什么是责任信息学？与管理学有什么关系？与责联网有什么关系？

责任信息学是一门研究责任信息化管理的理论和实践体系。是管理学的延续和数智化时代的创新扩展，也是中国人自己的创新。落地是“责联网”，相当于物联网在升级版，可详见后面。

适合：各类管理人员及研究人员

三分技术、七分管理，技术是为管理服务的，作者提出“管理就是管责任，治理就是治风险”，更好地从责任角度将技术用于管理，并且逐步提升：

第一步：“人人有责、人人尽责、人人享有”的体系框架

先在安全生产得到应用，配合《安全生产法》全员安全生产责任制，制定相应的规范、标准。

第二步：数字化转型和数字化改革中的应用

数字化转型和数字化改革的出发点是优化和重构“责权利”内涵和关系，这也是责联网和责任信息学的着力点。所以很有必要借助于本书来优化组织、提升竞争力、加强创新尤其是认知创新和业务创新。

第三步：智能化

从人工智能的算法可解释性，到算法的负责任性评估，都是一种飞跃。

当前《责任信息学》书籍由大连理工大学出版社出版。

内容简介

人类的进步史是一部责任史。本书系统地将责任和信息相结合，将看上去抽象的责任变成可以管理的对象，为提升目标等运营能力提供了人人尽职尽责的管理机制。

1）对责任信息学的深入浅出描述：从责任研究的过程、范围进行了系统阐述；然后从信息存取控制的角度提出了责任信息空间，建立了责任信息模型；通过构建责任大数据实现量化责任闭环的过程和结果；通过责任大数据构成的责任知识形成更系统的大数据成果；进而通过责任智能计算可以更好地实现全方位的责任精细化管理。

2）责联网实践：构建了各种责任工具，用于会议责任管理、对下级快速激励或问责、个人尽职尽责管理等；以安全责任管理方式来实现一个相应的应用场景；并对应用中的风险管理进行了风险责任管理的提升；并通过责联网进行了平台设计，以及对产品进行了责联化设计。

3）新基建、新经济的扩展应用：从大数据、区块链、人工智能、文化管理方面结合了责任管理，克服了这些方面在实际应用中的风险，使得落地更有价值。

目录

1、            绪论

11为什么要做责任研究

12对责任研究逐步深入

13法治社会和责任政府的关系

14责任信息学的范围

2、            责任信息空间

21从信息级存取控制到认知级

22权责对等

23责利对等

24责任分类

25责任层次信息化

26 与KPI、OKR的综合对比

3、            责任大数据

31 责任集数学

32责任边界

33量化明责

34量化履责

35量化问责、追责

36量化减责

4、            责任知识挖掘

41岗位个性化评估

42利益链知识层次

5、            责任智能计算

51责任综合评估

52责任边界计算

53责任知识挖掘

54 责任目标分解

6、            责任管理工具

61会责

62责管通

63尽责宝

64岗位责任大数据管理

7、            安全责任管理

71 要解决的问题

72 安全主体责任

73 监管责任

74 领导责任

75 消防安全为例综合管理

76 安全责任文化

8、            风险责任管理

81 风险致因

82 各种风险

83 风险责任评估

84 物联网风险责任管理

9、            责联网及责任设计

91 责联网概述

92 责联网总体架构

93 责联网层次

94 责联网平台的综合

95 责联网应用架构

96 责任综合设计

10、         大数据治理责任

101 大数据治理

102 大数据治理中的风险

103 大数据治理的岗位责任管控体系

104 数字孪生的岗位责任管控体系

105 智慧城市中的大数据治理

106 智慧企业的大数据治理

107 大数据治理的责任大数据

11、          责任区块链

111 区块链和责任管理

112人和人之间的责任区块链

113 人和组织的责任区块链

114 人和设备的责任区块链

12、         人工智能责任计算

121 人工智能和机器智能

122 有责任行为的人工智能机器人

123 人机协同和责任智能

124 责任意识的智能化

125 智能认知和强人工智能

13、         责任文化及文化智能

131 可量化的责任文化

132 干部及员工责任评测边界及培训课程

133 责任综合评分依据

134人力资源水平评估表

135 评估及提升

136 文化智能

附录1：某单位安全生产责任制规定

第一章 总则

第二章 管理体系

第三章 组织架构

第四章 安全生产责任

第五章 过程管理、考核、问责和奖惩

第六章 应急处置预案与演练

第七章 教育、培训及文化

第八章 附则

附录2 推进消防监管责联网应用的工作实施细则

第一章总则

第二章 责任来源及责任单

第三章 社会单位关键岗位责任

第四章 执法责任

第五章 信息集成

第六章 附则

附录3 会责软件介绍

附录4：尽责宝软件介绍

北大青鸟专为学生设计了“云课堂”，每人一个专属账户，学生随时随地可在云课堂上观看老师讲解的视频，及时巩固复习知识；学生还能在线测试、完成作业、查看优秀笔记，利用网络实现互动式学习，灵活多变效果好。

一、学生上学必备工具是纸笔，电脑也是学生学习的工具之一，但不是必备的。大学生甚至是学习计算机专业的，也不是非得自已买一台，因为学校配有电教室和电脑馆供给学生使用。大一尤其是第一学期开的都是公共基础课，很少涉及到使用电脑。话说回来，电脑必竟是学生学习、娱乐工具，尽管学校有，总不如自己有使用方便，这样可根据具体情况，在时当的时候购买。
二、学校对学生买不买电脑，带不带电脑没有什么要求。因受宿舍空间限制，想带最好是带体积小的笔记配电脑了。
三、大学生的主要任务是学习，买电脑的目的是为了学习，买电脑主要考虑实用性，大学生如需要PS设计等作图的，或想玩3D游戏，就需要配置高一点的，其他专业学生三四千元买一般像家用电脑配置就能满足学习的需要了。
1、CPU：一般是i5级别的，要求高的i7级别的
内存：4GB以上
显卡：显卡显存1GB，要求高的高的2GB以上
硬盘：500GB-1TB，或250GB固态硬盘。
2、以个人的爱好选品牌，机型尺寸、颜色、重量。
3、在满足上述条件的情况下，考虑性价比。
四、我想如果你手中有适合你用的电脑，那就带上，如果没有，你可现在不买，上学以后再买，上学后看看身边的同学用的是什么电脑，请身边懂电脑的同学帮你买，这样你就能顺利地买到一台自己满意、适合使用、性价比高的爱机。

// 方法一（使用gson-171jar）
import javaawtBorderLayout;
import javaawtGridLayout;
import javaawteventActionEvent;
import javaawteventActionListener;
import javautilIterator;
import javautilMapEntry;
import javaxswingJButton;
import javaxswingJFrame;
import javaxswingJPanel;
import javaxswingJScrollPane;
import javaxswingJTextArea;
import javautilSet;
import comgooglegsonJsonArray;
import comgooglegsonJsonElement;
import comgooglegsonJsonObject;
import comgooglegsonJsonParser;
public class JU extends JFrame
{
private static final long serialVersionUID = 1L;
private JTextArea left = new JTextArea();
private JTextArea right = new JTextArea();
public JU()
{
setTitle("解析JSON");
setSize(800, 500);
setDefaultCloseOperation(JFrameEXIT_ON_CLOSE);
setLocationRelativeTo(null);
JButton btn = new JButton("解析");
btnaddActionListener(new ActionListener()
{
@Override
public void actionPerformed(ActionEvent e)
{
String json = leftgetText();
JsonParser parser = new JsonParser();
JsonElement obj = parserparse(json);
rightsetText("");
dir(obj);
}
});
setLayout(new BorderLayout());
JPanel panel = new JPanel();
panelsetLayout(new GridLayout(1, 2));
leftsetLineWrap(true);
rightsetLineWrap(true);
JScrollPane p1 = new JScrollPane(left);
JScrollPane p2 = new JScrollPane(right);
paneladd(p1);
paneladd(p2);
add(panel, BorderLayoutCENTER);
add(btn, BorderLayoutSOUTH);
setVisible(true);
}
private void dir(Object obj)
{
if(obj instanceof JsonObject)
{
JsonObject object = (JsonObject) obj;
Set<Entry<String, JsonElement>> entry = objectentrySet();
Iterator<Entry<String, JsonElement>> it = entryiterator();
while(ithasNext())
{
Entry<String, JsonElement> elem = itnext();
String key = elemgetKey();
JsonObject oob;
try
{
oob = (JsonObject) elemgetValue();
rightappend("\r\n" + key + "--->" + oob + "\r\n");
dir(oob);
}
catch(Exception e)
{
JsonElement element = elemgetValue();
rightappend("\r\n" + key + "--->" + element + "\r\n");
dir(element);
}
}
rightappend("\r\n");
}
else if(obj instanceof JsonArray)
{
JsonArray array = (JsonArray) obj;
for(int i = 0; i < arraysize(); i++)
{
JsonElement element = arrayget(i);
rightappend(element + "\r\n");
dir(element);
}
rightappend("\r\n");
}
}
public static void main(String[] args)
{
new JU();
}
}
// 方法二：（使用json-lib-09jar）
import javaawtBorderLayout;
import javaawtGridLayout;
import javaawteventActionEvent;
import javaawteventActionListener;
import javautilIterator;
import javaxswingJButton;
import javaxswingJFrame;
import javaxswingJPanel;
import javaxswingJScrollPane;
import javaxswingJTextArea;
import netsfjsonJSONArray;
import netsfjsonJSONObject;
public class SFson extends JFrame
{
private static final long serialVersionUID = 1L;
private JTextArea left = new JTextArea();
private JTextArea right = new JTextArea();
public SFson()
{
setTitle("解析JSON");
setSize(800, 500);
setDefaultCloseOperation(JFrameEXIT_ON_CLOSE);
setLocationRelativeTo(null);
JButton btn = new JButton("解析");
btnaddActionListener(new ActionListener()
{
@Override
public void actionPerformed(ActionEvent e)
{
String json = leftgetText();
Object obj = null;
if(jsonmatches("^[\r\n\f\t\\x20]\\{[\\s\\S]+$"))
{
obj = JSONObjectfromString(json);
}
else if(jsonmatches("^[\r\n\f\t\\x20]\\[[\\s\\S]+$"))
{
obj = JSONArrayfromString(json);
}
rightsetText("");
dir(obj);
}
});
setLayout(new BorderLayout());
JPanel panel = new JPanel();
panelsetLayout(new GridLayout(1, 2));
leftsetLineWrap(true);
rightsetLineWrap(true);
JScrollPane p1 = new JScrollPane(left);
JScrollPane p2 = new JScrollPane(right);
paneladd(p1);
paneladd(p2);
add(panel, BorderLayoutCENTER);
add(btn, BorderLayoutSOUTH);
setVisible(true);
}
private void dir(Object obj)
{
if(obj instanceof JSONObject)
{
JSONObject object = (JSONObject) obj;
Iterator it = ((JSONObject) obj)keys();
while(ithasNext())
{
String key = (String) itnext();
Object tmp = objectget(key);
rightappend("\r\n" + key + "-->" + tmp + "\r\n");
dir(tmp);
}
rightappend("\r\n");
}
else if(obj instanceof JSONArray)
{
JSONArray array = (JSONArray) obj;
for(int i = 0; i < arraylength(); i++)
{
Object element = arrayget(i);
rightappend(element + "\r\n");
dir(element);
}
rightappend("\r\n");
}
}
public static void main(String[] args)
{
new SFson();
}
}
//方法三：（使用fastjson-1136jar）
import javaawtBorderLayout;
import javaawtGridLayout;
import javaawteventActionEvent;
import javaawteventActionListener;
import javautilIterator;
import javautilSet;
import javaxswingJButton;
import javaxswingJFrame;
import javaxswingJPanel;
import javaxswingJScrollPane;
import javaxswingJTextArea;
import comalibabafastjsonJSONArray;
import comalibabafastjsonJSONObject;
public class Fastson extends JFrame
{
private static final long serialVersionUID = 1L;
private JTextArea left = new JTextArea();
private JTextArea right = new JTextArea();
public Fastson()
{
setTitle("解析JSON");
setSize(800, 500);
setDefaultCloseOperation(JFrameEXIT_ON_CLOSE);
setLocationRelativeTo(null);
JButton btn = new JButton("解析");
btnaddActionListener(new ActionListener()
{
@Override
public void actionPerformed(ActionEvent e)
{
String json = leftgetText();
Object obj = null;
if(jsonmatches("^[\r\n\f\t\\x20]\\{[\\s\\S]+$"))
{
obj = JSONObjectparse(json);
}
else if(jsonmatches("^[\r\n\f\t\\x20]\\[[\\s\\S]+$"))
{
obj = JSONArrayparse(json);
}
rightsetText("");
dir(obj);
}
});
setLayout(new BorderLayout());
JPanel panel = new JPanel();
panelsetLayout(new GridLayout(1, 2));
leftsetLineWrap(true);
rightsetLineWrap(true);
JScrollPane p1 = new JScrollPane(left);
JScrollPane p2 = new JScrollPane(right);
paneladd(p1);
paneladd(p2);
add(panel, BorderLayoutCENTER);
add(btn, BorderLayoutSOUTH);
setVisible(true);
}
private void dir(Object obj)
{
if(obj instanceof JSONObject)
{
JSONObject object = (JSONObject) obj;
Set<String> set = objectkeySet();
Iterator it = setiterator();
while(ithasNext())
{ 
String key = (String) itnext();
Object tmp = objectget(key);
rightappend("\r\n" + key + "-->" + tmp + "\r\n");
dir(tmp);
}
rightappend("\r\n");
}
else if(obj instanceof JSONArray)
{
JSONArray array = (JSONArray) obj;
for(int i = 0; i < arraysize(); i++)
{
Object element = arrayget(i);
rightappend(element + "\r\n");
dir(element);
}
rightappend("\r\n");
}
}
public static void main(String[] args)
{
new Fastson();
}
}
//方法四：（使用原生JDK）
import javaawtBorderLayout;
import javaawtGridLayout;
import javaawteventActionEvent;
import javaawteventActionListener;
import javaxscriptScriptEngine;
import javaxscriptScriptEngineManager;
import javaxscriptScriptException;
import javaxswingJButton;
import javaxswingJFrame;
import javaxswingJPanel;
import javaxswingJScrollPane;
import javaxswingJTextArea;
import sunorgmozillajavascriptinternalDecompiler;
import sunorgmozillajavascriptinternalIdScriptableObject;
import sunorgmozillajavascriptinternalNativeArray;
import sunorgmozillajavascriptinternalNativeFunction;
import sunorgmozillajavascriptinternalNativeObject;
import sunorgmozillajavascriptinternalUintMap;
import sunorgmozillajavascriptinternalUndefined;
public class Myson extends JFrame
{
private static final long serialVersionUID = 1L;
private static final String LINE = SystemgetProperty("lineseparator");
private JTextArea left = new JTextArea();
private JTextArea right = new JTextArea();
public Myson()
{
setTitle("解析JSON");
setSize(800, 500);
setDefaultCloseOperation(JFrameEXIT_ON_CLOSE);
setLocationRelativeTo(null);
JButton btn = new JButton("解析");
ScriptEngineManager sem = new ScriptEngineManager();
final ScriptEngine se = semgetEngineByName("js");
btnaddActionListener(new ActionListener()
{
@Override
public void actionPerformed(ActionEvent e)
{
rightsetText("");
try
{
String json = leftgetText();
Object obj = seeval("(" + json + ")");
formatJSON(obj, 0, "", "", false, true, false, false);
}
catch(ScriptException e1)
{
String exp = e1toString()replaceAll("\\:()", "$1")replaceAll("\\(+(=at)", "");
rightappend(exp);
}
}
});
setLayout(new BorderLayout());
JPanel panel = new JPanel();
panelsetLayout(new GridLayout(1, 2));
leftsetLineWrap(true);
rightsetLineWrap(true);
JScrollPane p1 = new JScrollPane(left);
JScrollPane p2 = new JScrollPane(right);
paneladd(p1);
paneladd(p2);
add(panel, BorderLayoutCENTER);
add(btn, BorderLayoutSOUTH);
setVisible(true);
}
private void formatJSON(Object obj, int level, String k, String v, boolean isObject, boolean isLast,
        boolean isDeletedSpace,
        boolean isDeleteAndCont)
{
if(!isDeletedSpace)
{
for(int i = 0; i < level; i++)
{
rightappend("\t");
}
}
if(obj instanceof NativeObject)
{
if(!isDeletedSpace)
{
String temp = "";
for(int i = 0; i < level; i++)
{
temp += "\t";
}
String x = isObject  "\"" + k + "\":" + LINE + temp + "{" : "{";
rightappend(x + LINE);
}
else
{
String x = "";
if(!isDeleteAndCont)
{
x = isObject  "\"" + k + "\":{" : "{";
}
else
{
x = isObject  "\\\"" + k + "\\\":{" : "{";
}
rightappend(x);
}
Object[] ids = ((IdScriptableObject) (obj))getIds();
int len = idslength;
int lev = level + 1;
for(int i = 0; i < len; i++)
{
String key = ids[i]toString();
Object object = ((IdScriptableObject) (obj))get(key, null);
if(object instanceof Undefined)
{
object = "undefined";
}
else if(null == object)
{
object = "null";
}
else if(object instanceof NativeFunction)
{
object = ((NativeFunction) (object))getEncodedSource();
object = Decompilerdecompile(objecttoString(), -1, new UintMap());
object = objecttoString()replaceAll("^\\(()\\)$", "$1}");
}
if(keymatches("^[\\d+\\]+$"))
{
object = ((IdScriptableObject) (obj))get(IntegerparseInt(key), null);
}
String value = objecttoString()replaceAll("^(+)\\0$", "$1")replaceAll("\"", "\'");
formatJSON(object, lev, key, value, true, i == len - 1, isDeletedSpace, isDeleteAndCont);
}
if(!isDeletedSpace)
{
for(int i = 0; i < level; i++)
{
rightappend("\t");
}
if(isLast)
{
rightappend("}" + LINE);
}
else
{
rightappend("}," + LINE);
}
}
else
{
if(isLast)
{
rightappend("}");
}
else
{
rightappend("},");
}
}
isObject = true;
}
else if(obj instanceof NativeArray)
{
if(!isDeletedSpace)
{
String temp = "";
for(int i = 0; i < level; i++)
{
temp += "\t";
}
String x = isObject  "\"" + k + "\":" + LINE + temp + "[" : "[";
rightappend(x + LINE);
}
else
{
String x = "";
if(!isDeleteAndCont)
{
x = isObject  "\"" + k + "\":[" : "[";
}
else
{
x = isObject  "\\\"" + k + "\\\":[" : "[";
}
rightappend(x);
}
Object[] ids = ((IdScriptableObject) (obj))getIds();
int len = idslength;
int lev = level + 1;
for(int i = 0; i < len; i++)
{
IdScriptableObject io = (IdScriptableObject) (obj);
Object object = ioget(i, null);
if(object instanceof Undefined)
{
object = "undefined";
}
else if(null == object)
{
object = "null";
}
else if(object instanceof NativeFunction)
{
object = ((NativeFunction) (object))getEncodedSource();
object = Decompilerdecompile(objecttoString(), -1, new UintMap());
object = objecttoString()replaceAll("^\\(()\\)$", "$1}");
}
String value = objecttoString()replaceAll("^(+)\\0$", "$1")replaceAll("\"", "\'");
formatJSON(object, lev, i + "", value, false, i == len - 1, isDeletedSpace, isDeleteAndCont);
}
if(!isDeletedSpace)
{
for(int i = 0; i < level; i++)
{
rightappend("\t");
}
if(isLast)
{
rightappend("]" + LINE);
}
else
{
rightappend("]," + LINE);
}
}
else
{
if(isLast)
{
rightappend("]");
}
else
{
rightappend("],");
}
}
isObject = false;
}
else
{
v = vreplaceAll("(\"|\\\\)", "\\\\$1");
String vv = "";
if(!isDeleteAndCont)
{
vv = isObject  ("\"" + k + "\": \"" + v + "\"") : ("\"" + v + "\"");
}
else
{
vv = isObject  ("\\\"" + k + "\\\": \\\"" + v + "\\\"") : ("\\\"" + v + "\\\"");
}
vv = isLast  vv : vv + ",";
if(!isDeletedSpace)
{
rightappend(vv + LINE);
}
else
{
rightappend(vv);
}
}
}
public static void main(String[] args)
{
new Myson();
}
}

第1章　绪论　111　传感器与现代测量系统　112　传感器的定义与组成　113　传感器的分类　214　传感器的基本特性　4141　传感器的静态特性　4142　传感器的动态特性　615　传感器的应用领域　1316　传感器的发展趋势　14本章小结　14课堂互动内容　15习题　15
第2章　光敏传感器　1621　光敏传感器的基本效应　16211　外光电效应　16212　内光电效应　1722　光敏二极管　18221　基本结构与工作原理　18222　光敏二极管的基本特性　19223　典型元件(2DU系列)　19224　典型电路设计举例　2023　光敏电阻　20231　基本工作原理　20232　典型元件　20233　典型电路设计举例　2124　色敏传感器　22241　基本工作原理　22242　典型元件　23243　典型电路设计举例　2325　红外热释电传感器　24251　基本工作原理与结构　24252　典型元件　25253　典型电路设计举例　25本章小结　26课堂互动内容　26习题　26
第3章　电阻式传感器　2831　电阻应变式传感器　28311　基本工作原理　28312　典型元件　36313　典型电路设计举例　3732　热电阻与热电偶　39321　基本工作原理　39322　典型元件　45323　典型电路设计举例　4633　热敏电阻　48331　基本工作原理　48332　典型元件　49333　典型电路设计举例　49本章小结　51课堂互动内容　51习题　52
第4章　电容式传感器　5441　电容式传感器的工作原理　54411　变极距型电容传感器　54412　变面积型电容传感器　56413　变介质型电容传感器　57414　电容传感器的灵敏度　5942　电容式传感器的测量电路　61421　桥式电路　61422　调频电路　62423　差动脉冲宽度调制电路　6243　电容式传感器的特点及误差分析　64431　电容式传感器的特点　64432　电容式传感器的误差分析　6544　电容式传感器的应用　67441　差动式电容压力传感器　67442　差动式电容加速度传感器　68443　差动式电容测厚传感器　69444　电容式料位传感器　69445　电容式液位传感器　70446　电容式物位传感器　72本章小结　73课堂互动内容　73习题　73
第5章　电感式传感器　7551　自感式传感器　75511　气隙型电感传感器　75512　螺管型电感传感器　8052　差动变压器式传感器　85521　工作原理　86522　特性分析　88523　测量电路　9053　电涡流式传感器　93531　工作原理　94532　等效电路　95533　结构特点　96534　测量电路　97本章小结　100课堂互动内容　100习题　100
第6章　压电式传感器　10361　压电式传感器概述　103611　压电式传感器的作用　103612　压电效应概念　103613　压电传感器的特点　10462　压电材料　104621　石英晶体　104622　压电陶瓷　10663　压电材料及压电元件的结构　107631　压电材料　107632　压电元件的常用结构形式　10864　压电式传感器测量电路　109641　压电式传感器的等效电路　109642　压电式传感器的测量电路　10965　压电式传感器基本结构和应用特点　11166　影响压电式传感器工作的主要因素　112本章小结　114课堂互动内容　114习题　114
第7章　传感器接口电路　11571　传感器信号的处理方法　115711　传感器信号的特点　115712　传感器信号的处理方法　11672　传感器的典型接口电路　116721　电桥电路　116722　信号放大接口电路　122723　A/D转换接口电路　13273　噪声抑制电路　141731　噪声来源分析　141732　噪声抑制的方法　143本章小结　145课堂互动内容　145习题　146
第8章　其他类型传感器　14781　磁电式传感器　147811　磁电式传感器的工作原理　147812　磁电式传感器的作用　14982　光纤传感器　150821　光纤的结构及传光原理　150822　光纤传感器应用　15183　超声波传感器　152831　超声波的基本知识　152832　超声波传感器工作原理　154833　超声波传感器的应用　15484　CCD传感器　156841　CCD的工作原理　157842　CCD的应用　16085　生物传感器　163本章小结　166课堂互动内容　166习题　166
第9章　集成数字式传感器　16791　DS18B20数字温度传感器　167911　结构和工作原理　167912　典型电路设计举例　169913　基于单片机的软件编程　17092　光强传感器TSL256x　174921　结构和工作原理　174922　典型电路设计举例　176923　基于单片机的软件编程　17793　MEMS数字集成加速度传感器　17894　MPL115A数字集成压力传感器　179941　结构和工作原理　179942　MPL115A接口板电路　181本章小结　182课堂互动内容　183习题　183
第10章　多传感器信息融合技术　184101　多传感器信息融合技术概述　1841011　多传感器信息融合技术的概念　1841012　多传感器信息融合技术的发展　1851013　多传感器信息融合技术的应用领域　186102　类型、数据特征及基本原理　1871021　传感器的类型及数据特征　1871022　多传感器信息融合的基本原理　187103　结构层次与功能模型　1881031　多传感器信息融合的结构模型　1881032　多传感器信息融合的层次模型　1891033　多传感器信息融合的功能模型　189104　多传感器信息融合的方法　1901041　多传感器信息融合的方法分类　1901042　随机类方法　1901043　计算智能方法　193105　多传感器信息融合的发展　194本章小结　195课堂互动内容　196习题　196
第11章　物联网技术　197111　物联网概述　1971111　物联网概念　1971112　物联网形成过程　1971113　物联网功能特征　1981114　物联网与互联网　199112　物联网技术体系框架　2001121　感知延伸层技术　2011122　网络层技术　2011123　应用层技术　2021124　共性支撑技术　2021125　物联网架构EPCglobal和UID　202113　物联网关键技术与相关技术　2041131　物联网四大关键技术　2041132　物联网相关技术　208114　物联网终端　2111141　物联网终端原理与作用　2121142　物联网终端的分类　2121143　物联网终端推广　212115　物联网标准体系　2131151　标准化对象划分　2131152　标准化体系划分　2131153　物联网标准化研究进展　214116　物联网应用与现状　2151161　物联网技术三大应用　2151162　全球物联网市场快速增长　2161163　中国物联网市场与应用　217117　物联网应用案例　2191171　物联网解决方案的关键要素　2191172　具体物联网服务解决方案　219118　未来展望——人类将进入物联网时代　2221181　具体物联网服务解决方案　2221182　“物联网”给物体赋予智能　2221183　实现“智能互联城市”　223本章小结　223课堂互动内容　224习题　224

基于单片机的智能冰箱系统
2021-05-23邓然邵鑫宇于剑光朱英坤
科学与生活订阅 2021年5期收藏
关键词：无线通信冰箱单片机
邓然 邵鑫宇 于剑光 朱英坤



摘要：互联网技术的日益发展带动了智能冰箱的市场占有率，家电接入物联网迈入高速市场化发展期，从而带有无线通信模块的智能家电迎来了发展期。智能冰箱能够进行不同模式间切换，自动适应不同环境，始终保持食物最佳储存状态，通过电脑或手机，可以对冰箱内食物数量、质量进行监控，为用户提供健康食谱，通过互联网进行网络下单补充食材，并能进行美食分享。本系统旨在设计一款智能冰箱系统，选用性能较高的STM32单片机进行系统搭建，使冰箱内环境参数恒定，可以通过智能化手段查看数据。利用DS18B20传感器实现对冷冻室温度测量。DHT11传感器实现对保鲜室内温湿度测量，可以通过屏幕查看当前温湿度。根据测量结果自动启动设备实现制冷，除霜。通过Wifi无线通信实现，终端设备查看数据。
关键词：冰箱;温度;单片机;无线通信
1绪论
11 课题研究的背景和意义
随着人们对智能新技术依赖和需求不断提高。智能家居成为了人们追求的目标。智能家居利用家庭住宅为平台，将目前多种成熟技术、智能化硬件、智能终端等进行应用，组建成一个智能化家居系统。在目前国家经济快速发展的同时，对于家居住宅节能减排、保护环境、绿色、低碳等要求下，智能家居控制设备所体现出的自身优越性，逐渐成为住宅行业未来发展追求的重点。
12 智能冰箱的研究现状
国外对智能家居的研究从1980年开始，到目前为止已经发展了三十多年，比中国起步早，大概经过了四次技术变化。
智能家居产品使用最多的是第三次智能家居技术，实现家中所有设备统一控制，不过第四次技术中使用IP技术，在一些发达国家已经开始研发，有相应的产品。
2013年4月，三星推出了一款名为T9000的智能冰箱，除了冰箱本身在外观上是四开门的设计外，最为吸引人眼球的是这款冰箱加载了安卓的系统，这款冰箱门上配备了一块10英寸的触摸屏，支持WiFi网络的连接，并且有自带的笔记应用程序Evernote
海信也在2012年11月份推出了博纳SMART智能冰箱，这款冰箱可以搭载物联云服务，引入全新的食品管理功能。2015年海尔公司发布“馨厨”互联网智能冰箱，自带10寸屏幕、立体声扬声器，通过此电子屏可以进行影音娱乐播放，生活咨询查询，以及网络交互等。
13 主要研究内容
基于单片机的智能电冰箱设计与实现，DS18B20温度传感器采集冰箱内冷冻室内温度，DHT11温湿度传感器采集冰箱冷藏室内温度和湿度，数据传送给STM32F103主控单元模块，OLED液晶显示数据。根据不同数据可以控制制冷设备和除霜设备，同时无线传输数据到终端设备显示，达到恒温恒湿的效果。
2 智能冰箱总方案设计
根据智能冰箱的特性可知，家居冰箱数据传输要求通信方式具有数据量小、传输距离比较近、节点多、安全系数高等特点，而无线通信具有自组网、多节点、低功耗、短延迟等特点，无疑是智能家居内部网络通信方式的最佳选择，所以在智能家居通信方式上采用WiFi等无线通讯方式相结合的形式。
21 系统分析
系统主要由以下部分组成：智能冰箱、远程服务器及智能移动终端（智能手机或PAD）。系统以STM32F103单片机为控制核心，利用DHTIl数字式温度传感器采集温度信号，并送入单片机处理后显示。然后把数据通过单片机的串口送入串口转Wi-Fi数据传输模块中，由该模块进行无线数据的收发。无线路由器进行中继和路由，远程服务器对收发的数据进行处理，并与智能移动终端进行通信，由智能移动终端对冰箱进行远程控制及远程状态显示。智能冰箱控制系统及无线系统结构框图如图2-1所示。
22 无线通信方案选择
本系统采用无线通信方式通信，将传感器采集到冰箱的数据经过无线方式传送到手机显示，同时通过此无线方式，进行控制。
222 Wifi
WiFi之所以能够风行全球，这与它的固有特性是分不开的，相比于其他无线通信技术，传输速度快、电力消耗非常低、无线链路更好的工作、高信号可靠性。采用wifi无线通信方式作为无线通信方案。
23 智能冰箱硬件选型
在智能冰箱系统的设计当中，硬件选择主要包括控制器芯片、温度传感器和WIFI芯片。同一个功能，可以选择不同的硬件，但是好的硬件对整个系统的稳定性、功耗和经济成本至关重要，因此，硬件的选择对于本研究方案至关重要。
231控制器芯片选择
该微处理器功能强大、价格低廉，工作电压在2～36V，具有多种省电模式，这保证了低功耗应用，工作环境温度在-40℃～+80℃/-40℃～+105℃，这显示了它可以在寒冬酷暑的季节稳定运行。
主要具有以下几种优势：
（1）成本低
（2）功能强大
（3）技术成熟
（4）功耗相对较低。
232冷藏室温湿度传感器选择
DHT11温湿度传感器也是一款含有已经校准的数字信号输出的温湿度传感器部分。具有的数字模块的采集技术与温湿度传感器的技术，保证了产品含有很好的可靠性与稳定性。这DHT11温湿度传感器如图2-3所示。
233冷冻室温度传感器选择
冷冻室需要对食品进行冷冻，所以需要选择一款量程适合低温检测的传感器。DS18B20是常用的数字温度传感器，其输出的是数字信号，具有体积小，硬件开销低，抗干扰能力强，精度高的特点。
234 Wifi模块选择
ATK-ESP8266是一款高性能串口-无线模块，它板载ESP8266模块，通过串口和主控芯片通讯，这样可以很方便和主控芯片进行连接，最终选取ATK-ESP8266作为系统的WiFi模块。
24 系统软件选型
在 STM32 主控芯片开发时采用的是Keil u Vision5 开发环境。它主要针对 ARM 处理器，特别是采用 ARM Cortex-M 作为内核的处理器。Keilu Vision5 可以兼容Keil u Vision4，并在Keil u Vision4 的基础上，加强了对 Cortex-M微控制器开发的支持，并且把传统的开发模式和界面分成了 MDK Core 和Software Packs 两部分。
经过方案讨论，最后制定了最终智能冰箱系统设计方案。硬件框图如图2-6所示。
3 系统软件设计
本文软件设计选择在STM32主控芯片开发时采用的是Keil u Vision5开发环境。采用JLINK仿真器进行研究。在进行系统设计的过程中应用了模块化的设计思路，也就是说系统中的各个环节由子函数的调用发挥作用。
31 软件总体设计
Keil u Vision5是keil公司2013年10月推出的一款主要针对使用u Vision5 IDE 集成开发工具，它主要针对ARM处理器，特别是采用ARM Cortex-M作为内核的处理器。
Keilu Vision5 可以兼容Keil u Vision4，并在Keil u Vision4 的基础上，加强了对Cortex-M微控制器开发的支持，并且把传统的开发模式和界面分成 MDK Core 和Software Packs 两部分。
JLINK仿真器是SEGGER公司推出的JTAG仿真器，主要是为支持仿真ARM内核芯片，能在KEIL、ADS等多种集成开发环境下支持大部分ARM系列内核的仿真。
4结论
本文设计一款简单实用价格低廉的智能冰箱系统。该系统采用STM32 作为硬件平台，配合嵌入式 *** 作系统实现智能控制的基本功能。该系统不追求华丽外表，主要是价格低廉、简单实用，着眼于低端市场。本文设计了一种智能冰箱系统，该系统基于Wifi无线通信技术实现冰箱内食品环境温湿度信息采集、冷藏室和冷冻室等温度远程调节与监控、信息提示功能、数据存储等集控制和信息管理于一体，全方位全过程数据质控的成套设备及控制管理系统，具有安全可靠、能耗低、保鲜效果好、健康卫生等优点。
参考文献
[1]洪鑫，陈功冰箱的网络智能化交互设计策略研究[J]机电产品开发与创新，2018，31（01）：16-18+22
[2]吕秀凤，焦其意，崔培培，高冬花综述智能冰箱的发展现状[J] 家电科技，2015，（11）：24-25
课题类别：黑龙江省教育科学“十四五”规划2021年度重点课题
课题名称：新工科背景下基于AIOT的物联网工程专业人才培养模式的探究
课题编号GJB1421618
哈尔滨华德学院 黑龙江哈尔滨 150028

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