基于动态数据库的智能硬件平台

    广东省江门市第一中学景贤学校 钟灏松

　　指导教师 凌德来 卢 阳 姚勇森

　　来源：全国青少年科技创新大赛获奖作品展播

　　智能硬件让环境和计算机融为一体，这离不开智能平台。传统的智能平台都是针对某一种特定的智能设备进行开发的，无法满足个性化数据库要求，无法实现个性化功能，不可扩展。有没有一种智能硬件平台，既可以兼容多种智能硬件可进行扩展，又具有统一的数据包格式呢？我们通过一年多的开发，实现了基于新型动态数据库的智能硬件平台，并将其应用在工业控制领域和智能家居领域，实现了自定义设备、自定义图形界面，实现了手机和电脑控制设备，效果满意。此外，我们还开发了与这个新型智能硬件平台相匹配的智能硬件，诸如智能灯泡、智能摄像头、智能插座、机械锁升级组件等。

　　这个智能硬件平台是如何实现的呢？主要是从软硬件两方面来着手研发。

　　软件

　　我们在数据库软件上选用了SQLServer2008R2，上位机总控软件使用C#语言来编写，网页客户端使用ASP.NetMVC编写，命令传输软件使用C#语言编写。

　　硬件

　　对下位机部分的研发，智能数据交换机可通过USB接口、WiFi和2G/3G GPRS通信这3种方式将数据回传到命令传输软件。

　　与智能硬件平台匹配的智能硬件中，智能开关采用了手动遥控电器的开关（例如STC15F104E），通信协议采用曼彻斯特编码低成本协议，机械锁升级组件是在原门锁结构上加装一个机电一体化设备（例如STC12c2052AD作为核心，DRV11873作为驱动器），智能插座实现了手机远程控制电器开关与监测电器开关状态，智能摄像头实现了远程监控和云台控制，另外平台上需要的电压、电流采集模块和输出模块、继电器输出模块，分别以485总线或无线通信的方式接入智能平台。

　　经过我们的实验，该智能硬件平台可实现多项功能应用：

　　智能灯泡实现了用手机控制灯泡开关、亮度、红外遥控空凋和电视机、烟雾报警、燃气泄漏报警、红外报警、震动报警，智能摄像头实现了远程摄像和云台控制，机械锁升级组件实现了智能锁的升级、手机远程控制与反馈门的开关状态，智能插座实现了远程控制电器开关与反馈电器功率。

　　不仅如此，我们还运用此平台设计了一款智能CNC机床监控系统，能实现远程视频、远程键盘、远程伺服电机状态监控与反馈、远程启动等功能，并且还可以根据用户的喜好与使用习惯更改操作面板，配合数据的分析，可以判断刀具磨损情况并准确判断换刀时点；判断环境是否适合机床工作、工件是否有硬点等。

　　由此可见，基于动态数据库的智能硬件平台是一个集软件、网络、硬件、机械、适合多种设备、易于使用、易于安装、无需烦琐的开发调试的智能平台。它几乎能嵌入任何设备中应用，对传感器和执行器具有广泛的兼容性和适应性，使传感器、执行器采集的数据能够准确快速地传输。

本文由北京工业大学教授、博士生导师，中国人工智能学会科普工作委员会秘书长于乃功 进行科学性把关