高空作業(yè)適宜環(huán)境監(jiān)測(cè)預(yù)警系統(tǒng)

第1章緒論1.1課題的研究背景與意義各行業(yè)的安全生產(chǎn)一直備受關(guān)注，其中高空墜落是最破壞性和危害大的一種事故類型，其比例占各行業(yè)高空作業(yè)意外事故的四成以上。目前，現(xiàn)有的防高空墜落設(shè)備安全性不足，對(duì)于電力行業(yè)等高空作業(yè)較為常見的領(lǐng)域，作業(yè)人員戴著絕緣安全帽、安全帶等絕緣設(shè)備進(jìn)行登高作業(yè)。但人工檢測(cè)準(zhǔn)確率低下，且無(wú)法及時(shí)監(jiān)測(cè)環(huán)境是否變化，保障高空作業(yè)人員的安全性存在困難。從各大數(shù)據(jù)顯示，高處墜落是最危險(xiǎn)最致命的，占比達(dá)到39.5%。這個(gè)數(shù)字非常驚人，并且說(shuō)明必須采取措施來(lái)防止高處墜落事故的發(fā)生。為了減少建筑行業(yè)事故造成的傷亡，我們應(yīng)該在工地上加強(qiáng)安全意識(shí)和培訓(xùn)，提高監(jiān)管和執(zhí)法力度，以及使用更安全的設(shè)備和技術(shù)來(lái)降低高處墜落的風(fēng)險(xiǎn)。這些措施不僅有助于減少人員傷亡，還可以提高建筑行業(yè)的整體效率和質(zhì)量。1.2國(guó)內(nèi)外的研究現(xiàn)狀與發(fā)展趨勢(shì)高處墜落是建筑行業(yè)中最嚴(yán)重的安全事故之一。這種事故發(fā)生的原因很多，可以是工人操作不當(dāng)、缺乏安全設(shè)備或者施工現(xiàn)場(chǎng)管理不善等。為了預(yù)防高處墜落事故的發(fā)生，我們需要對(duì)其特點(diǎn)和類型進(jìn)行深入研究，并采取有效的措施，如加強(qiáng)培訓(xùn)、提供必要的安全設(shè)備、加強(qiáng)監(jiān)管等，確保施工過(guò)程中的安全性。通過(guò)全面了解高處墜落事故的相關(guān)情況，我們才能制定出更加科學(xué)合理的預(yù)防措施，有效避免類似事故的發(fā)生。這不僅關(guān)乎著建筑行業(yè)工人的生命安全和身體健康，也關(guān)系到建筑行業(yè)的可持續(xù)發(fā)展和整體形象。這樣也可以確保從事高空作業(yè)的工人們有一個(gè)更加安全的工作環(huán)境。在這方面，一些研究者提出了各種創(chuàng)新性的解決方案，如帶安全氣囊的高空作業(yè)安全服、電氣電子控制技術(shù)在高空作業(yè)平臺(tái)的應(yīng)用，以及基于Fuzzy-DEMATEL的建筑項(xiàng)目高空作業(yè)風(fēng)險(xiǎn)識(shí)別與評(píng)價(jià)等。這些研究通過(guò)分析風(fēng)險(xiǎn)因素、設(shè)計(jì)相應(yīng)的安全控制系統(tǒng)、建立指標(biāo)體系等手段，為高空作業(yè)的安全管理提供理論和實(shí)踐依據(jù)，有助于有效減少高處墜落事故的發(fā)生率和死亡率。國(guó)外在高空作業(yè)安全研究方面起步較早，經(jīng)多年發(fā)展已取得了較高水平。例如，一些研究人員開發(fā)出用于核電站高空作業(yè)的共享遙控機(jī)器人，以替代危險(xiǎn)的人工作業(yè)；另一些研究則著眼于提高合成繩索的腐蝕抗性，制定了評(píng)估無(wú)機(jī)酸對(duì)合成繩索影響的標(biāo)準(zhǔn)，旨在提高高空作業(yè)的安全性。此外，還有針對(duì)空中工作平臺(tái)車輛底架的加速壽命測(cè)試研究，證明彎矩桿的有效性，為提高其他高空作業(yè)平臺(tái)的安全性提供了新思路。這些研究為高空作業(yè)安全管理的實(shí)踐提供了技術(shù)支持和啟示，使得國(guó)外高空安全研究達(dá)到了相對(duì)較高水平。綜合國(guó)內(nèi)外現(xiàn)狀分析，開發(fā)高空作業(yè)適宜環(huán)境監(jiān)測(cè)預(yù)警系統(tǒng)具有很大的現(xiàn)實(shí)意義，本課題設(shè)計(jì)的高空作業(yè)適宜環(huán)境監(jiān)測(cè)預(yù)警系統(tǒng)具有很大的市場(chǎng)前景。高空作業(yè)適宜環(huán)境監(jiān)測(cè)預(yù)警系統(tǒng)是目前高空安全領(lǐng)域研究的熱點(diǎn)之一。其發(fā)展趨勢(shì)主要包括以下幾個(gè)方面：1.智能化：未來(lái)的高空作業(yè)適宜環(huán)境監(jiān)測(cè)預(yù)警系統(tǒng)將更加智能化，能夠?qū)崿F(xiàn)自動(dòng)化監(jiān)測(cè)和預(yù)警，根據(jù)不同環(huán)境變化進(jìn)行智能調(diào)控，提高安全性和效率。2.多傳感器融合：為了獲取更加準(zhǔn)確的高空環(huán)境數(shù)據(jù)，系統(tǒng)將使用多種傳感器進(jìn)行監(jiān)測(cè)，包括溫度、濕度、氧氣和PM2.5等傳感器，并利用融合算法對(duì)這些數(shù)據(jù)進(jìn)行處理和分析。3.互聯(lián)網(wǎng)+：借助互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，將實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)上傳到云端，通過(guò)數(shù)據(jù)分析和挖掘，及時(shí)發(fā)現(xiàn)隱患并預(yù)警，同時(shí)提供智能化的決策支持。4.可穿戴設(shè)備應(yīng)用：借助可穿戴設(shè)備如智能手表、智能眼鏡等，將高空作業(yè)人員情況納入監(jiān)測(cè)范圍，以便在必要時(shí)快速響應(yīng)。5.數(shù)據(jù)共享：將國(guó)內(nèi)外相關(guān)的高空作業(yè)適宜環(huán)境監(jiān)測(cè)預(yù)警系統(tǒng)研究成果進(jìn)行匯總和分享，提高研究水平和科學(xué)性，進(jìn)一步完善該領(lǐng)域的研究和應(yīng)用。1.3課題的研究?jī)?nèi)容本系統(tǒng)是一個(gè)基于STM32F103C8T6單片機(jī)的高空作業(yè)適宜環(huán)境監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，通過(guò)溫度傳感器、霍爾風(fēng)速傳感器和雨滴傳感器對(duì)高空作業(yè)環(huán)境進(jìn)行監(jiān)測(cè)。此外，該系統(tǒng)還能檢測(cè)人體健康狀況，并使用WIFI模塊將監(jiān)測(cè)到的數(shù)據(jù)上傳到手機(jī)APP，方便查看。如果監(jiān)測(cè)結(jié)果顯示高空環(huán)境不適宜作業(yè)，則系統(tǒng)能發(fā)出報(bào)警提醒作業(yè)人員盡快返回地面。該系統(tǒng)的主要功能包括：溫度檢測(cè)、風(fēng)速檢測(cè)、雨滴監(jiān)測(cè)、人體檢測(cè)、實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)傳輸和報(bào)警提示，旨在幫助保障高空作業(yè)人員的安全。第2章系統(tǒng)設(shè)計(jì)2.1系統(tǒng)的整體方案高空作業(yè)適宜環(huán)境監(jiān)測(cè)預(yù)警系統(tǒng)以STM32單片機(jī)為控制中心，通過(guò)DS18B20溫度傳感器、雨滴傳感器、風(fēng)扇加霍爾裝置和max30102血氧心率模塊對(duì)高空作業(yè)環(huán)境進(jìn)行監(jiān)測(cè)，并根據(jù)設(shè)定的閾值通過(guò)蜂鳴器進(jìn)行報(bào)警控制。同時(shí)，為了能夠及時(shí)應(yīng)對(duì)突發(fā)事故，系統(tǒng)還增加了ESP8266wifi模塊，實(shí)現(xiàn)了無(wú)線通訊，使外部人員可以通過(guò)手機(jī)app隨時(shí)了解高空作業(yè)人員的工作情況，并采取必要的干預(yù)措施，從而最大程度地保證高空作業(yè)人員的安全。其整體的硬件框圖如下：圖2.1系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)框圖2.2主控芯片的選型單片機(jī)是一種集成了存儲(chǔ)器、CPU和輸入輸出口等功能的微型計(jì)算機(jī)芯片，也稱為單片微控制器。它具有價(jià)格便宜、體積小、重量輕、質(zhì)量可靠等特點(diǎn)，被廣泛應(yīng)用于通訊設(shè)備、智能儀表、汽車導(dǎo)航系統(tǒng)等領(lǐng)域。單片機(jī)系統(tǒng)包括軟件和硬件兩個(gè)部分，其中軟件系統(tǒng)是指模塊的程序代碼，硬件系統(tǒng)則包括芯片、硬盤、串口、輸入輸出口和儲(chǔ)存器等。單片機(jī)的主要特點(diǎn)包括高集成度、強(qiáng)大的控制力、低功耗、低電壓和易擴(kuò)展性，使得它在各個(gè)領(lǐng)域都有著廣泛的應(yīng)用前景。本設(shè)計(jì)芯片需要用到串口，定時(shí)器，低功耗及普通io引腳以及IIC總線，所以要對(duì)芯片選型。方案一：89C5289C52是一款CMOS8位微控制器，具有高性能和低功耗的特點(diǎn)。它采用了經(jīng)典的MCS-51內(nèi)核，并融入自身特有的功能。該微控制器內(nèi)置8K字節(jié)的可編程閃存，并且支持空閑模式和掉電保護(hù)模式。在空閑模式下，CPU就是"歇著"了，但其他部件比如存儲(chǔ)器、計(jì)時(shí)器或計(jì)數(shù)器、串行口和中斷功能仍然會(huì)正常工作，可以響應(yīng)外部的請(qǐng)求并執(zhí)行相應(yīng)的操作。這樣就能大大減少系統(tǒng)的功耗，延長(zhǎng)電池壽命。而在掉電保護(hù)模式下，隨機(jī)存儲(chǔ)器里面的數(shù)據(jù)得以保存，單片機(jī)先暫停工作，等待下一個(gè)中斷或硬件復(fù)位信號(hào)的到來(lái)才會(huì)重新運(yùn)作。在這種模式下，所有的輸入輸出設(shè)備都被關(guān)閉，只有一些最基本的電路還在運(yùn)轉(zhuǎn)，其余芯片都被切斷電源。這樣做是為了保持系統(tǒng)數(shù)據(jù)的完整性，在下一次啟動(dòng)時(shí)，程序就可以從上次停止的地方繼續(xù)運(yùn)行。89C52有40個(gè)引腳，其中32個(gè)通用IO引腳可以通過(guò)鎖存器芯片擴(kuò)充，使其適用范圍更廣泛，尤其適用于需要低功率、功能豐富的工業(yè)控制系統(tǒng)。89C52通常使用串口下載的方式進(jìn)行程序下載。方案二：STM32STM32系列基于ARM(AcornRISCMachines)的Cortex-0內(nèi)核體系結(jié)構(gòu)。它專門針對(duì)廉價(jià)、低能耗、高性能的嵌入式設(shè)備的控制器。其中F1系列可分為增強(qiáng)型、基本型和互聯(lián)型。STM32最多達(dá)112個(gè)快速IO端口，提供休眠、停止、待機(jī)三種低功耗模式，提供串口調(diào)試(SWD(SpecialWarrantyDeed))和JTAG(JointTsetActionGroup)接口兩種調(diào)試模式。同時(shí)，STM32還兼容所有的ARM工具和軟件。STM32的價(jià)格較89C52系列略高一點(diǎn)。方案三：ARMARM處理器是一款RISC(ReducedInstructionSetComputing)微處理器，全稱為AcornRISCMachine，是Acorn公司的產(chǎn)品。Thnumb(16位)/ARM(32位)指令集在ARM處理器上都受到支持，8位/16位設(shè)備與之兼容。相較于其他微處理器，ARM處理器大量使用寄存器，數(shù)據(jù)操作更快，尋址方式更靈活簡(jiǎn)單，執(zhí)行效率更高。此外，ARM處理器提供了豐富的運(yùn)行模式，使得應(yīng)用系統(tǒng)更加豐富和人性化。ARM7，ARM8，ARM9，ARM10等系列的處理器，性能越發(fā)的強(qiáng)大[13]。但，也因?yàn)槿绱?，ARM處理器的價(jià)格比STM32等處理器更高。根據(jù)實(shí)際設(shè)計(jì)的要求，三款新都各有各的優(yōu)勢(shì)，但是STM32芯片具有低功耗模式，而且成本適中，適合推廣，所以本設(shè)計(jì)采用STM32單片機(jī)作為單片機(jī)方案。2.3溫度模塊的選型在高空作業(yè)適宜環(huán)境監(jiān)測(cè)預(yù)警系統(tǒng)中，溫度采集部分非常重要，因?yàn)闇囟炔杉瘮?shù)據(jù)是當(dāng)前室外溫度是否高溫的關(guān)鍵指標(biāo)。實(shí)現(xiàn)溫度采集的方法有兩種，一是使用模擬型溫度傳感器，另一種則是采用數(shù)字型溫度傳感器。其中，熱敏電阻溫度傳感器采用感溫效應(yīng)來(lái)測(cè)量溫度，通過(guò)對(duì)隨著溫度變化的電壓或電流進(jìn)行采樣，并利用A/D轉(zhuǎn)換電路和感溫電路來(lái)處理數(shù)據(jù)。雖然這種方案實(shí)現(xiàn)較為復(fù)雜，而且相對(duì)精度較低，但是在實(shí)際應(yīng)用中也有一定的優(yōu)勢(shì)，例如成本較低、體積較小等。相比之下，數(shù)字型溫度傳感器具有響應(yīng)速度快、準(zhǔn)確度高等特點(diǎn)，但是相應(yīng)的成本也會(huì)更高，比如DS18B20傳感器可以將溫度直接轉(zhuǎn)化成串行數(shù)字信號(hào)，無(wú)需外部元件和模數(shù)轉(zhuǎn)換，只需數(shù)據(jù)總線提供3.0V~5.5V電壓即可。DS18B20傳感器測(cè)量的溫度范圍廣泛，可以達(dá)到-55~+125攝氏度，分辨率更可達(dá)0.0625攝氏度。此外，DS18B20傳感器的接線方便，適用場(chǎng)景廣泛，電路設(shè)計(jì)也更為簡(jiǎn)單，采集得到的溫度數(shù)據(jù)精度更高。因此，相比于熱敏電阻類的感溫器件，采用DS18B20數(shù)字溫度傳感器更為簡(jiǎn)單、方便、精度更高，更適合在高中室外中進(jìn)行溫度采集。2.4血氧心率模塊心率是指每分鐘心肌細(xì)胞收縮和恢復(fù)的總次數(shù)，通常通過(guò)監(jiān)測(cè)心電波形來(lái)得到。正常情況下，人的心率在60~100次/分鐘之間，不同年齡段和性別的人群心率也有所差異。一般來(lái)說(shuō)，年輕人的心率比老年人高，女性的心率比男性高。心率的變化與心臟疾病密切相關(guān)，因此對(duì)心電信號(hào)進(jìn)行監(jiān)測(cè)非常重要，可以及早發(fā)現(xiàn)和預(yù)防心臟疾病的發(fā)生。圖2.2心電波形示意圖人體的心肌細(xì)胞在進(jìn)行收縮和恢復(fù)的過(guò)程中會(huì)產(chǎn)生微小的生物電能，這是由于人體細(xì)胞內(nèi)外正負(fù)離子分布不均，導(dǎo)致形成了生物電流。這些生物電流隨著體液通過(guò)傳播到體表，并且形成了電位差，這個(gè)電位差可以被皮膚表面的金屬電極所捕獲。心電圖檢測(cè)儀器利用金屬小板作為電極，放置在人體的胸部和肢體上，以探測(cè)心臟發(fā)出的微弱電信號(hào)。這些電信號(hào)被傳輸?shù)絻x器中，被記錄下來(lái)形成動(dòng)態(tài)曲線，最終在屏幕上呈現(xiàn)出心電波形。通過(guò)觀察心電波形的變化，醫(yī)生可以了解到患者的心跳規(guī)律、心臟是否存在異常等情況，從而判斷患者是否存在心臟疾病，并進(jìn)行進(jìn)一步的治療和護(hù)理。這種技術(shù)不僅方便簡(jiǎn)單，而且非常安全可靠，對(duì)于維護(hù)人們的健康具有重要的意義。具體來(lái)說(shuō)，當(dāng)心肌細(xì)胞處于靜息狀態(tài)時(shí)，細(xì)胞內(nèi)負(fù)載著較多的鉀離子(K+)，而細(xì)胞外則富含鈉離子(Na+)和鈣離子(Ca2+)等陽(yáng)離子。此時(shí)，細(xì)胞膜上的鈉離子通道關(guān)閉，使得細(xì)胞內(nèi)外的鈉離子濃度差變小，同時(shí)，細(xì)胞膜上的鉀離子通道開放，讓細(xì)胞內(nèi)的鉀離子向細(xì)胞外擴(kuò)散，從而產(chǎn)生了負(fù)電荷。而當(dāng)心肌細(xì)胞興奮后，鈉離子通道打開，使細(xì)胞內(nèi)外的鈉離子濃度差加大，同時(shí)鉀離子通道關(guān)閉，使得細(xì)胞內(nèi)的鉀離子向細(xì)胞內(nèi)聚集，從而產(chǎn)生了正電荷。這些電荷變化在心肌細(xì)胞中形成周期性的生物電位差，即心電信號(hào)。當(dāng)這些心電信號(hào)通過(guò)體液傳播到體表時(shí)，會(huì)在皮膚表面形成微弱的電位差。這時(shí)，將兩個(gè)電極放置在皮膚表面上，可以測(cè)量到這種微弱的電位差，并記錄下心電圖信號(hào)。通過(guò)對(duì)心電圖信號(hào)進(jìn)行分析，醫(yī)生可以判斷患者的心臟情況，及時(shí)發(fā)現(xiàn)潛在的疾病問(wèn)題。心電圖檢測(cè)儀器利用金屬小板作為電極，探測(cè)電位變化并記錄下來(lái)，形成動(dòng)態(tài)曲線，最終呈現(xiàn)在屏幕上的就是我們所見的心電波形圖，用于反映人體心跳規(guī)律和心臟健康狀態(tài)。圖2.3一個(gè)周期內(nèi)的心電波示意圖心電圖是通過(guò)監(jiān)測(cè)心臟產(chǎn)生的微弱生物電信號(hào)來(lái)獲取一段時(shí)間內(nèi)的心電活動(dòng)。這個(gè)信號(hào)會(huì)被記錄下來(lái)，形成一條動(dòng)態(tài)曲線。這條曲線通常都是按照時(shí)間順序進(jìn)行記錄，并打印在紙上。通過(guò)心電圖的記錄，醫(yī)生可以檢查和診斷各種心臟疾病，包括心律不齊、心肌缺血和心肌梗死等。經(jīng)過(guò)計(jì)算，可以得出心電波形圖P到P的數(shù)值，稱為PP值。將一個(gè)周期的時(shí)間除以PP值，就可以計(jì)算出心率值。因此，心率值是根據(jù)心電波數(shù)據(jù)計(jì)算得出的，用于反映人體的心跳規(guī)律和心臟健康狀態(tài)。如圖2.3所示。MAX30100心率和血氧傳感器模塊是一種緊湊，低功耗的設(shè)備，可以快速讀取心率和血氧數(shù)據(jù)。采用光體積法監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)，支持多種單片機(jī)通信接口，如Arduino,kl25z等。相比其他心率采集設(shè)備，MAX30100心率血氧傳感器模塊將被選擇來(lái)采集心率數(shù)據(jù)，因?yàn)樗粌H可以準(zhǔn)確地測(cè)量心率和血氧飽和度，而且具有較低的功耗和較高的采集速度，非常適合在健康監(jiān)測(cè)、運(yùn)動(dòng)檢測(cè)等領(lǐng)域中進(jìn)行使用。其傳感器實(shí)物如圖2.4所示。圖2.4MAX30102心率血氧傳感器實(shí)物圖根據(jù)MAX30100心率血氧傳感器模塊的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，不僅能夠在1.8V和3.5-5V之間進(jìn)行供電，而且中央的玻璃蓋可以有效地解決外部光源對(duì)數(shù)據(jù)采集的干擾問(wèn)題，能夠快速準(zhǔn)確地讀取脈沖數(shù)據(jù)。主要參數(shù)如表2-1所示。表2-1MAX30102心率血氧傳感器主要參數(shù)主要參數(shù)主要參數(shù)LED峰值波長(zhǎng)660nm\880nmLED供電電壓3.3~5V檢測(cè)信號(hào)類型光反射信號(hào)輸出信號(hào)接口I2C接口通信接口電壓1.8~3.3~5V板預(yù)留裝配孔尺寸0.5*8.52.5風(fēng)力測(cè)試方案方案一是使用VMS-3000-FXJT05-V*-360風(fēng)向變送器進(jìn)行風(fēng)向測(cè)量。該風(fēng)向變送器采用聚碳酸酯復(fù)合材料制成，具有良好的防腐、抗侵蝕性能等特點(diǎn)。該變送器能夠準(zhǔn)確地采集風(fēng)向信息，并將數(shù)據(jù)通過(guò)電壓信號(hào)輸出。能夠準(zhǔn)確地采集風(fēng)向信息，并通過(guò)電壓信號(hào)輸出數(shù)據(jù)。它被廣泛應(yīng)用于環(huán)境保護(hù)、氣象站、船舶、養(yǎng)殖等領(lǐng)域。方案二是用霍爾傳感器來(lái)進(jìn)行磁場(chǎng)測(cè)量?；魻杺鞲衅魇且环N傳感器，它利用了霍爾效應(yīng)的原理來(lái)檢測(cè)磁場(chǎng)的變化，并將其轉(zhuǎn)換成電壓信號(hào)輸出。這種傳感器具有很多優(yōu)點(diǎn)，例如靈敏度高、穩(wěn)定性好、響應(yīng)時(shí)間短等。它在汽車、航空航天、醫(yī)療設(shè)備等領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用，用于測(cè)量電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速、位置和方向等參數(shù)。在風(fēng)車的扇葉上掛一個(gè)磁鐵，風(fēng)車轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，霍爾傳感器通過(guò)檢測(cè)單位時(shí)間內(nèi)執(zhí)行的次數(shù)來(lái)判斷風(fēng)速。方案一雖然是常用的檢測(cè)風(fēng)力的方案，但在本設(shè)計(jì)用其材料費(fèi)用高昂，本人實(shí)在無(wú)力承擔(dān)，于是退而求其次，采用取巧的方法，采用了方案二。2.6無(wú)線通訊方案方案一采用HC-06

Bluetooth模塊，可以進(jìn)行信號(hào)和聲音的無(wú)線傳送，但是受限于傳送距離，不能滿足遠(yuǎn)程應(yīng)用的要求。而同一時(shí)間內(nèi)，兩個(gè)裝置之間的通訊也會(huì)產(chǎn)生不相容的問(wèn)題。第二種方法是以ESP8266WIFI為通信媒介，可以實(shí)現(xiàn)多臺(tái)終端的相互通信，通信范圍達(dá)到100m，并且價(jià)格便宜，在市場(chǎng)上也有一定的競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)。它被廣泛地用于家庭電器中。由于本次設(shè)計(jì)需要實(shí)現(xiàn)在任何地點(diǎn)均可以連接順暢，因此選用wifiESP8266無(wú)線模塊來(lái)作為無(wú)線通信功能模塊，保障系統(tǒng)的穩(wěn)定性。第3章系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)3.1系統(tǒng)的電源設(shè)計(jì)系統(tǒng)電源電路采用5V的直流電源為負(fù)載提供電源，在本設(shè)計(jì)中是作為給單片機(jī)，wifi等設(shè)備供電。選用這種電源電源路是因?yàn)檫@是相對(duì)比較簡(jiǎn)單的電源電路，結(jié)構(gòu)不會(huì)復(fù)雜，不會(huì)加重硬件電路的復(fù)雜性，并且使用與小型設(shè)計(jì)，若使用交流電源作為電源模塊輸出，就會(huì)對(duì)設(shè)計(jì)上的其他小器件造成損傷。選用這個(gè)電源電路，到時(shí)通電的時(shí)候直接通過(guò)數(shù)據(jù)線連接電腦就能實(shí)現(xiàn)低功率通電，方便可靠。電源電路中增加了開關(guān)電路和AMS1117穩(wěn)壓電路。AMS1117是一種正電壓輸出低壓降三端線性穩(wěn)壓電路，它由PNP驅(qū)動(dòng)的NPN管組成穩(wěn)壓調(diào)節(jié)管。一般情況下，線性穩(wěn)壓器的穩(wěn)定性會(huì)隨著輸出電流的增加而降低，但AMS1117可以在1A電流下輸出電壓降為1.2V，并且內(nèi)部集成了過(guò)熱保護(hù)和限流電路，防止由于環(huán)境溫度而導(dǎo)致結(jié)溫過(guò)高。通過(guò)加入AMS1117穩(wěn)壓電路，我們可以確保電路輸出電壓的穩(wěn)定性，并避免過(guò)度升溫帶來(lái)的潛在風(fēng)險(xiǎn)。同時(shí)，開關(guān)電路也能提供更好的功率控制和工作效率，從而使整個(gè)電源電路更加安全、可靠?？蓱?yīng)用到移動(dòng)電話、便攜式設(shè)備及筆記本電腦等設(shè)備中。此供電模塊分為兩種型號(hào)，分別為固定電壓輸出型號(hào)和可調(diào)電壓輸出型號(hào)，可以自由的切斷單片機(jī)的電源以及為電路中3.3V的供電提供穩(wěn)定的3.3輸出。電源電路如圖3-1所示。圖3.1電源電路原理圖3.2單片機(jī)最小系統(tǒng)電路設(shè)計(jì)本系統(tǒng)的主控芯片采用STM32F103C8T6，最大工作頻率為72MHz，擁有512k字節(jié)Flash和64K的Ram。此外，該芯片支持多種低功耗模式，包括待機(jī)、活躍停機(jī)和停機(jī)模式，功耗低至4.5uA。STM32F103C8T6還擁有3級(jí)流水線，能夠高效地處理系統(tǒng)任務(wù)，同時(shí)外設(shè)時(shí)鐘也能實(shí)現(xiàn)自我斷電。以下是STM32F103C8T6的主要功能特性：表3-1STM32F103C8T6的主要功能特性主要特性主要特性閃存512KB64KBRAMFSMC11個(gè)定時(shí)器（4個(gè)通用計(jì)時(shí)器）支持I2C/SPI/USART/USB/CAN/ADIO48個(gè)通用I/O口3個(gè)12位同步ADC（21通道）1個(gè)12位DAC（2通道）低功耗掉電和空閑模式支持硬件調(diào)試（SWD/JATG）工作頻率可達(dá)72Hz并行LCD接口工作電壓：2V-3.6V工作溫度：-40—105℃STM32F1系列最小系統(tǒng)使用穩(wěn)壓管提供3.3V穩(wěn)定電壓，單片機(jī)內(nèi)部有電壓調(diào)節(jié)器，轉(zhuǎn)換供電電壓為1.8V。系統(tǒng)共48個(gè)引腳，每個(gè)IO口可以輸出TTL3.3V電平，部分引腳能承受5V電壓。最小系統(tǒng)集成復(fù)位按鍵電路、外部晶振電路和20芯JTAG接口。使用BOOT0和BOOT1設(shè)置單片機(jī)啟動(dòng)模式，配置了32.768MHz外部無(wú)源晶振提高時(shí)間精確度。同時(shí)提供miniUSB接口用于供電或添加外設(shè)。下圖是單片機(jī)最小系統(tǒng)電路原理圖： 圖3.2單片機(jī)最小系統(tǒng)原理圖3.3溫度模塊電路設(shè)計(jì)在該方案中，利用DS18B20型單片機(jī)進(jìn)行了溫度信號(hào)的采集。DS18B20是一種單總線數(shù)字傳感器，僅需與3.3

V電源相連，就可以進(jìn)行電路設(shè)計(jì)，僅需將

DQ接口與單片機(jī)的

IO口相連，就可以實(shí)現(xiàn)對(duì)其的數(shù)據(jù)交互。采用三根管腳，VCC與供電端相連，GND與地面相連，DQ則與MCU的輸入輸出端相連，以完成對(duì)MCU的驅(qū)動(dòng)和控制。圖3.3溫度模塊原理圖圖3.4溫度傳感器3.4血氧心率模塊電路設(shè)計(jì)血氧心率模塊采用的是IIC的通訊方式，傳統(tǒng)的I2C是單片機(jī)只需要引出兩個(gè)引腳，接上GND與VCC變可以工作的。STM32系列的單片機(jī)IO都是雙向IO口，可以作為輸入，也可以作為輸出，因此只需要使用模擬的I2C便可以達(dá)到預(yù)先的目的。如圖3.5、3.6所示。 圖3.5血氧心率模塊原理圖 圖3.6血氧心率傳感器3.5雨滴傳感器模塊電路設(shè)計(jì)在高空作業(yè)適宜環(huán)境監(jiān)測(cè)預(yù)警系統(tǒng)的設(shè)計(jì)中，需要檢測(cè)是否存在雨滴，經(jīng)過(guò)仔細(xì)的挑選，發(fā)現(xiàn)雨滴傳感器模塊最是符合本設(shè)計(jì)的要求。雨滴傳感器模塊的壽命長(zhǎng)，成本低，驅(qū)動(dòng)電路也較為簡(jiǎn)單，和單片機(jī)通過(guò)ADC的方式連接，單片機(jī)再通過(guò)公式把ADC的值轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)。這種雨滴傳感器的工作電壓范圍是3.3v-5v，可以通過(guò)連接單片機(jī)的PA1口來(lái)傳輸信號(hào)。單片機(jī)通過(guò)ADC實(shí)時(shí)采集電壓值，然后根據(jù)計(jì)算公式計(jì)算出當(dāng)前雨滴傳感器被水侵泡的長(zhǎng)度。雨滴傳感器模塊總共引出三個(gè)引腳，一個(gè)是供電腳，該供電腳給模塊供電使模塊能夠正常工作。一個(gè)GND腳，一個(gè)AO模擬信號(hào)輸出腳。其具體原理圖、實(shí)物圖如下：圖3.7雨滴傳感器原理圖圖3.8雨滴傳感器3.6風(fēng)力傳感器模塊電路設(shè)計(jì)霍爾傳感器是一種測(cè)量磁場(chǎng)的傳感器，常用于檢測(cè)電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速、位置和方向等應(yīng)用。它基于霍爾效應(yīng)，通過(guò)檢測(cè)磁場(chǎng)的變化來(lái)產(chǎn)生電壓信號(hào)。經(jīng)風(fēng)扇扇葉上磁鐵靠近后，則檢測(cè)到磁場(chǎng)時(shí)輸出信號(hào)為低電平。為了避免輸出信號(hào)不穩(wěn)定，防止臨界輸出抖動(dòng)，把輸出的信號(hào)先經(jīng)過(guò)LM339電壓比較器，加入遲滯電路，使霍爾識(shí)別更加穩(wěn)定準(zhǔn)確。其和單片機(jī)之間通過(guò)GPIO的電平進(jìn)行通訊，當(dāng)電平拉低，默認(rèn)風(fēng)扇的扇葉遮擋一次，拉低則正常，通過(guò)單位時(shí)間內(nèi)電平拉高拉低的次數(shù)計(jì)算便可以得出大概的風(fēng)力強(qiáng)度。其和單片機(jī)的接線圖、實(shí)物圖如下： 圖3.9風(fēng)速傳感器原理圖圖3.10霍爾傳感器3.7蜂鳴器電路設(shè)計(jì)在高空作業(yè)適宜環(huán)境監(jiān)測(cè)預(yù)警系統(tǒng)中，報(bào)警功能是整個(gè)系統(tǒng)的關(guān)鍵。一般情況下，報(bào)警的功能主要都是通過(guò)蜂鳴器來(lái)實(shí)現(xiàn)的。設(shè)計(jì)中采用的蜂鳴器是一款有源蜂鳴器，有源蜂鳴器的響聲較大。其內(nèi)部集成了一個(gè)PNP三極管，型號(hào)是8550，在使用中，對(duì)其進(jìn)行供電，單片機(jī)的IO腳PB1通過(guò)輸出低電平對(duì)蜂鳴器的三極管進(jìn)行導(dǎo)通，從而實(shí)現(xiàn)蜂鳴器的鳴叫。其電路圖如下：圖3.11蜂鳴器原理圖3.8wifi模塊電路設(shè)計(jì)本文給出了一種基于ESP8266的WIFI無(wú)線通訊系統(tǒng)的硬件實(shí)現(xiàn)方案，并給出了8個(gè)插腳。VCC、G兩個(gè)管腳與MCU的串接口相結(jié)合，G與RX、

TX兩個(gè)管腳與

MCU的串接口相結(jié)合，完成了對(duì)MCU的上、下、下的數(shù)據(jù)傳輸與接收。在本發(fā)明中，把4號(hào)管腳

VCC與電源相連接，把8號(hào)管腳

GND與母板接地信號(hào)相結(jié)合，再把這些信號(hào)管腳與MCU所用的串行發(fā)送接收管腳相結(jié)合；這樣就可以實(shí)現(xiàn)無(wú)線保真系統(tǒng)的功能，并可以實(shí)現(xiàn)無(wú)線保真功能。ESP8266wifi模塊的原理圖、實(shí)物圖如圖所示。圖3.12wifi模塊原理圖圖3.13wifi模塊第4章系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì) 4.1開發(fā)環(huán)境以及工具介紹Keil軟件是一款用于STM32微控制器的C語(yǔ)言開發(fā)環(huán)境，支持C語(yǔ)言和匯編混合編程，具有在線仿真、多種調(diào)試方式等特點(diǎn)，對(duì)于剛開始學(xué)習(xí)軟件的學(xué)者容易上手。在使用Keil軟件進(jìn)行開發(fā)時(shí)，、創(chuàng)建源程序、對(duì)源文件進(jìn)行編譯或匯編、糾正錯(cuò)誤、連接目標(biāo)文件和測(cè)試應(yīng)用程序?qū)儆诨镜倪^(guò)程。AltiumDesigner是一種全新的電子產(chǎn)品開發(fā)系統(tǒng)，可用于原理圖設(shè)計(jì)、PCB繪制編輯、拓?fù)溥壿嬜詣?dòng)布線、信號(hào)完整性分析和設(shè)計(jì)輸出等方面。這個(gè)軟件集成了多項(xiàng)功能與工具，為用戶提供了高效快速的電路板設(shè)計(jì)和生產(chǎn)過(guò)程。同時(shí)，它還具備強(qiáng)大的協(xié)同性能，能夠幫助團(tuán)隊(duì)成員更好地協(xié)作完成項(xiàng)目，并且能夠兼容市場(chǎng)上常見的電子元器件庫(kù)?？傊?，AltiumDesigner是一個(gè)非常優(yōu)秀的電子產(chǎn)品開發(fā)系統(tǒng)，為用戶提供了高度集成的設(shè)計(jì)環(huán)境以及全面的工具和功能支持。在本系統(tǒng)中主要應(yīng)用于硬件電路原理圖以及PCB的繪制。上位機(jī)的設(shè)計(jì)采用的是andriodstudio開發(fā)軟件，AndroidStudio是由Google開發(fā)的官方Android應(yīng)用程序開發(fā)工具。它基于IntelliJIDEA集成開發(fā)環(huán)境，可用于創(chuàng)建Android應(yīng)用程序、調(diào)試和測(cè)試應(yīng)用程序、以及發(fā)布應(yīng)用程序到GooglePlay商店等。AndroidStudio提供了許多功能，如代碼自動(dòng)完成、調(diào)試器、布局編輯器、內(nèi)存分析器和其他工具，可幫助開發(fā)者更輕松地構(gòu)建高質(zhì)量的Android應(yīng)用程序。圖4.1主程序流程圖4.2系統(tǒng)的主程序軟件設(shè)計(jì)本系統(tǒng)的整個(gè)軟件設(shè)計(jì)思想采用模塊化的思想，即對(duì)各個(gè)硬件模塊驅(qū)動(dòng)程序分別編寫代碼。然后在主程序中調(diào)用它。這將有利于代碼的后續(xù)維護(hù)。軟件一般分為心率、血氧模塊、測(cè)溫模塊、雨滴模塊、風(fēng)傳感器模塊和wifi模塊。每個(gè)模塊函數(shù)創(chuàng)建一個(gè)C文件和一個(gè)頭文件，其中編寫當(dāng)前驅(qū)動(dòng)程序的實(shí)現(xiàn)，并將接口留給外部調(diào)用。在主程序中，先對(duì)使用到的外設(shè)進(jìn)行初始化，本設(shè)計(jì)中主要使用到的單片機(jī)外設(shè)有GPIO，IIC，UART，定時(shí)器等。外設(shè)初始化后，需要對(duì)模塊參數(shù)進(jìn)行設(shè)置，例如wifi模塊的熱點(diǎn)信息，顯示屏的參數(shù)初始化等。隨后進(jìn)入系統(tǒng)大循環(huán)中。循環(huán)中不斷讀取心率血氧濃度，外部高溫，雨滴傳感器的數(shù)值以及霍爾的鍵值。隨后把采集的信息通過(guò)wifi上傳到app，app顯示對(duì)應(yīng)的內(nèi)容。并根據(jù)實(shí)際情況控制蜂鳴器。 4.3溫度模塊軟件設(shè)計(jì)DS18B20是一款溫度傳感器，其溫度采集過(guò)程包括初始化、ROM操作指令和存儲(chǔ)器操作指令三個(gè)步驟。為了方便程序編寫，我們可以為其編寫初始化、讀時(shí)序和寫時(shí)序等子程序。其中，初始化操作用于對(duì)DS18B20進(jìn)行環(huán)境設(shè)置，讀時(shí)序操作用于獲取DS18B20的溫度讀數(shù)，寫時(shí)序操作則用于對(duì)DS18B20進(jìn)行數(shù)據(jù)寫入。這些子程序可以幫助我們更加簡(jiǎn)單地使用DS18B20，并且降低了我們編寫程序的難度。通過(guò)這些子程序的支持，我們可以更高效地完成溫度采集任務(wù)。圖4-2溫度采集流程圖4.4心率血氧模塊軟件設(shè)計(jì)在本設(shè)計(jì)中，MX30102血氧濃度模塊和單片機(jī)的通訊方式是IIC，IIC的使用方法主要分為以下幾步。1.IIC的初始化，此部分主要包括軟件對(duì)IIC的SCL和SDA引腳配置，2.IIC發(fā)送函數(shù)以及IIC讀取的處理，我們需要在這部分對(duì)對(duì)應(yīng)模塊的驅(qū)動(dòng)一一編寫，分成模塊調(diào)用。IIC部分流程圖如下所示：圖4.3心率血氧軟件流程圖4.5雨滴檢測(cè)軟件設(shè)計(jì)在本設(shè)計(jì)中，雨滴的檢測(cè)是通過(guò)單片機(jī)內(nèi)部的一個(gè)12位ADC進(jìn)行采集的，在初始化階段對(duì)ADC的精度和參考電壓進(jìn)行配置并且使能DMA傳輸，讓ADC的速度加快。在主程序中，單片機(jī)主動(dòng)獲取多組ADC的數(shù)據(jù)，在求平均增加ADC的準(zhǔn)確度后，將數(shù)據(jù)通過(guò)公式轉(zhuǎn)換為對(duì)應(yīng)的數(shù)值，根據(jù)AD公式,12位adc的電壓值為Voltage=(float)ADC_ConvertedValue/4096*3.3，單片機(jī)分別通過(guò)各自的ADC引腳獲取到液面模擬量的實(shí)際值后，通過(guò)DMA發(fā)送給單片機(jī)。圖4.4adc采集流程圖4.6風(fēng)力檢測(cè)軟件設(shè)計(jì)風(fēng)力檢測(cè)的設(shè)計(jì)中，單片機(jī)通過(guò)獲取霍爾器件模塊的IO電平來(lái)判斷電機(jī)是否轉(zhuǎn)動(dòng)一圈。其主要用到的功能是GPIO的輸入。使用GPIO的流程主要是GPIO初始化，把IO設(shè)置為上拉輸入。然后在主循環(huán)中循環(huán)讀取IO電平，待電平為低時(shí)，電機(jī)轉(zhuǎn)速加1，收到定時(shí)器中斷，再用電機(jī)轉(zhuǎn)速總速度除以時(shí)間得出單位時(shí)間的轉(zhuǎn)速。圖4.5風(fēng)力采集流程圖4.7wifi軟件設(shè)計(jì)本系統(tǒng)使用了ESP8266wifi模塊，用于手機(jī)與設(shè)備間的通訊。由于WIFI模塊是通過(guò)串口總線與STM32進(jìn)行通訊的，串口的使用主要分為串口的初始化以及中斷的是能，當(dāng)從機(jī)有數(shù)據(jù)過(guò)來(lái)時(shí)，則觸發(fā)STM32的串口中斷，執(zhí)行對(duì)應(yīng)的操作。圖4.6wifi軟件流程圖4.8app軟件設(shè)計(jì)App的編寫調(diào)用了安卓的原生接口。其根本的原理是調(diào)用wifi的manager，連接上指定的wifi熱點(diǎn)和端口后，創(chuàng)建文件描述符，利用線程實(shí)時(shí)讀取數(shù)據(jù)。并對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行解析，當(dāng)解析到指定到的數(shù)據(jù)后，利用安卓的activity控件，被內(nèi)容顯示在界面上。第5章系統(tǒng)的制作和調(diào)試5.1系統(tǒng)硬件調(diào)試在進(jìn)行硬件系統(tǒng)整合前，需要進(jìn)行各個(gè)模塊的軟件調(diào)試。進(jìn)入硬件系統(tǒng)整合的流程后，需要將所有用到的模塊與主控開發(fā)板進(jìn)行整合、焊接和調(diào)整穩(wěn)定性。在整個(gè)硬件靜態(tài)的調(diào)試中，電子系統(tǒng)出現(xiàn)故障時(shí)，需要進(jìn)行排查。常見的故障類型包括元器件損壞、邏輯故障和電源故障。在排除元器件損壞問(wèn)題時(shí)，需要檢查元器件與設(shè)計(jì)要求是否一致，通過(guò)替換方法排除錯(cuò)誤。對(duì)于邏輯故障，需要仔細(xì)對(duì)比電路原理圖和印制電路板，檢查是否存在開路、連接錯(cuò)線或短路等問(wèn)題。同時(shí)，特別檢查供電系統(tǒng)電路和現(xiàn)場(chǎng)總線是否出現(xiàn)信號(hào)干擾或短路。在排除電源故障時(shí)，需先仔細(xì)檢查系統(tǒng)電源電壓的極性和幅值，然后使用萬(wàn)用表檢查各個(gè)模塊引腳的電壓，首先檢查VCC與GND之間的電壓是否正常在4.8V-5V范圍內(nèi)。在對(duì)整體系統(tǒng)測(cè)試檢查過(guò)程中，一般先焊接處理好供電電源模塊，接著進(jìn)行單獨(dú)的通電測(cè)試，此種測(cè)試方法能有效地避免電源模塊輸出的電壓過(guò)高從而引起系統(tǒng)中模塊損壞的可能性。由于沒有交流電源的輸入，只需給他系統(tǒng)電路輸入了比要求電壓高2.5V左右的直流電壓進(jìn)行測(cè)試，系統(tǒng)的5V穩(wěn)壓電源模塊輸出值為4.99V，符合系統(tǒng)要求電壓，電源部分通過(guò)測(cè)試。5.2實(shí)物展示圖5.1焊接展示步驟1：將設(shè)計(jì)通電，按下自鎖開關(guān)，核心板電源指示燈點(diǎn)亮，連接WiFi顯示正常，如圖5.2所示。圖5.2設(shè)計(jì)上電圖步驟2：吹動(dòng)霍爾傳感器，觀察app上參數(shù)顯示，超過(guò)閾值蜂鳴器報(bào)警，如圖5.3所示。圖5.3風(fēng)速演示步驟3：在雨滴傳感器上滴一滴水，蜂鳴器報(bào)警，app顯示下雨了，如圖5.4所示。圖5.4下雨展示步驟4：將手放到血氧檢測(cè)模塊上，app上顯示心率和血氧飽和度的數(shù)值，如圖5.5所示。圖5.5心率血氧展示步驟5：將手放到溫度傳感器上，app顯示溫度，超過(guò)30攝氏度，蜂鳴器報(bào)警，如圖5.6所示。圖5.6溫度展示總結(jié)安全生產(chǎn)一直備受各行業(yè)的關(guān)注，而高空墜落是最具破壞性和危害的事故類型之一。在各行業(yè)高空作業(yè)意外事故中，高空墜落的比例超過(guò)40%。目前市面上現(xiàn)有的防高空墜落設(shè)備的安全性存在不足。例如在電力工業(yè)等高空作業(yè)較為常見的領(lǐng)域，作業(yè)人員戴著絕緣安全帽、安全帶等絕緣設(shè)備進(jìn)行登高作業(yè)。但是，人工檢測(cè)準(zhǔn)確率低下，且無(wú)法及時(shí)監(jiān)測(cè)環(huán)境變化，保障高空作業(yè)人員的安全性存在困難?；诖爽F(xiàn)狀，本課題研究了一款高空作業(yè)適宜環(huán)境監(jiān)測(cè)預(yù)警系統(tǒng)。系統(tǒng)通過(guò)對(duì)高中作業(yè)可能影響的因素進(jìn)行了采集，并完成預(yù)警和無(wú)線傳輸，經(jīng)測(cè)試，本設(shè)計(jì)符合設(shè)計(jì)初衷，基本達(dá)到設(shè)計(jì)要求。具有一定的實(shí)用性，但依然有不足的地方。同時(shí)，希望未來(lái)的高空預(yù)警系統(tǒng)可以完善以下幾點(diǎn)：提高數(shù)據(jù)精度和可靠性；加強(qiáng)系統(tǒng)智能化程度，如采用機(jī)器學(xué)習(xí)算法優(yōu)化預(yù)警模型；增加更多的傳感器和監(jiān)測(cè)項(xiàng)，以提高對(duì)環(huán)境的全面監(jiān)測(cè)；實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè)和遠(yuǎn)程操控等功能，以減少人工干預(yù)和提高效率。參考文獻(xiàn)[1]王馥鈺,寧麗慧,范興碩.基于建筑工人的塔吊安全分析[J].產(chǎn)業(yè)與科技論壇,2020[2]楊利剛.《高空作業(yè)》[J].重慶建筑,2022,21(07):73.[3]王宇杰.淺談高空作業(yè)平臺(tái)的安全管理[J].建設(shè)機(jī)械技術(shù)與管理,2022,35(03)[4]何華.國(guó)內(nèi)高空作業(yè)平臺(tái)及其核心液壓件市場(chǎng)前景分析[J].中國(guó)高新科技,2022(11):32-34.[5]宋吉超,宋卓宇,周成才,楊金森.智能化高空作業(yè)平臺(tái)安全控制策略研究[J].現(xiàn)代工業(yè)經(jīng)濟(jì)和信息化,2022,12(05)[6]曹捷,郭志彬,潘立志,丁興號(hào).高空作業(yè)場(chǎng)景下的安全帶穿戴檢測(cè)[J].湖南科技大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版),2022,37(01)[7]康建寧,高順德,徐金帥,李文瑛.高空作業(yè)車的時(shí)間最優(yōu)軌跡規(guī)劃[J].裝備制造技術(shù),2021(03):33-37.[8]李思玥.建筑業(yè)高空作業(yè)風(fēng)險(xiǎn)的評(píng)估和控制[J].住宅與房地產(chǎn),2021(07):166-167.[9]趙文超,于曉春,張武,徐永健,公茂法.帶安全氣囊的高空作業(yè)安全服研究[J].工業(yè)安全與環(huán)保,2019,45(03):28-31.[10]劉建,韓建立,褚福常.高空作業(yè)平臺(tái)臂架運(yùn)動(dòng)安全控制系統(tǒng)功能安全設(shè)計(jì)[J].建筑機(jī)械,2021(10):72-76[11]王玥冉.基于Fuzzy-DEMATEL的建筑項(xiàng)目高空作業(yè)風(fēng)險(xiǎn)識(shí)別與評(píng)價(jià)研究[J].項(xiàng)目管理技術(shù),2022,20(03):78-83.[12].張艷春基于多傳感器融合的高空作業(yè)環(huán)境安全監(jiān)測(cè)系統(tǒng)研究[J].計(jì)算機(jī)工程與應(yīng)用,2018,54(13):178-183.[13]黃少青.基于物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的高空作業(yè)安全監(jiān)測(cè)系統(tǒng)設(shè)計(jì)[J].煤炭技術(shù),2019,38(06):217-218.[14]郭紅巖,等.基于多傳感器數(shù)據(jù)融合的高空作業(yè)環(huán)境監(jiān)測(cè)預(yù)警系統(tǒng)[J].自動(dòng)化儀表,2020,41(05):60-63.[15]高旭宏,毛子夏,孫迪,劉立強(qiáng).自行式高空作業(yè)平臺(tái)的越障分析[J].機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//AT+CWSAP="ESP8266","0123456789",11,0unsignedcharRST[8]="AT+RST\r\n";unsignedcharSZDLJ[13]="AT+CIPMUX=1\r\n";unsignedcharKQFU[21]="AT+CIPSERVER=1,5000\r\n";unsignedcharFSSJ[17]="AT+CIPSEND=0,24\r\n";//AT+CIPSEND=????unsignedcharFSSJ1[17]="AT+CIPSEND=0,6\r\n";//AT+CIPSEND=????#defineMAX_BRIGHTNESS255uint32_taun_ir_buffer[150];//infraredLEDsensordatauint32_taun_red_buffer[150];//redLEDsensordataint32_tn_ir_buffer_length;//datalengthfloatn_spo2;//SPO2valueint8_tch_spo2_valid;//indicatortoshowiftheSPO2calculationisvalidint32_tn_heart_rate;//heartratevalueint8_tch_hr_valid;//indicatortoshowiftheheartratecalculationisvaliduint8_tuch_dummy;int32_thr_buf[16];int32_thrSum;int32_thrAvg;floatspo2_buf[16];floatspo2Sum;floatspo2Avg;int32_tspo2Avg1;int32_tspo2BuffFilled;int32_thrBuffFilled;int32_thrValidCnt=0;int32_tspo2ValidCnt=0;int32_thrThrowOutSamp=0;int32_tspo2ThrowOutSamp=0;int32_tspo2Timeout=0;int32_thrTimeout=0; u16mq135; extern u8USART_RX_BUF[USART_REC_LEN];voidSend_To_PC(intrate,floatspo2);voidSend_To_PC2(unsignedintred,unsignedintir);voidSend_To_Robot(unsignedintrate,floatspo2);voidloop(void);//char*CIPSTATUS="AT+CIPSTATUS\r\n";intmain(void){ chari=0; intnum; LED1=0; delay_init(); //延時(shí)函數(shù)初始化 NVIC_Configuration(); //設(shè)置NVIC中斷分組2:2位搶占優(yōu)先級(jí)，2位響應(yīng)優(yōu)先級(jí) LED_Init(); uart_init(9600); delay_ms(2000);delay_ms(2000);delay_ms(2000); delay_ms(2000); delay_ms(2000);/******************??WiFi??**********************************************/ for(i=0;i<13;i++)//AT+CWMODE=2??????? { USART_SendData(USART1,LYMS[i]); delay_ms(5); } delay_ms(2000); delay_ms(2000); delay_ms(2000); delay_ms(2000); delay_ms(2000); delay_ms(2000); delay_ms(2000); delay_ms(2000); delay_ms(2000); delay_ms(2000); for(i=0;i<38;i++)//AT+CWSAP="ESP8266","0123456789",11,0???? { USART_SendData(USART1,SZLY[i]); delay_ms(5); } delay_ms(2000); delay_ms(2000); delay_ms(2000); delay_ms(2000); delay_ms(2000); delay_ms(2000); 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delay_ms(2000); delay_ms(2000); delay_ms(2000); delay_ms(2000); delay_ms(2000); delay_ms(2000);USART_ITConfig(USART1,USART_IT_RXNE,ENABLE);//開啟中斷maxim_max30102_reset();//resetstheMAX30102//pinMode(2,INPUT);//pinD2connectstotheinterruptoutputpinoftheMAX30102maxim_max30102_read_reg(REG_INTR_STATUS_1,&uch_dummy);//Reads/clearstheinterruptstatusregister EXTIX_Init();TIM3_Int_Init(499,719);//10Khz的計(jì)數(shù)頻率，計(jì)數(shù)到5000為500ms while(DS18B20_Init()) //DS18B20初始化 { } while(1) { loop(); } }//thelooproutinerunsoverandoveragainforever:voidloop(void){uint32_tun_min,un_max,un_prev_data,un_brightness;//variablestocalculatetheon-boardLEDbrightnessthatreflectstheheartbeatsint32_ti;floatf_temp;un_brightness=0;un_min=0x3FFFF;un_max=0;n_ir_buffer_length=150;//bufferlengthof150stores3secondsofsamplesrunningat50sps//readthefirst150samples,anddeterminethesignalrangefor(i=0;i<n_ir_buffer_length;i++){//while(KEY0==1);//waituntiltheinterruptpinassertsmaxim_max30102_read_fifo((aun_red_buffer+i),(aun_ir_buffer+i));//readfromMAX30102FIFOif(un_min>aun_red_buffer[i])un_min=aun_red_buffer[i];//updatesignalminif(un_max<aun_red_buffer[i])un_max=aun_red_buffer[i];//updatesignalmax/*SerialUSB.print(F("red="));SerialUSB.print(aun_red_buffer[i],DEC);SerialUSB.print(F(",ir="));SerialUSB.println(aun_ir_buffer[i],DEC);*/ //Send_To_PC2(aun_red_buffer[i],aun_ir_buffer[i]);}un_prev_data=aun_red_buffer[i];//calculateheartrateandSpO2afterfirst150samples(first3secondsofsamples)//ContinuouslytakingsamplesfromMAX30102.HeartrateandSpO2arecalculatedevery1secondwhile(1){i=0;un_min=0x3FFFF;un_max=0;//dumpingthefirst50setsofsamplesinthememoryandshiftthelast100setsofsamplestothetopfor(i=50;i<150;i++){aun_red_buffer[i-50]=aun_red_buffer[i];aun_ir_buffer[i-50]=aun_ir_buffer[i];}//take50setsofsamplesbeforecalculatingtheheartrate.for(i=100;i<150;i++){un_prev_data=aun_red_buffer[i-1];//while(KEY0==1);maxim_max30102_read_fifo((aun_red_buffer+i),(aun_ir_buffer+i));//calculatethebrightnessoftheLEDif(aun_red_buffer[i]>un_prev_data){f_temp=aun_red_buffer[i]-un_prev_data;f_temp/=(un_max-un_min);f_temp*=MAX_BRIGHTNESS;f_temp=un_brightness-f_temp;if(f_temp<0)un_brightness=0;elseun_brightness=(int)f_temp;}else{f_temp=un_prev_data-aun_red_buffer[i];f_temp/=(un_max-un_min);f_temp*=MAX_BRIGHTNESS;un_brightness+=(int)f_temp;if(un_brightness>MAX_BRIGHTNESS)un_brightness=MAX_BRIGHTNESS;} //Send_To_PC2(aun_red_buffer[i],aun_ir_buffer[i]);//sendsamplesandcalculationresulttoterminalprogramthroughUART/*SerialUSB.print(F("red="));SerialUSB.print(aun_red_buffer[i],DEC);SerialUSB.print(F(",ir="));SerialUSB.print(aun_ir_buffer[i],DEC);SerialUSB.print(F(",HR="));SerialUSB.print(n_heart_rate,DEC);SerialUSB.print(F(",HRvalid="));SerialUSB.print(ch_hr_valid,DEC);SerialUSB.print(F(",SPO2="));SerialUSB.print(n_spo2,DEC);SerialUSB.print(F(",SPO2Valid="));SerialUSB.println(ch_spo2_valid,DEC);*///SerialUSB.println(aun_ir_buffer[i],DEC);} //USART1_Receive_Check();if((ch_hr_valid==1)&&(n_heart_rate<190)&&(n_heart_rate>40)){hrTimeout=0;//Throwoutupto1outofevery5validsamplesifwackyif(hrValidCnt==4){hrThrowOutSamp=1;hrValidCnt=0;for(i=12;i<16;i++){if(n_heart_rate<hr_buf[i]+10){hrThrowOutSamp=0;hrValidCnt=4;}}}else{hrValidCnt=hrValidCnt+1;}if(hrThrowOutSamp==0){//ShiftNewSampleintobufferfor(i=0;i<15;i++){hr_buf[i]=hr_buf[i+1];}hr_buf[15]=n_heart_rate;//Updatebufferfillvalueif(hrBuffFilled<16){hrBuffFilled=hrBuffFilled+1;}//TakemovingaveragehrSum=0;if(hrBuffFilled<2){hrAvg=0;}else{for(i=0;i<16;i++){hrSum=hrSum+hr_buf[i];}hrAvg=hrSum>>4;}}hrThrowOutSamp=0;}else{hrValidCnt=0;if(hrTimeout==4){hrAvg=0;hrBuffFilled=0;}else{