物联网工程综合应用实训装置

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作者：管理员发布时间：2023-12-08 10:26:16

一、概述
物联网工程综合应用实训装置是针对物联网专业实验室建设需求设计的覆盖物联网基础教学、智能家居、智慧农业等实际应用的综合实训系统，它综合运用传感器技术、RFID技术、无线传感器网络技术、嵌入式技术、Zigbee/Wi-Fi等通信组网技术等，依托部署在操作台上的无线传感网节点、执行器节点、嵌入式智能网关等，实现智能家居门禁安防监控、智能家居环境监测、家居设备智能控制、农业环境智能检测等功能，可激发学生对物联网学习的兴趣，具有较高的性价比，能够满足物联网教学、基础实验教学、应用创新等多层次需求。
二、系统组成：
1、智能网关区：
智能网关硬件采用恩智浦i.MX6DualLite处理器，支持网关进行深度的嵌入式学习和开发以及Android操作系统移植、驱动开发、基于Android的物联网应用程序开发等，同时配套10.1寸高清显示液晶电容触摸屏；
LG-BCWL02型物联网综合应用实训系统的实训区操作软件均运行于智能网关上，包括：基础实验区、环境监测区、家电控制区、家居安防区、远程抄表区、视频监控区等等；
2、基础实验区：
基础实验区提供一套Zigbee无线传感网系统、RFID射频识别系统、感知执行器，并让学生自主构建无线传感网。本区域中除了让学生学习基础的Zigbee、RFID无线传感网的各个技术知识外，还可以自行构建各种物联网技术应用系统，例如智能家居系统、智能农业系统、地铁闸机收费系统等；
3、家居安防区：
家居安防区构建了一套完整的家居安防实训环境，所有的安防监控传感器均采用工业级传感器，结合Zigbee无线通信技术，将完善的商业级智能家居安防架构呈现于广大师生，让学生更深入的体验与了解物联网在智能家居中的应用；
4、环境监测区：
该区域包含二氧化碳传感器、大气压力传感器、光照强度传感器、温湿度传感器等工业级传感器，搭载着Zigbee无线传感网技术以及电灯、风扇等执行机构，可实现家居室内环境监测、农业大棚环境监测等物联网技术应用；
5、家电控制区：
家电控制区通过运用Wi-Fi插座、智能红外学习模块、路由器及Zigbee模块等硬件，搭载Wi-Fi、Zigbee等无线通讯技术应用，通过智能网关实现对家居电视、风扇、电动窗帘、电灯等执行机构的智能化控制；
6、视频控制区：
视频监控区通过Wi-Fi技术将智能网关与Wi-Fi摄像头进行有机的结合，通过智能网关实现对Wi-Fi摄像头的控制与视频采集。也可以通过手机或电脑进行远程访问与监控；
7、远程抄表区：
远程抄表区采用国家标准规程的三星电表，运用Zigbee无线传感网技术，将整套的物联网综合应用系统的用电量实时的上报至智能网关，也可将其运用至智能家居实训系统中，实时监测家庭用电量；
三、硬件资源
1、核心网关区
（1）CPU：采用目前市场上*主流的i.MX6处理器，具有图像硬件加速器与原生千兆以太网，ARMCortex-A9架构；
（2）主频：1GHz；
（3）内存：1GB的DDR3；
（4）EMMC：8G；
（5）电源管理芯片：i.MX6专用电源管理芯片MMPF0100F0EP，为处理器及系统其他设备提供电源；
（6）显示设备：10.1寸电容触摸屏；
（7）接口资源：3个UART接口，1个用于调试终端，2个做其他用途；千兆以太网接口，传输速率：10M/100M/1000Mb/s；500WCMOS摄像头接口，视频解码输入接口；LVDS，LCD显示屏接口；4个USBHOST接口，1个USBOTG接口；SDCard接口；音频耳机接口，MIC接口；板载3G，WIFI，蓝牙模块；ZIGBEE模块，用于与外部设备进行无线通讯；VGA接口；1个RS485接口，1个CAN总线接口；HDMI接口；板载JTAG调试接口；
（8）其他：板载陀螺仪传感器；
2、基础实验区
（1）Zigbee模块：16个
（2）二氧化碳传感器：1个
（3）光照强度传感器：1个
（4）声响/光敏传感器：1个
（5）大气压力传感器：1个
（6）粉尘传感器：1个
（7）紫外线传感器：1个
（8）红外对射传感器：1个
（9）雨雪传感器：1个
（10）磁场强度传感器：1个
（11）热释红外传感器：1个
（12）广谱气体传感器：1个
（13）干簧门磁/霍尔开关传感器：1个
（14）RFID125KHz模块：1个，配套5张标签卡。
（15）高频13.56MHz模块：1个，配套5张标签卡。
（16）超高频900MHz模块：1个，配套5张标签卡。
（17）有源2.4GHz接收模块：1个，含2个2.4G有源电子标签。
（18）舵机模块：3个。
3、环境检测区
（1）工业级二氧化碳传感器：1个。
（2）工业级大气压力传感器：1个
（3）工业级光照强度传感器：1个
（4）工业级温湿度传感器：1个
（5）Zigbee模块：4个
4、家电控制区
（1）Zigbee模块：3个
（2）迷你小型高清HDMI高清电视机：1台。
（3）WIFI插座：2个；
（4）风扇:1个；
（5）电动窗帘：1个；
（6）电灯：2个；
（7）路由器：1个；
5、远程抄表区
（1）Zigbee模块：1个；
（2）智能电表：1个；

6、视频监控区
（1）高清WIFI摄像头：1个；
7、家居安防区
（1）Zigbee模块：11个；
（2）报警灯：1个；
（3）幕帘型红外探测器：1个；
（4）紧急按钮：1个；
（5）震动传感器：1个；
（6）燃气探测器：1个；
（7）吸顶式红外入侵探测器：1个；
（8）烟雾探测器：1个；
（9）水浸探测器：1个；
（10）门禁一体机：1个；
（11）门禁阴极锁：1个；
（12）开门开关：1个；
（13）门磁开关：1对；
（14）红外对射入侵监测模块：1对；
四、软件资源
1、智能网关
（1）内核：Linux3.0.35；
（2）操作系统：Android4.4.4；
（3）驱动支持：10.1寸LVDS/TTL驱动，VGA显示驱动（1280x800）、HDMI显示驱动（1920x1080）；电容触摸屏驱动；多媒体硬件编解码驱动；OV5640摄像头驱动；屏幕旋转驱动；FIMC驱动；重力传感器驱动；陀螺仪传感器驱动；AR8031千兆网卡驱动；485、CAN总线驱动；PWM驱动；按键驱动；音频驱动WM8962；DMA驱动；实时时钟驱动；USBDevice驱动；USBhost驱动；USBOTG驱动；WIFI模块驱动；3G模块驱动；蓝牙模块驱动；JPEG硬件编解码驱动；2D硬件加速驱动；3D硬件加速驱动；
2、数据传输单元：通过Zigbee实现无线传感网，采集传感器数据上传至智能网关。
（1）基于Z-Stack2007协议栈组网；
（2）基于IAR51集成开发环境的工程仿真调试环境；
（3）支持tinyOS和contikiOS操作系统；
（4）支持基于IPV6协议栈进行组网；
3、基础学习单元：基础学习单元提供一套Zigbee无线传感网系统、RFID射频识别系统、感知执行器控制系统，搭载着二氧化碳、光照强度、声响/光敏监测、大气压力、粉尘、紫外线、红外对射、雨雪、磁场、热释红外、广谱气体、干簧门磁/霍尔开关等传感器以及配套智能网关传感器数据采集系统，学生可以对无线传感网技术进行学习并自行开发构建综合的无线传感网系统，例如智能家居系统、智能农业系统、图书管理系统、ETC不停车收费系统、地铁闸机收费系统等。
3、环境检测系统：通过二氧化碳传感器、大气压力传感器、光照强度传感器、温湿度传感器，配合智能网关环境检测系统软件，实现农业大棚环境检测系统等物联网综合应用系统。
（1）二氧化碳浓度检测系统；
（2）大气压力检测系统；
（3）光照强度检测系统；
（4）温湿度数据检测系统；
4、家居安防环境监测系统：通过红外入侵、震动、燃气、烟雾、水浸、紧急按钮、红外对射入侵检测、门禁一体机、门锁、门磁、报警灯等工业级传感器，配合智能网关家居安防系统软件，实现智能家居安防系统，使学生们可以真正的了解与学习物联网无线传感网技术在智能家居上的应用。
（1）红外入侵监测系统；
（2）烟雾监测系统；
（3）水浸监测系统；
（4）燃气监测系统；
（5）震动监测系统；
（6）智能门禁控制系统；
（7）安防报警灯报警系统；
5、家电控制系统：通过运用WIFI插座、智能红外学习模块、路由器及Zigbee6模块等硬件，搭载WIFI、Zigbee等技术应用，通过智能网关家电控制系统软件实现对家居电视、风扇、电动窗帘、电灯等执行机构的智能化控制。
6、视频监控系统：WIFI摄像机与智能网关通过WIFI技术有机结合，通过对智能网关视频监控系统软件，实现对WIFI摄像机的云台控制功能。
7、远程抄表系统：采用国家标准规程的三星电表，运用无线传感网技术，将整套的物联网综合应用系统的用电量实时的上报至智能网关，也可将其运用至智能家居实训系统中，实时监测家庭用电量。
8、web远程访问系统：通过PC、平板电脑访问智能网关，远程实现环境监测、家居安防环境监测、家电控制、视频监控、远程抄表以及各种无线传感网节点的数据采集与观察。