共享式社区服务甲醛检测系统设计与实现

摘要

随着我国经济的发展，人们逐渐重视家居环保，对室内甲醛污染气体的检测需求越来越大。由于以下原因，家居的甲醛检测受到限制：考虑到使用检测设备的频率不高，购买整台甲醛检测设备，很不划算；请专业的检测公司检测，但是检测过程复杂，检测时间长，且检测成本高。随着共享经济模式在移动互联网技术中的应用逐渐成熟，共享经济模式为实现低成本的甲醛污染检测提供了可能。 共享式社区服务甲醛检测系统设计主要分为三个部分：甲醛检测终端、Android客户端App与基于MVC模式的B/S架构的后台业务管理系统。甲醛检测终端采用STM32F103ZET6为主控芯片，控制甲醛数据采集、显示和发送功能，同时外接GPRS/GPS模块防丢失定位模块，可供远程监控；Android客户端App通过Wi-Fi无线传输方式发送指令控制硬件终端的开始和停止检测，并接收硬件终端传输的数据。本文研究了神经网络算法在抑制气体传感器中交叉干扰的应用，以抑制乙醇气体干扰为例，对粒子群算法优化BP神经网络与单片机结合可改进甲醛检测浓度的可行性进行了验证。 基于Android操作系统平台开发了具有共享功能的手机客户端App，设计了包含用户注册、登录和个人信息管理等功能，通过App查看当前空闲可共享使用的甲醛检测仪。检测室内甲醛时手机需要通过Wi-Fi与检测终端建立连接，App具备检测计时、动态显示甲醛数据变化、超标报警以及移动端支付检测费用等功能，可查看历史数据。客户端App产生的业务数据存储在后台的MySQL数据库中。 本文设计的后台业务管理系统与Android手机客户端App通过HTTP通信协议实现前后端的数据交互通信，对后端业务进行一体化管理。在Windows环境下，结合数据库MySQL、JSP、Servlet、JavaBean、JDBC、Tomcat等技术实现了基于MVC模式的B/S架构的后台业务管理系统。管理员在可视化系统中查看Android客户端App产生的业务数据。 最后对系统各个模块进行功能验证以及系统联合测试，可以实现用户使用共享的甲醛检测仪，并通过Android客户端App检测模拟家居环境中的甲醛浓度，以及在线支付。后台业务管理系统实现了对客户端App的数据和业务支持，从而达到了一体化管理的效果。本系统可为社区用户提供一种低成本的甲醛检测手段。

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绪论

课题研究的背景

共享经济的发展背景

甲醛检测研究背景

国内外研究现状

共享经济领域发展现状

甲醛检测系统研究现状

1.3 课题研究的意义

1.4 论文结构安排

2.1 系统需求分析

2.2 系统整体结构设计

2.2.1 甲醛检测终端

2.2.2 手机客户端App

2.2.3 后台业务管理系统

2.3.1 Wi-Fi无线通信技术

2.3.2 GPRS移动通信技术

2.3.3 GPS卫星定位技术

2.4 本章小结

第3章 共享甲醛检测终端设计

3.1 硬件电路设计方案

3.2.1 STM32芯片介绍

3.2.2 STM32F103ZET6最小系统

3.2.3 电源电路设计

3.2.4 甲醛传感器

3.2.5 乙醇传感器

3.2.6 Wi-Fi无线通信模块

3.2.7 OLED显示模块

3.2.8 GPRS/ GPS模块电路

3.3 甲醛检测终端软件设计

3.3.1 粒子群算法优化BP神经网络原理

3.3.1.1粒子群算法

3.3.1.2粒子群算法与遗传算法优势对比

3.3.2 BP神经网络

3.3.2.1 BP神经网络结构

3.3.2.2 BP神经网络算法

3.3.3 粒子群算法对BP神经网络的优化流程

3.3.4 STM32程序设计

3.3.5 粒子群算法优化BP神经网络程序设计

3.4 神经网络算法仿真测试

3.5 本章总结

4.1 Android操作系统架构及其开发环境

4.2 Android客户端App框架设计

4.3 客户端App使用HTTP协议与服务器通信设计

4.4 App各功能模块设计

4.4.1 用户管理模块

4.4.1.1用户登录

4.4.1.2用户注册

4.4.1.3用户个人信息

4.4.2可用设备查询模块

4.4.3甲醛检测模块

4.4.3.1Wi-Fi无线连接设计

4.4.3.2甲醛数据显示

4.4.3.3甲醛历史数据存储与查询

4.4.4 移动支付设计

4.4.5 其他功能设计

4.4.5.1空气质量查询

4.4.5.2意见反馈和社交分享

4.5 本章总结

5.1 开发环境简介

5.1.1 MyEclipse集成开发环境

5.1.2 MySQL数据库介绍

5.2 MySQL数据库服务器设计

5.3 TCP Server设计

5.4 Java Web后台服务器设计

5.4.1 MVC模式介绍

5.4.2 B/S架构介绍

5.4.3 功能模块设计

5.4.4 报表统计功能设计

5.4.5 设备定位查询设计

5.5 本章总结

第6章 共享式社区服务甲醛检测系统测试

6.1 硬件电路测试

6.1.1 甲醛检测终端运行测试

6.1.2 Wi-Fi无线通信连接测试

6.1.3 甲醛气体采集测试

6.1.4 GPRS/GPS远程定位测试

6.2 Android客户端App测试

6.2.1 用户注册登录

6.2.2 甲醛检测控制测试

6.2.4 其他功能测试

6.3 后台业务管理系统测试

6.4 本章总结

结 论

工作总结

工作展望

致 谢

参考文献

附 录

攻读硕士学位期间发表的论文