基于物联网的智能回弹仪系统的设计与实现

这是一篇关于混凝土回弹仪,物联网,NB-IoT,STM32,Vue.js,云管理平台的论文, 主要内容为混凝土结构强度是建筑施工质量保证的一个关键方面,传统的混凝土回弹仪沿用至今已有五十余年。该类回弹仪在使用时需要多人协同,测量和记录都要求人工操作,而且需要对大量混凝土强度数据进行转录汇总和分析,耗时耗力的同时也存在大量人为因素影响,更为严重的是,一些人员可能会私自篡改检测数据以掩盖工程质量问题,造成极为严重的工程安全事故。本文旨在解决当下混凝土回弹仪存在的缺陷与不足,提高混凝土强度现场检测的效率,保证测量数据的可靠性,并提升混凝土回弹仪的智能化程度。为此,本文结合物联网通信技术、嵌入式技术以及Web前后端开发技术,设计了一套智能回弹仪系统,该系统由智能回弹仪设备端和配套的云管理平台组成。本文的主要内容如下:首先,本文提出了智能回弹仪系统的整体方案设计,并根据物联网四层架构对该系统进行简要阐述:智能回弹仪设备端作为感知层采集测量过程中的语音信息和回弹值数据,采集到的数据通过网络层解析处理后上传至平台层进行分类、存储和检索等数据运营管理工作,最后通过应用层提供基于物联网的应用程序和服务,以Web页面的形式将云管理平台展现给用户。其次,本文介绍了基于STM32F103C8T6的智能回弹仪设备端的硬件设计和嵌入式程序设计,智能回弹仪设备端在实现回弹值测量的基础上,额外增加了语音输入构件位置信息、NB-IoT通信等功能。硬件设计包括供电电源、主控模块、激光测距模块、物联网模块、语音模块、触控屏模块和结构设计。再次,本文介绍了智能回弹仪云管理平台的软件设计和部署上线过程。云管理平台包括TCP服务器、数据库、后端程序和前端网页。TCP服务器通过Node.js开发,数据库使用MySQL,后端程序通过Express框架搭建,前端页面通过Vue.js框架搭建。通过将数据库、Web前后端程序等文件部署至服务器中,从而允许用户通过互联网访问到云管理平台网页界面。最后,本文对智能回弹仪系统进行了相应的设备端测试和云管理平台测试。设备端测试包括物联网通信功能测试和回弹仪测量功能测试,测试结果表明回弹仪设备端满足预期要求,适用于大多数混凝土强度测量场景。云管理平台测试验证了用户登录、工程管理、数据查看、数据导出等功能,测试结果表明TCP服务器、数据库和Web前后端程序均稳定运行,预期功能全部实现。

基于物联网的智能回弹仪系统的设计与实现

这是一篇关于混凝土回弹仪,物联网,NB-IoT,STM32,Vue.js,云管理平台的论文, 主要内容为混凝土结构强度是建筑施工质量保证的一个关键方面,传统的混凝土回弹仪沿用至今已有五十余年。该类回弹仪在使用时需要多人协同,测量和记录都要求人工操作,而且需要对大量混凝土强度数据进行转录汇总和分析,耗时耗力的同时也存在大量人为因素影响,更为严重的是,一些人员可能会私自篡改检测数据以掩盖工程质量问题,造成极为严重的工程安全事故。本文旨在解决当下混凝土回弹仪存在的缺陷与不足,提高混凝土强度现场检测的效率,保证测量数据的可靠性,并提升混凝土回弹仪的智能化程度。为此,本文结合物联网通信技术、嵌入式技术以及Web前后端开发技术,设计了一套智能回弹仪系统,该系统由智能回弹仪设备端和配套的云管理平台组成。本文的主要内容如下:首先,本文提出了智能回弹仪系统的整体方案设计,并根据物联网四层架构对该系统进行简要阐述:智能回弹仪设备端作为感知层采集测量过程中的语音信息和回弹值数据,采集到的数据通过网络层解析处理后上传至平台层进行分类、存储和检索等数据运营管理工作,最后通过应用层提供基于物联网的应用程序和服务,以Web页面的形式将云管理平台展现给用户。其次,本文介绍了基于STM32F103C8T6的智能回弹仪设备端的硬件设计和嵌入式程序设计,智能回弹仪设备端在实现回弹值测量的基础上,额外增加了语音输入构件位置信息、NB-IoT通信等功能。硬件设计包括供电电源、主控模块、激光测距模块、物联网模块、语音模块、触控屏模块和结构设计。再次,本文介绍了智能回弹仪云管理平台的软件设计和部署上线过程。云管理平台包括TCP服务器、数据库、后端程序和前端网页。TCP服务器通过Node.js开发,数据库使用MySQL,后端程序通过Express框架搭建,前端页面通过Vue.js框架搭建。通过将数据库、Web前后端程序等文件部署至服务器中,从而允许用户通过互联网访问到云管理平台网页界面。最后,本文对智能回弹仪系统进行了相应的设备端测试和云管理平台测试。设备端测试包括物联网通信功能测试和回弹仪测量功能测试,测试结果表明回弹仪设备端满足预期要求,适用于大多数混凝土强度测量场景。云管理平台测试验证了用户登录、工程管理、数据查看、数据导出等功能,测试结果表明TCP服务器、数据库和Web前后端程序均稳定运行,预期功能全部实现。

基于物联网的智能回弹仪系统的设计与实现

这是一篇关于混凝土回弹仪,物联网,NB-IoT,STM32,Vue.js,云管理平台的论文, 主要内容为混凝土结构强度是建筑施工质量保证的一个关键方面,传统的混凝土回弹仪沿用至今已有五十余年。该类回弹仪在使用时需要多人协同,测量和记录都要求人工操作,而且需要对大量混凝土强度数据进行转录汇总和分析,耗时耗力的同时也存在大量人为因素影响,更为严重的是,一些人员可能会私自篡改检测数据以掩盖工程质量问题,造成极为严重的工程安全事故。本文旨在解决当下混凝土回弹仪存在的缺陷与不足,提高混凝土强度现场检测的效率,保证测量数据的可靠性,并提升混凝土回弹仪的智能化程度。为此,本文结合物联网通信技术、嵌入式技术以及Web前后端开发技术,设计了一套智能回弹仪系统,该系统由智能回弹仪设备端和配套的云管理平台组成。本文的主要内容如下:首先,本文提出了智能回弹仪系统的整体方案设计,并根据物联网四层架构对该系统进行简要阐述:智能回弹仪设备端作为感知层采集测量过程中的语音信息和回弹值数据,采集到的数据通过网络层解析处理后上传至平台层进行分类、存储和检索等数据运营管理工作,最后通过应用层提供基于物联网的应用程序和服务,以Web页面的形式将云管理平台展现给用户。其次,本文介绍了基于STM32F103C8T6的智能回弹仪设备端的硬件设计和嵌入式程序设计,智能回弹仪设备端在实现回弹值测量的基础上,额外增加了语音输入构件位置信息、NB-IoT通信等功能。硬件设计包括供电电源、主控模块、激光测距模块、物联网模块、语音模块、触控屏模块和结构设计。再次,本文介绍了智能回弹仪云管理平台的软件设计和部署上线过程。云管理平台包括TCP服务器、数据库、后端程序和前端网页。TCP服务器通过Node.js开发,数据库使用MySQL,后端程序通过Express框架搭建,前端页面通过Vue.js框架搭建。通过将数据库、Web前后端程序等文件部署至服务器中,从而允许用户通过互联网访问到云管理平台网页界面。最后,本文对智能回弹仪系统进行了相应的设备端测试和云管理平台测试。设备端测试包括物联网通信功能测试和回弹仪测量功能测试,测试结果表明回弹仪设备端满足预期要求,适用于大多数混凝土强度测量场景。云管理平台测试验证了用户登录、工程管理、数据查看、数据导出等功能,测试结果表明TCP服务器、数据库和Web前后端程序均稳定运行,预期功能全部实现。

基于MSA和NB-IoT的高校寝室智能门锁系统的设计与实现

这是一篇关于智慧校园,寝室门锁系统,MSA,物联网云平台,NB-IoT的论文, 主要内容为随着“数字校园”向“智慧校园”转型推进,学生的学习和生活管理面临着诸多的挑战。寝室作为学生学习和生活的重要场所,与寝室安全、学生生活质量等问题息息相关,是后勤管理的主要阵地。其中门锁智能化是寝室管理发展中的重要着力点,响应了高校信息化建设的深层次发展要求。然而当前很多高校的寝室门锁依然停留在传统的开锁方式中,无法实现门锁信息数据化、开锁信息痕迹化和人员管理便捷化的目标,同时学生只能使用单一的开锁方式,阻碍了进出寝室的便利性,无形中也增加了寝室管理人员的管理难度和成本。在对互联网前后端应用开发、微服务架构、数据存储和管理、物联网云平台设置、窄带物联网通信和嵌入式开发等技术进行深入研究的基础上,为解决当前高校寝室门锁遇到的问题,本文基于微服务架构(Microservice Architecture,MSA)和窄带物联网(Narrow Band-Internet of Things,NB-IoT)技术设计和实现了适用于高校寝室的智能门锁系统。基于MSA和NB-IoT的高校寝室智能门锁系统由管理平台应用软件和锁体终端硬件组成,为实现该系统,本文的主要工作包含以下方面:(1)管理平台应用软件采用前后端分离的设计模式,前端交互应用使用Vue.js、iView框架独立开发部署。(2)后台服务端采用微服务架构,选用Spring Boot、Spring Cloud微服务实现框架,基于Java编程语言开发实现了通信服务、学生信息管理和门锁信息管理等微服务应用。(3)就锁体终端硬件而言,选择STM32F103ZET作为主控芯片,LPWAN-L620低功耗模组控制NB无线通信模块完成锁体硬件数据的传输,配合指纹、RF刷卡、矩阵按键等模块实现了多功能开锁。(4)对连接通信服务和锁体终端之间的物联网云平台进行开发和设置,使用LwM2M协议对上下行数据进行传输,实现了云平台在系统中的南北向对接。通过对整个系统的功能和性能进行测试与分析,表明该系统能满足学生和寝室管理人员的日常使用。在系统正常运行的状态下,可实现学生权限信息的下发处理和门锁终端信息的上传显示,达到了多功能开锁,痕迹化、数据化管理的目标,为“智慧校园”的转型提供了支持。

基于NB-IoT的水质监测装置设计

这是一篇关于水质监测,NB-IoT,Tomcat,B/S网络架构,Mysql的论文, 主要内容为为了应对新形势下水质监测行业的诸多挑战、满足行业的发展需求,本文在认真分析了水质监测行业的发展现状和工作内容之后,设计了一款基于NB-IoT技术的水质监测装置来进行水质自动监测。与人工监测方法相比,该装置在提高监测人员工作效率的同时降低了水质监测的成本;与传统的无线监测装置相比,该装置具有通信更加可靠、应用场景更加灵活的特点。本装置的设计特点是采用了软件和硬件配套开发的模式,监测过程从数据获取到结果展示均自动完成,这样的设计大大减小了监测人员的工作量,并达到了将监测结果保存在计算机中便于用户随时查看的目的。该装置的设计内容包括硬件设计和软件设计两部分。硬件设计包括器件的选型和电子线路的连接。本装置的硬件部分由电源、微处理器、传感器和NB-IoT四个模块组成。其中,传感器模块包括温度、浊度、pH值三种类型的传感器。软件设计包括下位机编程和上位机编程。下位机编程用于控制装置上的传感器和微处理器工作,完成监测数据的采集和计算,并实现NB-IoT模块的数据发送功能。另外,下位机编程还实现了系统的低功耗管理和装置稳定性保护。上位机编程用于监测数据的接收和存储。最后,在上位机中,利用Tomcat服务器搭建B/S网络架构,通过编程实现用浏览器查看监测结果。本论文在写作过程中不仅介绍装置的设计思想和设计步骤,还会介绍与装置工作相关的理论知识、传感器的工作原理和参数等内容,让读者从宏观上了解整个装置的工作细节,并使读者明白该套设计方案的选择原因。

基于物联网的独居老人生命安全监测系统的设计与实现

这是一篇关于独居老人监护,LoRa,NB-IoT,轻量级MAC协议,无线传感器网络的论文, 主要内容为目前,我国人口结构老龄化严重,老年人口规模与其所占比例正在持续增加。而我国的养老体系尚不完善,人口老龄化将会造成沉重的社会负担。更令人担忧的是,独居老人在我国老年人口中占比较大,由于其监护难度与监护成本更高,阻碍了我国适应人口老龄化的进程。因此,提高独居老人的监护水平已经成为完善养老体系过程中亟需解决的问题之一。ZigBee、NB-IoT(Narrowband Internet of Things)以及 LoRa WAN(Long Range Wide Area Network)等低功耗无线通信技术的发展,为物联网技术在独居老人监护领域的应用提供了支持,同时出现了多种多样的物联网独居老人监护系统。但这些系统大多采用摄像头或可穿戴设备等方式实现对老人的监护,一定程度上侵犯老人的隐私,或给老人的生活带来不便,引起了老人的抵触情绪。除此之外,现有物联网通信协议的某些特性,如大容量、漫游支持等,无法适配于独居老人监护系统的小型、固定场景等需求,其优势得不到充分发挥,反而增加了开发与应用成本。本文结合物联网中广泛使用的LoRa与NB-IoT通信技术,分别利用两者自身的优势,设计并实现了一种保障独居老人生命安全的监测系统。该系统设计并实现了 LoRa自定义轻量级MAC(Media Access Control)协议,通过采集老人住所内的环境信息以及老人在住所内的活动情况,无感知地监护老人的生命安全,同时使用NB-IoT技术为老人提供紧急求助功能。本文的主要工作为:1.设计并实现了自定义轻量级LoRa MAC协议。协议规定了物理层与链路层,物理层使用LoRa技术实现,链路层规范了信道接入、帧格式、加密方式、重传和确认等内容。本文分别在嵌入式端和服务器端实现了该自定义协议。2.设计并实现了基于自定义轻量级LoRa MAC协议的无线传感网络。主要包括传感器节点和网关节点的软硬件设计与实现。其中,传感器节点分为温湿度、人体感应和单体门状态节点。传感器节点由SX1276射频模块、STM32L073控制模块与传感器模块组成;网关节点除使用相同的射频模块与控制模块外,还包含4G通信模块。3.设计并实现了基于NB-IoT的一键求助系统。主要包括NB-IoT按键求助器的软硬件设计及告警功能的实现。4.实现了网络服务器。作为整个系统的核心结构,网络服务器包括MQTT(Message Queuing Telemetry Transport)后端、LoRa 服务器和 API(Application Programming Interface)服务器三部分。同时在网络服务器上搭建了系统前端界面,提供系统管理和数据可视化的功能。5.实现了老人生命安全检测算法,对整个系统进行了测试。通过估计老人的生活模式,分时段地对老人的生命安全进行异常检测。最后测试了系统与前端页面的功能,并分析了测试结果。

基于MSA和NB-IoT的高校寝室智能门锁系统的设计与实现

这是一篇关于智慧校园,寝室门锁系统,MSA,物联网云平台,NB-IoT的论文, 主要内容为随着“数字校园”向“智慧校园”转型推进,学生的学习和生活管理面临着诸多的挑战。寝室作为学生学习和生活的重要场所,与寝室安全、学生生活质量等问题息息相关,是后勤管理的主要阵地。其中门锁智能化是寝室管理发展中的重要着力点,响应了高校信息化建设的深层次发展要求。然而当前很多高校的寝室门锁依然停留在传统的开锁方式中,无法实现门锁信息数据化、开锁信息痕迹化和人员管理便捷化的目标,同时学生只能使用单一的开锁方式,阻碍了进出寝室的便利性,无形中也增加了寝室管理人员的管理难度和成本。在对互联网前后端应用开发、微服务架构、数据存储和管理、物联网云平台设置、窄带物联网通信和嵌入式开发等技术进行深入研究的基础上,为解决当前高校寝室门锁遇到的问题,本文基于微服务架构(Microservice Architecture,MSA)和窄带物联网(Narrow Band-Internet of Things,NB-IoT)技术设计和实现了适用于高校寝室的智能门锁系统。基于MSA和NB-IoT的高校寝室智能门锁系统由管理平台应用软件和锁体终端硬件组成,为实现该系统,本文的主要工作包含以下方面:(1)管理平台应用软件采用前后端分离的设计模式,前端交互应用使用Vue.js、iView框架独立开发部署。(2)后台服务端采用微服务架构,选用Spring Boot、Spring Cloud微服务实现框架,基于Java编程语言开发实现了通信服务、学生信息管理和门锁信息管理等微服务应用。(3)就锁体终端硬件而言,选择STM32F103ZET作为主控芯片,LPWAN-L620低功耗模组控制NB无线通信模块完成锁体硬件数据的传输,配合指纹、RF刷卡、矩阵按键等模块实现了多功能开锁。(4)对连接通信服务和锁体终端之间的物联网云平台进行开发和设置,使用LwM2M协议对上下行数据进行传输,实现了云平台在系统中的南北向对接。通过对整个系统的功能和性能进行测试与分析,表明该系统能满足学生和寝室管理人员的日常使用。在系统正常运行的状态下,可实现学生权限信息的下发处理和门锁终端信息的上传显示,达到了多功能开锁,痕迹化、数据化管理的目标,为“智慧校园”的转型提供了支持。

化工行业电动阀门远程故障监测系统设计与实现

这是一篇关于化工行业,危险气体,NB-IoT,电动阀门,故障预测的论文, 主要内容为在化工行业中,易挥发、易燃易爆、有毒的气体液体大多通过管道传输,不可避免要使用阀门控制。传统的阀门现场控制方式,难以及时发现阀门泄漏等情况。阀门作为管道系统中的关键部件,其智能化水平的提高是化工行业的热门研究问题。本文以通用嵌入式计算机(GEC)架构为基础,以窄带物联网(NB-IoT)为通信手段,选取硫化氢(H2S)、氢气(H2)两种代表性危险气体,设计并实现了 一种人机交互良好、安全性较高且可维护的化工行业电动阀门远程故障监测系统,主要工作如下:(1)基于GEC架构,以意法半导体推出的ARM Cortex-M内核STM32L431微控制器为核心,通过高新兴物联推出的ME3616模组实现NB-IoT广域网通信,设计了具有H2S、H2浓度、阀门扭矩、温度等物理量监测及远程开关阀功能的电动阀门终端。基于硬件构件进行传感器接口原理图绘制及布板,结合驱动软件进行硬件测试。基于软件构件化编程原则,完成终端软件设计,实现阀门信息的采集与发送。(2)设计Web网页、微信小程序作为用户应用程序。基于实验室前期开发的云侦听程序进行适应性优化,实现终端与用户应用程序之间的信息交互,同时增加故障告警、设备定位、终端远程更新等功能。用户应用程序基于浏览器/服务器架构开发,设计了远程控制、告警管理、数据可视化等功能模块,实现了电动阀门远程故障监测。(3)基于长短期记忆(LSTM)神经网络对终端建立故障预测模型。根据终端历史数据,对LSTM神经网络进行训练,通过实验对比确定故障预测模型,实现对终端采集的H2S、H2浓度等历史数据以及综合故障概率的预测。通过预测数据与告警阈值的比较,对未来半小时内的终端安全以及运行故障进行准确描述。通过数次软硬件联合测试、优化,系统已于2021年12月开始在合作单位部署测试,目前已进入终试阶段。测试结果表明本系统可以对电动阀门及气体浓度进行实时监测,对相关数据进行实时更新与维护,对终端的故障概率进行精准预测,有助于提高化工行业对于阀门的远程故障监测水平,达到了本研究的预期目标。

基于物联网的电力设备监测管理系统设计与实现

这是一篇关于NB-IoT,RFID,物联网,B/S客户端,设备管理的论文, 主要内容为电力企业具有大量的电力设备,是典型的资产密集型企业,因此如何有效地对电力设备进行管理对保证电力企业高效和可靠地运营具有重要意义。早期工作人员通过手写记录的方式对电力设备进行管理,该方式费时费力且容易出现错记和漏记的情况。目前RFID标签在电力设备管理任务中被广泛使用,但多数是离线且仅作为标识来使用,并未实现设备的在线物联。为解决以上问题并实现电力设备的有效管理,本文基于物联网技术设计并实现了电力设备监测管理系统。本文主要从感知标签和电力设备监测管理平台两个层面对系统进行设计。感知标签既具有感知和数据交互能力,又具有身份标识功能,通过STM32F103RCT6单片机搭载多种传感器对电力设备的位移、姿态以及所处环境的温湿度等参量进行采集,通过超高频RFID模块实现了身份标识和感知参量的耦合,通过NB-IoT模组完成数据传输。电力设备监测管理平台主要利用Java EE、Spring MVC、Tomcat服务器和My SQL数据库等技术,主要对前端页面、后台服务器以及数据库进行设计,既实现对感知标签采集的参量数据的处理和可视化显示,又支持电力设备的台账、设备运维以及报废等信息的记录从而实现设备全生命周期管理。完成感知标签和电力设备监测管理平台的研制,对系统进行测试来验证系统功能,先对网络通信进行测试,网络测试成功后,感知标签对采集的数据进行上传,通过电力设备监测管理平台可以查看温度、湿度、位移以及姿态等参量数据,也可完成电力设备各阶段的信息记录。经验证,本系统既实现电力设备全生命周期管理又可对感知参量进行实时监测。