物聯(lián)網(wǎng)智能教育精選(五篇)

序言：作為思想的載體和知識(shí)的探索者，寫作是一種獨(dú)特的藝術(shù)，我們?yōu)槟鷾?zhǔn)備了不同風(fēng)格的5篇物聯(lián)網(wǎng)智能教育，期待它們能激發(fā)您的靈感。

篇1

隨著信息技術(shù)和互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的廣泛應(yīng)用，人類社會(huì)步入了高度信息化的時(shí)代，信息獲取方式逐步從人工生成的單一模式向人工與自動(dòng)獲取并重的模式發(fā)展，強(qiáng)烈的社會(huì)需求為物理世界與信息世界的融合提供了原動(dòng)力，物聯(lián)網(wǎng)隨之撲面而來。

物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用涵蓋的范圍小到家庭網(wǎng)絡(luò)，大到數(shù)字醫(yī)療、智能交通、公共安全，控件探測，甚至是國家和世界，受到了各國政府、產(chǎn)業(yè)界與學(xué)術(shù)界的高度重視。

物聯(lián)網(wǎng)對(duì)教育事業(yè)的促進(jìn)作用也日趨明顯，尤其是基于RFID的校園一卡通工程對(duì)管理水平的提高為高校教育的改革和發(fā)展提供良好的技術(shù)支持，許多高校正在努力構(gòu)建全面智能感知個(gè)性化服務(wù)的學(xué)習(xí)環(huán)境，實(shí)現(xiàn)新的教學(xué)環(huán)境：無處不在的網(wǎng)絡(luò)教學(xué)、 融合創(chuàng)新的網(wǎng)絡(luò)科研、透明高效的校務(wù)治理、豐富多彩的校園文化、方便周到的校園生活，為教育學(xué)生提供良好的環(huán)境和設(shè)施條件 [1]。

本文作者通過對(duì)物聯(lián)網(wǎng)的研究，利用物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，構(gòu)建了智能化集成教育系統(tǒng)，對(duì)物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)支持下的教學(xué)進(jìn)行了初步的研究和探索。

1 物聯(lián)網(wǎng)及物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)

1.1 物聯(lián)網(wǎng)的定義和特征

物聯(lián)網(wǎng)在人類生活中的應(yīng)用越來越多，但是人們對(duì)物聯(lián)網(wǎng)的定義任然沒有明確和統(tǒng)一。在比較各種物聯(lián)網(wǎng)定義的寄出上，根據(jù)目前對(duì)物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)特點(diǎn)的認(rèn)知水平，將物聯(lián)網(wǎng)定義為：物聯(lián)網(wǎng)是在互聯(lián)網(wǎng)和通信網(wǎng)等基礎(chǔ)上，針對(duì)不同領(lǐng)域的需求，利用具有智能感知、識(shí)別技術(shù)與普適計(jì)算等技術(shù)，自動(dòng)獲取物理世界的各種信息，將所有能夠獨(dú)立尋址的物理對(duì)象互聯(lián)起來，實(shí)現(xiàn)信息化、遠(yuǎn)程管理控制盒智能化的網(wǎng)絡(luò)，構(gòu)建物物相聯(lián)的智能信息服務(wù)系統(tǒng)[2]。

物聯(lián)網(wǎng)中任何一個(gè)合法的用戶（人或物）可以在任何時(shí)候（Anytime）、任何地點(diǎn)（Anywhere）與任何一個(gè)物體（Anything）通信，交換和共享信息，協(xié)同完成特定的服務(wù)功能。

物聯(lián)網(wǎng)分為感知層、網(wǎng)絡(luò)層與應(yīng)用層。感知層是物理世界與虛擬世界的紐帶，是物聯(lián)網(wǎng)的基礎(chǔ)。感知層主要負(fù)責(zé)信息采集，利用激光識(shí)別等技術(shù)實(shí)現(xiàn)物聯(lián)網(wǎng)中人與物、物與物之間的信息交互的傳感器技術(shù)。網(wǎng)絡(luò)層是物聯(lián)網(wǎng)規(guī)模應(yīng)用的基礎(chǔ)設(shè)施，包含局域網(wǎng)、城域網(wǎng)和廣域網(wǎng)的各種接入網(wǎng)絡(luò)。應(yīng)用層提供海量數(shù)據(jù)的高效、可靠地匯聚、整合與存儲(chǔ)，通過數(shù)據(jù)挖掘、智能數(shù)據(jù)處理與智能決策計(jì)算，提供安全網(wǎng)絡(luò)管理與智能服務(wù)。

物聯(lián)網(wǎng)是一個(gè)形式多樣、設(shè)計(jì)社會(huì)生活各個(gè)領(lǐng)域的復(fù)雜系統(tǒng)，從實(shí)現(xiàn)技術(shù)角度看，物聯(lián)網(wǎng)的特點(diǎn)是：網(wǎng)絡(luò)的異構(gòu)性，規(guī)模的差異性，接入的多樣性。

1.2 物聯(lián)網(wǎng)關(guān)鍵技術(shù)

物聯(lián)網(wǎng)的多樣化、個(gè)性化與行業(yè)化的特點(diǎn)，使得物聯(lián)網(wǎng)涉及的技術(shù)種類繁多，從物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計(jì)、運(yùn)行、應(yīng)用和管理的角度來看，物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)主要包括：自動(dòng)感知技術(shù)、嵌入式技術(shù)、移動(dòng)通信技術(shù)、計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、智能數(shù)據(jù)處理技術(shù)、智能控制技術(shù)、位置服務(wù)技術(shù)和信息安全技術(shù)。物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的引入可以使得現(xiàn)實(shí)世界的物品互為連通.實(shí)現(xiàn)物理空間與數(shù)字化信息空間的互聯(lián).使真實(shí)空間與虛擬學(xué)習(xí)環(huán)境實(shí)現(xiàn)比較有效地整合。它讓教學(xué)環(huán)境中每個(gè)物件形成數(shù)字化、網(wǎng)絡(luò)化、可視化特性，學(xué)生在課堂中就可以感知自然、感知真實(shí)的場景.有效地促進(jìn)人機(jī)交互、人與環(huán)境的交互，加強(qiáng)了師生之間、生生之間的交流[3]。

2 智能教育系統(tǒng)概述

傳統(tǒng)的教學(xué)體制和教學(xué)系統(tǒng)僅僅是為學(xué)生提供了學(xué)習(xí)的空間，相對(duì)而言，智能教育系統(tǒng)為學(xué)生提供了一個(gè)全面的智能感知環(huán)境和智能學(xué)習(xí)服務(wù)平臺(tái)，有效地采集學(xué)生學(xué)習(xí)的相關(guān)信息，獲得個(gè)性化、智能化的學(xué)習(xí)和管理服務(wù)。

智能教育系統(tǒng)，能夠智能化的針對(duì)每一個(gè)學(xué)習(xí)者、每個(gè)學(xué)習(xí)階段的學(xué)習(xí)信息進(jìn)行采集和處理，建立新一代的學(xué)習(xí)環(huán)境和交流環(huán)境，該系統(tǒng)能夠利用智能手機(jī)、RFID標(biāo)簽與讀寫設(shè)備以及各類型的傳感器實(shí)時(shí)的采集教師的教學(xué)軌跡和學(xué)生的學(xué)習(xí)痕跡，同時(shí)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析和處理，把傳統(tǒng)的以“教”為主的教學(xué)形式，改變?yōu)橐浴皩W(xué)”為主的形式，更能調(diào)動(dòng)學(xué)習(xí)者的學(xué)習(xí)積極性和主動(dòng)性，及時(shí)反饋和調(diào)整教學(xué)內(nèi)容，體現(xiàn)因材施教、因人而異的教學(xué)風(fēng)格。

3 智能系統(tǒng)設(shè)計(jì)

物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的引入使得智能化教學(xué)環(huán)境的每個(gè)物件都具有連通性、技術(shù)性、智能性、嵌入性的特性，可以隨時(shí)捕捉、分析教師和學(xué)生信息，并進(jìn)行反饋，提供一個(gè)物聯(lián)網(wǎng)智能化的教學(xué)系統(tǒng)[4]。

本文利用物聯(lián)網(wǎng)設(shè)計(jì)的智能化教學(xué)系統(tǒng)主要包括智能管理模塊、智能資源模塊、智能監(jiān)測模塊、智能導(dǎo)學(xué)模塊、虛擬交流社區(qū)五個(gè)模塊，如圖1所示。

1） 智能管理模塊：實(shí)現(xiàn)對(duì)系統(tǒng)中學(xué)習(xí)者的信息管理、實(shí)施雙向教學(xué)評(píng)價(jià)考核、學(xué)習(xí)輔助工具集成和成績查詢等功能。

2） 智能資源模塊：在學(xué)生的學(xué)習(xí)資料和教師的教學(xué)材料中加入RFID標(biāo)簽，使得這些資料置身物聯(lián)網(wǎng)之中，具有物聯(lián)網(wǎng)中多樣性、智能性、規(guī)模性、嵌入性等特性。通過互動(dòng)終端通過3G/4G 網(wǎng)絡(luò)連接終端資料數(shù)據(jù)庫和多媒體庫，根據(jù)課程教學(xué)大綱提供的內(nèi)容要求獲得關(guān)聯(lián)的教學(xué)資源，結(jié)果輸出到學(xué)生或教師所在的網(wǎng)絡(luò)終端[5]。同時(shí)存放專門針對(duì)移動(dòng)學(xué)習(xí)優(yōu)化過的大量課件資源、考試試題庫、知識(shí)庫、新聞消息庫和有關(guān)系統(tǒng)運(yùn)行的數(shù)據(jù)等。

3）智能監(jiān)測模塊：通過智能攝像頭、智能手機(jī)、智能測控設(shè)備等記錄和實(shí)時(shí)采集學(xué)生的學(xué)習(xí)痕跡和教師的教學(xué)軌跡。同時(shí)集成了學(xué)習(xí)評(píng)價(jià)系統(tǒng)，通過對(duì)學(xué)習(xí)者的學(xué)習(xí)時(shí)間、閱覽次數(shù)和學(xué)習(xí)地點(diǎn)、學(xué)習(xí)對(duì)象以及參與交流與協(xié)作的指標(biāo)等進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，得出關(guān)于學(xué)習(xí)者的學(xué)習(xí)積極性、學(xué)習(xí)深度和學(xué)習(xí)效果等情況的綜合評(píng)定，連同學(xué)習(xí)后獲得的成績和學(xué)分一同記錄到后臺(tái)相關(guān)數(shù)據(jù)庫中[4]。

4） 智能導(dǎo)學(xué)模塊：通過數(shù)據(jù)挖掘、智能數(shù)據(jù)處理與智能計(jì)策計(jì)算，將智能監(jiān)控模塊中采集來的數(shù)據(jù)進(jìn)行有效的整合、統(tǒng)計(jì)分析和利用，分析學(xué)生的學(xué)習(xí)需求和學(xué)習(xí)興趣，，為每個(gè)學(xué)生進(jìn)行個(gè)性化學(xué)習(xí)推薦，大豆更好的教學(xué)效果。

5） 虛擬交流社區(qū)：通過無線智能設(shè)備如無線筆、無線話筒等，實(shí)現(xiàn)基于語音、視頻和文字等多種信息媒介的互動(dòng)交流功能，為學(xué)習(xí)者提供方便快捷的網(wǎng)絡(luò)通信，強(qiáng)大的信息交流和網(wǎng)絡(luò)資料信息的共享支持，在線虛擬團(tuán)隊(duì)合作等功能。

篇2

關(guān)鍵詞：物聯(lián)網(wǎng)；智能控制；實(shí)踐教學(xué)；中國制造；智能制造

0引言

“中國制造2025”部署了全面推進(jìn)實(shí)施制造強(qiáng)國戰(zhàn)略，提出智能制造作為中國制造的主攻方向。在《中國制造2025》中還指出加快開展物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)研發(fā)和應(yīng)用示范，推動(dòng)智能交通工具、智能工程機(jī)械、服務(wù)機(jī)器人、智能家電、智能照明電器、可穿戴設(shè)備等產(chǎn)品研發(fā)和產(chǎn)業(yè)化。隨著物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在智能控制領(lǐng)域中應(yīng)用的不斷深入，社會(huì)對(duì)掌握智能控制技術(shù)和物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的應(yīng)用型人才的需求會(huì)越來越大。基于物聯(lián)網(wǎng)的智能控制項(xiàng)目實(shí)踐教學(xué)改革對(duì)提高學(xué)生的工程應(yīng)用能力，使學(xué)生掌握行業(yè)前沿技術(shù)的能力，提升學(xué)生的就業(yè)競爭力有著重要的意義。

1目前教學(xué)中存在的問題

（1）課程理論性強(qiáng)，內(nèi)容多且抽象，缺少相應(yīng)的實(shí)踐，學(xué)生對(duì)理論知識(shí)難以掌握；課程學(xué)時(shí)少，學(xué)生投入的學(xué)習(xí)時(shí)間和精力不足，無法自己尋找實(shí)踐項(xiàng)目，缺乏實(shí)踐；與課程教材相配套的實(shí)驗(yàn)方案較少，導(dǎo)致實(shí)驗(yàn)難以有效地開展。

（2）智能控制課程實(shí)踐教學(xué)大多以仿真為主，缺少面向技術(shù)前沿的實(shí)踐環(huán)節(jié)。大多數(shù)高校學(xué)生做實(shí)驗(yàn)就是利用MATLAB的Simulink、GUI等工具設(shè)計(jì)各種控制算法和建立智能控制系統(tǒng)模型，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)系統(tǒng)的仿真。學(xué)生對(duì)實(shí)際的工程項(xiàng)目應(yīng)用不了解，不利于創(chuàng)新能力和職業(yè)能力的培養(yǎng)。

（3）課程考核方式?jīng)]有體現(xiàn)對(duì)能力的考核。減少單個(gè)知識(shí)技能的考核，增加知識(shí)能力體系的考核。

2實(shí)驗(yàn)平臺(tái)選擇

我們的實(shí)踐項(xiàng)目所用的實(shí)驗(yàn)平臺(tái)是北京精儀達(dá)盛科技有限公司生產(chǎn)的物聯(lián)網(wǎng)實(shí)訓(xùn)開發(fā)系統(tǒng)，系統(tǒng)由物聯(lián)網(wǎng)視頻移動(dòng)開發(fā)平臺(tái)實(shí)驗(yàn)箱和物聯(lián)網(wǎng)節(jié)點(diǎn)實(shí)驗(yàn)箱組成，主要特點(diǎn)如下：

（1）多環(huán)境支持。提供基于C#、C++、Java的開發(fā)包及已封裝的函數(shù)接口，提供智能手機(jī)開發(fā)包及已封裝的函數(shù)接口，可進(jìn)行物聯(lián)網(wǎng)項(xiàng)目的二次開發(fā)。

（2）接口豐富。RJ45 10M/100M自適應(yīng)以太網(wǎng)接口、標(biāo)準(zhǔn)RS-485串行通信接口、模擬視頻輸入接口、視頻輸出接口、支持SD卡接口與存儲(chǔ)、USB接口、支持WIFI和3G網(wǎng)卡。

（3）功能強(qiáng)大。支持CMRTP網(wǎng)絡(luò)協(xié)議，能同網(wǎng)傳感圖像信息、聲音信息、傳感器信息、控制信息，節(jié)點(diǎn)信息；支持多用戶智能移動(dòng)終端同時(shí)訪問ZIGBEE NVS網(wǎng)關(guān)；智能手機(jī)、IPAD等；內(nèi)置WEB SERVER，網(wǎng)絡(luò)參數(shù)設(shè)置簡單；可配置成服務(wù)器工作；支持多用戶端同時(shí)訪問ZIGBEE NVS網(wǎng)關(guān)；遠(yuǎn)程PC機(jī)訪問。

3實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目設(shè)計(jì)

3.1實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目構(gòu)建

基于物聯(lián)網(wǎng)的智能控制實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目從技術(shù)架構(gòu)上來看，分為3層：感知層、網(wǎng)絡(luò)層和應(yīng)用層，如圖1所示。

感知層的節(jié)點(diǎn)采集到數(shù)據(jù)經(jīng)過網(wǎng)絡(luò)層傳輸與服務(wù)器通信，然后應(yīng)用層中的客戶端用軟件登錄服務(wù)器，登錄后即可控制和查看感知節(jié)點(diǎn)的信息。客戶端可以通過軟件看到感知節(jié)點(diǎn)采集的信息，發(fā)送控制命令去控制對(duì)應(yīng)的實(shí)物，包括門禁、窗簾、燈光、攝像頭等。各層所安排的實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目及課時(shí)見表1。

（1）感知層由各種傳感器以及傳感器網(wǎng)關(guān)構(gòu)成，感知層的作用相當(dāng)于人的眼耳鼻喉和皮膚等神經(jīng)末梢，它是物聯(lián)網(wǎng)識(shí)別物體、采集信息的來源，主要功能是識(shí)別物體，采集信息。感知層開設(shè)的實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目包括氣體濃度傳感器、溫度傳感器、濕度傳感器、二維碼標(biāo)簽、RFID標(biāo)簽和讀寫器、攝像頭、GPS等智能感知終端等實(shí)驗(yàn)。感知層節(jié)點(diǎn)包括感知節(jié)點(diǎn)和控制節(jié)點(diǎn)，感知類節(jié)點(diǎn)包括測試火災(zāi)和煙霧的傳感節(jié)點(diǎn)、采集空氣溫濕度和土壤溫濕度的傳感節(jié)點(diǎn)、探測紅外的傳感器節(jié)點(diǎn)，控制類的節(jié)點(diǎn)包括：控制門禁的節(jié)點(diǎn)、燈光和電源的傳感器節(jié)點(diǎn)以及可以遠(yuǎn)程控制監(jiān)控的無線云臺(tái)節(jié)點(diǎn)等。感知節(jié)點(diǎn)和控制節(jié)點(diǎn)可以聯(lián)動(dòng)，可以結(jié)合起來作為實(shí)訓(xùn)項(xiàng)目。

（2）網(wǎng)絡(luò)層由各種移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)、互聯(lián)網(wǎng)、網(wǎng)絡(luò)中心和信息中心等組成，相當(dāng)于人的神經(jīng)中樞和大腦，負(fù)責(zé)傳遞和處理感知層獲取的信息。在網(wǎng)絡(luò)層中，傳感器與協(xié)調(diào)器之間的傳輸都是利用Zigbee進(jìn)行相互通信的，而且由網(wǎng)關(guān)接收到感知層的信息，然后通過網(wǎng)絡(luò)和無線通信方式傳輸信息給服務(wù)器，用戶可在客戶端上觀察到感知節(jié)點(diǎn)的數(shù)據(jù)，并且可發(fā)送控制指令給協(xié)調(diào)器去控制節(jié)點(diǎn)。網(wǎng)絡(luò)層的實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目只需要了解路由器的設(shè)置，包括局域網(wǎng)和廣域網(wǎng)絡(luò)的設(shè)置，因此安排的實(shí)驗(yàn)課時(shí)較少。

（3）應(yīng)用層是物聯(lián)網(wǎng)和用戶（包括人、組織和其他系統(tǒng)）的接口，它與行業(yè)需求結(jié)合，實(shí)現(xiàn)物聯(lián)網(wǎng)的智能應(yīng)用，是智能控制實(shí)踐中最關(guān)鍵的部分。實(shí)踐項(xiàng)目包括智能交通控制系統(tǒng)、工業(yè)控制系統(tǒng)、智能農(nóng)業(yè)控制系統(tǒng)、智能家居控制系統(tǒng)、智能物流控制系統(tǒng)、智能制造控制系統(tǒng)、智能安防控制系統(tǒng)等。

3.2實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目舉例

智能控制在物聯(lián)網(wǎng)背景下有著廣泛的應(yīng)用，尤其體現(xiàn)在工程應(yīng)用實(shí)例項(xiàng)目上。

1）監(jiān)控土壤環(huán)境狀況。

將傳感器植入土壤或暴露在空氣中，由傳感器采集到的數(shù)據(jù)通過物聯(lián)網(wǎng)傳輸至遠(yuǎn)程控制中心，可及時(shí)了解當(dāng)前農(nóng)作物生長環(huán)境和變化趨勢，確定農(nóng)作物生產(chǎn)目標(biāo)。通過智能控制，可實(shí)時(shí)掌握環(huán)境溫度和土壤各項(xiàng)參數(shù)等對(duì)農(nóng)作物產(chǎn)量的影響，并進(jìn)行參數(shù)的調(diào)節(jié)，最大限度地提高農(nóng)作物產(chǎn)量。

2）產(chǎn)品制造和質(zhì)量監(jiān)控。

制造業(yè)集成了多種先進(jìn)科技的流水作業(yè)。生產(chǎn)制造過程中伴隨有大量數(shù)據(jù)，如產(chǎn)品加工條件或控制參數(shù)（時(shí)間、溫度等）。通過收集這些數(shù)據(jù)可反映每個(gè)生產(chǎn)環(huán)節(jié)的狀態(tài)，對(duì)生產(chǎn)的順利進(jìn)行起著至關(guān)重要的作用。通過智能控制可得到產(chǎn)品質(zhì)量與參數(shù)間的關(guān)系，從而獲得針對(duì)性很強(qiáng)的建議，以改進(jìn)產(chǎn)品質(zhì)量，而且可能發(fā)現(xiàn)更高效的控制模式，帶來豐厚的回報(bào)。

3）天氣預(yù)警。

一方面，利用智能設(shè)備隨時(shí)關(guān)注氣象信息，并針對(duì)雨天發(fā)出報(bào)警提醒；另一方面，智能終端隨時(shí)跟蹤用戶行蹤，并通過智能控制由用戶歷史行動(dòng)特征數(shù)據(jù)預(yù)測去向。一旦預(yù)測到用戶要出門，就在合適的時(shí)候由相應(yīng)智能終端提醒其帶雨傘。如用戶在門口，就將由安裝在門上的智能設(shè)備發(fā)出提醒；如在車內(nèi)，則由車載計(jì)算機(jī)發(fā)出提醒。

4基于CDIO的項(xiàng)目考核

CDIO（conceive、design、implement、operate，構(gòu)思、設(shè)計(jì)、實(shí)現(xiàn)、運(yùn)作）是當(dāng)今國際高等工程教育的一種新模式，由美國麻省理工學(xué)院和瑞典皇家工學(xué)院等4所大學(xué)共同倡導(dǎo)。這種模式更加注重扎實(shí)的工程基礎(chǔ)理論和專業(yè)知識(shí)的培養(yǎng)，通過每一門課程、每一個(gè)模塊、每一個(gè)教學(xué)環(huán)節(jié)來落實(shí)產(chǎn)業(yè)對(duì)能力的要求，滿足產(chǎn)業(yè)對(duì)工程人才質(zhì)量的要求。結(jié)合CDIO工程教育人才培養(yǎng)考核標(biāo)準(zhǔn)和傳統(tǒng)實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié)的考核方法，建立了以個(gè)人能力、交流溝通能力、團(tuán)隊(duì)合作能力、創(chuàng)新能力等能力培養(yǎng)為目標(biāo)，以工程構(gòu)思、工程推理、工程設(shè)計(jì)、工程應(yīng)用為主線的考核體系，采用自評(píng)、項(xiàng)目組互評(píng)、答辯等多元考核方式，考核體系見表2。基于CDIO的項(xiàng)目考核體系能有效地激勵(lì)學(xué)生的學(xué)習(xí)主動(dòng)性，合理地評(píng)價(jià)學(xué)生的學(xué)習(xí)效果，督促教師不斷地完善實(shí)踐教學(xué)內(nèi)容，優(yōu)化和提高教師的實(shí)踐教學(xué)能力。

篇3

關(guān)鍵詞：交通安全設(shè)施 交通標(biāo)志 物聯(lián)網(wǎng)技術(shù) 信息集成 傳感器技術(shù)

中圖分類號(hào)：TP273 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1007-9416（2015）03-0000-00

1 引言

交通標(biāo)志是用圖形、符號(hào)、文字、顏色像駕駛?cè)思靶腥藗鬟f特定信息，用以管制、警告以及引導(dǎo)交通的安全設(shè)施。目前，交通標(biāo)志顯示內(nèi)容單一，僅能顯示一種固定信息，不能隨時(shí)根據(jù)需要在同一塊標(biāo)志上轉(zhuǎn)換，導(dǎo)致相應(yīng)限制、提醒等信息得不到及時(shí)，給道路行車安全帶來隱患等問題。而國內(nèi)高等級(jí)公路上對(duì)于即時(shí)信息的主要采用LED顯示屏的，雖然這種交通誘導(dǎo)屏有較好的警示效果，能夠給駕駛?cè)艘粋€(gè)應(yīng)急響應(yīng)的提示，但是此顯示屏需要鋪設(shè)光纖電路，對(duì)于架設(shè)地點(diǎn)存在一定局限性，且LED顯示屏造價(jià)高，經(jīng)濟(jì)性不佳。

本設(shè)計(jì)根據(jù)道路條件、當(dāng)?shù)氐臍夂驐l件及道路安全情況，在特定路段設(shè)置相應(yīng)傳感器，通過無線傳輸將傳感器檢測的信息傳送至智能標(biāo)志牌的單片機(jī)控制系統(tǒng)，控制系統(tǒng)可利用事先建立的氣候環(huán)境條件與車速的模型，計(jì)算出相應(yīng)的限速值，系統(tǒng)通過控制LED燈的點(diǎn)亮與熄滅將相應(yīng)的警示標(biāo)志與限速標(biāo)志反映在標(biāo)志牌上，即時(shí)相應(yīng)不利行車條件的提醒與限速信息。

2 智能交通標(biāo)志設(shè)計(jì)概述

2.1 系統(tǒng)設(shè)計(jì)思路

本系統(tǒng)考慮根據(jù)當(dāng)?shù)貧夂驐l件及道路安全情況，在特定時(shí)間段在特定路段安裝布設(shè)無線氣象傳感器（例如：溫濕度傳感器、風(fēng)速風(fēng)向傳感器、降雨量傳感器、能見度傳感器等），把各個(gè)傳感器實(shí)時(shí)檢測的數(shù)據(jù)利用Zigbee無線模塊傳輸，由智能標(biāo)志牌的單片機(jī)控制系統(tǒng)接收分析，根據(jù)交管部門事先設(shè)定參數(shù)信息或者直接由單片機(jī)編入的公式程序輸出相應(yīng)路況提醒信息。一方面，傳送給控制指示牌的單片機(jī)，由其控制標(biāo)志牌上LED點(diǎn)陣，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)交通指示牌的自動(dòng)控制；另一方面，經(jīng)自主網(wǎng)絡(luò)Zigbee無線傳輸給PC上位機(jī)，存儲(chǔ)并建立相應(yīng)數(shù)據(jù)庫，給交管部門對(duì)道路信息情況的管理、控制提供一個(gè)智能aa化的平臺(tái)。

2.2 系統(tǒng)模塊設(shè)計(jì)

2.2.1信息監(jiān)測傳感器模塊

傳感器是指能感受規(guī)定的被測量對(duì)象，并按照一定的規(guī)律轉(zhuǎn)換成可用輸出信號(hào)的器件或裝置。在此控制系統(tǒng)中，采用性價(jià)比合理的氣象傳感器對(duì)不利天氣進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控，并將信息及時(shí)傳送給單片機(jī)處理。與傳統(tǒng)的人工檢測相比，傳感器具有檢測精度高、范圍廣、樣本容量大、成本低等優(yōu)點(diǎn)。

2.2.2單片機(jī)及無線通信模塊

集成度高且功能強(qiáng)大的單片機(jī)是智能交通標(biāo)志的控制中心，其主要功能是將傳感器所測得的各種電信號(hào)進(jìn)行獲取、處理，并計(jì)算出相應(yīng)的工程量，按一定的格式存儲(chǔ)。單片機(jī)能夠測量多路由傳感采集到的模擬信號(hào)，通過編程控制，對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行處理。將與標(biāo)志牌牌邏輯關(guān)系對(duì)應(yīng)的數(shù)據(jù)進(jìn)行存儲(chǔ)及傳輸，即智能控制。

單片機(jī)的輸出數(shù)據(jù)可通過Zigbee網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行自主傳輸。Zigbee技術(shù)是一種近距離、低復(fù)雜度、低功耗、低成本的雙向無線通訊技術(shù)。為智能控制而建立的Zigbee網(wǎng)絡(luò)，具有簡單、使用方便、工作可靠的特點(diǎn)，主要用于距離短、功耗低且傳輸速率不高的各種電子設(shè)備之間進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸以及典型的有周期性的數(shù)據(jù)、間歇性數(shù)據(jù)和低反應(yīng)時(shí)間數(shù)據(jù)傳輸?shù)膽?yīng)用。

JN5121是一款兼容IEEE802.15.4的低功耗、低成本無線微型控制器。該模塊內(nèi)置了32位的RISC處理器，配置有2.4GHZ頻段的IEEE802.15.4標(biāo)準(zhǔn)的無線收發(fā)器。系統(tǒng)內(nèi)部帶有64KB的ROM和96KB的RAM，為無線傳感網(wǎng)絡(luò)提供了多種多樣的解決方案，同時(shí)高集成度的設(shè)計(jì)簡化了整個(gè)系統(tǒng)的開發(fā)成本。JN5121內(nèi)置的ROM存儲(chǔ)器集成了點(diǎn)對(duì)點(diǎn)通信與網(wǎng)狀通信結(jié)構(gòu)的完整協(xié)議；而內(nèi)置的64KB的RAM存儲(chǔ)器，可以支持網(wǎng)絡(luò)路由和控制器功能而不需要外部擴(kuò)展任何的存儲(chǔ)空間。內(nèi)置的硬件MAC地址和高度安全的AES加密算法加速器，減小了系統(tǒng)的功耗和處理器的負(fù)載。它還支持晶振休眠和系統(tǒng)節(jié)能功能，同時(shí)提供了大量的模擬和數(shù)字外設(shè)的相互操作支持，可以方便的連接到智能標(biāo)志的外部應(yīng)用系統(tǒng)。

2.2.3數(shù)據(jù)庫模塊

上位機(jī)是指可以直接發(fā)出操控命令的計(jì)算機(jī)，一般是PC，屏幕上可以顯示各種信號(hào)變化。上位機(jī)接收到下位機(jī)傳輸?shù)臄?shù)據(jù)后，將數(shù)據(jù)存儲(chǔ)于建立的數(shù)據(jù)庫中，便于對(duì)數(shù)據(jù)的統(tǒng)計(jì)分析，日后對(duì)此道路標(biāo)志牌的設(shè)置更加科學(xué)。

2.2.4布有LED點(diǎn)陣的標(biāo)志牌部件

標(biāo)志牌：按照《道路交通標(biāo)志和標(biāo)線》GB5768-2009規(guī)定的道路交通標(biāo)志的分類、顏色、形狀、字符、尺寸、圖形等的要求設(shè)計(jì)、制作交通標(biāo)志牌，粘貼反光膜。

LED點(diǎn)陣：對(duì)于警告標(biāo)志和禁令標(biāo)志分開合理設(shè)置LED點(diǎn)陣，根據(jù)標(biāo)志牌的圖案或字符特點(diǎn)選擇合適孔徑和孔間距，保證在特定環(huán)境條件下能清楚顯示標(biāo)志牌內(nèi)容。

電源：DC12V，由太陽能電池供給。

3 基于物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的智能標(biāo)志應(yīng)用前景

（1）拓展空間大：可以在溫濕度傳感器的基礎(chǔ)上，安裝降雨、降雪、橫風(fēng)等其他傳感器，達(dá)到更為全面的交通警示效果，提高道路行駛安全性。也可以通過無線模塊的信息傳輸，把傳感器獲得的路段信息與車聯(lián)網(wǎng)結(jié)合，通過廣播、短信等方式提前告知駕駛?cè)恕?/p>

（2）成本低：智能交通標(biāo)志在一塊標(biāo)志牌上實(shí)現(xiàn)了多種指示功能，相當(dāng)于設(shè)置了多個(gè)不同的交通標(biāo)志，節(jié)約資源和成本；通過無線模塊傳輸信息無需通訊費(fèi)用，與傳統(tǒng)LED顯示屏相比造價(jià)低、經(jīng)濟(jì)性好。

（3）在地理?xiàng)l件復(fù)雜設(shè)置：智能交通標(biāo)志和普通標(biāo)志一樣，無需布設(shè)通訊線路，因而都能在地理情況比較復(fù)雜的路段布置。而與普通LED蝸啾齲智能交通標(biāo)志能實(shí)現(xiàn)針對(duì)道路情況進(jìn)行實(shí)時(shí)反饋的功能，且更能適應(yīng)復(fù)雜的地理?xiàng)l件。

（4）可在危險(xiǎn)路段連續(xù)設(shè)置：智能交通標(biāo)志可以在無線覆蓋范圍內(nèi)（2―4km）進(jìn)行連續(xù)布置，對(duì)道路情況進(jìn)行實(shí)時(shí)、連續(xù)的提醒，尤其是在氣候多變、路況復(fù)雜、道路設(shè)計(jì)采用極限值的區(qū)域，可使駕駛?cè)藢?duì)整個(gè)路段情況都有比較全面的把握，提高行車安全和行車效率。

（5）作為臨時(shí)交通警示牌：在道路進(jìn)行維修施工或道路局部出現(xiàn)突發(fā)狀況時(shí)，可以臨時(shí)設(shè)置智能交通標(biāo)志牌，能在較遠(yuǎn)的距離進(jìn)行預(yù)警，使車輛減速或者繞道行駛。

4 結(jié)語

基于物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的智能標(biāo)志牌實(shí)現(xiàn)高度集成化，將多種標(biāo)志集合在一塊標(biāo)志板上，克服了傳統(tǒng)交通標(biāo)志指示信息單一，LED顯示屏造價(jià)高等缺點(diǎn)。并且依托物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，實(shí)現(xiàn)無線傳輸信息，利用Zigbee無線雙向傳輸技術(shù)，無需布設(shè)線路，尤其在交通條件以及硬件設(shè)施條件受到限制的情況下有良好的應(yīng)用前景。實(shí)現(xiàn)了數(shù)據(jù)采集、邏輯運(yùn)算及信息全過程智能化，無需人工干預(yù)，避免了更換不能反映實(shí)時(shí)信息的標(biāo)志牌的人工操作，智能可靠，節(jié)約人力。

參考文獻(xiàn)

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篇4

關(guān)鍵詞：智能交通；互聯(lián)網(wǎng)；物聯(lián)網(wǎng)；不停車收費(fèi)

智能交通是大家都很關(guān)心的問題，因?yàn)槲覀兲焯烀鎸?duì)滾滾車流，這可能是大家在日常生活中天天遇到的問題，我們所有的人都是交通的參與者，我們都是交通方面有發(fā)言資格的人。所以交通的問題，大家都會(huì)提出自己的看法，都會(huì)在自己的角度，對(duì)每一個(gè)城市的交通，對(duì)每一條高速公路的交通，對(duì)每一個(gè)小區(qū)的組織提出自己的看法。這是對(duì)一個(gè)大的問題不同的角度不同的側(cè)面提出來的。所以交通的問題是一個(gè)很難解決很難說清楚的問題。盡管我們的交通有了很大的改善，我們的基礎(chǔ)設(shè)施、我們的車輛、我們的交通組織有了很大的進(jìn)步，但是，大家仍然會(huì)提出很多不滿意的方面。

對(duì)于互聯(lián)網(wǎng)，我一直在關(guān)注，很多專家都在講，把物聯(lián)網(wǎng)用在交通當(dāng)中，把所有的汽車都變成可以識(shí)別、可以管理的實(shí)體，是否就可以解決我們的交通問題了呢？其實(shí)，我們當(dāng)前的交通，是一個(gè)需求和供給的矛盾。在這樣一個(gè)矛盾過程當(dāng)中，如何去破解它，是我們今天大家共同面對(duì)的問題。是否把所有的車輛都放在一個(gè)系統(tǒng)當(dāng)中，是否可控，我們的交通問題就解決了呢？我們?cè)O(shè)想一個(gè)階段的情況，在我們每天下班的時(shí)候，我們的道路上，如果說道路資源已經(jīng)沒有了，如何調(diào)節(jié)呢？我們有調(diào)節(jié)的空間和余地嗎？所以，今天北京市的交通就面臨這樣的情況。我們今天的交通，是在現(xiàn)有已有資源的情況下，對(duì)各個(gè)方向需要進(jìn)行交通服務(wù)的人，在時(shí)間和空間上進(jìn)行相應(yīng)的分配，所以就有堵車。我們是在現(xiàn)有資源的條件下，怎么更有效地提高基礎(chǔ)設(shè)施的使用效率，更有效地提高車輛的利用效率，給老百姓提供更好、更方便的出行環(huán)境，這才是智能交通要做的事情。

對(duì)于當(dāng)前所遇到的問題，我們要從多個(gè)角度來共同解決。對(duì)于城市化，對(duì)于城市的交通基礎(chǔ)設(shè)施，我們肯定還是要繼續(xù)進(jìn)行建設(shè)的。但是，在現(xiàn)有資源有限，資金有限，環(huán)境條件有限的條件下，要使已有的基礎(chǔ)設(shè)施發(fā)揮更大的效率，這是我們管理技術(shù)要解決的，這是我們今天所面臨的很重要的問題。

智能交通在歷史上，如果按照1994年第一屆世界智能交通大會(huì)來說，已經(jīng)走過了將近18年的歷程。現(xiàn)在，智能交通已經(jīng)在全世界各地有了長足的發(fā)展。在不停車收費(fèi)系統(tǒng)當(dāng)中，現(xiàn)在最好最大的不停車系統(tǒng)在日本，已經(jīng)有了4 300萬用戶，而日本的車輛有6千萬到7千萬，這在很大程度上解決了日本的收費(fèi)系統(tǒng)問題。

日本現(xiàn)有動(dòng)態(tài)導(dǎo)航信息系統(tǒng)超過了3千萬用戶，這也是世界上獨(dú)一無二的有動(dòng)態(tài)導(dǎo)航的大系統(tǒng)。日本的商業(yè)模式比較有特色，而且與它相關(guān)的各個(gè)行業(yè)都得益，老百姓得益，產(chǎn)業(yè)界得益。對(duì)于智能交通下一步的發(fā)展，我們交通運(yùn)輸部正在做新一代的智能發(fā)展戰(zhàn)略。

新一代的智能發(fā)展戰(zhàn)略，是在我們國家前一段的工作基礎(chǔ)上建立起來的。前一階段，我們跟蹤世界還是比較早的，就像我們說物聯(lián)網(wǎng)，大家剛有苗頭就開始跟蹤，中國的跟蹤也是從上個(gè)世紀(jì)90年代末期開始的。那個(gè)時(shí)候，我們是以跟蹤為主。到了“十五”期間，在國家科技項(xiàng)目的支持下，做了一些試點(diǎn)，到了“十一五”期間，有了大規(guī)模的應(yīng)用，有幾個(gè)典型的系統(tǒng)可以體會(huì)到，其中首推第一個(gè)北京交通的智能化管理系統(tǒng)，在奧運(yùn)會(huì)期間，保證了整個(gè)奧運(yùn)會(huì)的順利舉行。當(dāng)然，北京也實(shí)施了限行措施，確實(shí)起到了有效的作用。現(xiàn)在有很多北京居民每天都能夠在大街上享受到動(dòng)態(tài)交通信息的服務(wù)，比如路側(cè)交通信息顯示裝置，比如說有一部分有交通信息的導(dǎo)航設(shè)備，比如說可以使用交通IC卡乘坐公共汽車。對(duì)于有駕照的人來講，在北京市任何一個(gè)有電腦終端的交通或者警察管理部門，都可以辦理車務(wù)手續(xù)。前兩天也開始了在郵局辦理車務(wù)手續(xù)的服務(wù)。這就是北京的智能交通系統(tǒng)。

“十一五”期間，在上海世博會(huì)和廣州的亞運(yùn)會(huì)都有智能交通大型活動(dòng)。上海世博會(huì)上持續(xù)了180多天。有7千多萬人次參加，世博會(huì)期間是沒有進(jìn)行交通限行的。動(dòng)態(tài)的交通服務(wù)、動(dòng)態(tài)的交通組織、良好的換乘服務(wù)，為上海世博會(huì)的舉辦提供了一次重要的支撐，這是一個(gè)非常典型的智能交通的應(yīng)用。

在“十一五”期間，我們國家還舉辦了大型的智能開發(fā)項(xiàng)目，包括有聯(lián)網(wǎng)不停車收費(fèi)系統(tǒng)。在這個(gè)過程中，我們開發(fā)了全部自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的中國不停車收費(fèi)系統(tǒng)，而且了系列國家標(biāo)準(zhǔn)和行業(yè)應(yīng)有規(guī)范。在2008年，搶在奧運(yùn)會(huì)之前，我們正式向社會(huì)提供服務(wù)。這項(xiàng)工作實(shí)施幾年來，取得了非常好的效果。截至2011年，已經(jīng)有22個(gè)省開通了不停車收費(fèi)系統(tǒng)。全國到現(xiàn)在已經(jīng)有各類不停車收費(fèi)業(yè)務(wù)。這是我們國家在智能交通領(lǐng)域唯一的大規(guī)模智能交通系統(tǒng)。為我們建立全國覆蓋網(wǎng)的超高速區(qū)域局域網(wǎng)，以及所有道路的數(shù)據(jù)交換系統(tǒng)提供了非常有效的條件。

智能交通已經(jīng)走過了很多年，但是最初不叫這個(gè)詞，真正用這個(gè)詞是1994年。實(shí)際上，上世紀(jì)90年代末對(duì)智能進(jìn)行了結(jié)構(gòu)體系設(shè)計(jì)。我們交通部當(dāng)時(shí)是在2005年的時(shí)候?qū)ｉT翻譯了資料，我們制定“九五”計(jì)劃的時(shí)候，智能交通就是其中的一項(xiàng)計(jì)劃內(nèi)容。大家可以看到，當(dāng)時(shí)已經(jīng)考慮到通信的問題，考慮到車輛的識(shí)別問題，考慮路和車之間的數(shù)據(jù)交換問題，考慮了車和車之間的數(shù)據(jù)交換問題。所以，我可以告訴大家，把這些東西用在交通系統(tǒng)里，進(jìn)行完整的設(shè)計(jì)，在國際智能交通界是從上世紀(jì)90年代末開始的。

我國在這個(gè)領(lǐng)域當(dāng)中，長期堅(jiān)持車路系統(tǒng)或者車車系統(tǒng)的研究，現(xiàn)在已經(jīng)接近實(shí)用。真正國際上做到什么程度了，我們給大家介紹一點(diǎn)東西。從上世紀(jì)90年代提出來智能車路系統(tǒng)，到智能車輛系統(tǒng)，到車路集成系統(tǒng)，美國通過了十多年來走過這樣的路程，在2008年的時(shí)候，就進(jìn)行了車路和車車合作系統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)。

在去年奧蘭多舉辦的世界智能交通大會(huì)上，就專門對(duì)車和車之間的數(shù)據(jù)交互，也可以說是我們大家說的車聯(lián)網(wǎng)進(jìn)行了大規(guī)模的實(shí)驗(yàn)，但是這個(gè)實(shí)驗(yàn)演示告訴大家，可不是一個(gè)廠商在做，是我們大家能夠見到的所有的汽車廠商，通用、福特、尼桑、奔馳，大家都在一個(gè)平臺(tái)上做。歐洲的車路合作系統(tǒng)，也已經(jīng)進(jìn)入到了現(xiàn)場實(shí)驗(yàn)，他們的實(shí)驗(yàn)是2008年開始的，現(xiàn)在正在進(jìn)行第三階段，其實(shí)第三階段已經(jīng)快結(jié)束了。在這個(gè)領(lǐng)域里，不是解決交通擁堵，而是解決道路安全的問題。整個(gè)事故發(fā)生率下降了60%～70%。所以大家共同做這個(gè)產(chǎn)業(yè)。結(jié)果到去年，在日本7 000～8 000 km的高速公路上，所有的布局已經(jīng)接近完畢。為這個(gè)專門設(shè)計(jì)的車載設(shè)備，全部實(shí)現(xiàn)了產(chǎn)業(yè)化，并計(jì)劃在五年內(nèi)再發(fā)展1千萬用戶，也就是在原來3千多萬用戶的基礎(chǔ)上再發(fā)展1千萬的用戶。這個(gè)車載導(dǎo)航安全輔助駕駛，不停車收費(fèi)都可以提供，在車前裝或后裝，都已經(jīng)接受了。現(xiàn)在正在進(jìn)行的是加強(qiáng)車和車的屬地交互，還有用于智能交通的無線交通系統(tǒng)。我們對(duì)國外智能交通的發(fā)展，要有一個(gè)基本的結(jié)論，對(duì)緩解交通擁堵是有用的，但是，作用是有限的。由于對(duì)安全作用突出，所以我們現(xiàn)在各大汽車廠商，包括歐美日的政府都在集中攻這部分，這部分還與一個(gè)很重要的就是經(jīng)常談的商業(yè)模式有關(guān)系，和車輛結(jié)合在一起，是向政府宣傳的賣點(diǎn)，也是向消費(fèi)者宣傳的賣點(diǎn)。當(dāng)然，環(huán)保也是最近的重點(diǎn)。在發(fā)達(dá)國家，信息領(lǐng)域和交通領(lǐng)域?qū)χ悄艿目捶ú⒉灰粯樱@一點(diǎn)在日本有兩套做法。在歐洲，歐盟委員會(huì)的信息部門和交通部門也有兩個(gè)看法。

事實(shí)上，我們的不停車收費(fèi)系統(tǒng)已經(jīng)覆蓋到成都了，為了實(shí)現(xiàn)像日本一樣，打了一個(gè)很好的基礎(chǔ)。我們也實(shí)現(xiàn)了我們的產(chǎn)業(yè)化。我們都是自己的知識(shí)產(chǎn)權(quán)，國際上的芯片廠商按照我們的標(biāo)準(zhǔn)生產(chǎn)芯片，這是我們智能交通非常贊賞的項(xiàng)目。北京市的情況是好的，節(jié)能減排的效果很顯著，解決擁堵也有一定的成效。

今后，我們的發(fā)展戰(zhàn)略主要體現(xiàn)在以下幾個(gè)方面：

首先是發(fā)展方向和路徑的轉(zhuǎn)變。前十年圍繞小汽車做了很多的工作。以管理領(lǐng)域服務(wù)為主，以小汽車服務(wù)為主，效率優(yōu)先，借鑒國外、技術(shù)跟蹤，發(fā)展由技術(shù)引領(lǐng)為主。未來十年，我們將為出行者服務(wù)為主，為公共交通服務(wù)為主，效能、安全、生態(tài)并重，自主發(fā)展。

交通運(yùn)輸部對(duì)下一階段的工作做了總的安排。下一階段，我們新一代的智能交通系統(tǒng)有什么特點(diǎn)呢？我想，主要有以下這么幾個(gè)特點(diǎn)：第一是以新一代信息技術(shù)作為支撐；第二，是信息采集要到更高的階段；第三，要更符合人的應(yīng)用需求。

與前一段ITS發(fā)展相比較，具體的說，我們的技術(shù)要做很大的改變。

在技術(shù)攻關(guān)上，交通數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)獲取以及車路信息交互技術(shù)，交通數(shù)據(jù)處理技術(shù)，智能交通節(jié)能減排技術(shù)，這都是從交通的角度來講的。

在集成應(yīng)用上，公共交通服務(wù)和城市交通協(xié)調(diào)管理，交通運(yùn)行角度與應(yīng)急處置，出行便利化和信息服務(wù)，以及貨物運(yùn)輸組織與優(yōu)化等。

支持戰(zhàn)略新興產(chǎn)業(yè)，我們要營造產(chǎn)業(yè)發(fā)展的環(huán)境，推動(dòng)重點(diǎn)領(lǐng)域產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。

當(dāng)然，還要考慮智能交通標(biāo)準(zhǔn)化，這和我們目前關(guān)注物聯(lián)網(wǎng)的問題都有密切的關(guān)系。

最后，簡單說一下新一代智能交通的開發(fā)與物聯(lián)網(wǎng)的關(guān)系。

首先，物聯(lián)網(wǎng)的技術(shù)和來源是什么呢？是它的技術(shù)、傳感器、傳輸、處理。

智能交通是集成應(yīng)用的系統(tǒng)，我們關(guān)注的是技術(shù)，而不是概念。從我們的角度來看，物聯(lián)網(wǎng)是一個(gè)概念，是在信息不斷發(fā)展中產(chǎn)生的。其實(shí)，它也在不斷的變化。作為我們現(xiàn)在的系統(tǒng)，物聯(lián)網(wǎng)依靠信息技術(shù)采集識(shí)別和傳輸處理，包括移動(dòng)通信，我們就問這個(gè)技術(shù)是物聯(lián)網(wǎng)特有的技術(shù)還是通用技術(shù)？我們認(rèn)為是通用技術(shù)。

當(dāng)然，從智能交通來說什么都要用，有用的就用。隨著相關(guān)技術(shù)的快速發(fā)展，物聯(lián)網(wǎng)的內(nèi)涵和外延也在不斷的變化，但是，我們一定要研究物聯(lián)網(wǎng)要開發(fā)的系統(tǒng)和原有的應(yīng)用系統(tǒng)有什么區(qū)別。

物聯(lián)網(wǎng)所用的技術(shù)可能比物聯(lián)網(wǎng)本身還要快，比如傳感器。這怎么處理呢？作為智能交通，就會(huì)提出一個(gè)疑問，我是傳感器的應(yīng)用還是物聯(lián)網(wǎng)的應(yīng)用？這個(gè)問題可以不回答，為什么呢？因?yàn)橹灰苡蒙暇涂梢浴?/p>

有關(guān)發(fā)達(dá)國家和物聯(lián)網(wǎng)相關(guān)的東西，比如現(xiàn)在大家都在談的Telematics，它不是新東西。1997年，在北京舉辦的第一屆智能交通研討會(huì)上就提到過。實(shí)際上，Telematics這個(gè)詞還有別的東西，什么意思呢？大家自己去理解。

智能交通當(dāng)中大量地利用了傳感器通信技術(shù)。在這個(gè)領(lǐng)域里，發(fā)達(dá)國家已經(jīng)接近于實(shí)用化。日本從本國實(shí)際情況出發(fā)制定V2V、V2標(biāo)準(zhǔn)。從2009年開始到2011年，歐美日三家建立了戰(zhàn)略三角關(guān)系，他們分別簽訂了協(xié)議，就是在通信領(lǐng)域，為什么呢？日本賣車到歐洲怎么辦？歐洲賣車到日本怎么辦？他們已經(jīng)建立了車路合作的聯(lián)盟。這就是去年剛剛成立的CAMP聯(lián)盟，把汽車廠商也加入進(jìn)去了。這就提出來了，我們?cè)趺崔k？我們?nèi)绾尾季郑?/p>

第一，按照智能交通領(lǐng)域體系化的安排來安排我們的工作；

篇5

[關(guān)鍵詞]無線門鈴；避障；單片機(jī)；nRF24L01；超聲波測距；

中圖分類號(hào)：TP277 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1009-914X（2017）02-0112-02

第一章 緒論

1.1 課題研究背景及意義

隨著科技的發(fā)展，尤其是云計(jì)算、物聯(lián)網(wǎng)的出現(xiàn)，智能家居的概念在各大媒體上頻繁出現(xiàn)，進(jìn)入大眾的視野。在我國，智能家居的概念在十余年前引入，并推向市場。隨著社會(huì)的發(fā)展、經(jīng)濟(jì)水平的提高，人們對(duì)家居質(zhì)量的追求也越來越高，要求家居舒適化、安全化、智能化，對(duì)智能家居系統(tǒng)的渴求也越來越強(qiáng)烈，對(duì)智能家居系統(tǒng)功能多樣性，便利性及特殊用途的要求也越來越高。其中，門鈴系統(tǒng)作為智能家居系統(tǒng)必不可少的一部分，其研究與發(fā)展的重要性不言而喻[1]。

2010年第六次全國人口普查顯示，我國60歲以上人口占13.26%，比2000年上升2.93個(gè)百分點(diǎn)，我國老齡化進(jìn)程逐步加快。目前，中國已經(jīng)成為世界上老年人口最多的國家，也是人口老齡化發(fā)展速度最快的國家之一。據(jù)聯(lián)合國統(tǒng)計(jì)，到本世紀(jì)中期，中國將有近5億人口超過60歲，而這個(gè)數(shù)字將超過美國人口總數(shù)。中國養(yǎng)老行業(yè)是關(guān)系到每一個(gè)人切身利益的現(xiàn)實(shí)問題，也引起了全社會(huì)的廣泛關(guān)注。中國也逐漸成為全球老齡產(chǎn)業(yè)市場潛力最大的國家之一。此外，在我國，無論是城市還是農(nóng)村，普遍存在著夫妻雙方都工作而由老人單獨(dú)在家照顧小孩的現(xiàn)象。因此，針對(duì)老年人的智能家居產(chǎn)品設(shè)計(jì)將成為科技創(chuàng)新的熱門方向之一。

1.2 論文研究的主要內(nèi)容和創(chuàng)新點(diǎn)

針對(duì)無線智能門鈴及門鈴提醒系統(tǒng)與視聽障礙老年人群的人C交互特點(diǎn)，本論文主要研究智能門鈴的無線控制系統(tǒng)及手持設(shè)備化提醒系統(tǒng)的方案設(shè)計(jì)，針對(duì)視聽障礙老年人群的人機(jī)交互方案設(shè)計(jì)，室內(nèi)行走避障報(bào)警系統(tǒng)等方面。

（1）無線控制系統(tǒng)及手持設(shè)備化提醒系統(tǒng)的方案設(shè)計(jì)

無線控制系統(tǒng)是無線傳輸技術(shù)與單片機(jī)控制技術(shù)的結(jié)合，其將門上發(fā)送端接收到的按鍵信號(hào)轉(zhuǎn)化為無線信號(hào)，通過特定的無線網(wǎng)絡(luò)傳送給門鈴接收端，這就使得門鈴系統(tǒng)脫離了各種線纜的羈絆，降低布線成本，也為加入智能家居無線組網(wǎng)提供基礎(chǔ)。

門鈴提醒系統(tǒng)手持設(shè)備是在無線控制系統(tǒng)的基礎(chǔ)上，對(duì)門鈴提醒系統(tǒng)采用鋰電池供電，縮小系統(tǒng)尺寸，實(shí)現(xiàn)手持設(shè)備化。手持設(shè)備的可移動(dòng)特點(diǎn)會(huì)大大提高整個(gè)門鈴系統(tǒng)的靈活性和便利性。

（2）針對(duì)視聽障礙老年人群的人機(jī)交互方案設(shè)計(jì)

傳統(tǒng)門鈴系統(tǒng)來客提醒一般形式為電子鈴聲，語音對(duì)話或視頻監(jiān)控，而視聽障礙人群一般不便于接收此類信息。因此本研究中門鈴系統(tǒng)在保留原有固定式提醒形式外，增加了可移動(dòng)手持設(shè)備上的來客振動(dòng)提醒形式，更加直觀地將信息呈現(xiàn)給視聽障礙人群，實(shí)現(xiàn)完美的人機(jī)交互。

（3）室內(nèi)行走避障報(bào)警系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)

考慮到視聽障礙老年人群在接收到來客提醒后前去開門的過程中，會(huì)遇到室內(nèi)桌椅等各種障礙物，而這會(huì)影響老年人行走的便利性及安全性。因此，本研究汲取了目前極為熱門的汽車自動(dòng)駕駛的概念，在門鈴提醒系統(tǒng)手持設(shè)備上集成了實(shí)時(shí)障礙檢測及報(bào)警系統(tǒng)，通過與來客振動(dòng)提醒不同的振動(dòng)形式來提醒用戶注意前方障礙。

第二章 系統(tǒng)的總體設(shè)計(jì)

2.1 系統(tǒng)硬件平臺(tái)的設(shè)計(jì)

本系統(tǒng)硬件平臺(tái)的設(shè)計(jì)如圖2-1所示，整個(gè)門鈴系統(tǒng)分為門鈴發(fā)送端和手持接收端，兩部分都以STC12C5A60S2單片機(jī)最小系統(tǒng)板為控制核心。其中門鈴發(fā)送端搭載門鈴按鍵和無線發(fā)送模塊、蜂鳴器，供電系統(tǒng)可以是市電或電池；手持接收端搭載無線接收模塊、接收確認(rèn)按鍵、直流振動(dòng)電機(jī)、蜂鳴器、TFT（Thin Film Transisitor）液晶顯示屏、超聲波測距模塊、障礙報(bào)警距離調(diào)節(jié)按鍵組等，供電系統(tǒng)采用可充電鋰電池。

2.2 系統(tǒng)軟件模塊的設(shè)計(jì)

本系統(tǒng)軟件部分主要分為無線傳輸模塊、超聲波測距報(bào)警模塊、人機(jī)交互界面模塊等。

無線傳輸模塊實(shí)現(xiàn)兩個(gè)2.4G射頻收發(fā)模塊nRF24L01之間的數(shù)據(jù)傳輸功能；

超聲波測距報(bào)警模塊包括超聲波測距模塊HC-SR04的觸發(fā)與接收，回饋數(shù)據(jù)的處理，障礙報(bào)警距離的調(diào)節(jié)；

人機(jī)交互界面模塊包括門鈴按鍵和應(yīng)答按鍵的檢測及與無線信號(hào)的轉(zhuǎn)換，提醒系統(tǒng)振動(dòng)功能的控制，測距顯示以及液晶屏上其他友好性界面設(shè)計(jì)。

第三章 超聲波測距障礙物報(bào)警系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)

3.1 超聲波測距模塊HC-SR04介紹

HC-SR04超聲波測距模塊可提供2cm-400cm的非接觸式距離感測功能，測距精度可達(dá)高達(dá)3mm；模塊包括超聲波發(fā)射器、接收器與控制電路。模塊共有4個(gè)引腳，VCC供5V電源，GND接地，TRIG觸發(fā)控制信號(hào)輸入，ECHO回響信號(hào)輸出。

超聲波測距模塊基本工作原理：

（1）采用I/O口TRIG觸發(fā)測距，給最少10us的高電平信號(hào)；

（2）模塊自動(dòng)發(fā)送8個(gè)40KHz的方波，自動(dòng)檢測是否有信號(hào)返回；

（3）有信號(hào)返回時(shí)，通過I/O口ECHO輸出一個(gè)高電平，高電平持續(xù)的時(shí)間就是超聲波從發(fā)射到返回的時(shí)間。測量距離=（高電平時(shí)間*聲速（340m/s））/2。

3.2 障礙物報(bào)警距離設(shè)置

為了適應(yīng)身體健康狀況不同的老年人以及不同的家居環(huán)境，本研究設(shè)計(jì)了障礙物報(bào)警距離的用戶設(shè)置功能。設(shè)置功能硬件電路實(shí)現(xiàn)如圖3-1所示，

系統(tǒng)通過Adjust_Key選擇進(jìn)入或者退出用戶設(shè)置模式，若M入用戶設(shè)置模式，則由left和right按鍵選擇障礙物報(bào)警距離（cm）的百位、十位、個(gè)位，再由up和down按鍵對(duì)選中位數(shù)的數(shù)值進(jìn)行增減操作。系統(tǒng)將障礙物報(bào)警距離初始值設(shè)為50cm，用戶在此基礎(chǔ)上進(jìn)行操作。

總結(jié)與展望

針對(duì)現(xiàn)實(shí)生活中視聽障礙老年人群應(yīng)答門鈴障礙及室內(nèi)行走安全問題，本文結(jié)合單片機(jī)控制技術(shù)、短距離無線網(wǎng)絡(luò)技術(shù)和超聲波測距技術(shù)，設(shè)計(jì)并實(shí)現(xiàn)了一種手持無線智能避障門鈴系統(tǒng)，打破傳統(tǒng)門鈴提醒系統(tǒng)空間局限性，增加對(duì)老年人的安全性，給人們的生活帶來便利，系統(tǒng)還額外集成了廣場舞一鍵召集功能，該功能由一個(gè)主機(jī)和多個(gè)從機(jī)組成，主從機(jī)關(guān)系可設(shè)置，主機(jī)由舞團(tuán)團(tuán)長或召集人擔(dān)任，其他團(tuán)員為從機(jī)。當(dāng)主機(jī)發(fā)送召集信息后，從機(jī)接收信息并由團(tuán)員確認(rèn)，從機(jī)將確認(rèn)信息發(fā)送回主機(jī)。當(dāng)老人出門時(shí)，手持設(shè)備可開啟避障功能，實(shí)現(xiàn)了視聽障礙老年人群參加健身和社交活動(dòng)的便捷性，保障了老年人的身心健康。

參考文獻(xiàn)

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