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网联网工程综合实训装置

一、装置简介
    LGWL-H01A型 网联网工程综合实训装置是辅助实训开发,提供多种行业应用案例,让学生了解行业应用所需的系统架构、通讯方式。平台集成工业现场总线技术,CAN总线与RS485总线,可连接模拟量、开关量、数字量等工业级传感器及执行器;支持多种短距离无线通信技术,如ZigBee、WiFi、BlueTooth、LoRa;支持远距离无线通信技术,如NB-IoT通信模块、4G移动模块、GPS定位模块,可实现低功耗广域网通信、移动互联网通信、实时定位等功能。网联网工程综合实训装置网关采用Cortex-A9四核处理器,与传感终端互联互通,通过拓扑形式展示传感网结构和传感器采样,可通过MQTT、HTTP协议接入云服务平台;WEB端云服务平台支持本地化部署或云端部署,可快速搭建行业应用系统,如气象观测、农田水利、安防监控、车载导航、仓储管理等;支持API接口Web应用开发和Android应用开发。
二、平台特点
1. 标配网孔操作板、四组供电接口、四组有线传感器的电源通信接口、六个无线传感节点的供电接口、网关供电接口、两个强电控制插座、各类电源带灯按钮、大屏点阵显示屏等,为创新创意应用场景提供支持。
2. 采用工业级、实验级不同层次传感器,工业级传感器数据更准确稳定,侧重工程布线、测试及应用;实验级传感器侧重了解传感器原理、掌握采集控制技术。
3. 传感器加装磁吸底板,引出端子排和插孔两种形式接口,方便安装布线、任意拆卸组合。
4. 传感器节点支持ZigBee、WiFi、蓝牙、LoRa多种短距离无线通信方式。
5. 传感器节点采用Cortex-M3微处理器,支持嵌入式ARM应用开发。
6. 支持RS485、CAN工业现场总线传感器,支持ModbusRTU、CAN协议。
7. 支持4G、NB-IoT、GPS定位等远距离通信模块,可实现移动互联、定位信息查询。
8. 网关采用Cortex-A9四核处理器,内置Android/Linux双系统,可一键切换。
9. 网关板载WiFi/蓝牙通讯模块、ZigBee通讯模块接口、CAN总线接口、RS485总线接口,可与传感器节点实现组网通信。
10. 网关应用程序与传感器节点互联互通,网络拓扑图形式显示传感器的名称、类型、状态、组网结构、上下行流向,可任意拖拽,而不影响数据的传输。
11. 可通过MQTT、HTTP协议接入云服务平台,支持WEB端快速搭建行业应用系统,通过新建项目、增加设备、添加传感器和执行器,构建新的物联网应用场景。
12. 支持二次开发。通过调用Restful API接口,编写自己的web应用展示页面。
13. 可提供气象观测、农田水利、安防监控、车载交通、仓储管理等多种行业应用系统。
三、配置清单
类别 序号 名称 数量(个) 备注
主控 1.  Cortex-A9主板(7寸电容屏、WIFI/BT无线通信模块) 1  
2.  数据管理终端 1  
无线感控节点 3.  ZigBee通讯模块(网关背面) 1  
4.  ZigBee-NBIoT温湿度控制节点 1  
5.  ZigBee LED蜂鸣器节点 1  
6.  蓝牙气压传感器节点 1  
7.  蓝牙三轴加速度节点 1  
8.  WiFi空气质量节点 1  
9.  WiFi光照度节点 1  
安防、智能控制 10.  FTLINK智能遥控器 1  
11.  315门磁探测器 1  
12.  315燃气探测器 1  
13.  ZigBee继电器门锁 1  
14.  ZigBee指纹识别节点 1  
15.  电动窗帘433M遥控器 1  
16.  电动窗帘电机与导轨 1  
17.  电表测量节点 1  
工厂、农业、水利、 18.  多通道采集控制模块 1  
19.  二氧化碳探测器 1  
20.  大气压力探测器 1  
21.  风速传感器 1  
22.  风向传感器 1  
23.  红外对射传感器 1  
24.  土壤水分传感器 1  
25.  液位传感器 1  
26.  电磁阀 1  
27.  通风扇 1  
28.  水泵 1  
29.  光照度温湿度传感器 1  
30.  粉尘传感器 1  
31.  噪声探测器 1  
32.  连接线 1批  
车载 33.  CAN车速油耗节点 1  
34.  超声波节点 1  
平台框架 35.  网板钣金控制台 1  
36.  DC5/12/24V直流弱电接线板 4  
37.  传感器接口板 4  
38.  五孔AC220V带开关电源插座 2  
39.  RJ45与RS232通信接口面板 1  
40.  两口 USB通信接口面板 1  
41.  交直流电源开关与指示灯 4  
42.  无线AC220V五孔强电灯光插座 1  
43.  无线调光面板 1  
通用设备 44.  LED大屏幕点阵显示屏 1  
45.  WiFi网络摄像头 1  
46.  无线路由器 1  
软件 47.  ZigBee传感网综合应用程序 1  
48.  智能网关综合测试程序 1  
49.  智能网关云端接入程序 1  
附件 50.  交叉串口线 1  
51.  交叉网线 1  
52.  USB数据线 1  
53.  TF卡读写器 1  
54.  8G TF card 1  
55.  方口USB数据线 1  
56.  FT-CC253-Debugger调试器 1  
57.  USB转485转换器 1  
58.  USB转RS232转换器 1  
59.  Jlink仿真器 1  
60.  串口下载调试板 1  
61.  DC5V3A直流电源 1  
62.  系统实验指导书 1  
63.  系统使用说明书 1  
64.  光盘资料 1  
四、技术参数
3 网联网综合实训装置 一、整体要求
1.组成结构
外观尺寸(长*宽*高):不小于1100mm×1000mm×350mm;
钣金框架;
配备LED点阵屏,至少能显示9个汉字;
要求至少包含4组直流弱电(常用的5V、12V、24V)电源接口和4组传感器通讯接口;
操作面板不小于500mm×800mm(宽*高),用于行业应用传感器、执行器的安装和工程布线;
要求至少板载6个无线通讯传感器,2组AC220V 5孔遥控型强电插座,1个物联网网关,5V、12V、24V、AC220V电源供电按钮和指示灯各1个,以及1组PC通讯接口;
要求平台内嵌空气开关、漏电保护设备,一路电源输入、一路开关总控,以及交流指示电表,确保平台用电安全可靠。
2.功能特点
要求能够支持无线传感网Zigbee、WiFi、蓝牙、LoRa,工业总线ModbusRTU协议的解析,结合行业应用,让学生体会不同的应用场合使用不同的协议;
要求能够支持NB-IoT、GPS定位等远距离通信模块;
要求包含工业级传感器和实验级传感器,并加装磁吸底板,优势互补;
要求工业级传感器和执行器的信号集中引到信号转接的磁吸底板上,信号转接模块上设计有插孔和端子排,插孔和端子排与各个模块之间可以自由连接。
要求信号转接磁吸底板的接口包括电源正极、负极、RS485+、RS485-、0-5V、4-20mA等。
要求能够通过物联网网关将各种传感器通讯节点入云服务平台,让学生充分感受云平台给物联网带来的变化;
配套各种行业实际应用的探测器、执行器、无线通讯节点,结合物联网网关搭建各类物联网行业应用场景,帮助学生充分理解吸收知识,快速进入物联网行业领域。
3.课程支持
要求支持《工业现场总线》、《单片机技术与应用》《无线传感网》、《嵌入式系统开发》、《物联网Android应用开发》等基础知识实验课程。
要求支持物联网行业应用系统搭建的实训课程,传感器可灵活搭配,组成不同的行业应用,有些传感器可在不同的应用系统中重复使用。
要求能够提供智慧农业、安防监控、车载控制等多种行业应用系统。
二、物联网基础主控套件(1套)
1.功能需求:
要求采用Cortex-A9四核处理器,板载WiFi/蓝牙二合一通讯模块、ZigBee通讯模块、485总线接口、CAN总线接口,用于和感控层设备进行信息交互,接收传感器采样数据,向感控层发送采集控制命令。
要求网关能够运行Linux、Android双操作系统,支持一键切换。
要求支持MQTT协议,能够设置云服务平台MQTT服务器的地址、端口、网关ID、以及密钥,并经过解析重组,采用JSON数据格式接入到云服务平台,提供对应的界面截图。
要求能够设置网关轮询485探测器的时间间隔。
要求支持ZigBee、WiFi、蓝牙、以太网、CAN、RS232、RS485、GPS等多种网络通信模块或接口。
要求系统具备查询网关下ZigBee、WiFi、蓝牙、RS485、CAN等拓扑结构的功能,能查看到所有传感器的地址、名称、采样数据等,并可在界面上随意拖动任意传感器节点,提供对应网络拓扑的关键代码及主要界面截图 。
2.物联网网关(1个)
采用Cortex-A9四核处理器S5P4418,CPU主频最大可调至1.4GHz,带宽32位,800MHz的1GB DDR3内存,不小于8GB的EMMC Flash存储空间,含Mail-400 3D图形加速器GPU,符合OpenGL ES2.0标准;
核心板采用8层盲埋设计,加盖屏蔽罩,与底板邮票孔紧密连接;
要求引出核心板信号线,不少于188PIN。
底板采用4层PCB工艺,板载丰富的外围接口;
显示器:1024*600 IPS显示屏,5点触摸电容屏支持;
内置千兆IP,外加不超过3RMB的PHY芯片即可,支持10/100/1000M;
板载2路USB HOST、1路USB OTG、1个TF、1个SIM卡、1个HDMI、1个LVDS、1个Camera、1个AV模拟视频、1路MIC音频输入、1路1.8w喇叭输出、1个复位按键、1个休眠唤醒按键,2个音量键等接口;
板载1路CAN总线、1路485总线等现场总线;
板载24Pins应用扩展接口,用于处理器外设接口扩展功能,包含3路串口、1路PWM、1路IIC、1路ADC、8个GPIO,5V电源。
板载ZigBee通讯模块、WiFi/BT模块、GPS模块,可选配4G通讯模块。
在保证正常接入互联网的状态下,可配置接入物联网云服务平台。
3.无线传感网节点(6个)
要求至少包含ZigBee协调器模块、ZigBee+NB-IoT温湿度节点、ZigBeeLEDBEEP声光报警节点、WiFi空气质量节点、WiFi光照度节点、蓝牙气压节点、蓝牙三轴加速度节点等。
1)微控制器主板硬件资源
(1)Cortex-M3核心主板(4个)
处理器基于ARM Cortex-M3核心的STM32F103,最高主频72Mhz,内部Flash 256KB,RAM 48KB。
具有1个0.96寸OLED屏,能够显示MAC地址、上下级关系、传感器数据、网络信息等。
具有4个组网状态及无线传输指示灯,2个功能按键、1个JTAG调试接口、1个24PIN的无线射频接口,1组20*2PIN传感器接口;
标配ARM仿真器、串口下载仿真调试转接板。
(2)CC2530核心主板(3个)
1个用于ZigBee协调器,2个用于ZigBee通讯节点。
处理器基于CC2530F256,具有2个组网状态及无线传输指示灯,2个功能按键、1个JTAG调试接口、1个24PIN的无线射频接口,1组20*2PIN传感器接口;标配下载仿真器。
2)无线传感网通信模块
(1)蓝牙通信模块(2个):采用UART接口的内置协议栈方案,设置从机模式,与主机配对后,将微控制器采样数据传输给主机。
(2)WiFi通信模块(2个):采用UART接口的内置TCP/UDP/HTTP协议栈方案,支持设置为AP、STA的工作模式,与网关通信后,将微控制器采样数据传送给主机,或者接收主机的控制命令控制执行器。
(3)ZigBee通信模块(2个,与CC2530核心主板共用):基于CC2530+ZStack协议栈组网通信方案,与Zigbee协调器组网,实现传感器数据的双向交互。
3)传感器通信模块(6个)
接口包含GPIO/IIC/SPI/PWM/电源/地等信号。
兼容温湿度传感器、LEDBEEP声光执行器、三轴加速度传感器、数字气压传感器、光照传感器、空气质量传感器等。可直接接到主板传感器接口板上,提供各类传感器接口板的原理图和技术手册。
(1)温湿度传感器(1个)
用于检测空气湿度和温度。
湿度测量范围:0~100%RH;
温度测量范围:-40~123.8℃
通信方式:IIC
供电电源:DC2.4~3.6V
(2)LEDBEEP执行器(1个)
板载1个红灯、1个蓝灯、1个BEEP蜂鸣器。
微控制器I/O输出控制。
(3)三轴加速度传感器(1个)
MEMS传感器,检测x、y、z三个方向的加速度变化,具有低通滤波器;
测量范围:-1.5g~+1.5g
通信方式:IIC
供电电源:DC2.4~3.6V
(4)数字气压传感器(1个)
气压范围:300-1100hPa
对应海拔:9000米~~-500米
标准IIC/SPI通信协议
供电电源:DC2.4~3.6V
(5)光照传感器(1个)
检测环境光照亮度。
测量范围:0-200000流明
通信接口:IIC接口
供电电源:DC2.7~6V 
(6)空气质量传感器(1个)
检测室内或养殖场景中废弃物释放的诸如氨气、硫化氢、氢气、一氧化碳等空气污染物。
污染气体范围:1-30ppm
传感器电阻范围:10~90k欧姆,电压型输出
供电电源:DC5V
4. 数据管理终端(1套)
包含主机、键盘、鼠标、以及显示设备。
功能:安装智能家居工程实训所需的数据库、Web应用系统,用于移动客户端或WEB客户端的访问。
CPU主频:不低于2.8GHz;
内存容量:不低于4GB(DDR3);
硬盘类型:不低于250G SSD。
三、智慧农业应用系统
1. 基本要求
要求至少包括工业级风速、风向、二氧化碳、气压、土壤水分、液位、光照温湿度、粉尘、噪声等传感器,水泵、风扇、电磁阀、声光报警器等执行器;
要求具有多路采集控制模块,能够对电压型、电流型的模拟量信号、开关量信号进行采集,具备继电器输出控制的功能。
要求通讯设备采用国家标准MODBUS通讯协议,远距离传输。
要求传感器、执行器、物联网网关可自由组合,结合网关解析应用软件、云服务平台,实现大田气象、大棚种植、水产养殖、牲畜养殖、工厂污染物监测等功能。
2.通用设备要求
1)多路采集控制模块(1个)
具有8路模拟量采集通道,可采集0~20mA、4~20mA、0~5V和0~10V四种模拟量信号,每个输入端口信号类型都可通过软件设置,无需跳线设置。采样速率:200Hz(25次/秒);分辨率:12bit;
具有6路干接点或湿节点信号(有源或无源输入)采集通道,作为干接点输入或者传感器(NPN或者PNP)输入,可以设置跳线共正极或共负极输入;作为有源输入时极性自动转换,无须跳线切换;高电平(10V~30V),低电平(0V~1V),采样速率:1000Hz;
具有4路常开继电器输出,阻性负载250V/3A,感性负载250V/1A,隔离保护电压1500V;
(1)通讯协议:MODBUS-RTU
(2)接口类型:隔离RS485通讯,输出接口采用过压过流双保护
(3)波特率:1200bps、2400bps、4800bps、9600bps、19200bps
(4)校验位:无校验、偶校验、奇校验
(5)设置方式:模块地址、波特率、校验位均可通过软件设置
(6)通讯距离:@9600bps  1200米
(7)RS485通讯电路电路和CPU隔离电压保护:1500V
(8)工作环境:温度:-10~+55℃,湿度:35~85%(不结露)
(9)工作电源:10V~30V宽范围供电,带电源极性保护,功耗小于3W。
3. 子功能系统
1)大田气象
网关按照采样频率轮询对多种气象要素(风速、风向、温湿度、光照、气压、粉尘、噪声等)进行定时自动采集,并处理显示,转成网络通讯包,上传到云平台,通过搭建,在应用管理中统一展示。
(1)风速传感器(1个,安装在台体)
测量范围:0-30m/s;
分辨率:0.1m/s;
动态响应时间:≤0.5s;
输出信号:电流4-20mA。
(2)风向传感器(1个,安装在台体)
测量范围:8个风向
输出信号:电流4-20mA
(3)大气压力传感器(1个,安装在台体)
测量范围:0-120KPa
测量精度:±0.15kpa
响应时间:≤1s
输出信号:4-20mA
供电电源:DC10-30V
(4)光照温湿度传感器(1个,安装在台体)
同时检测光照、温湿度。
光照量程:0-65535Lux,温度:-20℃~+60℃,湿度:0~100%RH
(5)粉尘传感器(1个,安装在台体)
可同时检测可入肺颗粒物PM1/细颗粒物PM2.5/可吸入颗粒物PM10等。
范围:0-999Ug/m3.
(6)噪声传感器(1个,安装在台体)
量程:30~120db;
RS485总线,DC12V供电。
2)大棚种植
网关按照采样频率对土壤水分,进行采集,处理,显示,转成网络通讯包,上传到云平台,并根据设定的控制策略,向水泵发送控制命令自动调节土壤湿度、以及大棚植物生长环境。
(1)土壤水分传感器(1个,放置在附件箱)
湿度范围:0-100%RH;
响应时间:≤1s;
输出信号:4-20mA;
供电电源:DC7-24V。
(2)水泵(1个,安装在台体)
接入多通道采集模块继电器输出端口;
工作电压:DC12V。
3)水产养殖
网关按照采样频率轮询对水体水位进行定时自动采集,处理,显示,存储,转成网络通讯包,上传到云平台,并根据设定的控制策略,向水泵发送控制命令,调节水位。
(1)水位传感器(1个,放置在附件箱)
测量范围:0-1m;
输出信号:4-20mA;
线制:二线制;
工作电压:DC12-36V。
(2)电磁阀(1个,安装在台体)
接入多通道采集模块继电器输出端口;
工作电压:DC12V。
4)牲畜养殖
网关按照采样频率对养殖场氨气(物联网基础主控区的WiFi空气质量节点)、二氧化碳等浓度进行定时采集,处理,显示,经协议重组,上传到云平台,并根据设定的控制策略,及时发送命令控制风扇改善养殖环境。
(1)二氧化碳传感器(1个,安装在台体)
测量范围:0-5000ppm
测量精度:±40ppm
温度影响:自带温度补偿
输出信号:0-5V
供电电源:DC10-30V
(2)风扇(1个,安装在台体)
工作电压:DC12V;
转速(RPM):3000-4000;
红色导线正极(+);黑色导线负极(-)。
四、家居安防监控应用系统
1. 总体要求
(1)至少提供环境监测、安防监控、视频监控、远程抄表四个应用场景案例。
(2)要求可选用台体中任意传输类型,如RS485、ZigBee、蓝牙、WiFi等不同传输模式下的传感器设备,自由组合,搭建应用系统。
(3)要求网关能够统一处理感控层不同传输类型的传感器数据,具有传感器数据解析显示、执行器手动控制、联动控制策略设置等功能,可根据传感器阈值自动控制执行器动作,实现自动调节。
(4)要求物联网网关端采用MQTT协议、HTTP协议,与Web端云服务平台进行信息交互,实时接收显示传感器采样数据、发送执行器控制命令。
2. 通用设备要求
(1)FTLink智能遥控器(1个,安装在台体)
功能:支持多种电器,如电视、机顶盒、空调、音箱、电动窗帘等红外编码,射频编码的学习功能,并集成到智能遥控器中,统一接入ZIGBEE网络,由物联网网关统一管理。
由ZigBee通讯模块、315/433MHz微功耗超外差无线收发模块、红外收发模块、以及控制主板组成;
控制主板:采用51单片机,具有射频、红外、ZigBee信号收发功能,射频编解码压缩算法保证低数据量传输;
红外收发:内置7个红外发射头,多方位水平发射,保证每条命令准确送达,可学习并遥控多种红外设备,直线距离约8米;
射频收发:包含315/433射频硬件,可学习并遥控多种射频设备,直线距离约8米;
红外频率:38KHz;
射频频率:315/433MHz;
ZigBee频率:2.4GHz,Z-Stack2007协议栈;
输入电压:DC 5V;
输入电流:≥1A。
3. 子功能系统
1)环境监控
系统复用物联网基础主控区域的ZigBee+NB-IoT温湿度、WiFi光照度传感器对室内环境参数实时监测,监测数据通过ZigBee、WiFi无线传感网传输到智能网关,并通过协议解析与JSON包重组,发送到平台,由平台统一展示状态值,并支持设置联动策略,可控制通风扇、LEDBEEP节点、强电控制插座照明灯实现自动调节。
要求包括射频强电插座(照明灯)、电动窗帘等家电设备,可实现家电控制。
(1)强电遥控插座(照明灯)(2个,安装在台体)
工作电源:AC180~240V,50/60Hz;
接收频率:315MHz、433MHz;
控制器件:继电器;
接收灵敏度: -100dBm;
负载电流:单路≤10A;
待机电流:220V,40uA(小于0.0088w);
工作温度:-10℃~80℃;
负载路数:一路。
(2)电动窗帘装置(1套,安装在台体)
遥控方式控制窗帘拉开、合上、停止;
接收频率:433M;
供电电源:AC220V。
2)安防监控
该系统至少包括门磁、燃气、烟雾、红外对射等探测器,由网关统一处理,并可根据设置的控制策略,自动向水泵、声光报警器、风扇等执行器发送控制命令,模拟警情预处理和报警。
要求各个传感器可采用ZIGBEE、WiFi、蓝牙、ModbusRTU等几种不同的通讯方式,可自由组合,自动组网,双向传输。
(1)烟雾火灾探测器(1个,安装在台体)
检测对象:烟雾
自带报警器;
输出信号:485,Modbus协议
供电电源:DC10~30V
(2)红外对射传感器(1个,安装在台体)
模拟门窗等警戒区域的异常闯入;
探测距离:≤20米;
工作电压:DC12V/24V;
输出形式:默认常开型继电器输出,可通过跳线帽设置常闭。
(3)门磁探测器(1个,安装在台体)
发射频率:315Mhz或433MHz;
发射距离:空旷距离120米
编码方式:2262/1527可选
报警浓度:6%LEL天然气
报警指示:红色LED闪烁
低电压指示:黄色闪烁
报警电流:<135mA
工作电源:1.5V(单节AA电池)
(4)燃气探测器(1个,安装在台体)
检测可燃气体泄漏。
发射频率:315M
(5)声光报警器(1个,附件箱)
工作电压:DC12V;
红色导线正极(+);黑色导线负极(-)。
3)门禁控制子系统
使用指纹传感器经过录入指纹、匹配指纹实现门锁的开关控制。
(1)ZigBee指纹识别节点(1个,安装在台体)
由四线TTL UART接口板、ZigBee通信模块、接口底板三部分组成。
将指纹识别传感器的匹配、搜索信息通过ZigBee网络与上位机交互。
通信方式:ZigBee
香蕉头插座、独立电源适配器等供电方式。
工作电压:典型值默认DC 5V。
(2)光学指纹识别传感器(1个,安装在台体)
采用ZigBee指纹识别节点的微处理器实现指纹识别传感器的控制;
通信接口:采用TTL电平的UART接口,通信波特率为:9600×Nbps(N=1~12,默认N=6);
光学指纹模块内部集成专业指纹识别芯片,采用先进的指纹识别算法,识别率高,可识别真皮;指纹录入时间:<0.3秒;
匹配方式:比对方式(1:1),搜索方式(1:N);
存储容量:120/350/1000枚;认假率:<0.001%;拒真率:<1.0%;
(3)延时自关闭门锁控制节点(1个,安装在台体)
节点由继电器控制板、ZigBee通信模块和底板三部分组成;
射频芯片通过驱动继电器的吸合与断开实现门锁的开关;
延时时间可通过协议设置;
通信方式:ZigBee
供电电压:DC5V
3)远程抄表
使用电能表测量用电情况,并通过计算、通信,上传到云平台,实现远程抄表、存储备档的功能。
(1)电能表(1个,安装在台体)
规格:15(60)A
通讯方式:RS485
供电:AC220/230V
4)视频监控
要求包括网络摄像头,对所处区域进行视频监控。
要求网络摄像头采用WIFI传输方式、RTSP传输协议,支持物联网网关端、Android移动端、局域网Web监控端都能浏览视频。
(1)WiFi网络摄像头(1个,安装在台体)
通信方式:WiFi,DHCP自动获取IP;
无线标准:IEEE802.11b/g/n Dfaft:
视频压缩:H.264,码率为Main Profile;
音频压缩:AAC,码率自适应;
分辨率:720P/960P/1080P;
网传帧率,自适应调整;
云台角度:水平355°,垂直90°;
支持TF卡(8G-64G)存储;
支持红外夜视,照射距离10m;
供电:DC5V。
五、车载应用系统
1.总体要求
要求包括车速油耗模拟车辆行驶节点、超声波节点以及GPS定位模块,与基础主控区域的温湿度、空气质量等各种传感器,实现车辆行驶状态监测、车内环境监测、行车记录仪等功能。
2.子功能系统
1)车载信息采集
(1)CAN车速油耗节点(1个,安装在台体)
处理器:CORTEX-M3内核,主频72MHZ,内存:64KB,FLASH:512KB;
CAN通信采用SN65HVD230芯片实现;
电机驱动:
驱动芯片L298N双桥直流电机驱动芯片
驱动部分端子供电范围5-35V;
驱动部分峰峰值电流2A;
逻辑部分工作电流0-36mA;
控制信号电平:低电平 -0.3V<VIN<1.5V;高电平 2.3V<VIN<VSS;
通信调试接口:采用MAX232通信调试接口;
油门监测接口:AD采集接口,用于采集油门调剂旋钮的旋转值,通过PWM调节电机的驱动能力,调节当前车速;
外部中断监测,用于监测当前车辆车速的转速值,计算车当前的车速;
(2)超声波节点(1个,附件箱)
Zigbee通信,DC5V供电,可测距离。
七、Android接入网关应用程序(1套)
要求具有感控终端拓扑展示、实时数据查看、设备状态查看、数据流向展示、系统设置等功能。
要求可查看Zigbee串口号、信道、PANID;可查看BT节点的地址码、连接状态;可查看WiFi传感器节点的IP和端口信息以及连接状态。要求具有修改Zigbee串口号、波特率的功能。
要求网关能够设置采样频率,轮询对台体工业级传感器、实验级传感器发送请求命令,动态更新传感器在线离线状态、传感器采样数据、执行器控制状态等,并可作为终端设备故障的初步诊断依据。
具有传感层数据帧实时接收,实时解析,并组成JSON网络通讯包的功能,同时具有云服务平台消息实时接收、实时解析,实时订阅,并组成16进制传感网数据包的功能,实现信息在传感层至平台层的交互。
要求网关端支持MQTT、HTTP协议,通过Restful API接口调用云服务平台添加的网关设备、传感器、执行器、摄像头等终端设备列表,通过MQTT实现Web端、Android移动端与网关端之间的M2M通信,实现传感器信息的发布与订阅。
开发环境:Android Studio
开发语言:Android;
通讯方式:WiFi、BlueTooth、ZigBEE、RS485、CAN(需插sim卡);
通讯协议:传感层支持ModbusRTU、自定义传感网通讯协议、可选配支持IPv6协议,网络层支持MQTT、HTTP协议。
八、行业应用云服务管理平台(1套)
要求能够通过自由组合的方式搭建并展示大田气象、大棚种植、水产养殖、牲畜养殖、工厂环保监测、环境监控、安防监控、远程抄表、车载交通、智能仓储等应用场景。
要求平台具有用户登录、项目管理(场景应用的增删改查)、设备管理(网关的增删改查)、传感器与控制器的增删改查、策略管理、以及应用管理等功能。
要求能够显示项目的名称、类型、创建时间,能够显示网关的ID、连接类型、以及密钥KEY;
要求能够显示传感器的ID、名称、传输类型、连接类型、传感器识别码、实时采样数据、执行器控制状态等。
要求系统采用B/S架构,支持云端部署,采用Ubuntu操作系统,搭载tomcat服务器、负载均衡服务器、mysql数据库、Mqtt代理服务器、websockets组件等。数据监控平台作为Web应用系统运行在服务器中,以Web页面形式统一展示给用户。
前端采用最新的HTML5编程技术,内置javascript脚本语言;Java使用Bootstrap作为前端UI框架,自带全局CSS设置,内嵌JQuery插件,用于创建图像、下拉菜单、导航、警告框、弹出框等;使用hightchars图表库,实现网页上各种动态图表,满足物联网项目多样化的前端显示效果,采用Restful API与后台交互。
后台主要采用了Springboot框架、使用JDBC与数据库交互、rabbitmq消息队列技术并发处理来自传感层、应用层的各种消息,采用Maven构建项目管理,具有Restful API二次开发接口。
开发环境:IDeaUL2016;
开发语言:JAVA;
前端页面:HTML5+Node.js;
通讯方式:以太网、Wifi、4G(需插sim卡);
通讯协议:MQTT、HTTP协议。
九、ZigBee传感器自组网综合应用软件(1套)
实现ZigBee网络的建立、节点能量扫描自动入网、节点之间数据的传输、串口应用、传感器的采样与传输、以及执行器传输控制的功能。
支持温湿度、光敏、光照度、可燃气体、三轴加速度、结露、红外对射、霍尔、接近开关、气压、颜色、红外热释电、烟雾、火焰、二氧化碳、风速、风向、低频、高频、超高频、2.4G有源等几十种传感器的采集与无线传输;
支持继电器、LED灯、蜂鸣器、步进电机、直流电机等执行器的控制与无线传输;
支持315Mhz、433MHZ、红外类遥控设备的接入转发与无线控制;
通讯符合IEEE802.15.4标准规范,采用TI Z-Stack 2007协议栈;
支持多任务处理;支持星形、树型、网状三种网络拓扑结构;
支持Packet Sniffer、wireshark抓包分析仪;
支持IAR for EW8051V7.60以上集成开发环境。
十、Cortex-M3嵌入式传感器采集控制软件(1套)
实现多种传感器采集、执行器控制、感知层协议组包、以及串口通信的功能。
支持温湿度、光照度、数字气压、三轴加速度、空气质量、红外对射、霍尔、接近开关、气压、颜色、红外热释电、烟雾、火焰、二氧化碳等几十种传感器的采集与无线传输;
支持继电器、LED灯、蜂鸣器、步进电机、直流电机等执行器的控制与无线传输;
支持采用6LowPan协议栈,默认不使用;
支持IAR for EWARM V7.4以上集成开发环境。
十一、实验课程
1) 要求支持工业现场总线技术、嵌入式接口技术、Android应用开发、行业应用场景综合实训等课程,可综合布线。
2) 要求提供工业485总线实验不少于5个,如Modbus协议解析、电流型模拟量采集、电压型模拟量采集、开关量采集、继电器输出控制;
3) 要求提供Android应用系统开发及行业场景搭建实训,如智慧农业的大田气象、大棚种植、水产养殖、牲畜养殖等,智能家居的环境监控、安防监控、远程抄表、门禁控制、视频监控等,智能车载的车载信息查询等。
4) 要求提供设备接入云端组建场景实验不少于7个,如modbus智能农业通风应用场景、基于modbus的智能农业温度采集场景、基于modbus的智能农业联动控制应用场景、基于zigbee的智能窗帘应用场景、基于zigbee的家电控制应用场景、基于zigbee的智能家居联动控制应用场景、基于WiFi的光照度采集应用场景。
5) 要求提供Web接口应用开发实验不少于4个,如空气温度Web采集、土壤湿度Web采集、水泵Web控制、强电照明灯Web控制、窗帘Web遥控等。
6) NB-IoT实验要求不少于5个,包括NB-IoT模块的AT指令配置测试实验、NB-IoT温湿度传感器采集传输实验、NB-IoT板载LED的远程开关控制实验、NB-IoT云平台后台UDP开发实验等
1套

关键词:
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