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产品名称:

物联网综合实训台

概要信息
物联网综合实训操作台是一款综合物联网各项知识点、应用实例的实验实训设备。操作台采用模块化挂板设计,包含四核高性能A9嵌入式网关区、基础实验区、RFID技术实验区、WSN技术实验区、商用智能家居实训区、智能温室大棚实训区、智能仓储货架实训区等。覆盖物联网三个层面的各个主要技术点,包括嵌入式技术、传感器技术,RFID技术、无线传感网、蓝牙、CAN总线、RS485、II2C、GPS、USBhost、miniHDMI\ ZigBee\Wi-Fi等通信组网技术,以及各种物联网中间件和综合应用系统。
规格:
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产品描述

一、概述

物联网综合实训操作台是一款综合物联网各项知识点、应用实例的实验实训设备。操作台采用模块化挂板设计,包含四核高性能A9嵌入式网关区、基础实验区、RFID技术实验区、WSN技术实验区、商用智能家居实训区、智能温室大棚实训区、智能仓储货架实训区等。覆盖物联网三个层面的各个主要技术点,包括嵌入式技术、传感器技术,RFID技术、无线传感网、蓝牙、CAN总线、RS485、II2CGPS、USBhost、miniHDMI\ ZigBee\Wi-Fi等通信组网技术,以及各种物联网中间件和综合应用系统。

物联网综合实训操作台针对物联网相关院校及专业的实验实训室建设需求而设计,因其综合性、覆盖物联网各技术点、包含实验及实训的特点,是最具性价比、具有最高综合利用率、满足多层次教学需求的产品。

 

二、基本设计思路

基于物联网实训系统介绍

随着科技的不断发展,高校教学的不断改进,老师教学不再像以往那样仅仅依靠开发板、实验箱等这些独立、简单的实验设备就能满足学生的学习要求了,在当今形势下,学生学习往往需要亲生体验、亲眼见到,才能激发学习兴趣,老师才能更好的开展实验教学。

物联网综合实验台采用了物联网技术、嵌入式技术、Zigbee技术、自动控制、网络通讯、无线通讯、视频处理等多项先进技术,将各智能化轻松的融合成一个整体,是移动互联网时代的完整解决方案,将让老师与学生真正体验到高科技为我们带来的舒适、惬意、时尚的现代化数字生活。

服务对象

教师:需要熟悉传感网络。教师可以通过实践设计,提高教师自身的理论和应用方面的教学水平。

科研人员:需要利用物联网基础原理实验室的科研人员,利用该实验室,研究传感网和射频标签前沿技术,提高学校的科研力量,推出领先的科研成果。

学生:不但能够让学生亲身体验现实的应用场景,还能亲自动手设计搭建物联网系统,达到培养应用型人才的目的。

技术架构

  • 感知层:应用无线传感器网络设备、工控设备等设备实现信息数据的获取,包含有传感器、节点、网关等无线传感设备;通过这些设备结合在一起,感知环境中的各种信息,并将数据传输到目标服务器。
  • 网络层:实现汇聚物联网感知层获取的数据,并通过Internet、无线通信等进行数据传输融合,最终将数据存储到数据服务器中,方式可选择无线传感网络、嵌入式、多种通信等技术实现;
  • 应用表现层:实现物联网用户读取感知层的数据表现进行实际应用化及针对数据表现的管理操作。该层软件具有开源架构、具备二次开发的开放性和可扩展性。能够提供Web端监测和系统的控制服务。包含有环境监测系统、视频监控系统、水利报警系统、水利设备控制系统,并体现各系统之间的联动与反控。

三、硬件组成:

品目明细

图片

基本规格要求

Zigbee基础模块

 

· 采用射频板+底板架构,可插拔;

· TI最新Zigbee2007/PRO标准芯片CC2530F256,分为鞭状天线和PCB天线2种类型;

· 底板提供温度传感器、光照传感器、USB口和各种常用按键和指示灯;

· 符合IEEE802.15.4/Zigbee标准规范,频段范围2045M-2483.5M,可自由在16个频段间切换;

· 无线数据传输速率最大为250 kb/s;

· 工作电压2.0V-3.6V,超低功耗,支持休眠及唤醒功能;

· 支持TI官方Z-Stack2007/Pro协议栈,可方便快速进行二次开发;

· 支持TI Z-Stack自带的轮询操作系统,支持多任务处理;

· 支持星状网、树状网和网状(Mesh)组网方式;

· 支持路由中继功能、网络节点自动修复功能;

· 节点底板预留编程仿真接口、串口通信接口、RESET复位按键、2个独立按键、

· 节点底板miniUSB供电和电池供电。

标准型节点

 

 

采用射频板+底板+人机交互板的堆叠式架构,可插拔;

· 根据传感器的不同可以分为4种类型:光照和温度传感器节点、热释电传感器节点、麦克风传感器节点、三轴加速度传感器节点。

· TI最新Zigbee2007/PRO标准芯片CC2530F256;

· USB口和各种常用按键和指示灯;

· 符合IEEE802.15.4/Zigbee标准规范,频段范围2045M-2483.5M,可自由在16个频段间切换;

· 无线数据传输速率最大为250 kb/s;

· 工作电压2.0V-3.6V,超低功耗,支持休眠及唤醒功能;

· 支持TI官方Z-Stack2007/Pro协议栈,可方

· 便快速进行二次开发;

· 支持TI Z-Stack自带的轮询操作系统,支持多任务处理;

· 基于IAR 51集成开发环境的工程仿真调试环境;

· 支持星状网、树状网和网状(Mesh)组网方式;

· 支持路由中继功能、网络节点自动修复功能;

· 节点底板预留编程仿真接口、串口通信接口、RESET复位按键、2个独立按键、

· 节点底板miniUSB供电和锂电池供电。

· 人机交互板:提供3.2英寸液晶屏,一个蜂鸣器,3个独立按键和4个彩色LED灯

万能扩展模块

 

· 核心芯片TI最新Zigbee2007/PRO标准芯片CC2530;

· 支持IEEE 802.15.4 标准以及ZigBee、ZigBee PRO和ZigBee RF4CE标准;

· 2.4G ISM工作频率;

· 传输速度250Kbps,最大输出功率10dBm,接收灵敏度-97dBm;

· 板载2个LED彩灯及2个用户按键、复位按键、电源指示灯及下载调试接口等,预留多种专业标准传感器接口(4-20mA,0-5V,电桥);

· 该节点具备开发使用的功能,提供多种跟外界传感器的接口,方便用户的二次开发;

· 提供RS232、RS485、CAN、电机、继电器、传感器、电源及输入/输出等扩展接口,方便学生进行扩展开发实验,加深学生的理解深度。

嵌入式网关:

 

· 处理器:S5P4418 ARM CortexTM-A9四核处理器

· CPU主频:1.6G

· DDR内存:1GB DDR3

· 内存:1GB 800M 32位带宽DDR3

· EMMC:8GBeMMC 5.0

· 显示屏:7寸LCD液晶电容触摸屏,1024X600 IPS屏

· 支持2D,3D图形加速(MALI-400)

· 支持JPEG硬件编解码,最大支持8192×8192分辨率

· 支持MPEG-4/MPEG2、H.264/H263、VC-1、DivX视频编解码1080p@30fps

· 支持TD-LTE 4G网络,具备电话、短信功能

· 无线通信:ZigBee /Wi-Fi/AP/ Bluetooth 4.0/GPRS/3G/4G

· 有线通信:USB2.0 HOST/USB2.0 OTG/100M以太网接口/RS232/RS485/CAN2.0 B

· 其它接口:GPS /HDMI/LVDS/ Micro SD/RTC

· 调试接口:网关调试接口,可在线调试节点程序

· 指示与操作:LED状态指示灯及复位按键

· 音频:1.5w喇叭/MIC录音

· 电源:USB口5V供电/外接5V电源/2.7-3.3V电池供电

· 提供APP、上位机软件、开放协议接口

灯光模组

· LED彩灯,红蓝绿三种光源可调,可通过智能终端远程控制光源开关、调节光源颜色;

· 板载了电源开关、复位按键、电源指示灯、2颗LED灯、5V1A直流电源接口及下载调试接口。

· 功    率:3W;

· 电    流:350MA。

智能插座模组

· 采用ZigBee实现插座与局域网之间的通信;

· 可通过远程智能终端控制插座的通断;

· 实时检测设备的工作电流、电压、电压频率、功率及累计用电量。

· 可以测量当前的电压值、电压频率、电流、功率、用电量等

风扇模组

 

· 采用DA07015T12U风扇,可以本地PC控制风扇的转速,也可以通过智能终端远程控制;

· 板载了电源开关、复位按键、电源指示灯、2颗LED灯、5V1A直流电源接口及下载调试接口。

· 额定电压:DC12V,额定电流:0.7A;

· 接口类型:主板4pin口;

· 转速监测:支持。

土壤水分传感器

· 输出类型:电压输出

· 额定工作电压:5-24V

· 测量时间:0.5s

· 水分测量量程:0-50%

· 负载电阻:大于30K

网络摄像头

· 像素:100w像素摄像头,720P高清

· 格式:采用H2.64压缩格式

· 存储:支持TF卡插入存储

· 数据传输:内置Wi-Fi模块,无需布线,方便连接

· 即插即用:采用P2P (Peer to Peer) 点对点即插即用技术

· 云台参数:支持远程控制上下左右旋转巡航(水平355度/垂直120度)

· 夜视:具有自动切换日夜模式,采用LED夜视照明,夜视有效距离5米

· 广角镜头角度60°

· 双向语音:配备全新语音技术,支持手机对讲,

门禁

· 硬件平台:ZEM800平台(128MB内存)

· 摄像头:高清晰红外彩色双摄像头

· 显示屏:4.3 英寸触摸屏

· 面部识别容量:1500张脸

· 指纹容量:2000 枚

· 记录容量:10万条

· 通讯方式:TCP/IP, RS232/485,Wifi

· 支持U盘功能、T9输入法

· 考勤功能:定时响铃、记录查询

· 门禁功能:标配门禁功能,并可按需求选配安装延时电磁锁/电控锁等

· 电源:12V 3A

温湿度传感器

· 室内壁挂式环境温湿度检测仪,0-5V输出,

· 准确度±0.3℃(@26℃),

· 12-24V供电

RFID读卡器

 

 

 

 

· 采用TI的RFID/NFC收发器芯片TRF7970A;

· 支持NFCIP-1 (ISO/IEC 18092) 和NFCIP2 (ISO/IEC 21481) NFC标准;

· 支持多种协议14443A/B以及15693、Tag-It等;

· 针对超低功耗系统设计的可编程功率模式

· 针对其它系统组件(微控制器 (MCU)、外设、指示器)的集成电压稳压器输出,20mA (最大值)

· 自带MSP430低功耗微处理器,支持JTAG;

· 提供USB接口(USB转串口),方便用户上位机软件开发;

· 输入电压范围:DC 2.7-5.5V;

电动窗帘

· 电机功率:60W

· 扭力:5.0n

· 承载:6KG

· 供电:220V

· ★手拉感应启动功能

· ★遥控器:支持一对多个同时控制

· 窗轨窗轨:3-5m可定制

· 传送带:耐磨损、噪音低

· 手电两用:支持断电使用

· 控制信号输入:继电器开关

电磁水阀

· 电压:DC12V

· 压力:0.02~0.8MPA

· 温度:0~80°

· 接口:4分(G1/2")

· 方式:常闭(通电开启,断电关闭)

小型水泵

 

 

· 静态扬程:6米

· 插头:5.5×2.1mm DC头

· 进水口外径:14mm

· 最大流量:840升/小时

· 防水等级:IP68

· 出水口外径:14mm

· 工作电压:直流24伏

· 工作寿命:大于20000小时

· 电流及功耗:1.2A - 28.8W耐温:0~60°C

单门磁力锁

 

 

· 安全类型:断电开门

· 防护性能:内置反向突波保护功能

· 开门方式:90度开门

· 适用门型:木门、玻璃门、金属门、防火门

· 工作电压:DC12V/DC24V

· 工作电流:DC12V/500mA DC24V/250mA

远程服务设备(公网租用)

ECS服务器

提供数据服务及Web服务的载体,可以通过以太网或移动通信网等实现远程监控数据及反向控制等功能。

根据主要运行设备功能,主体软件架构可以区分为:

  • 数据采集终端固件:针对传感器感知的数据进行运算处理后上传到网关进行数据汇聚;
  • 功能性执行终端固件:建立传感器感知到的数据限定数据作出功能性动作执行机制,建立上层管理命令作出功能性动作执行机制;
  • 网关数据处理固件:针对下层传感器感知的数据进行分类处理,数据融合,下传功能性执行命令等;
  • WEB数据库服务器软件:以B/S软件架构为基准,建立系统性数据处理、分类、统计、表示等机制,建立模块化功能表示,建立支持多系统网络融合机制,建立数据存储、调用、查询等机制,建立用户管理机制;
  • PC机客户端:建立图形界面化访问机制,建立数据查询及数据表示等功能性机制,建立反向控制机制;
  • 移动客户端:建立图形界面化访问机制,建立数据查询及数据表示等功能性机制,建立反向控制机制。

整个系统由不同的层次,不同设备组成。最下层是感知层,感知层由无线传感网(WSN)和各种传统的传感、传输手段来完成,通过物联网网关接入物联网服务平台,建立双向连接支持数据和命令的实时网络传输支持多种应用。

物联网服务平台运行在公共网络的服务器上,负责向传感网等感知层设备提供各种服务:接入、管理、控制、数据存储等;负责向用户提供数据应用和管理应用;负责向第三方应用提供网络服务接口。

虚拟场景系统通过多种传感器监视和采集数据信息,利用各种通信网络(WIFI、4GWAN、LAN等技术)将其实时展现到客户的应用平台上,客户可以使用人机交互工具实时操作和管理现场的各种应用设备,达到弥合距离体验物联的全新感受。

为了能够更好的控制整个平台系统,还提供了后台管理系统,通过这个系统,可以对整个平台进行整体的维护和扩展,使整个平台运行更安全、稳健。这个系统结构完整,可以运行在公共的互联网上,也可以运行在局域网内。

 

网络架构

 

C/S客户端操作界面

 

用户信息管理界面

Android移动客户端操作界面

        

Android主界面              传感器数据查询界面

   

拓扑图                    网络摄像头监控界面

系统软件分组成如表2所示。

2 系统软件组成部分

序号

软件名称

说明

1

感知层软件

由各种传感器及设备组成的无线传感网(WSN)、有线传感网等局部感知网络,利用ZigBee等技术可以自行组网和管理。可以将现场实时数据采集并将管理平台的命令等回馈到基础应用设备中。

  • 支持TI官方Z-Stack2007/Pro协议栈,可方便快速进行二次开发
  • 支持TI Z-Stack自带的轮询操作系统,支持多任务处理

2

网关软件系统

网关软件系统负责完成无线传感网(WSN)、有线传感网等局部感知网络向互联网的接入,负责完成协议转换、速率匹配、安全管理、设备管理等功能。

3

云平台服务软件

云平台服务软件,提供网络服务等待物联网网关接入,将感知层的设备信息、状态、数据等传输到服务平台上。服务平台拥有强大的管理功能,数据服务功能等,为各种应用提供基础。

  • 提供HTTP接口、Web Service接口、Socket接口,接收网关上传数据,对应用层提供数据解析、数据处理、数据存储、数据查询和数据分析功能;并开放相关的的API和源码;
  • 服务平台软件采用典型的B/S结构完成,客户端只需一台可以上网的电脑即可,完全由服务器完成所有的设备通信功能,在浏览器地址栏输入服务器IP地址或者域名即可进入Web网页监控系统;
  • 支持多种物联网设备接入方式,支持与移动终端进行交互;
  • 服务平台软件采用Java开发,具有极好的跨平台性能。可以部署在公网的服务器上,也可以部署在局域网上;
  • 数据采集和算法处理功能;
  • 对网关上传的数据进行处理、分类,并实时写入数据库;

4

平台数据库软件系统

平台服务软件,提供网络服务等待物联网网关接入,将感知层的设备信息、状态、数据等传输到服务平台上。服务平台拥有强大的管理功能,数据服务功能等,为各种应用提供基础。

  • 采用MySQL数据库,支持二次开发,开发语言支持JAVA、C++、PHP等;
  • 支持SQL/ODBC驱动;
  • 采用统一的数据管理和操作接口,并开放相关API接口。
  • 存储海量数据;
  • 跨平台

5

后台管理软件系统

后台管理软件系统可以运行在任何一台PC上,也可以通过网络对用户权限信息进行添加、修改和删除。通过数据库与云平台软件进行交互;

  • 提供良好的管理与操作界面;
  • 用户管理;
  • 网关及物联网节点管理;
  • 传感器数据的标准值设定,敏感数据报警值设定等;

6

WEB端软件

Web端软件系统能实时的展现现场的实际情况,并利用各种多媒体的效果达到完美的表现力,通过人机交互实现人与实际设备的互动响应。

  • 采用用户登录模式;
  • 按不同接入类型(ZigBee /Wi-Fi/485/CAN)分类显示相应子网节点拓扑结构,支持Mesh/星型/树型三种拓扑显示模式;
  • 实时更新整个无线组网网络节点状态,识别传感器类型并显示相应数据
  • 可自由控制:摄像头云台转动、智能窗帘启闭、门禁启闭、灯光模组颜色及亮度、智能插座供断点、水泵、水阀等节点中的可控对象;
  • 支持实时监控,传感器实时数据曲线显示;
  • 支持节点历史数据曲线显示并可进行自动分析;
  • 历史性数据查询功能;
  • 支持敏感数据报警提示;
  • 提供创新性实验和应用开发的二次开发包。

 

7

C/S客户端软件

  • 采用用户登录认证模式;
  • 按不同接入类型(ZigBee /Wi-Fi/485/CAN)分类显示相应子网节点拓扑结构,支持Mesh/星型/树型三种拓扑显示模式
  • 实时更新整个无线组网网络节点状态,识别传感器类型并显示相应数据
  • 可自由控制:摄像头云台转动、智能窗帘启闭、门禁启闭、灯光模组颜色及亮度、智能插座供断点、水泵、水阀等节点中的可控对象
  • 支持节点历史数据曲线显示并可进行自动分析
  • 支持实时监控,传感器实时数据曲线显示;
  • 支持敏感数据报警提示;
  • 综合实验提供实际场景图形界面,实现良好的用户体验;
  • 提供工程开发的二次开发包

8

移动客户端软件(Android)

  • 采用用户登录认证模式;
  • 按不同接入类型(ZigBee /Wi-Fi/485/CAN)分类显示相应子网节点拓扑结构,支持Mesh/星型/树型三种拓扑显示模式
  • 实时更新整个无线组网网络节点状态,识别传感器类型并显示相应数据
  • 可自由控制:摄像头云台转动、智能窗帘启闭、门禁启闭、灯光模组颜色及亮度、智能插座供断点、水泵、水阀等节点中的可控对象
  • 支持节点历史数据曲线显示并可进行自动分析
  • 支持实时监控,传感器实时数据曲线显示;
  • 支持敏感数据报警提示;
  • 综合实验提供实际场景图形界面,实现良好的用户体验;
  • 提供工程开发的二次开发包

五、台体

联网综合实训操作台主体:全钢结构,尺寸1.75×0.9×1.68米(长宽高)。具体也可以根据学校具体面积进行必要的修改。

六、实验室的布置

  

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