(wù)器與客戶端的軟件設(shè)計57-65
• 5.1 服務(wù)器的軟件設(shè)計57-61
• 5.1.1 服務(wù)器的程序開發(fā)環(huán)境和總體功能設(shè)計57
• 5.1.2 服務(wù)器的程序界面設(shè)計57-59
• 5.1.3 網(wǎng)絡(luò)通信設(shè)計59-60
• 5.1.4 服務(wù)器數(shù)據(jù)存儲設(shè)計60-61
• 5.1.5 新用戶注冊功能設(shè)計61
• 5.2 PC客戶端的軟件設(shè)計61-63
• 5.2.1 PC客戶端的程序設(shè)計61-62
• 5.2.2 PC客戶端的界面設(shè)計62-63
• 5.3 安卓手機客戶端的軟件設(shè)計63-64
• 5.4 本章小結(jié)64-65
• 第6章 智慧實驗室系統(tǒng)綜合調(diào)試65-73
• 6.1 智慧實驗室系統(tǒng)功能調(diào)試65-70
• 6.1.1 服務(wù)器對智慧實驗室系統(tǒng)的管理控制功能調(diào)試65-68
• 6.1.2 PC客戶端對智慧實驗室系統(tǒng)的管理控制功能調(diào)試68-69
• 6.1.3 安卓手機客戶端對智慧實驗室系統(tǒng)的管理控制功能調(diào)試69-70
• 6.2 智慧實驗室系統(tǒng)穩(wěn)定性調(diào)試70-72
• 6.2.1 Device節(jié)點掉電重連70-71
• 6.2.2 Router節(jié)點掉電重連71-72
• 6.3 本章小結(jié)72-73
• 第7章 總結(jié)與展望73-74
• 參考文獻74-77
• 攻讀碩士學(xué)位期間發(fā)表的學(xué)術(shù)論文及其它成果77-78
• 致謝78

【參考文獻】

中國期刊全文數(shù)據(jù)庫 前5條

1 李俊斌;胡永忠;;基于CC2530的ZigBee通信網(wǎng)絡(luò)的應(yīng)用設(shè)計[J];電子設(shè)計工程;2011年16期

2 陳海明;崔莉;謝開斌;;物聯(lián)網(wǎng)體系結(jié)構(gòu)與實現(xiàn)方法的比較研究[J];計算機學(xué)報;2013年01期

3 孔棟;鄭建宏;;嵌入式TCPIP協(xié)議棧LWIP在ARM平臺上的移植與應(yīng)用[J];通信技術(shù);2008年06期

4 彭燕;;基于ZigBee的無線傳感器網(wǎng)絡(luò)研究[J];現(xiàn)代電子技術(shù);2011年05期

5 鄭國恒;顏小飛;黃新超;;溫控觸摸型LED工業(yè)X射線觀片燈[J];照明工程學(xué)報;2012年01期

中國碩士學(xué)位論文全文數(shù)據(jù)庫 前1條

1 王文智;激發(fā)光和環(huán)境溫度可調(diào)的超微弱發(fā)光探測系統(tǒng)研究[D];重慶大學(xué);2008年

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本文編號：921113