DreamBlooms/HansPub-15000-to-45000 huggingface dataset:
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user: 3. ZigBee ZigBee是基于IEEE802.15.4标准的低功耗局域网协议。它来源于蜜蜂的八字舞，由于蜜蜂(bee)是靠飞翔和“嗡嗡”(zig)地抖动翅膀的“舞蹈”来与同伴传递花粉所在方位信息。ZigBee网络协议与其他无线网络协议相比，如表1所示，有着显著的特点。蓝牙与WIFI技术速率高，但ZigBee在传输距离、功耗、成本等方面有先天的优势，特别适合于数据量低的传感器与控制场合。 3.1. ZigBee技术概述 ZigBee与IEEE 802.15.4是基于标准的协议，它们为无线传感器网络应用提供所需的网络基础设施。802.15.4定义了物理层(PHY)和媒体访问层(MAC)，ZigBee定义了网络层(NWK)和应用层(API)，如图1所示 [ 3 ] 。由此可见，ZigBee是一套非常完整的无线网络解决方案。 Table 1 ZigBee and others’ wireless protoco ZigBee 蓝牙 WiFi 传输速率 20~250 kbps 1~24 Mbps 1~450 Mbps 有效传输距离 100米 10~50米 50~100米 典型应用领域 无线传感器网络 无线手持设备 互联网接入 表1. ZigBee与其他无线网络协议 图1. ZigBee与IEEE802.15.4网络架构图 3.2. ZigBee设备类型 ZigBee网络包含2种功能类型设备，3种节点类型。功能类型有：全功能设备FFD (Full Function Device)和精简功能设备RFD (Reduced Function Device)。顾名思义，全功能设备具有完整的协议功能，而精简功能设备目的是为了实现简单的协议即可。3种节点类型：协调器(ZC)、路由器(ZR)与终端设备(ZE)。全功能设备可以作为协调器、路由或者终端设备，精简设备只能作为终端设备使用。全功能设备可以与任何设备通信，而精简功能设备只能与全功能设备通信，不能与精简功能设备互通。它们共同构成ZigBee网络，如图2是ZigBee的一种拓扑结构。 协调器的作用是启动与控制网络，存储关于网络的信息。它也是网络的第一个设备。协调器选择一个信道和一个网络ID (也称之为PAN ID，即Personal Area Network ID)，随后启动整个网络。如果网络需要加密，密匙可存放在协调器，协调器的角色主要涉及网络的启动和配置，一旦这些都完成后，协调器的工作就像一个路由器。 路由器的作用是扩展网络覆盖面，在障碍周围动态路由，并提供备份路由以防止网络拥挤和设备失败，它们可以联系到协调器与其他路由。 终端设备的作用是发送或接受一个信息，但是不能执行任何路由操作，它们必须连接到协调器或路由器，终端设备是网络的最终端，因此不支持子设备。 3.3. ZigBee网络 ZigBee有3种拓扑结构及2种工作模式。3种网络包括有：星形网络(Star network)、树状网络(Cluster tree network)和网状网络(Mesh network)，拓扑如图3所示。 星形网络由一个协调器与多个终端设备组成，协调器位于网络中心，负责发起建立和维护整个网络。 图2. ZigBee网络的三种设备类型 图3. ZigBee的三种网络拓扑 星形网络的控制与同步比较简单。 树状网络由一个协调器与一个或者多个星形网络构成。很明显，树状网络的拓扑空间很大，但是空间的增大使得信号的传输延时会增加。 网状网络由若干个FFD构成骨干网，它们之间是对等关系，每个节点都可以与其他节点对等通信。网络中所有具有路由功能的节点可以直接互联，但它们中有一个会被推荐为协调器。实际上网状网络是基于树状网络的基础，由路由器的路由表配合实现网络路由。网状网络的特点是具有自恢复能力，数据路径有多条选择，当某条路径故障，可以选择其他路径，因此它具有非常高的可靠性，但是树状网络需要更多的存储空间。 ZigBee有两种工作模式：信标(beacon)模式与非信标模式。信标模式规定了一种“超帧”的格式，在超帧的开始发送信标帧，各节点经过竞争方式、非竞争方式接入、非活跃时期与休眠状态几个时期，结束后等待下一个超帧周期的开始又发送信标帧。非信标模式则比较灵活，节点均以竞争方式接入信道，不需要周期性的发送信标帧。显然，信标方式同步性能好，但这种同步网络的规模不能很大。
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user: 4. 基于ZigBee技术的小区照明系统 4.1. 硬件设计 ZigBee传输距离远、功耗低、成本低等的特点，非常适合于小区路灯照明系统。硬件上参考TI公司开发的ZigBee专用CC2530单片机的母版设计 [ 4 ] ，终端设备使用BH1750FVI数字光照传感器进行光照强度的数据采集，设计CC2530还有继电器输出，用于驱动路灯的开关，电路如图4所示。 协调器与路由器也参考TI母版电路，协调器在CC2530串行口上接入RS232转换芯片与服务器连接。 4.2. 软件设计 使用IAR开发平台与TI公司的Z-stack协议栈，该协议栈由TI公司提供给用户的一个开放的ZigBee网络开发包，是ZigBee的一种具体实现，Z-Stack包含了网状网络拓扑的几近于全功能的协议栈，用户 图4. 终端设备电路图 可以直接使用Z-stack进行开发 [ 5 ] ，其框架如图5所示。Z-stack已经将系统平台层与协议层封装好了，用户只需根据自己的网络与程序对应用层进行修改，使得用户的开发周期大大缩短，而且网络系统的可靠性得到了很好的保护。 根据小区路灯照明系统的特点，系统采用网状网络结构，路由根据路灯的分布情况带若干个终端设备，终端设备进行数据采集以及控制，路由设置在Z-stack里修改f8wConfig.cfg文件进行设置，路由表大小设置MAX_RTG_ENTRIES，按节点数10:1进行设置，通信方式采用非信标模式。另外，由于路灯系统本身有供电电源，因此ZigBee模块使用路灯的电源进行整流变压供电，采用锂电池作备用电源，当路灯电源线路出现故障断电，ZigBee模块可以使用锂电池继续进行工作，通过ZigBee网络并将断电故障信息上报至服务器。 4.3. 实验 将ZigBee模块按距离30米路灯的间隔进行分布，如图6所示模拟路灯分布，布置20个终端设备对 图5. Z-stack协议栈框架 图6. ZigBee技术的路灯控制网络 Table 2 Routing packet lost rate tes 发送周期 1个路由失效 2个路由失效 3个路由失效 4个路由失效 50 ms 20字节 1 2 8 14 200 ms 20字节 0 1 3 6 表2. 路由丢包率性能测试 路灯进行光照强度的采集、供电信号的采集，并带有继电器控制输出。按分布使用了6个路由设备，协调器使用RS232转换芯片与PC串行口进行通信，服务器端使用VB编写终端监控软件显示各个终端设备采集的信息，发送继电器闭合与断开指令信号。在断电的情况下，备用电池可以继续维持单片机的供电，并将断电信息发送回PC终端。 实验显示，20个终端设备的采集信息可以完整的显示，继电器闭合与断开的指令也能从服务器端发送到终端设备，在路由测试上，分别对4个路由进行故障性测试，实验数据如表2所示。由表2数据可知，在传输速率不高的情况下路由特性表现良好。 由实验数据可知，使用ZigBee网络进行小区路灯监控是可行的，在协调器端对数据进行打包可以与PC、PLC等控制器进行通信，因此可以接入到智能楼宇控制系统中进行统一监控。
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user: 5. 总结 本文设计了一种基于ZigBee无线网络技术的小区路灯控制系统，实验证明ZigBee无线网络技术在远程监测路灯下的光照强度、断路故障等信息是可行的，具有一定的实用性，在协调器端与智能楼宇系统的连接上可以进行灵活的编程，以满足监控系统的需求，因此，ZigBee无线网络技术可以扩展到其他设备的监控上，大大减少了布线的成本，无论是作为无线传感器网络应用还是智能楼宇控制应用的推广，具有一定意义。
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user: 摘 要 以自动化、信息化和网络化为主要特征的智慧冷链加快了物流传感器的研究进展：首先，为监测和记录冷链中的温度和相对湿度等数据，冷链的运输环境监测、集装箱智慧化、车辆智能定位等使用了一些新型的无线微型传感器；其次，为保证物品在冷链运输中的质量和品质特性，在物品保存和变化机理的检测中也使用了一些新型智能传感器；最后，与这两类传感器对应的大量数据处理与传输问题推动了冷链物流传感器的其他新技术的进展。为此，本论文回顾了智慧冷链中出现的传感器技术及其应用，介绍了冷链物流传感器的最新研究进展，并对其发展趋势与挑战进行了综述。 关键词 :传感器，冷链，无线传感网络，射频识别器件，机理模型
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user: 1. 引言 “物流”是指物品从供应地向接受地的实体流动过程，它将物品的运输、储存、装卸、搬运、包装、流通加工、配送、信息处理等基本功能实施有机结合。智慧物流链是基于供应链的，既通过对信息流、物流、资金流的控制，利用自动化、信息化、网络化的手段将供应商、制造商、分销商、零售商、最终用户连成一体的运作模式[ 1 ] [ 2 ] 。在智慧物流体系中，各类传感器技术是基础，物资的状态、地理等信息都依赖传感器技术，如使用RFID技术、激光、红外、条码检测与识别技术对物品进行分类、拣选、计数；采用全球卫星定位技术(GPS)、RFID技术、车载视频检测技术等对物品运输进行定位等[ 3 ] -[ 5 ] 。 近年来，针对冷链运输过程中的温度和其它参数的测量，很多学者进行了广泛的研究[ 6 ] -[ 12 ] ：如Han Ding等使用R220读写器、A9028R30NF天线、ADXL330三轴加速计、LM94021温度传感器组成的冷链无线辨识与感知平台，进行了温度异常估计、商品异常估计、运输异常估计 [ 13 ] ；Sebastian Zὂller等采用滤除冷链感知网络的不相关数据，减低传输的数据量，来减少能耗等 [ 14 ] 。 但是系统评估、整理、消化和丰富这些进展的文献不多；本文的综述就是基于这个目的进行归纳和总结的。论文按照智慧物流的特点，对近年来在冷链组成、智慧集装箱、智慧传输、冷链管理、冷链协同信息处理等环节的研究成果进行对比总结、原理分析、效果评估等研究。
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user: 2. 问题的描述 在冷链物流中，对物品的质量和新鲜等控制与监控是制造者、提供者、传输决策者和消费者的持续要求。这本身也是对智慧物流传感器的不断挑战：测量参数多并且使用环境不确定，性能参数要求高又缺乏完善的标准等。目前开展的研究可以分为以下六类： 第一类是基于冷链测试的实验研究 [ 15 ] - [ 21 ] ，如Luis Ruiz-Garcia等使用无线节点，通过对运输车温度、湿度、门的开关、卡车起动与停止的检测来研究物品水分和营养的损失等 [ 22 ] ；这类研究存在的问题是如何克服研究的局限性和成果应用的普适性。 第二类是基于冷链食品变化机理的研究 [ 23 ] - [ 29 ] ，如Almonacid和 Torres建立了数学模型以评估温度给冷藏固体食物带来的负面影响 [ 30 ] ；McNab等 [ 31 ] 提出了采用蒙特卡罗(Monte Carlo， MC)模拟方法的微生物风险评估模型等。这类研究存在的问题是如何评估机理的正确性和传感器应用的有效性等。 第三类是基于逆向物流模型的研究 [ 32 ] - [ 34 ] ，如宋亮等研究的逆向物流网络优化设计模型。这类研究的难点在于废弃品及其影响的动态检测问题 [ 35 ] 。 第四类是基于智能集装箱的研究[ 36 ] -[ 38 ] ，如德国的CRC合作研究中心研究了具有联网的货运质量评估、运输管理、动态抗干扰的能力的智能集装箱。 第五类是基于物流网、大数据下的冷链协同信息处理研究[ 39 ] -[ 42 ] 。如Miguel Castro等基于物联网建立了柔性、感知性强的冷链监测、跟踪和监控系统(TTS) [ 43 ] 。 第六类是基于冷链管理的研究，相关的标准如在欧盟国家，分销商和其他供应链合作伙伴必须遵循ATP(国际易腐食品运输的特殊协议) [ 44 ] [ 45 ] 。 在这六类研究中，传感器的研究分类如图1所示，而相关的技术难点用表1表示。
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user: 3. 冷链运输(智慧集装箱)中的传感器应用技术进展 智能集装箱是一个分散决策和自治的智能容器，其功能是提供一个分布式的基础设施，便于实现过程监测与控制。它一般采用智能代理实现系统软件功能；采用基于RFID的智能标签来检测货物；采用基于无线传感器网络的检测系统实现容器内部的在线质量评估等 [ 46 ] - [ 49 ] 。 货运环境监测无线传感器网络(WSN)使用的传感器有温度、湿度、加速度、目标浓度气体传感器以及厢门开关传感器等。装入集装箱后，所有已部署的传感器节点自主形成ad hoc等无线网络，代理平台/网关系统作为传感器网络的基站。 本节首先介绍食品药品检测要求，而后分析在这些要求下对应的传感器的发展。 3.1. 易腐食品的传感器检测要求 因为在失败的冷链中，农产品会过度成熟、颜色和质地会发生变化，而持续、可靠的温度控制可以最大限度地减低患上食源性疾病的风险。表2给出了四组产品对温度的要求 [ 49 ] 。 EN12380规定适合冷藏运输的食品，对应的合适测量温度范围是−25℃到+15℃，精度±1℃，分辨率≤0.5℃。 依据这个要求，如要建立实时的检测平台，在智能集装箱需安装的有线传感器会达到数百个，并要求具备低成本、可靠性高、对食品安全等特征。依据测量的精度设计规则，传感器的要求比EN12380要高一个等级，这是低成本传感器在高精度应用下的一个挑战。 图1. 智能冷链物流传感器的研究分类 Table 1 System resulting data of standard experimen 分类 传感器研究难点 传感器研究重点 基于冷链测试的实验的研究 实验研究的局限性、成果的普适性 试验设计、测试与数据分析 基于机理的研究 过程状态检测、安全检测传感器 物理原理、模拟评估、决策系统 基于逆向物流模型研究 测量的协同处理 废弃物、污染、辐射等的空时测量 基于智能集装箱的设计研究 动态抗干扰、寿命等 联网的货运质量评估、运输管理 基于大数据的信息处理研究 满足资源、能量、安装和环境约束 冷链监测、跟踪和监控 第六类是基于冷链管理研究 实验与测试标准 检测传感器的测试、论证和实验标准 表1. 标准试验系统结果数据 Table 2 The different demands from different produc 温度范围 适合的产品 −18℃以下 −25℃冷冻冰淇淋，−18ºC其他食品和食品原料 0℃~1℃ 冷冻新鲜肉类和家禽，大多数奶制品和肉类，大部分蔬菜和一些水果 5℃ 冷冻一些糕点产品，黄油，脂肪和奶酪 10℃~15℃ 适合土豆，鸡蛋，充满异国情调的水果和香蕉 表2. 不同产品对温度的要求 所以比较合理的温度传感器选择包括一线式智能温(湿)度传感器、总线制半导体温度传感器、无线温度传感器、智能RFID等。 3.2. 医药冷链对传感器的检测要求 医疗产品如疫苗、血液和一些药品及其他对温度敏感的产品，这些产品的冷藏温度大多数在2℃~8℃之间，并且这个温度需要在供应链的每个阶段得到保证。如果疫苗等被不合适的温度损坏，那么可能对健康或生命产生损失。 世界卫生组织规定：“在特殊的贮存条件下的测量数据(例如在运输过程中的温度和相对湿度)，都应该能被提供、检查、监测和记录”。还指出：“车辆的测绘温度应支持车辆两端的温度均匀性；记录的温度监控数据应该是可以被追溯的”。 这些就对智能传感器的存储容量、数据处理能力、安装提出了要求。为此，下文分析两类智能传感器：智能RFID、无线微型(温湿度)物流传感器。 3.3. 智能RFID传感器 智能RFID技术是在RFID传感器硬件上配备多参数的检测、时间记录等功能，形成智能标签；这样既可以检测环境，又可以预测剩余的保质期。 近期的研究包括：Abad，Mattoli等研究了在冷链使用的结合温度、光照、湿度的RFID智能标签[ 50 ] [ 51 ] ；Steinberg、Zampolli、Kassal、Unander研究了RFID与化学传感器结合的智能标签[ 52 ] -[ 55 ] ；Fernandez研究了RFID与压力传感器结合的智能RFID传感器[ 56 ] [ 57 ] ；Kang研究了RFID与SAW传感器结合的智能RFID传感器[ 58 ] 等。 在RFID的无线传输上，实验表明了在2.4 GHZ，915 MHz及433 MHz三种典型的物流RFID的使用频率中，915 MHz及433 MHz具有较好的应用特征。而在测试的精度上，实验表明，RFID智能标签的温度平均值偏差可小于0.12℃，而标准偏差可小于±0.15℃ [ 59 ] 。 这里介绍三种实例： 1) 基于CMOS工艺的智能湿度RFID Xiang Wu等研究了使用标准0.18 um的CMOS工艺的智能RFID技术。他们采用顶部存积的金属层形成内部的数字化电极，用聚酰亚胺填满形成湿度传感层，使用动态偏置电压的差分驱动结构提高整流器的源栅级有效电压，并使之具有平滑的有效功率曲线。器件采用基于锁相环的电容性传感器接口(能工作在0.5 V)，其结构框图见图2。这种智能RFID的发送信号，能在间隔23米被4 W功率的接收器有效接收，而它的功率消耗只有2.5 uW。这种智能湿度RFID在10%到90%相对湿度下有较好的线性度、较小的磁滞、较好的稳定性，能满足一般应用的要求，其灵敏度为18.75 fF/%RH [ 50 ] 。而这种结构在类似的温度、气体智能RFID中也被应用。 2) 基于有机/印刷柔性工艺的智能RFID 基于(金属或非金属)薄膜的印刷器件具有重量轻、可折叠/弯曲、透明、薄而规则、可穿戴、能大规模制作、成本低等特点。这类RFID器件一般集成了内存、电池、显示、电子感知、通信等功能。 这里介绍Danick Briand等在欧盟研究FlexSmell中的实例：A) 温度传感器：采用银墨打印机结合镍电镀在塑料薄膜上开发温度传感器，这种热电阻具有良好的线性特征；B) 冲击传感器：采用表面微机械工艺在塑料薄膜进行加工——聚酰亚胺工艺，即使用隔膜形成异常低功耗的电容器件进行冲击的加速度测量 [ 60 ] - [ 70 ] 。 3) 基于卡纸板的智能RFID José Fernández-Salmerón在卡纸板上集成了商用的力传感器和打印的门打开传感器。这种结构的表现形式上是被动的单芯片RFID标签，一般这种标签还集成了温度传感和电子选择开关 [ 71 ] 。 这些RFID也有商品可供选择：如SL900A，这个RFID集成有A/D转换器，它具有50 mV到160~610 mV的内部电压参考。其内置的温度传感器测量范围为−89度到85度，分辨率为0.18度。一般电阻可以直接接在RFID芯片的SFE端。天线的工作频率是868 MHz。 3.4. 无线传感网络与其他无线技术 Luis Ruiz-Garcia等对比了在食品和农业中使用无线传感的通信技术和标准，指出与蓝牙等相比，RFID和WSN是较好的技术。他们提出采用基于ZIGBEE的WSN技术技术。在无线传感网络中，传感器的选择相对多、而且灵活，如使用SHT11温湿度传感器、温度压力传感器MS5534B、光强传感器TSL2550D、两轴加速度计ADXL202JE等等 [ 49 ] 。 图2. 智能湿度RFID传感器的结构框图 由于物流中采用的ZIGBEE使用2.4GHz的通信频率，虽然通信特性低于868 MHz、945 MHz，但它的功率可以略高。目前也有一些采用其他频率的物流WSN网络(包括相关协议)的研究。
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user: 4. 基于模型的冷链物流传感器应用技术进展 4.1. 冷链物品(食物)变化机理与受影响模型 在冷链食物模型中，安全可靠的食品由食物包含的微生物数量决定的，而且微生物的数量在食物运输过程中是不断的变化的。因此，微生物的数量越多，食物的安全可靠性越低。 1) 微生物在运输过程中的增长建模——微生物测量。 根据“T.T.T”(温度，时间，忍耐性)食物运输理论。微生物在食物中的数量主要受到温度和时间的控制。Zwietering提出一系列的微生物增长的指数模型[ 72 ] 。 (1) 其中： 是微生物在时间t时刻的集合(CFU/g)； 是微生物最初的集合(CFU/g)；b是一个在实验中的参数；T是在运输过程中的温度(℃)； 是在没有增长时的温度(℃)；λ是微生物增长的滞后时间(h)。由模型可以计算出温度和时间对食品的影响。 测试微生物的方法有浮游微生物采样器、酶抑制法和光电比色法等。基于智能RFID和无线传感网络的比色等测量由于技术略复杂，目前这方面进展不多。 2) 有氧呼吸模型——气氛测量 相关研究表明：香蕉的有氧呼吸率是O 2 和CO 2 浓度的函数。大气包装(MAP)产品的新鲜度控制依赖于控制包装里的气氛，因为这样可以改变自然相互作用的呼吸率。 呼吸率：新鲜率可以表示成氧气消耗速率和/或二氧化碳产生率的函数。 (2) (3) 在V是部分体积在顶部空间的包，R是呼吸速率，表示为体积的气体生成/消耗每单位时间(t)和产品的重量(M)。 在测试方面：呼吸率定义是在21℃测量，采用封闭系统，样品放在密封的玻璃瓶，其中原来空气作为最初的气氛。气体采集标本定期通过这种密闭鼻中进行采样与分析，测量装置可以选用Oxybaby 气体分析仪，其校准用标准气体，也可以采用气体检测智能RFID和无线传感网络。 3) 成熟度模型——乙稀测量 一般使用得到的气态激素乙烯来进行衡量或估计当前的农产品成熟的状态。方法是采用一个微型的高分辨率气相色谱仪，测量成熟度指标包括挥发性芳香与乙烯。 能进行成熟度的方法包括：通过减少冷藏集装箱容量；控制气体成分(CA)；降低温度(可以较少乙烯产生和对乙烯的敏感度)。这些过程的监控，需要使用乙烯传感器，如使用基于智能RFID和无线传感网络的乙烯测量。 4) 水分模型——湿度测量 90%至95%的相对湿度(RH)环境是大多数水果和蔬菜所需要的。一些产品诸如洋葱，冬南瓜，大蒜，姜应保持在相对湿度70%的环境里。 湿度控制方法研究如下：采用特殊包装；配备喷雾增湿系统；配备有一个可调的新鲜空气通气量来控制空气进入容器。这些需借助湿度的测量，有关湿度传感器的智能RFID等进展在3.3与3.4节进行了叙述。 5) 物理损伤——振动与冲击测量 振动、挤压、冲击会造成物理损伤。振动损坏是由于车辆在公路上行驶时振动的运动，而振动损伤最大的地方是在弹簧悬挂轴的位置，所以空气悬架能地降低了振动损伤。 防止振动的方法有：配备空气悬挂系统；安装后轴的悬架系统；合理的摆放位置(对振动敏感的农产品应放在至少最后的两个托盘的位置)。这些需借助振动和冲击的测量，有关研究进展见3.3与3.4节。 4.2. 与变化机理测量相关的传感器技术 1) 智能气体(包括乙烯)RFID 一般使用有机薄膜晶体管(OTFT)，电容器、谐振器的原理在塑料薄膜上印刷。由于电容具有异常低的功耗、较好的灵敏度，一般选用容性传感器来实现。 如一个设计实例是：在聚乙酯电容与聚对苯二甲酸乙二醇酯上印刷或电镀容性的化学传感器，集成AD7746的模数转换器。这种传感器采用5 um薄的Ni电镀到梳妆电极的电容性，使用聚酯箔聚乙烯层组成波导，形成各种敏感层，进而进行测量[ 61 ] 。 2) 气体检测无线传感器 无线传感网络可供选择的氧气、CO 2 以及乙烯测量的传感器较多，目前受到关注还是基于MEMS的气体传感器技术。 氧气传感器采用氧离子导体、参考电极和待测试样构成伽伐尼电池，通过测量装置的电动势，确定待测试样的氧含量或氧分压。而二氧化碳传感器利用CO 2 对红外线在4.26 um处波段吸收效果比较强来进行设计；乙稀传感器采用电化学原理进行设计。
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user: 5. 冷链中逆向与违规物流的传感器应用技术进展 针对冷链，可能存在的逆向、违规物流问题，需要研究传感器在冷链逆向物流中的应用进展。逆向物流一般采用开环结构和闭环结构运行；开环用于回收物品不回到初始的生产商，而回到其他接收地的情况；闭环结构指回收的物品回到初始的生产商的情况。 这里涉及到违规、废旧食品药品测量与运输控制问题。相关的研究如下：WOOD提出了确定性禁止网络模型，为在有限的资源中，把偷运者能建立的网络最小化，这样一个禁运网络是NP难的问题[ 73 ] 。在此基础上，WOOD和Israeli使用了确定的双层编程框架，以最大化偷运者运行的最短路径[ 74 ] 。Dimitrov等提出随机网络模型，并把测量技术应用到了网络中[ 75 ] 。如在运输中的人行道环形检测器、道旁的车辆计数站、车辆辨识器等；在检测站的固定和手持探测器、RFID传感器等[ 76 ] 。 另外，在冷链中，医疗产品及其辅助电子仪器的回收也是要考虑的问题之一；同时由于在低温下，冷链具有细菌等难以生长的特点，使冷链能应用在这些物品的逆向物流中。为此需要在温度控制的同时，增加多种检测(控制)手段提供更可靠、更广泛的应用。 在传感器技术中，危害物、辐射度、废弃品的无线传感、RFID多参数检测或总线测量是增加这种应用的基础[ 77 ] 。目前结合环境监测的无线传感网络、智能RFID应用到智慧物流领域，对物流传感器的应用仍然是一个挑战。
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user: 6. 冷链协同信息处理研究的传感器应用技术进展 在这个方面有很多研究，主要分为对无线传感器网络的信息处理研究、智慧RFID的信息处理研究、以及其他方式冷链物流传感器的信息处理研究。 6.1. 冷链无线传感器网络融合信息处理研究 在数据处理方面：Luis Ruiz-Garcia采用了Zigbee网络连续测量了物流运输时的物品状态情况，测量了1051公里，融合处理了一系列的测量数据，其处理方法如下：采用的标准方差为参数指标如(4)式所示，这里n是发送的包总数，p是在实验中的丢包率[ 23 ] 。 (4) 采用因子方差分析(ANOVA)来评估不同测量类型的效应，如：温度、湿度、大气压、光强、加速度模块。使用ASAE标准D271.2进行湿度测定。 在降低传输量方面：Sebastian Zöller等研究了物流传感网络的能量有效、高性价比的传感网络应用特征，开发了在网络确定传感数据相关性的滤波方法，以减少数据传输量[ 14 ] 。 Huping Xu等研究了在物流系统中传感器部属以获取较好覆盖率和连通性的问题，他们采用可信信息覆盖模型，其中使用了两种启发式算法：连通覆盖信息和带可移除的冗余中继部署算法[ 77 ] 。 6.2. 冷链RFID融合信息处理研究 由于RFID存在大量的测量数据，RFID的数据管理研究进展比较多，如RFID的数据仓库和多余数据的剔除、RFID的数据查询、RFID的数据清理以及RFID的数据压缩。有关的研究者和提出的研究[ 78 ] -[ 86 ] 如表3所示。 下面介绍几个实例。 1) RFID的数据压缩 Hua Fan等提出了分离路径策略下的RFID的数据存储模型，该分离路径基于树的拓扑结构。他们首先把路径信息进行数据分离，按照两分岔路径分别进行存储，极大地减少了信息量[ 87 ] 。 2) RFID的数据处理 Ki Hwan Eom等使用神经网络对kalman滤波中测量噪声矩阵进行在线调整，这样提高智能RFID标签中测试数据的精度：如温度(提高MSE达40.1%)、湿度(提高MSE达60.4%)、氧气(提高MSE达60.4%)等[ 88 ] 。 Table 3 The data process research of RFI 研究者 算法 Mahdin 效率检测并移除无效数据 Gonzalez 移动图模型压缩RFID数据集 Bashir 网络在线重复数据滤波 Bai 数据流查询语言-采用滑动时间窗和时间算子 Park 数据查询索引 Wilfred 查询和分析的总体框架 Valentine 自适应滑动窗，基于WSTD减少误读数 Rao 基于序列规则探测与矫正数据异常 Chen Bayesian整理原始数据 Gonzalez 提供数据清洗的整体框架 表3. RFID的数据处理研究 3) RFID的车辆定位 Xiang Song等在GPS基础上，利用RFID的接收强度，使用最小均方根方法进行定位，提出互联多层模型的全局数据融合算法和有强跟踪能力的增强Kalman滤波算法[ 89 ] 。 在相关的应用中，单轴惯性陀螺仪、里程计和基于红外、微波、射频器件的测量与通信装置得到应用[ 90 ] -[ 92 ] 。 6.3. 冷链低功耗组网技术研究 1) 基于低功耗RFID的组网 Antonio Sánchez等使用低功耗的RFID外围集成电路，可以在备用模式下以10 uW功耗、在发送和接收模式下以极低功耗工作[ 93 ] ；这种低功耗RFID在组网时采用了CSMA-CA中的CCA机制。 2) 基于低功耗椭圆曲线密码(ECP)加密的RFID组网 Zilong Liu在他们的研究中使用数量少的椭圆曲线密码(ECP)实现RFID加密。其中椭圆曲线函数采用(5)式。 (5) 这种RFID的面积是0.12 mm 2 ，在847.5 KHz工作时功耗能降到20.1 μW工作。这样为RFID低功耗组网的安全论证提供一种解决方案[ 94 ] 。在椭圆曲线密码(ECP)的实现上，certiCom公司推出了相关软件和一种硬件内核产品。 3) RFID组网的能量有效 Adnan Nasir等研究了RFID组网的能量有效、和最大化RFID链接的信噪比(SNR)方法，并使用了隐马尔科夫(HMM)、分层隐马尔科夫(HHMM)算法预测接收和事件发生，来实现低功耗的组网，等等[ 94 ] 。 4) RFID低功耗组网的功率计算 在理论上，Shuenn-Yuh Le研究了RFID的场强和传输功耗问题。他们指出在近场下的RFID场强为(6)式，其中场强为H，N是线圈的匝数，r是与发射源的距离，R是线圈的直径，I是电流。 (6) 远场下，RFID场强如(7)式，式中 为波阻抗， 为发射功率，r是发射到接收线圈的距离。 (7) 传输的功率情况如(8)式 (8) 其中接收器的功率为 ，发送器功率为 ， 为衰减因子， 是频率， 是距离， 和 是接收器和发送器的天线增益[ 95 ] 。 6.4. 冷链传感器信息与其他系统之间融合 (1) 冷链的后勤辅助系统 Shao-Fan Lien 等基于Android开发了后勤辅助修理框架，这个系统包括四个部分：智能手机、数据管理系统、维护支持中心和无线网络等等。 (2) 智能物流追踪系统 孙玉砚等研究了与GPS、物流管理、外界环境、GIS 融合的智能物流追踪系统；它由监测网络、数据传输网络、远程终端和运输人员4个部分构成[ 96 ] 。 Heinrich Milosiu在他们研究的“Energy independent Asset Tracking System”(独立能量财产跟踪系统)项目中使用了唤醒接收器、基于信标的定位方法，并能在多个频率段通信。 (3) 智能物流服务系统 王亦璋等研究了基于BLE4.0的无线温度模块、利用手机建立智慧管理平台监控温度的变化。在配置、初始化l、盘点、运输、货物查找、货物清点、信息下载和电量盘点等几个方面提供行动物流服务[ 97 ] 。 6.5. 冷链传感器技术的挑战 1) 基于定位技术的无线标签网络 从前面的分析可以看出，目前的智慧冷链RFID、无线传感网络在定位方面的研究和应用不多，降低了智慧的冷链服务的质量。基于超宽带的智能标签定位、RFID定位、WSN定位，在低功耗组网等方面的应用是冷链传感器技术的挑战。 2) 基于无线视频监测技术的冷链服务 冷链网络可视化技术，不但增加了冷链运输的可靠性、可追溯性，也对提高冷链全过程服务质量提供基础。但无线低功耗、低温的网络视频技术是智慧冷链感知技术另一个挑战。 3) 传感器信息与物流管理、GPS、外界环境信息(外部温湿度)等系统之间的智慧融合，以及冷链的低功耗组网也是智慧冷链传感器技术的挑战。 4) 低成本、大数量、性能可靠、测量参数多的传感器在冷链中的应用是冷链物流传感器技术的主要挑战。
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user: 7. 结论 随着冷链在社会生活的日益普及，以及人们对食品药品的质量与品质的不懈追求，传感器被越来越多的应用到冷链物流中。 在这种环境下，附带多种检测参数智能RFID传感器以不同的制作方式被制造、被完善；MEMS传感器、微型化传感器应用领域也日益被扩大；这些传感技术推动了智慧化冷链的发展。 而在信息处理与通信方面。超高频的RFID (433-900 MHz)的研究进展较大，而与433 MHz或895 MHz的RFID通信协议结合的无线传感网络也得到发展。 同时，成本低、数量大、性能可靠、参数众多、标准不完善、机理复杂等的物流传感器的特征是它们是否能在冷链中的可靠与长期应用的挑战。
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user: 成都信息工程大学物流工程09级的学生参与部分资料的整理工作，其中王愈钧、邓红波、章壮等同学参与了论文的部分资料翻译和总结工作。
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user: 摘 要 本文研制了一种基于光纤光栅的振动传感器，可应用于油浸式变压器中的振动信号测量。文章首先描述了此传感器的原理结构以及其在变压器的特殊环境中测量振动信号的优势。通过模拟振动实验，进行了空载和油浸两种情况下传感器的性能测试，在油浸环境下，其测量振动信号的动态范围为400 Hz，测量精度可达1 Hz。最后在变压器绝缘油中进行温升实验，从40℃~100℃温度范围内，都能准确测量振动信号。 关键词 :光纤光栅，变压器，振动传感，温升
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user: 1. 引言 随着国家经济发展，我国电网规模不断扩大，变压器容量也逐步提高。变压器作为电力系统中最核心的设备，其长时间安全的运行对于整个电网的正常工作至关重要 [ 1 ] [ 2 ] 。因此，对变压器状态进行实时在线监测，及时了解其运行状况，提早发现出现的异常或故障并进行维护和抢修，是减少安全事故、降低经济损失的重要措施。 目前，最典型的变压器为油浸式电力变压器，由器身(铁芯、绕组、引线、开关)，变压器绝缘油，油箱，冷却装置和出线装置等组成 [ 3 ] 。在运输、安装和运行之后，其铁芯和绕组的压紧程度将逐渐降低。另外，随着运行时间的不断变长，绕线的不断老化以及高电压下产生的漏磁现象都会使铁芯和绕组产生振动 [ 4 ] 。而长时间的异常振动有可能使铁芯松动或绕组变形，一旦出现这种情况，将大大降低抗击短路电流的能力。甚至可能会击穿铁芯造成铁芯与绕组的损坏，严重影响变压器的绝缘能力与使用寿命。 根据国内外主流的变压器振动信号监测手段，其需要空载变压器即离线检测，然后利用电气方法对变压器的电荷进行测量进而判断振动是否异常 [ 5 ] 。显然，这种方法非常繁琐而且也不利于经济效益。而光纤的特有性质刚好弥补了传统电气方法的缺陷，光纤具有灵敏度高、抗电磁干扰、耐腐蚀、体积小、便于复用、易于成网等诸多特点 [ 6 ] ，大大降低了高压强磁环境对变压器状态在线监测的影响。光栅作为应用相当广泛的特种光纤，已经有很多研究把光纤光栅应用在变压器的振动信号检测上。
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user: 2. 国内外研究现状 光纤光栅振动传感器的研究在国内开始于20世纪90年代初，1996年，清华大学在FBG特性研究中就对FBG振动传感器提出了设计思路，此后国内很多高校和科研单位，从不同的角度对FBG振动传感器的设计提出具体的探讨和研究 [ 7 ] ，原理多是由悬臂梁提供弹性力，这样的设计易产生啁啾或多峰现象致使测试不准，灵敏度低。在国外，T.A. Berkoff于1996年设计了如图1所示的振动传感器 [ 8 ] ，他把光纤光栅埋在了橡胶弹性体中，它的固有频率达2 KHz，但是这种结构使光纤受到橡胶弹性体的横向压力导致反射波波峰啁啾和拓宽，使测量精度大大降低。M.D. Todd [ 9 ] 在1998年设计了构造如图2的振动传感器，比T.A. Berkoff的设计有所改进，横向力的影响降到原来的1%，防止了扭转和平面外的振动影 响，但是由于振动时光纤处的应变不均匀，同样会出现反射波波峰啁啾，降低了测试精度，而且灵敏度系数(0.24~1.53 pm/ms −2 )小，也不能满足工程中低频振动测试需要。Akira Mitab [ 10 ] 在2001年设计了结构如图3的振动传感器，灵敏度系数达到60 pm/ms之，固有频率49.2 Hz，基本满足了工程的应用需求，但是该方案降低了传感器的工作范围，另外传感器工作时自由振动衰减慢，影响传感器的工作性能。 以上这些设计，因为测试灵敏度低，并不能很好的满足工程应用中低频振动测试的需要。主要原因是传感器结构不合理，如采用悬臂梁结构，因光纤光栅栅区直接粘贴在悬臂梁表面，悬臂梁振动带动光纤光栅变形时，易使光纤光栅产生啁啾或多峰现象，造成测试不准，且振动信号偏小(弱)，灵敏度低；另外，没有刻意设计系统阻尼，由于系统阻尼小，造成传感器工作范围窄，上限工作频率约为无阻尼固有 图1. T.A. Berkoff提出的弹性体FBG振动传感器方案 图2. M.D. Todd提出的弹性梁FBG振动传感器方案 图3. Akilra Mita提出的FBG振动传感器方案 频率的20%，且工作时自由振动衰减缓慢，影响传感器工作性能。
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user: 3. 适用于油浸式变压器的光纤光栅振动传感器设计 由于应用在变压器内部的光纤光栅加速度传感器容易受到变压器温度和变压器油阻尼的影响，因此，必须设计一种能够具有温度自补偿功能的光纤光栅振动传感器，且传感器必须做金属密闭封装，将振子与外界环境完全隔离，否则变压器油阻尼随温度不断变化会导致振子的振动阻力受到影响，从而使测量的结果产生误差。 根据变压器内部液体环境的特殊要求，结合常见的光纤光栅振动传感器的结构特点，本研究特别设计了一款能够在变压器绝缘油环境中使用的光纤光栅振动传感器，其内部结构如图4所示。 该光纤光栅振动传感器由质量–弹簧系统构成，进行振动测量时，将传感器外壳固定在待测物体上，外界振动使得传感器外壳和惯性质量块之间发生相对运动，通过L型悬臂梁作用在1号光纤光栅和2号光纤光栅上，使光纤光栅在其轴向受到应力的作用而产生拉伸或压缩，1号光纤光栅和2号光纤光栅在拉伸和压缩中交替转换，其光纤光栅中心波长随之发生漂移。通过检测光纤光栅中心波长漂移量的大小和变化频率即可实现对振动频率的测量。 上述双光纤光栅加速度传感器，其特征在于，1号光纤光栅和2号光纤光栅为全同的光栅且沿L型悬臂梁的上端完全对称布置，即中心波长、温度系数和应变系数均相同，则当质量块向下振动时，1号光纤光栅被拉伸，2号光纤光栅被压缩，其波长变化量分别为： (1) (2) 式中， 为第一光纤光栅的波长变化量， 第二光纤光栅的波长变化量， 为温度变化量， 为振动引起的应变变化量。上述两式相加可获得温度的变化量，上述两式相减可获得应变的变化量： (3) (4) 上述方法不仅实现了对振动加速度测量的温度自补偿，还可实现温度的独立测量，且具有较高的检测灵敏度。 在实现了温度自补偿功能后，该传感器必须进行金属密闭封装，以隔离变压器内部的变压器油对振子阻尼的影响，通过合理规划后，用金属铜作为传感器的封装材料，并在铜的表面镀金，通过稳定性极高的稀有金属隔离液体环境的水分，起到完全密闭的作用。 图4. 变压器液体环境光纤光栅振动传感器结构图
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user: 4. 实验结果与讨论 4.1. 空载振动测试 实验采用振动台模拟变压器振动，在空载时，采用上述封装好以后的光栅传感器进行振动信号测量，振动台频率由电脑程序控制，输出频率信号也能通过解调仪在电脑上显示。如图5。 振动台由电脑设定频率，其振动方向是没有规律的，这正好符合实际变压器的振动情况，由于控制台最高能达到600 Hz，故设定从50 Hz开始起振，间隔50 Hz直到600 Hz，测得实验数据如表1。 由图6可以看出，此光栅传感器可以很准确的测量振动信号频率，并且其测量范围覆盖了整个频率可调范围。 4.2. 油中振动测试 根据油缸空载实验，此光纤光栅振动传感器可以很好的对空载时振动信号进行测量，下面将进一步测试其在变压器绝缘油中的振动测量性能，故在油缸中加入变压器油，如图7。 为了更加精确测量油缸各个方向的振动信号，在空间三维方向上各布置一个传感器，我们称为一号光栅(图中正前方)，二号光栅(图中左侧)，三号光栅(图中最顶上)。仍然采用间隔50 Hz的方法，从0测到600 Hz得到测量结果(室温26℃)如表2。 图5. 振动测量示意图 图6. 光栅传感器振动测量结果 Table 1 Measurement results of grating sensor from 50 Hz to 600 H 设定频率(Hz) 50 100 150 200 250 300 350 400 450 500 550 600 测量频率(Hz) 50 100 150 200 250 300 350 400 450 500 550 600 表1. 50 Hz到600 Hz光栅传感器测量结果 Table 2 Vibration signal measured results in insulating oi 频率(Hz) 1号光栅(Hz) 2号光栅(Hz) 3号光栅(Hz) 50 50 50 50 100 100 100 100 150 150 150 150 200 200 200 200 250 250 250 250 300 300 300 300 350 350 350 350 400 400 400 400 450 0 0 0 500 0 0 0 550 0 0 0 600 0 0 0 表2. 绝缘油中振动信号测量结果 图7. 绝缘油中振动测量现场图 由表2可以得出，传感器仍然能够准确探测出振动信号频率，并且不管是哪一方向上的结果，都能够准确显示油缸振动频率，这就排除了因振动方向的随机性导致对实验结果产生了影响。另外，还应该注意到，在油中测量振动信号频率的范围相较于空载时，其测量范围减小了，这可能是由于油中比较大的粘滞阻力使得传感器感受到的振动信号较之实际信号(特别是高频)有差异，导致其无法准确测量。图8展示了3个传感器在200 Hz振动过程中的时域响应。图9显示了3个传感器在200 Hz时经过FFT变换后得到的频谱图。 对于光纤传感器而言，另外一个重要的性能指标为测量精度。上面已经提到间隔50 Hz，其能准确测量到，为了更加清楚确定其在油中的测量精度，我们拟定一个具体频率300 Hz，因为解调仪的最大分辨率为1 Hz，而振动台却有0.1 Hz，所以间隔调频1 Hz，测量10组数据，得到结果如图10。 由图10所示，此光栅传感器对振动频率测量最高精度可达1 Hz，而且这可能由于解调仪的分辨率限 图8. (a) 一号光栅200 Hz时域响应；(b) 二号光栅200 Hz时域响应；(c) 三号光栅200 Hz时域响应 图9. (a) 一号光栅200 Hz频谱响应；(b)二号光栅200 Hz频谱响应；(c) 三号光栅200 Hz频谱响应 图10. 光栅传感器振动频率测量精度 制。不过对于变压器来说，1 Hz的测量精度已经足够应用于变压器的振动信号测量中了。 4.3. 油中温升振动测试 在实际应用中，变压器接负载长时间运行势必导致油温上升，尽管油浸式变压器有自身降温系统，但是相对于常温下，仍然是有显著升高的。为了模拟变压器的温升，故把整个振动系统放入温控室来对它进行加热，如图11。 在温升过程中，选取40℃，60℃，80℃和100℃为测量节点，每一个温度点间隔100 Hz对振动传感进行定性测量，如图12。 由图12可以看出，此光栅振动传感器在不同温度下也能保持很好的频率测量稳定性，如同理论分析中一样，其温度自补偿机制能够很好的应对变压器油中由于负载电流引起的温度上升对传感器造成的影响，并且其在100℃情况也能保持很好的传感性能，这已经能够满足油浸式变压器正常工作时的最高温度了。注意到，当温度逐渐上升时，传感器测量振动频率的动态范围也在变大，能够测到500 Hz，这可能由于温度上升，变压器油的粘滞阻力减小，其对传感器的影响也变小，那么对振动源信号的测量范围就相对增大了。 图11. (a) 振动系统放入温控室中；(b)实验现场图 图12. 不同温度下频率测量结果
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user: 5. 总结与展望 本文提出了一种基于光纤光栅的振动传感器应用于变压器中振动信号的测量。通过模拟振动试验测试了其在不同条件下的性能指标。在变压器绝缘油环境中，其振动频率测量的动态范围为400 Hz，测量精度可达1 Hz，并且振动方向的随机性不会影响测量结果。在模拟变压器温升实验中，此光栅传感器表现出了很好的温度不敏感性，在20℃~100℃范围内，都能准确测量振动信号的频率值。
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user: 摘 要 应对即时性团购的兴起以及爱好旅游用户的需求，基于Android广泛应用的前景，利用Baidu Map提供的相关接口，设计并开发出一款简洁实用的手机地图服务，在保留周边搜索、路线查询的基础上增加了个人中心，便于用户进行景点分享、路线收藏等，充分利用移动智能终端的便携性，为人们的出行和购物带来了极大的便利，具有一定的应用价值。 关键词 :Android，手机地图，Baidu Map API，景点分享
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user: 1. 引言 随着现代社会网络化、数字化、信息化技术高速发展，以及3G业务的全面展开，使得智能移动终端实现了从通讯网络终端到互联网终端的转变。对于广大爱好旅游的用户群体而言，手机地图系统借助移动终端和无线通信网络为其提供了无缝沟通、高效信息沟通、便捷出行的诸多优势。因此，如何借助已有的地图技术开发智能终端的地图服务系统，具有重要的意义。其中，包力泰[ 1 ] 利用Google Map开发工具，借助智能手机的3G、GPS功能，实现了我的位置、天气预报、手机归属地、本地公交和地图模式四大功能，给出了设计思路和核心代码，有重要的借鉴价值。其中，在用户定位过程中，综合借鉴了Network方式速度快和GPS定位精确的优点，具体思路是调用LocationManager()服务先获取当前位置和卫星信息，然后接受子线程发送的经纬度，从而确定用户位置。在公交路线实现方面将文本格式的公交线路解析成固定模式，建立数据表，并考虑了文本中的半角、全角符号等问题，从而实现了公交路线以及任意两站之间所有路线的查询。天气功能的实现则是调用GPS确定用户所处经纬度，反查城市并利用Google网站天气预报的接口，从而获得天气预报。柳婷[ 2 ] 则对Google Maps API、Microsoft Virtual Earth API、yahoo Maps API和Baidu Maps API进行对比分析后，采用百度地图接口进行手机地图开发，主要包含地图浏览、地点搜索和自我定位功能，该文功能点介绍详细，测试结果表明响应速度较快，加载时间短。翟玉山[ 3 ] 基于Google Maps实现手机地图应用，通过目标位置的经纬度实现查询目标坐标，集合GPS行程轨迹计算行程距离并显示在手机屏幕，通过GPS定位技术实现自我定位，也可以借用手机地图规划出发路径，满足了用户的基本需求。赵情融[ 4 ] 利用Google Map和相应API库设计了一个可以记录用户行走轨迹的个人地图应用程序，主要跟踪使用者的移动轨迹并显示于地图上。徐光侠 [ 5 ] 等人利用XML技术，整合Google Maps与传感器开发原理，设计开发了周边商店查询、天气预报等功能的生活服务性软件，能够使用特定字符短信快速获取当前地理信息。吴元君 [ 6 ] 就地图服务系统的实现关键技术、系统部分功能的实现策略进行了介绍，但细节介绍不够详实。徐丽仙[ 7 ] 研究了在Android平台上利用Baidu Map实现地图加载和地址编码的转换，但功能实现中关键技术介绍不够详细深入。张艳芳[ 8 ] 基于Google Maps实现了城市地图的浏览，自我定位、位置查询和路径跟踪等功能，满足了手机用户对地图的需求。 基于市场上Android手机市场占有率高达70%的现状，以及基于Baidu Map地图技术进行智能终端地图服务系统开发介绍不够详实的情况，开发一款基于Android平台的Thinking Map系统。该系统针对旅游爱好群体，在大多数APP提供位置服务的基本功能上，增加了旅游路线、景点相册的分享，景点路线的收藏、预定酒店等功能，具有较好的应用价值。
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user: 2. Android体系结构 Android作为一个移动设备的开发平台，其架构分层清晰、分工明确。软件层次结构主要包括三部分，即操作系统、中间件和应用程序。从整体角度来看，平台由四个部分组成，由顶向下分别为：应用程序、应用框架、运行库和内核。 2.1. 应用程序层 应用程序层位于架构的最上面一层，通常应用在用户界面与交互及前后台的接口中。Java语言是目前最广泛使用的应用程序开发语言，能够实现个性化的功能设计，保证功能完善、性能优良。Android本身自带短信通讯程序、邮件、浏览器、计算器、联系人等常用应用软件，能够实现用户常规需求。 2.2. 应用框架层 应用程序框架是Android开发的基础，提供应用程序API，主要包含Activity Manager、Window Manager、Location Manager以及Notification Manager等九大部分。应用框架层对硬件访问提供一个抽象，开发者在实现自己的应用程序时，可以直接调用这些底层框架，无需重新构建自己的开发平台，降低了系统复杂度和设计难度，减少了设计的实现成本，简化了应用程序的开发流程，提高了组建的重用性和适用性，并能通过彼此提供的接口进行数据的交互，任何其他程序只要正确安装接口，就可以直接调用这些功能。 2.3. 系统运行库层 Android系统提供的核心库有多媒体库Media Framework、负责数据存储、交互和显示管理的Surface Manager、3D绘图函数库OpenGL、Web视图LibWebCore、小型嵌入式关系型数据库SQLite等。Java语言核心库内的Dalvik虚拟机和大部分功能都是由Android运行库中的核心库提供的。 2.4. Linux内核层 Android系统的底层管理服务主要由Linux内核层来提供，主要包含内存、进程管理、安全机制、驱动模块和网络堆栈，是介于底层硬件和上层应用之间的虚拟抽象层，负责上下层之间的交互。各层各尽其职，提供固定的SAP (Service Access Point)，适应软件工程高内聚、低耦合的开发理念。
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user: 3. 百度地图简介 百度地图是百度提供的一项网络地图搜索服务，覆盖了国内近400个城市、数千个区县。在百度地图里，用户可以查询街道、商场、楼盘的地理位置，也可以找到离您最近的所有餐馆、学校、银行、公园等等。2014年百度与诺基亚达成协议，未来将提供中国内地以外的地图数据服务。 在电子商务时代，团购成为大家购物新的代名词，通常分为计划性团购和即时性团购。其中，计划性团购是用户实现进行家庭外出、与朋友约会出游等，利用PC端使用百度地图进行消费场所的位置、消费水平、口碑效果等进行综合审订后进行团购的一种形式。而即时性团购则是发生在团队加班临时聚餐、偶遇同学聚会唱歌娱乐的突发情况下，临时通过智能终端使用百度地图定位周边团购信息，就位置、评价、价格和环境等因素进行的综合评定后，决定前往消费的一种团购形式。2013年手机地图市场监测报告显示，手机地图的使用过程中，附近、热点查询功能渗透率不断攀升达到42.58%。其中餐饮、银行、娱乐、商城超市、酒店信息查询在生活服务信息查询行为的渗透率最高。在电子商务盛行的读图时代，一张高清精美的图片胜过千言万语，但消费者同样关心着寸土寸金手机屏幕上进行在线团购操作带来的流量和资费问题。为此，百度地图推出了离线地图包，从而解决了用户耗费流量、享受畅快速度的问题。 3.1. 百度地图API简介 百度地图API是基于JavaScript语言编写的应用程序接口，便于开发设计人员访问百度服务和数据，创建功能全面、交互性强的地图应用程序。百度地图API类分为核心、服务两大部分，数量高达586个，接口多达1000多个，提供的数据服务有定位、地点检索、公交方案等。 3.2. 百度地图API使用原则 使用百度地图API开发Android系统应用之前需要做好两个工作，具体如下： 1) 注册百度用户，申请百度地图的开发密钥(Key) 百度地图的类库不属于Android平台的基本类库，要使用百度的API key，需要通过百度用户获取API密钥，通过初始化MapActivity init()方法将密钥写入到用户引用的API程序中，才能显示百度地图和位置相关的数据。其中，MapActivity类即地图类，与底层网络相连接，用于显示百度地图的抽象Activity类，在init()方法中加入申请的API Key即可完成开发密钥的初始化，代码实现如5.3.2所示。 2) 下载百度地图API开发包 要在Android系统应用中使用百度地图API，需要在所建工程中引用baidumapapi.jar和libBMapApiEngine.so开发包。具体操作是将baidumapapi.jar置于工程里libs目录下，libBMapApiEngine.so置于libs\armeabi子目录下，然后设置Add External JARs即可。
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user: 4. 系统总体分析 4.1. 系统需求分析 针对智能终端的性能、网络通信能力与PC机、以及PC网络通信水平存在一定的差距，本文设计研发的APP采用C/S模式且智能终端运行APP为瘦客户端。 针对旅游爱好群体，本文着眼于“界面简洁、功能满足、特色服务”的路线，在大多数APP提供位置服务的基本功能上，增加了旅游路线、景点相册的分享，景点路线的收藏、预定酒店等功能，设计思路如下。 1) 用户通过登录，可以查看旅游途中收藏的路线和景点相册。 2) 用户打开GPS，可以实现自我定位，从而搜索周边团购信息。 3) 用户在出游之前，通过路线选择进行路程规划。 4) 为节省流量和享受畅速服务，用户可在WIFI覆盖下实现离线地图下载。 5) 为了确保出行顺利，用户可以查看天气预报。 6) 为了分享旅途心得，用户可进行景点分享和路线收藏。 4.2. 系统功能分析 系统功能需求从需求分析出发，定义了开发人员必须实现的系统功能，以满足用户的业务需求。根据本文研发系统面向的消费群体，Thinking Map系统功能如图1所示。 如图1所示，Thinking Map系统功能共分为七大模块，分别是用户登录注册，搜索定位，路线选择，周边查看，离线下载、天气预测和个人中心共八大模块。其中，用户登录注册模块中包含用户个人注册、用户登录和用户退出功能；搜索定位模块是在用户打开GPS的情况下，能够快速匹配用户输入地点及其周边信息并标识显示在地图上；路线选择是根据用户输入的起点和终点生成多条路线供用户选择；周边查看则根据在用户实现自我定位的前提下，显示附近餐饮、娱乐、加油站等信息以及用户评价信息等； 图1. Thinking Map系统功能模块图 离线下载提供离线地图，允许用户在WIFI覆盖环境下载，以享受高质量的信息服务，减少流量产生的额外费用；天气预测便于用户安排出行；个人中心为旅游爱好者提供路线收藏，景点共享的服务。