基于Kinect的云智能實(shí)驗(yàn)室管理系統(tǒng)的制作方法
【專(zhuān)利摘要】本實(shí)用新型公開(kāi)了一種基于Kinect的云智能實(shí)驗(yàn)室管理系統(tǒng)，其特征在于，包括設(shè)于實(shí)驗(yàn)室的至少一實(shí)驗(yàn)室設(shè)備、控制端以及云服務(wù)器；每一所述實(shí)驗(yàn)室設(shè)備與實(shí)驗(yàn)室網(wǎng)關(guān)通過(guò)Zigbee組網(wǎng)技術(shù)連接；所述云服務(wù)器通過(guò)Internet與所述控制端連接，所述云服務(wù)器還通過(guò)Internet與實(shí)驗(yàn)室網(wǎng)關(guān)連接；所述控制端包括Kinect采集器。本實(shí)用新型通過(guò)Kinect輸入方式為云智能實(shí)驗(yàn)室檢測(cè)管理平臺(tái)提供姿勢(shì)追蹤及語(yǔ)音識(shí)別控制等直接操縱功能。
【專(zhuān)利說(shuō)明】基于Kinect的云智能實(shí)驗(yàn)室管理系統(tǒng)

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本實(shí)用新型涉及實(shí)驗(yàn)室管理平臺(tái)領(lǐng)域，尤其涉及一種基于Kinect的云智能實(shí)驗(yàn) 室管理系統(tǒng)。

【背景技術(shù)】
[0002] 隨著物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的發(fā)展和日趨成熟，傳統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)室檢測(cè)管理平臺(tái)逐漸向現(xiàn)代智能 化實(shí)驗(yàn)室檢測(cè)管理平臺(tái)轉(zhuǎn)變。目前，智能實(shí)驗(yàn)室檢測(cè)管理平臺(tái)的建設(shè)通常采用的通訊方式 有三種，藍(lán)牙、WIFI、ZIGBEE。由于前兩者成本高昂，設(shè)備擴(kuò)展性能較差，且一個(gè)網(wǎng)端最多對(duì) 應(yīng)10個(gè)端口。而ZIGBEE能無(wú)限制地接入新的端口，嵌入各種檢測(cè)設(shè)備。這是一種低成本、 低復(fù)雜度、高安全的雙向通訊技術(shù)，還能支持地理定位功能。然而，基于物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)建立的 智能實(shí)驗(yàn)室檢測(cè)管理平臺(tái)仍存在以下問(wèn)題：
[0003] (1)傳統(tǒng)服務(wù)器都是部署在物理機(jī)上，服務(wù)器長(zhǎng)期不斷運(yùn)行，設(shè)備老化情況突出， 性能逐漸下降，應(yīng)用軟件運(yùn)行的可靠性和穩(wěn)定性都受到極大的影響。
[0004] (2)傳統(tǒng)服務(wù)器數(shù)據(jù)安全性及計(jì)算能力不高，在應(yīng)用方面有局限性，無(wú)法實(shí)現(xiàn)資源 整合及滿足高性能計(jì)算的要求，不便于對(duì)大量檢測(cè)及管理數(shù)據(jù)進(jìn)行數(shù)據(jù)挖掘，尋找可供實(shí) 驗(yàn)室檢測(cè)管理進(jìn)一步利用的知識(shí)。
[0005] (3)實(shí)驗(yàn)室檢測(cè)管理平臺(tái)的設(shè)備智能控制主要停留在圖形界面的控制，無(wú)法實(shí)現(xiàn) 姿勢(shì)追蹤及語(yǔ)音識(shí)別控制等直接操縱功能；
[0006] (4)形式語(yǔ)言界面的復(fù)雜性、抽象性、對(duì)記憶負(fù)荷要求等限制了平臺(tái)應(yīng)用的深入和 拓展，即使通過(guò)參數(shù)范圍設(shè)定進(jìn)行自動(dòng)控制，應(yīng)用類(lèi)型依然受限；
[0007] (5)現(xiàn)階段的人機(jī)交互效率和用戶友好性以及系統(tǒng)的信息識(shí)別、理解能力不足以 實(shí)現(xiàn)"人機(jī)和諧"的多維信息空間發(fā)展云智能實(shí)驗(yàn)室檢測(cè)管理平臺(tái)。 實(shí)用新型內(nèi)容
[0008] 本實(shí)用新型的多個(gè)方面提供一種基于Kinect的云智能實(shí)驗(yàn)室管理系統(tǒng)，通過(guò) Kinect輸入方式為云智能實(shí)驗(yàn)室檢測(cè)管理平臺(tái)提供姿勢(shì)追蹤及語(yǔ)音識(shí)別控制等直接操縱 功能。
[0009] 本實(shí)用新型提供了一種基于Kinect的云智能實(shí)驗(yàn)室管理系統(tǒng)，包括設(shè)于實(shí)驗(yàn) 室的至少一實(shí)驗(yàn)室設(shè)備、控制端以及云服務(wù)器；每一所述實(shí)驗(yàn)室設(shè)備與實(shí)驗(yàn)室網(wǎng)關(guān)通過(guò) Zigbee組網(wǎng)技術(shù)連接；所述云服務(wù)器通過(guò)Internet與所述控制端連接，所述云服務(wù)器還通 過(guò)Internet與實(shí)驗(yàn)室網(wǎng)關(guān)連接；所述控制端包括Kinect采集器。
[0010] 作為上述技術(shù)方案的改進(jìn)，所述云服務(wù)器為服務(wù)器集群。
[0011] 作為上述技術(shù)方案的改進(jìn)，所述實(shí)驗(yàn)室設(shè)備包括各類(lèi)應(yīng)用設(shè)備和檢測(cè)設(shè)備。
[0012] 作為上述技術(shù)方案的改進(jìn)，所述應(yīng)用設(shè)備包括但不限于打印機(jī)、投影儀、電燈、空 調(diào)和門(mén)窗。
[0013] 作為上述技術(shù)方案的改進(jìn)，所述檢測(cè)設(shè)備包括電流互感器、電壓互感器、瓦斯傳感 器、溫度傳感器、濕度傳感器和/或光線傳感器。
[0014] 作為上述技術(shù)方案的改進(jìn)，所述檢測(cè)設(shè)備還包括網(wǎng)絡(luò)攝像頭。
[0015] 作為上述技術(shù)方案的改進(jìn)，所述控制端還包括PC、智能電視機(jī)、移動(dòng)電腦、平板電 腦、手機(jī)或PDA。
[0016] 作為上述技術(shù)方案的改進(jìn)，所述PC、智能電視機(jī)、移動(dòng)電腦、平板電腦、手機(jī)或PDA 內(nèi)置有報(bào)警裝置和/或通過(guò)有線/無(wú)線方式連接報(bào)警裝置。
[0017] 作為上述技術(shù)方案的改進(jìn)，所述Kinect采集器包括紅外攝影機(jī)、紅外攝像頭、彩 色攝像頭、麥克風(fēng)陣列和仰角控制馬達(dá)。
[0018] 與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實(shí)用新型公開(kāi)的基于Kinect的云智能實(shí)驗(yàn)室管理系統(tǒng)通過(guò) 采用云計(jì)算服務(wù)器為核心建設(shè)的云智能實(shí)驗(yàn)室檢測(cè)管理平臺(tái)為基礎(chǔ)，在云智能實(shí)驗(yàn)室檢測(cè) 管理平臺(tái)中引入Kinect，通過(guò)Kinect這種新穎的輸入方式為云智能實(shí)驗(yàn)室檢測(cè)管理平臺(tái) 的操控提供新思路，以手勢(shì)及語(yǔ)音作為輸入元素，轉(zhuǎn)化為系統(tǒng)可理解的命令，實(shí)現(xiàn)對(duì)系統(tǒng)的 智能操縱。

【專(zhuān)利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0019] 為了更清楚地說(shuō)明本實(shí)用新型實(shí)施例或現(xiàn)有技術(shù)中的技術(shù)方案，下面將對(duì)實(shí)施例 或現(xiàn)有技術(shù)描述中所需要使用的附圖作簡(jiǎn)單地介紹，顯而易見(jiàn)地，下面描述中的附圖僅僅 是本實(shí)用新型的一些實(shí)施例，對(duì)于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來(lái)講，在不付出創(chuàng)造性勞動(dòng)性的前 提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他的附圖。
[0020] 圖1是本實(shí)用新型一種基于Kinect的云智能實(shí)驗(yàn)室管理系統(tǒng)第一實(shí)施例的結(jié)構(gòu) 框圖。
[0021] 圖2是圖1所示的基于Kinect的云智能實(shí)驗(yàn)室管理系統(tǒng)的Kinect結(jié)構(gòu)示意圖；
[0022] 圖3是圖1所示的基于Kinect的云智能實(shí)驗(yàn)室管理系統(tǒng)的Kinect實(shí)現(xiàn)過(guò)程示意 圖。
[0023] 圖4是本實(shí)用新型一種基于Kinect的云智能實(shí)驗(yàn)室管理系統(tǒng)第二實(shí)施例的結(jié)構(gòu) 框圖。
[0024] 圖5是圖4所示的基于Kinect的云智能實(shí)驗(yàn)室管理系統(tǒng)的實(shí)體連接示意圖。

【具體實(shí)施方式】
[0025] 下面將結(jié)合本實(shí)用新型實(shí)施例中的附圖，對(duì)本實(shí)用新型實(shí)施例中的技術(shù)方案進(jìn)行 清楚、完整地描述，顯然，所描述的實(shí)施例僅僅是本實(shí)用新型一部分實(shí)施例，而不是全部的 實(shí)施例?；诒緦?shí)用新型中的實(shí)施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒(méi)有作出創(chuàng)造性勞動(dòng)前提下 所獲得的所有其他實(shí)施例，都屬于本實(shí)用新型保護(hù)的范圍。
[0026] 實(shí)施例1
[0027] 參見(jiàn)圖1，是本實(shí)用新型實(shí)施例提供的一種基于Kinect的云智能實(shí)驗(yàn)室管理系統(tǒng) 的結(jié)構(gòu)框圖。該基于Kinect的云智能實(shí)驗(yàn)室管理系統(tǒng)1包括：控制端10、設(shè)于云端20的 至少一個(gè)云服務(wù)器201以及設(shè)于實(shí)驗(yàn)室30的至少一實(shí)驗(yàn)室設(shè)備301，每一所述實(shí)驗(yàn)室設(shè) 備301與實(shí)驗(yàn)室網(wǎng)關(guān)302通過(guò)Zigbee組網(wǎng)技術(shù)連接。所述云端20的云服務(wù)器201通過(guò) Internet與所述控制端10連接，所述云端20的云服務(wù)器201還通過(guò)Internet與所述實(shí)驗(yàn) 室網(wǎng)關(guān)302連接。其中：
[0028] 該控制端10包括使用Kinect體感交互技術(shù)的Kinect采集器101?？刂贫?0通 過(guò)Kinect采集器101來(lái)識(shí)別并獲取定義好的手勢(shì)指令合語(yǔ)音指令。
[0029] 該實(shí)驗(yàn)室30中的實(shí)驗(yàn)室設(shè)備301包括但不限于計(jì)算機(jī)、打印機(jī)、投影儀、電燈、空 調(diào)和/或門(mén)窗等的應(yīng)用設(shè)備。實(shí)驗(yàn)室網(wǎng)關(guān)302是實(shí)驗(yàn)室資源管理和配置中心，完成實(shí)驗(yàn)室 組網(wǎng)和節(jié)點(diǎn)控制等功能。實(shí)驗(yàn)室網(wǎng)關(guān)302通過(guò)Zigbee組網(wǎng)技術(shù)連接實(shí)驗(yàn)室網(wǎng)絡(luò)中各開(kāi)關(guān) 節(jié)點(diǎn)（即各個(gè)實(shí)驗(yàn)室設(shè)備），通過(guò)標(biāo)準(zhǔn)的通信協(xié)議對(duì)內(nèi)實(shí)現(xiàn)智能實(shí)驗(yàn)室內(nèi)部網(wǎng)絡(luò)（即各個(gè)實(shí) 驗(yàn)室設(shè)備）的管理和控制，對(duì)外作為實(shí)驗(yàn)室網(wǎng)絡(luò)和外部網(wǎng)絡(luò)的信息交互接口，即實(shí)驗(yàn)室網(wǎng) 關(guān)302將外部網(wǎng)絡(luò)（例如云服務(wù)器）發(fā)送過(guò)來(lái)的控制數(shù)據(jù)發(fā)送給對(duì)應(yīng)的實(shí)驗(yàn)室設(shè)備，以及 將各個(gè)設(shè)備的狀態(tài)等信息數(shù)據(jù)發(fā)送給外部網(wǎng)絡(luò)（例如云服務(wù)器）。該實(shí)驗(yàn)室30中的實(shí)驗(yàn)室 設(shè)備301還可包括檢測(cè)設(shè)備（圖未示）。
[0030] 該云端優(yōu)選為多個(gè)云服務(wù)器201構(gòu)成的云服務(wù)器集群。每個(gè)云服務(wù)器201通過(guò) Internet與控制端10連接以接收來(lái)自控制端（Kinect采集器101)的指令，并向控制端提 供實(shí)驗(yàn)室管理系統(tǒng)的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)或歷史數(shù)據(jù)。另外，每個(gè)云服務(wù)器201通過(guò)Internet接收來(lái) 自實(shí)驗(yàn)室網(wǎng)關(guān)302的數(shù)據(jù)并存儲(chǔ)，并根據(jù)內(nèi)置策略或來(lái)自控制端10的指令將控制數(shù)據(jù)傳輸 給實(shí)驗(yàn)室網(wǎng)關(guān)302。從而實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)虛擬化管理，縮減并明確了網(wǎng)關(guān)的任務(wù)，便于實(shí)驗(yàn)室網(wǎng)關(guān) 302的標(biāo)準(zhǔn)化和通用性。提供安全可靠地?cái)?shù)據(jù)存儲(chǔ)中心，對(duì)存儲(chǔ)的大量數(shù)據(jù)進(jìn)行數(shù)據(jù)挖掘， 尋找可供進(jìn)一步利用的數(shù)據(jù)。
[0031] 在本實(shí)施例中，該Kinect采集器101 -種三維體感攝像傳感器，可以同時(shí)獲取彩 色圖像信息和深度圖像信息，并可以進(jìn)行實(shí)時(shí)人體骨骼跟蹤，同時(shí)可以麥克風(fēng)語(yǔ)音輸入和 語(yǔ)音識(shí)別功能。如圖2所示，Kinect采集器101主要包括紅外攝影機(jī)1011、紅外攝像頭 1012、彩色攝像頭1013、麥克風(fēng)陣列1014和仰角控制馬達(dá)1015,其中：
[0032] 紅外攝影機(jī)1011:主動(dòng)投射近紅外光譜，照射到粗糙物體、或是穿透毛玻璃后，光 譜發(fā)生扭曲，會(huì)形成隨機(jī)的反射斑點(diǎn)，即散斑，進(jìn)而能被紅外攝像頭讀取；
[0033] 紅外攝像頭1012:分析紅外光譜，創(chuàng)建可視范圍內(nèi)的人體、物體的深度3D圖像；
[0034] 彩色攝像頭1013: -般常用的RGB攝像頭，用于獲取視角范圍內(nèi)的彩色信息；
[0035] 麥克風(fēng)陣列1014:聲音從4個(gè)麥克風(fēng)采集，同時(shí)過(guò)濾背景噪聲，可定位生源。
[0036] 仰角控制馬達(dá)1015:可編程控制仰角的馬達(dá)，用于獲取最佳視角，實(shí)現(xiàn)追焦功能。
[0037] 為了實(shí)現(xiàn)對(duì)實(shí)驗(yàn)室檢測(cè)及應(yīng)用設(shè)備的控制，在本實(shí)施例中，可以預(yù)先對(duì)Kinect采 集器101定義好各種實(shí)驗(yàn)室設(shè)備301的操縱手勢(shì)和語(yǔ)音識(shí)別指令，進(jìn)行個(gè)性化定義。例如， 操作指令自定義可以如表1所示：
[0038]

【權(quán)利要求】
1. 一種基于Kinect的云智能實(shí)驗(yàn)室管理系統(tǒng)，其特征在于，包括設(shè)于實(shí)驗(yàn)室的至少一 實(shí)驗(yàn)室設(shè)備、控制端以及云服務(wù)器；每一所述實(shí)驗(yàn)室設(shè)備與實(shí)驗(yàn)室網(wǎng)關(guān)通過(guò)Zigbee組網(wǎng)技 術(shù)連接；所述云服務(wù)器通過(guò)Internet與所述控制端連接，所述云服務(wù)器還通過(guò)Internet與 實(shí)驗(yàn)室網(wǎng)關(guān)連接；所述控制端包括Kinect采集器。
2. 如權(quán)利要求1所述的基于Kinect的云智能實(shí)驗(yàn)室管理系統(tǒng)，其特征在于，所述云服 務(wù)器為服務(wù)器集群。
3. 如權(quán)利要求1所述的基于Kinect的云智能實(shí)驗(yàn)室管理系統(tǒng)，其特征在于，所述實(shí)驗(yàn) 室設(shè)備包括但不限于計(jì)算機(jī)、打印機(jī)、投影儀、電燈、空調(diào)和/或門(mén)窗的應(yīng)用設(shè)備。
4. 如權(quán)利要求1所述的基于Kinect的云智能實(shí)驗(yàn)室管理系統(tǒng)，其特征在于，所述實(shí)驗(yàn) 室設(shè)備還包括檢測(cè)設(shè)備。
5. 如權(quán)利要求4所述的基于Kinect的云智能實(shí)驗(yàn)室管理系統(tǒng)，其特征在于，所述檢測(cè) 設(shè)備包括電流互感器、電壓互感器、瓦斯傳感器、溫度傳感器、濕度傳感器和/或光線傳感 器。
6. 如權(quán)利要求4所述的基于Kinect的云智能實(shí)驗(yàn)室管理系統(tǒng)，其特征在于，所述檢測(cè) 設(shè)備還包括網(wǎng)絡(luò)攝像頭。
7. 如權(quán)利要求6所述的基于Kinect的云智能實(shí)驗(yàn)室管理系統(tǒng)，其特征在于，所述控制 端還包括PC、智能電視機(jī)、移動(dòng)電腦、平板電腦、手機(jī)或PDA。
8. 如權(quán)利要求7所述的基于Kinect的云智能實(shí)驗(yàn)室管理系統(tǒng)，其特征在于，所述PC、 智能電視機(jī)、移動(dòng)電腦、平板電腦、手機(jī)或PDA內(nèi)置有報(bào)警裝置和/或通過(guò)有線/無(wú)線方式 連接報(bào)警裝置。
9. 如權(quán)利要求1所述的基于Kinect的云智能實(shí)驗(yàn)室管理系統(tǒng)，其特征在于，所述 Kinect采集器包括紅外攝影機(jī)、紅外攝像頭、彩色攝像頭、麥克風(fēng)陣列和仰角控制馬達(dá)。
【文檔編號(hào)】G05B19/418GK204189004SQ201420609751
【公開(kāi)日】2015年3月4日 申請(qǐng)日期:2014年10月21日 優(yōu)先權(quán)日:2014年10月21日
【發(fā)明者】張福錚, 刑濤, 郭曉斌, 許愛(ài)東, 楊航, 陳華軍, 吳爭(zhēng)榮, 張廣清, 蔡淵, 蒙家曉, 關(guān)澤武 申請(qǐng)人:海南電網(wǎng)公司, 南方電網(wǎng)科學(xué)研究院有限責(zé)任公司