水面清洁机器人远程监控系统的设计与实现
发布时间：2023-03-01 17:04
目前,景区人工湖、校园人工湖等小型水域垃圾漂浮物的清理方式主要采用人工清理,存在效率低、人工成本高、不安全等弊端。而市场上的水面垃圾清理船主要适用于漂浮物集中的大型区域的清理,其成本高、结构复杂、体型大。目前市场上尚缺乏在小型水域的清洁装置,本文基于嵌入式系统设计了一个具有视频监控、语音控制、地图显示、水质监测、侧翻报警和远程监控等功能的小区域水面清洁机器人船体系统。本系统的设计分为三个部分,分别是系统硬件设计、嵌入式软件设计以及上位机软件设计。嵌入式硬件核心电路采用iTOP-4412核心板,并围绕核心电路设计了主控电路、电源电路、串口通信电路、电池电压采集电路。采用花生壳搭建了内网穿透的硬件环境,实现内外网的通信。采用4G无线路由器和本地服务器实现远程控制机器人清理水面垃圾。嵌入式软件设计:主要有配置嵌入式软件开发环境、设计通信协议、采用epo11模型设计本地服务器解决多客户端监控、采用线程池优化多线程的调用以及采用ET模式(边缘触发)优化缓冲数据的读取,提高了服务器的效率。通过电机控制机器人的前后左右加减速,传感器采集程序的设计,包括视频图像、GPS数据、水质浊度数据、倾角传感器数...
【文章页数】：80 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
ABSTRACT
第1章 绪论
1.1 课题来源
1.2 课题研究背景和意义
1.3 国内外发展现状
1.3.1 国外发展现状
1.3.2 国内发展现状
1.4 国内外研究现状总结
1.5 主要研究内容
1.6 本章小结
第2章 系统方案设计以及相关技术原理研究
2.1 系统需求及设计目标
2.2 系统总体框架
2.3 嵌入式软件设计方案
2.4 上位机软件设计方案
2.5 系统相关技术介绍
2.5.1 本地服务器相关技术
2.5.2 百度地图技术介绍
2.5.3 百度语音技术简介
2.5.4 视频传输协议
2.5.5 脉冲宽度调制技术
2.6 本章小节
第3章 系统硬件电路设计与实现
3.1 系统硬件电路总体设计
3.2 控制系统设计
3.3 电源电路设计
3.4 串口通信电路设计
3.5 电池电压采集电路设计
3.6 内网穿透硬件环境搭建
3.6.1 器件选型
3.6.2 实现步骤
3.7 本章小结
第4章 嵌入式系统软件设计
4.1 嵌入式系统软件总体设计
4.2 交叉编译环境
4.3 通信协议
4.3.1 TCP/IP模型
4.3.2 TCP及UDP协议
4.3.3 上下位机通信协议的设计
4.4 本地服务器的实现
4.4.1 系统需求
4.4.2 服务器模型的选择
4.4.3 服务器设计与实现
4.4.4 多线程的优化
4.4.5 缓冲数据的优化
4.5 内网穿透
4.5.1 内网穿透的必要性
4.5.2 内网穿透的难点
4.5.3 内网穿透的实现
4.6 传感器数据采集
4.6.1 视频图像数据采集
4.6.2 GPS传感器数据采集
4.6.3 浊度传感器数据采集
4.6.4 电子罗盘数据采集
4.6.5 电池电量的采集
4.7 电机控制
4.8 本章小结
第5章 上位机系统软件设计
5.1 系统软件总体设计
5.2 Android开发环境
5.2.1 准备所需要的工具
5.2.2 Android Studio与Eclipse
5.3 主界面及数据库结构设计
5.3.1 系统主界面
5.3.2 数据库结构设计
5.4 百度地图
5.4.1 地图服务商选择
5.4.2 百度地图API
5.4.3 配置SDK
5.4.4 定位方法
5.4.5 坐标转换
5.4.6 运动轨迹的实时显示
5.5 视频监控
5.5.1 视频实时监测
5.5.2 视频回放
5.6 百度语音控制
5.6.1 百度语音识别技术简介
5.6.2 配置SDK
5.6.3 语音控制指令
5.7 本章小结
第6章 系统调试
6.1 系统硬件调试
6.2 水面垃圾清理测试分析
6.3 视频实时监控
6.4 水质监测
6.5 地图显示
6.6 语音控制
6.7 电量监测
6.8 侧翻报警
6.9 多客户端监控测试
第7章 总结与展望
7.1 总结
7.2 展望
致谢
参考文献
附录
本文编号：3751901
【文章页数】：80 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
ABSTRACT
第1章 绪论
1.1 课题来源
1.2 课题研究背景和意义
1.3 国内外发展现状
1.3.1 国外发展现状
1.3.2 国内发展现状
1.4 国内外研究现状总结
1.5 主要研究内容
1.6 本章小结
第2章 系统方案设计以及相关技术原理研究
2.1 系统需求及设计目标
2.2 系统总体框架
2.3 嵌入式软件设计方案
2.4 上位机软件设计方案
2.5 系统相关技术介绍
2.5.1 本地服务器相关技术
2.5.2 百度地图技术介绍
2.5.3 百度语音技术简介
2.5.4 视频传输协议
2.5.5 脉冲宽度调制技术
2.6 本章小节
第3章 系统硬件电路设计与实现
3.1 系统硬件电路总体设计
3.2 控制系统设计
3.3 电源电路设计
3.4 串口通信电路设计
3.5 电池电压采集电路设计
3.6 内网穿透硬件环境搭建
3.6.1 器件选型
3.6.2 实现步骤
3.7 本章小结
第4章 嵌入式系统软件设计
4.1 嵌入式系统软件总体设计
4.2 交叉编译环境
4.3 通信协议
4.3.1 TCP/IP模型
4.3.2 TCP及UDP协议
4.3.3 上下位机通信协议的设计
4.4 本地服务器的实现
4.4.1 系统需求
4.4.2 服务器模型的选择
4.4.3 服务器设计与实现
4.4.4 多线程的优化
4.4.5 缓冲数据的优化
4.5 内网穿透
4.5.1 内网穿透的必要性
4.5.2 内网穿透的难点
4.5.3 内网穿透的实现
4.6 传感器数据采集
4.6.1 视频图像数据采集
4.6.2 GPS传感器数据采集
4.6.3 浊度传感器数据采集
4.6.4 电子罗盘数据采集
4.6.5 电池电量的采集
4.7 电机控制
4.8 本章小结
第5章 上位机系统软件设计
5.1 系统软件总体设计
5.2 Android开发环境
5.2.1 准备所需要的工具
5.2.2 Android Studio与Eclipse
5.3 主界面及数据库结构设计
5.3.1 系统主界面
5.3.2 数据库结构设计
5.4 百度地图
5.4.1 地图服务商选择
5.4.2 百度地图API
5.4.3 配置SDK
5.4.4 定位方法
5.4.5 坐标转换
5.4.6 运动轨迹的实时显示
5.5 视频监控
5.5.1 视频实时监测
5.5.2 视频回放
5.6 百度语音控制
5.6.1 百度语音识别技术简介
5.6.2 配置SDK
5.6.3 语音控制指令
5.7 本章小结
第6章 系统调试
6.1 系统硬件调试
6.2 水面垃圾清理测试分析
6.3 视频实时监控
6.4 水质监测
6.5 地图显示
6.6 语音控制
6.7 电量监测
6.8 侧翻报警
6.9 多客户端监控测试
第7章 总结与展望
7.1 总结
7.2 展望
致谢
参考文献
附录
本文编号：3751901
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