时间：2022-05-07 02:55:53
1主控电路
系统的主控电路如图2所示，由单片机学习开发板中的最小系统电路来完成。
2电路
本系统的电路基于主控电路的配置，包括温度传感器DS18B20、nokia5110液晶显示屏、风扇(电动机驱动)、键盘、蜂鸣器、湿度传感器湿度传感器DHT11、可燃性气体浓度传感器MQ－2、加热器YF3030012160J等。其中风扇(电动机驱动)、键盘、蜂鸣器等器件开发板上自带，只需要配置剩余的器件即可。图3温度传感器模块原理图温度传感器模块原理图如图3所示，温度传感器的测温范围为－55℃－125℃，当室内温度高于设置值30℃时，系统将报警，同时单片机通过达林顿管，启动风扇，进行换气，降低室内温度，直到达到预期要求;当室内温度低于设置值(20℃)时，系统将报警，同时单片机通过继电器，控制12V直流电源，启动加热器加热，直到达到预期要求。加热器工作时的表面温度为160±10℃;加热器模块原理图如图4所示。湿度传感器模块原理图如图5所示，湿度传感器的测量范围20－90%，当室内气体湿度高于设置值(60%)时，单片机控制风扇的开启，进行换气，降低湿度，直到达到预期要求。可燃性气体浓度传感器模块原理图如图6所示，当室内可燃性气体浓度高于设置值(25%)时，系统将报警，同时，单片机将驱动风扇，进行换气，降低可燃性气体浓度。
3系统的实现
整个系统主要是由STC12C5A60S2单片机学习开发板中的最小系统电路和温度传感器DS18B20、图5湿度传感器模块原理图图6可燃性气体浓度传感器模块原理图nokia5110液晶显示屏、风扇(电动机驱动)、键盘、蜂鸣器、湿度传感器湿度传感器DHT11、可燃性气体浓度传感器MQ－2、加热器YF3030012160J、等模块电路构成，系统的实物图如图7所示。系统的主要功能是对室内的温度、湿度和可燃性气体浓度进行监控，并在LCD液晶显示屏上进行显示，如图8所示。为了更好地满足人们的需求，提高环境的舒适度，人们能够根据自身需要调整温度、湿度的设置值。图7系统的实物图图8监测数据的显示图5结论本文设计的室内环境监控系统采用STC12C5A60S2单片机作为系统的主控电路，以温度传感器DS18B20、湿度传感器DHT11、可燃性气体浓度传感器MQ－2、nokia5110液晶显示屏、加热器YF3030012160J、风扇(电动机驱动)、蜂鸣器、键盘等外部设备，实现了室内温度、湿度、可燃性气体浓度的检测、显示、报警、控制等功能。与传统的恒温控制系统相比较，该系统集温度、湿度、可燃性气体浓度检测、控制和报警于一体，成本较低，性能稳定，应用前景广泛，市场潜力较大，将环境监控系统应用于日常生活，能够满足了人们的生活需求，有利于改善人们的环境质量。
本文作者：刘姜涛工作单位：湖北第二师范学院
摘要：室内排水管道的建筑安装施工，应该为用户提供符合使用功能的舒适、卫生、安全、方便的卫生设施。但室内给排水工程交付使用后，因管道堵塞或其它问题，常常会造成污水溢流、污染生活环境。如何通过合理的施工和正确的监理手段使室内排水管道施工趋于合理与完善值得探讨。
关键词：室内排水管道;施工监理控制;污水排水管道安装;雨水管道安装
0引言
由于建筑施工是个系统工程，室内排水管道施工不当就可能出现堵塞的现象，特别是卫生间排水管口与地漏更为严重。因此，有必要对室内排水管道系统施工控制的各各节点加以分析，并在重点部位加以控制，以提高室内排水管道施工的质量。
1污水排水管道与配件安装检查
1.1主要控制项目①隐蔽或埋地的排水管道在隐蔽前必须做灌水试验，其灌水高度应不低于底层卫生器具的上边缘或底层地面的高度。检验的方法是：满水15min水面下降后，再灌满观察5min，液面不降，管道及接口无渗漏为合格。②生活汗水铸铁管道及塑料管道的坡度必须符合设计的要求及相关规定。③排水塑料管必须按设计要求及位置装设伸缩节。如设计无要求时，伸缩节间距不得大于4米。高层建筑中明设排水颜料管道应按设计要求设置阻火圈或防火套管。此项检验的方法主要是观察检查。④排水主立管及水平干管管道均应做通求实验，通球球径不应小于排水管道管径的三分之二，通球率必须达到100%。
1.2一般项目的控制
1.2.1在生活污水管道上设置的检查口或清扫口，当设计无要求时应符合下面的规定：一是，在立管上应每隔一层设置一个检查口，但在最底层和有卫生器具的最高层必须设置。如为两层建筑时，可仅在底层设置闭立管检查口，如有乙字弯管时，则在该层乙字弯管的上部设置检查口。检查口中心高度距操作地面一般为一米，允许偏差±20mm；检查检查口的朝向应便于检修。暗装立管，在检查口处应安装检修门；二是，在连接两个及两个以上大便器或三个及三个以上卫生器具的污水横管上应设置清扫口。当污水管在楼板下悬吊敷设时，可将清扫口设在上一层楼地面上，污水管起点的清扫口与管道相垂直的墙面距离不得小于200mm；或污水管起点设置堵头代替清扫口时，与墙面距离不得小于400mm。三是，在转角小于135°的污水横管上，应设置检查口或清扫口；四是，在污水横管的直线管段，应按设计要求的距离设置检查口或清扫口。
1.2.2埋在地下或地板下的排水管道的检查口，应设在检查井内。井底表面标高与检查口的法兰相平，井底表面应有5%的坡度，坡向检查口。
1.2.3金属排水管道上的吊钩或卡箍应固定在承重结构上。固定件间距：横管不大于两米；立管不大于三米。楼层高度小于或等于四米，立管可安装一个固定件。立管底部的弯管处应设支墩或采取固定措施。排水颜料管道支、吊架间距应符合相关建筑标准的规定。
1.2.4排水通气管不得与风道或烟道连接，且应符合下面的规定：一是通气管应高出屋面300mm，但必须大于最大积雪厚度；二是在通气管出口四米以内有门窗时，通气管应高出门、窗顶600mm或引向无门、窗一侧；三是在经常有人停留的平屋顶上，通气管应高出屋面两米，并应根据防雷要求设置防雷装置；四是如层顶有隔热层应从隔热层板面算起。
1.2.5如安装未经消毒处理的医院含菌污水管道，不得与其他排水管道直接连接。
1.2.6饮食业工艺设备引出的排水管及饮用水水箱的溢流管，不得与污水管道直接连接，并应留出不小于100mm的隔断。
1.2.7通向室外的排水管，穿过墙壁或基础必须下返时，应采用45°三通和45°弯头连接，并应在垂直管段顶部设置清扫口。
1.2.8由室内通向室外排水检查井的排水管，井内引入管应高于排出管或两管顶相平，并有不小于90°的水流转角，如跌落差大于300mm可不受角度限制。
1.2.9用于室内排水的水平管道与水平管道、水平管道与立管的连接，应采用45°三通或45°四通和90°斜四通。立管与排出管端部的连接，应采用两个45°弯头或曲率半径不小于四倍管径的90°弯头。
1.2.10室内排水管道安装的允许偏差应符合设计要注和相关建筑规范。
2雨水管道及配件安装的检查
2.1主要控制项目①安装在室内的雨水管道安装后应做灌水试验，灌水高度必须到每根立管上部的雨水斗。②雨水管道如采用塑料管，其伸缩节安装应符合设计要求。③悬吊式雨水管道的敷设坡度不得小于5‰；埋地雨水管道的最小坡度，应符合相关的设计规范的要求。公务员之家
2.2一般项目的控制①雨水管道不得与生活污水管道相连接。②雨水斗管的连接应固定在屋面承重结构上。雨水斗边屋面连接处应严密不漏。连接管管径在设计没有要求时，不得小于100mm。③悬吊式雨水管道的检查口或带法兰堵口的三通的间距不得大于相关的技术规定。④雨水管道安装的允许偏差及雨水钢管道焊口允许偏差均应符合相关的技术规定及设计要求。
3对室内排水管道施工质量检查应重点注意的问题
①通向室外的排水管下返出户时，应在垂直管段顶部设置清扫口。②柔性连接机制排水铸铁管立管根部加支撑。立管根部没有支撑或不牢靠，管道支吊架间距过大，用临时铅丝固定管道造成管道接口松动漏水或塌腰倒坡。③排水塑料管应注意伸缩节和固定卡子的安装位置。高层建筑明设排水塑料管应在立管穿顶板处设阻火圈，若立管在管井内则阻火圈设在支管穿管井处。④考虑到将来检修的方便，立管检查口朝面应90°向外。⑤地漏水封深度不能小于50mm，地漏箅子及扣碗应便于取出，地漏排水应通畅。⑥排水管的坡度也是检查的重点之一。如果管道安装坡度不均匀，可能会出现局部倒坡。⑦生活污水管不得与雨水及空调冷凝水管合流。⑧高层建筑生活污水管道着层应单独排出。⑨排水管道不得穿过沉降缝、伸缩缝、烟道和风道。⑩生活污水管道直线管段管径100至150mm时，清扫口的最大间距为10米；管径达到200mm及以上时，清扫口最大间距为20米。避免管道连接使用的三通、四通、弯头等管件不符合规定的要求，这样很可能会造成管道排污不畅或堵塞。避免管道支墩、支吊架不牢固、位置不合理。检查时要注意埋在地下的污水管道有没有设置检查口，地上管道检查口位置设置是否不当或漏设检查口、清扫口。注意管道穿地下外墙或地下构筑物时有没有做防水套管或穿套管安装时防水捻口有没有做好，立管及托吊支管穿卫生间楼板时有没有做很好的防水措施。埋地的污水管道以及有保温和防结露保温的管道、有吊顶的污水托吊管、管井内的污水立管在隐蔽前一定要做好灌水试验。管道和支架在做防腐、刷油之前如没有做好除锈工作，可能会造成返锈，管道防腐如没做好的话，支吊刷油漆可能会出现脱皮、起泡现象。塑料排水管道安装之后还要注意成品的保护工作，如果保护不当也有可能造成污染和损坏。
4结语
室内排水管道在施工过程中采用合理的技术措施，进行正确的施工和严格的监理控制，对检查和治理管道堵塞，搞好管道安装与土建密切配合施工，提高工程质量起着极其重要的保证作用。
【摘要】国内外许多公司和研究机构展开了基于ZigBee技术的无线定位技术研究。不过在实际应用中，因各种外部环境的限制，许多算法存在有待改进的方面，本文主要是利用Zigbee实现基于RSSI的定位算法的研究，提取RSSI值。
【关键词】无线组网;室内定位算法;RSSI值
1.ZigBee协议栈概述
ZigBee技术作为一种新兴的低速率短距离无线通信技术，也是ZigBee联盟（ZigBee Alliance）所主导的无线传感器网络技术标准。完整的ZigBee协议栈有物理层、MAC子层、网络层、应用汇聚子层和高层应用规范层组成。每一层为上层提供一系列特殊的服务：数据实体提供数据传输服务，管理实体则提供所有其他的服务。所有的服务实体都通过服务接入点（SAP）为上层提供一个接口，每个SAP都支持一定数量的服务原语来实现所需的功能。
IEEE802.1 5.4-2003标准定义了底层：物理层（Physical Layer，PHY）和MAC层。IEEE802.15.4定义的PHY层分别工作在两个频段上：868/915MHz和2.4GHz。其中低频段物理层覆盖了868MHz的欧洲频段和915MHz的美国与澳大利亚等国的频段，高频段则全球通用。IEEE802.1 5.4 MAC层采用CSMA.CA机制来控制信道接入，主要负责传输信标帧，同步以及提供可信赖的传输机制。
ZigBee联盟在此基础上定义了网络层（Network Layer，NWK），应用层（Application Layer，APE）架构。网络层的主要职责包括提供设备用来加入网络和离开网络的机制，提供数据帧传输的安全机制和路由机制。应用汇聚层将主要负责把不同的应用映射到ZigBee网络上。ZigBee设备对象（ZDO）负责定义设备在网络中的角色（如ZigBee协调器或中断设备），提出或响应绑定请求，以及建立网络设备间的安全关系。ZigBee设备对象（ZDO）还要负责网络设备的发现及判定对方提供服务类别。
2.实用室内定位方法研究
2.1 基于RSSI的定位算法
基于距离的定位，关键在于准确的获得节点间距离信息。从理论上来说，RSSI是收发双方间所传输功率和距离的函数。接收信号强度将随着距离的增加而减少，公式 给出了RSSI与距离d的理论关系式。其中，n为信号传播常量，也称为传播指数;d是到信号发送者的距离。A是在1米处的接收信号强度值。
三边测距法的缺陷是：由于各个节点的硬件和功耗不尽相同，所测出的距离不可能是理想值，从而导致上面的三个圆未必刚好交于一点，在实际中，肯定是相交于一个小区域，因此利用此方法计算出来的（X，Y）坐标值存在一定的误差。
3.基于ZigBee网络的定位系统设计
3.1 定位系统结构图
定位系统结构图如图3-1所示。无线传感器定位网络中存在3种功能类型的节点，分别为协调器、参考节点和盲节点。协调器有协调器来充当，它在整个系统中起着至关重要的作用，首先它要响应上位机发出的命令，开启网络，等待其它类型节点入网，其次还要接收各节点上传的数据并传送给上位机软件处理。除完成自身特有功能外，协调器也可作为参考节点使用。参考节点是一类静止的、已知自身位置坐标信息的节点，它的任务是接收包含定位相关参量如RSSI和LQI值的数据包，并计算RSSI等参量的平均值，最终在盲节点打包各参量平均值后，将其发送给协调器，传回上位机监测软件处理。部分参考节点除完成参考节点相关功能外，它还具有链路路由功能。盲节点也称之为待定位节点，定位的目的就是要获得该类节点的位置坐标信息。
3.2 实验结果
在PC机上，用串口助手显示出提取到的RSSI值，结果如图3-2所示。
红色方框内的数据就是提取到的RSSI值，和它的原码。接收到RSSI值的数据包后，计算RSSI等参量的平均值，最终在盲节点打包各参量平均值后，将其发送给协调器，传回上位机监测软件处理。
摘要：无人机又称为空中机器人， 诞生于20 世纪50 年代， 近年来，旋翼飞行器作为空中机器人的一种平台发展迅速，成为研究热点。针对旋翼飞行器室内定位问题，以Pixhawk开源飞控为下位机，实时解算四轴的电机输入信号，利用Arduino单片机与光流计及超声波传感器构建上层导航控制器，实现系统定高、定点，进而为无人机面向任务的室内自主飞行提供控制基础。
关键词：无人机；自主飞行；Pixhawk；Arduino
无人机又称为空中机器人，诞生于20 世纪50 年代， 近年来，旋翼飞行器作为空中机器人的一种平台发展迅速，成为研究热点。国内外各类机器人竞赛，都不同程度地增加了旋翼飞行器自主飞行的项目，随着技术日趋成熟， 高集成度、低成本的_源飞行控制器也受到行业相关者的广泛关注。目前市面上开源飞控针对多旋翼低空下的定高设计普遍采用气压计定高的方式，定点采用GPS。低成本气压计内部噪声会有影响，气压计测量的是静压，外部气流变化不会影响到静压，但实际上速度还是会干扰到静压，温度湿度变化也会影响到气压度数，而定点只能在室外有GPS环境实现。闭源飞控的定高定点设计成本高。为此，设计一种基于Pixhawk开源飞控的室内定位导航控制系统，可根据任务需求快速实现飞行器的自主飞行。
1 系统总体设计
系统控制方案如图1所示，使用Arduino控制板对光流计与超声波模块的数据信息获取，并进行滤噪处理，实现对无人机的高度测量，通过对光流计采集图像的灰度处理，得出位置信息，实现目标点位信息采集任务。根据任务需求规划的目标位置，采用PID控制算法得出航向、俯仰、滚转及油门值，经过比例换算后赋值给变量pwm，然a后把变量pwm值通过Arduino的pwm输出引脚输出到飞控的油门输入接口，从而实现对无人机油门的控制，进而实现对旋翼飞行器的高度控制。
2 系统硬件组成
2.1 基于pixhawk的底层飞控设计
Pixhawk飞控在室内定位系统中作为底层控制器，主要有两个控制回路，分别为姿态控制与增稳控制，姿态控制回路根据飞行器回传的姿态角采用PID控制算法做角度控制，增稳控制回路根据回传的角速度进行稳定控制。
Pixhawk飞控通过接收Arduino传输到油门、俯仰、滚转、航向四个通道的PWM信号，根据控制算法输出四路PWM信号传输至电调以实现对飞行器的内环控制。
姿态控制器包括PID控制器与输出解算器两部分，根据飞机回传的姿态角采用PID控制算法做角度控制，表示绕机体坐标系轴的欧拉角，对应于惯性坐标系轴即俯仰角、滚转角、航向角，Z为高度，分别为俯仰、滚转、偏航及油门通道的输入量。
2.2 定位导航系统设计
系统用于飞行控制数据处理的上位机为Arduino Mega 2560，定高测距采用HC-SR04超声波模块，光流计定位模块采用机载摄像头，通过对比回传图像能得到飞行器在某段时间内的运动轨迹，从而推算出飞行器的运动速度和方向， 系统选用了PX4FLOW光流传感器。
高度模块实现由超声波测量值与期望定高高度偏差作为输入量进行PID控制，并加入由姿态角度变化引起的高度偏差，进行高度补偿。
光流定位模块是实现通过位置偏差求解姿态控制量。通过简化飞行器的运动学方程可以得出每个姿态角仅有单个输入，因此可以采用单输入PID控制器。光流传感器测得飞行器水平位移速度分量，通过将规划位置与光流积分得到的位置运算得出位置偏差，进行PID控制。
3 系统软件设计
以沿标定点定路线自主飞行为例阐述系统控制流程。飞行器启动后，手摇起飞；进入参数初始化及系统自检阶段，通过则问询是否切换为自主导航，未通过则返回遥操作；确认执行自主导航任务，则系统依次读取路线坐标、解算姿态期望值、计算高度补偿及输出PWM信号至电调，此过程中，需要实时问询是否已到达目标位置点，如否，则继续重复该步骤，如是则切换回遥操作，而确认不执行自主导航则系统切换回遥操作。
4 结语
针对在平整地面上的较精确高度保持和设定目标任务下的良好条件一致性，课题对目标飞行器进行了系统设计，给出了基于Arduino的旋翼无人机室内定位系统设计方案，为后续旋翼飞行器面向任务开展的室内定位工作打下了良好基础。
【摘要】 可见光通信技术是一类新型的技术，具有节约能源的特点，可以满足当前社会的低碳需求，故此该技术的推广意义非凡。当前，很多人开始关注室内可见光的技术应用，我国的相关专业人员也开始将研究重点转移到该项研究上，目的是发挥室内可见光的最大功能。本文细致的阐述了通信技术关键性手段，并探究室内可见光的关键技术应用要点，用以推进我国的技术发展，创新我国的通信技术。
【关键词】 室内可见光 通信系统 设计分析
室内可见光通信技g的应用优势是能延长室内的其他设施的应用年限，拓展我国通信领域的范围，且在确保室内设计满足照明这一功能性要求的前提下，提升现有的通信效率。
一、概述室内可见光通信技术
室内可见光的通信技术是来2000年由日本提出的，主要是内容是通过可见光的形式满足信息传递要求。在大量的数据和实践研究的基础上，在2008年专业的室内可见光系统应运而生，但初期发展时室内的可见范围较小。当前，我国有关室内可见光的研究起步还较晚，一直到2006年，相关人员才提出有关室内可见光的通信思想，并在2008年有新的突破，增加可见光的照明距离，让其照明辐射范围更远。先进的室内可见光通信传输技术的实现，一方面能提升照明设备的自身照明需要，且能体现出通信设备的功能性要求，方便人们现有生活的前提下，能满足现代化发展的需要。故此，我国的相关专业技术人员致力于提高可见光的通信关注度，目的是更好的提升社会发展需求。
二、室内可见光通信系统的关键技术
1、光纤通讯技术的应用。1.波分复用技术。在光纤通信技术中，波分复用技术就是将一系列有信息，但是波长不同的光信号合成一束，最后可以沿着单个光纤传输。而在接收端再用某种方法，将各个波长的光信号分开传递的通信技术。这种技术的特点可以同时在一根光纤上传输多路信号。而对于波分复用技术就是利用光纤的低损耗的波段为手段，增加光纤的传输容量，从而就可以使得一根光纤可以传递的信息的物理限度成倍的增加。同时，由于这种技术充分的减少了光纤的使用数量，有效的降低了建设成本，而对于故障的维修来说，也是十分的便利的。这样，对系统的稳定性也起到了更加稳定的作用。2.光弧子通信技术。光弧子通信技术也是光纤通信技术的发展的一种技术方式。光弧子通信简单来说就是光纤中的一种光脉冲无畸变传输的正确方式。可以说光弧子通信技术的出现对于现代通信技术的发展具有里程碑式的意义。在光弧子通信技术中光弧子通信具有长距离不变形的特征，从而使其未来的发展前景更加广阔。同时，光弧子通信技术具有其他技术所无法仿制的优点。光弧子通信技术可以挑战色散。利用光弧子通信技术色散的这一特性，就可以使得不同频率的光波以不同的速度进行传播。从而使得传递的光信号到达的时间也发生了变化，进而就造成了信号畸变失真的情况出现。
2、信道编码技术。室内可见光通信技术与其他通讯技术有着异曲同工之处，主要是信息传输中受到外界的各类因素干扰，数据极易出现乱码的情况。应用信道编码技术能让通信系统的抗干扰性大大加强，提升信息传输中的安全性和有序性。传统室内可见光受传输中会受到距离的影响，导致很多信息如果距离传输时间过长就不能实现传输，但使用信道编码技术能解决传输中的距离制约，延长信息传输的距离，便于用户使用该系统传输信息。
3、分集接收系统。分集接收系统是室内可见光通信传输系统的关键构成部分，该技术的应用能避免室内可见光系统受到外界环境干扰导致信号失真，最终引发信息传输错误。分集接收系统的实现方式主要是探测器，即人们借助于室内可见光的通信系统传递信息，技术人员使用探测器搜寻信号获取信息，根据现有的检查结果传输噪音最大的信号，从而排除小的噪音干扰，保障信息传输的精准性。分集接收技术中，要求广电探测器的性能较高，设计分集接收系统时，工作人员合理布局室内的分集系统，开展科学化的设置方式，让技术人员能借助于光电探测器接收信息，实现数据采集。
4、正交频分复用技术。正交频分复用技术也是室内可见光应用中较为常见的技术之一，该技术最早起源于2001年的日本，该技术能提升室内可见光的传输效率。使用正交频分复用技术，主要是将通信进行不同信道的传输，就如同光纤进进行不同路径的传输一样，应用多个正交子信号的强大功能，让数据传输的效率加大。但应注意使用正交频分复用技术前，要编码通信系统的各类信息，然后再借助调制光源的方式，满足信息传播的需求。
结语：室内可见光通信技术是一种新型的信息通信技术，特点是具备能源节约的特点。最近几年经济社会的逐年发展，关于室内可见光的应用已经有新的突破和发展，更迎来新的发展机遇。可见光系统为更好的优化现有的性能，就要加强抗干扰和加快传递效率，并广泛使用分集接收，信道编码等关键性技术传播手段，目的是为客户提供良好的信息服务。
【摘要】随着人们对基于位置的服务（Location Based Service， LBS）需求日益增大，以及无线通信技术的快速发展，无线定位技术成为了一个研究热点。WIFI网络具有通信快速、部署方便的特点，它在室内场所受到欢迎。近年来，国内大型交通枢纽站点的数目日益增多，经济的发展也促进了交通线路的增长，然而在大型的站点寻找目标位置，对于乘客来讲还是有一定难度的，室内定位导航在这种需求之下也应运而生。
【关键词】WiFi 室内定位 导航
0.引言
WiFi（Wireless Fidelity）“无线保真”，通过拥有众多在业界领先的公司组成的WiFi联盟的大力推动，加上W iFi自身具备覆盖范围大、无需布线、传输速率快和发射功率小的技术优势，这种技术的到了迅速的发展。由于现在的笔记本电脑、PDA和手机等都支持WiFi技术，用户也有移动办公的需求，WiFi技术被广泛应用于各个行业。WiFi网络的接入点遍布于酒店、咖啡厅、学校和医院等场所。可以说WiFi对我们生活的影响也越来越大。
定位服务市场同样发展迅速，定位服务需求量也在迅速增长。例如，医疗行业中产房婴儿防偷，贵重医疗设备的监控；商场购物时在底下停车场需要定位，顾客消费习惯收集等；监狱重点犯人跟踪。
GPS卫星定位，需要在相对空旷、高层建筑不密集的地方才能比较精确定位，在室内基本无法使用，且耗电量较高。这是因为GPS的接收机在楼群密集的城市或者室内工作的时候，由于信号强度受到建筑物的影响而大大衰减，导致定位精度低甚至不能够完成定位。因此利用广泛存在的WiFi网络，对处于楼群密集或者室内定位目标进行定位成为最佳选择技术，有着非常好的发展前景，也被很多厂商认同。
使用WiFi进行室内的定位，可以弥补GPS定位在建筑密集或者室内应用的限制，对于扩大定位服务的应用行业和范围，提高定位精度，降低部署成本，提高设备利用率，增强应对突发事件的救援能力，具有重要的社会意义。
1.基于WiFi的室内定位系统设计
定位有主动定位和被动定位之分。被动定位主要在应用在应急场合，如在火灾现场，消防人员可以通过无线定位迅速捕捉到受困人员所在位置，从而以最快的速度将受困人解救出来。本文涉及的WiFi定位系统属于一个主动定位系统，一般用于一些服务场合，如在大型博览会，用户可以通过自己随身携带的终端设备获取自己当前的位置信息，同时系统会根据用户所处的位置将对应的目的地。
对于第二次或者多次到达某交通枢纽的用户，我们还可以与附近的商铺进行合作，将服务信息推送给用户，这样便达到了游览者和商家双赢的目的。类似的室内场合还很多，主要的应用价值在于定位用户可以获取自己在室内的位置信息，系统可以根据用户当前的位置，选择性推送相关的基于位置的服务信息，这样可以让定位移动终端用户获取较好的基于位置的服务体验。
本文设计的室内定位系统拟采用客户端/服务器架构，主要提供基本的定位功能，不同的系统使用者可以在服务器端的数据库中添加各种丰富的基于位置的服务信息，从而提供LBS。
1.1系统总体框架
C/S （Client/Server）架构，是一种典型的软件设计模式。在本文中，Client端为移动终端设备，Server端为计算机，他们的物理距离可以很远，通过一定的通信方式实现信息的交互以及任务分担。
Client程序将用户的要求提交给Server程序，然后把Server程序执行要求把结果并按照预先设定好的形式返回给用户；Server程序通常一直处于开启等待接收任务的状态，当收到Client程序提出的服务请求后，执行相应的任务把得到的结果返回给Client程序。
C/S结构中服务器端通常是一台高配置的计算机，计算处理能力较强，因此系统很多计算繁杂的工作可以提交给服务器完成。在题基于WIFI室内定位系统设计中，具体优点表现在：其一，客户端获得响应的速度快。客户端应用程序运行于移动终端上，服务器和数据库位于计算机上，当客户端发起定位请求时，服务器程序根据预定的算法，查询指纹数据库执行定位，送回定位结果，这样大大减少了移动客户端的计算工作，比起将这些工作交给计算能力较小的客户端完成，响应速度要快很多。其二，指纹数据库的储存管理对定位用户透明。在定位系统中，指纹数据库中数据的储存、读取及管理功能，是由服务器程序来进行的，定位用户无需也无权干涉这背后的工作。
1.2系统设计
定位客户端和创建数据库客户端均是安装在移动终端上，离线建立指纹数据库时，系统管理员通过手机自带的WiFi无线连接功能连到服务器所在的网络，使得客户端和服务器处在同一局域网内，并按照设定好的参考点位置在每一个参考点使用创建数据库客户端采集WiFi信息，并B同当前的位置坐标传送到服务器端。
系统的客户端安装在手机终端上，具有检测WiFi信息、发送WiFi信息和定位请求、显示定位结果的功能。后台服务器运行于计算机上，具有接收WiFi信息，处理WiFi信息、连接读取数据库、执行定位算法、发送定位结果的功能。
在线定位时，用户启动客户端程序后，并发送一个定位请求到服务器，通过和服务器之间的socket通信进行数据传输，将扫描到的WiFi信号强度通过socket连接发送给服务器，最后接收服务器定位出的位置信息。两个模块的关系，如图2.2-1所示：
定位服务器运行于计算机上并连接到互联网。服务器主要负责辅助离线阶段指纹数据库的创建以及在线定位阶段定位的执行。开启服务器后，相应会开启一个监听线程进行socket监听，等待客户端的指纹信息传输或者定位请求。当收到创建数据库客户端的指纹信息时，服务器要将接收到的指纹信息进行处理，再连接数据库并将相应的WIFI信息存入其中。当收到定位客户端的定位请求时，服务器读取其中的WiFi信息，并读取指纹数据库中提前写入的指纹信息，执行相应的定位算法沾算出定位客户端的当前位置，并将结果返回到定位客户端。服务器端的模块图如2.2-2所示。
2.系统实现
终端设备接入WiFi后打开客户端，设定起点与终点，点击屏幕底部的“开始导航”按钮，设备进入数据获取与路径规划阶段；
服务器端计算完毕后，将数据传回客户端，并在屏幕上显示路径，并进行实时定位，向用户反馈路径信息；
如果用户与规划路径方向不相符，先弹出消息对话框进行提示，并询问是否重新规划和计算路线，经用户确认后，继续进行导航或者重新计算路线。
导航结束后，系统提示是否结束导航，如需进行新的任务，可继续重复以上步骤。
3.总结
本文研究基于WiFi室内定位技术，设计了在交通枢纽场所内，通过当前消费者广泛使用智能手机作为终端的室内定位导航系统，该系统实时获取位置信息，路径规划，商家信息推送的功能，具有部署方便，兼容性好，定位准确等特点，适合当前基于现有的WiFi无线局域网，在大中型交通枢纽场所中进行部署。该系统也存在一定的不足 ，在算法方面需要进一步进行优化以减少路径规划的响应时间。
WiFi技术的应用对于改善智能手机的用户体验是十分重要的，使得智能手机的功能性得到了很大程度的扩展。同时，随着 WIFI 技术的不断演进，其在智能手机中的应用也会呈现出不同的趋势。
摘要：目前大多数校园学生上课签到以人工点名方式为主，不仅浪费课堂时间，而且往往存在学生代替签到的问题，不利于管理。该系统利用室榷ㄎ患际跏迪至嗽谙呖记凇⒖记诨阕堋⑷鼻谔嵝训裙δ埽方便任课教师以及班主任等及时了解学生考勤状况。
关键词：安卓；javaEE；学生签到；自动办公；室内定位
目前，高校任课教师大多以点名签到的方式进行学生出勤统计，以手工方式进行统计汇总，是非耗费课堂时间。为了解决传统考勤方式的问题，减少任课教师的负担，提高课堂时间利用效率，简化考勤方式，本系统利用创新利用室内定位技术结合安卓与javaEE技术开发设计了一款基于室内定位技术的学生签到系统。本系统采用安卓与JavaEE技术，Mysql作为数据库，实现了C/S结构的考勤管理系统。本系统有三种用户角色：学生、教师、管理员。学生用户可以查看自己的考勤情况，如有异议即可向系统管理员或者相关任课教师提出反馈。教师主要是查看授课班级的出勤情况，可以按照时间节点进行查询。管理员任务是负责学生课表、教师表、学生表、授课表等数据的导入导出日常维护工作。其中，学生端、教师端在Android端登录，管理员功能在Web端登录。
1 软件总体结构
本系统的管理员功能在Web端实现，Web端使用JSP技术作为表现层，采用BootStrap、JQuery等富客户端，提高浏览器兼容性。后台采用SpringMVC、Spring、Mybatis开源框架集成开发而成，引入mail、短信接口进行信息及时推送，减少了消息的延时。采用Mysql作为开发数据库，使得在数据库端控制部分数据完整性成为可能[1]。采取jExcelAPI开源模块读写excel文件，实现了从excel文件中读取学生表、教师表、班级表等功能，以及从数据库中导出数据到excel文件中去。
本系统的学生和任课教师用户是在Android端登录使用。安卓是以Linux为基础的开源操作系统，主要使用于便携设备，在人群中使用占比较大，可以满足签到系统大众化的需求[2]。安卓端采用最新的Matrial Design设计语言，这让按钮的弹入弹出、卡片的滑入滑出以及不同界面之间变化的方式都具有了物理质感，增强了用户体验。本系统利用Android本身的wifi工具包获取周边wifi的相关信息并执行相关算法完成了室内定位功能。本系统使用开源的HttpClient框架实现APP与tomcat服务器的长连接，并且实时接收来自服务器端的信息推送。
2.1 公共模块
该模块主要用于验证用户是否存在以及权限合法性，并根据不同身份返回不同标示码。将该模块作为通用接口，Web页面通过ajax异步交互技术实现，Android端使用HttpClient异步提交方式。如果用户输入用户名不存在或者密码错误则系统会返回有关错误提示。如果信息正确则会显示正确的页面或者Activity，用户可以根据功能模块进行相关操作。
2.2 学生模块
2.2.1 获取周边AP相关信息
首先建立包含响应扫描结果的接收器receiver，并且重载onReceive（）方法，通过registierReceiver（）方法将receiver向Android系统进行注册。getSystemService（）方法用于获得操作WIFI设备的句柄。最后用startScan（）方法启动扫描。扫描结果将包含WIFI的SSID（Service Set Identifier，服务集标识）、MAC地址、RSSI（Received Signal Strength Indication，接收信号强度）等数据。
2.2.2 室内定位模块
RSSI测距在15m的近距离精度在2m以内，可以满足基本的室内定位需求，大多数无限传感网络节点远距离定位误差较大[3]。本系统利用高校教学楼wifi充分覆盖这一前提，在此基础上采集了每个教室的可接收到AP的数据指纹，并且形成了一个指纹数据库。在指纹匹配阶段，对每个扫描到的AP（Wireless Access Point，无线访问接入点）的RSSI值，设定一个选择区间[RSSI-q，RSSI+q]，q为多次试验得到的经验值并且可调整，在指纹库中查找满足此区间的位置点，若有n个位置点落在此区间范围，则这些位置点分别取权值1/n，在其他的位置点责取权值为0。对所有接收到的AP做如上处理后，选出权值最大的位置点为估计位置。本系统并非得到准确的室内位置，而是精准判断学生用户所在教室即可。
每次上课时，学生只需要打开APP，用自己学号与密码登陆即可，无需其他操作，即可自动完成签到，此时任课老师可及时查看班级学生的上课情况。
2.2.3 查看出勤信息
学生看查看当堂课的签到情况，也可以查看过去学生本人出勤情况。查询出的出勤信息分为缺勤、请假、正常三种情况。
2.2.4 反馈异常数据
由于RSSI的多径效应，可能存在定位失败而导致签到失败的情况。本系统通过引入短信与邮箱接口，学生可及时向任课教师或者管理员反馈异常数据，管理员及时更新升级定位指纹数据库并将修改后的签到情况手动更新正确。
2.3 教师模块
2.3.1 查看班级当堂课出勤信息
教师可及时查看当堂课学生的签到情况。安卓程序设计里，使用AChartEngine绘图引擎，在安卓界面里可直观显示哪些学生缺勤。
2.3.2 按条件查询出勤信息
任课教师可按照日期、学生姓名、上课地点等多种查询条件查询学生出勤情况，并以统计图表的形式将数据可视化。
2.3.3 导出签到表
任课教师可将查询到的签到情况导出xls、txt等常见数据格式，以便课后做更精确的统计等等。
2.3.4 反馈异常数据
任课教师若发现本系统出现异常，即可立即向管理员反馈，以便减少损失。
2.4 管理员模块
2.4.1 学生、教师数据的增加、删除、修改
学生、教师登陆的账号、所在班级等数据，学生具有只读权限，只能由管理员维护这些数据，不允许个人修改，密码除外，个人信息的录入工作主要由管理员负责，管理员可依照人员变动，对人员信息增加、删除和修改。为了避免手工录入工作量巨大，本系统在Web端设计了上传xls文件，服务器端从xls文件中读取数据并插入数据库中，所有的学生信息按照设定的表单字段存储在服务器的Mysql数据库中[4]，节省了大量时间。
2.4.2 授n数据的增加、删除、修改
授课数据包括授课教室、授课教师、授课班级以及授课时间。授课班级与班级中学生是一对多关系。授课时间由管理员录入，如遇到节假日、考试放假等情况，并将其排除在授课时间之外，APP端接收到来自服务器端的推送，则在该时间段内不会执行签到功能。
3 结束语
本系统将互联网应用于签到系统，更加充分发挥了网络在高校教学资源中的重大作用，解决了点名签到浪费课堂时间等等问题。利用C/S架构实现了移动办公。以权限为驱动有利于模块化设计开发，不同角色拥有不用功能，达到了考勤目的，具有应用价值。
摘 要：随着人们对智能化生活需求的提高，传统的室内照明系统存在的布线复杂、电能浪费、不能远程控制等诸多问题已经无法满足人们需求。为此，文章提出一种基于ZigBee技术的室内智能照明控制系统设计方案。系统主要采用集射频与微控制器于一体的片上系统CC2530为优秀器件，实时采集现场光照强度调节照明光强、红外感应人体活动自动开关照明。实验测试表明，该系统操作方便、反应灵敏、更具人性化和节能等特点。
关键词：ZigBee；智能照明；CC2530
1 概述
随着无线通信技术的发展，各种智能设备与智能家居解决方案不断推出，其中照明系统解决方案更是百花齐放。市场上的应用最为广泛的声控灯，其每一盏灯与声控、光控、时钟元件串联在一起组成一个闭环被动执行系统，当有一定大小的声音传入且环境光线较弱时，灯被点亮，延时一定时间后熄灭，看似已经实现了照明设备的自动化，但这种控制仅仅适合楼道等场景使用，同时在点亮的时候需要一定大小的声音，夜间容易产生噪音干扰，也容易被其他声音干扰误点亮。ZigBee技术应用于智能照明系统，能使系统中所有的照明设备在短距离内自动组网，由协调器实现终端无线控制。各个照明设备也能实时判断环境光线的强弱和是否有人员进入，做到感应开启。这一控制系统不需要特定环境，也无需重新布线，只要对既有线路稍微做出更改便可实现无线智能控制。简便的操作、便宜的价格、适用于大部分照明场景。
2 ZigBee技术
ZigBee是一种短距离、低复杂度、低耗能、低速率、低成本的无线短距离双向网络通信技术。因此具有廉价的市场定位，非常适合在照明系统中应用。
ZigBee技术介于无线标记和蓝牙之间的技术方案工作组，主要用于近距离无线连接，采用IEEE 802.15.4技术标准。一个基于ZigBee的无线个人域网能支持高达254个节点。ZigBee采用自组网方式实现组网，在整个网络范围内，节点之间以接力的方式通过无线电波来实现通信，通信效率非常高。
ZigBee组网方式主要有三种拓扑结构：星型结构、簇状结构和网状结构。星型拓扑结构包括一个协调器和多个终端，没有路由，近距离传输。本照明系统采用星型网络拓扑结构，由一个协调器和多个终端设备组成。在本ZigBee网络中，协调器执行命令的发送。协调器将控制命令发送到指定的节点，当指定的节点收到来自协调器的命令后，就做出指定的动作，而各个终端节点之间不能互相通信。
3 系统硬件设计
本系统在架设ZigBee无线通信网络系统时所选择的硬件平台是CC2530模块ZigBee开发套件。CC2530内部已集成了一个8051微处理器与高性能的RF收发器。CC2350能以很低的成本建设强大的网络节点，拥有较大的快闪记忆体，能存储256B数据。本系统主要分为协调器模块和终端节点模块。协调器模块由ZigBee模块和PC组成，终端节点模块主要由ZigBee模块、光敏传感器、红外传感器和照明灯泡组成。控制策略结合ZigBee2007协议，终端节点实时采集照明现场的环境参数发送给协调器，经过协调器上CC2530芯片的逻辑分析后，发回操作指令给终端节点。PC上位机也可实时显示环境参数信息，对照明设备进行集中管理和控制。使用的主要硬件包括ZigBeeCC2530芯片模块、HC-SR501型红外电传感器、5549光敏传感器、灯泡、RS232串口通信线、YL-78 1路继电器、PC机、电源、下载线等。硬件原理图如图1所示。
4 系统软件设计
使用TI公司开发的基于IEEE 802.15.4标准的 Z-Stack协议栈 ，仅仅需要设计各个节点的应用层软件即可。网络协调器初始化网络后，终端节点与协调器完成网络连接的过程，成功组建ZigBee星型网络。光敏传感器对室内光照强度进行实时采集，并将采集的光强信息传给终端ZigBee模块，终端ZigBee模块又将此信息发送给协调器，协调器通过串口将数据送到上位机显示，同时，协调器对光强信息进行分析判断，当光强高于既设阈值时点亮灯泡，小于则熄灭。此模式还要判断是否有红外感应的情况下执行，当没有红外感应时，灯泡一直处于熄灭状态。
本论文实物使用开发板P0.4口和P0.5口作为电磁继电器的信号输入端，设定高电平时继电器断开，低电平时继电器吸合。主要应用ZigBee协议栈SampleApp_Init（ ）用户任务初始化函数，设置程序发送数据的方式和目的地址寻址模式，定义设备用来通信的APS层端点描述符；SampleApp_ProcessEvent（ ）用户应用任务的事件处理函数，处理用户按键任务；SampleApp_SendPeriodicmessage（ ）分析发送信息函数，调用AF_DataRequest将数据无线广播出去；SampleApp_MessageMSGCB（ ）分析接收数据函数，接收广播信息数据，并执行。
5 系统整体测试
给两块ZigBee开发板上电，组网成功后，当有人体靠近时，红外热释电传感器感应到人体靠近，同时通过光敏模块采集环境光强度，协调器分析处理采集信号，如果环境光强度弱，发出高电平，控制继电器将灯点亮，反之发出低电平，继电器不工作灯泡保持熄灭状态。
PC上位机能够显示远程终端节点的实时环境参数，并能实现对终端节点上的灯泡集中控制。
6 结束语
本设计将ZigBee技术与室内照明相结合，能实现对建筑室内外的照明设备进行集中管理，该系统可用于家庭照明、楼道灯和偏僻地点的路灯等场景的照明控制。利用此系统不但可以降低系统的安装成本与难度，同时可靠性高、维护方便，有着广阔的应用前景。
作者简介：古丹（1991-），女，h族，四川，助理实验师，本科，三亚学院，研究方向：电子技术。
摘 要： 为了准确便携地测量室内温度、相对湿度、气压、二氧化碳浓度、甲醛浓度与可吸入气溶胶颗粒浓度，设计并实现了一种远程室内环境监测系统。该智能系统采用STM32单片机作为主控制器来处理和发送数据。针对室内环境因素的特点，分别选取稳定性强、灵敏度高、低功耗的传感器进行实时测量，并配有LCD模块显示当前数值，同时将数据存入SD卡。在户外的情况下，系统通过GSM模块发送短信及时通知用户室内环境情况，用户可以回复已设定好的数字信息实现对智能设备的远程操控。经实际应用，该智能化室内环境监测与调控系统的测量精度达到普通环境监测要求，稳定性好，具有很强的实用价值。
关键词： STM32； 显示模块； GSM模块； 传感器； 智能设备
0 引 言
近些年人们的环保与健康意识显著增强，室内空气污染备受关注。目前室内空气污染物主要包含：厨房天然气燃烧及烹饪过程中产生的CO，CO2，SO2等；在客厅吸烟时产生的甲醛、氰化氢、丙烯醛等；房屋装修所用的装饰材料和化工产品释放的甲醛、苯氨、甲苯等[1?2]。因此，研发一种低功耗、智能化、面向普通用户、集成多项参数实时检测并具有远程调控功能的室内环境监测系统已成为必然的趋势。本文提出了一种基于ARM?STM32的远程室内环境智能监测与调控系统，该系统不仅集成了先进的微处理器芯片、各类传感器模块、环境调控模块、电源控制模块、显示模块、GSM无线传输模块，而且配备了智能手机客户端，使得威胁人体健康的污染因素得到远程实时监测及有效调控。该系统安全系数高，便于远程调控，从而有效地提升了室内环境的净化能力。
1 系统总体结构及工作原理
本文的系统总体设计框图如图1所示，其由STM32单片机模块、各类传感器模块、无线传输模块、显示模块、环境调控模块、电源控制模块及手机信息接收端等部分构成。其中：传感器模块主要检测室内环境的温湿度、CO2、气压、甲醛、气溶胶悬浮颗粒；无线传输模块由芯讯通公司（SIMCom）生产的SIM900A芯片及其拓展电路组成，负责接入GPRS无线通信网络；显示模块采用2.8寸TFTLCD显示器及其电路，其通过FSMC接口与单片机进行数据传输[3]；环境调控模块主要包括智能开关、智能红外遥控装置，它们控制着空调、加湿器、空气净化器、新风系统等；电源控制电路主要由供电电源、稳压芯片及继电器组成，选用5 V的直流供电电源和精度较高的线性稳压芯片LM1117?3.3，稳定输出3.3 V的直流电，继电器选用HK4100F?DC5V?SH；手机接收的信息以短信形式显示，用户可更方便、直观的观察。
该系统的工作原理是：首先，STM32处理器内部的A/D模块将前端传感器模块传输来的环境参数转换成电压信号，TFTLCD会实时显示当前的数值，测得的数据也及时保存到外部SD卡中。当检测的值超过系统设定的值时，单片机通过串口发送一个高电平给无线传输模块，使无线传输模块发送短信到设定的手机号码，用户便可以查看短信来了解室内环境质量，用户与系统之间的数据传输是双向的，用户也可以回复已设定好的数字信息来远距离操控智能开关和红外遥控器。智能开关主要控制一些电器的开和关，红外遥控器既能控制开关还具有调节的功能。当系统处理器收到用户发来的指令时，能够根据指令内容进行相关操作。类似地，传感器的开启和关闭也可通过无线传输模块进行远程控制，从而凸显出了低功耗和选择性检测的优势。
2 系统硬件设计
2.1 优秀处理器的选择
意法半导体公司研发的STM32系列处理器是基于Cortex?M3内核架构，它们专用于满足处理性能强、功耗低、实时性好、成本低的嵌入式场合要求[4?5]。在以下场合应用较频繁：工业使用场合、低能耗使用场合、建筑和安防应用、消费类电子产品。综合诸多方面的因素，本文最终采用的处理器为STM32F103ZET6，其处理运算速率可以达到72 MHz，片内集成512 KB FLASH，64 KB RAM，1个USB，1个CAN，112个GPIO，8个定时器，5个USART，3个ADC，1个SDIO，2个DAC，3个SPI，2个I2C，2个I2S，1个SDIO FSMC总线。
2.2 传感器选型
作为室内环境多参数测量中最为关键的部分，传感器的选型直接影响系统性能的优劣。在本系统中，结合测量系统的实际需要，选用BMP180传感器进行气压测量，其具有较高的稳定性，在超高分辨率模式下，分辨率为2 Pa，测量范围[6]为30～110 kPa。通过I2C总线直接与微处理器相连；选用了GP2Y1050AU0F传感器进行气溶胶颗粒检测，该传感器基于光散射原理，PM1以上的粒子均可被灵敏检测到；采用AM2320温湿度复合型传感器进行温湿度测量[7]，温度测量范围为-35～75 ℃，相对湿度测量范围0～99.5%，其信号以40位串行数据输出，传输距离可达20 m以上；选用MS1100甲醛传感器M行甲醛浓度检测[8]，其能够侦测0～100×10-6 kg/m3浓度范围内的气体，选取AD8628芯片对微弱的输出信号进行运算放大；选用基于非分散红外线技术的CO2传感器，其采用单通道技术，具有稳定性好、精度高等特点。
2.3 无线传输模块设计
无线传输模块采用芯讯通公司生产的SIM900A[9]，其采用SMT封装，支持AT指令。采用单电源供电模式，当工作电压为4.0 V时，此模块性能达到最佳。本系统中其与处理器之间采用串口通信的方式，通信速度设为19 200 b/s，TXD，RXD为发送、接收端，分别与STM32单片机的PA10，PA9连接。各类传感器检测的室内环境参数数值可由无线传输模块以短信的形式发送到用户手机上，以便于用户远程实时了解室内环境状况。
2.4 电源电路设计
在本文设计中电源模块分为两部分：单片机及设备供电模块和SIM900A供电模块。单片机和模块的供电由稳压芯片LM1117?3.3输出的3.3 V直流电提供，其电路连接如图2所示。
其中C2和C4是旁路电容，主要是抑制干扰，而C1和C3是电解电容，起到滤波的作用。SIM900A模块电源采用稳压芯片MP2303，它能稳定输出0.8～25 V的直流电，电路连接如图3所示。其中VCC_BAT端输出电压4.0 V供SIM900A模块使用。
2.5 继电器电路设计
本设计采用的是直流电磁继电器，型号为HK4100F?DC5V?SH，其电路如图4所示，鉴于STM32单片机端口输出的电流不足以驱动电磁继电器，因此在本设计中通过NPN型三极管8050先对输出电流进行放大，然后再连接电磁继电器，其中三极管的基极b接到单片机PA10端口，发射极e接地，线圈的另一端接5 V电源。值得注意的是，为直观了解继电器的工作状态，在继电器线圈两端分别并联一个二极管1N4148、一个1 kΩ的电阻R2以及LED发光二极管，三者共同组成状态指示电路。CN2的1，2，3脚为继电器输出接线端口，本设计中每个传感器模块都连接了一个电磁继电器。
3 软件模块设计
3.1 GSM控制指令
系统中采用GSM无线通信模块SIM900A实现两者的数据通信。GSM无线通信模块SIM900A通过AT命令来进行控制，采用短消息模式进行数据传输，通过服务中心（Service Center）完成信息的存储和转发后，再利用SMS短信息服务进行文本信息收发。SMS主要有Text和PDU两种收发短信模式。8 b数据与GSM字符集的收发操作可在Text模式下完成，而PDU模式不仅可以实现Text模式的所有功能，而且也可支持UCS2字符集和中文字符的收发操作，但需要对收发PDU数据格式进行编码和解码。GSM模块控制指令类型较多，部分常用典型指令如表1所示。
3.2 系统总体设计流程
系统运行总流程如图5所示，首先，需要初始化系统的底层硬件，然后初始化串口，设置波特率等。利用 STM32控制器自带的A/D转换功能对前端传感器模块采集到的环境参数进行转换，数值通过 LCD实时显示，并存储在SD卡中。当检测的参数值超出系统设定的范围时，STM32主控制器通过 SIM900A 发送短信及时通知用户，用户根据接收到的短信息，回复相应的数字信息实现对智能设备的远距离控制。另外为了降低功耗，有选择性的检测，用户也可以通过GSM网络，发送指令给微控制器来驱动电源控制模块（继电器），控制模块电源是断开还是闭合，从而远程智能管理环境调控模块来开启和关闭空调、加湿器、空气净化器、新风系统等设备，改善室内环境。如果用户在规定的时间内没有回复信息，系统会在5 min后重新发送信息给用户，直到收到回复信息才停止。
4 系统测试及实验分析
4.1 系统测试
基于前面软硬件的设计，根据需要制定了实验板并焊接各个传感器及GSM模块、优秀板模块和供电模块，然后进行接线，保证不发生短接、空接或接错等现象。室内环境的温湿度、气压、甲醛浓度、二氧化碳浓度、气溶胶悬浮颗粒物浓度值等通过LCD显示出来。查看SIM900A显示灯显示是否处于正常工作状态，若不正常则检查SIM卡是否插好。在进行远程数据传输的程序调试时，若手机端收到数据，则调试成功，否则，检查相应的程序错误。逐一调试成功后，最后形成一套完整的系统程序，系统实物如图6所示，LCD显示的数值如图7（a）所示，手机端接收到的信息如图7（b）所示。
4.2 实验结果分析
温湿度的标定严格根据温湿度传感器行业规范和规程，结合恒温恒湿箱C180来完成，系统所测得的温湿度值与相应标准值对比结果如表2所示。
甲醛实验模块采用卫家空气甲醛自测盒所测数据和本系统做对比，甲醛自测盒最小分辨率为0.05 mg/m3，甲醛自测盒和系统所测数据值的对比结果如表3所示。
当环境条件满足温度为20±3 °C、相对湿度
气压模块结合Fluke PPC?4压力全自动校准系统，精度达±0.008%，年稳定性优于±0.005%。压力控制器稳定度达4 ppm。Fluke PPC?4和本系统所测数据值的对比结果如表5所示。
从表2～表5的对比结果可以看出，本文设计的环境监测与调控系统和标准仪器所测的温度、湿度、气压、甲醛、气溶胶浓度数值基本一致。系统的固有误差以及零点漂移产生的误差对测量精度有一定的影响，但在普通环境监测条件下，对比结果表明本文设计的系统精度可以很好满足实际检测需求。同时本文实现的室内环境监测系统也便于用户远程监测和智能调控，实用性更强。
5 结 语
针对市场上一些室内环境检测仪器存在的问题，并结合传感、测量、通信以及无线控制等多种技术，本文研究且设计了室内环境多参数远程检测和调控系统。室内环境的温度、相对湿度、二氧化碳浓度、甲醛浓度、气溶胶浓度可通过该智能系统较好的监测和调控。在数据的采集、保存、传输到调控的整个过程中，系统运行的稳定性与可靠性都较强。同时，测量数据的分析也验证了该系统的测量精度基本符合国家标准值，因此该系统能满足普通家庭用户的实际使用需求。
摘 要：为了使管理员多平台实时监测偏远地区基站机房环境，系统使用Arduino单片机和温湿度传感器DHT11，采用AllJoyn开源框架，结合亿联客物联平台，在电脑端和安卓移动端获取温湿度数据曲线，并验证AllJoyn的平台中立性。
关键词：AllJoyn；Arduino；DHT11；物联网；多平台
随着通信行业的发展，基站数量增多，偏远地区机房检测困难。传感器和物联网技术使管理员实时监测并快速解决问题，但多学科交叉使行业标准不统一。AllJoyn具有平台中立性、多平台组件等特点。其优秀是总线机制，服务端和客户端的总线附件先连接到总线，之后系统分配给它们唯一的ID，服务端的总线附件申请共知名称并广播，客户端发现共知名称后连接到总线，建立会话。本设计采用Arduino Due和DHT11模块，结合亿联客物联网平台，运用AllJoyn多平台特性，在电脑端和安卓手机端进行数据曲线显示，更直观地获取室内的情况。
1.系统硬件设计
本系统结合Arduino Due开发板与多个温湿度传感器，使用互联网连接电脑服务端，AllJoyn后台程序传输采集数据，如图1所示。Arduino Due集成SAM3X8E芯片，包括54个数字接口和12个模拟接口，工作电压3.3V。W5100扩展板连接互联网，将数据传输到亿联客平台。DHT11集成电阻式感湿元件和NTC测温元件，附带8位单片机。
2.系统软件设计
（1）搭建AllJoyn框架。安装Java和Eclipse，Visual Studio和AllJoyn SDK，设置命令“scons OS=win7 CPU=x86_64 MSVS_VERSION=11.0 BINDINGS=cpp”，配置好参数完成AllJoyn的软件环境搭建。
（2）使用Visual Studio软件实现AllJoyn总线机制的各环节。创建总线对象，添加接口，创建后台服务连接到总线；连接AllJoyn路由；服务名字请求，确认共知名称；会话创建，包括动作、接口号和绑定；广播共知名称，以便周边设备进行发现并连接服务。
（3）设计温湿度传感器节点软件，包括Arduino温湿度数据检测和连接AllJoyn服务。温湿度检测先设定DHT11传感器的输入引脚，之后读取引脚状态，成功则传输温湿度值，失败则返回刷新。AllJoyn服务则帮助实现温湿度获取和传输的功能，先确定服务参数，与PC端代码设定一致；再初始化单片机，创建对象并注册后台；最后启动客户端，获取温湿度数据，调用电脑端的发送函数，并多次刷新循环。
3.系统结果
首先电脑生成可执行文件，同时把以太网扩展板插到单片机板上，用网线连接扩展板与路由器。并把DHT11模块插到面包板上，与到单片机对应引脚连接。然后启动AllJoyn服务的后台程序。启动单片机，打开Arduino IDE，将程序上传。在电脑端运用命令行工具启动程序，等待Arduino接入后开启会话。最后打开亿联客PC端和安卓客户端，获得实时监测数据，输出界面如图2所示。
结语
本系统结合Arduino Due单片机和DHT11温湿度传感器的特点，实现了远程实时监测，并可在多平台上查看，对于偏远地区的基站机房建设监测更加便捷，AllJoyn整合更多的资源给用户提供了更多选择，其平台中立性可结合其他相关的物联网技术，发展前景广阔。
摘 要：智能家居是目前物联网技术的重要应用途径之一，近几年发展非常迅猛。基于物联网技术设计了一款室内空气检测净化系统。该系统主要由监测端主机、监测端从机、净化端和上位机组成。监测端主机通过2.4 G无线方式和多个监测端从机通信，接收气体成分的浓度并在人机交互界面显示。监测端从机提供4个不同的空气传感器接口，用户可根据不同的房间选择不同的组合。净化端起到净化空气的作用，具有净化PM2.5，降解甲醛和苯，产生负氧离子，吸收异味等功能。上位机由手机App和电脑客户端组成，可以通过手机及电脑获取室内空气的状况。
关键词：物联网；智能家居；空气净化；2.4 G
中图分类号：TN108+.5 文献标识码：A 文章编号：2095-1302（2016）11-00-03
0 引 言
近年来室内空气污染物的来源和种类不断增多， 室内环境质量日益恶劣，对人体健康影响较大，目前已引起人们的广泛关注并成为研究热点。调查表明，人有80%以上的时间是在室内度过的，室内环境污染对人们的身体健康和生活工作质量带来了直接影响。市场上的净化器只起到净化效果，且其检测及净化装置为一个整体，效果差强人意。本系统采用分立式设计，净化范围广、安装便捷，不仅能净化空气，还具有防火、防泄漏、报警等功能，可消除室内安全隐患[1]。
1 系统设计
本系统主要由监测端主机（1个）、监测端从机（多个）、净化端（多个）和上位机（电脑客户端和手机App）组成，由这4部分构成完整的网络，作为智能家居的组成部分[2]。
1.1 监测端主机
监测端主机是系统的优秀单元，是系统的控制中心和数据处理中心。它采用TFT屏进行人机交互，用户可以查看各个房间的温湿度及气体浓度，当室内空气污浊时自动开启净化端净化空气，若室内有害气体或甲烷浓度高于100 ppm时，认为室内空气危险，启动声光报警。同时配备WiFi模块和蓝牙模块分别用于连接电脑客户机和手机App。监测端主机与从机通过2.4 G模块通信，从机把温湿度以及气体浓度信息传送给主机。
1.2 监测端从机
监测端从机主要负责空气信息的采集，包含气体温湿度、PM2.5、CO2、CO、甲烷等。不同的从机可以携带不同的传感器，每个从机可以同时携带1～5个不同的气体传感器。
1.3 净化端
净化端主要起净化空气的作用。可以净化PM2.5，降解甲醛和苯，产生负氧离子，吸收异味[3]。
1.4 上位机
上位机部分主要由PC端客户机和手机App组成，PC端通过WiFi和监测端主机连接，手机通过蓝牙方式连接。通过WiFi或者蓝牙可以在电脑客户端或者手机App上实时观察室内的空气情况，并将7天内的信息绘制成曲线，给出合理建议。系统框图如图1所示。
2 系统实现
2.1 硬件方案
监测端主机采用功能强大的STM32F407ZET6作为主控芯片[4，5]，主频高达168 MHz，拥有丰富的外设模块，可以满足无线收发以及彩屏控制等功能的需要。采用nRF24L01芯片作为无线传输芯片，该芯片通过SPI接口和主控相连。与手机App通信时采用蓝牙方式，所以使用CC2540芯片作为蓝牙传输芯片与手机App进行通信，它通过串口和主控相连，数据传输非常方便。采用WiFi的方式与电脑客户端连接，将ESP8266芯片作为蓝牙传输芯片，当电脑连接上该芯片发射出的WiFi信号后便可与电脑客户端进行通信[6]。ESP8266芯片同样也通过串口与主控相连，配置一块分辨率为320×240的彩色触摸屏进行人机交互。采用5 V开关电源[7]供电为常用供电方式，锂电池为备用供电方式。锂电池充电采用TP4056芯片，其充电电路如图2所示。
考虑到监测端从机功能较为单一，所以采用引脚较少、主频较低的STM32 F103C8T6为主控芯片。与主机一样，无线传输采用nRF24L01芯片和主机进行通信。由AM2321温湿度模块测量室内温湿度，该芯片比较灵敏、准确，对温度的分辨率可达到0.1℃，精度为±0.5℃，它通过I2C总线和主控进行通信。提供4种气体传感器的接口，分别为检测PM2.5的SDS011传感器接口、检测CO2的MH-Z14传感器接口、检测甲烷的MQ-2传感器接口和检测CO气体的MQ-7传感器接口。其中SDS011通过读取数据口的高电平比例来计算PM2.5的浓度，其他气体传感器均采用ADC转换的方式读取气体浓度。供电采用12 V开关电源和锂电池混合供电的方式，开关电源为常用供电方式，锂电池为备用供电方式[8]，当停电时立即开启锂电池供电。
净化端内部主要由风扇、过滤网、负氧离子发生器组成。其中负氧离子发生器和风扇由监测端从机控制，负氧离子发生器由紫外灯板组成，紫外灯照射空气后可以产生大量负氧离子，使空气更加清新。过滤网由光触媒滤网、HEPA滤网、活性炭滤网组成，空气经过过滤网后不仅可以降解苯、甲苯等有害分子，还可以吸附PM2.5，吸收异味。当监测端主机检测到空气污浊时，控制风扇和紫外灯板净化空气。
2.2 软件方案
系统共使用4个2.4 G无线模块，模块初始状态均配置为接收方式，每个无线模块拥有不同的地址，依次为0x01到0x04。当某个模块需要发送数据时先配置发送方式，将接收地址和需要发送的数据写入数据包中后开启发送，数据包发送成功后会收到接收方的应答信号，可以根据应答信号的有无判断数据包是否发送成功。如果发送成功则重新切换成接收状态，如果发送失败则重新发送，连续5次发送失败后放弃发送。2.4 G网络数据包格式如表1所列[9]。
WiFi模块、蓝牙模块分别和电脑、手机建立连接后可直接使用发送函数发送数据。
监测端从机每分钟采集10次空气成分信息，经处理后发送到监测端主机。由于测量数据易受环境影响，会产生粗大误差，所以在10次测量结果中剔除粗大误差后取平均值作为当前空气浓度的真实值。剔除粗大误差采用格拉布斯准则：当某测量值Ui的残差的绝对值|Vi|>G时，则剔除Ui，其中G值与测量次数和置信概率有关[10]，为数据的标准差。
监测端主机首先接收空气成分数据，在TFT屏上显示，若与电脑或手机建立连接则将数据发送到电脑或者手机。当空气污浊（CO2浓度大于500 ppm、PM2.5浓度大于25 g/m3）时，发送净化指令到监测端从机，从机控制净化端净化空气。当有害气体浓度超过正常值时，开启声光警报，同时发送净化指令。监测端主机程序框图如图3所示。
3 系统测试
为检测2.4 G网络能否通信，可通过编程让4个监测端从机每秒发送20个字节的数据，在主机的TFT屏上实时显示接收到的数据，用以验证结果是否达到了预期要求。
为检测系统的净化能力以及测量的准确度，特地购置了阿格瑞斯公司型号为WP6120的PM2.5检测仪。在生活中，PM2.5的来源主要是厨房里的油烟，所以实验地点选择在厨房，将WP6120检测仪和本系统放置于同一地点并产生一定的油烟，记录两者的数据并绘制成如图4所示的净化效果图。
由测量结果可知，本系统的误差在±1 g/m3范围内，对PM2.5的滤除非常有效，整体上达到了设计要求。
4 结 语
本系统实现了空气检测及净化和可燃气体泄漏报警的功能。同时和物联网技术结合在一起，符合当今技术发展的方向。系统具有电脑客户端和手机App，TFT彩色屏等人机交互界面，非常人性化。系统具有很强的实用性，大大提高了人们的生活质量，可广泛应用于家庭、医疗系统、行政机关、企事业单位等场所。
摘 要：目前人们除了关心室外大气污染以外，也开始将关注点放在了室内空气污染方面，为了实时监测出室内空气的有害气体，笔者提出了一种室内有害气体的监测系统设计思路，可以对室内有害气体参数进行实时观测。该系统集成了有害气体的检测传感器，同时设置了集成电路，其在运行中可以对有害气体如甲烷、一氧化碳、甲醛等浓度进行检测，当有害气体浓度达到一定的限定值后，监测系统将发出警报，提醒人们及时对此做出处理。笔者在文中对该系统架构设计及功能实现简要论述，并对其应用进行相关探讨。
关键词：有害气体；监测系统；设计；研究
0.引言
目前市面上有许多种类的室内有害气体监测系统，但是大多数仪器都存在操作较为复杂，成本较高等缺点，导致了该系统难以普及到家庭之中，仅有部分专业机构才会安装该系统。然而目前许多家庭在买房后对房间进行装修，却难以对装修材料散发出的有害气体引起注意，长此以往很容易患上慢性疾病，因此安装室内有害气体监测系统是十分必要的。笔者对此提出一种适合家庭的经济、便捷的有害气体监测设备，其采用传感器作为优秀，具有较高的性价比，能够在日常生活中保护用户人身健康。
1.研究背景分析
随着人们生活水平的提高，加之房产“热潮”愈演愈烈，许多家庭开始疯狂购房，并对其进行装修，然而市面上的装修材料质量良莠不齐，很容易在室内散发出有害气体。据统计，每年因为室内空气污染而死亡的人数已达到11.1万人，可谓是一个非常庞大的群体。一般来说，室内有害气体的来源包括两方面：一是现代化社会需求大，工业发展十分迅速，各类石油、化工、消防、火电厂、医药等厂房向大气排放各种有害气体，这些气体严重影响了厂房工人和附近居民的身体健康，对此，工厂一定要改变原来的排污方式，保证居民的居住环境绿色、健康；二是现代化社会的物质水平提高，人们对室内的装修要求提高，然而各种新式的装修材料中正隐藏着大量的有毒气体。基于以上的原因，目前社会中部分家庭空气质量较差，而仅仅依靠自己的感官是无法判断其是否有害，对此多数科研人员进行了研究，设计出了一套室内有害气体监测系统。过去的系统设计具有操作复杂、价格昂贵的特点，导致了该监测系统并未在普通家庭得到普及。因此，笔者对原系统重新进行改良，设计了一套适合普通家庭使用的有害气体检测系统。
2.系统整体架构
2.1 整体架构
（1）整个系统的框架由六大模块组成，每个模块都有自己对应的功能：
控制模块，该模块采用的是ATmega16单片机设备，它可以大大地提高系统代码的运行效率，比一般的控制模块提高约10倍以上的数据吞吐率。
（2）显示电路，其选用了LCD12864显示屏，为中文字库型系统，适用于中国居民使用，电路可以将处理后的结果显示在屏幕上，给用户直观的感受。
（3）电源模块以及报警模块，电源模块采用USB供电，具有方便使用、节约用电的效果；报警模块则采用普通的蜂鸣器和发光二极管，在有害气体浓度超出指标时进行报警，报警模式为发光和声响交替，能够起到提醒用户的作用。
（4）传感模块，其内部安装有感应不同气体浓度的传感器，可以对空气中有害气体的浓度进行感应，传感器再将得到的信息传递给单片机，而单片机会把信息传递给报警器和显示屏幕，让整个系统得以循环运行。
（5）独立键盘模块，该模块设立了3个键来检测有害气体的浓度状况并将其，另外还设有其他的键可重启整个系统，使得系统可以反复地进行。
（6）GSM模块，该模块选用了SIM900A芯片，其主要功能是在浓度达到限定值后，将已设定好的通知短信发送给用户，以此来通知用户空气中有害气体的浓度达到限定值，并做出相应的处理。
2.2 功能实现
该系统分为6个模块，各个模块相互独立又相互联系。系统启用后，传感器开始工作将收集到的信息传递给单片机，单片机将信息处理了以后再将信息显示在显示屏上，如果超标的话，报警器会开始工作，这样就构成了一个完整的系统，该系统的功能得以实现.
3.系统设计
3.1 硬件设计
本系统主要由6个模块组成，分别为：控制芯片、显示、传感器、独立键盘、供电以及GSM等，整个系统的结构如图1所示。系统的控制优秀采用了ATmega16单片，并且融合了MQ-7、MQ-138和MQ-2等系统来分别监测一氧化碳、甲醛以及甲烷的浓度，通过浓度来判断该气体目前对人体的危害程度。在浓度判断结束后，系统将会把采集的数据传递给单机片，当数据到达后，单机片会对这些数据进行分析处理，处理后会将结果传到显示屏，如果浓度达到限定值，则报警器就会响，以此来提醒用户室内空气中的有害气体浓度已经超标，有助于人们及时做出处理（开窗通风，暂时离开）。报警器采用普通的有源蜂鸣器设备，指示灯则选用发光二极管，供电模块采用USB接口，GSM模块采用SIM900系统，这些设备相对便捷，方便人们操作，以上的功能模式即组成一个完整的系统。
3.2 软件设计
软件部分的设计主要针对传感器检测到有害气体浓度后对低电平进行的处理环节。在程序初始化的阶段后，用户可以在机器的外部通过表示有何种有害气体的监测按钮，选择自己想要监测的气体，并且系统监测后会在LED屏幕上显示监测后处理过的数据，得到室内有害气体的浓度情况和室内空气等级质量数据。当监测浓度超过初始设定的限定值后，报警器发光闪烁并发出报警声响，同时也将发出文字报警短信。在处理室内空气的有害气体后，按下复原键就可以将该装置恢复到初始状态，使得系统初始化，根据用户的需要再次进行工作。
4.系统测试与应用
本产品的设计思路与电路原理较为简单，测试时主要是为了检测测试器电路状况和其工作情况。笔者将其安置在一个密闭的盒子内，先将其中通入一定浓度的甲烷，进行测定后复原，再输入比之前量更多的甲烷，以此类推几次试验后，再用同样的方式对其他的有害气体进行相同的实验。通过实验发现，该系统的监测时间较短，复原较快，并且能够快速而且准确地判读空气中有害气体的浓度并做出分析，同时显示在显示屏上，报警系统也可以正常地进行工作。感应器系统如图2所示，其能够实现良好工作，且由于性能较高，成本较低，因此值得推广应用。
结语
本系统对于室内有害气体的监测具有良好的效果，并且操作十分便捷，成本较低，适用于各收入层次的家庭。因为该系统对烟雾比较敏感，因此在烟雾较多的环境中难以进行正确判断，有时可能产生错误的数据，而这也是该系统的不足之处。但从整体来看，笔者通过多次对该系统进行实验，系统各方面都是比较稳定的，可以正常地进行工作，运行的速度也能够达到设计的要求，该设备的电路模块便携性高，有益于对系统进行调试和升级。总而言之，该室内有害气体监测系统，具有实用性强、价格低廉、操作简单、易于普及等多个优点，可以对室内的有害气体浓度做出正确的判断，从而保证了用户的健康生活。
摘 要：单片机在当今世界运用得十分广泛，所以学习以及利用单片机实现我们想要实现的功能是一种趋势和必然。设计中，我们采用STC89C51单片机来控制房间室温的温度。这个系统包括以下几个具体的模块：测温模块、显示模块，以及调节模块共同组成。测温模块运用Pt100温度传感器进行温度的测量并转换成数字输出信号便于检测与进一步的调节，显示模块采用两位LED数码管显示，精度为1摄氏度。调节模块主要由两部分构成，一部分为调低温度的如自动调节温度的风扇及空气压缩机等制冷设备，另一部分为根据室温升高温度的调温电热炉。环境适宜温度：根据资料显示，人的舒适温度为25摄氏度到28摄氏度之间，故该系统预设温度为27摄氏度。
关键词：室内温度控制；STC89C51单片机；Pt100温度传感器
1 各模块的介绍
1.1 STC89C51单片机
STC89C51RC采用的是8051核的ISP系统可编程芯片，ISP为“In System Programming”的缩写。工作时最高可拥有80MHz的时钟频率，片内包含的Flash只读程序存储器为8K Bytes，它可反复擦写1000次，该单片机既由MCS-51指令系统又有80C51的引脚结构，有通用的8位中央处理器在STC89C51内部集成，并且它还包含ISP Flash存储单元，可以实现在系统可编程的功能，可以用电脑进行程序的下载，无需购买通用编程器。STC89C51RC系列的单片机是单时钟/机器周期（1T）的兼容8051 内核单片机，既高速又低耗。
1.2 Pt100温度传感器
Pt100温度传感器是测量温度并利用自身阻值由温度变化而产生变化的特点进行温度信号转换成标准的输出信号的仪表，可以用来检测和调节工程生产过程的温度参数。由两部分构成带传感器的变送器，它们分别是“传感器”和“信号转换器”。热电偶或者热电阻是传感器的主要材料；信号转换器主要由测量单元、信号处理和转换单元组成（由于工业用热电阻和热电偶分度表是标准化的，因此信号转换器作为独立产品时也称为变送器），有些变送器增加了显示单元，有些还具有现场总线功能。
1.3 LED数码管
LED数码管实际上是由七段LED灯组成一个“8”字形，若算上小点则共有八个LED小灯，根据各个小灯亮灭不同，它可以显示从“0”到十六进制的“F”。LED数码管按连接方式的不同可分为共阴极接法和共阳极接法。共阴极接法的数码管要接通高电平才可以导通工作，而共阳极则需要接通低电平才可以导通工作。本设计采用共阴极接法的两位LED数码管，连接在单片机的P2口。
1.4 继电器控制的加热系统
单片机通过P1.1引脚对继电器的断开和和闭合进行控制从而控制加热系统的工作与否。当输出为低电平时，三极管导通，加热系统开始工作。当输出为高电平时，三极管截止，加热系统停止工作。
2 设计思路
2.1 总体思路
本系统运用STC89C51单片机进行对于室温的测量及调控，运用Pt100温度传感器进行温度的测量以及标准信号的传输，这样做是为了进一步的对温度进行调节。我们在上文已经了解到了Pt100温度传感器既包括传感器又包括信号转换器，这满足我们对温度检测后转换成标准信号交给单片机进行判断的要求。它设计的主要原理为根据温度的不同则自身电阻值不同，从而影响电路中电压，所以根据温度的不同可换算成不同的电压值，也就有不同的标准信号相对应。当单片机检测到温度传感器发送给单片机的标准信号之后，单片机根据预先设定的温度进行判断，若高于这个温度则使风扇转动，若低于这个温度则使风扇停转并且使暖炉工作。在所有过程中，用LED数码管来进行温度的显示。
2.2 交流调温风扇部分
该风扇工作原理为根据温度不同来调整风速，风速共有四档，但为了简洁起见只用其中两档，即0档和四档，当室温小于等于27摄氏度时，该风扇为零度，当室温大于27度时，该风扇转速为四档。
2.3 继电器控制的加热系统部分
作为调高温度的部分，它需要交流供电，而单片机只能提供最大为5伏的电压，所以想要通过单片机直接对加热系统进行控制是不现实的，所以在这里用到了继电器来实现加热系统中电路的导通和断开，而用单片机来控制继电器是否工作，当单片机P1.1引脚输出低电平时三极管导通，加热系统开始工作，而当P1.1引脚输出高电平时，三极管截止，加热系统停止工作。
2.4 A/D转换器
在这个室温调控系统中，A/D转换器在Pt100温度传感器电路中，是为了将热电阻测得的温度信号转换成标准的数字信号以便于单片机检测并作出相应的运算及判断。因为单片机只能运算数字语言，即“0”和“1”，不能直接对温度信号加以运算，故我们需要用A/D转换装置将信号进行转化，相当于“翻译”的功能。
3 主接线的设计
在主接线的优秀部分是四十只引脚的STC89C51单片机，它的P2口连接一个共阴极两位LED数码管，而它的阴极分别连接在单片机的P1.6引脚和P1.7引脚，数码管用来显示当前温度，而温度的来源为Pt100温度传感器测量的温度。Pt100温度传感器测量的温度通过一个A/D转换装置连接在STC89C51单片机的P0口上，实现温度信号转换成标准数字信号并向单片机传输的功能。STC89C51单片机接收到温度转换成的标准数字信号后，通过扫描预先下载进去的主程序进行内部的运算与判断，当温度高于27摄氏度时，启动交流调速风扇，进行降温工作，而当温度低于27度后，交流调速风扇将停止工作，并且在室温比27摄氏度低很多（在本设计中为5摄氏度）时使单片机控制继电器使增温系统工作，知道温度重新升回27摄氏度。
4 主程序的设计
本程序运用C语言来进行设计，设计的主体思路是分别设计A/D转换子程序、数码管显示子程序、温度调控子程序，其中交流调速风扇的调速程序要通过中断程序来实现，它的主要原理是：我国交流电的频率为50Hz，即周期为0.02s，我们先将供给交流调速风扇的交流电整流成连续的正半周期的交流电，利用单片机控制通电与断电的占空比从而调节交流调速风扇的档位，在中断程序中根据Pt100温度传感器测得的温度信号转换成的标准数字信号的不同来设定不同的占空比。对于Pt100温度传感器测得的温度信号，要根据公式转换成一个对应的数字，整体趋势是温度越高这个数字越低。这部分由程序中的A/D转换子程序来实现。对于数码管的显示，我们通过定义数字表以及定义端口（用两个不同的参数来表示连接数码管阴极的P1.6引脚和P1.7引脚）来实现对数码管显示的控制。对于交流调速风扇和对加热系统的控制在主程序中是通过设定两个不同的参数来实现的，这两个参数分别代表连接继电器的P1.1引脚和连接交流调速风扇的P1.2引脚，通过给这两个参数赋值（“0”和“1”）来实现降温和升温的功能。
摘 要：文章结合抽水蓄能水电站的实际情况，重点对传感网络接入方式、传输网络的构成以及传输网络的多跳级联进行阐述。我们首先提出了基于接收信号强度指示指标RSSI对所有测距的结果进行排序过滤，然后对信号强度越高的测距结果分配越高的计算权重，其对定位结果的影响越大，并且通过增加定位基站的数量来弥补电磁干扰的影响，最后对每个特定的定位基站进行有效测距距离。经过优化后定位精度明显提高。
关键词：物联网；传感网；传输网；水电站；ToA；室内定位
1 概述
物联网是新一代信息技术的重要组成部分，也是“信息化”时代的重要发展阶段。物联网对于电网来说，并非一个全新的事物，相关技术已经“渗入”智能电网的各个环节，被用于信息采集、状态监测、回馈控制等，从而全方位提高智能电网各环节的信息感知深度和广度。物联网技术为提高电网效率、供电可靠性提供了技术支撑，RFID技术、各类传感器、定位技术、图像获取技术等使仓库管理、变电站监控、抢修定位与调度、巡检定位、故障识别等业务实现灵活、高效、可靠的智能化应用。
2 物联网系统框架及软硬件设计
文章设计的物联网平台系统架构如图1所示。
平台包括：2.4GHz定位基站，2.4GHz定位手持机，433MHz贴片式无线测温传感器，433MHz双频无线传感器转发基站，433MHz通信基站，433MHz通信汇聚端以及应用层上位机软件。
2.1 贴片式无线传感器节点
数据收发模块采用CC1101芯片，CC1101是Ti推出的ISM频段无线收发芯片，其主要工作在433MHz-915MHz频段，最大的输出功率可达10dbm，灵敏度高，低功耗的电流，正常接收模式下为16mA，支持0-500Kbps的传输速率，支持多种调制模式并提供对同步字的检测、地址的校验，具有灵活的数据包长度以及支持自动CRC的处理。
2.2 贴片式无线测温节点
文章无线节点采用的是一种星形网络结构，软件主要由以下几方面组成：支持多跳和级联的无线网络通信协议、A/D转换程序、外部中断程序以及温度采集通信程序。无线网络协议程序主要包括无线协议的相关部分以及对传感器信息的处理。A/D转换程序主要是采集电池电压。外部中断程序主要是用于唤醒休眠的CC1101模块。
3 抽水蓄能水电站定位系统设计
3.1 水电站室内定位系统的挑战
在室内环境下，很多遮挡物以及金属对无线电波的反射等原因，能产生多径干扰和非视距测距，它们对实际测距结果会造成较大的误差。由于水电站地下厂房内遍布着金属，电磁环境也比较复杂，必然会给测距结果带来较大误差，例如会产生有效测距距离过近的问题、非视距测距造成测量距离过大的问题。
3.2 有效测距距离过近的问题
表1中的数据是在水电站现场，用定位手持机对定位基站进行测距的测试结果，从结果可以看出在开阔的地下大厅一层有效测距的距离大概为25米左右，然而在向更远的距离进行移动的时候，基本测量不到距离结果，唯一测量到的距离值为78米，但是其真实距离为55米，所以看出复杂的电磁环境对测距结果干扰很严重。
ToA算法的测量距离和真实距离的关系为：d1服从N（d，σ2）分布，其中d1是测量距离，d是定位手持机和定位基站之间的真实距离，σ2是测量方差。σ大小与d成正比例，真实距离越大，测量误差就越大。在非视距测距的情况下，测距误差为1%左右。虽然室内环境的有效测距距离比较近，但是可以满足ToA定位系统的应用。
3.3 非视距测距的影响
在对安装了定位系统的地下厂房进行测试时，发现非视距测距对测距精度的影响很大，当出现如下情况的时候，就会产生非视距测距的现象，造成测距结果比真实结果大，严重影响定位的精度。如图2所示，当手持机与定位基站之间的实际距离为15米时，由于它们之间存在着遮挡物，所以无线电波不能直线到达被测基站，实际的测距结果是通过与后侧墙壁的反射后的距离。实际测距的距离为R1+R2≈35米，比实际距离大了15米。如果此测距结果用于最终的定位算法中，将会严重地影响定位的精度，从而得出工作人员在实际场景中跳来跳去的结果。
3.4 定位系统的优化手段
3.4.1 对定位基站进行扩展参数设置
水电站地下大厅内一共布置了9个定位基站，因此理论上定位手持机最多可以测量到周围9个定位基站的距离，但是最小二乘法等定位算法使用3组测距结果即可。从测试结果来看，每个定位基站的有效测量距离都在40米以内，并且由于遮挡物位置的不同，所以每个定位基站会有所差异。在数据库端对每个定位基站进行有效的距离配置时，当出现超过此测量距离的数值时，可以直接过滤掉该数值，从而最大程度地避免多径干扰和非视距测距距离对定位结果的影响。
3.4.2 对算法进行优化
在传统的ToA算法中，每组测距结果的N个测距值的权重是一样的，这样一个或几个测距偏差比较大的测距值将直接导致定位结果误差偏大。结合水电站的实际使用环境来看，接收信号强度数值越大的测距结果，其真实距离越远，那么测量距离的误差就可能越大。因为安装的定位基站数量比较多，每个基站之间的间隔为25米，所以测距距离越近的越可靠是毋庸置疑的。
4 水电站现场室内定位结果
首先过滤掉不合理的ToA测距距离，在图3中的“*”ToA代表用仅过滤后得到的ToA测距距离进行定位的位置结果，再根据接收信号强度指示指标RSSI对过滤后的ToA测距距离进行排序，并且对信号强度越高的测距结果分配越高计算权重，图中“+”RSSI-ToA代表用排序加权后进行定位的位置结果。
5 结束语
在物联网系统的基础上，为了弥补ToA算法在水电站环境中的缺陷，通过RSSI确定不同的测量距离值分配不同的计算权重值，在水电站地理环境中放置多个定位基站来解决复杂的电磁环境下单个基站有效测距距离过近的问题，对各个基站设定不同的权重值和有效测距距离，最大程度地过滤掉不合适的测量距离值，从而加大可信度高的测距值的权重，使定位结果更接近于实际位置，提高了定位系统的精度。
摘要：物联网技术是新时代信息技术的优秀，它借助互联网将物物相连，实现延伸和扩展，通过智能感知、识别技术和普适计算的方法实现信息沟通，应用于网络融合。文章结合物联网LED照明系统概述，以物联网的LED室内变照度照明系统控制方法为例，探讨了照明系统设计的发展趋势。
关键词：物联网技术；LED；室内照明系统；智能感知；识别技术；普适计算
随着信息技术的发展，社会经济文化进入新的时期，人们对未来生活也开展了较多的探索，基于物联网的照明系统设计研究具有重要的意义，也会对LED室内照明领域产生深远的影响。物联网应用信息技术将互感器和控制器等联系在一起，提高了系统中设备和资源的个性化和智能化。物联网技术保证日常应用中的物品有思想，体现出智能化特点，为日常生活带来重要的变革，基于物联网的LED室内照明系统也会为人们提供更高质量的生活。
1 基于物联网的LED照明系统概述
随着人们生活水平的提高，对室内照明系统的要求由原来的节能环保转变为对精神层次的追求，例如照明系统的健康化、智能化和艺术化。LED照明灯具应用功能过程中充分体现出轻巧、不易碎、色彩丰富、便于光色控制和组合的优点，为室内照明灯具的健康化和艺术化奠定了基础。
物联网技术中借助互联网和传感网的优势，实现了室内照明系统的网络化、智能化。在物联网技术发展的大背景下，室外成员可以应用计算机实现远程控制，自动发送电子邮件和短信，完善照明系统的报警功能。室内照明灯具的生产厂家可以借助网络对技术人员提供指导，便于及时排除故障，从而提高产品售后服务的质量。智能化的室内照明系统可以记录用户的生活习惯和作息方式，借助可靠的情景感知技术与其他家用电器之间产生互动，体现智能化的优势，提高人们的生活质量。随着物联网技术在室内LED照明系统中的深度融合，将彻底改变人们的生活方式，成为室内生活的重要角色。
2 基于物联网的LED室内变照度照明系统研究
2.1 照度要求
照度是指物体被照亮的程度，从一个方向上看，在固定方向上任何表面每单位投影面积上的光照强度，照度也是室内照明系统的重要指标。照度会对室内人员的生活产生重要的影响，由于照度给人们的视觉感受不一样，在连续工作的同时，如果照度不足，将会严重影响人们的视力，引发头晕、皮肤病等问题。购物商场内的照度将会影响商品的视觉效果，合适的照度将会激发客户的购买欲望，有利于销售。
在同一栋大楼中，由于房间位置的不同，人们对照度的要求也会不同。与传统灯具相比，LED灯具具有良好的可调性，很容易满足人们对室内照度的需求，光线不足时可以将灯具调亮一些，也可以在光线充足时将灯具调暗一些或者关闭。
2.2 基于物联网的照度控制方法
将物联网技术应用于室内LED照度控制，需要从室内照度的智能感知层、智能建筑网络层和智能变照度控制层方面进行分析。
为了实现对LED灯具的照度控制，需要及时掌握室内的照度，目前在计算室内光照度的过程中，需要结合灯具、室内光反射情况和平均照度，现介绍以下方法：
第一步，选择特定的房间，在地面上做出规划，分出边长为1m的正方形网格，同时测出不同交叉点的照度。
第二步，应用不同交叉点的照度构建光场模型。利用光场模型计算出房间中任何一点的照度。在应用该模型的过程中，已知房间内的点有A1、A2、A3、A4……An，并且已经知道这些点的光照度，结合这些已知点的坐标，求出任意一点的照度。
第三步，在建立模型的基础上，应用已知点的光照度和待定点的坐标为神经网络的输入，计算出相应点的光照度。
为了实现设计目的，在设计过程中应用分级控制方法，不同的灯具作为相应的子节点，集中控制器对不同子节点进行控制，同时将集中控制器连接在中央控制器中。其中子节点可以是无线灯光控制的节点，集控器是无线节点的集中控制单元，机控软件选为局域网PC机的控制软件。
灯光控制可以应用无线通信和无线节点实现集中控制，其中将无线节点集中控制器连接在局域网服务器上，在局域网服务器的帮助下，可以连接到外网服务器上，收集、PC设备等都可以借助外网服务器对灯光进行监测。
系统硬件设计方面，主要涉及到节点模块和集控模块的设计。子节点设计的重点在无线接收模块和照度检测模块。其中无线接收模块可以及时准确地获取信号，并对信号进行解码，如果解码有效，解码信号将会在处理器中被处理，可以结合实际信号，将不同占空比的PWM信号输出，实现灯光的驱动和调节。如果解码信号无效，将不会做出任何处理。照度检测模块主要实现对光通量的变化进行检测，如果光通量出现变化，可以及时将信号反馈到中央处理器，对信号进行分析处理后对PWM进行调节。集控器设计过程中应用多个中央处理器协同工作，实现物联网的组网和信号模拟，将模拟信号转换为控制信号，同时中央处理器也可以实现编码，及时将编码发射出去。
3 基于物联网的LED室内照明系统的设计趋势
在物联网技术逐渐普及的同时，智慧城市的建设理念也被人们接受，设计师在融合物联网技术的过程中，对室内LED照明系统进行深入研究，在未来的发展过程中，照明系统体现出自适应和自管理的优势。
3.1 照明系统借助全面感知的能力实现自适应
未来的发展过程中，室内照明系统将体现出“聪明能干”的特点，体现出自适应的优势。在应用传感技术、无线通信技术和RFID射频识别技术的过程中，照明系统借助内部的传感器系统和微处理系统获取环境的变化信息，基于物联网的LED照明系统感知环境信息，可以随环境而变，自适应地提出解决方案，为人们提供自然的服务。
将先进的传感器系统嵌入到物联网LED室内照明系统中，可以及时感知环境变化，借助神经网络模糊控制方法，结合环境变化快速制定出工作方案，适应用户的需求，可以节省用户的选择时间，灯具的使用过程也更加人性化和智能化，如果用户在应用的过程中出现生活习惯的变化，照明系统将会生成新的设定方式。例如，LED照明系统需要根据冰箱开启的时间自动调节照度，针对智能型热水器而言，可以根据外部环境温度的变化，应用LED照明系统为用户提供水温信息和水量信息。
3.2 照明系统借助智能化技术实现自管理
未来的发展过程中，室内照明系统将体现出自管理的能力。未来物联网LED室内照明系统应用智能化技术，打破传统程序框架的束缚，不仅仅局限于设计师设计定的程序，也会不断改变传统的被动接受指令和执行指令，改变传统控制系统中的单一控制方法，而是发展成为拥有智能化特点、拥有多种思维方式的设备，可以实现自主识别、自主判断、自主学习等功能。
在对照明灯具自身进行控制的同时，还可以应用物联网技术构建智能化控制系统，掌握生产流程和运行参数，对生产环境进行可靠的监控，实现LED产品生产过程的智能化控制和管理，尽可能消除人为因素的影响，保证生产过程中的安全，可以避免生产过程对环境造成破坏。
4 结语
信息技术的发展为物联网技术的应用提供了坚实的平台。将物理网技术应用于LED室内照明系统中，拥有可靠的技术发展平台和良好的技术环境，有利于实现智慧生活，为人们提供更加便捷、舒适、安全、智能的生活空间。目前，室内LED照明系统还处于发展阶段，在物联网技术不断发展的过程中，室内LED照明系统将会朝着网络化、信息化和智慧化方向发展。LED照明系统不仅绿色环保，而且有利于提升城市形象、美化居住环境，为人们提供更加安全舒适的照明系统。
【摘要】 本文结合中国移动通信网络规划及现有室内分布系统工程建设情况，依据中国移动“四网协同”室内分布系统的规划设计及运行效果，对“四网协同”室内分布系统如何设计，从覆盖，容量，分区，切换，外泄，合路等方面进行研究。
【关键词】 四网协同 室分设计 覆盖 容量 小区规划 切换/外泄 合路
一、引言
随着通信技术的发展，移动通信工程建设从单一制式建设发展到多制式共同建设，运营商不同制式的网络该如何进行业务分流？如何利用最少的投资获取最大的利润？如何打造覆盖全面、网络质量高、数据速率快的无线网络？这将是未来室内分布系统设计时应考虑的重点。
所谓“四网协同”即通过整体协同规划原则，实现不同区域、不同场景的差异化网络建设，实现网络价值的最大化。
二、“四网协同”室分设计研究
2.1四网协同室分设计需求细化
在勘测及规划前期，设计人员应详细了解站点环境，明确覆盖需求，须考虑当前及未来两年内覆盖需求区域对移动GSM/TD-SCDMA/WLAN/TD-LTE四网信号的覆盖需求，优选GSM/TD-SCDMA/WLAN/TD-LTE四网系统同步规划。一来在设计规划及工程实施方面可以避免系统调整架构，反复实施工程，站点多次投资；二来可以方便业主一体化协商，降低业主反感程度，有利于最大化实现“四网协同”覆盖要求。
2.2四网协同室分覆盖设计
“四网协同”系统中，WLAN系统因频率最高，穿透能力最差，在同等环境下，室分天线覆盖区域衰减最大。加上终端对边缘场强要求要求大于-80dBm甚至更高，依据空间损耗L0（dB）=32.44+20lgF+20lgD.（式中，F为频率，单位MHz；D为移动台与天线之间的距离，单位KM），可以得出WLAN系统中天线覆盖半径大致6～10米，并优先天线入户布放。对于无WLAN系统热点覆盖的区域，如停车场，避难层等，天线覆盖半径取10～16米。
对于电梯覆盖，考虑多系统合路，应采用定向壁挂隔三层（主瓣朝电梯厅）或隔四层（主瓣朝电梯井道）布放于电梯井道，确保覆盖。
“四网协同”系统中，在规划覆盖天线密度后，可依据现场环境确定平面安装图。根据各系统的边缘覆盖场强推算出各系统要求的天线口功率，再由天线口功率反推出各个系统所需总功率。由于各系统设备功率不一致，适用的主要业务场景和覆盖能力也不一样，从而引发对“四网协同”容量探讨。
2.3四网协同室分容量设计
GSM（GSM900&DCS1800）系统，容量需求主要由话务需求及覆盖需求决定。目前话务一般是这样计算：话务量=站点人流量×手机用户比例×移动用户比例×每用户忙时话务×修正因子。覆盖方面，依据“降三高”及“话务下沉”的原则，单小区配置不高于8，对于部分无线利用率偏高，用户需求较高的区域，可采用GSM900与DCS1800混频组网。
TD-SCDMA系统，容量主要由数据业务需求来决定，即数据业务大概占语音业务的30%，TD-SCDMA系统容量暂时按照2G语音业务×1.3计算。
WLAN系统，容量需求主要由用户数量来决定。一般每个AP大约支持30个用户。对于用户超高区域。如场馆/会所/机场等区域，可加入单独AP覆盖，以缓解容量压力。
TD-LTE系统，容量估算的方法与GSM/TD-SCDMA/ WLAN系统的容量估算方法不同，由于影响TD-LTE容量估算的因素较多，包括结构环境、干扰抑制、设备性能等因素，目前，行业内主要是通过设计仿真，现场测试，然后统计分析数据的方法获得不同无线场景下、网络和UE不同配置下的小区吞吐量和小区边缘吞吐量。
2.4四网协同室分分区规划设计
GSM（GSM900&DCS1800）系统，分区需求主要由容量需求，覆盖需求，频率规范决定。针对用户密度高地区，无线利用率偏高，出现话务拥塞等现象时。可以将原有小区划分为若干单小区，满足话务量高的需要。覆盖方面，由于系统覆盖面积大，馈线布放难度高，馈线损耗大，所以必须将覆盖区域分为若干单小区。频率方面，由于小区较多，会出现同邻频干扰现象，加上容量的影响，可以采用GSM900&DCS1800混频组网分区。
TD-SCDMA系统，分区主要由容量需求及系统升级需求决定。TD-SCDMA系统分区规划一般是：单小区RRU数量优先不超过6台，各光口RRU级联数量不超过3台。
WLAN系统，分区主要由容量需求及频率规划决定。容量需求分区，可以采用2.4G与5.8G分区覆盖相结合。频率规划，WLAN系统现网频点的1，6，11可交替使用。
TD-LTE系统，分区主要由频率规划及系统规模决定。由于TD-LTE子载波众多，室内系统大都采用O1配置。因此业务需求须设置多个小区时，相邻小区间建议采用异频组网。并在建筑物内利用自然阻隔合理进行频率规划。同层小区间频率也可交错复用，受系统规模影响，当单小区LTE RRU数量超过6台时须分区。
2.5四网协同室分切换/外泄设计
“四网协同”系统中，运营商为了充分利用系统资源，并适应话音向数据网络升级转型，已经在各系统间做了优化切换。常见的如：2G/3G网络互操作，G/T网络分流等。在此只对室内分布系统部分进行探讨。
GSM（GSM900&DCS1800）系统，切换主要指室分系统各小区之间及室内与室外信号的切换。室分系统各小区切换主要表现为混频组网切换，楼宇上下切换，楼层左右切换，覆盖区同心圆切换，各覆盖小区与切换小区切换，电梯与楼层切换等。
针对室分小区内部切换，我们可以采取以下几种方法：
A.加大切换区域，即在切换边界区域将待切换的小区信号加强，保留足够的缓冲区域。
B.无法加大切换区域时，尽量减少切换。可以借助电梯井道，建筑物天花板、墙体等自身障碍物产生的穿透损耗形成小区间的隔离。
针对室分小区与室外小区切换，除了考虑以上方法，还必须考虑外泄问题：常用防止外泄的方法有：
在临界区域使用定向天线。
利用现场建筑物特点，依靠建筑物的遮挡防止外泄。
现场无法安装定向天线且天线无遮挡时，可适当降低室内吸顶天线口功率防止外泄。
2.6四网协同室分合路方式设计
目前室内分布系统由于通信制式的增加基本都经过了多次工程建设，大多采用了多系统合路共天馈系统方式。但多次合路带来的后果就是：合路器的插损导致各系统功率下降，加上工程工艺质量差或器件质量差导致多系统指标恶化。设计上建议优先使用高性能四频合路器，以满足“四网协同”多系统室内分布系统合路要求。
三、结语
四网协同是综合考虑网络的规划、建设与融合，最终目的是提升客户感知、挖掘管道价值。它既可以均衡网络容量、引导业务分流、保障用户体验，提升整体管道价值，也符合中国移动提出的建设“六分在设计方案、三分在产品质量、一分在工程实施”的工程优生理念。
