物联网综合应用创新实训平台

2019-08-21 23:57

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物联网综合应用创新实训平台

物联网综合应用创新实训平台，包含了完整的物联网架构，包括：感知层、网络层和应用层实例的实验实训设备。

它以创新性的项目实践网板为基础环境，提供智能家居、智能农业、智能安防、智能医疗、城市环境、智慧工厂、智能考勤等实践组件包，每个实践组件包能够完成一个完整的物联网应用实训案例。学生可以使用组件包、线材、接插件、软件资源，从零开始，自由设计各种类型的物联网应用项目，为学生提供一个良好的创新实践、课程设计、毕业设计环境。

实训平台针对物联网的应用实训提供以下软硬件支撑：

1）基础硬件：包含网关、节点构成，覆盖无线传感网、ZigBee无线通信、Wi-Fi无线网络、3G无线通信、Android移动开发、嵌入式开发、传感器技术、执行控制、HTML5 web开发、JavaScript等技术；

2）实训模块：采用工业级高精度传感器、执行器，基于行业的一种具体应用进行功能模块的设计，提供完整的硬件驱动层、应用层（Android和web）、协议调试等教学实训内容；

3）实训项目：通过实训挂板提供的硬件模块，组合形成的各种复杂应用场景，提供完整的硬件驱动层、应用层（Android和web）、协议调试等教学实训内容；

4）综合案例：基于物联网结合到具体行业的应用案例，提供完整的案例开发手册及相关源码。

实训平台结构上使用工业铝型材和冷轧钢板，采用三段式孔板设计。孔板通过线槽分割成5行*4列的宫格结构，每个硬件物元均采用统一规格大小的磁铁面板固定，可随意安装到孔板的宫格中使用，方便装卸非常适合快速多次的实践教学，非常灵活方便。多名学生可同时对设备进行操作实验。

实训平台三段式孔板基本配置如下所示：

1）挂板采用全钢结构，展开尺寸1.6米×0.7米×1.85米（长宽高）收缩尺寸为0.7米×0.7米×1.85米（长宽高）。

2）联式挂板，有3个并联的操作位，每个挂板可同时供3个学生使用。

3）面板采用模块化5*4宫格设计设计，每个宫格可放置一个硬件物元，中间采用线槽进行隔离，线槽可供电源线和传感器信号线进行走线，清晰美观。

4）每个硬件物元采用统一规格大小的磁铁面板固定，可紧密吸合到孔板上紧密贴合使用，同时拆卸调试也非常方便。

5）根据学生的项目需求可从硬件物元库选择合适的硬件，进行安装设计，实现个性化的物联网项目原型设计，包含：智能家居、智能农业、智能安防、智能医疗、城市环境、智慧工厂、智能考勤等。

基于应用实训平台提供的基础模块，可完成以下实验：

序号	传感器	实训模块内容
1	温湿度传感器	环境温湿度信息采集
2	PM传感器	室内空气PM质量监测
3	光照度传感器	农作物光强监测及曲线展示
4	CO2传感器	农业大棚CO2监测与曲线展示
5	燃气探测器	厨房燃气安全监测与报警
6	火焰探测器	仓库仓储火焰监测与报警
7	人体红外探测器	室内人员入侵与防护报警
8	窗磁探测器	门窗非法闯入监测与报警
9	360红外遥控器	无线智能红外遥控器设计
10	RGB红外LED灯	无线智能LED控制
11	红外非接触体温传感器、光电式心率传感器、血压脉搏传感器	自助健康医疗信息采集
12	电表	远程无线智能电表的设计
13	RFID阅读器	智能无线门禁系统的设计
14	电子锁、门禁开关	智能无线门锁系统设计
15	智能插排	智能无线插座系统的设计
16	三色警示器	智能无线报警器的设计
17	小型风扇	无线排风扇的远程控制
18	工业紧急按钮	无线智能紧急预警按钮
19	继电器组	无线控制器开关的设计
20	接近开关	工厂流水线物品的分拣系统
21	电磁阀	智能无线可控电磁阀系统
22	步进电机	智能无线电机自控系统
23	水泵	智能无线控制水泵系统
24	气泵	智能无线控制气泵系统
25	土壤温度水分传感器	智能无线土壤温湿度检测
26	水位水温传感器	智能无线水位水温测量系统
27	pH值传感器	智能无线水体pH值测量系统
28	风速传感器、风向传感器	室外风速风向检测仪
29	智能小车	智能小车远程驾驶系统
30	智能小车	智能小车摄像头采集系统
31	IP摄像头	远程无线摄像头监护系统
32	智云网关集成	GSM短信通知系统设计
33	智云网关集成	GPS位置定位系统设计

针对平台基础硬件和实训模块，可以组合形成的各种复杂应用场景，平台教学实训内容提供完整的硬件驱动层、应用层（Android和web）、协议调试等项目资源包，为学生课设、毕设、竞赛提供支撑。

序号	项目名称	项目描述
1	城市环境信息采集系统	 硬件：温湿度、光照度、PM、CO2、智云节点、智云网关；  对城市的各个气象监测点的环境数据进行实时监测；  发布城市雾霾、温湿度等环境数据动态分布图；  定时进行城市气象播报；  接入微信官方公众号，对城市出行及日常生活进行有效的提醒预警。
2	基于家居的安防监控系统	 硬件：燃气、火焰、人体红外、窗磁、报警、IP摄像头、智云节点、智云网关；  检测室内是否有燃气泄漏，着火，人员入侵等；  对室内异常进行报警，抓拍；  定时播报室内是否异常；  接入微信官方公众号，对室内安全防护进行及时预警报警。
3	基于家居的电器远程控制系统	 硬件：360红外全景遥控器、RGB红外LED灯、智云节点、智云网关；  远程控制LED的亮灭；  远程改变LED颜色、闪烁状态；  定时回传LED的亮灭状态；  接入微信官方公众号，通过微信对家用电器进行控制。
4	远程医疗监护档案系统设计	 硬件：红外体温、光电脉搏、血压传感器、智云节点、智云网关；  非接触式的测量体温和脉搏，血压测量；  记录体温、脉搏、血压数据档案；  发布体温、脉搏、血压曲线，计算健康指数；  接入微信官方公众号，分享查看健康数据。
5	基于家居的智能能耗管理系统	 硬件：智能电表、智能插座、智云节点、智云网关；  实时远程监测用用电量；  发布功率曲线，实时监控用电器功率；  用电量超标、功率超标，自动断电操作；  接入微信官方公众号，分享能耗数据。
6	智能安防及智能门禁系统	 硬件：RFID阅读器、电磁锁、门禁开关、IP摄像头、智云节点、智云网关；  合法用户刷卡开门，非法用户刷卡不开门；  按键开门；  进门拍照  记录刷卡卡号；  接入微信官方公众号，查看刷卡卡号和门禁状态，以及进门人员。
7	工厂自动化作业及保障系统	 硬件：紧急按钮、报警器、接近开关、电磁阀、智云节点、智云网关；  紧急按钮动作时触发报警器；  同时触发电磁阀，使之关闭；  定时播报紧急按钮、电磁阀、报警器、接近开关的状态；  接入微信官方公众号，查看各传感器状态。
8	基于农业的土壤调节系统	 硬件：土壤温度水分传感器、水泵、智云节点、智云网关；  土壤水分超过设定的水分下限，自动开启水泵进行灌溉，达到水分上限，关闭水泵；  可远程手动打开/关闭水泵；  实时监控土壤温度和水分，发布土壤温度水分曲线；  接入微信官方公众号，查看土壤温度水分数据。
9	基于农业的光强调节系统	 硬件：光照度传感器、遮阳（步进）电机、RGB红外LED、智云节点、智云网关；  实时监控大棚光强度，对大棚内的光照度进行动态调节，当光照太强，打开遮阳板，光照太弱，打开补光灯（LED）  可远程手动打开/关闭补光灯、遮阳板；  发布光照度历史曲线曲线；  接入微信官方公众号，查看土光照度数据以及遮阳板补光灯状态。
10	基于水产的水质水位调节系统	 硬件：水温水位传感器、水质PH传感器、水泵、智云节点、智云网关；  实时监控水温、水位、水质PH;  对水位进行动态调节，当水位过低时，打开水泵进行补水；  可远程手动打开/关闭水泵；  发布水温、水位、水质PH历史曲线；  接入微信官方公众号，查看水质各参数和水泵状态。
11	实验室智能管理系统	 硬件：4路继电器组、RFID阅读器、风扇、智云节点、智云网关；  用户对实验室设备进行远程预约，RFID阅读器读取到预约的用户后，自动打开继电器，以打开相应的仪器锁；  实验室定时开启排风系统，以改善实验室空气环境  接入微信官方公众号，查看预约状态和排风系统状态。
12	智能农业气象站的设计	 硬件：二氧化碳传感器、风速仪、风向仪、温湿度传感器、光照度传感器、智云节点、智云网关；  实时采集空气温湿度、风速、风向、光强、以及CO2浓度；  发布空气格指标历史曲线；  接入微信官方公众号，查看气象信息。
13	智能懒人鱼缸远程控制系统	 硬件：水泵、气泵、水质PH传感器、水温水位传感器、温湿度传感器、智云节点、智云网关；  实时检测鱼缸中水质PH、水温；  定时开启气泵，给鱼缸增氧，定时开启水泵，模拟鱼缸换水；  发布水质格指标历史曲线；  远程手动打开/关闭水泵气泵  接入微信官方公众号，查看鱼缸水质信息、控制换水增氧。
14	智能远程浇花系统的设计	 硬件：水泵、土壤温度水分传感器、温湿度传感器、光照度传感器、智云节点、智云网关；  实时监控土壤水分，空气温湿度、光照度信息，根据各参数综合，打开水泵浇花；  可手动打开水泵进行远程浇花  发布土壤温度水分、空气格参数的历史曲线  接入微信官方公众号，查看各参数，控制浇花水泵。
15	人员入侵与摄像抓拍预警系统	 硬件：人体红外传感器、IP摄像头、智云节点、智云网关；  实时监控有无人员入侵；  实时视频监控；  当监控到有人入侵时，自动抓拍，并通过SMS短信通知指定号码。  接入微信官方公众号，查看入侵情况，抓拍的照片。

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