周蕊、王聪的第三次作业
| 这个作业属于哪个课程 | https://edu.cnblogs.com/campus/zjlg/rjjc |
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| 这个作业的目标 | 以小组为单位，完成一个电梯演讲作业 |
| 姓名-学号 | 周蕊-2022329301039、王聪2022329301036 |
视频链接： http://xhslink.com/a/EbZ16dimtNp0
1.产品介绍
1.1. 产品简介
实验室是高校开展教学科研和自主创新活动的关键部分，也是人才培养的一个重要场所。如何保障实验室安全且如何有效减少设备的维护和管理成本也就成了实验室管理中至关重要的问题。本项目产品针对高校电子类实验室的安全监管问题，提出一种基于5G物联网和虚拟现实技术的实验室数字孪生方案。该系统方案构建一种实验室态势感知物联网系统，并根据实体实验室状态开发VR模型，通过MQTT网络通信实现物联网感知数据与VR模型的交互，真正实现实验室的数字孪生。
1.2. 研究方面
本项目将主要展开以下几个方面的研究工作：
- （1）实验室用电器和环境参数检测方案及状态预测模型的研究。构建实验室电器状态和实验室环境状态多维度立体感知方案，实现实验室安全预警。
- （2）基于MAIX-III和YOLOv5深度学习网络的实验室人员状态监测。以MAIX-III智能控制器为边缘计算节点，利用深度学习通过对实验室内监控视频帧的分析实现的实验人员数量和异常行为的监测推理。
- （3）开发基于5G模块的实验室管理物联网系统。构建的物联网系统将实验室电器用电状态、环境参数检测感知与实验室人员状态监测融合起来，并实现与OneNET云平台的通信。根据人员状态不同情况，智能启停相关电器。
- （4）基于虚拟现实和物联网技术构造数字孪生实验室。以Unity 3D引擎为工具开发实验室的VR模型，利用MQTT等通信协议实现VR模型与OneNET物联网数据的虚实交互。数。
1.3. 针对客户
我们的产品“基于5G物联网和虚拟现实的数字孪生实验室”，是为了解决高校实验室安全管理中存在的诸多问题，特别是针对电子类实验室的安全监管难题。当前高校实验室面临着安全事故频发、安全管理信息化水平不足、现有监测系统实时性和智能化程度低以及数据利用不充分等问题。例如，因实验室人员操作不当引发的电气安全事故时有发生，而现有的信息化管理软件主要侧重于人员管理和基本信息维护，无法对实验室运行数据进行有效监控和实时分析。
2. 竞争优势与解决办法
目前市场上虽然有一些实验室安全管理相关的方案，但大多存在功能单一、智能化程度低等问题。我们的项目创新性地提出利用5G物联网和虚拟现实技术构建数字孪生实验室，拓展了数字孪生技术在实验室健康管理、安全监控方面的工程应用；针对实验室态势感知提出融合多种传感器和机器学习的解决方案，实现多维度立体感知和人员状态检测边缘；利用5G通信模块和OneNET云平台实现数据透传存储和可视化，这是我们相较于竞争对手的显著优势。
我们有独特的办法来解决这些问题。通过融合5G物联网技术、虚拟现实技术、机器学习和深度学习算法等，构建数字孪生实验室。利用多种传感器精确检测实验室用电器和环境参数，如采用CS5460、精密交流电压电流通用互感器、DHT11数字温湿度传感器及MQ - 2烟雾传感器等进行多维度立体感知；以MAIX - III智能控制器为边缘计算节点，结合YOLOv5深度学习网络实现实验室人员状态的准确监测；开发基于5G模块的物联网系统，实现数据的低时延传输和智能控制；运用Unity 3D引擎构建VR模型，实现与物联网数据的虚实交互，并基于神经网络算法对实验室设备进行故障预测与健康管理。
3. 产品好处与创新
3.1.产品好处
它能带来诸多好处：安全预警准确率超90%，监控系统准确率超90%，减少事故保障人员安全；虚拟与真实设备实时同步交互，数据低延时透传，方便远程管理，降低设备损毁与环境恢复成本。
3.1.创新点
（1）本产品提出利用5G物联网和虚拟现实技术构建数字孪生实验室。通过5G通信和互联网通信技术实现虚拟和现实实验室状态的同步，拓展了数字孪生技术在实验室健康管理、安全监控方面的工程应用。
（2）本产品针对实验室态势感知提出一种融合多种传感器和机器学习的解决方案。利用多种传感技术手段实现实验室电器状态和实验室环境状态多维度立体感知和推理判断，并基于MAIX-III和YOLOv5的实现实验室人员状态的检测边缘。
（3）本产品利用5G通信模块和OneNET云平台实现各项参数数据的透传存储和可视化。开发基于OneNET云平台实验室监控物联网系统的数据可视化应用，使得管理人员能方便地利用互联网观测实验室运行数据。
4. 产品思路规划
