物联网行业应用创新实训台_物联网应用综合实训装置

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物联网行业应用创新实训台

LGWL-ZH03型 物联网行业应用创新实训台辅助实训开发，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。

一、装置特点
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。
二、装置组成（行业）
可通过灵活搭配，组成不同的行业应用系统，有些传感器可在不同的应用系统中重复使用，通讯模块可根据需求进行替换，如下表所示。

行业应用系统名称	所需传感终端
环境监测	光照温湿度、风速、风向、气压、粉尘、噪声等
大棚种植	模拟量土壤湿度传感器、水泵
水产养殖	模拟量水位传感器、电磁阀
牲畜养殖	模拟量CO2探测器、通风扇
智能控制	433M强电插座、433M窗帘控制
门禁控制	指纹、电控锁
安防报警	红外对射探测器、门磁、声光报警器
安全监测	燃气、烟雾、电磁阀
远程抄表	RS485电表
交通（选配）	ZigBee红绿灯、ZigBee道闸、ZigBee公交站台
车载导航	CAN车速油耗节点、模拟摄像头行车视频仪
仓储管理（选配）	称重传感器、RS485电子显示屏、RFID读卡装置
基础学习	Zigbee -NB温湿度、zigbee声光报警器、蓝牙气压、蓝牙三轴、wifi光线、wifi空气质量

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
主控	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
车载	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
1、标准配置参数

物联网创新应用工作站

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

2、选配系统参数

车载交通应用系统
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。
要求具有红绿灯节点、道闸控制节点、公交站播放节点，能够实现交通指示灯、智能道闸、ETC模拟收费、公交站到站提醒自动播报等应用。
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）超声波传感器（1个，安装在台体）
范围：2cm—450cm
通讯方式：ZigBee
2）道路交通
（1）红绿灯节点（1个，安装在台体）
组成：主要包括zigbee控制板，四组红绿灯+2位数码管组合，封装在模具内。
功能：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，应用于T字或十字路口。
控制对象：红绿LED灯各1个，2位数码管
控制器：CC2530
通信方式：ZigBee
控制方式：I/O口输出控制
供电：DC 5V
（2）道闸控制节点（1个，安装在台体）
主要包括5线减速步进电机、单片机、ZigBee通信模块等，封装在道闸模具内。
功能：单片机通过ZigBee通信模块接收网关发来的开启道闸或关闭道闸的命令，实现道闸的远程控制。
控制设备：5线减速永磁步进电机
驱动方式：四相八拍，采用ULN2003驱动；
齿轮减速比：1/64，齿轮减速，噪音低，运转平稳；
通信方式：ZigBee
供电电源：DC 5V
（3）公交站播放节点（1个，安装在台体）
组成：采用语音播报模块、128X64黄绿显示屏、ZigBee通信模块和接口主板组成。
功能：接收网关命令，控制公交站台自动显示和播放信息。
语音播报模块：采用专用语音单片机芯片，内嵌DSP高速音频处理器，处理速度快，根据内置或外挂SPI-Flash的不同，播放时长也不同；支持2M~32Mbit的SPI-Flash；内置13bit/DA转换器，以及12bit/PWM输出，音质好；支持DAC/PWM两种输出方式；PWM输出可直接推动0.5w/8Ω扬声器，推挽电流充沛；支持加载WAV音频格式；支持加载6K~22KHz采样率音频；
显示屏：点阵：128X64；外型尺寸：78.7X65.0X13.0；视区尺寸：72.0X40.0；控制器：ST7920；工作电压：5.0V /3.3V；产品规格：STN；
产品类别：中文字库点阵；产品颜色：黄绿屏
通信方式：ZigBee
供电电源：DC 5V
六、智能仓储应用系统（选配）
1.总体要求
（1）要求能够通过同一种物品的重量来计算该物品存放数量，并可在电子显示屏动态显示刷新物品的数量。
（2）至少具有4个库位，每个库位安装有称重传感器、电子标签显示屏、采集器。
（3）要求采集器采用485总线，ModbusRTU协议与网关进行通信。网关通过查询命令获取库位重量，与系统后台进行数据交互。
2.设备要求
（1）称重传感器（4个，安装在小型仓储货架）
最大称重重量：0-40KG；
输出电压灵敏度：2.0mV/V；
工作电压：DC12V。
（2）LED电子显示屏（4个，安装在小型仓储货架）
Modbus地址可以串口设置，可以用轻触开关设置。具有1路输出，可控制指示灯、继电器，无输入。电源和通讯线有进有出，便于手拉手连接。
显示方式：4位数码管单行显示；
显示内容：数字、点、横显示；
通讯接口：485；
通讯协议：ModbusRTU
供电电源：DC12V
（3）称重传感器变送器（1个，安装在小型货架）
支持2点标定，24位高分辨率AD；
支持二次曲线校准校正传感器非线性，带数字滤波和隔离功能。
通道：4路称重数据采集通道
采用频率：10Hz,最快可调至30Hz
通讯接口：隔离RS485接口
通讯距离：1000米
通讯协议：ModbusRTU
供电电源：7-40V，默认DC12V。
（4）仓储库位模型（1个）
亚克力式机构；
主材：亚克力；
尺寸不小于：25CM*20CM*10CM。

五、实训项目

课程名称	类别	典型实验名称
综合布线	RS485工业现场总线	RS485总线简介 Modbus协议解析电压型、电流型模拟量传感器采集测试开关量传感器采集测试继电器输出控制测试
行业应用场景搭建	云服务平台的行业应用场景搭建	网关接入配置 ZigBee传感器终端接入、WiFi传感器终端接入、蓝牙传感器终端接入、ModBus传感器终端接入、CAN设备接入气象观测场景搭建农业种植场景搭建智能家居场景搭建车载场景搭建等
行业应用系统开发	智慧农业	大田气象应用实训开发农业种植应用实训开发水产养殖应用实训开发牲畜养殖应用实训开发
	智能家居	环境监控应用实训开发安防监控应用实训开发门禁控制应用实训开发远程抄表应用实训开发视频监控应用实训开发
	车载控制	车载信息采集应用实训开发
Web接口应用二次开发	平台接口应用开发	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

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