時間：2022-05-07 02:55:53
導語：在室內(nèi)系統(tǒng)設計論文的撰寫旅程中，學習并吸收他人佳作的精髓是一條寶貴的路徑，好期刊匯集了一篇優(yōu)秀范文，愿這些內(nèi)容能夠啟發(fā)您的創(chuàng)作靈感，引領您探索更多的創(chuàng)作可能。
1主控電路
系統(tǒng)的主控電路如圖2所示，由單片機學習開發(fā)板中的最小系統(tǒng)電路來完成。
2外圍電路
本系統(tǒng)的外圍電路基于主控電路的配置，包括溫度傳感器DS18B20、nokia5110液晶顯示屏、風扇(電動機驅動)、鍵盤、蜂鳴器、濕度傳感器濕度傳感器DHT11、可燃性氣體濃度傳感器MQ－2、加熱器YF3030012160J等。其中風扇(電動機驅動)、鍵盤、蜂鳴器等器件開發(fā)板上自帶，只需要配置剩余的器件即可。圖3溫度傳感器模塊原理圖溫度傳感器模塊原理圖如圖3所示，溫度傳感器的測溫范圍為－55℃－125℃，當室內(nèi)溫度高于設置值30℃時，系統(tǒng)將報警，同時單片機通過達林頓管，啟動風扇，進行換氣，降低室內(nèi)溫度，直到達到預期要求;當室內(nèi)溫度低于設置值(20℃)時，系統(tǒng)將報警，同時單片機通過繼電器，控制12V直流電源，啟動加熱器加熱，直到達到預期要求。加熱器工作時的表面溫度為160±10℃;加熱器模塊原理圖如圖4所示。濕度傳感器模塊原理圖如圖5所示，濕度傳感器的測量范圍20－90%，當室內(nèi)氣體濕度高于設置值(60%)時，單片機控制風扇的開啟，進行換氣，降低濕度，直到達到預期要求?？扇夹詺怏w濃度傳感器模塊原理圖如圖6所示，當室內(nèi)可燃性氣體濃度高于設置值(25%)時，系統(tǒng)將報警，同時，單片機將驅動風扇，進行換氣，降低可燃性氣體濃度。
3系統(tǒng)的實現(xiàn)
整個系統(tǒng)主要是由STC12C5A60S2單片機學習開發(fā)板中的最小系統(tǒng)電路和溫度傳感器DS18B20、圖5濕度傳感器模塊原理圖圖6可燃性氣體濃度傳感器模塊原理圖nokia5110液晶顯示屏、風扇(電動機驅動)、鍵盤、蜂鳴器、濕度傳感器濕度傳感器DHT11、可燃性氣體濃度傳感器MQ－2、加熱器YF3030012160J、等模塊電路構成，系統(tǒng)的實物圖如圖7所示。系統(tǒng)的主要功能是對室內(nèi)的溫度、濕度和可燃性氣體濃度進行監(jiān)控，并在LCD液晶顯示屏上進行顯示，如圖8所示。為了更好地滿足人們的需求，提高環(huán)境的舒適度，人們能夠根據(jù)自身需要調(diào)整溫度、濕度的設置值。圖7系統(tǒng)的實物圖圖8監(jiān)測數(shù)據(jù)的顯示圖5結論本文設計的室內(nèi)環(huán)境監(jiān)控系統(tǒng)采用STC12C5A60S2單片機作為系統(tǒng)的主控電路，以溫度傳感器DS18B20、濕度傳感器DHT11、可燃性氣體濃度傳感器MQ－2、nokia5110液晶顯示屏、加熱器YF3030012160J、風扇(電動機驅動)、蜂鳴器、鍵盤等外部設備，實現(xiàn)了室內(nèi)溫度、濕度、可燃性氣體濃度的檢測、顯示、報警、控制等功能。與傳統(tǒng)的恒溫控制系統(tǒng)相比較，該系統(tǒng)集溫度、濕度、可燃性氣體濃度檢測、控制和報警于一體，成本較低，性能穩(wěn)定，應用前景廣泛，市場潛力較大，將環(huán)境監(jiān)控系統(tǒng)應用于日常生活，能夠滿足了人們的生活需求，有利于改善人們的環(huán)境質(zhì)量。
本文作者：劉姜濤工作單位：湖北第二師范學院
摘要：室內(nèi)排水管道的建筑安裝施工，應該為用戶提供符合使用功能的舒適、衛(wèi)生、安全、方便的衛(wèi)生設施。但室內(nèi)給排水工程交付使用后，因管道堵塞或其它問題，常常會造成污水溢流、污染生活環(huán)境。如何通過合理的施工和正確的監(jiān)理手段使室內(nèi)排水管道施工趨于合理與完善值得探討。
關鍵詞：室內(nèi)排水管道;施工監(jiān)理控制;污水排水管道安裝;雨水管道安裝
0引言
由于建筑施工是個系統(tǒng)工程，室內(nèi)排水管道施工不當就可能出現(xiàn)堵塞的現(xiàn)象，特別是衛(wèi)生間排水管口與地漏更為嚴重。因此，有必要對室內(nèi)排水管道系統(tǒng)施工控制的各各節(jié)點加以分析，并在重點部位加以控制，以提高室內(nèi)排水管道施工的質(zhì)量。
1污水排水管道與配件安裝檢查
1.1主要控制項目①隱蔽或埋地的排水管道在隱蔽前必須做灌水試驗，其灌水高度應不低于底層衛(wèi)生器具的上邊緣或底層地面的高度。檢驗的方法是：滿水15min水面下降后，再灌滿觀察5min，液面不降，管道及接口無滲漏為合格。②生活汗水鑄鐵管道及塑料管道的坡度必須符合設計的要求及相關規(guī)定。③排水塑料管必須按設計要求及位置裝設伸縮節(jié)。如設計無要求時，伸縮節(jié)間距不得大于4米。高層建筑中明設排水顏料管道應按設計要求設置阻火圈或防火套管。此項檢驗的方法主要是觀察檢查。④排水主立管及水平干管管道均應做通求實驗，通球球徑不應小于排水管道管徑的三分之二，通球率必須達到100%。
1.2一般項目的控制
1.2.1在生活污水管道上設置的檢查口或清掃口，當設計無要求時應符合下面的規(guī)定：一是，在立管上應每隔一層設置一個檢查口，但在最底層和有衛(wèi)生器具的最高層必須設置。如為兩層建筑時，可僅在底層設置閉立管檢查口，如有乙字彎管時，則在該層乙字彎管的上部設置檢查口。檢查口中心高度距操作地面一般為一米，允許偏差±20mm；檢查檢查口的朝向應便于檢修。暗裝立管，在檢查口處應安裝檢修門；二是，在連接兩個及兩個以上大便器或三個及三個以上衛(wèi)生器具的污水橫管上應設置清掃口。當污水管在樓板下懸吊敷設時，可將清掃口設在上一層樓地面上，污水管起點的清掃口與管道相垂直的墻面距離不得小于200mm；或污水管起點設置堵頭代替清掃口時，與墻面距離不得小于400mm。三是，在轉角小于135°的污水橫管上，應設置檢查口或清掃口；四是，在污水橫管的直線管段，應按設計要求的距離設置檢查口或清掃口。
1.2.2埋在地下或地板下的排水管道的檢查口，應設在檢查井內(nèi)。井底表面標高與檢查口的法蘭相平，井底表面應有5%的坡度，坡向檢查口。
1.2.3金屬排水管道上的吊鉤或卡箍應固定在承重結構上。固定件間距：橫管不大于兩米；立管不大于三米。樓層高度小于或等于四米，立管可安裝一個固定件。立管底部的彎管處應設支墩或采取固定措施。排水顏料管道支、吊架間距應符合相關建筑標準的規(guī)定。
1.2.4排水通氣管不得與風道或煙道連接，且應符合下面的規(guī)定：一是通氣管應高出屋面300mm，但必須大于最大積雪厚度；二是在通氣管出口四米以內(nèi)有門窗時，通氣管應高出門、窗頂600mm或引向無門、窗一側；三是在經(jīng)常有人停留的平屋頂上，通氣管應高出屋面兩米，并應根據(jù)防雷要求設置防雷裝置；四是如層頂有隔熱層應從隔熱層板面算起。
1.2.5如安裝未經(jīng)消毒處理的醫(yī)院含菌污水管道，不得與其他排水管道直接連接。
1.2.6飲食業(yè)工藝設備引出的排水管及飲用水水箱的溢流管，不得與污水管道直接連接，并應留出不小于100mm的隔斷。
1.2.7通向室外的排水管，穿過墻壁或基礎必須下返時，應采用45°三通和45°彎頭連接，并應在垂直管段頂部設置清掃口。
1.2.8由室內(nèi)通向室外排水檢查井的排水管，井內(nèi)引入管應高于排出管或兩管頂相平，并有不小于90°的水流轉角，如跌落差大于300mm可不受角度限制。
1.2.9用于室內(nèi)排水的水平管道與水平管道、水平管道與立管的連接，應采用45°三通或45°四通和90°斜四通。立管與排出管端部的連接，應采用兩個45°彎頭或曲率半徑不小于四倍管徑的90°彎頭。
1.2.10室內(nèi)排水管道安裝的允許偏差應符合設計要注和相關建筑規(guī)范。
2雨水管道及配件安裝的檢查
2.1主要控制項目①安裝在室內(nèi)的雨水管道安裝后應做灌水試驗，灌水高度必須到每根立管上部的雨水斗。②雨水管道如采用塑料管，其伸縮節(jié)安裝應符合設計要求。③懸吊式雨水管道的敷設坡度不得小于5‰；埋地雨水管道的最小坡度，應符合相關的設計規(guī)范的要求。公務員之家
2.2一般項目的控制①雨水管道不得與生活污水管道相連接。②雨水斗管的連接應固定在屋面承重結構上。雨水斗邊屋面連接處應嚴密不漏。連接管管徑在設計沒有要求時，不得小于100mm。③懸吊式雨水管道的檢查口或帶法蘭堵口的三通的間距不得大于相關的技術規(guī)定。④雨水管道安裝的允許偏差及雨水鋼管道焊口允許偏差均應符合相關的技術規(guī)定及設計要求。
3對室內(nèi)排水管道施工質(zhì)量檢查應重點注意的問題
①通向室外的排水管下返出戶時，應在垂直管段頂部設置清掃口。②柔性連接機制排水鑄鐵管立管根部加支撐。立管根部沒有支撐或不牢靠，管道支吊架間距過大，用臨時鉛絲固定管道造成管道接口松動漏水或塌腰倒坡。③排水塑料管應注意伸縮節(jié)和固定卡子的安裝位置。高層建筑明設排水塑料管應在立管穿頂板處設阻火圈，若立管在管井內(nèi)則阻火圈設在支管穿管井處。④考慮到將來檢修的方便，立管檢查口朝面應90°向外。⑤地漏水封深度不能小于50mm，地漏箅子及扣碗應便于取出，地漏排水應通暢。⑥排水管的坡度也是檢查的重點之一。如果管道安裝坡度不均勻，可能會出現(xiàn)局部倒坡。⑦生活污水管不得與雨水及空調(diào)冷凝水管合流。⑧高層建筑生活污水管道著層應單獨排出。⑨排水管道不得穿過沉降縫、伸縮縫、煙道和風道。⑩生活污水管道直線管段管徑100至150mm時，清掃口的最大間距為10米；管徑達到200mm及以上時，清掃口最大間距為20米。避免管道連接使用的三通、四通、彎頭等管件不符合規(guī)定的要求，這樣很可能會造成管道排污不暢或堵塞。避免管道支墩、支吊架不牢固、位置不合理。檢查時要注意埋在地下的污水管道有沒有設置檢查口，地上管道檢查口位置設置是否不當或漏設檢查口、清掃口。注意管道穿地下外墻或地下構筑物時有沒有做防水套管或穿套管安裝時防水捻口有沒有做好，立管及托吊支管穿衛(wèi)生間樓板時有沒有做很好的防水措施。埋地的污水管道以及有保溫和防結露保溫的管道、有吊頂?shù)奈鬯械豕堋⒐芫畠?nèi)的污水立管在隱蔽前一定要做好灌水試驗。管道和支架在做防腐、刷油之前如沒有做好除銹工作，可能會造成返銹，管道防腐如沒做好的話，支吊刷油漆可能會出現(xiàn)脫皮、起泡現(xiàn)象。塑料排水管道安裝之后還要注意成品的保護工作，如果保護不當也有可能造成污染和損壞。
4結語
室內(nèi)排水管道在施工過程中采用合理的技術措施，進行正確的施工和嚴格的監(jiān)理控制，對檢查和治理管道堵塞，搞好管道安裝與土建密切配合施工，提高工程質(zhì)量起著極其重要的保證作用。
【摘要】國內(nèi)外許多公司和研究機構展開了基于ZigBee技術的無線定位技術研究。不過在實際應用中，因各種外部環(huán)境的限制，許多算法存在有待改進的方面，本文主要是利用Zigbee實現(xiàn)基于RSSI的定位算法的研究，提取RSSI值。
【關鍵詞】無線組網(wǎng);室內(nèi)定位算法;RSSI值
1.ZigBee協(xié)議棧概述
ZigBee技術作為一種新興的低速率短距離無線通信技術，也是ZigBee聯(lián)盟（ZigBee Alliance）所主導的無線傳感器網(wǎng)絡技術標準。完整的ZigBee協(xié)議棧有物理層、MAC子層、網(wǎng)絡層、應用匯聚子層和高層應用規(guī)范層組成。每一層為上層提供一系列特殊的服務：數(shù)據(jù)實體提供數(shù)據(jù)傳輸服務，管理實體則提供所有其他的服務。所有的服務實體都通過服務接入點（SAP）為上層提供一個接口，每個SAP都支持一定數(shù)量的服務原語來實現(xiàn)所需的功能。
IEEE802.1 5.4-2003標準定義了底層：物理層（Physical Layer，PHY）和MAC層。IEEE802.15.4定義的PHY層分別工作在兩個頻段上：868/915MHz和2.4GHz。其中低頻段物理層覆蓋了868MHz的歐洲頻段和915MHz的美國與澳大利亞等國的頻段，高頻段則全球通用。IEEE802.1 5.4 MAC層采用CSMA.CA機制來控制信道接入，主要負責傳輸信標幀，同步以及提供可信賴的傳輸機制。
ZigBee聯(lián)盟在此基礎上定義了網(wǎng)絡層（Network Layer，NWK），應用層（Application Layer，APE）架構。網(wǎng)絡層的主要職責包括提供設備用來加入網(wǎng)絡和離開網(wǎng)絡的機制，提供數(shù)據(jù)幀傳輸?shù)陌踩珯C制和路由機制。應用匯聚層將主要負責把不同的應用映射到ZigBee網(wǎng)絡上。ZigBee設備對象（ZDO）負責定義設備在網(wǎng)絡中的角色（如ZigBee協(xié)調(diào)器或中斷設備），提出或響應綁定請求，以及建立網(wǎng)絡設備間的安全關系。ZigBee設備對象（ZDO）還要負責網(wǎng)絡設備的發(fā)現(xiàn)及判定對方提供服務類別。
2.實用室內(nèi)定位方法研究
2.1 基于RSSI的定位算法
基于距離的定位，關鍵在于準確的獲得節(jié)點間距離信息。從理論上來說，RSSI是收發(fā)雙方間所傳輸功率和距離的函數(shù)。接收信號強度將隨著距離的增加而減少，公式 給出了RSSI與距離d的理論關系式。其中，n為信號傳播常量，也稱為傳播指數(shù);d是到信號發(fā)送者的距離。A是在1米處的接收信號強度值。
三邊測距法的缺陷是：由于各個節(jié)點的硬件和功耗不盡相同，所測出的距離不可能是理想值，從而導致上面的三個圓未必剛好交于一點，在實際中，肯定是相交于一個小區(qū)域，因此利用此方法計算出來的（X，Y）坐標值存在一定的誤差。
3.基于ZigBee網(wǎng)絡的定位系統(tǒng)設計
3.1 定位系統(tǒng)結構圖
定位系統(tǒng)結構圖如圖3-1所示。無線傳感器定位網(wǎng)絡中存在3種功能類型的節(jié)點，分別為協(xié)調(diào)器、參考節(jié)點和盲節(jié)點。協(xié)調(diào)器有協(xié)調(diào)器來充當，它在整個系統(tǒng)中起著至關重要的作用，首先它要響應上位機發(fā)出的命令，開啟網(wǎng)絡，等待其它類型節(jié)點入網(wǎng)，其次還要接收各節(jié)點上傳的數(shù)據(jù)并傳送給上位機軟件處理。除完成自身特有功能外，協(xié)調(diào)器也可作為參考節(jié)點使用。參考節(jié)點是一類靜止的、已知自身位置坐標信息的節(jié)點，它的任務是接收包含定位相關參量如RSSI和LQI值的數(shù)據(jù)包，并計算RSSI等參量的平均值，最終在盲節(jié)點打包各參量平均值后，將其發(fā)送給協(xié)調(diào)器，傳回上位機監(jiān)測軟件處理。部分參考節(jié)點除完成參考節(jié)點相關功能外，它還具有鏈路路由功能。盲節(jié)點也稱之為待定位節(jié)點，定位的目的就是要獲得該類節(jié)點的位置坐標信息。
3.2 實驗結果
在PC機上，用串口助手顯示出提取到的RSSI值，結果如圖3-2所示。
紅色方框內(nèi)的數(shù)據(jù)就是提取到的RSSI值，和它的原碼。接收到RSSI值的數(shù)據(jù)包后，計算RSSI等參量的平均值，最終在盲節(jié)點打包各參量平均值后，將其發(fā)送給協(xié)調(diào)器，傳回上位機監(jiān)測軟件處理。
摘要：無人機又稱為空中機器人， 誕生于20 世紀50 年代， 近年來，旋翼飛行器作為空中機器人的一種平臺發(fā)展迅速，成為研究熱點。針對旋翼飛行器室內(nèi)定位問題，以Pixhawk開源飛控為下位機，實時解算四軸的電機輸入信號，利用Arduino單片機與光流計及超聲波傳感器構建上層導航控制器，實現(xiàn)系統(tǒng)定高、定點，進而為無人機面向任務的室內(nèi)自主飛行提供控制基礎。
關鍵詞：無人機；自主飛行；Pixhawk；Arduino
無人機又稱為空中機器人，誕生于20 世紀50 年代， 近年來，旋翼飛行器作為空中機器人的一種平臺發(fā)展迅速，成為研究熱點。國內(nèi)外各類機器人競賽，都不同程度地增加了旋翼飛行器自主飛行的項目，隨著技術日趨成熟， 高集成度、低成本的_源飛行控制器也受到行業(yè)相關者的廣泛關注。目前市面上開源飛控針對多旋翼低空下的定高設計普遍采用氣壓計定高的方式，定點采用GPS。低成本氣壓計內(nèi)部噪聲會有影響，氣壓計測量的是靜壓，外部氣流變化不會影響到靜壓，但實際上速度還是會干擾到靜壓，溫度濕度變化也會影響到氣壓度數(shù)，而定點只能在室外有GPS環(huán)境實現(xiàn)。閉源飛控的定高定點設計成本高。為此，設計一種基于Pixhawk開源飛控的室內(nèi)定位導航控制系統(tǒng)，可根據(jù)任務需求快速實現(xiàn)飛行器的自主飛行。
1 系統(tǒng)總體設計
系統(tǒng)控制方案如圖1所示，使用Arduino控制板對光流計與超聲波模塊的數(shù)據(jù)信息獲取，并進行濾噪處理，實現(xiàn)對無人機的高度測量，通過對光流計采集圖像的灰度處理，得出位置信息，實現(xiàn)目標點位信息采集任務。根據(jù)任務需求規(guī)劃的目標位置，采用PID控制算法得出航向、俯仰、滾轉及油門值，經(jīng)過比例換算后賦值給變量pwm，然a后把變量pwm值通過Arduino的pwm輸出引腳輸出到飛控的油門輸入接口，從而實現(xiàn)對無人機油門的控制，進而實現(xiàn)對旋翼飛行器的高度控制。
2 系統(tǒng)硬件組成
2.1 基于pixhawk的底層飛控設計
Pixhawk飛控在室內(nèi)定位系統(tǒng)中作為底層控制器，主要有兩個控制回路，分別為姿態(tài)控制與增穩(wěn)控制，姿態(tài)控制回路根據(jù)飛行器回傳的姿態(tài)角采用PID控制算法做角度控制，增穩(wěn)控制回路根據(jù)回傳的角速度進行穩(wěn)定控制。
Pixhawk飛控通過接收Arduino傳輸?shù)接烷T、俯仰、滾轉、航向四個通道的PWM信號，根據(jù)控制算法輸出四路PWM信號傳輸至電調(diào)以實現(xiàn)對飛行器的內(nèi)環(huán)控制。
姿態(tài)控制器包括PID控制器與輸出解算器兩部分，根據(jù)飛機回傳的姿態(tài)角采用PID控制算法做角度控制，表示繞機體坐標系軸的歐拉角，對應于慣性坐標系軸即俯仰角、滾轉角、航向角，Z為高度，分別為俯仰、滾轉、偏航及油門通道的輸入量。
2.2 定位導航系統(tǒng)設計
系統(tǒng)用于飛行控制數(shù)據(jù)處理的上位機為Arduino Mega 2560，定高測距采用HC-SR04超聲波模塊，光流計定位模塊采用機載攝像頭，通過對比回傳圖像能得到飛行器在某段時間內(nèi)的運動軌跡，從而推算出飛行器的運動速度和方向， 系統(tǒng)選用了PX4FLOW光流傳感器。
高度模塊實現(xiàn)由超聲波測量值與期望定高高度偏差作為輸入量進行PID控制，并加入由姿態(tài)角度變化引起的高度偏差，進行高度補償。
光流定位模塊是實現(xiàn)通過位置偏差求解姿態(tài)控制量。通過簡化飛行器的運動學方程可以得出每個姿態(tài)角僅有單個輸入，因此可以采用單輸入PID控制器。光流傳感器測得飛行器水平位移速度分量，通過將規(guī)劃位置與光流積分得到的位置運算得出位置偏差，進行PID控制。
3 系統(tǒng)軟件設計
以沿標定點定路線自主飛行為例闡述系統(tǒng)控制流程。飛行器啟動后，手搖起飛；進入?yún)?shù)初始化及系統(tǒng)自檢階段，通過則問詢是否切換為自主導航，未通過則返回遙操作；確認執(zhí)行自主導航任務，則系統(tǒng)依次讀取路線坐標、解算姿態(tài)期望值、計算高度補償及輸出PWM信號至電調(diào)，此過程中，需要實時問詢是否已到達目標位置點，如否，則繼續(xù)重復該步驟，如是則切換回遙操作，而確認不執(zhí)行自主導航則系統(tǒng)切換回遙操作。
4 結語
針對在平整地面上的較精確高度保持和設定目標任務下的良好條件一致性，課題對目標飛行器進行了系統(tǒng)設計，給出了基于Arduino的旋翼無人機室內(nèi)定位系統(tǒng)設計方案，為后續(xù)旋翼飛行器面向任務開展的室內(nèi)定位工作打下了良好基礎。
【摘要】 可見光通信技術是一類新型的技術，具有節(jié)約能源的特點，可以滿足當前社會的低碳需求，故此該技術的推廣意義非凡。當前，很多人開始關注室內(nèi)可見光的技術應用，我國的相關專業(yè)人員也開始將研究重點轉移到該項研究上，目的是發(fā)揮室內(nèi)可見光的最大功能。本文細致的闡述了通信技術關鍵性手段，并探究室內(nèi)可見光的關鍵技術應用要點，用以推進我國的技術發(fā)展，創(chuàng)新我國的通信技術。
【關鍵詞】 室內(nèi)可見光 通信系統(tǒng) 設計分析
室內(nèi)可見光通信技g的應用優(yōu)勢是能延長室內(nèi)的其他設施的應用年限，拓展我國通信領域的范圍，且在確保室內(nèi)設計滿足照明這一功能性要求的前提下，提升現(xiàn)有的通信效率。
一、概述室內(nèi)可見光通信技術
室內(nèi)可見光的通信技術是來2000年由日本提出的，主要是內(nèi)容是通過可見光的形式滿足信息傳遞要求。在大量的數(shù)據(jù)和實踐研究的基礎上，在2008年專業(yè)的室內(nèi)可見光系統(tǒng)應運而生，但初期發(fā)展時室內(nèi)的可見范圍較小。當前，我國有關室內(nèi)可見光的研究起步還較晚，一直到2006年，相關人員才提出有關室內(nèi)可見光的通信思想，并在2008年有新的突破，增加可見光的照明距離，讓其照明輻射范圍更遠。先進的室內(nèi)可見光通信傳輸技術的實現(xiàn)，一方面能提升照明設備的自身照明需要，且能體現(xiàn)出通信設備的功能性要求，方便人們現(xiàn)有生活的前提下，能滿足現(xiàn)代化發(fā)展的需要。故此，我國的相關專業(yè)技術人員致力于提高可見光的通信關注度，目的是更好的提升社會發(fā)展需求。
二、室內(nèi)可見光通信系統(tǒng)的關鍵技術
1、光纖通訊技術的應用。1.波分復用技術。在光纖通信技術中，波分復用技術就是將一系列有信息，但是波長不同的光信號合成一束，最后可以沿著單個光纖傳輸。而在接收端再用某種方法，將各個波長的光信號分開傳遞的通信技術。這種技術的特點可以同時在一根光纖上傳輸多路信號。而對于波分復用技術就是利用光纖的低損耗的波段為手段，增加光纖的傳輸容量，從而就可以使得一根光纖可以傳遞的信息的物理限度成倍的增加。同時，由于這種技術充分的減少了光纖的使用數(shù)量，有效的降低了建設成本，而對于故障的維修來說，也是十分的便利的。這樣，對系統(tǒng)的穩(wěn)定性也起到了更加穩(wěn)定的作用。2.光弧子通信技術。光弧子通信技術也是光纖通信技術的發(fā)展的一種技術方式。光弧子通信簡單來說就是光纖中的一種光脈沖無畸變傳輸?shù)恼_方式?？梢哉f光弧子通信技術的出現(xiàn)對于現(xiàn)代通信技術的發(fā)展具有里程碑式的意義。在光弧子通信技術中光弧子通信具有長距離不變形的特征，從而使其未來的發(fā)展前景更加廣闊。同時，光弧子通信技術具有其他技術所無法仿制的優(yōu)點。光弧子通信技術可以挑戰(zhàn)色散。利用光弧子通信技術色散的這一特性，就可以使得不同頻率的光波以不同的速度進行傳播。從而使得傳遞的光信號到達的時間也發(fā)生了變化，進而就造成了信號畸變失真的情況出現(xiàn)。
2、信道編碼技術。室內(nèi)可見光通信技術與其他通訊技術有著異曲同工之處，主要是信息傳輸中受到外界的各類因素干擾，數(shù)據(jù)極易出現(xiàn)亂碼的情況。應用信道編碼技術能讓通信系統(tǒng)的抗干擾性大大加強，提升信息傳輸中的安全性和有序性。傳統(tǒng)室內(nèi)可見光受傳輸中會受到距離的影響，導致很多信息如果距離傳輸時間過長就不能實現(xiàn)傳輸，但使用信道編碼技術能解決傳輸中的距離制約，延長信息傳輸?shù)木嚯x，便于用戶使用該系統(tǒng)傳輸信息。
3、分集接收系統(tǒng)。分集接收系統(tǒng)是室內(nèi)可見光通信傳輸系統(tǒng)的關鍵構成部分，該技術的應用能避免室內(nèi)可見光系統(tǒng)受到外界環(huán)境干擾導致信號失真，最終引發(fā)信息傳輸錯誤。分集接收系統(tǒng)的實現(xiàn)方式主要是探測器，即人們借助于室內(nèi)可見光的通信系統(tǒng)傳遞信息，技術人員使用探測器搜尋信號獲取信息，根據(jù)現(xiàn)有的檢查結果傳輸噪音最大的信號，從而排除小的噪音干擾，保障信息傳輸?shù)木珳市浴７旨邮占夹g中，要求廣電探測器的性能較高，設計分集接收系統(tǒng)時，工作人員合理布局室內(nèi)的分集系統(tǒng)，開展科學化的設置方式，讓技術人員能借助于光電探測器接收信息，實現(xiàn)數(shù)據(jù)采集。
4、正交頻分復用技術。正交頻分復用技術也是室內(nèi)可見光應用中較為常見的技術之一，該技術最早起源于2001年的日本，該技術能提升室內(nèi)可見光的傳輸效率。使用正交頻分復用技術，主要是將通信進行不同信道的傳輸，就如同光纖進進行不同路徑的傳輸一樣，應用多個正交子信號的強大功能，讓數(shù)據(jù)傳輸?shù)男始哟蟆５珣⒁馐褂谜活l分復用技術前，要編碼通信系統(tǒng)的各類信息，然后再借助調(diào)制光源的方式，滿足信息傳播的需求。
結語：室內(nèi)可見光通信技術是一種新型的信息通信技術，特點是具備能源節(jié)約的特點。最近幾年經(jīng)濟社會的逐年發(fā)展，關于室內(nèi)可見光的應用已經(jīng)有新的突破和發(fā)展，更迎來新的發(fā)展機遇?？梢姽庀到y(tǒng)為更好的優(yōu)化現(xiàn)有的性能，就要加強抗干擾和加快傳遞效率，并廣泛使用分集接收，信道編碼等關鍵性技術傳播手段，目的是為客戶提供良好的信息服務。
【摘要】隨著人們對基于位置的服務（Location Based Service， LBS）需求日益增大，以及無線通信技術的快速發(fā)展，無線定位技術成為了一個研究熱點。WIFI網(wǎng)絡具有通信快速、部署方便的特點，它在室內(nèi)場所受到歡迎。近年來，國內(nèi)大型交通樞紐站點的數(shù)目日益增多，經(jīng)濟的發(fā)展也促進了交通線路的增長，然而在大型的站點尋找目標位置，對于乘客來講還是有一定難度的，室內(nèi)定位導航在這種需求之下也應運而生。
【關鍵詞】WiFi 室內(nèi)定位 導航
0.引言
WiFi（Wireless Fidelity）“無線保真”，通過擁有眾多在業(yè)界領先的公司組成的WiFi聯(lián)盟的大力推動，加上W iFi自身具備覆蓋范圍大、無需布線、傳輸速率快和發(fā)射功率小的技術優(yōu)勢，這種技術的到了迅速的發(fā)展。由于現(xiàn)在的筆記本電腦、PDA和手機等都支持WiFi技術，用戶也有移動辦公的需求，WiFi技術被廣泛應用于各個行業(yè)。WiFi網(wǎng)絡的接入點遍布于酒店、咖啡廳、學校和醫(yī)院等場所?？梢哉fWiFi對我們生活的影響也越來越大。
定位服務市場同樣發(fā)展迅速，定位服務需求量也在迅速增長。例如，醫(yī)療行業(yè)中產(chǎn)房嬰兒防偷，貴重醫(yī)療設備的監(jiān)控；商場購物時在底下停車場需要定位，顧客消費習慣收集等；監(jiān)獄重點犯人跟蹤。
GPS衛(wèi)星定位，需要在相對空曠、高層建筑不密集的地方才能比較精確定位，在室內(nèi)基本無法使用，且耗電量較高。這是因為GPS的接收機在樓群密集的城市或者室內(nèi)工作的時候，由于信號強度受到建筑物的影響而大大衰減，導致定位精度低甚至不能夠完成定位。因此利用廣泛存在的WiFi網(wǎng)絡，對處于樓群密集或者室內(nèi)定位目標進行定位成為最佳選擇技術，有著非常好的發(fā)展前景，也被很多廠商認同。
使用WiFi進行室內(nèi)的定位，可以彌補GPS定位在建筑密集或者室內(nèi)應用的限制，對于擴大定位服務的應用行業(yè)和范圍，提高定位精度，降低部署成本，提高設備利用率，增強應對突發(fā)事件的救援能力，具有重要的社會意義。
1.基于WiFi的室內(nèi)定位系統(tǒng)設計
定位有主動定位和被動定位之分。被動定位主要在應用在應急場合，如在火災現(xiàn)場，消防人員可以通過無線定位迅速捕捉到受困人員所在位置，從而以最快的速度將受困人解救出來。本文涉及的WiFi定位系統(tǒng)屬于一個主動定位系統(tǒng)，一般用于一些服務場合，如在大型博覽會，用戶可以通過自己隨身攜帶的終端設備獲取自己當前的位置信息，同時系統(tǒng)會根據(jù)用戶所處的位置將對應的目的地。
對于第二次或者多次到達某交通樞紐的用戶，我們還可以與附近的商鋪進行合作，將服務信息推送給用戶，這樣便達到了游覽者和商家雙贏的目的。類似的室內(nèi)場合還很多，主要的應用價值在于定位用戶可以獲取自己在室內(nèi)的位置信息，系統(tǒng)可以根據(jù)用戶當前的位置，選擇性推送相關的基于位置的服務信息，這樣可以讓定位移動終端用戶獲取較好的基于位置的服務體驗。
本文設計的室內(nèi)定位系統(tǒng)擬采用客戶端/服務器架構，主要提供基本的定位功能，不同的系統(tǒng)使用者可以在服務器端的數(shù)據(jù)庫中添加各種豐富的基于位置的服務信息，從而提供LBS。
1.1系統(tǒng)總體框架
C/S （Client/Server）架構，是一種典型的軟件設計模式。在本文中，Client端為移動終端設備，Server端為計算機，他們的物理距離可以很遠，通過一定的通信方式實現(xiàn)信息的交互以及任務分擔。
Client程序將用戶的要求提交給Server程序，然后把Server程序執(zhí)行要求把結果并按照預先設定好的形式返回給用戶；Server程序通常一直處于開啟等待接收任務的狀態(tài)，當收到Client程序提出的服務請求后，執(zhí)行相應的任務把得到的結果返回給Client程序。
C/S結構中服務器端通常是一臺高配置的計算機，計算處理能力較強，因此系統(tǒng)很多計算繁雜的工作可以提交給服務器完成。在題基于WIFI室內(nèi)定位系統(tǒng)設計中，具體優(yōu)點表現(xiàn)在：其一，客戶端獲得響應的速度快?？蛻舳藨贸绦蜻\行于移動終端上，服務器和數(shù)據(jù)庫位于計算機上，當客戶端發(fā)起定位請求時，服務器程序根據(jù)預定的算法，查詢指紋數(shù)據(jù)庫執(zhí)行定位，送回定位結果，這樣大大減少了移動客戶端的計算工作，比起將這些工作交給計算能力較小的客戶端完成，響應速度要快很多。其二，指紋數(shù)據(jù)庫的儲存管理對定位用戶透明。在定位系統(tǒng)中，指紋數(shù)據(jù)庫中數(shù)據(jù)的儲存、讀取及管理功能，是由服務器程序來進行的，定位用戶無需也無權干涉這背后的工作。
1.2系統(tǒng)設計
定位客戶端和創(chuàng)建數(shù)據(jù)庫客戶端均是安裝在移動終端上，離線建立指紋數(shù)據(jù)庫時，系統(tǒng)管理員通過手機自帶的WiFi無線連接功能連到服務器所在的網(wǎng)絡，使得客戶端和服務器處在同一局域網(wǎng)內(nèi)，并按照設定好的參考點位置在每一個參考點使用創(chuàng)建數(shù)據(jù)庫客戶端采集WiFi信息，并B同當前的位置坐標傳送到服務器端。
系統(tǒng)的客戶端安裝在手機終端上，具有檢測WiFi信息、發(fā)送WiFi信息和定位請求、顯示定位結果的功能。后臺服務器運行于計算機上，具有接收WiFi信息，處理WiFi信息、連接讀取數(shù)據(jù)庫、執(zhí)行定位算法、發(fā)送定位結果的功能。
在線定位時，用戶啟動客戶端程序后，并發(fā)送一個定位請求到服務器，通過和服務器之間的socket通信進行數(shù)據(jù)傳輸，將掃描到的WiFi信號強度通過socket連接發(fā)送給服務器，最后接收服務器定位出的位置信息。兩個模塊的關系，如圖2.2-1所示：
定位服務器運行于計算機上并連接到互聯(lián)網(wǎng)。服務器主要負責輔助離線階段指紋數(shù)據(jù)庫的創(chuàng)建以及在線定位階段定位的執(zhí)行。開啟服務器后，相應會開啟一個監(jiān)聽線程進行socket監(jiān)聽，等待客戶端的指紋信息傳輸或者定位請求。當收到創(chuàng)建數(shù)據(jù)庫客戶端的指紋信息時，服務器要將接收到的指紋信息進行處理，再連接數(shù)據(jù)庫并將相應的WIFI信息存入其中。當收到定位客戶端的定位請求時，服務器讀取其中的WiFi信息，并讀取指紋數(shù)據(jù)庫中提前寫入的指紋信息，執(zhí)行相應的定位算法沾算出定位客戶端的當前位置，并將結果返回到定位客戶端。服務器端的模塊圖如2.2-2所示。
2.系統(tǒng)實現(xiàn)
終端設備接入WiFi后打開客戶端，設定起點與終點，點擊屏幕底部的“開始導航”按鈕，設備進入數(shù)據(jù)獲取與路徑規(guī)劃階段；
服務器端計算完畢后，將數(shù)據(jù)傳回客戶端，并在屏幕上顯示路徑，并進行實時定位，向用戶反饋路徑信息；
如果用戶與規(guī)劃路徑方向不相符，先彈出消息對話框進行提示，并詢問是否重新規(guī)劃和計算路線，經(jīng)用戶確認后，繼續(xù)進行導航或者重新計算路線。
導航結束后，系統(tǒng)提示是否結束導航，如需進行新的任務，可繼續(xù)重復以上步驟。
3.總結
本文研究基于WiFi室內(nèi)定位技術，設計了在交通樞紐場所內(nèi)，通過當前消費者廣泛使用智能手機作為終端的室內(nèi)定位導航系統(tǒng)，該系統(tǒng)實時獲取位置信息，路徑規(guī)劃，商家信息推送的功能，具有部署方便，兼容性好，定位準確等特點，適合當前基于現(xiàn)有的WiFi無線局域網(wǎng)，在大中型交通樞紐場所中進行部署。該系統(tǒng)也存在一定的不足 ，在算法方面需要進一步進行優(yōu)化以減少路徑規(guī)劃的響應時間。
WiFi技術的應用對于改善智能手機的用戶體驗是十分重要的，使得智能手機的功能性得到了很大程度的擴展。同時，隨著 WIFI 技術的不斷演進，其在智能手機中的應用也會呈現(xiàn)出不同的趨勢。
摘要：目前大多數(shù)校園學生上課簽到以人工點名方式為主，不僅浪費課堂時間，而且往往存在學生代替簽到的問題，不利于管理。該系統(tǒng)利用室榷ㄎ患際跏迪至嗽諳嚦記?、坑浾熼犥、缺侵@嶁訓裙δ埽方便任課教師以及班主任等及時了解學生考勤狀況。
關鍵詞：安卓；javaEE；學生簽到；自動辦公；室內(nèi)定位
目前，高校任課教師大多以點名簽到的方式進行學生出勤統(tǒng)計，以手工方式進行統(tǒng)計匯總，是非耗費課堂時間。為了解決傳統(tǒng)考勤方式的問題，減少任課教師的負擔，提高課堂時間利用效率，簡化考勤方式，本系統(tǒng)利用創(chuàng)新利用室內(nèi)定位技術結合安卓與javaEE技術開發(fā)設計了一款基于室內(nèi)定位技術的學生簽到系統(tǒng)。本系統(tǒng)采用安卓與JavaEE技術，Mysql作為數(shù)據(jù)庫，實現(xiàn)了C/S結構的考勤管理系統(tǒng)。本系統(tǒng)有三種用戶角色：學生、教師、管理員。學生用戶可以查看自己的考勤情況，如有異議即可向系統(tǒng)管理員或者相關任課教師提出反饋。教師主要是查看授課班級的出勤情況，可以按照時間節(jié)點進行查詢。管理員任務是負責學生課表、教師表、學生表、授課表等數(shù)據(jù)的導入導出日常維護工作。其中，學生端、教師端在Android端登錄，管理員功能在Web端登錄。
1 軟件總體結構
本系統(tǒng)的管理員功能在Web端實現(xiàn)，Web端使用JSP技術作為表現(xiàn)層，采用BootStrap、JQuery等富客戶端，提高瀏覽器兼容性。后臺采用SpringMVC、Spring、Mybatis開源框架集成開發(fā)而成，引入mail、短信接口進行信息及時推送，減少了消息的延時。采用Mysql作為開發(fā)數(shù)據(jù)庫，使得在數(shù)據(jù)庫端控制部分數(shù)據(jù)完整性成為可能[1]。采取jExcelAPI開源模塊讀寫excel文件，實現(xiàn)了從excel文件中讀取學生表、教師表、班級表等功能，以及從數(shù)據(jù)庫中導出數(shù)據(jù)到excel文件中去。
本系統(tǒng)的學生和任課教師用戶是在Android端登錄使用。安卓是以Linux為基礎的開源操作系統(tǒng)，主要使用于便攜設備，在人群中使用占比較大，可以滿足簽到系統(tǒng)大眾化的需求[2]。安卓端采用最新的Matrial Design設計語言，這讓按鈕的彈入彈出、卡片的滑入滑出以及不同界面之間變化的方式都具有了物理質(zhì)感，增強了用戶體驗。本系統(tǒng)利用Android本身的wifi工具包獲取周邊wifi的相關信息并執(zhí)行相關算法完成了室內(nèi)定位功能。本系統(tǒng)使用開源的HttpClient框架實現(xiàn)APP與tomcat服務器的長連接，并且實時接收來自服務器端的信息推送。
2.1 公共模塊
該模塊主要用于驗證用戶是否存在以及權限合法性，并根據(jù)不同身份返回不同標示碼。將該模塊作為通用接口，Web頁面通過ajax異步交互技術實現(xiàn)，Android端使用HttpClient異步提交方式。如果用戶輸入用戶名不存在或者密碼錯誤則系統(tǒng)會返回有關錯誤提示。如果信息正確則會顯示正確的頁面或者Activity，用戶可以根據(jù)功能模塊進行相關操作。
2.2 學生模塊
2.2.1 獲取周邊AP相關信息
首先建立包含響應掃描結果的接收器receiver，并且重載onReceive（）方法，通過registierReceiver（）方法將receiver向Android系統(tǒng)進行注冊。getSystemService（）方法用于獲得操作WIFI設備的句柄。最后用startScan（）方法啟動掃描。掃描結果將包含WIFI的SSID（Service Set Identifier，服務集標識）、MAC地址、RSSI（Received Signal Strength Indication，接收信號強度）等數(shù)據(jù)。
2.2.2 室內(nèi)定位模塊
RSSI測距在15m的近距離精度在2m以內(nèi)，可以滿足基本的室內(nèi)定位需求，大多數(shù)無限傳感網(wǎng)絡節(jié)點遠距離定位誤差較大[3]。本系統(tǒng)利用高校教學樓wifi充分覆蓋這一前提，在此基礎上采集了每個教室的可接收到AP的數(shù)據(jù)指紋，并且形成了一個指紋數(shù)據(jù)庫。在指紋匹配階段，對每個掃描到的AP（Wireless Access Point，無線訪問接入點）的RSSI值，設定一個選擇區(qū)間[RSSI-q，RSSI+q]，q為多次試驗得到的經(jīng)驗值并且可調(diào)整，在指紋庫中查找滿足此區(qū)間的位置點，若有n個位置點落在此區(qū)間范圍，則這些位置點分別取權值1/n，在其他的位置點責取權值為0。對所有接收到的AP做如上處理后，選出權值最大的位置點為估計位置。本系統(tǒng)并非得到準確的室內(nèi)位置，而是精準判斷學生用戶所在教室即可。
每次上課時，學生只需要打開APP，用自己學號與密碼登陸即可，無需其他操作，即可自動完成簽到，此時任課老師可及時查看班級學生的上課情況。
2.2.3 查看出勤信息
學生看查看當堂課的簽到情況，也可以查看過去學生本人出勤情況。查詢出的出勤信息分為缺勤、請假、正常三種情況。
2.2.4 反饋異常數(shù)據(jù)
由于RSSI的多徑效應，可能存在定位失敗而導致簽到失敗的情況。本系統(tǒng)通過引入短信與郵箱接口，學生可及時向任課教師或者管理員反饋異常數(shù)據(jù)，管理員及時更新升級定位指紋數(shù)據(jù)庫并將修改后的簽到情況手動更新正確。
2.3 教師模塊
2.3.1 查看班級當堂課出勤信息
教師可及時查看當堂課學生的簽到情況。安卓程序設計里，使用AChartEngine繪圖引擎，在安卓界面里可直觀顯示哪些學生缺勤。
2.3.2 按條件查詢出勤信息
任課教師可按照日期、學生姓名、上課地點等多種查詢條件查詢學生出勤情況，并以統(tǒng)計圖表的形式將數(shù)據(jù)可視化。
2.3.3 導出簽到表
任課教師可將查詢到的簽到情況導出xls、txt等常見數(shù)據(jù)格式，以便課后做更精確的統(tǒng)計等等。
2.3.4 反饋異常數(shù)據(jù)
任課教師若發(fā)現(xiàn)本系統(tǒng)出現(xiàn)異常，即可立即向管理員反饋，以便減少損失。
2.4 管理員模塊
2.4.1 學生、教師數(shù)據(jù)的增加、刪除、修改
學生、教師登陸的賬號、所在班級等數(shù)據(jù)，學生具有只讀權限，只能由管理員維護這些數(shù)據(jù)，不允許個人修改，密碼除外，個人信息的錄入工作主要由管理員負責，管理員可依照人員變動，對人員信息增加、刪除和修改。為了避免手工錄入工作量巨大，本系統(tǒng)在Web端設計了上傳xls文件，服務器端從xls文件中讀取數(shù)據(jù)并插入數(shù)據(jù)庫中，所有的學生信息按照設定的表單字段存儲在服務器的Mysql數(shù)據(jù)庫中[4]，節(jié)省了大量時間。
2.4.2 授n數(shù)據(jù)的增加、刪除、修改
授課數(shù)據(jù)包括授課教室、授課教師、授課班級以及授課時間。授課班級與班級中學生是一對多關系。授課時間由管理員錄入，如遇到節(jié)假日、考試放假等情況，并將其排除在授課時間之外，APP端接收到來自服務器端的推送，則在該時間段內(nèi)不會執(zhí)行簽到功能。
3 結束語
本系統(tǒng)將互聯(lián)網(wǎng)應用于簽到系統(tǒng)，更加充分發(fā)揮了網(wǎng)絡在高校教學資源中的重大作用，解決了點名簽到浪費課堂時間等等問題。利用C/S架構實現(xiàn)了移動辦公。以權限為驅動有利于模塊化設計開發(fā)，不同角色擁有不用功能，達到了考勤目的，具有應用價值。
摘 要：隨著人們對智能化生活需求的提高，傳統(tǒng)的室內(nèi)照明系統(tǒng)存在的布線復雜、電能浪費、不能遠程控制等諸多問題已經(jīng)無法滿足人們需求。為此，文章提出一種基于ZigBee技術的室內(nèi)智能照明控制系統(tǒng)設計方案。系統(tǒng)主要采用集射頻與微控制器于一體的片上系統(tǒng)CC2530為核心器件，實時采集現(xiàn)場光照強度調(diào)節(jié)照明光強、紅外感應人體活動自動開關照明。實驗測試表明，該系統(tǒng)操作方便、反應靈敏、更具人性化和節(jié)能等特點。
關鍵詞：ZigBee；智能照明；CC2530
1 概述
隨著無線通信技術的發(fā)展，各種智能設備與智能家居解決方案不斷推出，其中照明系統(tǒng)解決方案更是百花齊放。市場上的應用最為廣泛的聲控燈，其每一盞燈與聲控、光控、時鐘元件串聯(lián)在一起組成一個閉環(huán)被動執(zhí)行系統(tǒng)，當有一定大小的聲音傳入且環(huán)境光線較弱時，燈被點亮，延時一定時間后熄滅，看似已經(jīng)實現(xiàn)了照明設備的自動化，但這種控制僅僅適合樓道等場景使用，同時在點亮的時候需要一定大小的聲音，夜間容易產(chǎn)生噪音干擾，也容易被其他聲音干擾誤點亮。ZigBee技術應用于智能照明系統(tǒng)，能使系統(tǒng)中所有的照明設備在短距離內(nèi)自動組網(wǎng)，由協(xié)調(diào)器實現(xiàn)終端無線控制。各個照明設備也能實時判斷環(huán)境光線的強弱和是否有人員進入，做到感應開啟。這一控制系統(tǒng)不需要特定環(huán)境，也無需重新布線，只要對既有線路稍微做出更改便可實現(xiàn)無線智能控制。簡便的操作、便宜的價格、適用于大部分照明場景。
2 ZigBee技術
ZigBee是一種短距離、低復雜度、低耗能、低速率、低成本的無線短距離雙向網(wǎng)絡通信技術。因此具有廉價的市場定位，非常適合在照明系統(tǒng)中應用。
ZigBee技術介于無線標記和藍牙之間的技術方案工作組，主要用于近距離無線連接，采用IEEE 802.15.4技術標準。一個基于ZigBee的無線個人域網(wǎng)能支持高達254個節(jié)點。ZigBee采用自組網(wǎng)方式實現(xiàn)組網(wǎng)，在整個網(wǎng)絡范圍內(nèi)，節(jié)點之間以接力的方式通過無線電波來實現(xiàn)通信，通信效率非常高。
ZigBee組網(wǎng)方式主要有三種拓撲結構：星型結構、簇狀結構和網(wǎng)狀結構。星型拓撲結構包括一個協(xié)調(diào)器和多個終端，沒有路由，近距離傳輸。本照明系統(tǒng)采用星型網(wǎng)絡拓撲結構，由一個協(xié)調(diào)器和多個終端設備組成。在本ZigBee網(wǎng)絡中，協(xié)調(diào)器執(zhí)行命令的發(fā)送。協(xié)調(diào)器將控制命令發(fā)送到指定的節(jié)點，當指定的節(jié)點收到來自協(xié)調(diào)器的命令后，就做出指定的動作，而各個終端節(jié)點之間不能互相通信。
3 系統(tǒng)硬件設計
本系統(tǒng)在架設ZigBee無線通信網(wǎng)絡系統(tǒng)時所選擇的硬件平臺是CC2530模塊ZigBee開發(fā)套件。CC2530內(nèi)部已集成了一個8051微處理器與高性能的RF收發(fā)器。CC2350能以很低的成本建設強大的網(wǎng)絡節(jié)點，擁有較大的快閃記憶體，能存儲256B數(shù)據(jù)。本系統(tǒng)主要分為協(xié)調(diào)器模塊和終端節(jié)點模塊。協(xié)調(diào)器模塊由ZigBee模塊和PC組成，終端節(jié)點模塊主要由ZigBee模塊、光敏傳感器、紅外傳感器和照明燈泡組成?？刂撇呗越Y合ZigBee2007協(xié)議，終端節(jié)點實時采集照明現(xiàn)場的環(huán)境參數(shù)發(fā)送給協(xié)調(diào)器，經(jīng)過協(xié)調(diào)器上CC2530芯片的邏輯分析后，發(fā)回操作指令給終端節(jié)點。PC上位機也可實時顯示環(huán)境參數(shù)信息，對照明設備進行集中管理和控制。使用的主要硬件包括ZigBeeCC2530芯片模塊、HC-SR501型紅外電傳感器、5549光敏傳感器、燈泡、RS232串口通信線、YL-78 1路繼電器、PC機、電源、下載線等。硬件原理圖如圖1所示。
4 系統(tǒng)軟件設計
使用TI公司開發(fā)的基于IEEE 802.15.4標準的 Z-Stack協(xié)議棧 ，僅僅需要設計各個節(jié)點的應用層軟件即可。網(wǎng)絡協(xié)調(diào)器初始化網(wǎng)絡后，終端節(jié)點與協(xié)調(diào)器完成網(wǎng)絡連接的過程，成功組建ZigBee星型網(wǎng)絡。光敏傳感器對室內(nèi)光照強度進行實時采集，并將采集的光強信息傳給終端ZigBee模塊，終端ZigBee模塊又將此信息發(fā)送給協(xié)調(diào)器，協(xié)調(diào)器通過串口將數(shù)據(jù)送到上位機顯示，同時，協(xié)調(diào)器對光強信息進行分析判斷，當光強高于既設閾值時點亮燈泡，小于則熄滅。此模式還要判斷是否有紅外感應的情況下執(zhí)行，當沒有紅外感應時，燈泡一直處于熄滅狀態(tài)。
本論文實物使用開發(fā)板P0.4口和P0.5口作為電磁繼電器的信號輸入端，設定高電平時繼電器斷開，低電平時繼電器吸合。主要應用ZigBee協(xié)議棧SampleApp_Init（ ）用戶任務初始化函數(shù)，設置程序發(fā)送數(shù)據(jù)的方式和目的地址尋址模式，定義設備用來通信的APS層端點描述符；SampleApp_ProcessEvent（ ）用戶應用任務的事件處理函數(shù)，處理用戶按鍵任務；SampleApp_SendPeriodicmessage（ ）分析發(fā)送信息函數(shù)，調(diào)用AF_DataRequest將數(shù)據(jù)無線廣播出去；SampleApp_MessageMSGCB（ ）分析接收數(shù)據(jù)函數(shù)，接收廣播信息數(shù)據(jù)，并執(zhí)行。
5 系統(tǒng)整體測試
給兩塊ZigBee開發(fā)板上電，組網(wǎng)成功后，當有人體靠近時，紅外熱釋電傳感器感應到人體靠近，同時通過光敏模塊采集環(huán)境光強度，協(xié)調(diào)器分析處理采集信號，如果環(huán)境光強度弱，發(fā)出高電平，控制繼電器將燈點亮，反之發(fā)出低電平，繼電器不工作燈泡保持熄滅狀態(tài)。
PC上位機能夠顯示遠程終端節(jié)點的實時環(huán)境參數(shù)，并能實現(xiàn)對終端節(jié)點上的燈泡集中控制。
6 結束語
本設計將ZigBee技術與室內(nèi)照明相結合，能實現(xiàn)對建筑室內(nèi)外的照明設備進行集中管理，該系統(tǒng)可用于家庭照明、樓道燈和偏僻地點的路燈等場景的照明控制。利用此系統(tǒng)不但可以降低系統(tǒng)的安裝成本與難度，同時可靠性高、維護方便，有著廣闊的應用前景。
作者簡介：古丹（1991-），女，h族，四川，助理實驗師，本科，三亞學院，研究方向：電子技術。
摘 要： 為了準確便攜地測量室內(nèi)溫度、相對濕度、氣壓、二氧化碳濃度、甲醛濃度與可吸入氣溶膠顆粒濃度，設計并實現(xiàn)了一種遠程室內(nèi)環(huán)境監(jiān)測系統(tǒng)。該智能系統(tǒng)采用STM32單片機作為主控制器來處理和發(fā)送數(shù)據(jù)。針對室內(nèi)環(huán)境因素的特點，分別選取穩(wěn)定性強、靈敏度高、低功耗的傳感器進行實時測量，并配有LCD模塊顯示當前數(shù)值，同時將數(shù)據(jù)存入SD卡。在戶外的情況下，系統(tǒng)通過GSM模塊發(fā)送短信及時通知用戶室內(nèi)環(huán)境情況，用戶可以回復已設定好的數(shù)字信息實現(xiàn)對智能設備的遠程操控。經(jīng)實際應用，該智能化室內(nèi)環(huán)境監(jiān)測與調(diào)控系統(tǒng)的測量精度達到普通環(huán)境監(jiān)測要求，穩(wěn)定性好，具有很強的實用價值。
關鍵詞： STM32； 顯示模塊； GSM模塊； 傳感器； 智能設備
0 引 言
近些年人們的環(huán)保與健康意識顯著增強，室內(nèi)空氣污染備受關注。目前室內(nèi)空氣污染物主要包含：廚房天然氣燃燒及烹飪過程中產(chǎn)生的CO，CO2，SO2等；在客廳吸煙時產(chǎn)生的甲醛、氰化氫、丙烯醛等；房屋裝修所用的裝飾材料和化工產(chǎn)品釋放的甲醛、苯氨、甲苯等[1?2]。因此，研發(fā)一種低功耗、智能化、面向普通用戶、集成多項參數(shù)實時檢測并具有遠程調(diào)控功能的室內(nèi)環(huán)境監(jiān)測系統(tǒng)已成為必然的趨勢。本文提出了一種基于ARM?STM32的遠程室內(nèi)環(huán)境智能監(jiān)測與調(diào)控系統(tǒng)，該系統(tǒng)不僅集成了先進的微處理器芯片、各類傳感器模塊、環(huán)境調(diào)控模塊、電源控制模塊、顯示模塊、GSM無線傳輸模塊，而且配備了智能手機客戶端，使得威脅人體健康的污染因素得到遠程實時監(jiān)測及有效調(diào)控。該系統(tǒng)安全系數(shù)高，便于遠程調(diào)控，從而有效地提升了室內(nèi)環(huán)境的凈化能力。
1 系統(tǒng)總體結構及工作原理
本文的系統(tǒng)總體設計框圖如圖1所示，其由STM32單片機模塊、各類傳感器模塊、無線傳輸模塊、顯示模塊、環(huán)境調(diào)控模塊、電源控制模塊及手機信息接收端等部分構成。其中：傳感器模塊主要檢測室內(nèi)環(huán)境的溫濕度、CO2、氣壓、甲醛、氣溶膠懸浮顆粒；無線傳輸模塊由芯訊通公司（SIMCom）生產(chǎn)的SIM900A芯片及其外圍拓展電路組成，負責接入GPRS無線通信網(wǎng)絡；顯示模塊采用2.8寸TFTLCD顯示器及其外圍電路，其通過FSMC接口與單片機進行數(shù)據(jù)傳輸[3]；環(huán)境調(diào)控模塊主要包括智能開關、智能紅外遙控裝置，它們控制著空調(diào)、加濕器、空氣凈化器、新風系統(tǒng)等；電源控制電路主要由供電電源、穩(wěn)壓芯片及繼電器組成，選用5 V的直流供電電源和精度較高的線性穩(wěn)壓芯片LM1117?3.3，穩(wěn)定輸出3.3 V的直流電，繼電器選用HK4100F?DC5V?SH；手機接收的信息以短信形式顯示，用戶可更方便、直觀的觀察。
該系統(tǒng)的工作原理是：首先，STM32處理器內(nèi)部的A/D模塊將前端傳感器模塊傳輸來的環(huán)境參數(shù)轉換成電壓信號，TFTLCD會實時顯示當前的數(shù)值，測得的數(shù)據(jù)也及時保存到外部SD卡中。當檢測的值超過系統(tǒng)設定的值時，單片機通過串口發(fā)送一個高電平給無線傳輸模塊，使無線傳輸模塊發(fā)送短信到設定的手機號碼，用戶便可以查看短信來了解室內(nèi)環(huán)境質(zhì)量，用戶與系統(tǒng)之間的數(shù)據(jù)傳輸是雙向的，用戶也可以回復已設定好的數(shù)字信息來遠距離操控智能開關和紅外遙控器。智能開關主要控制一些電器的開和關，紅外遙控器既能控制開關還具有調(diào)節(jié)的功能。當系統(tǒng)處理器收到用戶發(fā)來的指令時，能夠根據(jù)指令內(nèi)容進行相關操作。類似地，傳感器的開啟和關閉也可通過無線傳輸模塊進行遠程控制，從而凸顯出了低功耗和選擇性檢測的優(yōu)勢。
2 系統(tǒng)硬件設計
2.1 核心處理器的選擇
意法半導體公司研發(fā)的STM32系列處理器是基于Cortex?M3內(nèi)核架構，它們專用于滿足處理性能強、功耗低、實時性好、成本低的嵌入式場合要求[4?5]。在以下場合應用較頻繁：工業(yè)使用場合、低能耗使用場合、建筑和安防應用、消費類電子產(chǎn)品。綜合諸多方面的因素，本文最終采用的處理器為STM32F103ZET6，其處理運算速率可以達到72 MHz，片內(nèi)集成512 KB FLASH，64 KB RAM，1個USB，1個CAN，112個GPIO，8個定時器，5個USART，3個ADC，1個SDIO，2個DAC，3個SPI，2個I2C，2個I2S，1個SDIO FSMC總線。
2.2 傳感器選型
作為室內(nèi)環(huán)境多參數(shù)測量中最為關鍵的部分，傳感器的選型直接影響系統(tǒng)性能的優(yōu)劣。在本系統(tǒng)中，結合測量系統(tǒng)的實際需要，選用BMP180傳感器進行氣壓測量，其具有較高的穩(wěn)定性，在超高分辨率模式下，分辨率為2 Pa，測量范圍[6]為30～110 kPa。通過I2C總線直接與微處理器相連；選用了GP2Y1050AU0F傳感器進行氣溶膠顆粒檢測，該傳感器基于光散射原理，PM1以上的粒子均可被靈敏檢測到；采用AM2320溫濕度復合型傳感器進行溫濕度測量[7]，溫度測量范圍為-35～75 ℃，相對濕度測量范圍0～99.5%，其信號以40位串行數(shù)據(jù)輸出，傳輸距離可達20 m以上；選用MS1100甲醛傳感器M行甲醛濃度檢測[8]，其能夠偵測0～100×10-6 kg/m3濃度范圍內(nèi)的氣體，選取AD8628芯片對微弱的輸出信號進行運算放大；選用基于非分散紅外線技術的CO2傳感器，其采用單通道技術，具有穩(wěn)定性好、精度高等特點。
2.3 無線傳輸模塊設計
無線傳輸模塊采用芯訊通公司生產(chǎn)的SIM900A[9]，其采用SMT封裝，支持AT指令。采用單電源供電模式，當工作電壓為4.0 V時，此模塊性能達到最佳。本系統(tǒng)中其與處理器之間采用串口通信的方式，通信速度設為19 200 b/s，TXD，RXD為發(fā)送、接收端，分別與STM32單片機的PA10，PA9連接。各類傳感器檢測的室內(nèi)環(huán)境參數(shù)數(shù)值可由無線傳輸模塊以短信的形式發(fā)送到用戶手機上，以便于用戶遠程實時了解室內(nèi)環(huán)境狀況。
2.4 電源電路設計
在本文設計中電源模塊分為兩部分：單片機及外圍設備供電模塊和SIM900A供電模塊。單片機和外圍模塊的供電由穩(wěn)壓芯片LM1117?3.3輸出的3.3 V直流電提供，其電路連接如圖2所示。
其中C2和C4是旁路電容，主要是抑制干擾，而C1和C3是電解電容，起到濾波的作用。SIM900A模塊電源采用穩(wěn)壓芯片MP2303，它能穩(wěn)定輸出0.8～25 V的直流電，電路連接如圖3所示。其中VCC_BAT端輸出電壓4.0 V供SIM900A模塊使用。
2.5 繼電器電路設計
本設計采用的是直流電磁繼電器，型號為HK4100F?DC5V?SH，其電路如圖4所示，鑒于STM32單片機端口輸出的電流不足以驅動電磁繼電器，因此在本設計中通過NPN型三極管8050先對輸出電流進行放大，然后再連接電磁繼電器，其中三極管的基極b接到單片機PA10端口，發(fā)射極e接地，線圈的另一端接5 V電源。值得注意的是，為直觀了解繼電器的工作狀態(tài)，在繼電器線圈兩端分別并聯(lián)一個二極管1N4148、一個1 kΩ的電阻R2以及LED發(fā)光二極管，三者共同組成狀態(tài)指示電路。CN2的1，2，3腳為繼電器輸出接線端口，本設計中每個傳感器模塊都連接了一個電磁繼電器。
3 軟件模塊設計
3.1 GSM控制指令
系統(tǒng)中采用GSM無線通信模塊SIM900A實現(xiàn)兩者的數(shù)據(jù)通信。GSM無線通信模塊SIM900A通過AT命令來進行控制，采用短消息模式進行數(shù)據(jù)傳輸，通過服務中心（Service Center）完成信息的存儲和轉發(fā)后，再利用SMS短信息服務進行文本信息收發(fā)。SMS主要有Text和PDU兩種收發(fā)短信模式。8 b數(shù)據(jù)與GSM字符集的收發(fā)操作可在Text模式下完成，而PDU模式不僅可以實現(xiàn)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發(fā)操作，但需要對收發(fā)PDU數(shù)據(jù)格式進行編碼和解碼。GSM模塊控制指令類型較多，部分常用典型指令如表1所示。
3.2 系統(tǒng)總體設計流程
系統(tǒng)運行總流程如圖5所示，首先，需要初始化系統(tǒng)的底層硬件，然后初始化串口，設置波特率等。利用 STM32控制器自帶的A/D轉換功能對前端傳感器模塊采集到的環(huán)境參數(shù)進行轉換，數(shù)值通過 LCD實時顯示，并存儲在SD卡中。當檢測的參數(shù)值超出系統(tǒng)設定的范圍時，STM32主控制器通過 SIM900A 發(fā)送短信及時通知用戶，用戶根據(jù)接收到的短信息，回復相應的數(shù)字信息實現(xiàn)對智能設備的遠距離控制。另外為了降低功耗，有選擇性的檢測，用戶也可以通過GSM網(wǎng)絡，發(fā)送指令給微控制器來驅動電源控制模塊（繼電器），控制模塊電源是斷開還是閉合，從而遠程智能管理環(huán)境調(diào)控模塊來開啟和關閉空調(diào)、加濕器、空氣凈化器、新風系統(tǒng)等設備，改善室內(nèi)環(huán)境。如果用戶在規(guī)定的時間內(nèi)沒有回復信息，系統(tǒng)會在5 min后重新發(fā)送信息給用戶，直到收到回復信息才停止。
4 系統(tǒng)測試及實驗分析
4.1 系統(tǒng)測試
基于前面軟硬件的設計，根據(jù)需要制定了實驗板并焊接各個傳感器及GSM模塊、核心板模塊和供電模塊，然后進行接線，保證不發(fā)生短接、空接或接錯等現(xiàn)象。室內(nèi)環(huán)境的溫濕度、氣壓、甲醛濃度、二氧化碳濃度、氣溶膠懸浮顆粒物濃度值等通過LCD顯示出來。查看SIM900A顯示燈顯示是否處于正常工作狀態(tài)，若不正常則檢查SIM卡是否插好。在進行遠程數(shù)據(jù)傳輸?shù)某绦蛘{(diào)試時，若手機端收到數(shù)據(jù)，則調(diào)試成功，否則，檢查相應的程序錯誤。逐一調(diào)試成功后，最后形成一套完整的系統(tǒng)程序，系統(tǒng)實物如圖6所示，LCD顯示的數(shù)值如圖7（a）所示，手機端接收到的信息如圖7（b）所示。
4.2 實驗結果分析
溫濕度的標定嚴格根據(jù)溫濕度傳感器行業(yè)規(guī)范和規(guī)程，結合恒溫恒濕箱C180來完成，系統(tǒng)所測得的溫濕度值與相應標準值對比結果如表2所示。
甲醛實驗模塊采用衛(wèi)家空氣甲醛自測盒所測數(shù)據(jù)和本系統(tǒng)做對比，甲醛自測盒最小分辨率為0.05 mg/m3，甲醛自測盒和系統(tǒng)所測數(shù)據(jù)值的對比結果如表3所示。
當環(huán)境條件滿足溫度為20±3 °C、相對濕度
氣壓模塊結合Fluke PPC?4壓力全自動校準系統(tǒng)，精度達±0.008%，年穩(wěn)定性優(yōu)于±0.005%。壓力控制器穩(wěn)定度達4 ppm。Fluke PPC?4和本系統(tǒng)所測數(shù)據(jù)值的對比結果如表5所示。
從表2～表5的對比結果可以看出，本文設計的環(huán)境監(jiān)測與調(diào)控系統(tǒng)和標準儀器所測的溫度、濕度、氣壓、甲醛、氣溶膠濃度數(shù)值基本一致。系統(tǒng)的固有誤差以及零點漂移產(chǎn)生的誤差對測量精度有一定的影響，但在普通環(huán)境監(jiān)測條件下，對比結果表明本文設計的系統(tǒng)精度可以很好滿足實際檢測需求。同時本文實現(xiàn)的室內(nèi)環(huán)境監(jiān)測系統(tǒng)也便于用戶遠程監(jiān)測和智能調(diào)控，實用性更強。
5 結 語
針對市場上一些室內(nèi)環(huán)境檢測儀器存在的問題，并結合傳感、測量、通信以及無線控制等多種技術，本文研究且設計了室內(nèi)環(huán)境多參數(shù)遠程檢測和調(diào)控系統(tǒng)。室內(nèi)環(huán)境的溫度、相對濕度、二氧化碳濃度、甲醛濃度、氣溶膠濃度可通過該智能系統(tǒng)較好的監(jiān)測和調(diào)控。在數(shù)據(jù)的采集、保存、傳輸?shù)秸{(diào)控的整個過程中，系統(tǒng)運行的穩(wěn)定性與可靠性都較強。同時，測量數(shù)據(jù)的分析也驗證了該系統(tǒng)的測量精度基本符合國家標準值，因此該系統(tǒng)能滿足普通家庭用戶的實際使用需求。
摘 要：為了使管理員多平臺實時監(jiān)測偏遠地區(qū)基站機房環(huán)境，系統(tǒng)使用Arduino單片機和溫濕度傳感器DHT11，采用AllJoyn開源框架，結合億聯(lián)客物聯(lián)平臺，在電腦端和安卓移動端獲取溫濕度數(shù)據(jù)曲線，并驗證AllJoyn的平臺中立性。
關鍵詞：AllJoyn；Arduino；DHT11；物聯(lián)網(wǎng)；多平臺
隨著通信行業(yè)的發(fā)展，基站數(shù)量增多，偏遠地區(qū)機房檢測困難。傳感器和物聯(lián)網(wǎng)技術使管理員實時監(jiān)測并快速解決問題，但多學科交叉使行業(yè)標準不統(tǒng)一。AllJoyn具有平臺中立性、多平臺組件等特點。其核心是總線機制，服務端和客戶端的總線附件先連接到總線，之后系統(tǒng)分配給它們唯一的ID，服務端的總線附件申請共知名稱并廣播，客戶端發(fā)現(xiàn)共知名稱后連接到總線，建立會話。本設計采用Arduino Due和DHT11模塊，結合億聯(lián)客物聯(lián)網(wǎng)平臺，運用AllJoyn多平臺特性，在電腦端和安卓手機端進行數(shù)據(jù)曲線顯示，更直觀地獲取室內(nèi)的情況。
1.系統(tǒng)硬件設計
本系統(tǒng)結合Arduino Due開發(fā)板與多個溫濕度傳感器，使用互聯(lián)網(wǎng)連接電腦服務端，AllJoyn后臺程序傳輸采集數(shù)據(jù)，如圖1所示。Arduino Due集成SAM3X8E芯片，包括54個數(shù)字接口和12個模擬接口，工作電壓3.3V。W5100擴展板連接互聯(lián)網(wǎng)，將數(shù)據(jù)傳輸?shù)絻|聯(lián)客平臺。DHT11集成電阻式感濕元件和NTC測溫元件，附帶8位單片機。
2.系統(tǒng)軟件設計
（1）搭建AllJoyn框架。安裝Java和Eclipse，Visual Studio和AllJoyn SDK，設置命令“scons OS=win7 CPU=x86_64 MSVS_VERSION=11.0 BINDINGS=cpp”，配置好參數(shù)完成AllJoyn的軟件環(huán)境搭建。
（2）使用Visual Studio軟件實現(xiàn)AllJoyn總線機制的各環(huán)節(jié)。創(chuàng)建總線對象，添加接口，創(chuàng)建后臺服務連接到總線；連接AllJoyn路由；服務名字請求，確認共知名稱；會話創(chuàng)建，包括動作、接口號和綁定；廣播共知名稱，以便周邊設備進行發(fā)現(xiàn)并連接服務。
（3）設計溫濕度傳感器節(jié)點軟件，包括Arduino溫濕度數(shù)據(jù)檢測和連接AllJoyn服務。溫濕度檢測先設定DHT11傳感器的輸入引腳，之后讀取引腳狀態(tài)，成功則傳輸溫濕度值，失敗則返回刷新。AllJoyn服務則幫助實現(xiàn)溫濕度獲取和傳輸?shù)墓δ埽却_定服務參數(shù)，與PC端代碼設定一致；再初始化單片機，創(chuàng)建對象并注冊后臺；最后啟動客戶端，獲取溫濕度數(shù)據(jù)，調(diào)用電腦端的發(fā)送函數(shù)，并多次刷新循環(huán)。
3.系統(tǒng)結果
首先電腦生成可執(zhí)行文件，同時把以太網(wǎng)擴展板插到單片機板上，用網(wǎng)線連接擴展板與路由器。并把DHT11模塊插到面包板上，與到單片機對應引腳連接。然后啟動AllJoyn服務的后臺程序。啟動單片機，打開Arduino IDE，將程序上傳。在電腦端運用命令行工具啟動程序，等待Arduino接入后開啟會話。最后打開億聯(lián)客PC端和安卓客戶端，獲得實時監(jiān)測數(shù)據(jù)，輸出界面如圖2所示。
結語
本系統(tǒng)結合Arduino Due單片機和DHT11溫濕度傳感器的特點，實現(xiàn)了遠程實時監(jiān)測，并可在多平臺上查看，對于偏遠地區(qū)的基站機房建設監(jiān)測更加便捷，AllJoyn整合更多的資源給用戶提供了更多選擇，其平臺中立性可結合其他相關的物聯(lián)網(wǎng)技術，發(fā)展前景廣闊。
摘 要：智能家居是目前物聯(lián)網(wǎng)技術的重要應用途徑之一，近幾年發(fā)展非常迅猛?；谖锫?lián)網(wǎng)技術設計了一款室內(nèi)空氣檢測凈化系統(tǒng)。該系統(tǒng)主要由監(jiān)測端主機、監(jiān)測端從機、凈化端和上位機組成。監(jiān)測端主機通過2.4 G無線方式和多個監(jiān)測端從機通信，接收氣體成分的濃度并在人機交互界面顯示。監(jiān)測端從機提供4個不同的空氣傳感器接口，用戶可根據(jù)不同的房間選擇不同的組合。凈化端起到凈化空氣的作用，具有凈化PM2.5，降解甲醛和苯，產(chǎn)生負氧離子，吸收異味等功能。上位機由手機App和電腦客戶端組成，可以通過手機及電腦獲取室內(nèi)空氣的狀況。
關鍵詞：物聯(lián)網(wǎng)；智能家居；空氣凈化；2.4 G
中圖分類號：TN108+.5 文獻標識碼：A 文章編號：2095-1302（2016）11-00-03
0 引 言
近年來室內(nèi)空氣污染物的來源和種類不斷增多， 室內(nèi)環(huán)境質(zhì)量日益惡劣，對人體健康影響較大，目前已引起人們的廣泛關注并成為研究熱點。調(diào)查表明，人有80%以上的時間是在室內(nèi)度過的，室內(nèi)環(huán)境污染對人們的身體健康和生活工作質(zhì)量帶來了直接影響。市場上的凈化器只起到凈化效果，且其檢測及凈化裝置為一個整體，效果差強人意。本系統(tǒng)采用分立式設計，凈化范圍廣、安裝便捷，不僅能凈化空氣，還具有防火、防泄漏、報警等功能，可消除室內(nèi)安全隱患[1]。
1 系統(tǒng)設計
本系統(tǒng)主要由監(jiān)測端主機（1個）、監(jiān)測端從機（多個）、凈化端（多個）和上位機（電腦客戶端和手機App）組成，由這4部分構成完整的網(wǎng)絡，作為智能家居的組成部分[2]。
1.1 監(jiān)測端主機
監(jiān)測端主機是系統(tǒng)的核心單元，是系統(tǒng)的控制中心和數(shù)據(jù)處理中心。它采用TFT屏進行人機交互，用戶可以查看各個房間的溫濕度及氣體濃度，當室內(nèi)空氣污濁時自動開啟凈化端凈化空氣，若室內(nèi)有害氣體或甲烷濃度高于100 ppm時，認為室內(nèi)空氣危險，啟動聲光報警。同時配備WiFi模塊和藍牙模塊分別用于連接電腦客戶機和手機App。監(jiān)測端主機與從機通過2.4 G模塊通信，從機把溫濕度以及氣體濃度信息傳送給主機。
1.2 監(jiān)測端從機
監(jiān)測端從機主要負責空氣信息的采集，包含氣體溫濕度、PM2.5、CO2、CO、甲烷等。不同的從機可以攜帶不同的傳感器，每個從機可以同時攜帶1～5個不同的氣體傳感器。
1.3 凈化端
凈化端主要起凈化空氣的作用?？梢詢艋疨M2.5，降解甲醛和苯，產(chǎn)生負氧離子，吸收異味[3]。
1.4 上位機
上位機部分主要由PC端客戶機和手機App組成，PC端通過WiFi和監(jiān)測端主機連接，手機通過藍牙方式連接。通過WiFi或者藍牙可以在電腦客戶端或者手機App上實時觀察室內(nèi)的空氣情況，并將7天內(nèi)的信息繪制成曲線，給出合理建議。系統(tǒng)框圖如圖1所示。
2 系統(tǒng)實現(xiàn)
2.1 硬件方案
監(jiān)測端主機采用功能強大的STM32F407ZET6作為主控芯片[4，5]，主頻高達168 MHz，擁有豐富的外設模塊，可以滿足無線收發(fā)以及彩屏控制等功能的需要。采用nRF24L01芯片作為無線傳輸芯片，該芯片通過SPI接口和主控相連。與手機App通信時采用藍牙方式，所以使用CC2540芯片作為藍牙傳輸芯片與手機App進行通信，它通過串口和主控相連，數(shù)據(jù)傳輸非常方便。采用WiFi的方式與電腦客戶端連接，將ESP8266芯片作為藍牙傳輸芯片，當電腦連接上該芯片發(fā)射出的WiFi信號后便可與電腦客戶端進行通信[6]。ESP8266芯片同樣也通過串口與主控相連，配置一塊分辨率為320×240的彩色觸摸屏進行人機交互。采用5 V開關電源[7]供電為常用供電方式，鋰電池為備用供電方式。鋰電池充電采用TP4056芯片，其充電電路如圖2所示。
考慮到監(jiān)測端從機功能較為單一，所以采用引腳較少、主頻較低的STM32 F103C8T6為主控芯片。與主機一樣，無線傳輸采用nRF24L01芯片和主機進行通信。由AM2321溫濕度模塊測量室內(nèi)溫濕度，該芯片比較靈敏、準確，對溫度的分辨率可達到0.1℃，精度為±0.5℃，它通過I2C總線和主控進行通信。提供4種氣體傳感器的接口，分別為檢測PM2.5的SDS011傳感器接口、檢測CO2的MH-Z14傳感器接口、檢測甲烷的MQ-2傳感器接口和檢測CO氣體的MQ-7傳感器接口。其中SDS011通過讀取數(shù)據(jù)口的高電平比例來計算PM2.5的濃度，其他氣體傳感器均采用ADC轉換的方式讀取氣體濃度。供電采用12 V開關電源和鋰電池混合供電的方式，開關電源為常用供電方式，鋰電池為備用供電方式[8]，當停電時立即開啟鋰電池供電。
凈化端內(nèi)部主要由風扇、過濾網(wǎng)、負氧離子發(fā)生器組成。其中負氧離子發(fā)生器和風扇由監(jiān)測端從機控制，負氧離子發(fā)生器由紫外燈板組成，紫外燈照射空氣后可以產(chǎn)生大量負氧離子，使空氣更加清新。過濾網(wǎng)由光觸媒濾網(wǎng)、HEPA濾網(wǎng)、活性炭濾網(wǎng)組成，空氣經(jīng)過過濾網(wǎng)后不僅可以降解苯、甲苯等有害分子，還可以吸附PM2.5，吸收異味。當監(jiān)測端主機檢測到空氣污濁時，控制風扇和紫外燈板凈化空氣。
2.2 軟件方案
系統(tǒng)共使用4個2.4 G無線模塊，模塊初始狀態(tài)均配置為接收方式，每個無線模塊擁有不同的地址，依次為0x01到0x04。當某個模塊需要發(fā)送數(shù)據(jù)時先配置發(fā)送方式，將接收地址和需要發(fā)送的數(shù)據(jù)寫入數(shù)據(jù)包中后開啟發(fā)送，數(shù)據(jù)包發(fā)送成功后會收到接收方的應答信號，可以根據(jù)應答信號的有無判斷數(shù)據(jù)包是否發(fā)送成功。如果發(fā)送成功則重新切換成接收狀態(tài)，如果發(fā)送失敗則重新發(fā)送，連續(xù)5次發(fā)送失敗后放棄發(fā)送。2.4 G網(wǎng)絡數(shù)據(jù)包格式如表1所列[9]。
WiFi模塊、藍牙模塊分別和電腦、手機建立連接后可直接使用發(fā)送函數(shù)發(fā)送數(shù)據(jù)。
監(jiān)測端從機每分鐘采集10次空氣成分信息，經(jīng)處理后發(fā)送到監(jiān)測端主機。由于測量數(shù)據(jù)易受環(huán)境影響，會產(chǎn)生粗大誤差，所以在10次測量結果中剔除粗大誤差后取平均值作為當前空氣濃度的真實值。剔除粗大誤差采用格拉布斯準則：當某測量值Ui的殘差的絕對值|Vi|>G時，則剔除Ui，其中G值與測量次數(shù)和置信概率有關[10]，為數(shù)據(jù)的標準差。
監(jiān)測端主機首先接收空氣成分數(shù)據(jù)，在TFT屏上顯示，若與電腦或手機建立連接則將數(shù)據(jù)發(fā)送到電腦或者手機。當空氣污濁（CO2濃度大于500 ppm、PM2.5濃度大于25 g/m3）時，發(fā)送凈化指令到監(jiān)測端從機，從機控制凈化端凈化空氣。當有害氣體濃度超過正常值時，開啟聲光警報，同時發(fā)送凈化指令。監(jiān)測端主機程序框圖如圖3所示。
3 系統(tǒng)測試
為檢測2.4 G網(wǎng)絡能否通信，可通過編程讓4個監(jiān)測端從機每秒發(fā)送20個字節(jié)的數(shù)據(jù)，在主機的TFT屏上實時顯示接收到的數(shù)據(jù)，用以驗證結果是否達到了預期要求。
為檢測系統(tǒng)的凈化能力以及測量的準確度，特地購置了阿格瑞斯公司型號為WP6120的PM2.5檢測儀。在生活中，PM2.5的來源主要是廚房里的油煙，所以實驗地點選擇在廚房，將WP6120檢測儀和本系統(tǒng)放置于同一地點并產(chǎn)生一定的油煙，記錄兩者的數(shù)據(jù)并繪制成如圖4所示的凈化效果圖。
由測量結果可知，本系統(tǒng)的誤差在±1 g/m3范圍內(nèi)，對PM2.5的濾除非常有效，整體上達到了設計要求。
4 結 語
本系統(tǒng)實現(xiàn)了空氣檢測及凈化和可燃氣體泄漏報警的功能。同時和物聯(lián)網(wǎng)技術結合在一起，符合當今技術發(fā)展的方向。系統(tǒng)具有電腦客戶端和手機App，TFT彩色屏等人機交互界面，非常人性化。系統(tǒng)具有很強的實用性，大大提高了人們的生活質(zhì)量，可廣泛應用于家庭、醫(yī)療系統(tǒng)、行政機關、企事業(yè)單位等場所。
摘 要：目前人們除了關心室外大氣污染以外，也開始將關注點放在了室內(nèi)空氣污染方面，為了實時監(jiān)測出室內(nèi)空氣的有害氣體，筆者提出了一種室內(nèi)有害氣體的監(jiān)測系統(tǒng)設計思路，可以對室內(nèi)有害氣體參數(shù)進行實時觀測。該系統(tǒng)集成了有害氣體的檢測傳感器，同時設置了集成電路，其在運行中可以對有害氣體如甲烷、一氧化碳、甲醛等濃度進行檢測，當有害氣體濃度達到一定的限定值后，監(jiān)測系統(tǒng)將發(fā)出警報，提醒人們及時對此做出處理。筆者在文中對該系統(tǒng)架構設計及功能實現(xiàn)簡要論述，并對其應用進行相關探討。
關鍵詞：有害氣體；監(jiān)測系統(tǒng)；設計；研究
0.引言
目前市面上有許多種類的室內(nèi)有害氣體監(jiān)測系統(tǒng)，但是大多數(shù)儀器都存在操作較為復雜，成本較高等缺點，導致了該系統(tǒng)難以普及到家庭之中，僅有部分專業(yè)機構才會安裝該系統(tǒng)。然而目前許多家庭在買房后對房間進行裝修，卻難以對裝修材料散發(fā)出的有害氣體引起注意，長此以往很容易患上慢性疾病，因此安裝室內(nèi)有害氣體監(jiān)測系統(tǒng)是十分必要的。筆者對此提出一種適合家庭的經(jīng)濟、便捷的有害氣體監(jiān)測設備，其采用傳感器作為核心，具有較高的性價比，能夠在日常生活中保護用戶人身健康。
1.研究背景分析
隨著人們生活水平的提高，加之房產(chǎn)“熱潮”愈演愈烈，許多家庭開始瘋狂購房，并對其進行裝修，然而市面上的裝修材料質(zhì)量良莠不齊，很容易在室內(nèi)散發(fā)出有害氣體。據(jù)統(tǒng)計，每年因為室內(nèi)空氣污染而死亡的人數(shù)已達到11.1萬人，可謂是一個非常龐大的群體。一般來說，室內(nèi)有害氣體的來源包括兩方面：一是現(xiàn)代化社會需求大，工業(yè)發(fā)展十分迅速，各類石油、化工、消防、火電廠、醫(yī)藥等廠房向大氣排放各種有害氣體，這些氣體嚴重影響了廠房工人和附近居民的身體健康，對此，工廠一定要改變原來的排污方式，保證居民的居住環(huán)境綠色、健康；二是現(xiàn)代化社會的物質(zhì)水平提高，人們對室內(nèi)的裝修要求提高，然而各種新式的裝修材料中正隱藏著大量的有毒氣體。基于以上的原因，目前社會中部分家庭空氣質(zhì)量較差，而僅僅依靠自己的感官是無法判斷其是否有害，對此多數(shù)科研人員進行了研究，設計出了一套室內(nèi)有害氣體監(jiān)測系統(tǒng)。過去的系統(tǒng)設計具有操作復雜、價格昂貴的特點，導致了該監(jiān)測系統(tǒng)并未在普通家庭得到普及。因此，筆者對原系統(tǒng)重新進行改良，設計了一套適合普通家庭使用的有害氣體檢測系統(tǒng)。
2.系統(tǒng)整體架構
2.1 整體架構
（1）整個系統(tǒng)的框架由六大模塊組成，每個模塊都有自己對應的功能：
控制模塊，該模塊采用的是ATmega16單片機設備，它可以大大地提高系統(tǒng)代碼的運行效率，比一般的控制模塊提高約10倍以上的數(shù)據(jù)吞吐率。
（2）顯示電路，其選用了LCD12864顯示屏，為中文字庫型系統(tǒng)，適用于中國居民使用，電路可以將處理后的結果顯示在屏幕上，給用戶直觀的感受。
（3）電源模塊以及報警模塊，電源模塊采用USB供電，具有方便使用、節(jié)約用電的效果；報警模塊則采用普通的蜂鳴器和發(fā)光二極管，在有害氣體濃度超出指標時進行報警，報警模式為發(fā)光和聲響交替，能夠起到提醒用戶的作用。
（4）傳感模塊，其內(nèi)部安裝有感應不同氣體濃度的傳感器，可以對空氣中有害氣體的濃度進行感應，傳感器再將得到的信息傳遞給單片機，而單片機會把信息傳遞給報警器和顯示屏幕，讓整個系統(tǒng)得以循環(huán)運行。
（5）獨立鍵盤模塊，該模塊設立了3個鍵來檢測有害氣體的濃度狀況并將其，另外還設有其他的鍵可重啟整個系統(tǒng)，使得系統(tǒng)可以反復地進行。
（6）GSM模塊，該模塊選用了SIM900A芯片，其主要功能是在濃度達到限定值后，將已設定好的通知短信發(fā)送給用戶，以此來通知用戶空氣中有害氣體的濃度達到限定值，并做出相應的處理。
2.2 功能實現(xiàn)
該系統(tǒng)分為6個模塊，各個模塊相互獨立又相互聯(lián)系。系統(tǒng)啟用后，傳感器開始工作將收集到的信息傳遞給單片機，單片機將信息處理了以后再將信息顯示在顯示屏上，如果超標的話，報警器會開始工作，這樣就構成了一個完整的系統(tǒng)，該系統(tǒng)的功能得以實現(xiàn).
3.系統(tǒng)設計
3.1 硬件設計
本系統(tǒng)主要由6個模塊組成，分別為：控制芯片、顯示、傳感器、獨立鍵盤、供電以及GSM等，整個系統(tǒng)的結構如圖1所示。系統(tǒng)的控制核心采用了ATmega16單片，并且融合了MQ-7、MQ-138和MQ-2等系統(tǒng)來分別監(jiān)測一氧化碳、甲醛以及甲烷的濃度，通過濃度來判斷該氣體目前對人體的危害程度。在濃度判斷結束后，系統(tǒng)將會把采集的數(shù)據(jù)傳遞給單機片，當數(shù)據(jù)到達后，單機片會對這些數(shù)據(jù)進行分析處理，處理后會將結果傳到顯示屏，如果濃度達到限定值，則報警器就會響，以此來提醒用戶室內(nèi)空氣中的有害氣體濃度已經(jīng)超標，有助于人們及時做出處理（開窗通風，暫時離開）。報警器采用普通的有源蜂鳴器設備，指示燈則選用發(fā)光二極管，供電模塊采用USB接口，GSM模塊采用SIM900系統(tǒng)，這些設備相對便捷，方便人們操作，以上的功能模式即組成一個完整的系統(tǒng)。
3.2 軟件設計
軟件部分的設計主要針對傳感器檢測到有害氣體濃度后對低電平進行的處理環(huán)節(jié)。在程序初始化的階段后，用戶可以在機器的外部通過表示有何種有害氣體的監(jiān)測按鈕，選擇自己想要監(jiān)測的氣體，并且系統(tǒng)監(jiān)測后會在LED屏幕上顯示監(jiān)測后處理過的數(shù)據(jù)，得到室內(nèi)有害氣體的濃度情況和室內(nèi)空氣等級質(zhì)量數(shù)據(jù)。當監(jiān)測濃度超過初始設定的限定值后，報警器發(fā)光閃爍并發(fā)出報警聲響，同時也將發(fā)出文字報警短信。在處理室內(nèi)空氣的有害氣體后，按下復原鍵就可以將該裝置恢復到初始狀態(tài)，使得系統(tǒng)初始化，根據(jù)用戶的需要再次進行工作。
4.系統(tǒng)測試與應用
本產(chǎn)品的設計思路與電路原理較為簡單，測試時主要是為了檢測測試器電路狀況和其工作情況。筆者將其安置在一個密閉的盒子內(nèi)，先將其中通入一定濃度的甲烷，進行測定后復原，再輸入比之前量更多的甲烷，以此類推幾次試驗后，再用同樣的方式對其他的有害氣體進行相同的實驗。通過實驗發(fā)現(xiàn)，該系統(tǒng)的監(jiān)測時間較短，復原較快，并且能夠快速而且準確地判讀空氣中有害氣體的濃度并做出分析，同時顯示在顯示屏上，報警系統(tǒng)也可以正常地進行工作。感應器系統(tǒng)如圖2所示，其能夠實現(xiàn)良好工作，且由于性能較高，成本較低，因此值得推廣應用。
結語
本系統(tǒng)對于室內(nèi)有害氣體的監(jiān)測具有良好的效果，并且操作十分便捷，成本較低，適用于各收入層次的家庭。因為該系統(tǒng)對煙霧比較敏感，因此在煙霧較多的環(huán)境中難以進行正確判斷，有時可能產(chǎn)生錯誤的數(shù)據(jù)，而這也是該系統(tǒng)的不足之處。但從整體來看，筆者通過多次對該系統(tǒng)進行實驗，系統(tǒng)各方面都是比較穩(wěn)定的，可以正常地進行工作，運行的速度也能夠達到設計的要求，該設備的電路模塊便攜性高，有益于對系統(tǒng)進行調(diào)試和升級?？偠灾?，該室內(nèi)有害氣體監(jiān)測系統(tǒng)，具有實用性強、價格低廉、操作簡單、易于普及等多個優(yōu)點，可以對室內(nèi)的有害氣體濃度做出正確的判斷，從而保證了用戶的健康生活。
摘 要：單片機在當今世界運用得十分廣泛，所以學習以及利用單片機實現(xiàn)我們想要實現(xiàn)的功能是一種趨勢和必然。設計中，我們采用STC89C51單片機來控制房間室溫的溫度。這個系統(tǒng)包括以下幾個具體的模塊：測溫模塊、顯示模塊，以及調(diào)節(jié)模塊共同組成。測溫模塊運用Pt100溫度傳感器進行溫度的測量并轉換成數(shù)字輸出信號便于檢測與進一步的調(diào)節(jié)，顯示模塊采用兩位LED數(shù)碼管顯示，精度為1攝氏度。調(diào)節(jié)模塊主要由兩部分構成，一部分為調(diào)低溫度的如自動調(diào)節(jié)溫度的風扇及空氣壓縮機等制冷設備，另一部分為根據(jù)室溫升高溫度的調(diào)溫電熱爐。環(huán)境適宜溫度：根據(jù)資料顯示，人的舒適溫度為25攝氏度到28攝氏度之間，故該系統(tǒng)預設溫度為27攝氏度。
關鍵詞：室內(nèi)溫度控制；STC89C51單片機；Pt100溫度傳感器
1 各模塊的介紹
1.1 STC89C51單片機
STC89C51RC采用的是8051核的ISP系統(tǒng)可編程芯片，ISP為“In System Programming”的縮寫。工作時最高可擁有80MHz的時鐘頻率，片內(nèi)包含的Flash只讀程序存儲器為8K Bytes，它可反復擦寫1000次，該單片機既由MCS-51指令系統(tǒng)又有80C51的引腳結構，有通用的8位中央處理器在STC89C51內(nèi)部集成，并且它還包含ISP Flash存儲單元，可以實現(xiàn)在系統(tǒng)可編程的功能，可以用電腦進行程序的下載，無需購買通用編程器。STC89C51RC系列的單片機是單時鐘/機器周期（1T）的兼容8051 內(nèi)核單片機，既高速又低耗。
1.2 Pt100溫度傳感器
Pt100溫度傳感器是測量溫度并利用自身阻值由溫度變化而產(chǎn)生變化的特點進行溫度信號轉換成標準的輸出信號的儀表，可以用來檢測和調(diào)節(jié)工程生產(chǎn)過程的溫度參數(shù)。由兩部分構成帶傳感器的變送器，它們分別是“傳感器”和“信號轉換器”。熱電偶或者熱電阻是傳感器的主要材料；信號轉換器主要由測量單元、信號處理和轉換單元組成（由于工業(yè)用熱電阻和熱電偶分度表是標準化的，因此信號轉換器作為獨立產(chǎn)品時也稱為變送器），有些變送器增加了顯示單元，有些還具有現(xiàn)場總線功能。
1.3 LED數(shù)碼管
LED數(shù)碼管實際上是由七段LED燈組成一個“8”字形，若算上小點則共有八個LED小燈，根據(jù)各個小燈亮滅不同，它可以顯示從“0”到十六進制的“F”。LED數(shù)碼管按連接方式的不同可分為共陰極接法和共陽極接法。共陰極接法的數(shù)碼管要接通高電平才可以導通工作，而共陽極則需要接通低電平才可以導通工作。本設計采用共陰極接法的兩位LED數(shù)碼管，連接在單片機的P2口。
1.4 繼電器控制的加熱系統(tǒng)
單片機通過P1.1引腳對繼電器的斷開和和閉合進行控制從而控制加熱系統(tǒng)的工作與否。當輸出為低電平時，三極管導通，加熱系統(tǒng)開始工作。當輸出為高電平時，三極管截止，加熱系統(tǒng)停止工作。
2 設計思路
2.1 總體思路
本系統(tǒng)運用STC89C51單片機進行對于室溫的測量及調(diào)控，運用Pt100溫度傳感器進行溫度的測量以及標準信號的傳輸，這樣做是為了進一步的對溫度進行調(diào)節(jié)。我們在上文已經(jīng)了解到了Pt100溫度傳感器既包括傳感器又包括信號轉換器，這滿足我們對溫度檢測后轉換成標準信號交給單片機進行判斷的要求。它設計的主要原理為根據(jù)溫度的不同則自身電阻值不同，從而影響電路中電壓，所以根據(jù)溫度的不同可換算成不同的電壓值，也就有不同的標準信號相對應。當單片機檢測到溫度傳感器發(fā)送給單片機的標準信號之后，單片機根據(jù)預先設定的溫度進行判斷，若高于這個溫度則使風扇轉動，若低于這個溫度則使風扇停轉并且使暖爐工作。在所有過程中，用LED數(shù)碼管來進行溫度的顯示。
2.2 交流調(diào)溫風扇部分
該風扇工作原理為根據(jù)溫度不同來調(diào)整風速，風速共有四檔，但為了簡潔起見只用其中兩檔，即0檔和四檔，當室溫小于等于27攝氏度時，該風扇為零度，當室溫大于27度時，該風扇轉速為四檔。
2.3 繼電器控制的加熱系統(tǒng)部分
作為調(diào)高溫度的部分，它需要交流供電，而單片機只能提供最大為5伏的電壓，所以想要通過單片機直接對加熱系統(tǒng)進行控制是不現(xiàn)實的，所以在這里用到了繼電器來實現(xiàn)加熱系統(tǒng)中電路的導通和斷開，而用單片機來控制繼電器是否工作，當單片機P1.1引腳輸出低電平時三極管導通，加熱系統(tǒng)開始工作，而當P1.1引腳輸出高電平時，三極管截止，加熱系統(tǒng)停止工作。
2.4 A/D轉換器
在這個室溫調(diào)控系統(tǒng)中，A/D轉換器在Pt100溫度傳感器電路中，是為了將熱電阻測得的溫度信號轉換成標準的數(shù)字信號以便于單片機檢測并作出相應的運算及判斷。因為單片機只能運算數(shù)字語言，即“0”和“1”，不能直接對溫度信號加以運算，故我們需要用A/D轉換裝置將信號進行轉化，相當于“翻譯”的功能。
3 主接線的設計
在主接線的核心部分是四十只引腳的STC89C51單片機，它的P2口連接一個共陰極兩位LED數(shù)碼管，而它的陰極分別連接在單片機的P1.6引腳和P1.7引腳，數(shù)碼管用來顯示當前溫度，而溫度的來源為Pt100溫度傳感器測量的溫度。Pt100溫度傳感器測量的溫度通過一個A/D轉換裝置連接在STC89C51單片機的P0口上，實現(xiàn)溫度信號轉換成標準數(shù)字信號并向單片機傳輸?shù)墓δ?。STC89C51單片機接收到溫度轉換成的標準數(shù)字信號后，通過掃描預先下載進去的主程序進行內(nèi)部的運算與判斷，當溫度高于27攝氏度時，啟動交流調(diào)速風扇，進行降溫工作，而當溫度低于27度后，交流調(diào)速風扇將停止工作，并且在室溫比27攝氏度低很多（在本設計中為5攝氏度）時使單片機控制繼電器使增溫系統(tǒng)工作，知道溫度重新升回27攝氏度。
4 主程序的設計
本程序運用C語言來進行設計，設計的主體思路是分別設計A/D轉換子程序、數(shù)碼管顯示子程序、溫度調(diào)控子程序，其中交流調(diào)速風扇的調(diào)速程序要通過中斷程序來實現(xiàn)，它的主要原理是：我國交流電的頻率為50Hz，即周期為0.02s，我們先將供給交流調(diào)速風扇的交流電整流成連續(xù)的正半周期的交流電，利用單片機控制通電與斷電的占空比從而調(diào)節(jié)交流調(diào)速風扇的檔位，在中斷程序中根據(jù)Pt100溫度傳感器測得的溫度信號轉換成的標準數(shù)字信號的不同來設定不同的占空比。對于Pt100溫度傳感器測得的溫度信號，要根據(jù)公式轉換成一個對應的數(shù)字，整體趨勢是溫度越高這個數(shù)字越低。這部分由程序中的A/D轉換子程序來實現(xiàn)。對于數(shù)碼管的顯示，我們通過定義數(shù)字表以及定義端口（用兩個不同的參數(shù)來表示連接數(shù)碼管陰極的P1.6引腳和P1.7引腳）來實現(xiàn)對數(shù)碼管顯示的控制。對于交流調(diào)速風扇和對加熱系統(tǒng)的控制在主程序中是通過設定兩個不同的參數(shù)來實現(xiàn)的，這兩個參數(shù)分別代表連接繼電器的P1.1引腳和連接交流調(diào)速風扇的P1.2引腳，通過給這兩個參數(shù)賦值（“0”和“1”）來實現(xiàn)降溫和升溫的功能。
摘 要：文章結合抽水蓄能水電站的實際情況，重點對傳感網(wǎng)絡接入方式、傳輸網(wǎng)絡的構成以及傳輸網(wǎng)絡的多跳級聯(lián)進行闡述。我們首先提出了基于接收信號強度指示指標RSSI對所有測距的結果進行排序過濾，然后對信號強度越高的測距結果分配越高的計算權重，其對定位結果的影響越大，并且通過增加定位基站的數(shù)量來彌補電磁干擾的影響，最后對每個特定的定位基站進行有效測距距離。經(jīng)過優(yōu)化后定位精度明顯提高。
關鍵詞：物聯(lián)網(wǎng)；傳感網(wǎng)；傳輸網(wǎng)；水電站；ToA；室內(nèi)定位
1 概述
物聯(lián)網(wǎng)是新一代信息技術的重要組成部分，也是“信息化”時代的重要發(fā)展階段。物聯(lián)網(wǎng)對于電網(wǎng)來說，并非一個全新的事物，相關技術已經(jīng)“滲入”智能電網(wǎng)的各個環(huán)節(jié)，被用于信息采集、狀態(tài)監(jiān)測、回饋控制等，從而全方位提高智能電網(wǎng)各環(huán)節(jié)的信息感知深度和廣度。物聯(lián)網(wǎng)技術為提高電網(wǎng)效率、供電可靠性提供了技術支撐，RFID技術、各類傳感器、定位技術、圖像獲取技術等使倉庫管理、變電站監(jiān)控、搶修定位與調(diào)度、巡檢定位、故障識別等業(yè)務實現(xiàn)靈活、高效、可靠的智能化應用。
2 物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)框架及軟硬件設計
文章設計的物聯(lián)網(wǎng)平臺系統(tǒng)架構如圖1所示。
平臺包括：2.4GHz定位基站，2.4GHz定位手持機，433MHz貼片式無線測溫傳感器，433MHz雙頻無線傳感器轉發(fā)基站，433MHz通信基站，433MHz通信匯聚端以及應用層上位機軟件。
2.1 貼片式無線傳感器節(jié)點
數(shù)據(jù)收發(fā)模塊采用CC1101芯片，CC1101是Ti推出的ISM頻段無線收發(fā)芯片，其主要工作在433MHz-915MHz頻段，最大的輸出功率可達10dbm，靈敏度高，低功耗的電流，正常接收模式下為16mA，支持0-500Kbps的傳輸速率，支持多種調(diào)制模式并提供對同步字的檢測、地址的校驗，具有靈活的數(shù)據(jù)包長度以及支持自動CRC的處理。
2.2 貼片式無線測溫節(jié)點
文章無線節(jié)點采用的是一種星形網(wǎng)絡結構，軟件主要由以下幾方面組成：支持多跳和級聯(lián)的無線網(wǎng)絡通信協(xié)議、A/D轉換程序、外部中斷程序以及溫度采集通信程序。無線網(wǎng)絡協(xié)議程序主要包括無線協(xié)議的相關部分以及對傳感器信息的處理。A/D轉換程序主要是采集電池電壓。外部中斷程序主要是用于喚醒休眠的CC1101模塊。
3 抽水蓄能水電站定位系統(tǒng)設計
3.1 水電站室內(nèi)定位系統(tǒng)的挑戰(zhàn)
在室內(nèi)環(huán)境下，很多遮擋物以及金屬對無線電波的反射等原因，能產(chǎn)生多徑干擾和非視距測距，它們對實際測距結果會造成較大的誤差。由于水電站地下廠房內(nèi)遍布著金屬，電磁環(huán)境也比較復雜，必然會給測距結果帶來較大誤差，例如會產(chǎn)生有效測距距離過近的問題、非視距測距造成測量距離過大的問題。
3.2 有效測距距離過近的問題
表1中的數(shù)據(jù)是在水電站現(xiàn)場，用定位手持機對定位基站進行測距的測試結果，從結果可以看出在開闊的地下大廳一層有效測距的距離大概為25米左右，然而在向更遠的距離進行移動的時候，基本測量不到距離結果，唯一測量到的距離值為78米，但是其真實距離為55米，所以看出復雜的電磁環(huán)境對測距結果干擾很嚴重。
ToA算法的測量距離和真實距離的關系為：d1服從N（d，σ2）分布，其中d1是測量距離，d是定位手持機和定位基站之間的真實距離，σ2是測量方差。σ大小與d成正比例，真實距離越大，測量誤差就越大。在非視距測距的情況下，測距誤差為1%左右。雖然室內(nèi)環(huán)境的有效測距距離比較近，但是可以滿足ToA定位系統(tǒng)的應用。
3.3 非視距測距的影響
在對安裝了定位系統(tǒng)的地下廠房進行測試時，發(fā)現(xiàn)非視距測距對測距精度的影響很大，當出現(xiàn)如下情況的時候，就會產(chǎn)生非視距測距的現(xiàn)象，造成測距結果比真實結果大，嚴重影響定位的精度。如圖2所示，當手持機與定位基站之間的實際距離為15米時，由于它們之間存在著遮擋物，所以無線電波不能直線到達被測基站，實際的測距結果是通過與后側墻壁的反射后的距離。實際測距的距離為R1+R2≈35米，比實際距離大了15米。如果此測距結果用于最終的定位算法中，將會嚴重地影響定位的精度，從而得出工作人員在實際場景中跳來跳去的結果。
3.4 定位系統(tǒng)的優(yōu)化手段
3.4.1 對定位基站進行擴展參數(shù)設置
水電站地下大廳內(nèi)一共布置了9個定位基站，因此理論上定位手持機最多可以測量到周圍9個定位基站的距離，但是最小二乘法等定位算法使用3組測距結果即可。從測試結果來看，每個定位基站的有效測量距離都在40米以內(nèi)，并且由于遮擋物位置的不同，所以每個定位基站會有所差異。在數(shù)據(jù)庫端對每個定位基站進行有效的距離配置時，當出現(xiàn)超過此測量距離的數(shù)值時，可以直接過濾掉該數(shù)值，從而最大程度地避免多徑干擾和非視距測距距離對定位結果的影響。
3.4.2 對算法進行優(yōu)化
在傳統(tǒng)的ToA算法中，每組測距結果的N個測距值的權重是一樣的，這樣一個或幾個測距偏差比較大的測距值將直接導致定位結果誤差偏大。結合水電站的實際使用環(huán)境來看，接收信號強度數(shù)值越大的測距結果，其真實距離越遠，那么測量距離的誤差就可能越大。因為安裝的定位基站數(shù)量比較多，每個基站之間的間隔為25米，所以測距距離越近的越可靠是毋庸置疑的。
4 水電站現(xiàn)場室內(nèi)定位結果
首先過濾掉不合理的ToA測距距離，在圖3中的“*”ToA代表用僅過濾后得到的ToA測距距離進行定位的位置結果，再根據(jù)接收信號強度指示指標RSSI對過濾后的ToA測距距離進行排序，并且對信號強度越高的測距結果分配越高計算權重，圖中“+”RSSI-ToA代表用排序加權后進行定位的位置結果。
5 結束語
在物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)的基礎上，為了彌補ToA算法在水電站環(huán)境中的缺陷，通過RSSI確定不同的測量距離值分配不同的計算權重值，在水電站地理環(huán)境中放置多個定位基站來解決復雜的電磁環(huán)境下單個基站有效測距距離過近的問題，對各個基站設定不同的權重值和有效測距距離，最大程度地過濾掉不合適的測量距離值，從而加大可信度高的測距值的權重，使定位結果更接近于實際位置，提高了定位系統(tǒng)的精度。
摘要：物聯(lián)網(wǎng)技術是新時代信息技術的核心，它借助互聯(lián)網(wǎng)將物物相連，實現(xiàn)延伸和擴展，通過智能感知、識別技術和普適計算的方法實現(xiàn)信息溝通，應用于網(wǎng)絡融合。文章結合物聯(lián)網(wǎng)LED照明系統(tǒng)概述，以物聯(lián)網(wǎng)的LED室內(nèi)變照度照明系統(tǒng)控制方法為例，探討了照明系統(tǒng)設計的發(fā)展趨勢。
關鍵詞：物聯(lián)網(wǎng)技術；LED；室內(nèi)照明系統(tǒng)；智能感知；識別技術；普適計算
隨著信息技術的發(fā)展，社會經(jīng)濟文化進入新的時期，人們對未來生活也開展了較多的探索，基于物聯(lián)網(wǎng)的照明系統(tǒng)設計研究具有重要的意義，也會對LED室內(nèi)照明領域產(chǎn)生深遠的影響。物聯(lián)網(wǎng)應用信息技術將互感器和控制器等聯(lián)系在一起，提高了系統(tǒng)中設備和資源的個性化和智能化。物聯(lián)網(wǎng)技術保證日常應用中的物品有思想，體現(xiàn)出智能化特點，為日常生活帶來重要的變革，基于物聯(lián)網(wǎng)的LED室內(nèi)照明系統(tǒng)也會為人們提供更高質(zhì)量的生活。
1 基于物聯(lián)網(wǎng)的LED照明系統(tǒng)概述
隨著人們生活水平的提高，對室內(nèi)照明系統(tǒng)的要求由原來的節(jié)能環(huán)保轉變?yōu)閷駥哟蔚淖非?，例如照明系統(tǒng)的健康化、智能化和藝術化。LED照明燈具應用功能過程中充分體現(xiàn)出輕巧、不易碎、色彩豐富、便于光色控制和組合的優(yōu)點，為室內(nèi)照明燈具的健康化和藝術化奠定了基礎。
物聯(lián)網(wǎng)技術中借助互聯(lián)網(wǎng)和傳感網(wǎng)的優(yōu)勢，實現(xiàn)了室內(nèi)照明系統(tǒng)的網(wǎng)絡化、智能化。在物聯(lián)網(wǎng)技術發(fā)展的大背景下，室外成員可以應用計算機實現(xiàn)遠程控制，自動發(fā)送電子郵件和短信，完善照明系統(tǒng)的報警功能。室內(nèi)照明燈具的生產(chǎn)廠家可以借助網(wǎng)絡對技術人員提供指導，便于及時排除故障，從而提高產(chǎn)品售后服務的質(zhì)量。智能化的室內(nèi)照明系統(tǒng)可以記錄用戶的生活習慣和作息方式，借助可靠的情景感知技術與其他家用電器之間產(chǎn)生互動，體現(xiàn)智能化的優(yōu)勢，提高人們的生活質(zhì)量。隨著物聯(lián)網(wǎng)技術在室內(nèi)LED照明系統(tǒng)中的深度融合，將徹底改變?nèi)藗兊纳罘绞剑蔀槭覂?nèi)生活的重要角色。
2 基于物聯(lián)網(wǎng)的LED室內(nèi)變照度照明系統(tǒng)研究
2.1 照度要求
照度是指物體被照亮的程度，從一個方向上看，在固定方向上任何表面每單位投影面積上的光照強度，照度也是室內(nèi)照明系統(tǒng)的重要指標。照度會對室內(nèi)人員的生活產(chǎn)生重要的影響，由于照度給人們的視覺感受不一樣，在連續(xù)工作的同時，如果照度不足，將會嚴重影響人們的視力，引發(fā)頭暈、皮膚病等問題。購物商場內(nèi)的照度將會影響商品的視覺效果，合適的照度將會激發(fā)客戶的購買欲望，有利于銷售。
在同一棟大樓中，由于房間位置的不同，人們對照度的要求也會不同。與傳統(tǒng)燈具相比，LED燈具具有良好的可調(diào)性，很容易滿足人們對室內(nèi)照度的需求，光線不足時可以將燈具調(diào)亮一些，也可以在光線充足時將燈具調(diào)暗一些或者關閉。
2.2 基于物聯(lián)網(wǎng)的照度控制方法
將物聯(lián)網(wǎng)技術應用于室內(nèi)LED照度控制，需要從室內(nèi)照度的智能感知層、智能建筑網(wǎng)絡層和智能變照度控制層方面進行分析。
為了實現(xiàn)對LED燈具的照度控制，需要及時掌握室內(nèi)的照度，目前在計算室內(nèi)光照度的過程中，需要結合燈具、室內(nèi)光反射情況和平均照度，現(xiàn)介紹以下方法：
第一步，選擇特定的房間，在地面上做出規(guī)劃，分出邊長為1m的正方形網(wǎng)格，同時測出不同交叉點的照度。
第二步，應用不同交叉點的照度構建光場模型。利用光場模型計算出房間中任何一點的照度。在應用該模型的過程中，已知房間內(nèi)的點有A1、A2、A3、A4……An，并且已經(jīng)知道這些點的光照度，結合這些已知點的坐標，求出任意一點的照度。
第三步，在建立模型的基礎上，應用已知點的光照度和待定點的坐標為神經(jīng)網(wǎng)絡的輸入，計算出相應點的光照度。
為了實現(xiàn)設計目的，在設計過程中應用分級控制方法，不同的燈具作為相應的子節(jié)點，集中控制器對不同子節(jié)點進行控制，同時將集中控制器連接在中央控制器中。其中子節(jié)點可以是無線燈光控制的節(jié)點，集控器是無線節(jié)點的集中控制單元，機控軟件選為局域網(wǎng)PC機的控制軟件。
燈光控制可以應用無線通信和無線節(jié)點實現(xiàn)集中控制，其中將無線節(jié)點集中控制器連接在局域網(wǎng)服務器上，在局域網(wǎng)服務器的幫助下，可以連接到外網(wǎng)服務器上，收集、PC設備等都可以借助外網(wǎng)服務器對燈光進行監(jiān)測。
系統(tǒng)硬件設計方面，主要涉及到節(jié)點模塊和集控模塊的設計。子節(jié)點設計的重點在無線接收模塊和照度檢測模塊。其中無線接收模塊可以及時準確地獲取信號，并對信號進行解碼，如果解碼有效，解碼信號將會在處理器中被處理，可以結合實際信號，將不同占空比的PWM信號輸出，實現(xiàn)燈光的驅動和調(diào)節(jié)。如果解碼信號無效，將不會做出任何處理。照度檢測模塊主要實現(xiàn)對光通量的變化進行檢測，如果光通量出現(xiàn)變化，可以及時將信號反饋到中央處理器，對信號進行分析處理后對PWM進行調(diào)節(jié)。集控器設計過程中應用多個中央處理器協(xié)同工作，實現(xiàn)物聯(lián)網(wǎng)的組網(wǎng)和信號模擬，將模擬信號轉換為控制信號，同時中央處理器也可以實現(xiàn)編碼，及時將編碼發(fā)射出去。
3 基于物聯(lián)網(wǎng)的LED室內(nèi)照明系統(tǒng)的設計趨勢
在物聯(lián)網(wǎng)技術逐漸普及的同時，智慧城市的建設理念也被人們接受，設計師在融合物聯(lián)網(wǎng)技術的過程中，對室內(nèi)LED照明系統(tǒng)進行深入研究，在未來的發(fā)展過程中，照明系統(tǒng)體現(xiàn)出自適應和自管理的優(yōu)勢。
3.1 照明系統(tǒng)借助全面感知的能力實現(xiàn)自適應
未來的發(fā)展過程中，室內(nèi)照明系統(tǒng)將體現(xiàn)出“聰明能干”的特點，體現(xiàn)出自適應的優(yōu)勢。在應用傳感技術、無線通信技術和RFID射頻識別技術的過程中，照明系統(tǒng)借助內(nèi)部的傳感器系統(tǒng)和微處理系統(tǒng)獲取環(huán)境的變化信息，基于物聯(lián)網(wǎng)的LED照明系統(tǒng)感知環(huán)境信息，可以隨環(huán)境而變，自適應地提出解決方案，為人們提供自然的服務。
將先進的傳感器系統(tǒng)嵌入到物聯(lián)網(wǎng)LED室內(nèi)照明系統(tǒng)中，可以及時感知環(huán)境變化，借助神經(jīng)網(wǎng)絡模糊控制方法，結合環(huán)境變化快速制定出工作方案，適應用戶的需求，可以節(jié)省用戶的選擇時間，燈具的使用過程也更加人性化和智能化，如果用戶在應用的過程中出現(xiàn)生活習慣的變化，照明系統(tǒng)將會生成新的設定方式。例如，LED照明系統(tǒng)需要根據(jù)冰箱開啟的時間自動調(diào)節(jié)照度，針對智能型熱水器而言，可以根據(jù)外部環(huán)境溫度的變化，應用LED照明系統(tǒng)為用戶提供水溫信息和水量信息。
3.2 照明系統(tǒng)借助智能化技術實現(xiàn)自管理
未來的發(fā)展過程中，室內(nèi)照明系統(tǒng)將體現(xiàn)出自管理的能力。未來物聯(lián)網(wǎng)LED室內(nèi)照明系統(tǒng)應用智能化技術，打破傳統(tǒng)程序框架的束縛，不僅僅局限于設計師設計定的程序，也會不斷改變傳統(tǒng)的被動接受指令和執(zhí)行指令，改變傳統(tǒng)控制系統(tǒng)中的單一控制方法，而是發(fā)展成為擁有智能化特點、擁有多種思維方式的設備，可以實現(xiàn)自主識別、自主判斷、自主學習等功能。
在對照明燈具自身進行控制的同時，還可以應用物聯(lián)網(wǎng)技術構建智能化控制系統(tǒng)，掌握生產(chǎn)流程和運行參數(shù)，對生產(chǎn)環(huán)境進行可靠的監(jiān)控，實現(xiàn)LED產(chǎn)品生產(chǎn)過程的智能化控制和管理，盡可能消除人為因素的影響，保證生產(chǎn)過程中的安全，可以避免生產(chǎn)過程對環(huán)境造成破壞。
4 結語
信息技術的發(fā)展為物聯(lián)網(wǎng)技術的應用提供了堅實的平臺。將物理網(wǎng)技術應用于LED室內(nèi)照明系統(tǒng)中，擁有可靠的技術發(fā)展平臺和良好的技術環(huán)境，有利于實現(xiàn)智慧生活，為人們提供更加便捷、舒適、安全、智能的生活空間。目前，室內(nèi)LED照明系統(tǒng)還處于發(fā)展階段，在物聯(lián)網(wǎng)技術不斷發(fā)展的過程中，室內(nèi)LED照明系統(tǒng)將會朝著網(wǎng)絡化、信息化和智慧化方向發(fā)展。LED照明系統(tǒng)不僅綠色環(huán)保，而且有利于提升城市形象、美化居住環(huán)境，為人們提供更加安全舒適的照明系統(tǒng)。
【摘要】 本文結合中國移動通信網(wǎng)絡規(guī)劃及現(xiàn)有室內(nèi)分布系統(tǒng)工程建設情況，依據(jù)中國移動“四網(wǎng)協(xié)同”室內(nèi)分布系統(tǒng)的規(guī)劃設計及運行效果，對“四網(wǎng)協(xié)同”室內(nèi)分布系統(tǒng)如何設計，從覆蓋，容量，分區(qū)，切換，外泄，合路等方面進行研究。
【關鍵詞】 四網(wǎng)協(xié)同 室分設計 覆蓋 容量 小區(qū)規(guī)劃 切換/外泄 合路
一、引言
隨著通信技術的發(fā)展，移動通信工程建設從單一制式建設發(fā)展到多制式共同建設，運營商不同制式的網(wǎng)絡該如何進行業(yè)務分流？如何利用最少的投資獲取最大的利潤？如何打造覆蓋全面、網(wǎng)絡質(zhì)量高、數(shù)據(jù)速率快的無線網(wǎng)絡？這將是未來室內(nèi)分布系統(tǒng)設計時應考慮的重點。
所謂“四網(wǎng)協(xié)同”即通過整體協(xié)同規(guī)劃原則，實現(xiàn)不同區(qū)域、不同場景的差異化網(wǎng)絡建設，實現(xiàn)網(wǎng)絡價值的最大化。
二、“四網(wǎng)協(xié)同”室分設計研究
2.1四網(wǎng)協(xié)同室分設計需求細化
在勘測及規(guī)劃前期，設計人員應詳細了解站點環(huán)境，明確覆蓋需求，須考慮當前及未來兩年內(nèi)覆蓋需求區(qū)域對移動GSM/TD-SCDMA/WLAN/TD-LTE四網(wǎng)信號的覆蓋需求，優(yōu)選GSM/TD-SCDMA/WLAN/TD-LTE四網(wǎng)系統(tǒng)同步規(guī)劃。一來在設計規(guī)劃及工程實施方面可以避免系統(tǒng)調(diào)整架構，反復實施工程，站點多次投資；二來可以方便業(yè)主一體化協(xié)商，降低業(yè)主反感程度，有利于最大化實現(xiàn)“四網(wǎng)協(xié)同”覆蓋要求。
2.2四網(wǎng)協(xié)同室分覆蓋設計
“四網(wǎng)協(xié)同”系統(tǒng)中，WLAN系統(tǒng)因頻率最高，穿透能力最差，在同等環(huán)境下，室分天線覆蓋區(qū)域衰減最大。加上終端對邊緣場強要求要求大于-80dBm甚至更高，依據(jù)空間損耗L0（dB）=32.44+20lgF+20lgD.（式中，F(xiàn)為頻率，單位MHz；D為移動臺與天線之間的距離，單位KM），可以得出WLAN系統(tǒng)中天線覆蓋半徑大致6～10米，并優(yōu)先天線入戶布放。對于無WLAN系統(tǒng)熱點覆蓋的區(qū)域，如停車場，避難層等，天線覆蓋半徑取10～16米。
對于電梯覆蓋，考慮多系統(tǒng)合路，應采用定向壁掛隔三層（主瓣朝電梯廳）或隔四層（主瓣朝電梯井道）布放于電梯井道，確保覆蓋。
“四網(wǎng)協(xié)同”系統(tǒng)中，在規(guī)劃覆蓋天線密度后，可依據(jù)現(xiàn)場環(huán)境確定平面安裝圖。根據(jù)各系統(tǒng)的邊緣覆蓋場強推算出各系統(tǒng)要求的天線口功率，再由天線口功率反推出各個系統(tǒng)所需總功率。由于各系統(tǒng)設備功率不一致，適用的主要業(yè)務場景和覆蓋能力也不一樣，從而引發(fā)對“四網(wǎng)協(xié)同”容量探討。
2.3四網(wǎng)協(xié)同室分容量設計
GSM（GSM900&DCS1800）系統(tǒng)，容量需求主要由話務需求及覆蓋需求決定。目前話務一般是這樣計算：話務量=站點人流量×手機用戶比例×移動用戶比例×每用戶忙時話務×修正因子。覆蓋方面，依據(jù)“降三高”及“話務下沉”的原則，單小區(qū)配置不高于8，對于部分無線利用率偏高，用戶需求較高的區(qū)域，可采用GSM900與DCS1800混頻組網(wǎng)。
TD-SCDMA系統(tǒng)，容量主要由數(shù)據(jù)業(yè)務需求來決定，即數(shù)據(jù)業(yè)務大概占語音業(yè)務的30%，TD-SCDMA系統(tǒng)容量暫時按照2G語音業(yè)務×1.3計算。
WLAN系統(tǒng)，容量需求主要由用戶數(shù)量來決定。一般每個AP大約支持30個用戶。對于用戶超高區(qū)域。如場館/會所/機場等區(qū)域，可加入單獨AP覆蓋，以緩解容量壓力。
TD-LTE系統(tǒng)，容量估算的方法與GSM/TD-SCDMA/ WLAN系統(tǒng)的容量估算方法不同，由于影響TD-LTE容量估算的因素較多，包括結構環(huán)境、干擾抑制、設備性能等因素，目前，行業(yè)內(nèi)主要是通過設計仿真，現(xiàn)場測試，然后統(tǒng)計分析數(shù)據(jù)的方法獲得不同無線場景下、網(wǎng)絡和UE不同配置下的小區(qū)吞吐量和小區(qū)邊緣吞吐量。
2.4四網(wǎng)協(xié)同室分分區(qū)規(guī)劃設計
GSM（GSM900&DCS1800）系統(tǒng)，分區(qū)需求主要由容量需求，覆蓋需求，頻率規(guī)范決定。針對用戶密度高地區(qū)，無線利用率偏高，出現(xiàn)話務擁塞等現(xiàn)象時?？梢詫⒃行^(qū)劃分為若干單小區(qū)，滿足話務量高的需要。覆蓋方面，由于系統(tǒng)覆蓋面積大，饋線布放難度高，饋線損耗大，所以必須將覆蓋區(qū)域分為若干單小區(qū)。頻率方面，由于小區(qū)較多，會出現(xiàn)同鄰頻干擾現(xiàn)象，加上容量的影響，可以采用GSM900&DCS1800混頻組網(wǎng)分區(qū)。
TD-SCDMA系統(tǒng)，分區(qū)主要由容量需求及系統(tǒng)升級需求決定。TD-SCDMA系統(tǒng)分區(qū)規(guī)劃一般是：單小區(qū)RRU數(shù)量優(yōu)先不超過6臺，各光口RRU級聯(lián)數(shù)量不超過3臺。
WLAN系統(tǒng)，分區(qū)主要由容量需求及頻率規(guī)劃決定。容量需求分區(qū)，可以采用2.4G與5.8G分區(qū)覆蓋相結合。頻率規(guī)劃，WLAN系統(tǒng)現(xiàn)網(wǎng)頻點的1，6，11可交替使用。
TD-LTE系統(tǒng)，分區(qū)主要由頻率規(guī)劃及系統(tǒng)規(guī)模決定。由于TD-LTE子載波眾多，室內(nèi)系統(tǒng)大都采用O1配置。因此業(yè)務需求須設置多個小區(qū)時，相鄰小區(qū)間建議采用異頻組網(wǎng)。并在建筑物內(nèi)利用自然阻隔合理進行頻率規(guī)劃。同層小區(qū)間頻率也可交錯復用，受系統(tǒng)規(guī)模影響，當單小區(qū)LTE RRU數(shù)量超過6臺時須分區(qū)。
2.5四網(wǎng)協(xié)同室分切換/外泄設計
“四網(wǎng)協(xié)同”系統(tǒng)中，運營商為了充分利用系統(tǒng)資源，并適應話音向數(shù)據(jù)網(wǎng)絡升級轉型，已經(jīng)在各系統(tǒng)間做了優(yōu)化切換。常見的如：2G/3G網(wǎng)絡互操作，G/T網(wǎng)絡分流等。在此只對室內(nèi)分布系統(tǒng)部分進行探討。
GSM（GSM900&DCS1800）系統(tǒng)，切換主要指室分系統(tǒng)各小區(qū)之間及室內(nèi)與室外信號的切換。室分系統(tǒng)各小區(qū)切換主要表現(xiàn)為混頻組網(wǎng)切換，樓宇上下切換，樓層左右切換，覆蓋區(qū)同心圓切換，各覆蓋小區(qū)與切換小區(qū)切換，電梯與樓層切換等。
針對室分小區(qū)內(nèi)部切換，我們可以采取以下幾種方法：
A.加大切換區(qū)域，即在切換邊界區(qū)域將待切換的小區(qū)信號加強，保留足夠的緩沖區(qū)域。
B.無法加大切換區(qū)域時，盡量減少切換。可以借助電梯井道，建筑物天花板、墻體等自身障礙物產(chǎn)生的穿透損耗形成小區(qū)間的隔離。
針對室分小區(qū)與室外小區(qū)切換，除了考慮以上方法，還必須考慮外泄問題：常用防止外泄的方法有：
在臨界區(qū)域使用定向天線。
利用現(xiàn)場建筑物特點，依靠建筑物的遮擋防止外泄。
現(xiàn)場無法安裝定向天線且天線無遮擋時，可適當降低室內(nèi)吸頂天線口功率防止外泄。
2.6四網(wǎng)協(xié)同室分合路方式設計
目前室內(nèi)分布系統(tǒng)由于通信制式的增加基本都經(jīng)過了多次工程建設，大多采用了多系統(tǒng)合路共天饋系統(tǒng)方式。但多次合路帶來的后果就是：合路器的插損導致各系統(tǒng)功率下降，加上工程工藝質(zhì)量差或器件質(zhì)量差導致多系統(tǒng)指標惡化。設計上建議優(yōu)先使用高性能四頻合路器，以滿足“四網(wǎng)協(xié)同”多系統(tǒng)室內(nèi)分布系統(tǒng)合路要求。
三、結語
四網(wǎng)協(xié)同是綜合考慮網(wǎng)絡的規(guī)劃、建設與融合，最終目的是提升客戶感知、挖掘管道價值。它既可以均衡網(wǎng)絡容量、引導業(yè)務分流、保障用戶體驗，提升整體管道價值，也符合中國移動提出的建設“六分在設計方案、三分在產(chǎn)品質(zhì)量、一分在工程實施”的工程優(yōu)生理念。