物联网智能家居实训设备

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技术文章

作者：管理员发布时间：2023-11-01 10:40:48

一、物联网智能家居实训设备概述：
本系统平台主要采用zigbee无线通讯技术来实现家居智能化控制，Zigbee是一种新兴的近程、低速率、低功耗的无线网络技术，主要用于近距离无线连接。具有低复杂度、低功耗、低速率、低成本、自组网、高可靠、超视距的特点。主要适合应用于自动控制和远程控制等领域，可以嵌入各种设备。ZigBee就是一种便宜的、低功耗、自组网的近程无线通讯技术。系统主要包括消费电子、能源管理、卫生保健、家庭自动化、建筑自动化和工业自动化。随着物联网的兴起，此设备是现代智能居家系统具有代表性的产品之一，提供良好的教学设备实训平台。
二、技术参数
1、实训设备操作台长1600mm×宽700mm×高1800。用于ZigBee基本的传感数据采集与输出控制实验
2、智能家居电器安防管理系统模拟智能家居应用，通过软件对产品模块进行管理
3、提供3V、5V、12V等电源接口，以及电源适配线缆。
4、配接通用串行接口扩展到桌面，以方便模块与PC通信，提供串口线缆
5、实验室安全管理系统软件
1）该系统集成无线远程实验台电源管理系统，通过手机或其他移动终端系统监控查询学生实验台的电源开关状态；单独开启关闭学生实验台电源；全部开启或全部关闭实验台电源功能；定时预约实验台电源开启关闭功能。
2）在WiFi连接状态，教师通过手机APP，可实时高速读取实训台的电流、电压值、功率因数等参数；实时显示设备使用功率和历史曲线，实时监控设备的运行状态、故障预警和异常报警
3）可设置实验台保护电压和电流，当输入电压或者电流超过保护电压值或者保护电流值自动切断实验台电源保护设备，并推送信息到教师控制端。
三、实训项目
1、远程控制实训
2、定时控制实训
3、智能照明操作实训
4、无线遥控操作实训
5、场景控制操作实训
6、集中控制操作实训
7、电脑控制操作实训
8、家电控制操作实训
9、电动窗帘操作实训
10、家居安防模块的连接实训
四、设备配置表

序号	器材名称	器材规格或型号
1	智能家居安装维护操作台	1、规格尺寸 1600 mm×750 mm×1700 mm 2、基础控制区用于基本的传感数据采集与输出控制实验 3、智能家居电器安防管理系统模拟智能家居应用 4、智能家居生态园艺管理系统模拟家居园艺应用 5、智能书架管理系统利用RFID技术，通过软件对产品模块进行管理 6、电源及配件提供3V、5V、12V等电源接口，以及电源适配线缆。 7、串口及配件通用串行接口扩展到桌面，以方便模块与PC通信，提供串口线缆
2	基础控制区	智能家居安装维护操作台基础控制区，集成了多种传感器和输出控制设备，学生利用ZigBee协调器、路由器、传感控制节点板，采用多种无线技术完成环境数据采集和控制实验，组网实验，同时也可以进行组合创新实验。基础控制区功能 1、温湿度传感器模块采集环境的温度与湿度 2、光敏传感器模块采集环境的光照强度 3、烟雾探测传感器模块模拟安防中的烟雾探测 4、人体感应传感器模拟安防中的入侵检测 5、紧急呼救按键模块紧急呼救求助按钮 6、数码管模块模块温度显示等 7、LED灯模块模拟室内照明 8、直流电机模拟空调风扇等家电设备 9、步进电机模块电动窗帘、洗衣机等设备 10、继电器输出（灯）模拟环境加温设备 11、自动灌溉模块输出 12、土壤温度传感器
3	智能家居电器安防管理系统	1、智能家居电器安防管理系统实现家居环境监测、智能家电自动控制、安防系统与报警、远程监控等功能 2、通过ZigBee协调器和传感控制节点组成无线网络，采集室内温度、湿度和光照度，实现燃气与烟雾探测、入侵探测、门窗防撬，紧急求助报警等功能，并将采集的数据传输到服务器，对模拟的家电设备进行控制功能 3、温湿度传感器模块采集环境的温度与湿度 4、光敏传感器模块采集环境的光线强度 3、烟雾探测传感器模块用于安防中的烟雾探测 4、燃气探测传感器模块用于安防中的燃气探测 5、人体感应传感器模块模拟安防中的入侵检测 6、干簧门磁模拟安防中的门窗防撬 7、紧急呼救按键模块紧急呼救求助按钮 8、数码管模块 2位数码管，模拟空调温度设定 9、LED灯模块一组四只LED灯，模拟室内照明 10、直流电机模拟空调风扇等家电设备 11、步进电机模块电动窗帘、洗衣机等设备 12、ZigBee传感控制节点利用ZigBee协调器，通过传感控制节点采集多种传感数据，并进行输出控制。 13、网络摄像头采集捕捉视频图像，远程实时动态摄像监控。 14、继电器控制模块，通过传感器I/o输出控制模块。 15、压力传感模块，可检测气压，重压等外力压力信号。 16、红外对射周界防范模块，检测直线人体感应穿越信号。 17、电气控制仿真软件需提供计算机软件著作权证书以三维仿真交互技术和三维动画视觉表现及多媒体数字技术为核心，能进行三维电路分析、电气电路模拟电路考核、综合技能虚拟实训、电气基础训练、元器件识别检测。
4	智能书架管理系统	1、物联网智能书架管理系统包含了一个RFID智能货架，它由RFID高频读写器、天线多路器和若干平板天线构成，书架内嵌的平板天线采用水平方式放置，平放于每层书架的底部，每层书架放置一组数码管输出，用于显示当前该层书架的数量。将基础实验中使用的每个设备当作书籍，在其底部贴上电子标签（写入货品信息），平放于书架的天线上，保证能够读取到货品信息。使用时要领用和归还。 2、无线传输库管信息，通过RFID高频读写器读写图书惑货物进出入管理，及数量，及时在对应的一组电子显示屏上显图书数，借出或出库信息等。
5	智能家居生态园艺管理系统	1、采用无线传感网络技术，可定时采集空气温度、空气湿度、CO2浓度、光照强度，土壤温度和水分等，来获得作物生长的最佳条件，通过自动调节温室环境、实现温室集约化、网络化远程管理。 2、利用ZigBee协调器，通过传感控制节点将环境监测数据传输到服务器，并以图表方式显示给用户，当监测数据出现异常时，可利用软件网络实现对温室设备（温、光、气、水等）的自动控制，也可以通过Internet网络远程监测环境信息和设备运行状态等。智能家居生态园艺管理系统功能 3、温湿度传感器模块采集温室环境的空气温度与湿度 4、光敏传感器模块采集温室环境的光照强度 5、CO2传感器模块监测温室环境空气中的CO2浓度 6、加热器提供真实温室大棚内环境加温，实现温室恒温控制。 7、直流电机模拟温室大棚内风机/换气设备 8、继电器输出（灯）模拟温室大棚内补光灯 9、电磁阀水阀模拟开闸放水，实现对土壤微喷灌溉 10、ZigBee协调器组建ZigBee无线网络，将传感控制节点采集的数据传输到服务器进行处理。 11、ZigBee传感控制节点利用ZigBee协调器，通过传感控制节点采集多种传感数据，并进行输出控制。 12、无线调光模块，通过光敏传感过通节点模块进行远程无线改变实时照度。 13、自动万向喷灌器，实现土壤灌溉的模拟。
6	产品组件参数	1、温湿度传感器主要参数输入电压 DC 5V 测量范围温度　-40℃～120℃ 湿度　0～100%RH 测量精度温度　±0.5℃ 湿度　±4.5%RH 2、光敏传感器主要参数输入电压 DC 5V 测量范围 0～200000LUX 测量精度 ±20LUX 3、烟雾传感器主要参数输入电压 DC 5V 测量范围 0～2000PPM 测量精度 ±50PPM 4、可燃气体传感器主要参数输入电压 DC 5V 测量范围 0～2000PPM 测量精度 ±50PPM 5、红外人体传感器主要参数输入电压 DC 5V 工作波长 6～14μm 灵敏度 3300W/V 输出信号 >2.2V 6、摄像头主要参数接口类型 USB 2.0 分辨率 800X600 最大帧频 30FPS 对焦范围 >6mm 视场 >50mm 曝光控制自动（在范围22000:1内）系统支持 Windows 7，Windows Vista，Windows XP 7、直流电机主要参数输入电压 DC 5V 额定转速 7000 rpm 预计寿命 25 °C时预计寿命40000小时最大风量 9.0 m³/h 噪音指标 <31.0 dbA 工作温度 -10℃～60℃ 8、步进电机主要参数输入电压 DC 5V 步进角度 5.625 x 1/64 减速比 1/64 噪音指标 <35.0 dbA 牵入转矩 300gfcm 摩擦转矩 600～1200gfcm 数码管主要参数输入电压 DC 5V 数码管显示位数 2位显示数值范围 0～99 9、LED主要参数输入电压 DC 5V LED灯数量 4个红色LED 预计寿命 30000～50000小时 10、求助按键主要参数输入电压 DC 5V 预计寿命 100,000次反应时间 <100ms 工作温度 -30℃～70℃ 11、继电器主要参数触点形式一开一闭线圈电压 DC 5V 触电电压 DC 12V 线圈功率 0.36W 吸合电流 70mA 释放电流 0mA 触点电流 <10A 预计寿命 100,000次 12、RFID货架读写设备主要参数产品尺寸读写器180X140X38mm（不含天线及固定部分）天线多路器70X60X22mm（不含天线及固定部分）平板天线70X70X10mm（不含天线及固定部分）输入电压 DC 12V 支持天线数标配12个，最大16个天线切换时间 1S 支持标准 ISO14443A，ISO15693 读卡距离 0-7cm 读卡时间 1-2ms 工作频率 13.56MHz 支持接口 RJ45，RS232 工作温度 -20℃～60℃