面向环保检测的智能硬件技术及系统研究与设计
智能家居系统的用户需求分析与智能化设计
智能家居系统的用户需求分析与智能化设计智能家居系统是近年来兴起的一项技术创新，它通过整合家庭中的各种智能设备和传感器，实现对家庭生活环境、设备和安全的智能化管理。
随着科技的不断进步和智能硬件的普及，越来越多的家庭将智能家居系统作为改善生活质量和提升居住体验的重要方式之一。
因此，深入了解用户的需求，并通过智能化设计满足这些需求，将成为智能家居系统设计的重要组成部分。
首先，用户需求分析是智能家居系统设计的基础。
用户需求是指用户在使用和享受智能家居系统过程中希望获得的功能和体验。
对于智能家居系统的用户来说，他们最关心的是智能家居系统能否提供便利、安全、舒适和节能的家居环境。
因此，根据用户调研和分析，我们可以总结出以下用户需求：1. 便利性需求：用户希望通过智能家居系统能够方便地控制家中的各种设备和系统，包括电灯、空调、音响、窗帘等。
通过智能手机、平板电脑或语音控制，实现远程控制和智能场景设置，让家居操作更加简单快捷。
2. 安全性需求：用户关心家庭安全，期望智能家居系统能够提供可靠的安全保障。
智能家居系统可以通过安防摄像头、红外感应和门窗传感器等设备，实时监控家庭状况并发送警报，保护用户的财产和人身安全。
3. 舒适性需求：用户希望智能家居系统能够提供舒适的居住环境。
通过智能温控设备，根据用户的习惯和喜好调节室温；通过智能音响和灯光控制，营造出适宜的氛围；通过智能窗帘控制，调节进出阳光的亮度和角度，提高生活品质。
4. 节能性需求：用户希望智能家居系统能够帮助减少能源消耗，实现节能环保。
通过智能色温调节、光照传感器等设备，智能家居系统可以根据光照条件自动调节照明亮度，充分利用自然光，减少人工照明的使用；通过智能空调、电热水器等智能化设备，实现智能控温和用电优化，节约能源费用。
基于以上用户需求的分析，智能家居系统的智能化设计应该包含以下几个方面：1. 智能化控制：系统应支持多种智能控制方式，包括智能手机应用、语音控制、手势识别等。
智能环保解决方案
智能环保系统与技术需求
(2)不确定性数据处理技术
➢ 面向环境监测的应用往往具有很大的数据量，且由于测量和采样等误差以及网络传输的 延迟导致这些应用所涉及的数据往往在一定程度上具有某些不确定性。不确定数据的特 点是每个数据对象不是单个数据点，而是按照概率在多个数据点上出现。
智能环保系统与技术需求
(2)无线地下传感器网络
由于地下环境特殊，与陆地传感器网络和水下传感器网络有很大不同，体系结构、硬件节点设 计以及各层通信协议都需要重新考虑，具有以下两个特点。
➢ 与水下传感器节点相比，能量问题更加具有挑战性。这是因为土壤对电磁波的衰减作用 较大，因此无线地下传感器网络不能够靠减小发送功率的方法来节省能量。此外，由于 传感器节点埋藏在地下，无法对节点无法进行能量补充。
智能环保系统与技术需求
大气污染监测的目的在于通过气体传感器识别大气中的污染物质，掌握其分 布与扩散规律，监视大气污染源的排放和控制情况。从本质上讲，气体传感 器是一种将某种气体体积分数转化成对应电信号的转换器。
根据气体传感器使用的气敏材料以及气敏材料与气体相互作用的效应不同， 可以大致将气体传感器分为以下几类：半导体气体传感器、电化学气体传感 器、固体电解质气体传感器、接触燃烧式气体传感器、光化学型气体传感器、 石英谐振式气体传感器、表面声波气体传感器等。
大气污染监测系统
智能环保系统与技术需求
大气污染的危害主要有以下4个方面：
➢ 对人体健康造成严重的损害； ➢ 使陆地和海洋生物中毒甚至死亡，还会使生物组织中含有有毒物质，
间接危害人类的健康； ➢ 对物体的腐蚀，如金属建筑物出现的锈斑、古代文物的严重风化等； ➢ 对全球大气环境的影响，全球气候变暖、臭氧层破坏、酸雨频发等。
环保行业环保监测设备研发方案
环保行业环保监测设备研发方案第一章研发背景与目标 (2)1.1 研发背景 (2)1.2 研发目标 (3)第二章环保监测设备概述 (3)2.1 设备类型及功能 (3)2.2 设备技术参数 (4)第三章市场需求分析 (5)3.1 国内外市场需求 (5)3.1.1 国内市场需求 (5)3.1.2 国际市场需求 (5)3.2 市场竞争分析 (5)3.2.1 行业竞争格局 (5)3.2.2 技术竞争 (6)3.2.3 价格竞争 (6)第四章技术研发策略 (6)4.1 技术创新方向 (6)4.2 技术研发路线 (7)第五章环保监测设备研发 (7)5.1 关键技术攻关 (7)5.2 设备设计与优化 (8)5.3 设备功能测试与验证 (8)第六章系统集成与优化 (8)6.1 系统集成方案 (8)6.1.1 硬件集成 (9)6.1.2 软件集成 (9)6.1.3 系统集成测试 (9)6.2 系统优化策略 (9)6.2.1 硬件优化 (9)6.2.2 软件优化 (10)6.2.3 系统功能优化 (10)6.2.4 系统安全性优化 (10)第七章环保监测设备产业化 (10)7.1 产业化流程 (10)7.2 产业化关键环节 (11)第八章产品标准与认证 (11)8.1 产品标准制定 (11)8.1.1 产品功能标准 (12)8.1.2 安全标准 (12)8.1.3 环保标准 (12)8.1.4 质量标准 (12)8.2 产品认证流程 (12)8.2.1 认证申请 (12)8.2.2 预审 (12)8.2.3 现场审查 (12)8.2.4 产品检测 (12)8.2.5 认证结果判定 (13)8.2.6 发放认证证书 (13)8.2.7 认证后监督 (13)第九章市场推广与售后服务 (13)9.1 市场推广策略 (13)9.1.1 市场定位 (13)9.1.2 市场推广渠道 (13)9.1.3 市场推广策略 (13)9.2 售后服务体系建设 (14)9.2.1 售后服务理念 (14)9.2.2 售后服务内容 (14)9.2.3 售后服务体系建设 (14)第十章研发项目管理与风险控制 (14)10.1 研发项目管理流程 (14)10.1.1 项目立项 (14)10.1.2 项目策划 (15)10.1.3 项目执行 (15)10.1.4 项目验收 (15)10.1.5 项目后评价 (15)10.2 风险控制措施与应对策略 (15)10.2.1 技术风险 (15)10.2.2 市场风险 (15)10.2.3 财务风险 (15)10.2.4 人才风险 (16)10.2.5 管理风险 (16)第一章研发背景与目标1.1 研发背景我国经济的快速发展，环境污染问题日益突出，环保意识的不断增强，环保行业在国民经济中的地位和作用越来越重要。
环境保护系统整体解决方案—智慧环保建设方案
智慧城市建设之智慧环保解决方案目录智慧城市建设之 (1)智慧环保解决方案 (1)1.概述 (5)2.环保行业需求分析 (7)2.1.业务特点 (7)1.目标客户分析 (8)2.2.关键需求 (9)3.智慧环保解决方案概述 (10)3.1.智慧环保体系架构 (10)3.2.智慧环保系统架构 (10)3.3.系统简述 (12)3.3.1.应用基础设施平台 (12)3.3.2.应用支撑服务平台 (12)3.3.3.应用服务平台 (13)4.核心产品/系统说明 (13)4.1.全面环境感知能力 (13)4.1.1.风廓线雷达 (14)4.1.2.环境视频监控系统 (15)4.1.3.放射源在线监控系统 (16)4.1.4.微型空气质量监测 (18)4.2.环境数据中心 (20)4.3.环保业务系统 (22)4.3.1.高危物品全生命周期管理系统 (22)4.3.2.环境执行调度与控制系统 (23)4.3.3.环境信息公众互动交互平台系统 (23)4.3.4.环境业务管理系统 (24)4.3.5.污染总量控制管理系统 (24)4.3.6.污染源监测系统与治理设施监控系统 (26)4.4.环境信息仿真与预测 (31)4.5.环境监管移动执法系统 (33)5.中融科技智慧环保解决方案优势 .........................................................错误！未定义书签。
5.1.客户价值........................................................................................... 错误！未定义书签。
5.2.系统优势........................................................................................... 错误！未定义书签。
高等职业教育专科 装备制造大类4602 机电设备类专业简介(2022年)
4602机电设备类专业代码460201专业名称智能制造装备技术基本修业年限三年职业面向面向机械工程技术人员、金属加工机械制造人员等职业，智能制造装备操作、故障诊断与维修、设备优化升级，智能制造单元集成应用，智能制造标准实施等岗位（群）。
培养目标定位本专业培养德智体美劳全面发展，掌握扎实的科学文化基础和机械制图与识图、公差配合与测量技术、电工电子技术及相关法律法规等知识，具备智能制造装备机械部件组装与电气系统调试、智能制造数字化车间装备维修保障、智能制造系统集成等能力，具有工匠精神和信息素养，能够从事智能制造装备安装调试、维护维修、优化升级、集成改造、标准实施等工作的高素质技术技能人才。
主要专业能力要求1. 具有识读中等复杂机械零件图样、简单装配图样和电气图样，以及运用计算机辅助设计软件绘制机械图样或电气图样的能力；2. 具有数控机床、工业机器人等智能制造装备操作与运维，智能制造工艺实施与应用的能力；3. 具有通过机械电气装调等专项操作，完成智能制造装备安装调试的能力；4. 具有设备预测性维护、故障诊断与排除，智能制造装备的机械及电气系统、智能制造系统和数字化车间的管理和维护的能力；5. 具有通过相关设备的智能化操作、数据采集与监视控制、运行状态评估等，使装备适应智能制造要求，实施机器换人，推动设备优化升级的能力；6. 具有借助生产过程数据集成、业务互联、协同优化以及仿真优化等系统集成技术，使用相关软硬件工具进行智能制造装备集成改造的能力；7. 具有从事工艺设计、技术方案设计，基于现状合理制订目标，有规划、分步骤地实施智能制造装备关键技术标准推广和实施的能力；8. 具有绿色生产、安全环保、质量管理等意识，遵守职业道德准则，具有适应产业数字化发展需求的数字技术和信息技术的应用能力；9. 具有探究学习、终身学习和可持续发展的能力。
316主要专业课程与实习实训专业基础课程：机械制图与计算机绘图、机械设计基础、电工与电子技术、公差配合与测量技术、三维数字化建模、机械装配工艺、液压与气压传动、电机与电气控制技术。
基于无人机的生态环境监测设备协同巡查系统研究
基于无人机的生态环境监测设备协同巡查系统研究陈敏 李博阳(武汉博感空间科技有限公司 湖北武汉 430074)摘要：无人机加载生态环境监测设备协同巡查系统作为一项高新技术，具有响应快、受天气与地理空间环境影响小、使用便捷、成本费用低等突出优点。
无人机加载生态环境监测设备协同巡查系统集成了长航时无人机加载平台、可机载的水质采样装置、水质监测仪、气体监测分析仪。
该文旨在推进无人机在环保领域的技术应用，弥补人工采样和自动监测站点在地域分布上的局限性，为环境监测提供快速、便捷的监测手段，减少天气与地理空间对环境监测的影响，增强环境安全监管的及时性，应对各种环境污染应急事件，为各类环境污染应急指挥提供技术支撑。
关键词：无人机 生态环境 监测设备 水质监测 气体监测中图分类号：X835文献标识码：A 文章编号：1672-3791(2023)20-0005-04 Research on the Cooperative Patrol System of Ecological Environment Monitoring Equipment Based on UAVsCHEN Min LI Boyang(Wuhan Bogan Space Technology Co., Ltd., Wuhan, Hubei Province, 430074 China)Abstract:As a new high-tech technology, the cooperative patrol system of ecological environment monitoring equipment loaded by UAVs has outstanding advantages such as fast response, small impact by weather and the geo‐spatial environment, convenient use and low cost. The collaborative inspection system of ecological environment monitoring equipment loaded by UAVs integrates a long-endurance UAV loading platform, an airborne water quality sampling device, a water quality monitor and a gas monitoring analyzer. This paper aims to promote the technical application of UAVs in the field of environmental protection, make up for the limitations of manual sam‐pling and automatic monitoring stations in the geographical distribution, provide fast and convenient monitoring means for environmental monitoring, reduce the impact of weather and geographical space on environmental monitoring, enhance the timeliness of environmental safety supervision, respond to various environmental pollution emergencies, and provide technical support for various environmental pollution emergency command.Key Words: UAV; Ecological environment; Monitoring equipment; Water quality monitoring; Gas monitoring中共中央办公厅、国务院办公厅于2019年印发了《关于构建现代环境治理体系的指导意见》，要求强化监测能力建设、加快构建陆海统筹、天地一体、上下协同、信息共享的生态环境监测网络，实现环境质量、污染源和生态状况监测全覆盖[1]。
环境治理行业智能化环境监测与治理方案
环境治理行业智能化环境监测与治理方案第一章环境治理行业概述 (2)1.1 行业背景 (2)1.2 行业发展趋势 (2)1.2.1 政策支持力度加大 (2)1.2.2 技术创新成为关键驱动力 (3)1.2.3 市场需求持续增长 (3)1.2.4 产业链整合加速 (3)1.2.5 跨界融合与创新 (3)1.2.6 国际化发展 (3)第二章智能化环境监测技术 (3)2.1 监测技术概述 (3)2.2 监测设备选型 (4)2.3 监测数据采集与分析 (4)2.3.1 监测数据采集 (4)2.3.2 监测数据分析 (4)第三章环境治理策略与方法 (5)3.1 治理策略概述 (5)3.2 治理方法分类 (5)3.3 治理效果评估 (6)第四章智能化环境监测系统设计 (6)4.1 系统架构设计 (6)4.2 关键技术模块 (7)4.3 系统集成与调试 (7)第五章环境监测数据管理与分析 (8)5.1 数据管理策略 (8)5.2 数据分析方法 (8)5.3 数据可视化与报告 (8)第六章智能化环境治理设备 (9)6.1 设备概述 (9)6.2 设备选型与配置 (9)6.2.1 环境监测设备选型与配置 (9)6.2.2 污染治理设备选型与配置 (9)6.2.3 辅助配套设施选型与配置 (10)6.3 设备运行与维护 (10)6.3.1 设备运行 (10)6.3.2 设备维护 (10)第七章环境治理项目实施与管理 (10)7.1 项目实施流程 (10)7.2 项目风险管理 (11)7.3 项目绩效评估 (12)第八章智能化环境监测与治理应用案例 (13)8.1 典型案例介绍 (13)8.1.1 项目背景 (13)8.1.2 项目目标 (13)8.1.3 项目实施 (14)8.2 案例分析 (14)8.2.1 环境监测数据分析 (14)8.2.2 智能化环境治理模型构建 (14)8.2.3 治理效果评估 (14)8.3 案例启示 (14)第九章环境治理行业智能化发展挑战与对策 (15)9.1 挑战分析 (15)9.1.1 技术挑战 (15)9.1.2 人才挑战 (15)9.1.3 政策与法规挑战 (15)9.2 对策建议 (15)9.2.1 技术创新与研发 (15)9.2.2 人才培养与引进 (15)9.2.3 完善政策与法规体系 (15)9.3 发展趋势 (16)9.3.1 智能化技术广泛应用 (16)9.3.2 产业融合加速 (16)9.3.3 政产学研用协同创新 (16)9.3.4 国际合作与交流 (16)第十章智能化环境监测与治理前景展望 (16)10.1 技术发展趋势 (16)10.2 行业市场前景 (16)10.3 政策与法规支持 (17)第一章环境治理行业概述1.1 行业背景环境治理行业是我国经济社会发展中的重要组成部分，旨在解决环境污染问题，保障人民群众的身体健康，推动绿色可持续发展。
国家新一代人工智能标准体系建设指南
国家新一代人工智能标准体系建设指南为加强人工智能领域标准化顶层设计，推动人工智能产业技术研发和标准制定，促进产业健康可持续发展，国家标准化管理委员会、中央网信办、国家发展改革委、科技部、工业和信息化部等五部门近日联合印发《国家新一代人工智能标准体系建设指南》，提出到2021年，明确人工智能标准化顶层设计，研究标准体系建设和标准研制的总体规则，明确标准之间的关系，指导人工智能标准化工作的有序开展，完成关键通用技术、关键领域技术、伦理等20项以上重点标准的预研工作。
到2023年，初步建立人工智能标准体系，重点研制数据、算法、系统、服务等重点急需标准，并率先在制造、交通、金融、安防、家居、养老、环保、教育、医疗健康、司法等重点行业和领域进行推进。
建设人工智能标准试验验证平台，提供公共服务能力。
关于印发《国家新一代人工智能标准体系建设指南》的通知国标委联﹝2020﹞35号各省、自治区、直辖市及新疆生产建设兵团市场监管局（厅、委）、网信办、发展改革委、科技厅（委、局）、工业和信息化主管部门，有关全国专业标准化技术委员会：为加强人工智能领域标准化顶层设计，推动人工智能产业技术研发和标准制定，促进产业健康可持续发展，现将《国家新一代人工智能标准体系建设指南》印发给你们，请认真贯彻执行。
附件：国家新一代人工智能标准体系建设指南国家标准化管理委员会中央网信办国家发展改革委科技部工业和信息化部2020年7月27日国家新一代人工智能标准体系建设指南为落实党中央、国务院关于发展人工智能的决策部署，推动人工智能技术在开源、开放的产业生态不断自我优化，充分发挥基础共性、伦理、安全隐私等方面标准的引领作用，指导人工智能国家标准、行业标准、团体标准等的制修订和协调配套，形成标准引领人工智能产业全面规范化发展的新格局，制定《国家新一代人工智能标准体系建设指南》。
一、总体要求（一）指导思想全面贯彻党的十九大和十九届二中、三中、四中全会精神，落实党中央、国务院关于发展新一代人工智能的决策部署，以市场驱动和政府引导相结合，按照“统筹规划，分类施策，市场驱动，急用先行，跨界融合，协同推进，自主创新，开放合作”原则，立足国内需求，兼顾国际，建立国家新一代人工智能标准体系，加强标准顶层设计与宏观指导。
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面向环保检测的智能硬件技术及系统研究与设计
近几年来经济全球化的发展和我国经济建设的粗狂式发展使得环境问题日益加重，环境污染的监控与防治成为各方面关注的焦点，各个地区提出了“数字化”环保的决策来进行环境的管理。
随着物联网、传感器、地理信息系统、云计算、大数据等等信息技術的发展和环境信息采集量的加大，环保的体系建设正在逐渐从“数字环保”向“智慧环保”演进，并且逐渐解决“数字环保”系统提出的环保数据采集系统智能化和集成度不高、环保数据实时通信能力弱、由环保数据不共享产生信息孤岛、海量环保检测数据存储、分析等一系列智慧化、信息化问题、本文采用智能硬件技术解决环保监测、检测中的系统集成度、智能化和信息化的问题，设计一种基于ARM+FPGA处理器的智慧环保数据采集系统来支持智慧环保体系的建设。
标签：智慧环保；智能硬件；数据采集系统；系统设计
1 系统的整体设计方案
1.1 设计的技术参数要求
测量范围：温度，0-50℃，湿度20-90%RH，PM2.5值10-250ug/m，紫外线强度1-500MW/m。
分辨力：PM2.5值1ug/m，温度0.1℃，湿度1%RH，紫外线强度1MW/m。
测量准确度：PM2.5值8%，温度±0.5℃，湿度5%，紫外线强度10%。
1.2 系统结构以及原理
系统整体，由数据采集从机，系统主机和网络平台与用户等三大部分组成。
各个数据从机采集当前PM2.5、紫外线强度以及湿度温度等相关环境参数，通过GPRS方式将环境参数按照一定的数据格式发送到系统主机。
追接收到从机发送过来的数据，进行保存。
最后主机把接收到的数据统一上传到当前国内免费的物联网平台上面，从而让人们随时都能够通过公众平台进行浏览查阅。
2 系统的整体硬件设计
2.1 主机的硬件设计
系统主机的硬件电路：由电源模块、控制模块、SIM900A模块和Flash存储模块组成。
电源模块产生3.3V电压和5V电压，3.3V主要为STM32控制模块和FLASH
模块供电；5V负责为SIM900A模块供电。
STM32负责系统的控制。
这个芯片具有64k的Flash、20k是RAM和高达1.25DMips/MHz的处理性能，外界16MHz的晶振，内部4倍频达64MHz的处理频率能满足环境参数收集和网络控制的处理速度需求。
该芯片的串口1负责与SIM900A通信，串口2用于开发的调试接口。
同时将PA口通过模拟时序的方式完成与Flash存储器接口访问，实现数据存储功能。
SIM900A模块负责GPRS通信，主要是收集各从机的环境数据，在STM32控制模块汇总后统一发送到相关的平台。
2.2 从机硬件设计
数据采集从机由电源模块，STM32控制模块，SIM900A模块，DHT11温湿度模块，UV10SF紫外线强度模块和PM2.5检测模块组成。
电源模块负责为整个从机系统提供3.3V和正负5V的电压。
STM32控制模块负责从机系统的控制。
该芯片的串口1负责与SIM900A通信；将PA0模拟单总线时序实现，DHT11的温湿度采集。
UV10SF负责强度采集，他能很好的探测200-400纳米光谱范围的紫外线辐射，并且产生光电流，最终输出0-0.1V的电压信号。
从而满足主控制器AD采样的量程需求。
3 系统的整体软件设计
3.1 主机的软件设计
首先，主控芯片进行自身的初始化，然后初始化SIM900A模块之后，再把SIM900A模块介入到GPRS网络，主控芯片发送AT指令“AT+CSTT”启动GPRS 任务并且设置接入点，再发送“AT+CIICR”激活移动场景，发起GPRS连接。
网络接入成功之后，发起AT指令获取当前节点在GPRS网络中的节点IP 地质。
在获取之后，编辑以一定格式的数据包不能够等待从机发起连接的请求。
当从机成功接收到短信并相主机发起连接，主机终端就会进入接收数据的线程。
接下来，主机终端每次成功接收一帧数据之后，就会马上进行解析，主控芯片就会把数据包的数据按照一定的格式通过SIM900A上传到物联网的发布平台上。
3.2 从机的软件设计
首先，主控芯片进行自身的初始化，然后就是初始化SIM900A模块，初始化成功之后，从机就一直处在等待主机发送采样命令的短息，如果从机接收到一条短信，那么就会对短信的内容进行解析，如果这条短信是一条主机发送过来的采集命令的短信，那么从机解析正确之后就会得到主机当前的IP地址。
从机在根据IP地址向主机发起GPRS连接请求。
在发起的连接成功之后，
从机就会启动采样线程，把温湿度与空气颗粒浓度按照一定的字符串格式连接在一起，并且作为一个数据包发送到主机的终端。
每次成功发送一个数据包之后，主句就会返回一个应答包。
从机将超时等待一段时间并且接收这个应答包。
4 结束语
这个徐彤建设了一种环保监测的智能系统的软件和硬件的设计方法。
并且详细的论述了其关键模块的实现原理。
并且该系统设定的技术参数指标同时数据传输的可靠稳定，通讯方式非常的灵活，可以加以推广。
当然，现阶段的系统的入机截面还不够完善，在可操作方面还需要跟多的更新和研究。
参考文献：
[1]许晨，张勇.基于CC2530与ZigBee技术智能家居硬件系统的设计[J].信阳农林学院学报，2018，28（01）：115-118.。