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关键词： 人体运动状态识别   特征工程   SVM   系统设计   传感器技术  

摘要： 随着现代科技水平和生活质量的极大提高,基于传感器技术的人体运动状态识别在体育医疗、救灾抢险、虚拟现实、人机交互等众多生产生活方面凸显广阔的应用前景且备受科研人员关注。本文利用三轴加速度和陀螺仪传感器进行运动状态的模式识别,克服了基于计算机视频的隐私安全问题,并且避免了基于单一传感器的运动状态识别精度过低的影响,易于系统移植和推广。本文主要研究工作如下:1)本文着重对比分析SVM与KNN、RVM算法在人体运动状态识别的应用,并引入用于图像识别领域的SVM+和l2-SVM+算法应用至人体运动状态识别,同时,考虑到人体运动状态识别系统在线阶段实时性的要求,充分对比分析识别流程运行时间。通过对人体行走、站立、平躺、上楼、下楼和小跑六种行为数据集进行对比实验,利用SVM算法可以获得99%的识别率,且运行时间满足系统设计要求,实验表明基于SVM的人体运动状态识别准确有效。2)利用特征工程对原始数据预处理提取特征,并对特征集质量进行评估。包括数据加窗技术的研究和对分类精度和效率的验证,中值滤波器对数据进行去噪和平滑处理,小波变换技术分离重力加速度,众多时域、频域特征计算,对特征集质量进行分析,获取最优特征集合。3)在线实时识别系统的设计与实现。基于以上对人体运动状态识别技术的研究,基于Java设计并实现一套完整的基于SVM的人体运动状态在线实时识别系统,系统的在线识别阶段准确度达到99%,功能和性能均符合目标要求。可以根据训练数据样本的不同用作跌倒检测、计划提醒等任务的识别。系统经过后期测试,基于SVM的人体运动状态识别系统的研究对相关科研人员和软件开发者均提供了重要的参考价值。

关键词： 物流苗床控制系统   人机交互   传感器技术   多线程   异步串行网络通信  

摘要： 我国设施农业发展迅猛，截至2017年，温室面积已达210万公顷。物流苗床系统是高效温室生产中最重要的设施之一，可有效提高土地产出率、资源利用率和劳动生产率，提高经营者效益和竞争力，对于保障农产品有效供给，促进农业发展、农民增收，增强农业综合生产能力具有十分重要的意义。　　当前，温室中应用的物流苗床多为单层手动式移动苗床，苗盘转移和搬运一般依靠人工，不仅劳动强度大、生产效率低，且温室空间利用率不足。因此，亟需研究多层物流自动化苗床以提高温室空间利用率及降低劳动强度，从而提高生产效率和经济效益。　　物流苗床控制系统是物流苗床系统核心组成部分。目前应用的物流苗床控制系统大多存在自动化水平不高、控制系统性能老化、工作效率低、运行故障率高等问题，无法满足我国设施农业的发展需要。因此，研发一套稳定可靠、操作便捷、高效运行的物流苗床控制系统意义重大。　　本文在对国内外自动化物流苗床控制系统的发展现状、发展趋势以及所存在的问题进行综述的基础上，充分考虑该生产领域的实际需求，结合当前主流的人机交互系统(如手机、平板电脑等)、计算机物流管理系统、伺服控制系统以及现代传感器技术，研究并实现了一套多层物流苗床控制系统，研究内容及创新点如下：　　(1)多层物流苗床控制系统总体方案设计：论文介绍了目前该领域几种常用的苗床控制系统，并分析了其优缺点;在此基础上，结合生产实际需求，并以目标系统稳定可靠、操作便捷、精简高效为设计准则，对系统总体架构进行设计并形成一套多层物流苗床控制系统解决方案。　　(2)分布式控制系统的设计与开发：通过控制系统管理端来高效管理多个移动搬运机;管理端通过添加数据库模块来记录移动搬运机及用户操控记录，从而更加数字化的对整个控制系统进行管理;在管理端引入多线程通信机制来对多个移动端进行高效管理，从而提高系统的控制效率;管理端通过异步串行网络通信的方式来同时控制多个移动搬运机，避免了有线通信带来的冗杂，降低了控制成本。　　(3)移动端的研究与实现：采用移动端良好的人机交互界面以及无线通信方式，使用户可以更加方便、高效的对底层搬运机进行实时控制，同时配合控制系统管理端的数字化管理模式，使整个物流苗床控制系统向“互联网+”智慧农业方向不断靠近，最终不断提高整个温室育苗生产效率。　　(4)系统定位方案的设计与实现：首先介绍了目前主流的几种定位方案，在此基础上结合已有定位方案的优缺点及系统对定位的实际需求创造性的对本课题的定位方案进行了设计，从而保证本定位方案在定位的高效性以及经济性上有一定的突破。　　试验结果表明，本控制系统的网络延时与定位精度完全满足实际需求，最终将设计完成的物流苗床控制系统应用于现场温室苗床管理中，可以高效帮助温室管理人员完成育苗作业，然后通过对比以往传统育苗控制设备，得出本控制系统的4大优势：(1)更加高效的作业效率，(2)更加便捷的人机交互系统，(3)具有更强数字化管理能力的数据库系统，(4)更加精准、低成本的定位控制系统。

关键词： 传感器技术   嵌入式系统   ZigBee模块   报警系统  

摘要： 随着时代的发展，电力已经成为生产生活中不可缺少的重要部分，停电将对工厂生产与居民生活造成不利影响，尤其当电力供应出现异常但又无法及时报警时，损失将会扩大。因此本文对停电报警系统进行了改进，实现了日常监控、停电报警与集中监控相结合的方法。改进后的系统对小区、工厂、学校等公共场所的停电具有一定的检测功能。　　本停电报警系统运用了传感器技术、嵌入式技术、物联网技术等其他技术，实现了对多区域停电状况的实时监测和报警，系统主要分为采集端和集中端，采集端运用电流互感器对电流大小进行了成倍数的缩小，并将其转换为电压值以便于测量，避免了因被测电流过大而带来的安全问题;同时运用了整流滤波的原理，构成了电流-电压变换电路，使被检测电流值转化为被测电压值;再通过A/D转换，将模拟电压值转化为计算机可接受的数字电压值，经单片机的程序处理后，得到实际测量的电流，实时显示，然后通过ZigBee通信技术将信息无线传输到集中端，集中端可以同时显示检测多个区域的停电状态。当出现停电时，可以及时报警，并且显示停电的位置。该系统不仅可以实现对多个检测点停电状况的同时监控和提供报警功能，还可以作为日常电流监控模块使用。　　该停电报警系统具有功能多样、反应灵敏、性能稳定、综合性强等优点，实现了停电报警与日常电流检测，显示直观，操作方便。而且该系统设计方便，操作难度较低，成本不高，实现起来比较方便，不但有较高的社会效益，且该系统对大型停电管控具有一定的借鉴意义。

关键词： 传感器技术   碳纳米管   可可碱   BP神经网络算法   羧甲基纤维素  

摘要： 可可碱(TB)是一种很好的化学物质,具有利尿、心肌兴奋、扩张血管、松弛平滑肌的作用,是心血管疾病和肾脏疾病临床治疗的重要和有效的组成部分,同时是预防、治疗心血管疾病等药品成份之一。可可碱在医疗临床中有着重要作用,若找到一种方法快速检测识别出检测物中含有可可碱,将具有重要意义。但因为可可碱检测性很差,使其在医疗临床中不能很好的发挥出它的作用。本文研究的即是通过改进的传感器即纳米复合传感器,经过多次试验更加准确采集可可碱数据,并设计开发出可直观识别出可可碱的检测识别系统。本文研究的主要内容包括三部分,第一部分是找到一种复合材料对传感器进行修饰改良,改良后的传感器能够高灵敏度的检测出检测物质中是否含有可可碱及在同一种变量不同量或者不同的变量等情况下试验,然后获取检测物在不同条件下的相关数据,对这些数据进行分析和研究,再与传统传感器下检测可可碱的情况进行对比,分析改良后传感器是否更有优势,同时,对改良的传感器进行特征性能测试,改良传感器是否更灵敏准确。对检测物检测获取的数据以文本形式保存,作为第三部分可可碱检测系统的数据源。第二部分是利用BP神经网络算法,应用此算法对实验数据进行拟合,找到某种规律,使计算机读懂这种规律,然后执行,识别出可可碱数据,得出所需要的结果。第三部分是可可碱的检测系统分析设计,这块的主要任务是通过获取分类算法的拟合实验数据,执行相关功能的程序,结果以图像的方式仿真展示出来,使用户不用咨询专业人士直观方便的判断出是否含有可可碱。通过本文研究,制备了一种以可可碱为实验对象,碳纳米管为材料,并结合cmc的特殊结构特点具有良好电化学性能的复合材料,以此为修饰材料构建电化学传感器,也称为纳米复合传感器。纳米复合传感器成功的检测出了可可碱,并获取到相关可可碱的数据。之后,在实验的基础上,编写了可可碱检测系统,该系统首先是对通过纳米复合传感器进行试验得出的数据进行处理,通过BP神经网络算法拟合数据,再通过执行编写程序将结果以图像方式展示出来,从而检测出是否含有可可碱。

关键词： 压力气瓶   ARM处理器   传感器技术   电子货架  

摘要： 压力气瓶灌装后气体复杂并具有很大的危险性,一旦发生事故,常会引起燃烧、剧烈爆炸或有毒气体大量泄漏,可能造成严重的人员伤亡和财产损失。近年来,气瓶爆炸事故时有发生。鉴于行业标准尚未建立,许多企业并没有对气瓶进行有效管理,存在报废气瓶流向社会继续使用,同一气瓶混充气体的安全隐患。本文以提高对流通的压力气瓶在仓储和运输过程中的有效监管,研究设计了电子货架控制终端。论文主要完成了如下工作:(1)根据国内外关于压力气瓶管理现状,提出本文基于ARM的压力气瓶电子货架系统控制终端的总体设计方案,确定控制终端的整体架构,并完成系统硬件系统与软件平台的搭建。其中硬件系统主要是ARM处理器的选型及其应用到的外围接口电路设计,软件平台的搭建包括搭建交叉编译环境,结合硬件信息对U-boot移植、Linux内核配置和根文件系统的制作以及Qt/Embeded开发环境的搭建。(2)完成电子货架系统控制终端数据通信的设计与实现。主要包括对气瓶信息和传感器数据的读取、处理、传输等工作。其中通过逆向分析扫码设备的通讯协议,结合传感器的传输协议编写相应的打包、解包程序。由于分别使用到了RS-232串口与RS-485串口并需要通过网络将终端的数据传输给计算机服务器端,在设计上采用了Linux操作系统的多线程来进行处理。(3)完成电子货架系统控制终端的设计与实现。主要包括嵌入式数据库SQLite的设计,和基于Qt应用程序的控制终端人机交互界面与服务器端界面的设计与实现。最后对终端进行功能性和鲁棒性测试,测试结果表明,本系统可以保证稳定运行并对异常状态进行有效处理。

关键词： 无线通信   传感器技术   嵌入式   语音报警  

摘要： 开关柜是一种应用于变电站内的特殊电气设备,因工作人员工作疏忽或安全保护措施不到位导致的事故时有发生.为防止误入电力间隔导致的设备经济损失及人身安全威胁,安装运用防误闭锁已成为电力系统安全运行的一项重要措施.从执行角度看,防误闭锁都是针对人的操作而设置,关键还是的控制好人的现场行为,无法有效控制人的行为,从控制角度看,缺少现场技术控制措施.若能将现场人员执行程序通过现有的语音识别、语音提示指导进行,将大大避免误操作的发生,而防误入设备网门的联动报警系统就是基于此的研究.

关键词： 传感器技术   自动化   应用  

摘要： 近年来,随着信息技术的飞速发展,信息的采集和处理在工业自动化生产方面显得尤为重要。其中传感器技术及其装置的普遍应用,推动了自动化技术的发展。无论在汽车制造、自动驾驶应用,还是机床自动化加工生产,或在轨道交通行业,传感器技术在自动化生产中的作用越来越大,就此本文对传感器技术的工业自动化生产应用做了简要分析。

关键词： 物联网技术   传感器技术   无线传感网技术  

摘要： 物联网的问世,标志着我国的发展进入了一个新的阶段,现阶段已经有很多方面体现了物联网的价值.未来,物联网必然成为经济发展、科技创新的基础.因此,物联网对于社会进步有着重要的意义.物联网的核心是'感知',但是其标准化进展较慢,制约了我国物联网技术的开发于研究.物联网时代的到来,将会给人们的生活和工作带来巨大的变化.

关键词： 传感器技术   自动化控制  

摘要： 传感器技术的发展扩充了传感器技术的应用范围,成为多个行业领域必不可少的技术,有助于生产效率的提升。基于此,本文从传感器技术的概念及作用入手,对其在机电自动化控制中的应用进行了分析,传感器技术能够用于机械制造、汽车行业、环境监测以及机器人等多个领域,大大提升了机电自动化控制的有效性及效率,保障了机电自动化控制系统的稳定运行,有助于传感器技术的可持续发展。

关键词： 家庭园艺   自动栽培系统   微环境   传感器技术   模糊控制  

摘要： 家庭园艺在人们日常生活中的地位越来越高,但是在园艺种植中,适用于家庭园艺的自动栽培系统还不完备,大多数借助于人眼感性判别植物生长情况。现有家庭园艺栽培设施存在自动化程度低,加温和降温能耗高,使用不便等问题,容易导致作物长势不佳,甚至死亡。针对上述问题,以南方室内阳台及室外庭院平台家庭园艺栽培为研究对象,开展家庭园艺用的自动栽培系统研究,具有十分重要的价值。本文主要研究内容和结果是:(1)分析了家庭园艺无土栽培作物生长的微环境,包括空气温度、相对湿度、光照强度等,分析了微环境以及基质无土栽培营养液对植物生长的影响,结合实际家庭园艺种植的不同需求,设计了适用不同季节用的栽培架结构。(2)分析了极端高温和低温天气环境下家庭园艺无土栽培的特点,建立了栽培架内动态热平衡模型。运用Matlab对特定高温、低温天气环境下栽培架内温度物理模型仿真,并与栽培架内实测温度比较。得到低温天气利用加热垫模拟加温,栽培架内温度与实测温度的均方根误差值RMSE为0.69℃;高温天气利用湿帘风机模拟降温,栽培架内模拟温度与实测温度的均方根误差值RMSE为0.58℃。温度曲线走势大致相同,验证了栽培架内动态模型的可靠性。(3)根据热平衡动态模型,设计了自动栽培系统温度模糊控制器。通过Matlab编程,对夏季高温和冬季低温两个极端天气条件下栽培架内环境温度控制仿真得到:夏季高温天气下温度模拟控制值和温度设定值之间的均方根误差值RMSE为1.26℃,冬季低温天气下温度控制值与设定值之间的均方根误差值RMSE为2.55℃。模拟控制值在设定期望值附近均出现振荡现象,但基本达到家庭园艺作物栽培温度需求。(4)应用传感器技术和无线单片机技术设计了自动栽培测控系统,包括传感器采集端、执行机构控制端软硬件,以及上位机人机交互界面和数据管理软件,实现对环境影响因子的参数实时采集和调控。通过室内自然环境和栽培架内环境下同一批育植的番茄苗生长对比试验,结果表明:置于栽培架内的番茄长势较好。在育苗试验中,通过对高温和低温天气栽培架内番茄苗降温和加温结果分析,得到实测跟踪温度曲线与目标温度曲线走势大致相同。经计算,降温时跟踪温度和目标温度之间的最大相对误差为2.48%,加温时最大相对误差为8.69%。所研制的家庭园艺用的自动栽培系统降温和加温效果明显。