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系统简介

系统组成、及架构简介

食品溯源场景实训开发

农作物/牲畜生长环境采集实训开发

运输车辆远程控制实训开发

机械臂多自由控制实训开发

传送带限位检测实训开发

堆垛机运动控制实训开发

运输车辆定位实训开发

牲畜入栏盘点实训开发

物品溯源查询实训开发

溯源管理平台用户登录实训开发

溯源环境远程监控实训开发

序号

类型

设备名称

数量

1

整体框架

沙盘框架

1

2

沙盘场景模型

若干

3

本地控制中心

物联网网关（板载蓝牙WIFI二合一模块、7寸1024*600电容显示屏）

1

4

ZigBee协调器模块

1

5

无线路由器

1

6

射频识别设备

桌面双频读卡器

1

6

桌面超高频读卡器

1

8

UHF手持机

1

9

UHF动物耳标

5

10

高频电子标签

5

11

超高频电子标签

10

12

环境监测

智能温湿度传感器节点

4

13

智能光照度传感器节点

4

14

智能通风扇（产地）

1

15

屠宰加工

多自由度机器臂

3

16

末端气泵吸盘装置

3

17

智能机器臂控制器

3

18

加工厂皮带传输系统

1

19

仓储区

24库位立体仓库

1

20

堆垛机

1

21

智能堆垛机控制器

1

22

车辆运输区

智能磁导航车

2

23

NFC标签

若干

24

红绿灯及控制器

1

25

路灯及控制器

1

26

销售区域

溯源电子称

1

27

票据打印机

1

28

二维码扫描枪

29

触摸查询一体机

1

30

软件

智能磁导航循迹程序

1

31

无线传感器网络数据传输综合程序

1

32

食品溯源智能网关管理软件

1

33

食品溯源上位机设备管理软件

1

34

食品溯源WEB管理平台软件

1

35

食品溯源Android手持终端应用软件

1

36

附件

含交叉串口线、网线、USB同步线、Micro Usb数据线、读卡器、TF卡、CC Debugger调试器、串口调试下载板、5V3A电源、便携式吸尘器、实验桌椅等

1批

名称

参数

一、整体要求

1.实训系统尺寸不小于：3.0m×1.8m×0.7m(长×宽×高)

2.含有生产、加工、仓储、运输、销售、中央控制等几个区域，构成完整的食品溯源实训系统。

3.采用B/S框架，可本地化或远程部署。

4.主要实现以下功能：

（1）能够实现产加储运销各个环节的环境监控；

（2）能够实现对农畜产品施肥/喂养、防疫等操作以及出棚量盘点；

（3）能够在产地、加工厂、仓储环节实现货物自动装卸；

（4）能够实现货物在加工厂环节的流水线传输；

（5）能够实现货物在仓储环节的自动上下架；

（6）能够实现智能小车的位置跟踪；

（7）能够实现物品标签的识别与绑定；

（8）能够实现商品的溯源可查以及智能结算。

5.系统安装有漏电断路器电源设备，提供安全稳定的电源。

6.系统内部铺设供电线路、通信线路、设备控制器、及网络设备等。

7.主体框架采用一个铝合金金属骨架和钣金面板围绕组成。

二、设备要求

1. 本地数据中心

1）Cortex-A9网关（1个）

核心板资源：

（1）CPU：Cortex-A9四核心的Samsung s5p4418，主频1.4GHz，符合OpenGL2.0；

（2）GPU：MAIL-400，3D图形加速;

（3）内存: 1GB DDR3；

（4）EMMC: 8GB；

（5）核心板+底板设计：核心板加装屏蔽罩，邮票孔方式与底板连接，抗干扰能力更强，比插针式更稳定可靠。要求引出核心板信号线，不少于188PIN。

底板资源：

（1）LCD接口：7寸IPS电容屏（16:9），分辨率1024×600；

（2）USB接口：2路USB_HOST 2.0输出，1路USB OTG；

（3）Ethernet接口：核心板内置千兆IP，外加不超过3RMB的PHY芯片即可，支持10/100/1000M，RJ45接口；

（4） 串口：2路3线RS232，1路TTL接口，1路RS485，1路Bluetooth；

（5）CAN总线接口：1路；

（6）RS485总线接口：1路；

（7）HDMI 接口：HDMI1.4a，最大支持1920*1080高清数字输出;

（8）LVDS液晶屏接口：单通道，最大支持1920*1080；

（9）摄像头接口：1路CMOS并行接口，最大支持800万像素；

（10）AV接口：1路模拟视频母口输入；

（11）外部存储扩展接口：SD卡、TF卡接口；

（12）音频接口： 1路MIC输入，1路1. 8w喇叭；

（13）按键：1个复位按键、1个休眠唤醒按键，2个音量键；

（14）板载蓝牙WiFi二合一模块，WiFi符合IEEE802.11 b/g/n；蓝牙协议标准符合BT4.2；

（15）Mini PCIe接口：标准可插入4G通信模模块；

（16）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。

2）ZigBee协调器模块（1个）

采用CC2530单片机的射频通信与ZStack协议栈的方案，具备Zigbee建网、节点入网申请验证、路由信息维护、以及采集控制传输的功能。

板载PCB天线，通过TTL UART外设接口与A9网关 UART连接。

实时接收ZigBee传感器采样信息，并上报给上位机网关；同时接收网关下发的指令，通过ZigBee网络传输给对应的传感器节点。

供电电压：DC3.3V。

3）无线路由器（1个）

支持有线、无线连接，DHCP自动分配IP地址。

2.环境监测设备

部署在产地、屠宰加工、仓储、销售等各个环节，实现监测食品在真个产品链中所处的环境参数。

1）温湿度传感器（4个）

温度范围：-20℃~+80℃；

湿度范围：0~100%RH

2）光照度传感器（4个）

量程：0-65535Lux

3）通风扇（1个）

安装在生产地，可远程控制通风扇开关、调节环境参数。

通过继电器实现通风供电回路的通断。

3.射频识别装置

1）桌面双频读卡器（1）

功能：读取标签数据，用于操作人员的身份识别，以及操作行为识别。

内置125KHz和13.56MHz天线，可同时识别所有常规ID卡和IC卡；

支持卡片：EM4100、TK4100、Mifare®1k S50、Mifare®1k S70、Mifare®UltraLight、Mifare®UltraLight C及兼容卡，城市公交卡、银行芯片卡；

数据读取：读取卡片物理序列号(UID)；

数据接口：USB口；

数据通讯：标准USB口通讯，无需安装驱动；

工作频率：125KHz&13.56MHz；

工作电压： USB接口取电，DC5V；

工作电流：≤80mA；

待机电流：≤30mA；

工作温度：-5℃~60℃；

湿度：5%~95%；

读卡响应：≤200ms；

读卡距离：≤50mm；

工作指示：蜂鸣器、指示灯

安装模式：桌面摆放型；

2）桌面超高频读写器（1个）

功能：用于读取农畜产品携带的电子标签，识别相关溯源信息。

工作频率：国标（920~925MHz）、美标(902~928MHz)或定制其它频段跳频或定频工作；

识别标签：ISO18000-6B标签、EPC GEN2(ISO18000-6C)标签；

读卡距离：识别距离调整范围：0.1米；

读卡灵敏度：双极化方式读卡；

读卡时间：单标签64位ID号读取时间<6mS；

数据接口：Mini USB；

工作电压：USB接口取电，DC5V；

工作温度：－20℃ ～ +80℃；

存储温度：－40℃ ～ +85℃；

3）UHF手持机（1个）

Android7.1系统，8核CPU，5寸高清大屏，分辨率高达1280*720，强光下可视，支持4G通讯、2.4G&5G双频WI-FI、蓝牙4.2、GPS等通信或定位技术，可实现一维、二维条码扫描、UHF RFID读写、NFC、拍照等功能。

RFID频段：兼容中、美、日、欧各个频段，支持协议ISO18000-6C，读取距离为0.8米；

NFC频段：13.56MHz，读取距离为0-5cm。

4）UHF动物耳标（5个）

5）高频电子标签（5个）

6）UHF电子标签（10个）

4. 屠宰加工装置

实现牲畜产地出栏搬运装车、屠宰场搬运卸载、流水线加工等操作。

1）多自由度机器臂（3个）

包含全铝合金机械臂本体、MS36行星减速步进电机、500线AB相光电编码器、铝合金联轴器、轴承、关节轴、铜柱等部件。

活动关节均采用优质轴承连接，末端采用特定方式吸附物品。

由嵌入式微控制器通过编程实现运动控制。

负载能力：500g

2）末端气泵吸盘装置（3个）

由真空气泵、真空活动连杆带吸盘、阀门、硅胶气管组成。

流体：气体；

气泵电机：采用碳刷换向器，额定电压DC4.5V，空载电流0.35A，适合电压DC3-5V，压力范围400-650mmhg；通过微控制器I/O控制电机工作；

三通电磁阀：通过微控制器I/O控制电磁阀的通道，从而接通充气回路，吸盘吸附或释放气体，吸盘松开；

3）智能机器臂控制器（3个）

采用Cortex-M3以上内核微控制器，板载4路LV8731V驱动模块驱动机械臂步进电机、板载电源转接板、OLED显示屏等外设，电机带编码器，形成位置闭环控制，重复精度大大提高。支持串口控制，可以通过其他的单片机或者电脑发送控制指令。支持CAN控制，可以接收来自CAN总线的控制指令。支持姿态控制，可以改变控制器的姿态去控制X Y Z的坐标。支持按键控制，可以通过按键去控制X Y Z的坐标。

电源适配器供电。

额定电压：DC12V

额定电流：5A。

4）加工厂皮带传输系统（1个）

能实现农畜产品在加工环节的自动化运输、自动停止的功能。

输送带：绿色PVC，耐油、耐腐蚀、防静电；

机架：不锈钢、铝型材，高度可调；

托辊滚筒，支撑上方皮带，减少摩擦阻力，保证运输速度更快更平稳；

控制器：变频器；

工作电压：AC220V；

具有红外对射一对，物品传输至探测器中间，皮带自动停止。

5.仓储设备

1）24库位立体仓库（1个）

采用20mm*20mm铝合金型材框架设计，可拆卸，可根据需求自由组合；

车库数量：四行六列，共24个存储库位；

高层货架存储，节省库存占地面积，提高空间利用率；

通过托盘方式存储货物，一个托盘可存储两个原料或成品；

每个库位尺寸：宽*高=91mm*67mm。

2）堆垛机（1个）

采用三轴悬臂式滑台模组，滚珠丝杠直线滑台模组密封防尘；

具有x、y、z三个运动行程，搬运尺寸：1000mm、400mm、300mm。

采用闭环57规格步进电机驱动2.2牛米高速混合伺服；

采用三个金属探测器进行原点探测；

采用货叉式存取货物；

单元货物重量：1g-1000g；

提升速度：5m/min

出叉速度：3.6m/min

定位精度：±5mm

供电电压：DC 24V。

3）智能堆垛机控制器（1个）

CPU：Cortex-M3 内核处理器；

具有2相4线步进电机驱动接口；

可调试步进电机驱动器控制（宽电压，脉冲速度可调）；

可扩展四路控制；

采用金属探测传感器实现库位检测；

通讯方式：采用ZigBee无线通讯；

供电电压：DC12V。

6.智能运输设备

1）智能磁导航车（2个）

由磁导航传感器、高频RFID读卡器、核心控制板、直流减速电机、无线通信模块、锂电池供电板、避障探头等组成。

磁导航传感器：

车头前方底部安装3个磁导航探头，与铺设的磁条形成磁场，处理器根据磁导航输出的信号控制电机驱动器差速纠偏，确保小车沿磁条前进。

高频RFID读卡器：

控制器自带高频读卡模块和天线电路，自动识别道路上的NFC标签，实现智能小车在道路中的定位功能；

核心控制板：

采用单片机作为智能车控制器，实时处理磁导航传感器检测的磁场信息，驱动直流减速电机按照磁导引完成前进、后退、左转、右转、高速、低速行驶等自动循迹功能；同时驱动RFID读卡器处于扫描状态，与铺设在重要地点NFC标签形成磁场，获取标签所绑定的位置信息，通过无线模块发送给智能网关，实现车辆精准定位；

无线通信模块：

控制器通过串口与无线模块通信，它将车辆信息通过无线模块发送给智能网关，同时也接收智能网关发来的命令，控制车辆运行状态。

小车供电：

小车采用锂电池供电，具有电源管理电路和充电电路，小车行驶一段时间后，可对其进行充电，保证小车正常行驶；

电量采集：

网关可通过ZigBee模块发送小车电量采集命令，小车收到后，将当前电量数据反馈给网关，由网关提醒用户是否需要充电；

障碍物监测：前方有障碍物，停止行驶，障碍物移除，继续行驶。

供电：DC12V3A。

2）NFC标签（若干）

安装在实训系统路面下方，用于车辆定位、定点停车。

3）红绿灯及控制器（1个）

模拟道路路口交通灯，可实现红黄绿灯交替显示和信号灯时长显示，最多可支持四个方向的信号指示，可无线修改红绿灯灯时。

包括ZigBee控制板，四组红绿灯+2位数码管组合，封装在模具内。

控制对象：红绿LED灯、2位数码管；

采用微控制器I/O输出控制方式实现红绿灯、数码管的切换亮灭、数字显示。

控制方式：I/O口输出控制；

供电：DC 5V。

4）路灯及控制器（1批）

包含路灯照明灯若干，1个控制器。

光线传感器实时检测当前环境的光照度，当光照度低于预设的值时，网关软件将驱动继电器控制器接通路灯的供电回路，路灯点亮；当光照度高于预设的值时，网关软件将驱动继电器断开路灯的供电回路，路灯熄灭。

检测设备：光线传感器；

控制设备：继电器控制器，强电输入，直流输出；

执行设备：路灯。

7.商超销售设备

1）溯源电子称（1个）

零位自动跟踪、置零、去皮；

超载报警功能；

单价清除功能，十四个按键数；

可带RS232串口，与电脑连接操作方便；

单双面LED显示，十六位红字显示；

具有抗电磁兼容性能，对外界干扰具有阻抗作用；

内置蓄电池，交直流两用；

量程：3kg、6kg、15kg、30kg；

分度值：1g、2g、5g、10g；

显示：红色字幕显示；

秤盘尺寸参考：340*230mm；

产品尺寸参考：355*330*120mm；

2）票据打印机（1个）

用于条码

打印速度：4英寸（102mm）/秒；

打印方式：热转印；

打印宽度：最长4.09英寸（104mm）；

分辨率：203dpi；

用纸类型：热敏不干胶、铜板不干胶、哑银纸；

通信类型：USB/串口；

3）二维码扫描枪（1个）

用于全方位扫描所有的主要一维 (1D) 和二维 (2D) 条码符号。

读卡设备：通用型手持式数字成像仪扫描器

扫描模式：全向激光扫描；

通信接口：串口/USB接口等

4）触摸查询一体机（1套）

包含主机、显示器、键盘、鼠标以及对应的软件系统。本地化部署时，用于本地数据中心。

采用Windows 7以上操作系统，安装虚拟机，虚拟机采用Ubuntu16.04操作系统版本，运行Web服务端程序、MQTT Broker、mysql5.5以上数据库、以及SpringMVC+MyBatis框架的溯源可视化管理平台软件系统。

同时运行上位机设备管理程序，通过串口或USB接口与桌面双频读卡器、桌面超高频读卡器、电子秤、扫描枪、标签打印机连接。

CPU主频：不低于I5，2.0GHz；

内存容量：不低于4GB(DDR3)；

硬盘类型：不低于120G SSD。

三、软件要求

详细配套软件资源包含如下：

1.智能磁导航寻迹程序（1套）

车载多种传感器协调工作，实现小车的自动寻迹、左转、右转、停止等功能；

车载高频读写器，实现自动识别道路高频标签，实现车辆定位；

车载电量低报警设备。

2.ZigBee传感器组网综合应用程序（1套）

实现ZigBee网络的建立、节点的自动组网、节点休眠与唤醒、节点之间数据传输、传感器节点的采样与传输、以及执行节点的传输控制等功能。

符合IEEE802.15.4标准规范，频段范围2.045G~2.484G；

支持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抓包分析仪；

支持串口调试上位机软件Z-Tool；

支持IAR for EW8051集成开发环境；

支持第三方SmartRF Flash烧写工具；

同一个工程编译ZigBee网络所有节点程序，包括协调器、路由器和传感控制终端节点。

3.食品溯源网关管理软件（1个）

网关运行基于Android操作系统的食品溯源管理软件。

主要包括基本设置、数据查看、控制/采集、关联设置、车道轨迹等功能项目，采用模块化分层设计，灵活方便。节点使用添加、配置、关联的方式接入系统，无需因节点的多少、沙盘外观形式的变化而重新编程。

可添加智能车无线节点、环境监测节点、机器臂控制器节点、道闸节点、桁车控制器节点、库位控制器节点；

以沙盘位置为中心，为智能车辆添加行驶方向、为机器臂添加起始点和终点的坐标、为桁车添加起始和终点xyz坐标、为库位添加编号等，从而实现产加储运销整个环节的自动流通。

具有实时接收车辆位置信息、货物的自动装卸、道闸自动开关、货物自动上下架、自动收费等功能。

具有货物打包、拆包、标签绑定、标签重复使用、称重、二维码打印、二维码扫描驱动的功能。

具有web端监控整个溯源系统、android手机端监控以及二维码扫描溯源查询的功能。

开发环境要求：

Windows 7以上

Eclipse IDE for Java Developers /Android Studio

Android-sdk_r16-windows

Android语言

内置MQTT协议、webservice编程。

4.食品溯源设备管理软件（1个）

采用MQTT协议订阅/发布主题，主题第一次由用户手动输入保存，后面自动显示连接；

实时接收web服务端发来的设备信息请求命令，驱动桌面双频读卡器、桌面超高频读卡器、电子秤、扫描枪、标签打印机等设备进入工作状态，读取设备操作的信息，并将信息反馈给web订阅端。

操作系统：Windows XP以上

开发环境：Visual Studio2010以上；

语言：C#语言等

协议：MQTT协议。

5.食品溯源Web管理平台软件

通过浏览器运行溯源系统web端应用程序，实现溯源系统的人机交互。

具有用户登录、系统设置、生产管理、加工管理、仓储管理、运输管理、销售、溯源管理等功能菜单，可点击查看下一级菜单详情；

主页面显示：车辆运行位置动态显示。

系统信息：提前录入各个环节的企业信息、部门信息、操作人员信息、传感器信息、车辆信息、产品种类信息、货架信息等，为溯源信息可查做准备。

生产/养殖管理功能：模拟农作物生产/牲畜养殖环节的种类录入、生产企业录入、生产环境监测显示、喂养、防疫等生产养殖过程的操作录入、出栏标签绑定、出栏数量盘点。

屠宰加工管理功能：模拟农畜产品的加工企业录入、加工环境监测、加工批次信息查询、加工分割前后信息的录入、超高频电子标签的绑定存储、加工操作历史记录查询。

仓储管理功能：模拟农副产品的仓储企业录入、仓储环节监测、仓储批次信息查询、与超高频手持机结合实现产品的自动入库、出库。

运输管理功能：对当前的车辆运输批次信息进行查询。

销售管理功能：模拟农副商品的销售批次信息查询，环境信息监测、商品的货架信息录入、与电子秤结合实现商品称重，商品总价远程显示、使用扫描枪对已称重商品进行扫描结算。

溯源信息功能：可刷卡读取批次号，查询当前商品从生产到销售各个环节的操作记录以及环境信息。

使用方法：浏览器URL地址

开发环境：Eclipse或IDEAIU；

语言：JAVA

协议：MQTT、HTTP。

6.食品溯源Android手持终端应用软件

具有用户登录、养殖、屠宰、加工、仓储、销售等各个环节操作功能。

可实现牲畜入栏、盘点、出栏管理，屠宰入场、屠宰验证、屠宰操作、屠宰出场管理，加工入场、分割验证、分割操作、加工出场管理，仓储批次、加工批次、出入库管理，可通过扫描二维码标签，获取该商品从生产、加工、仓储、运输、销售等一系列操作记录和环境监测信息。

开发环境要求：

Windows 7以上

Eclipse IDE for Java Developers /Android Studio

Android-sdk_r16-windows

Android语言