引 言 近年来，发正在各大高校的威胁学生权益的事故基本分为校园内的恶性人生侵害事件、踩踏事件、宿舍火灾事件等方面，客观反映出校园安全存在的问题。 校园出入。目前绝大多数的校园出入口以及寝室的门禁无论是人行入口还是机动车入口大多数仍采用人工管理方式， 无法及时对出入人员进行身份验证。虽然在个别公共场所如图书馆等地安装了应用无源 RFID 近距离射频识别技术（需要触碰）的自动识别系统，但由于人员流动量大、行进缓慢、持非本人卡等问题的限制，有些系统已被闲置。使得外来非法人员、可疑商贩可自由进入校园甚至学生寝室而不被发现。 校园内的视频监控。校园中很多主要 安全位置 的流动通道和重要公共场所出入口等位置的视频监控大多只能记录片面位置，存在监控死角，且过程中的画面无法实现动态捕捉，没有加入人脸识别等已经成熟的技术，因此无法提供全面的活动信息，无法实现自动异常筛选。此举大大降低了 视频监控 的准确性、及时性，只能在事故发生后进行手动回放操作，增加了监控人员的工作量及劳务开支。 险情预警。目前校园对于火灾预警的执行力度比较大， 尤其在教学楼，图书馆等公共场合随处可见火灾报警系统的触发器、防火卷帘等硬件设备，而寝室里违章用电的处罚力度也很大。这些手段都极大地避免了火险灾害造成的损失，但还没有形成完整的预警体系。视频监控、火险探测器、报警器人员疏散等没有实现一体化，相互之间无法智能联动，导致漏报、误报的问题得不到有效解决。 通过基于物联网的校园安防系统可以解决以下问题： 1火情自动报警 ； 2智能门禁； 3防盗系统自动报警。 1 系统网络构架 随着物联网技术的发展，学校的安防系统越来越趋于智能化、信息化、集成化。学校通过对学校宿舍、教学楼等建筑安装传感器、无线传输设备等来提高学校的安全系数，减少因安防不到位等原因造成的不必要的生命和财产损失。针对上述需求，基于物联网的校园安防系统可分为火情自动报警系统、防盗自动报警系统、智能门禁系统、视频监控系统。系统构成如图 1 所示。 各系统之间不能被单独分割出来，而单独工作的系统无法提供校园安防的各项功能。只有每个系统相互连接，建立一个完整的体系网络才能体现基于物联网的校园安防系统的真正价值。其网络设计如图 2 所示。 1.1 火情自动报警网络 通过 ZigBee 进行传感网络的搭建，收集温度、烟雾等数据，传输到ARM 端进行数据存储及分析，如果温度或烟雾浓度达到一定程度后，则控制楼宇总闸断电并报警提醒学生撤离。 1.2 智能门禁网络 通过 RFID 等技术，采集宿舍内人员的进出情况，上传 至数据库，以实时记录宿舍人员的变动。 1.3 防盗自动报警网络 将通过红外检测以及宿舍进出管理系统采集的宿舍内人 员情况数据传输到服务器端进行处理。控制非法人员进入， 最大限度保障宿舍的安全。 1.4 视频监控网络 通过“物联网”手段汇聚视频采集到的各种信息，并将 其上传至数据库，组成庞大的视频监控网络。 2 系统设计方案 2.1 火情自动报警系统 通过 MQ-2 气体传感器和温湿度传感器检测每个楼层各 位置的烟雾、温度等情况。再通过 ZigBee 终端节点传输至协 调器，由协调器通过串口传送至上位机。上位机再将数据记 录到数据库中，并实时检测数据是否异常，如有异常，则关闭 楼宇总闸并报警。 2.2 智能门禁系统 由于目前大多数采用无源 RFID近距离射频识别技术需要 刷卡 会产生诸多弊端，因此我们使用有源 RFID产品。该产品在原工作原理上进行（超高频 433 MHz，微波 2.45GHz和 5.8GHz）远距离自动识别。可以大大提高识别距离及人流行进速度。且在宽度较大的出入口将形成类似超市 防损门样式的无障碍通行门，将大股人流分为多个并肩跨度在 1～2 人的小股人流以分开探测。可以有效定位而不会影响学生的流动速度。且 合法通行 的概念也要转变，传统模式下的 合法通行 即身份验证合法后，通过短暂打开机械围栏让行人通过的方式虽然效率相比古老的人力核对信息要高很多，但是却算不上智能门禁！在新的思路下，我们仅关注所谓的“非法”， 就如超市“防损门”，即只在未消磁物品通过时才报警，正常 合法情况下不会启动报警机制。所以我们将大股人流化为小股 人流分开检测，并增添了红外线感应器，当感应器感应到人体 红外光谱的变化时，自动接通负载（即 RFID 射频识别），如 果合法则不采取任何措施，反之则启动报警机制。这样我们 重点关注的就是“非法”而并非每一位同学。 2.3 防盗系统自动报警 防盗系统从智能门禁系统中获取宿舍内的人员出入信息， 当宿舍内所有人员都已外出时，宿舍内就会运行基于红外的人 体检测模块，当有人员入侵时，自动报警并锁定门窗，以保证 宿舍内的财产安全。 2.4 智能监控系统 传统意义下的监控系统即在人为选取的重点检测位置（交 通要道，公共场合等）固定架设监控器，24 小时不间断录像 并在监控室采用人力方式监督。该模式不但消耗了大量人力 资源，还存在监控区域死角，及人为监督实时性不足，大多只 能事后调取等问题。 而智能监控系统采用图像处理、模式识 别和计算机视觉技术，通过在监控系统中增加智能视频分析 模块，借助计算机强大的数据处理能力过滤掉视频画面无用 或干扰信息，自动识别不同物体，凭借人脸识别等功能分析抽 取视频源中的关键信息，快速、准确的定位现场数据，判断监 控画面中出现的异常情况，并以最快和最佳的方式发出警报 或触发其它动作，从而有效进行事前预警，事中处理，事后及 时取证的全自动、全天候、实时监控的智能系统。 3 结 语 基于物联网的校园安防系统可以运用当下十分成熟的技 术，使校园安全监测变得更智能化，以最大限度减少校园危 险和突发事件的发生。

引 言 SLA 是 Stereo Lithography Apparatus 的缩写，即立体光固化成型法。SLA 3D 打印快速成型技术是一种以数字模型为基础，以液态光敏树脂为材料，通过逐层打印的方式来构造物体的技术。随着社会的不断进步，光固化快速 3D 打印技术在人类发展中愈加重要，其重要性可与电脑相媲美。快速3D 打印技术不需要在工厂进行操作，意味着无需机械加工或者任何模具，此举不仅提高了生产效率还降低了生产成本，在3D 打印的基础上，SLA 光固化成型技术对其做出了更进一步的改善，成为现代技术的发展趋势。 1 光固化 3D打印技术立体光固化成型技术简介 光固化 3D 打印技术立体光固化成型法利用激光照射光敏树脂材料，使液态树脂快速凝固成型，具备高精度、高成型质量的特点，可以加工一些结构外形比较复杂或使用传统手段难于成型的一些原型和模具。如今 3D 打印存在的问题是速度不快，费时且耗材，而 SLA 光固化成形 3D 打印技术可以更为直观的了解产品形态。 SLA 光固化成形 3D 打印技术已普遍存在，其优势显而易见，如打印精度较高、复杂零件制作方便、节省产品开发周期、人工费用降低、少量多品种需求优势明显等。虽然受打印设备、打印耗材及技术方面的制约，打印出来的产品在精度和力学性能方面还不能完全替代传统的制造业，但可与传统制造业形成互补。目前国内外厂商正在研发收缩小、固化快、强度高的光敏材料，也正是这些因素，使 SLA 光固化成形 3D 打印机在国内的普及越来越快。 研究的目的是探索光固化高精度 3D 打印技术 SLA 的原理，深入了解 SLA 技术，最后熟练使用SLA 技术打印我们理想的模型。 2 光固化 3D打印技术立体光固化成型技术原理 在液槽中充满液态光敏树脂，其在激光器所发射的紫外激光束照射下会快速固化。在成型开始时，可升降工作台处于液面以下，为一个截面层厚的高度。通过透镜聚焦后的激光束，按照机器指令将截面轮廓沿液面进行扫描。扫描区域的树脂快速固化，从而完成一层截面加工过程，得到一层塑料薄片。然后工作台下降一层截面层厚的高度，再固化另一层截面。这样层层叠加即可建构三维实体。打印原理如图 1 所示。 图1 打印原理图 3 光固化 3D打印快速成型的应用 在铸造行业，光固化 3D 打印快速成型可以快速、低成本的制作压蜡模具，制作树脂熔模以替代蜡型。在砂型铸造中用树脂模具代替木模，可有效提升复杂、薄壁、曲面等结构铸件的质量和成型效率。在工程设计业，用于测试模型制作。 在医学方面，可用于三维人体及器官复制，假体的制作、复杂外科手术的术前规划模拟、牙齿种植导板制作。光固化 3D 打印快速成型技术为快速铸造、小批量铸造、复杂件铸造等问题提供了有效的解决方法。 4 目前 SLA 3D打印装置的问题和解决 4.1 SLA3D打印装置面临的问题 随着科学技术的发展，基于SLA 的 3D 打印机设备功能越来越强大，但现有的 SLA 原理的 3D 打印机（激光快速成型机）外形结构比较大，一般左右两部分呈对称结构，左边为加工成型部分，右边为显示控制及电气控制柜部分，设备整体结构较大，内部空间利用率低，外形占地面积大，很小的机型也需要较大空间摆放，为设备的包装、运输带来困难，成本增加，且由于现有设备的长宽尺寸超出常规的房间门宽尺寸， 需要破坏墙体或者改门，造型亦不美观。因此，如何设计一种基于SLA 的多功能光固化 3D 打印装置，成为我们当前要解决的问题。 4.2 解决方法 针对目前存在的问题，提出一种实用新型基于SLA 的多功能光固化 3D 打印装置。该种基于SLA 的多功能光固化 3D 打印装置，设备主体成单体结构状，将LCD 触摸控制面板独立设置，方便控制和操作，将扫描装置置于树脂槽上，大幅度减小设备主体的外部尺寸，设备占地空间减小，设备制造加工成本大幅度降低，也便于包装和运输，以及便捷维护，而可扫描装置的扫描面积变大，满足了客户对大尺寸工件打印的要求，且设备运行稳定，快速成型和制造系统缩短了产品开发流程，相较于传统工艺流程节省了大量时间和资金。 5 结 语 SLA 光固化成形 3D 打印技术已进入各行各业，在时代的发展中其重要性愈加凸显，可以大胆的想象，在未来，我们将不再需要大规模的生产线，不再需要寸步不离的守候在机床旁，不再需要大量的人力物力，不再产生大量的工业废物。3D 打印技术将从根本上改变传统制造业模式，将设计领域提高到一个新的高度。

引 言 在视频中人或运动物体行为理解的整个流程中，运动目标的检测与跟踪非常关键。通常一个视频监控系统大体可分解为四个不同的功能单元，即目标检测，搜索系统感兴趣的目标区域 ；目标跟踪，捕获感兴趣区域的运动轨迹 ；目标分类， 将被跟踪目标分为人，汽车或其他移动物体 ；目标行为识别， 对跟踪目标进行行为识别。目标检测作为视频监控的前提， 属于低层次的视觉问题，目前己有多种较为成熟的算法。而目标跟踪作为视频监控最基本的功能属于中等层次的视觉问题， 是当前制约视频监控系统性能的主要瓶颈之一。 1 主流的目标检测方法介绍 1.1 背景分割法 背景分割法适用于运动场景固定且比较简单的场合，通过建立背景模型，用图像序列的特征参数与背景模型比较， 分割出背景和前景，从而得到运动对象。背景差分图像的主要原理是通过现有图像对比已知背景图像，且背景图像中不含任何感兴趣的对象，是背景模型 [1]。该对比过程被称为前景检测。该过程将观测图像分为两个互补的像素集合，可覆盖全部图像，包括感兴趣的运动对象及前景与前景的补集，即背景。 背景减除法最大的缺陷是，没有成熟和高性能的规则来定义前景区域和对象，因此其使用范围受限。有许多背景减除算法是针对特定需求提出来的，因此对模型和分割策略也提出了特殊要求。如文献 [2]，它必须适用于平缓或快速的光照变化，场景运动变化，复杂的背景或背景变化。由于部分场合要求由硬件承担背景减除功能，因此算法负载成为最基本的要求。对于户外视频监控系统而言，算法对噪声的鲁棒性以及算法对光照变化的适应能力是最基本的要求。 1.2 相邻帧间差分法 该方法选择相邻的两帧进行比对，选择参数可以是直方图，也可以是亮度或其他图像的特征参数，两个相邻的图像帧 进行减法运算，结果的矩阵值与预设的阈值进行比较，通过 差的绝对值与阈值大小来判断是否有运动。在这个原理的框 架下有更多的改进算法被提出，比如基于亮度假设检验和高 阶统计量的相邻帧差法等 [3]。 帧间差分法的优点在于可以很好地适用于存在多个运动 物体，或者当摄像机移动的情况。但是该方法对噪音干扰的 鲁棒性较差。 1.3 光流法 光流法（Optical Flow or Optic Flow）通过检测图像像素 点的强度随时间的变化情况来推断物体的移动速度及方向。 对于每个像素点，每一个时刻均有一个二维或多维的向量集 合，如（x，y，t），表示指定坐标在 t 点的瞬时速度。设 I（x，y， t）为 t 时刻（x，y）点的强度，在很短的时间Δt 内，x，y 分别 增加Δx，Δy，则光流变化的情况如公式（1）所示： 1.4 统计法 统计法通过建立统计模型来区分前景和后景。在魏波 [4] 的文章中，场景的统计，前景和后景的分布情况统计被作为基 础，建立了间断点的分布模型，此模型被用来实现运动目标 的检测。王长安，朱善安 [5] 在其论文中提出了改进的 GVF- Snake 模型与统计模型融合的算法思想，实验表明，融合后的 方法结合了 GVF-Snake 与统计模型的各自优点，对静态背景 的目标检测有很好的效果。各种文献资料都表明，统计法适 合在复杂场景中检测运动对象，且算法的时间复杂度低，易 于硬件实现，但由于检测效果受先验知识的影响，统计法的 准确度并不高。 1.5 小波法 数学界有一种公认的提法，即小波分析是近代数学的一项重要成就，它已经发展成为一个新的数学分支，是多学科结合的产物，包括泛函数值计算、Fourier变换等，是一种多尺度，多分辨的分析技术，在信息融合、语音处理、信号处理、大气模型、地震预测等诸多领域都有着广泛的使用价值，在目标检测方面亦有广阔的应用。在李红艳[6] 的文献中， Haar 小波变换的低Signal-to-Noise微小目标检测方法被提出， 仿真实验结果表明，李红艳提出的方法可以有效提高目标的Signal-to-Noise。小波分析的优势在于检测复杂场景下的微弱目标，但大规模成熟应用的情况还比较少。 2 主流的目标检测方法性能比较 几种典型目标检测方法的性能比较情况见表 1 所列 [7-10]。 3 主流的目标跟踪方法介绍 目标跟踪是机器视觉的关键功能步骤，在机器视觉的所有应用领域，如视频监控，视频压缩，人机交互，医学图像处理等领域都是极具挑战性的课题。目标跟踪除要在图像序列中检测出目标外，还需要获取目标的位置、速度、运动轨迹、加速度等运动参数，从而为下一步运动目标的行为识别与理解提供技术参数。经过多年的发展，出现了许多目标跟踪的方法，这些方法都各自有其优缺点。 3.1 基于特征匹配的跟踪方法 运动目标总会有一些区别于其他事物的属性，如几何形状， 外形轮廓，子空间特征等属性，这些属性具有可靠性，独立性， 稀疏性和可区分性等特点，可被用作目标跟踪的依据。特征点提取是该算法的关键，目前常用的特征点提取算法有SIFT算法，Kanade Lucas Tomasi（KLT）算法，Harris 算法及 SURF 算法等。 3.2 基于贝叶斯的跟踪方法 在文献 [11] 中，二阶 AR 模型被用来跟踪目标运动，一 阶 AR 模型被用来跟踪目标尺度变化，理论推导和仿真实验显 示，一阶、二阶融合的方法取得了较好的跟踪效果。在贝叶 斯跟踪方法中，Kalman 滤波（KF）是最早被成熟应用的方法， KF 具有准确预测平稳运动目标下一个时间点位置的特性，因 此在弹道目标跟踪中有成熟的产品应用。但 KF 的缺陷是只能 处理线性高斯模型，虽然 KF 有各种改进模型，但都不能处理 非高斯非线性模型。 3.3 基于动态轮廓的跟踪方法  动态轮廓跟踪方法的主要原理是先勾勒出运动目标的轮 廓，由后续帧不断更新轮廓进而达到跟踪的目的。文献…

引 言 随着高等教育从 精英培养 进入大众化阶段后，大学毕业生供过于求的问题日益严重。在今后很长一段时间内，大学生将面临十分严峻的就业压力。所谓大学生自主创业，就是大学生独立开展创业活动，属于一种特殊的就业形式。在此过程中，大学生不再是被动等待，而是主动为自己和他人创造就业机会。因此，鼓励大学生自主创业对缓解当前严峻的就业形势而言有现实意义[1]。 然而，我国大学生创业成功率较低，仅为 10% 左右[2,3]， 其中一个重要原因就是大学生在创业过程中缺乏科技含量较高的项目。科技创业是大学生创业的重要模式，不仅能为社会发展带来良好的经济效益和社会效益 [4,5]，还对高校和科研机构的发展起到重要作用，因此鼓励大学生科技创业具有十分重要的意义。实现大学生科技创业，需要将创业教育融入人才培养全过程 [6]。首先，建设创业教育课程体系，提高学生的创业意识，使学生懂得如何创业。此外，还应以科技创业为导向，对自动化专业课进行改革，提高学生的科技创新能力和实践能力[7]，增强学生的专业水平，加强市场竞争力，提高创业成功率。 随着信息化时代的到来，以信息的获取、转换和处理为主要任务的检测技术已形成完整的理论体系，发展成为一门对现代科技进步起到重要作用的完整学科。《传感器与检测技术》是自动化专业的一门重要专业课，在实际工程中具有重要作用。在东华理工大学自动化专业，本门课在大三上学期开课。在此之前，学生已经完成了《数字电子技术》、《模拟电子技术》及《单片机原理及应用》等专业基础课程的学习，在整个专业课学习阶段处于中间过渡位置。学好这门课程不仅可以加强对原有专业知识的理解，还有助于学生建立自动控制系统的概念，加深对自动化的理解，从而提高实际的专业水平，对今后学生的职业发展将产生一定的有利影响。因而选取本课程为切入点，以科技创业为导向进行改革，具有一定的实际意义。 1 传感器与检测技术课程特点 目前，东华理工大学开设的《传感器与检测技术》课程共有46 个学时，其中理论教学 36 个学时，实验教学10 个学时； 实验室配备有CSY-9XX 型传感器实验平台，以满足学生实验使用。整体的教学任务在 9 周内完成。 传感器技术是材料学、力学、电学、磁学、微电子学、光学、化学、生物学、自动化技术等众多学科相互交叉的综合性高新技术密集型前沿技术。课程教学主要以参数检测为主线， 介绍温湿度、压力等物理量的检测原理、常用器件及其测量电路、应用实例和检测仪表等知识。课程内容分散，涉及知识面广，各章节之间联系不大，但与实际生产生活联系紧密， 属于多学科渗透的一门课程。 对自动化专业的学生来讲，本门课程侧重传感器的实际应用，即掌握如何使用传感器以达到检测目的。因此，学生只有在熟悉传感器工作原理的基础上加强实践操作，亲自经历传感器的选型、购买及电路设计过程，才能真正加深对本课程的理解。 2 课程教学中存在的问题 课堂教学以讲述传感器检测的原理为主，学生看不见真实的传感器元件，无法真正了解传感器的具体参数、性能及其应用电路。课程结束后，对传感器的了解完全停留在教材上， 在今后的工作中无法直接上手。 实验教学以验证性实验为主，实验平台对传感器进行了较好地封装，核心元件传感器并非透明化。很多学生在实验过程中只是按照实验指导书进行简单的线路连接操作，对检测系统的工作原理知之甚少。此外，该装置不能满足学生自主开发的要求，无法提高学生的创新能力和实际动手能力。 成绩评定方法以闭卷考试为主，一张试卷定终身，加大了考试成绩的不确定性，无法真实体现学生实际能力的高低。从多年的教学情况来看，高分低能的学生并不在少数。 3 教学体系改革 3.1 提高认知高度的理论教学 在原有 PPT 教学中，增加传感器的具体应用实例，使学生进一步了解课程的重要性 ；此外，在课堂上进行实物演示， 使学生近距离接触传感器，增加对传感器的了解和认识。应从工程实践的角度出发，讲解传感器的具体使用方法，例如如何使用硬件和软件方法对传感器信号进行滤波，如何实现检测系统的抗干扰能力等。经过理论学习后，学生对传感器的认识和理解会达到一个新的高度，对他们的创新能力和实践能力的提高具有一定帮助。 3.2 提升动手能力的实践环节 为进一步加强学生的创新能力和动手能力，在课程结束后，增加创新性实验环节，即传感器实际系统开发。学生依据所选题目，在已有专业知识的基础上，经历实际系统的开发过程，最终完成实物开发，为今后的创业奠定基础。 3.3 参加比赛以提高创新能力 鼓励学生参加大学生创新大赛。选取具有创新内容的项目为参赛课题，组织实际动手能力较强，态度认真的学生参加创新大赛，进行创新开发。可帮助获取创新成果的学生进行专利申请及软件著作权的申报。 4 考核方法改革 期末成绩由课堂成绩，实践成绩和实验成绩三部分构成， 各部分所占比例分别为 40%，30%，30%。 4.1 课堂成绩 课堂成绩由平时成绩和期末试卷成绩构成，两者所占比例分别为 30% 和 70%。 平时成绩主要体现学生在课堂的表现情况，由出席成绩和平时表现两部分构成。 1 学生缺席一次扣 10分，迟到一次扣 5分，缺席 3次以上者，取消考试资格。 2 在课堂上积极回答问题的同学，回答正确者，每次加 5分；回答错误不扣分。 期末试卷采用闭卷笔试的形式，以考查学生对基础知识的掌握情况，并适当增加对实际应用题目的考查力度。 4.2 实验成绩 实验成绩包括实验平时成绩和实验报告成绩。两者所占比例分别为 70% 和 30%。平时成绩主要体现学生在实验过程中的表现情况，由出席成绩和平时表现两部分构成。 1 学生缺席一次扣 10分，迟到一次扣 5分。依据实验结果，能够正确回答问题者，每次加 5分；回答错误者不扣分。 2 实验结束后，学生需按时提交格式规范的实验报告， 并依据实验报告内容，实验结果、分析和结论的准确程度给出实验报告成绩。 4.3 实践成绩 采用两个同学一组的形式，共同完成实际系统的开发。实际开发的系统侧重于对传感器的开发，传感器信号处理及传感器应用等方面，可借助模拟电路，数字电路或单片机来完成。实践成绩包括学生的实物成绩、答辩成绩及研发报告成绩，三者所占比例分别为 50%、30% 及 20%。实物验收由自动化教研室的相关老师进行，并组织答辩，以考查学生对开发实物的了解程度。 1学生对完成的实物进行介绍和演示。按照实物完成的实际效果来给定实物成绩。 2答辩过程包括PPT自述和老师提问，最终给出答辩成绩。 3研发报告成绩依照毕业论文评审标准给定。 5 结 语 《传感器与检测技术》是一门极具实用价值的专业课，在自动化专业的学习中起到承上启下的作用。为满足创业型人才培养的目标，对该课程的教学内容及考核标准进行改革，激发了学生的学习兴趣，提高了学生的创新能力和实际动手能力。在今后的教学中，我们将继续努力，对其它实践性较强的相关专业课程进行类似改革，进一步提高学生的科技创业能力。

引 言 我公司已建立起一套比较完整的售后服务体系，并能正常运行。由于现有系统均需手工填写、手工传递，导致分散保存，使系统存在易造成信息填写不规范；不便于查询、统计和分析；返修产品可追踪性差；信息交换不及时；信息共享不方便； 相同信息需要重复填写，工作量大，工作效率不高等不足。 为了弥补这些不足，为用户提供更好的售后服务，我们建立了基于网络的产品售后服务管理信息系统。该系统不仅可以弥补我公司在管理、设计、生产制造过程中的不足，尽可能减少用户的损失，提高用户的满意度，为用户提供良好的售后服务，还可以使我公司及时、准确地了解产品质量状况，为持续改进、不断完善产品质量体系提供依据。 1 开发语言及平台的选择 php 是一种在服务器端执行的嵌入HTML 文档的脚本语言，它具有高性能、低成本、跨平台性强等优点；MySQL 是一个小型关系型数据库管理系统，它具有高性能、可移植性强、开放源码、易于配置等优点；Apache 是目前应用最广的服务器软件， 可以在多个操作系统中使用。而使用Apache+php+MySQL 组合的优点就是他们可以在任何主流操作系统和其它操作系统中使用。以上均为开放代码的免费软件，大大降低了系统开发的成本。本平台运行的操作系统为Windows Server 2003。 2 系统总体设计 由于此平台是建立在企业的内网平台上，从系统集成性及使用简便的角度出发，系统采用浏览器 / 服务器（B/S）结构。 3 功能需求及设计 经过与售后人员的交流，做了详细的需求分析，系统应实现以下功能： (1) 用户管理及权限分配 ：系统分为管理员、检修记录员和报表查询人员，所有用户均采用实名制； (2) 更改密码：用户在自己的登录界面可自由更改密码。在修改密码时应先输入旧密码，然后再输入新密码并确认， 旧密码错误或两次输入的新密码不一致，系统均会做出错误信息提示； (3) 开箱单登记 ：对于返厂维修的产品，需要对产品故障情况和客户信息等进行记录； (4) 维修记录单：记录故障产品的维修过程，并将开箱单信息自动填入维修单，以方便记录维修过程； (5) 发货登记单：将维修完的产品返回给客户，形成完整的维修流程闭环； (6) 自定义查询功能 ：可以对开箱单、发货单进行查询， 并对产品维修单按字段查询，查询结果可根据不同需求输出网页格式或方便编辑的Excel格式。 3.1 数据库设计 系统需要使用的数据库表如下所示： （1）故障表（sale_fault）：存放故障原因及处理情况 ； （2）故障记录表（sale_record）：存放开箱登记单及维修 记录单相关信息 ； （3）内容表（sale_repairoutlist）：存放发货产品的信息 ； （4）发货登记单表（sale_repairout）：存放发货日期、运 单号等信息 ； （5）用户类型表（usertype）：存放用户类型信息 ； （6）故障产品信息登记表（sale_equipment）：存放故障 产品序列号、图号等产品信息。 3.2 主要功能实现的技术难点及解决办法 (1) 开箱登记单多条记录录入问题。客户返厂的故障产品一箱装有多个，为减少重复信息，且在查询结果中直观体现出一个开箱单中的所有故障产品列表，要求在开箱单录入界面可动态增加多个故障产品信息，查询时根据开箱单号合并显示。因此在数据库中建立故障记录表（sale_record），设置开箱登记单号字段（开箱单号按照年号 + 产品系列标识+ 流水号自动产生）。当开箱单中需要记录一条以上产品故障信息时， 通过循环语句先在故障记录表（sale_record）中插入故障信息后，得到该表主键，并将该主键和产品型号、图号、序列号等信息插入到故障产品信息登记表（sale_equipment）中，使两个表通过共同字段关联起来，达到录入时一次录入，查询时根据开箱单号合并显示的目的。 (2) 为了在维修结果中体现产品发给客户的时间，需要在维修记录中记录发货日期，将维修记录与发货信息联系起来。因此在数据库中设置两个表，分别为维修记录表（sale_ repairoutlist）和发货记录表（sale_repairout）。由于在维修和发货时需要记录产品图号及机器号信息，因此在维护维修记录单界面通过查询两个表中的关联字段，将发货信息同时显示， 由此得到准确的维修记录表和发货日期。 (3) 报表查询功能。为了更好的对产品故障进行分析统计，持续改进，为不断完善产品质量体系提供依据，系统提供了多种查询方式。如产品履历查询：输入产品图号和序列号， 可查询到该产品的所有维修记录；出厂产品修理报表：可按时间、型号、序列号分别查询满足售后部门需求的个性化报表，并以 Excel形式输出；对返厂维修的产品，可对未填写维修单的故障产品进行查询和统计；将开箱登记单及维修记录单中的各字段进行随意组合以查询统计。 4 结 语 该系统已在售后部门实际应用，具有简单实用，操作方便等优点，完全满足售后部门的要求，达到了预期效果。

引 言 随着我国社会经济的迅速发展与城镇化加剧，室内种植绿色植物，净化空气质量已逐渐成为主流的生活习惯。根据数据调查表明，到 2015 年末，城镇人口占总人口比重达到 56.1%，有种植室内植物意愿的家庭主妇、退休老人以及愿意尝试追求新事物的年轻人，占城镇化人口的 9.8%，约为8000 万人。雾霾出现的频次和问题加剧，因此空气逐渐成为影响生活质量的重要指标，人们对室内环境的质量要求越来越高。而基于以上问题，本文设计了智能种植装置，该装置集智能种植、社交功能、专业服务于一身，可为各类城市用户的多样化需求提供相应服务，净化室内空气，增加室内种植的趣味性和娱乐性。该装置以STM32F107 为主控芯片，利用CC2530搭建无线传感网，通过手机安卓界面实现对植物温湿度、光照强度、施水施肥的控制。智能种植装置的专家系统则根据用户种植的植物，为用户提供专业的种植方案，根据植物的生长情况实现好友排名，增加人机互动的趣味性。用户通过点触手机，即可实现对植物的智能控制，并根据用户需求定制相应的种植方案。该系统不仅能够使忙碌的都市人利用碎片时间实现植物管理，增添生活乐趣，还能根据用户的种植喜好为用户建立社群，为其提供有趣、便捷的社交平台。 1 智能种植系统的硬件设计 智能种植系统的硬件结构如图 1 所示。智能种植装置的硬件结构主要分为传感器系统、控制系统、电源系统、主控芯片、服务器以及个人手机和 PC 端。智能装置工作的原理传感器系统采集植物的生长及环境信息，通过CC2530 将信息传 智能种植装置的传感器系统包括温度传感器、湿度传感器、光照传感器、二氧化碳传感器等。各传感器采集不同的 温度传感器采用 DS18B20， 具有体积小， 硬件开销低，抗干扰能力强，精度高等特点。智能种植装置主要通过DS18B20 采集种植植物生长环境的温度，并将采集到的温度AD 值通过CC2530 传输至主控芯片。 湿度传感器模块采用土壤湿度传感器模块，该模块的数字量输出引脚可以与单片机直接相连，通过单片机检测高低电平，由此检测土壤湿度。小板模拟量输出引脚可以和 AD 模块相连，通过AD 转换获得土壤湿度更精确的数值。智能种植装置主要通过湿度采集种植植物生长土壤的湿度，并将采集到的湿度AD 值通过CC2530 传输至主控芯片。 光照传感器具有I2C 总线接口（f/s 模式支持），光谱范围与人眼相近，照度数字转换器，50 Hz/60 Hz 光噪声，光源的依赖性不大，可调光学窗口测量结果的影响，小测变异（+/ － 20%），红外线影响较小。智能种植装置主要通过光照传感器采集种植植物生长环境的光照度，并将采集到的光照度AD 值通过CC2530 传输至主控芯片。 二氧化碳传感器具有以下特点：具有信号输出指示、双路信号输出（模拟量输出及 TTL 电平输出）、TTL 输出有效信号为低电平、模拟量输出 30 ～50 mV 电压，浓度越高则电压越高，对二氧化碳具有很高的灵敏度和良好的选择性及较长的使用寿命和可靠的稳定性、快速的响应恢复特性。智能种植装置主要通过二氧化碳传感器采集种植植物生长期间二氧化碳的吞吐量，并将采集到的二氧化碳AD 值通过 CC2530 传输至主控芯片。二氧化碳的吞吐量是判断植物生长健康的重要依据，因此二氧化碳传感器也是实现植物生长好友排名的重要传感器。 1.2 控制系统 智能种植装置的控制结构如图 2 所示。控制系统包括温度调节系统，湿度调节系统，施水施肥系统与光照调节系统。控制系统连接传感器和智能装置。主控芯片接收手机或PC 端传送过来的信号，控制系统的实现主要利用控制节点、继电器扩展模块和相应的机电执行器，通过继电器实现水肥、温湿度的调节。当植物缺水时，湿度传感器采集植物生长环境的湿度AD值，通过无线传感网传送至主控芯片，主控芯片将AD 值与专家系统中的数据库湿度AD 值进行对比，若判断湿度不足，则通过无线传感网驱动继电器施水。其他传感器类似。 1.3 主控模块 主控模块采用STM32F107 芯片，该芯片的标准外设包括10 个定时器、两个 12 位 1 M sample/s AD（模数转换器，快速交替模式下为 2 M sample/s）、两个 12 位DA（数模转换器）、两个I2C 接口、五个 USART 接口，三个 SPI 端口和高质量数字音频接口I2S。此外，STM32F107 还拥有全速 USB（OTG） 接口，两路 CAN2.0B 接口及以太网 10/100 MAC 模块。此芯片可以满足工业、医疗、楼宇自动化、家庭音响和家电市场多种产品的需求。 基于STM32F107上述特点，本装置采用STM32F107作为主控芯片，负责处理 CC2530传输的数据，并将无线传感网的数据与专家系统中的标准值进行对比判断，做相应处理，之后将处理好的数据上传至服务器或云端。主控芯片通过数据平台控制系统负责对采集到的数据进行存储、信息处理和信息命令的下达，为用户提供分析和决策以及社交依据，用户随时随地通过手机和电脑进行实时查询和控制。 1.4 用户控制模块 用户控制模块主要采用手机或电脑实现，用户通过手机登录服务器查询或修改服务器或云端的数据，达到控制智能种植装置的目的， 具体使用ZigBee 协议，TC/IP 协议以及Socket 通信等实现。 2 智能种植系统的软件设计 智能种植系统的软件设计如图 3 所示。智能种植装置的软件部分主要通过传感器采集数据，经过 CC2530 传输，使STM32F107 接收到数据并与标准数据对比后，判断植物环境指标是否符合健康标准，根据具体情况做相应处理。如采集光照，将现有光照值与光照健康标准库对比，如果现有值比库中值强则减少光照；反之，增加光照。 3 结 语 本设计通过手机实现了集社交、种植方案、自动种植为一身的智能种植装置。该装置以STM32F107 为主控芯片，利用手机安卓界面实现对植物温湿度、光照强度、施水施肥的

引 言 近年来，能源危机和环境污染的压力越来越大，太阳能作为一种清洁无污染，取之不尽、用之不竭的清洁能源，受到了大家的青睐。将太阳能作为电动车的能量来源可以实现 零排放 ，有助于保护环境。现在有很多机构和科研院所都在研究太阳能电动车，且清华大学、上海交大、德州学院等成功研制出了一些太阳能电动车 [1,2]，但这些车还未能大量进入普通百姓的生活。 太阳能的特点是分散性和时变性。在阳光最强时每平米的功率只有大约 1 kW。由于树荫、阴雨、夜晚等导致太阳能电池输出功率存在巨大变化。此外，现有太阳能电池板转换效率较低，大约为17%，即每平米太阳能电池板最多提供 170 W 功率。且蓄电池能量密度较低，现有铅酸电池的能量密度大约为 40 Wh/kg，一块 48V20AH 的蓄电池重量超过 20 kg。所有这些因素使得太阳能电动车的发展受到了很大限制，为此很多文献提出采用太阳能最大功率跟踪法来提高太阳能的充电效率[2-5]，同时也有文献对太阳能电动车的能量管理策略进行了研究，提出加入超级电容来辅助储能[6,7]，亦有文献提出建设大面积太阳能充电站为电动车充电[8]。这些文献都在理论上为太阳能电动车的研制提供了很好的方法，但却忽视了一般家庭用车 90% 以上的时间是停止的，太阳能的低效可以用停车时间来弥补，只要功率匹配、结构合理，就可以制作出有实用价值的太阳能电动车。 由于两轮电动车无法安装大面积太阳能电池板，本文对现有电动三轮车运行状况进行了测试，根据测试数据和车体尺寸加装了太阳能电池板，对其进行了长达一年的试用，证明其可以作为家庭近距离代步车使用。在此基础上，文中选择驱动后桥，设计了更为舒适的太阳能电动四轮车并进行了实验。两次实验结果可以为电动车生产企业提供新的设计思路，让太阳能电动车早日进入千家万户。 1 电动三轮车的选择与测试 目前市场上的电动三轮车种类很多，可选择范围广。选择时主要考虑方便在车上安装太阳能电池板支架，装好后既可用来接收光照，又可作为车辆的顶棚。此次试制采用一款国产老年电动三轮车，该车的整车尺寸为 2450 900 850（长 宽 高）；电机种类为无刷直流电机 ；电机功率为 350W；其最高车速为 30km/h；该车的蓄电池为 48V20Ah铅酸免维护电池 ；车的净质量为 120kg；载重量为 200kg；最大行驶距离为 40 km。 首先对电动车性能做充电测试，用原车配备的充电器对蓄电池充电，记录到最大充电电流为 2.66 A，充电 8 小时后进入涓流充电状态，此时可认为蓄电池充满，断开充电器，测得电压为 56 V。接着对电动车用电情况进行测试，车前后乘坐两人，前面的人负责驾驶，后面的人观察电压、电流以及里程并记录，测得启动电流为 12 A ；平路运行电流为 4~6 A ；平均车速为 20 km/h ； 在电池耗尽的情况下（4 ～6 A 电流，电池电压降到约42 V），发现该车的最大行驶距离约为 42 km。由于条件限制，测试只在平路进行，没有做上下坡测试（如果有坡路，行驶距离会减小），但在测试过程中做了频繁的加减速。 通过测试可以看出，这种小型电动三轮车不论是充电电流还是用电电流都很小，可以试验将其改造为以太阳能作为动力源的 太阳车 。 2 太阳能电动三轮车的设计与试制 在改装之前，先对实验数据进行简单计算。电动车平路行驶速度在 20 km/h 的情况下时，电流取平均值，电机平均功率约为： P=UI=48 5=240 W 可见电机是在轻载状态下运行。共行驶约 40 千米，用时小时，测试过程中车辆总耗电量约为： W1=PT=240 2=480 Wh=0.48 kWh 48 V 20 Ah 蓄电池总储能量理论计算为： W2=UIT=48 20 1=960 Wh=0.96 kWh 在测试过程中，蓄电池放电深度为： Dod= W1 /W2=0.48/0.96=50% 蓄电池储存的电能并未完全释放，属于中等深度放电， 这对蓄电池使用寿命有益。 2.1 太阳能板的选择与安装 目前市场上大量销售的太阳能电池板主要有柔性太阳能板，钢化玻璃太阳能板和薄膜太阳能板，柔性太阳能板将太阳能硅片固定到较薄的不锈钢或其他较软的基板上，将硅片电路连接后表面再覆盖一层透明树脂，封装好的组件可以弯曲一定的弧度，由于表面采用有机树脂，随时间推移透光性变差， 组件寿命较短，理论寿命只有 2 年。常见的太阳能电池板表面使用 3~4mm 的钢化玻璃和铝合金边框，正常使用寿命可达20 年，价格较便宜。薄膜太阳能电池板可折叠，易收纳，但目前价格较高。 此次试验的目的在于将太阳能电动车产品化，市场化。所以选用性价比较高的钢化玻璃太阳能电池板。就三轮车尺寸而言，应选择尽可能大的电池板，最终使用的电池板的开路电压为 17.8 V ；短路电流为 2.8 A ；最大功率为 50 W ；外形尺寸为1 065 350 35 ；重量为 4…

引 言 智能家居是一种居住环境，其基础是住宅，其目的是构建高效的住宅与家庭日程管理系统，其手段是利用网络、布线、音频、自控、安全等一系列技术将家居生活有关的设施集成。 作为一个新兴产业，智能家居还未真正进入成长期，市场消费观念还未形成，但随着智能家居市场推广普及的进一步落实，在消费者的观念形成后，智能家居市场未来拥有无穷潜力，产业前途无量。正因为如此，越来越多的智能家居生产企业开始投入对行业市场的研究，特别是对企业成长环境和消费者需求变化的深入研究。随着科学技术日新月异的发展， 数据通信技术迅速向智能家居渗透。居住环境信息获取和传输技术需要运用适宜的现代通讯手段来实现。按通信技术传输介质的不同可分为有线和无线两种方式。有线通信方式具有系统可靠性高、抗干扰能力强等优点。但传感器与执行机构数量多且分散，导致布线复杂、维护困难。无线通信以组网灵活、无需布线等优点在智能家居中逐渐兴起。智能家居中常见的有线方式有电力载波和以太网等，无线方式则包括ZigBee、WiFi、GSM/GPRS、无线射频技术等，本文对这些通信技术在智能家居领域中的应用进行了综述。 1 有线通信方式 有线通信方式具有稳定、安全和高速等优点，但存在设备移动性差和布线繁琐、布线成本高等不足。常用的有线通信方式有电力载波和以太网等。 1.1 电力载波通信 电力线载波（Power Line Carrier，PLC）是电力系统特有的通信方式，电力线载波通讯是指利用现有电力线，通过载波方式将模拟或数字信号进行高速传输的技术。其最大特点是不需要重新架设网络，只要有电线就能进行数据传递。 马乐等（2013）[1]设计了基于物联网体系的智能家居系统，以 Internet 和GSM 为远程控制基础，以 RF 无线射频技术为近程控制手段，以 PLC 为通讯总线，解决家庭内部点对点高速多媒体数据传输的问题。罗玉平等（2014）[2]设计了基于电力线载波通信的智能家居控制系统，系统以STM32 主控制器为核心，内嵌Web 服务器，结合 GPRS 网络、电力载波通信技术以及传感器技术可实现远程智能控制。宣航（2015）[3]开发了基于物联网的智能家居监控系统，该系统基于电力线载波通信技术，以TOP6410 开发板为核心，以OFDM 调制技术为基础构建了智能家居系统的硬件体系结构和软件平台。 1.2 以太网 以太网（Ethernet）首次由罗伯特 • 梅特卡夫和施乐公司帕洛阿尔托研究中心的同事研制，如今已成为最流行的通信协议标准。以太网可以分为标准以太网、快速以太网、千兆以太网以及万兆以太网。 南春辉等（2013）[4]设计了基于Web 技术的嵌入式智能家居系统，通过构建Web 服务器对家居设备的工作状态进行记录和控制，内部家居通过以太网相连，以Socket 协议与服务器通信。陈玮等（2015）[5]设计了基于Andriod 平台的智能家居系统，将云计算中心与路由器用以太网连接，使用内外网通信方式，当家庭宽带不可用时仍能通过内网实现对家居设备的控制。侯维岩等（2015）[6]设计并实现了智能家居网关及其 Web 控制软件，提出了一种能够同时兼容 ZigBee、Bluetooth 和以太网，并能方便操作的B/S 智能家居控制系统。 1.3 RS-485总线 RS-485 是串行数据接口标准，1983 年在RS-422 基础上制定了 RS-485 标准，增加了多点、双向通信能力，即允许多个发送器连接到同一条总线上，同时增加了发送器的驱动能力和冲突保护特性，扩展了总线共模范围，后命名为TIA/EIA- 485-A 标准。 陶莉等（2007）[7]设计了基于RS-485总线的智能家居系统，采用RS-485总线的主从网络实现了以 PC机为家庭网关的基于RS-485总线的智能家居系统。徐锋等（2009）[8]设计了智能家居远程控制系统，以 ARMLPC2364为核心，由MAX3088 构成 RS-485接口，不仅可以节省开支，其省电节耗效果也十分明显。刘璟（2010）[9]设计了基于PXA270-Linux 的智能家居系统，通过运用RS-485总线接入各种传感器模块的思想， 实现了家居安全报警、家用电器及照明系统远程控制。张小贝等（2012）[10]设计了基于嵌入式控制和RS-485的智能家居系统，具有良好的应用性。张玲（2014）[11]设计了基于STM32的智能家居系统，各智能产品通过 RS-485总线方式和控制器通讯， 具有控制方式多样灵活、模块功能可扩展性强、设备操作简单易行等优点。 RS-485 接口具有良好的抗干扰性，按其接口组成的半双工网络一般只需两根连线，长的传输距离和多站能力等使其成为首选的串行接口，但 RS-485 总线的主从和半双工工作方式难以实现各节点之间的数据交换，且存在效率低、实时性差等问题。 2 无线通信方式 与有线通信方式相比，无线通信网络是一种以数据为中心的自组织无线网络，具有可快速临时组网、拓扑结构可动态变化、抗毁性强、无需架设网络基础设施等优点。常用的无线通信方式有ZigBee、WiFi、GSM/GPRS、无线射频技术等。 2.1 ZigBee技术 ZigBee 类似于蓝牙，是一种新生的短距离通信技术。与蓝牙高昂的价格，组网复杂等特点不同，ZigBee 成本低、功耗低，且组网方便，因此许多厂商都对其感兴趣。ZigBee 遵循IEEE 802.15.4 标准，工作在 204 GHz 的频段上。 运用这种技术将智能家居中的各种电子设备组成一个无线传感网络，从而快捷方便地对居住环境参数进行自动监测， 意义重大。辛海亮等（2013）[12]设计了一种基于 ZigBee 的物联网智能家居控制系统的总体方案，以 Linux 系统为核心，以ZigBee 无线通信技术进行信号传输并以GPRS 通信技术进行系统远程监控。高鹏等（2014）[13]设计了基于ARM 和ZigBee的智能家居监控网络，在家庭内部通过基于德州仪器 CC2530 无线收发芯片的ZigBee 无线网络将家用电器与其他监控设备连接在一起组成无线家庭网络。庞泳等（2014）[14]设计了基于ZigBee 的智能家居改进系统，通过改进的MAC 协议与ZigBee数据帧结合，对网内不同数据类型采取针对性处理措施，使系统具有较低的功耗和较高的安全性。季建华（2015）[15]设计并实现了基于物联网的智能家居远程监控系统，同时又以JN5139 芯片为核心设计了各ZigBee 终端节点，采用星型网络实现 ZigBee 无线组网。Chatura 等（2016）[16]基于ZigBee 设计了低复杂度展频智能家居网络体系，提升了共存能力，增强了多径衰落影响下的鲁棒性。Raafat 等（2016）[17]基于ZigBee面向残疾人设计了可配置的智能家居控制系统，结果表明， 该系统可为残疾人提供更好、更便捷的生活方式。孙正凤等（2016）[18]设计了基于改进ZigBee 路由算法的智能家居控制系统，仿真表明，当节点数越多，改进的算法可减少 30% 的能耗， 并且随时间的增长，死亡节点数将降低 10%，有效均衡了网络负载。 应用ZigBee 技术可通过无线传输方式实现每个节点家居环境控制器与管控计算机的组网及灵活的网络数据传输，提高了智能家居系统的灵活性和可靠性，并大幅降低了成本。 2.2 无线WiFi技术 WiFi（Wireless Fidelity） 网络符合 IEEE/802.11b 协议， 由AP（Access Point）和无线网卡组成，组网方式较为简单， 具有无线接入、高速传输以及传输距离远等优点。 董思乔等（2015）[19]设计了基于 WiFi…

引 言 随着现代工业化程度不断提高，人为因素的环境污染问题日益严重，尤其 PM2.5 对人们的身体健康产生了严重影响。各种环境检测器如雨后春笋，其中PM2.5 检测器深受市场欢迎。因此本课题基于STM32 平台设计开发了一款 PM2.5 检测器，以实现检测、显示与报警等功能。 本课题采用常见的STM32芯片（ARMCortexTLS-P906 型），该芯片具有数据采集、处理和输出等功能。STM32芯片由控制单元、从属单元和总线矩阵三部分组成，通过总线矩阵将控制单元和从属单元连接在一起。其程序存储器、数据存储器和输入输出端口寄存器在同一个线性地址空间里。本课题采用SDS011PM2.5传感器模块，并将传感器模块与STM32芯片连接在一起，通过USB转 TTL接口与电脑连接， 从而实现对空气中PM2.5数据的采集和分析。嵌入式系统硬件的基本组成如图 1所示。 1 数据采集介绍 数据采集（DAQ）指模拟或数字传感器抑或其他设备的被测单元自动采集非电量或电量信号，并送到上位机进行分析、处理，从数据源收集、识别和选取数据的功能。数据采集系统是基于计算机或其他专用测试平台测量软硬件为方便各类用户操作而设计的测量系统。被采集数据是已被转换为电流信号的各种物理量，如温度、湿度、颗粒物、压强等，这些既可以是模拟量，也可以是数字量。一般通过采样方式采集，即间隔一定时间（采样周期）对同一点数据重复采集。采集的数据可能是某段时间内的一个特征值，但在大多数情况下是瞬时值。准确来说，数据采集以准确的数据测量为基础。数据量测方法分为接触式和非接触式两种，检测元件多样。不论哪种方法和元件，均以不影响被测对象状态和测量环境为前提，保证数据的正确性。数据采集含义广泛，包括对面状连续物的物理量采集。在计算机辅助制图、测图、设计中，对图形或图像的数字化过程也可称为数据采集，此时采集的量包括灰度等物理量和数据等几何量。数据采集整体结构与流量图如图 2 所示。 数据采集系统基于PC 机实现，通过将模块化硬件、应用软件和计算机相结合来进行数据测量，如空气中的颗粒物、温度、气压、湿度等。尽管数据采集系统根据不同的应用需求有不同的定义，但各系统采集、分析和显示信息的目的却都相同。数据采集系统实现了信号、传感器、激励器、信号调理、数据采集设备和应用软件的完美结合。数据采集流程图如图 3 所示。 2 数据采集器的选型与设计 2.1 数据采集器的选型与设计 本设计采用SDS011PM2.5 检测器，其具有如下特点： （1）数据准确 ：激光检测，稳定，一致性好 ； （2）响应快速 ：场景变换响应时间小于 10 s ； （3）便于集成：串口输出（或 IO 口输出可定制），自带风扇； （4）分辨率高：分辨颗粒最小直径达 0.3 μm ； SDS011 传感器模块实物图如图 4 所示，传感器配用的串口线与USB 实物如图 5 所示，传感器接入电源后的组装图如图 6 所示。 2.2 工作原理 本器件采用激光散射原理，当激光照射到检测位置的颗 粒物时会发生微小的光散射。在一些特定方向，光散射波形与 颗粒直径有关，将不同粒径的波形分类统计并通过换算公式 可以得到颗粒物的实时浓度，按照标定方法得到与官方单位统 一的质量浓度。 技术指标见表 1 所列，LCD 显示屏结构图如图 7 所示， 基于STM32 的数据采集结构图 8 所示。 2.3 选择的数据采集器的工作原理 通过串口调试助手软件可以显示出以十个字节为单位的信息 ：报文头 + 指令号 + 数据（6 字节）+ 校验和+ 报文尾，具体见表 2 所列。 计算时要求数据为十进制，但输出的数据是 16 进制，因此要对输出数据进行进制转换。 PM2.5 数 据 内 容 ：PM2.5（ PM10 数 据 内 容 ：PM10（μg/m3）=（（PM10 高 字 节 PM2.5 的输出如图 9 所示。实物连接运行图如图10 所示。 图11 串口输出数据显示 3 基于嵌入式处理器数据采集器的设计结果与分析 接通电源并调试完成后，嵌入式处理器 LCM046 显示屏 4 结 语 本次设计实现了精确测量室内 PM2.5 的功能，同时加入 了报警功能，与一般的传感器相比更能让人们对环境的恶化…

0 引 言 在工业信息化领域，数据采集是获取信息的基本手段。企业在生产时需要监测产量、工作电压、温度等信息，并将这些现场数据传输到上位机进行存储、分析和处理。传统的有线数据采集模式尽管稳定、可靠，但存在布线工作量大、可扩展性差、工程造价高等弊端。 近年来， 无线通信技术得到长足的发展， 基于 IEEE802.15.4 标准的ZigBee 无线传感器网络技术 [1,2] 因其具有功耗低、体积小、灵活性强等优点，所以在诸多领域得到广泛应用[3,4]。将ZigBee 无线传感器网络和数据库技术相结合，不仅能够有效对布线困难、人员不能到达区域进行数据采集， 还能够简化有线网络所带来的规划布线、线路检查和扩容等繁琐工作。文献 [5] 基于ZigBee 和 AT89S52 设计、实现了一套无线数据采集系统，但在稳定性和实用性方面还有待改进。本文根据工业现场数据采集的需求，设计并实现了基于ZigBee 技术的近距离、低成本、低功耗的无线数据采集系统。 １ 系统架构 本文设计的无线数据采集系统架构如图 1 所示。该系统包括数据采集和接收处理两大模块，其中采集模块由ZigBee 无线传感器网络模块、单片机、数据采集传感器、LED 显示屏、按键等构成 ；单片机选用 STC15W4K16S4 实现数据采集、传输和人机交互功能，主要为按键识别和LED 显示控制；单片机片上 E2PROM 用以保存数据，如掉电时当前信息的保存或保存需要长久保存的数据；LED 用以实时显示采集数据。无线数据采集系统结构如图 1 所示。 采集模块采集到的数据由ZigBee 无线传感器网络传送到数据接收模块，接收模块再经串口送至 PC 机。PC 机完成数据的存储、查询和实时显示等功能，同时负责控制接收模块与采集模块的命令交互。在工程应用现场，待监测的生产区域通常需要采集多种类型的数据，单功能采集模块系统难以满足实际需求。因此利用基于ZigBee 无线传感器网络模块搭建数据接收处理模块，实现网络协调器和路由器功能，连接多个数据采集功能模块是一种有效的方案。扩展后的具有多种数据采集能力的采集系统如图 2 所示。 2 硬件设计 2.1 无线通信模块 本设计中的无线通信模块采用TI 公司生产的CC2530 做为核心芯片。基于 CC2530 芯片和 ZegBee 无线传感器网络协议设计网络通信节点，实现采集数据和系统命令的传输，具有使用灵活、成本低廉等优点。无线通信模块的硬件电路如图 3所示。 由图 3 可知，为得到良好的电源性能，确保通信稳定可靠， 采用去耦电容对模块电源进行滤波。采用高精度 32 MHz 的无源晶振作为时钟源来提供可靠无线收发基准时钟。 2.2 数据采集模块 数据采集模块以 STC15W4K16S4 单片机为核心， 该单片机具有 16 K 系统编程Flash 存储器和 42 K 的E2PROM 内存。数据采集模块与CC2530 无线通信单元相连，以此组建ZigBee 无线传感器通信网络。采集模块兼具传感器数据采集、人机接口和无线传感器网络通信等功能。设计的采集模块硬件电路实物图如图 4 所示。 2.3 数据接收模块 接收模块又称为无线传感器网络协调器，包括 ZigBee 无线传感器网络通信模块和通信接口。通信接口选用RS 232 方式，ZigBee 协议转换成 RS 232 协议后与PC 机无缝连接。数据接收模块兼具组建无线通信网络、实现 PC 机与数据采集模块之间命令交互等功能。设计的无线数据接收模块硬件如图 5 所示。 图 4 数据采集模块                  图 5 数据接收模块 3 软件设计 数据采集模块软件编程主要实现按键检测、显示驱动、 与 ZigBee 无线传感器网络通信交互等功能。数据接收模块软 件编程具有 RS 232 接口驱动、数据协议交互、ZigBee 无线传 感器网络协调器功能实现等功能。PC 机软件主要负责控制协 调器与数据采集模块交互、数据采集、存储、统计分析和数 据库管理。 MAC 地址作为各模块的身份ID，并在数据通信帧中添加该ID。接收模块收到数据后解析出ID、传感器数据或命令，按照ID…