关键词：
物联网
LoRa无线通信
传感器技术
Wi-Fi室内定位
摘要：
伴随着社会和经济的快速发展,生产生活环境日益智能化。其中物联网技术作为智能化的关键技术之一,其发展与应用正逐渐服务于社会,推动产业的转型和升级。在物联网大经济环境下,我们国内基于互联网,通过淘宝等各种网络平台的电子商务经济对传统商场实体经济造成了十分严重的冲击,对传统商场进行智慧的升级和环境改造刻不容缓。本论文深入研究了传统商场当前较为突出的问题,从智慧商场的角度,分析了传统商场有以下几个缺点亟需改良。第一,多数传统商场的配套设施陈旧,室内环境复杂而缺少高质量的室内环境监测设施、高效的应急管理,存在较大的安全隐患。第二,商场的人流量具有“潮汐变化”特点随时间变化。室内设备在无人状态下仍保持运转,一方面会造成不必要的能源消耗,另一方面在客流密集状态下缺乏有效室内环境调控。第三,缺少对商场人流量,店铺客流量的统计,不利于店铺、商场的规划与未来发展。为此,本课题是在物联网应用的大背景下,通过当前无线通信技术、物联网传感器技术、云访问等前沿科学技术设计了面向用户和未来需求的智慧商场物联网系统,探索用科学手段将传统的商场经济转化为以顾客体验为中心智能化新型商场。针对上述讨论,本课题采用LoRa无线通信、Wi-Fi FTM测距定位等设计了智慧商场服务系统,采用先进的物联网技术完成对商场室内环境的实时监测,系统可提供客流统计和室内定位功能,为实现商场大数据应用提供底层数据支持。相比于传统商场,本系统能提高商场的安全性、舒适性、运营效率以及竞争力,可作为政府建设智慧城市中智慧商场部分的解决方案。针对问题一,本文通过烟雾传感器模块、甲醛传感器模块、甲烷传感器模块及继电器模块设计组网完成对室内环境的安全监测。针对问题二,本文通过温湿度传感器模块、光照传感器模块、二氧化碳模块及继电器模块设计组网完成对商场空调系统、排风系统、增湿系统、光照系统的模拟调控,实现对室内环境的体验感提升,减少不必要的电源消耗。并设计了基于Wi-Fi FTM的室内定位解决方案,可为用户提供精细定位支持功能。针对问题三,本文通过激光计数模块进行组网,完成对商场室内的客流模拟计数。本文的主要工作如下:第一,完成了感知层搭建。本层由各类高性能传感器组成。采用模块化设计,包括主控模块、LoRa无线通信模块以及各类感知模块,完成底层数据采集,部署十分灵活。第二,完成了传感网络层设计。智能网关和无线节点模组的设计方案采用的是STM32F103C8T6做主控模块芯片,LoRa方式组网,通过一组LoRa无线通信节点来完成底层传感器采集数据的网络传输。第三,完成了中心数据库搭建。本层主要由云端服务器和MySQL数据库组成。针对当前商场缺乏系统的人流量统计、店铺客流量统计问题,从传感器采集数据、室内定位等多方向,针对安全需求,环境监控需求,未来规划需求生成统计数据信息,完成数据库设计,实现数据的存储和处理。第四,完成了应用服务层搭建。本层在阿里云端中搭建了apache服务器、设计MySQL数据库,结合JSP技术实现后端开发。在前端中基于B/S架构,采用HTML+Java Sript+CSS方案完成。用户可通过手机等智能终端查看相关数据信息。当数据超过预设阈值时,会实现自动调控并向用户发出警报信息。第五,设计了一种低成本、低复杂度、定位精度可满足商场室内定位需求的方案。本方案主要是利用Wi-Fi FTM完成用户(UE)和固定Wi-Fi AP的测距,通过最小二乘法减少测量误差,针对非视距误差采用基于迭代思想的非视距算法优化,有效提高了定位精度,实时定位效果良好。
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