基于Kinect的云智能實驗室管理系統的制作方法
【專利摘要】本實用新型公開了一種基于Kinect的云智能實驗室管理系統，其特征在于，包括設于實驗室的至少一實驗室設備、控制端以及云服務器；每一所述實驗室設備與實驗室網關通過Zigbee組網技術連接；所述云服務器通過Internet與所述控制端連接，所述云服務器還通過Internet與實驗室網關連接；所述控制端包括Kinect采集器。本實用新型通過Kinect輸入方式為云智能實驗室檢測管理平臺提供姿勢追蹤及語音識別控制等直接操縱功能。
【專利說明】基于Kinect的云智能實驗室管理系統
【技術領域】
[0001] 本實用新型涉及實驗室管理平臺領域，尤其涉及一種基于Kinect的云智能實驗 室管理系統。
【背景技術】
[0002] 隨著物聯網技術的發展和日趨成熟，傳統的實驗室檢測管理平臺逐漸向現代智能 化實驗室檢測管理平臺轉變。目前，智能實驗室檢測管理平臺的建設通常采用的通訊方式 有三種，藍牙、WIFI、ZIGBEE。由于前兩者成本高昂，設備擴展性能較差，且一個網端最多對 應10個端口。而ZIGBEE能無限制地接入新的端口，嵌入各種檢測設備。這是一種低成本、 低復雜度、高安全的雙向通訊技術，還能支持地理定位功能。然而，基于物聯網技術建立的 智能實驗室檢測管理平臺仍存在以下問題：
[0003] (1)傳統服務器都是部署在物理機上，服務器長期不斷運行，設備老化情況突出， 性能逐漸下降，應用軟件運行的可靠性和穩定性都受到極大的影響。
[0004] (2)傳統服務器數據安全性及計算能力不高，在應用方面有局限性，無法實現資源 整合及滿足高性能計算的要求，不便于對大量檢測及管理數據進行數據挖掘，尋找可供實 驗室檢測管理進一步利用的知識。
[0005] (3)實驗室檢測管理平臺的設備智能控制主要停留在圖形界面的控制，無法實現 姿勢追蹤及語音識別控制等直接操縱功能；
[0006] (4)形式語言界面的復雜性、抽象性、對記憶負荷要求等限制了平臺應用的深入和 拓展，即使通過參數范圍設定進行自動控制，應用類型依然受限；
[0007] (5)現階段的人機交互效率和用戶友好性以及系統的信息識別、理解能力不足以 實現"人機和諧"的多維信息空間發展云智能實驗室檢測管理平臺。 實用新型內容
[0008] 本實用新型的多個方面提供一種基于Kinect的云智能實驗室管理系統，通過 Kinect輸入方式為云智能實驗室檢測管理平臺提供姿勢追蹤及語音識別控制等直接操縱 功能。
[0009] 本實用新型提供了一種基于Kinect的云智能實驗室管理系統，包括設于實驗 室的至少一實驗室設備、控制端以及云服務器；每一所述實驗室設備與實驗室網關通過 Zigbee組網技術連接；所述云服務器通過Internet與所述控制端連接，所述云服務器還通 過Internet與實驗室網關連接；所述控制端包括Kinect采集器。
[0010] 作為上述技術方案的改進，所述云服務器為服務器集群。
[0011] 作為上述技術方案的改進，所述實驗室設備包括各類應用設備和檢測設備。
[0012] 作為上述技術方案的改進，所述應用設備包括但不限于打印機、投影儀、電燈、空 調和門窗。
[0013] 作為上述技術方案的改進，所述檢測設備包括電流互感器、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] 作為上述技術方案的改進，所述檢測設備還包括網絡攝像頭。
[0015] 作為上述技術方案的改進，所述控制端還包括PC、智能電視機、移動電腦、平板電 腦、手機或PDA。
[0016] 作為上述技術方案的改進，所述PC、智能電視機、移動電腦、平板電腦、手機或PDA 內置有報警裝置和/或通過有線/無線方式連接報警裝置。
[0017] 作為上述技術方案的改進，所述Kinect采集器包括紅外攝影機、紅外攝像頭、彩 色攝像頭、麥克風陣列和仰角控制馬達。
[0018] 與現有技術相比，本實用新型公開的基于Kinect的云智能實驗室管理系統通過 采用云計算服務器為核心建設的云智能實驗室檢測管理平臺為基礎，在云智能實驗室檢測 管理平臺中引入Kinect，通過Kinect這種新穎的輸入方式為云智能實驗室檢測管理平臺 的操控提供新思路，以手勢及語音作為輸入元素，轉化為系統可理解的命令，實現對系統的 智能操縱。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0019] 為了更清楚地說明本實用新型實施例或現有技術中的技術方案，下面將對實施例 或現有技術描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅 是本實用新型的一些實施例，對于本領域普通技術人員來講，在不付出創造性勞動性的前 提下，還可以根據這些附圖獲得其他的附圖。
[0020] 圖1是本實用新型一種基于Kinect的云智能實驗室管理系統第一實施例的結構 框圖。
[0021] 圖2是圖1所示的基于Kinect的云智能實驗室管理系統的Kinect結構示意圖；
[0022] 圖3是圖1所示的基于Kinect的云智能實驗室管理系統的Kinect實現過程示意 圖。
[0023] 圖4是本實用新型一種基于Kinect的云智能實驗室管理系統第二實施例的結構 框圖。
[0024] 圖5是圖4所示的基于Kinect的云智能實驗室管理系統的實體連接示意圖。
【具體實施方式】
[0025] 下面將結合本實用新型實施例中的附圖，對本實用新型實施例中的技術方案進行 清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例僅僅是本實用新型一部分實施例，而不是全部的 實施例。基于本實用新型中的實施例，本領域普通技術人員在沒有作出創造性勞動前提下 所獲得的所有其他實施例，都屬于本實用新型保護的范圍。
[0026] 實施例1
[0027] 參見圖1，是本實用新型實施例提供的一種基于Kinect的云智能實驗室管理系統 的結構框圖。該基于Kinect的云智能實驗室管理系統1包括：控制端10、設于云端20的 至少一個云服務器201以及設于實驗室30的至少一實驗室設備301，每一所述實驗室設 備301與實驗室網關302通過Zigbee組網技術連接。所述云端20的云服務器201通過 Internet與所述控制端10連接，所述云端20的云服務器201還通過Internet與所述實驗 室網關302連接。其中：
[0028] 該控制端10包括使用Kinect體感交互技術的Kinect采集器101。控制端10通 過Kinect采集器101來識別并獲取定義好的手勢指令合語音指令。
[0029] 該實驗室30中的實驗室設備301包括但不限于計算機、打印機、投影儀、電燈、空 調和/或門窗等的應用設備。實驗室網關302是實驗室資源管理和配置中心，完成實驗室 組網和節點控制等功能。實驗室網關302通過Zigbee組網技術連接實驗室網絡中各開關 節點（即各個實驗室設備），通過標準的通信協議對內實現智能實驗室內部網絡（即各個實 驗室設備）的管理和控制，對外作為實驗室網絡和外部網絡的信息交互接口，即實驗室網 關302將外部網絡（例如云服務器）發送過來的控制數據發送給對應的實驗室設備，以及 將各個設備的狀態等信息數據發送給外部網絡（例如云服務器）。該實驗室30中的實驗室 設備301還可包括檢測設備（圖未示）。
[0030] 該云端優選為多個云服務器201構成的云服務器集群。每個云服務器201通過 Internet與控制端10連接以接收來自控制端（Kinect采集器101)的指令，并向控制端提 供實驗室管理系統的實時數據或歷史數據。另外，每個云服務器201通過Internet接收來 自實驗室網關302的數據并存儲，并根據內置策略或來自控制端10的指令將控制數據傳輸 給實驗室網關302。從而實現網絡虛擬化管理，縮減并明確了網關的任務，便于實驗室網關 302的標準化和通用性。提供安全可靠地數據存儲中心，對存儲的大量數據進行數據挖掘， 尋找可供進一步利用的數據。
[0031] 在本實施例中，該Kinect采集器101 -種三維體感攝像傳感器，可以同時獲取彩 色圖像信息和深度圖像信息，并可以進行實時人體骨骼跟蹤，同時可以麥克風語音輸入和 語音識別功能。如圖2所示，Kinect采集器101主要包括紅外攝影機1011、紅外攝像頭 1012、彩色攝像頭1013、麥克風陣列1014和仰角控制馬達1015,其中：
[0032] 紅外攝影機1011:主動投射近紅外光譜，照射到粗糙物體、或是穿透毛玻璃后，光 譜發生扭曲，會形成隨機的反射斑點，即散斑，進而能被紅外攝像頭讀取；
[0033] 紅外攝像頭1012:分析紅外光譜，創建可視范圍內的人體、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的彩色信息；
[0035] 麥克風陣列1014:聲音從4個麥克風采集，同時過濾背景噪聲，可定位生源。
[0036] 仰角控制馬達1015:可編程控制仰角的馬達，用于獲取最佳視角，實現追焦功能。
[0037] 為了實現對實驗室檢測及應用設備的控制，在本實施例中，可以預先對Kinect采 集器101定義好各種實驗室設備301的操縱手勢和語音識別指令，進行個性化定義。例如， 操作指令自定義可以如表1所示：
[0038]
【權利要求】
1. 一種基于Kinect的云智能實驗室管理系統，其特征在于，包括設于實驗室的至少一 實驗室設備、控制端以及云服務器；每一所述實驗室設備與實驗室網關通過Zigbee組網技 術連接；所述云服務器通過Internet與所述控制端連接，所述云服務器還通過Internet與 實驗室網關連接；所述控制端包括Kinect采集器。
2. 如權利要求1所述的基于Kinect的云智能實驗室管理系統，其特征在于，所述云服 務器為服務器集群。
3. 如權利要求1所述的基于Kinect的云智能實驗室管理系統，其特征在于，所述實驗 室設備包括但不限于計算機、打印機、投影儀、電燈、空調和/或門窗的應用設備。
4. 如權利要求1所述的基于Kinect的云智能實驗室管理系統，其特征在于，所述實驗 室設備還包括檢測設備。
5. 如權利要求4所述的基于Kinect的云智能實驗室管理系統，其特征在于，所述檢測 設備包括電流互感器、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. 如權利要求4所述的基于Kinect的云智能實驗室管理系統，其特征在于，所述檢測 設備還包括網絡攝像頭。
7. 如權利要求6所述的基于Kinect的云智能實驗室管理系統，其特征在于，所述控制 端還包括PC、智能電視機、移動電腦、平板電腦、手機或PDA。
8. 如權利要求7所述的基于Kinect的云智能實驗室管理系統，其特征在于，所述PC、 智能電視機、移動電腦、平板電腦、手機或PDA內置有報警裝置和/或通過有線/無線方式 連接報警裝置。
9. 如權利要求1所述的基于Kinect的云智能實驗室管理系統，其特征在于，所述 Kinect采集器包括紅外攝影機、紅外攝像頭、彩色攝像頭、麥克風陣列和仰角控制馬達。
【文檔編號】G05B19/418GK204189004SQ201420609751
【公開日】2015年3月4日 申請日期:2014年10月21日 優先權日:2014年10月21日
【發明者】張福錚, 刑濤, 郭曉斌, 許愛東, 楊航, 陳華軍, 吳爭榮, 張廣清, 蔡淵, 蒙家曉, 關澤武 申請人:海南電網公司, 南方電網科學研究院有限責任公司