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基本信息
- 項目名稱：
- 現(xiàn)場環(huán)境立體檢測系統(tǒng)
- 小類：
- 信息技術(shù)
- 大類：
- 科技發(fā)明制作B類
- 簡介：
- 該系統(tǒng)針對災(zāi)難事件現(xiàn)場環(huán)境信息采集、檢測的實際需求，將現(xiàn)代通信技術(shù)、信息處理技術(shù)等相結(jié)合，實現(xiàn)對特定現(xiàn)場環(huán)境信息的遠(yuǎn)程動態(tài)采集和檢測。 系統(tǒng)分為基于ZigBee主通信網(wǎng)絡(luò)的采集設(shè)備和監(jiān)測中心軟件兩大部分，監(jiān)測中心端軟件負(fù)責(zé)控制各個ZigBee節(jié)點采集傳輸并儲存數(shù)據(jù)，采用Direct Show流媒體開發(fā)技術(shù)，對視頻圖像進行特征提取、跟蹤鎖定，并嵌入谷歌地圖顯示具體環(huán)境信息。
- 詳細(xì)介紹：
- 開發(fā)背景： 針對災(zāi)后現(xiàn)場環(huán)境惡劣、缺乏通信的現(xiàn)狀，系統(tǒng)構(gòu)建無線動態(tài)ZigBee網(wǎng)絡(luò)，由系統(tǒng)監(jiān)控中心（PC&嵌入式設(shè)備端）對飛行器、履帶車、偵察車等多個動態(tài)采集節(jié)點的實時控制，實現(xiàn)對特定現(xiàn)場環(huán)境信息的遠(yuǎn)程動態(tài)采集、監(jiān)測。 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)模型： 系統(tǒng)建立自動調(diào)整鏈路結(jié)構(gòu)模型，并結(jié)合ZigBee節(jié)點路由功能，有效擴大通信范圍。 上位機軟件： C#語言編寫，采用SQL數(shù)據(jù)庫儲存數(shù)據(jù)（可繪制分析圖線），并通過Google Earth進行實時導(dǎo)航，運用Direct Show技術(shù)處理視頻，設(shè)計相關(guān)算法在視頻區(qū)域搜索目標(biāo)。 系統(tǒng)功能: 采集數(shù)據(jù)涵蓋環(huán)境圖像、經(jīng)緯度、溫濕度、光強、可燃?xì)怏w濃度等。實現(xiàn)定點到達、自動避障、測量前方障礙物距離、感知人體存在的功能。 系統(tǒng)建立的信息采集模型、自動導(dǎo)航及自動調(diào)整網(wǎng)絡(luò)拓?fù)淠Ｐ停哂泻芎玫目刹僮餍院屯卣剐?，方便后續(xù)的進一步開發(fā)和完善。對環(huán)境保護、地質(zhì)勘探、現(xiàn)代化軍事作戰(zhàn)等領(lǐng)域有很大的貢獻意義。
作品圖片
作品專業(yè)信息
設(shè)計、發(fā)明的目的和基本思路、創(chuàng)新點、技術(shù)關(guān)鍵和主要技術(shù)指標(biāo)
- 作品設(shè)計、發(fā)明的目的： 近年國內(nèi)外自然災(zāi)害、突發(fā)事件頻發(fā)，造成重大人員傷亡和經(jīng)濟損失。很難直接進入事件現(xiàn)場進行實時采集、檢測現(xiàn)場環(huán)境信息。該系統(tǒng)旨在解決這一現(xiàn)狀。 基本思路： 構(gòu)建無線動態(tài)ZigBee網(wǎng)絡(luò)，由系統(tǒng)監(jiān)控中心（PC&嵌入式設(shè)備端）對飛行器、履帶車、偵察車等多種動態(tài)采集節(jié)點的實時控制。 (1)構(gòu)建ZigBee雙向無線通信網(wǎng)絡(luò)；(2)無線攝像頭采集環(huán)境圖像；(3)采集環(huán)境溫濕度、可燃?xì)怏w濃度、光強等參數(shù)；(4)光電開關(guān)、超聲波、紅外熱釋電模塊進行自動避障、檢測人體存在輔助車體運動； (5)GPS定位，調(diào)用谷歌地圖顯示并繪制運動軌跡；(6)采集節(jié)點脫離網(wǎng)絡(luò)時發(fā)出警報。 創(chuàng)新點： (1) ZigBee技術(shù)應(yīng)用于自構(gòu)建網(wǎng)絡(luò)，建立自動調(diào)整拓?fù)淠Ｐ停?fù)載均衡、有效擴展系統(tǒng)的傳輸范圍； (2)GPS定位與景象匹配導(dǎo)航結(jié)合，自動修正移動路線，更精確定位導(dǎo)航。 技術(shù)關(guān)鍵： (1)ZigBee雙向無線通信網(wǎng)絡(luò)；(2)圖像識別；(3)Direct Show流媒體開發(fā)技術(shù)；(4)自定義數(shù)據(jù)通信協(xié)議；(5)景象匹配導(dǎo)航和GPS導(dǎo)航；(6)地理信息系統(tǒng)GIS；(7)飛行器控制和數(shù)據(jù)采集。 主要技術(shù)指標(biāo)： (1)ZigBee節(jié)點數(shù)據(jù)傳輸速率1-250Kbps；(2)圖像分辨率640×480；(3)GPS誤差＜6m；(4)超聲波探測距離范圍4mm~4m，誤差4%；(5)溫濕度采集精度分別為±0.1℃、±5％RH；(6)甲烷檢測300-10000ppm。
科學(xué)性、先進性
- 系統(tǒng)實現(xiàn)對特殊現(xiàn)場環(huán)境信息的遠(yuǎn)程動態(tài)立體采集和監(jiān)測。 和已有的技術(shù)相比，該系統(tǒng)建立的信息采集模型，能夠在系統(tǒng)內(nèi)組建ZigBee無線數(shù)據(jù)傳輸局域網(wǎng)。系統(tǒng)建立的自動調(diào)整鏈路結(jié)構(gòu)模型，采用的節(jié)點移動策略，實現(xiàn)了系統(tǒng)工作的安全，節(jié)能和負(fù)載均衡。不但提高了系統(tǒng)穩(wěn)定性而且彰顯了環(huán)保節(jié)能理念。當(dāng)個別節(jié)點脫離網(wǎng)絡(luò)時，其他節(jié)點能迅速響應(yīng)，并自動更改網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，維護局域網(wǎng)的正常運行，從而提高了系統(tǒng)的可靠性。 采集數(shù)據(jù)種類多、實時性好、涵蓋災(zāi)后現(xiàn)場環(huán)境的諸多數(shù)據(jù)參數(shù)，可脫機保存，并具有很好的模塊化可擴展性，方便應(yīng)用。 無線攝像頭采集到的視頻信息，采用Direct Show技術(shù)設(shè)計相關(guān)算法，實現(xiàn)目標(biāo)對象的特征提取，跟蹤鎖定，拓展了其在軍事化作戰(zhàn)中的應(yīng)用。
獲獎情況及鑒定結(jié)果
- 1、該作品在2010年西安電子科技大學(xué)第二十二屆“星火杯”大學(xué)生課外學(xué)術(shù)科技作品競賽校級評選中獲得特等獎（證書見附加材料）； 2、該作品在2010年西安電子科技大學(xué)通信工程學(xué)院的“京信杯”電子創(chuàng)新設(shè)計大賽中獲得二等獎（證書見附加材料）。
作品所處階段
- 中試階段
技術(shù)轉(zhuǎn)讓方式
- 暫未進行技術(shù)轉(zhuǎn)讓
作品可展示的形式
- 實物、產(chǎn)品 現(xiàn)場演示 錄像
使用說明,技術(shù)特點和優(yōu)勢,適應(yīng)范圍,推廣前景的技術(shù)性說明,市場分析,經(jīng)濟效益預(yù)測
- 使用說明： 飛行器、履帶車和偵查車配備的ZigBee采集節(jié)點組網(wǎng)連接，傳輸數(shù)據(jù)至監(jiān)測中心。網(wǎng)絡(luò)未連接情況下，采集設(shè)備處于脫機監(jiān)視狀態(tài)，自動保存數(shù)據(jù)。 技術(shù)特點和優(yōu)勢： (1)ZigBee具有自組網(wǎng)、低復(fù)雜度、高可靠性、便捷的路由優(yōu)勢； (2)多種數(shù)據(jù)采集方式，涵蓋立體網(wǎng)絡(luò)中現(xiàn)場環(huán)境的諸多參數(shù)信息； (3)將GPS衛(wèi)星定位與景物匹配制導(dǎo)相結(jié)合，通過圖像處理實現(xiàn)對移動系統(tǒng)路線的自動修正，更精確的定位導(dǎo)航。 適應(yīng)范圍及推廣前景： 系統(tǒng)可應(yīng)用到環(huán)境污染監(jiān)測、生化監(jiān)測、協(xié)助救災(zāi)等領(lǐng)域。也可向軍事偵查擴展。系統(tǒng)的模塊化結(jié)構(gòu)，具有良好的拓展性，可以根據(jù)不同現(xiàn)場環(huán)境的具體情況和特殊需求進行靈活改進。 市場分析和經(jīng)濟效益預(yù)測： 作品將通信、信息處理相結(jié)合，實現(xiàn)了對特定環(huán)境的遠(yuǎn)程動態(tài)信息采集和監(jiān)測。系統(tǒng)智能調(diào)整網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，綜合多種方式立體監(jiān)測環(huán)境，具有較好的經(jīng)濟和社會效益。另外由于ZigBee的低功耗、低成本、免使用費，能夠有效節(jié)約成本、降低造價。
同類課題研究水平概述
- 遠(yuǎn)程的現(xiàn)場環(huán)境監(jiān)測和無線數(shù)據(jù)采集分析，是近幾年全球信息業(yè)發(fā)展的一大重要內(nèi)容，能夠切實有效的利用電子設(shè)備迅速、便捷的掌握現(xiàn)場參數(shù)具體情況是解決這一問題的關(guān)鍵。在很多情境下往往需要電子設(shè)備代替人力進入很多惡劣的現(xiàn)場，進行環(huán)境數(shù)據(jù)的采集和偵查?，F(xiàn)今已有的ZigBee技術(shù)傳感器網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用已然十分廣泛，譬如無線智能家庭、無線安防報警、RFID數(shù)據(jù)傳輸、結(jié)合GPRS的無線數(shù)據(jù)傳輸?shù)?。但是這些應(yīng)用中的ZigBee節(jié)點一般都是固定的，傳感器的靜態(tài)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)監(jiān)測范圍較小，無法實時擴大通信傳輸范圍。 目前的環(huán)境監(jiān)測一般都是單一方式，無法及時適應(yīng)復(fù)雜多變的場所，本系統(tǒng)結(jié)合多種方式，海、陸、空三位一體進行監(jiān)測，利用網(wǎng)絡(luò)自動調(diào)整功能，實現(xiàn)智能化的操作。 現(xiàn)場環(huán)境立體監(jiān)測系統(tǒng)，可以有效實現(xiàn)動態(tài)組網(wǎng)，具有實時分項采集現(xiàn)場環(huán)境數(shù)據(jù)參數(shù)、無線組網(wǎng)傳輸、遠(yuǎn)程傳輸、后臺數(shù)據(jù)存儲統(tǒng)計分析等功能。在現(xiàn)場環(huán)境中的ZigBee無線節(jié)點可以根據(jù)具體情況改變方位，實現(xiàn)更加靈活的自組網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，有效擴大系統(tǒng)的應(yīng)用廣度。另外，該系統(tǒng)具有良好的可移植性。 系統(tǒng)首次將ZigBee技術(shù)用于傳感器網(wǎng)絡(luò)通訊，對傳感器ZigBee網(wǎng)絡(luò)技術(shù)進行了探索性研究。 綜上，該系統(tǒng)具有一定的創(chuàng)新性和競爭力。
