基于MQTT协议和Gzip压缩算法的长期监测终端的研制
这是一篇关于长期监测,数据压缩,Gzip,数据传输,MQTT的论文, 主要内容为长期监测是指通过对某个系统、设备或环境等的数据采集和分析,对其进行长时间稳定运行情况的全面监测。该监测的目的是为了获取更加准确、全面、实时的数据信息,从而帮助人们更好地了解和预测该系统的性能状况、变化趋势和可能发生的故障风险。随着工业化和城市化的发展,长期监测系统越来越重要,然而,随着监测系统的运行时间增长,监测数据的规模和数量不断增加,给数据的管理、存储和分析带来了极大的工作量。因此,在面临数据传输的问题时,如何根据数据特点进行数据压缩与高效传输,来减少存储空间的占用和提升数据的传输速度,这是当前面临的一个重要挑战。为解决以上问题,本文设计了基于MQTT协议和Gzip压缩算法的长期监测终端,并对终端性能展开测试,主要研究内容和结论如下:(1)提出了适用于长期监测终端的数据压缩算法与MQTT传输方案。Gzip压缩算法通过LZ77与Huffman两个子算法构成,其中,LZ77算法通过寻找数据中的重复序列来实现压缩,Huffman编码算法根据数据出现频率,分配编码来实现压缩;MQTT传输协议使用EMQ的开源服务端EMQX和Eclipse Paho客户端实现,并完成了MQTT中C++库的安装与主题设定。(2)根据长期监测需求,确定了终端总体结构为数据采集层、网络通信层和用户管理层的三层结构设计。设计的硬件由基于Nano Pi R1的主控制模块、基于GC-97001C光纤光栅解调仪的数据采集模块和基于USR-G800 V2的通信模块组成,并设计了基于风能与太阳能的供电方案;通过C++和VS开发平台实现了终端的软件设计,该软件具有数据采集控制、数据上传、数据缓存重传和数据补发等功能。(3)搭建长期监测终端测试平台,对终端的性能进行了测试。结果表明:在极限工作状态整机功耗为22.2W,可实现3天自供电;与信号源对比,传输数据完整无误;对比其他传输方案传输时间缩短35.83%,数据丢包率减少39.60%;终端压缩率控制在11.97%以下,压缩解压效率高,有效节省传输带宽;并将终端应用于实际工程中,通过监测数据计算出的索力误差小于8%,平均数据丢失率0.85%,平均传输时间0.77s,证明了该终端在工程实践中具有很好的精度和可靠性。综上所述,本文针对长期监测特点研制的长期监测终端,具有数据压缩率高、传输速度快和数据丢包率小的优点,具有很好的市场前景,可广泛应用于长期监测领域。
烟气黑度多媒体监控系统
这是一篇关于远程视频监控,林格曼黑度,数据压缩,B/S架构的论文, 主要内容为远程视频监控技术在当今己得到了广泛的应用,计算机图像识别技术也己非常成熟,通过远程视频监控和计算机图像处理技术,实现对烟气排放的自动监测,具有节约人力资源、检测结果客观公正、不受天气制约和连续监测等优点,在环境保护方面可以发挥十分重要的作用。 首先介绍了烟气黑度检测的理论,包括背景扣除算法、BP网络学习算法和高斯混合模型算法,提出了基于计算机图像识别的烟气排放自动监测方法,它由监控点图像处理系统和监控中心自动监控系统组成,该方法可应用于工业企业烟气排放的自动检测,若有超标排放,系统自动发出警告,显示出该超标排放的点位和烟气林格曼黑度的级别,特别适用于网络信息化管理。然后介绍了与视频监控相关的技术,包括图像数据的采集、压缩、传输,网络以及存储。 最后,论述了系统的硬件结构组成,它由前端和监控中心两大模块组成,前端完成图像数据的采集与压缩,监控中心完成图像的实时处理,监测烟气黑度是否超标,并且把超标数据存入数据库内,还可以实现对超标数据的查询、回放以及发送控制指令到前端。软件部分由B／S架构组成,此架构的好处是系统不需要安装客户端软件,它运行在客户端的浏览器之上,系统升级或维护时只需更新服务器端软件即可,这样就大大简化了客户端电脑载荷,减轻了系统维护与升级的成本和工作量,降低了用户的总体成本。
云机器人同步定位与地图构建技术研究
这是一篇关于SLAM,云机器人,ROS,多机器人,数据压缩的论文, 主要内容为随着机器人技术的发展,人们对与机器人的任务需求也日益复杂化、密集化。与此同时,由于体积、能耗、成本等的限制,机器人本身的计算资源(例如嵌入式板载计算机的计算能力)往往是有限的,无法满足处理复杂任务的需要。云计算技术的兴起为解决这一矛盾带来了机遇。通过在后台以“资源即服务”形式支撑机器人任务的高效遂行,云机器人架构为机器人技术发展注入了新的潜力,云计算与机器人的结合逐渐成为了学术界的研究热点。同步定位与地图构建(Simultaneous Localization and Mapping,SLAM)问题是机器人领域的经典问题,关注机器人如何实时感知环境地图并同步确定自身位置,被认为是机器人实现真正自主化的第一步。传统解决方案完全在机器人本地执行,由于机器人自身资源的局限性,其执行速度和精度很难满足实际机器人应用的需求。本文围绕云机器人架构下的SLAM问题解决方案展开研究,通过云端来弥补机器人本地资源的不足。本文的主要工作体现以下四个方面:1)提出基于云机器人的SLAM服务架构。该架构将SLAM过程中计算密集型的数据处理及数据计算阶段放到云端,以云服务的方式提供给一个或多个机器人使用。机器人在运行时主动申请SLAM服务,向该服务持续提供环境感知数据,即能获得所构建的地图和自身定位,而不用关心SLAM过程是如何实现的、计算资源是否足够等问题。2)设计实现了云机器人SLAM服务原型系统。在所提出的云机器人下的SLAM服务架构指导下,设计实现了云机器人SLAM服务原型系统。该系统可分为两个层次,一个是本地+远端协同完成SLAM任务,是机器人向云端请求SLAM服务的简单模型;二是在该模型上实现本地主动申请服务以及远程端扩展形成云端,而完成整个架构的实现。3)设计实现了云端和机器人端之间的数据通信优化机制。在云机器人架构下,机器人端需持续向云端提供RGB-D视频数据,可能会超过机器人无线网络带宽的限制。本文在云机器人SLAM服务原型系统中设计实现了基于数据压缩的数据通信优化机制。4)在目前被广泛接受的机器人操作系统ROS之上部署了云机器人SLAM服务原型系统,并基于真实机器人对其功能和性能进行了测试评估,验证了云机器人架构所带来的收益。
基于CAN总线的车身数据远程监控系统研发
这是一篇关于CAN总线,C/S架构,数据压缩,远程监控,NAND-Flash的论文, 主要内容为随着汽车科技的飞速发展，汽车已经和人们的日常生活密不可分，但人们在行车过程中却缺乏对汽车故障的实时有效的监控与预防，以往已经出现的车载故障诊断产品多数是以外挂设备的设形式出现，并且需要外接传感器等设备来完成对车况数据的监控，这样会造成监控数据过少，无法获取想要的车身数据和系统不易扩展等缺点。汽车电子发展到现在，车身CAN总线早已成为故障诊断的标准总线，且集成在OBD接口上，通过CAN总线采集的数据既能保证数据的实时、准确性，又不需要外接线路，方便系统的扩展，所以结合CAN总线的车身数据远程监控能够更好地实时精准地获知汽车的车况，通过对当前车况的分析可以预判车辆存在的隐患，从而提前做出预防，并且工程师也可以实现远程诊断，远程维修等工作。 本系统结合了CAN总线采集技术，NAND-Flash存储技术、3G远程数据传输技术、计算机技术等，下位机处理器分别采用LPC17xx系列芯片与51单片机完成主-协处理器的工作方式，完成对采集到的车身及GPS数据记录整理并打包压缩后将其通过DTU发送到远程服务器，服务器软件完成对数据的解析并入库。客户端通过向服务器发送请求来获取车身数据，在收到数据后完成汽车的定位以及车身数据的实时显示。本系统通过CAN总线技术采集到的车身故障诊断数据可达到数十种，能很好地帮助车辆完成远程汽车故障诊断。另外，本文提出了一种针对小格式数据帧的无损压缩方案，该方案基于Huffman编码进行了改进，能够有效地提高小格式数据的无损压缩率，解决在远程监控中小格式数据的传输流量过大的问题。软件系统设计上，服务器与客户端软件开发上采用了C/S三层架构，将服务器与客户端分离，服务器完成底层驱动、数据库维护等工作，客户端采用电子地图完成车辆定位，另外还包括友好的人机界面设计，后台数据文件备份等，能很好地完成行车过程中的实时定位与数据监测。整套系统同时也采用开放数据平台的设计理念，公开客户端后台数据文件，支持开发者们利用数据进行二次开发。 依照方案进行设计开发后，系统目前已经完成以下工作：能够完成CAN总线数据的采集与Flash实时存储；能够通过DTU远程发送并通过客户端收到数据；数据压缩算法完成理论与仿真；客户端完成电子地图定位与第一版界面与功能设计；客户端集成USB读取功能，并内置模板转换算法与配置文件功能，能够完成终端设备中CAN存储数据的读取与转换；联调基本完成，C/S系统功能模型已经搭建完毕。
基于web应用的创客教育资源共享平台设计与实现
这是一篇关于创客平台,SSH框架,Shiro,Dubbo,数据压缩,文本聚类的论文, 主要内容为随着全球互联网的普及,使得各种编程语言得以发展,导致了各种优秀且稳定的系统框架的出现。各个基于web应用的资源管理平台受到了各行各业的青睐,特别是教育行业的公司作为重点关注的对象。而在创新领域,出现了这样的一批人。他们对新鲜的事物有着浓厚的兴趣和爱好,努力通过实践来证明自己的创意,并有着将创意变成现实的目标——人们将其称之为“创客”。本课题是基于web应用的创客教育资源共享平台的设计与实现,其主要目的是为了更好地宣传创新的重要性,让更多的业者了解创客思想以及其产业特点,推动创客运动的发展。本篇论文的主要工作如下:(1)开发一个共享平台,为创客提供展示自己创意作品的机会。让更多的人通过该平台展示的作品、以及平台用户分享的相关学习视频来了解创客。(2)对项目进行了初期的需求分析、可行性分析,完成了系统的功能设计、中期的详细设计,最终全部实现创客平台的功能需求。(3)根据项目的需求,设计了该系统底层的数据库结构以及表结构,并配置了平台数据库的连接信息。(4)通过使用数据压缩算法来优化平台传输数据的性能,使用文本聚类算法来实现作品的自动分类,使得平台的功能更为完善、流畅。应公司实际应用需求,本创客平台系统所使用的框架是SSH,同时在主体框架上集成了Shiro安全框架和Dubbo分布式框架来保证平台的安全性和负载均衡。最后使用了哈夫曼编码以及k-means算法来对平台的性能进行优化,使得该创客平台能够稳定、高效地运行。
云机器人同步定位与地图构建技术研究
这是一篇关于SLAM,云机器人,ROS,多机器人,数据压缩的论文, 主要内容为随着机器人技术的发展,人们对与机器人的任务需求也日益复杂化、密集化。与此同时,由于体积、能耗、成本等的限制,机器人本身的计算资源(例如嵌入式板载计算机的计算能力)往往是有限的,无法满足处理复杂任务的需要。云计算技术的兴起为解决这一矛盾带来了机遇。通过在后台以“资源即服务”形式支撑机器人任务的高效遂行,云机器人架构为机器人技术发展注入了新的潜力,云计算与机器人的结合逐渐成为了学术界的研究热点。同步定位与地图构建(Simultaneous Localization and Mapping,SLAM)问题是机器人领域的经典问题,关注机器人如何实时感知环境地图并同步确定自身位置,被认为是机器人实现真正自主化的第一步。传统解决方案完全在机器人本地执行,由于机器人自身资源的局限性,其执行速度和精度很难满足实际机器人应用的需求。本文围绕云机器人架构下的SLAM问题解决方案展开研究,通过云端来弥补机器人本地资源的不足。本文的主要工作体现以下四个方面:1)提出基于云机器人的SLAM服务架构。该架构将SLAM过程中计算密集型的数据处理及数据计算阶段放到云端,以云服务的方式提供给一个或多个机器人使用。机器人在运行时主动申请SLAM服务,向该服务持续提供环境感知数据,即能获得所构建的地图和自身定位,而不用关心SLAM过程是如何实现的、计算资源是否足够等问题。2)设计实现了云机器人SLAM服务原型系统。在所提出的云机器人下的SLAM服务架构指导下,设计实现了云机器人SLAM服务原型系统。该系统可分为两个层次,一个是本地+远端协同完成SLAM任务,是机器人向云端请求SLAM服务的简单模型;二是在该模型上实现本地主动申请服务以及远程端扩展形成云端,而完成整个架构的实现。3)设计实现了云端和机器人端之间的数据通信优化机制。在云机器人架构下,机器人端需持续向云端提供RGB-D视频数据,可能会超过机器人无线网络带宽的限制。本文在云机器人SLAM服务原型系统中设计实现了基于数据压缩的数据通信优化机制。4)在目前被广泛接受的机器人操作系统ROS之上部署了云机器人SLAM服务原型系统,并基于真实机器人对其功能和性能进行了测试评估,验证了云机器人架构所带来的收益。
基于web应用的创客教育资源共享平台设计与实现
这是一篇关于创客平台,SSH框架,Shiro,Dubbo,数据压缩,文本聚类的论文, 主要内容为随着全球互联网的普及,使得各种编程语言得以发展,导致了各种优秀且稳定的系统框架的出现。各个基于web应用的资源管理平台受到了各行各业的青睐,特别是教育行业的公司作为重点关注的对象。而在创新领域,出现了这样的一批人。他们对新鲜的事物有着浓厚的兴趣和爱好,努力通过实践来证明自己的创意,并有着将创意变成现实的目标——人们将其称之为“创客”。本课题是基于web应用的创客教育资源共享平台的设计与实现,其主要目的是为了更好地宣传创新的重要性,让更多的业者了解创客思想以及其产业特点,推动创客运动的发展。本篇论文的主要工作如下:(1)开发一个共享平台,为创客提供展示自己创意作品的机会。让更多的人通过该平台展示的作品、以及平台用户分享的相关学习视频来了解创客。(2)对项目进行了初期的需求分析、可行性分析,完成了系统的功能设计、中期的详细设计,最终全部实现创客平台的功能需求。(3)根据项目的需求,设计了该系统底层的数据库结构以及表结构,并配置了平台数据库的连接信息。(4)通过使用数据压缩算法来优化平台传输数据的性能,使用文本聚类算法来实现作品的自动分类,使得平台的功能更为完善、流畅。应公司实际应用需求,本创客平台系统所使用的框架是SSH,同时在主体框架上集成了Shiro安全框架和Dubbo分布式框架来保证平台的安全性和负载均衡。最后使用了哈夫曼编码以及k-means算法来对平台的性能进行优化,使得该创客平台能够稳定、高效地运行。
大型设备交互式网络控制系统的设计与实现
这是一篇关于远程控制,实时传输,MPEG4,RTP,数据压缩,数据包,DirectShow,流媒体的论文, 主要内容为远程网络控制是一个应用十分广泛的领域,当今发达的网络使得这一领域的面貌发生了根本的变化。远程网络控制技术是为了使人们可以在远离设备的地方及时了解设备的运行状态并对其运行状态进行控制而产生的一种网络控制技术。 在网络已经普及的今天,使用远程控制技术可以提高企业的劳动生产率,加强企业的竞争力。目前远程网络控制技术已经广泛的应用于远程医疗、生产等方面,本论文主要是把这一新兴技术运用于传统的实验室教学管理中,实现对实验室大型设备的远程网络控制。 在远程网络控制系统中,系统的管理数据、被控对象实时状态信息以及现场实时信息等都要通过网络来传输,因此,系统基于网络的数据传输机制,尤其是实时数据传输机制将左右远程控制系统的控制特性。 本文重点研究了基于因特网远程控制的数据实时传输问题,根据系统需要传输的各类数据的不同特点,具体给出了采用不同协议的解决方案,设计了一种基于RTP的MPEG4视频流网络传输系统,并对传输过程中可能出现的数据包丢失和网络诱导时延问题进行了探讨,完成了客户端和服务器端的控制界面的编程设计。论文首先介绍了远程控制系统的发展和应用,指出了其研究的科学意义和应用前景,深入研究了远程网络控制系统的国内外研究现状。 第二,给出了本系统的总体设计,包括系统的硬件组成,网络实时视频传输系统的设计及服务器端和客户端的设计。并介绍了实现该系统要用到的关键技术,包括视频编解码标准,流媒体技术,DirectShow技术和Winsock技术。 第三,重点分析研究了基于因特网远程控制的数据传输问题。在分析了TCP协议的可靠性和UDP协议的高效性及低时延性的基础上,指出了这两种协议在实时数据传输和远程控制中的不足,确定了远程控制系统的实时传输协议;针对系统需要传输大量各类数据的问题,首先对数据进行了分析归类,根据各类数据的不同特点,具体给出了采用不同传输协议的解决方案。接着设计了基于RTP/UDP的实时数据传输协议,提出了协议的设计原则,详细设计与实现了远程控制中RTP及RTCP协议的报文,完成了协议的软件实现,并编程实现了实时数据的发送和接收。 第四,论文通过对MPEG4和其他压缩协议的比较,决定采用XviD MPEG4 Codec对视频数据进行压缩。XviD MPEG4 Codec是应用MPEG4技术的数字视频编解码器。在客户端则采用DivX Decoder对视频数据进行解压缩。接着采用了DirectX中的DirectShow技术实现了视频数据的获取和回放。并且运用Winsock实现了客户端和服务器端的网络连接。 最后,提出了采用客户/服务器模式来完成系统的客户端和服务器端编程的实现。并确定该客户/服务器模式采用监听/连接方式来实现。接着详细给出了客户端和服务器端的软件设计。
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