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TYK-ZH03型 物聯(lián)網行業(yè)應用創(chuàng)新實訓臺

      TYK-ZH03型 物聯(lián)網行業(yè)應用創(chuàng)新實訓臺輔助實訓開發(fā),提供多種行業(yè)應用案例,讓學生了解行業(yè)應用所需的系統(tǒng)架構、通訊方式。平臺集成工業(yè)現(xiàn)場總線技術,CAN總線與RS485總線,可連接模擬量、開關量、數(shù)字量等工業(yè)級傳感器及執(zhí)行器;支持多種短距離無線通信技術,如ZigBee、WiFi、BlueTooth、LoRa;支持遠距離無線通信技術,如NB-IoT通信模塊、4G移動模塊、GPS定位模塊,可實現(xiàn)低功耗廣域網通信、移動互聯(lián)網通信、實時定位等功能。網關采用Cortex-A9四核處理器,與傳感終端互聯(lián)互通,通過拓撲形式展示傳感網結構和傳感器采樣,可通過MQTT、HTTP協(xié)議接入云服務平臺;WEB端云服務平臺支持本地化部署或云端部署,可快速搭建行業(yè)應用系統(tǒng),如氣象觀測、農田水利、安防監(jiān)控、車載導航、倉儲管理等;支持API接口Web應用開發(fā)和Android應用開發(fā)。 一、裝置特點1. 標配網孔操作板、四組供電接口、四組有線傳感器的電源通信接口、六個無線傳感節(jié)點的供電接口、網關供電接口、兩個強電控制插座、各類電源帶燈...
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      TYK-ZH03型 物聯(lián)網行業(yè)應用創(chuàng)新實訓臺輔助實訓開發(fā),提供多種行業(yè)應用案例,讓學生了解行業(yè)應用所需的系統(tǒng)架構、通訊方式。平臺集成工業(yè)現(xiàn)場總線技術,CAN總線與RS485總線,可連接模擬量、開關量、數(shù)字量等工業(yè)級傳感器及執(zhí)行器;支持多種短距離無線通信技術,如ZigBee、WiFi、BlueTooth、LoRa;支持遠距離無線通信技術,如NB-IoT通信模塊、4G移動模塊、GPS定位模塊,可實現(xiàn)低功耗廣域網通信、移動互聯(lián)網通信、實時定位等功能。網關采用Cortex-A9四核處理器,與傳感終端互聯(lián)互通,通過拓撲形式展示傳感網結構和傳感器采樣,可通過MQTT、HTTP協(xié)議接入云服務平臺;WEB端云服務平臺支持本地化部署或云端部署,可快速搭建行業(yè)應用系統(tǒng),如氣象觀測、農田水利、安防監(jiān)控、車載導航、倉儲管理等;支持API接口Web應用開發(fā)和Android應用開發(fā)。

一、裝置特點
1. 標配網孔操作板、四組供電接口、四組有線傳感器的電源通信接口、六個無線傳感節(jié)點的供電接口、網關供電接口、兩個強電控制插座、各類電源帶燈按鈕、大屏點陣顯示屏等,為創(chuàng)新創(chuàng)意應用場景提供支持。
2. 采用工業(yè)級、實驗級不同層次傳感器,工業(yè)級傳感器數(shù)據(jù)更準確穩(wěn)定,側重工程布線、測試及應用;實驗級傳感器側重了解傳感器原理、掌握采集控制技術。
3. 傳感器加裝磁吸底板,引出端子排和插孔兩種形式接口,方便安裝布線、任意拆卸組合。
4. 傳感器節(jié)點支持ZigBee、WiFi、藍牙、LoRa多種短距離無線通信方式。
5. 傳感器節(jié)點采用Cortex-M3微處理器,支持嵌入式ARM應用開發(fā)。
6. 支持RS485、CAN工業(yè)現(xiàn)場總線傳感器,支持ModbusRTU、CAN協(xié)議。
7. 支持4G、NB-IoT、GPS定位等遠距離通信模塊,可實現(xiàn)移動互聯(lián)、定位信息查詢。
8. 網關采用Cortex-A9四核處理器,內置Android/Linux雙系統(tǒng),可一鍵切換。
9. 網關板載WiFi/藍牙通訊模塊、ZigBee通訊模塊接口、CAN總線接口、RS485總線接口,可與傳感器節(jié)點實現(xiàn)組網通信。
10. 網關應用程序與傳感器節(jié)點互聯(lián)互通,網絡拓撲圖形式顯示傳感器的名稱、類型、狀態(tài)、組網結構、上下行流向,可任意拖拽,而不影響數(shù)據(jù)的傳輸。
11. 可通過MQTT、HTTP協(xié)議接入云服務平臺,支持WEB端快速搭建行業(yè)應用系統(tǒng),通過新建項目、增加設備、添加傳感器和執(zhí)行器,構建新的物聯(lián)網應用場景。
12. 支持二次開發(fā)。通過調用Restful API接口,編寫自己的web應用展示頁面。
13. 可提供氣象觀測、農田水利、安防監(jiān)控、車載交通、倉儲管理等多種行業(yè)應用系統(tǒng)。
二、裝置組成(行業(yè))
可通過靈活搭配,組成不同的行業(yè)應用系統(tǒng),有些傳感器可在不同的應用系統(tǒng)中重復使用,通訊模塊可根據(jù)需求進行替換,如下表所示。

行業(yè)應用系統(tǒng)名稱 所需傳感終端
環(huán)境監(jiān)測 光照溫濕度、風速、風向、氣壓、粉塵、噪聲等
大棚種植 模擬量土壤濕度傳感器、水泵
水產養(yǎng)殖 模擬量水位傳感器、電磁閥
牲畜養(yǎng)殖 模擬量CO2探測器、通風扇
智能控制 433M強電插座、433M窗簾控制
門禁控制 指紋、電控鎖
安防報警 紅外對射探測器、門磁、聲光報警器
安全監(jiān)測 燃氣、煙霧、電磁閥
遠程抄表 RS485電表
交通(選配) ZigBee紅綠燈、ZigBee道閘、ZigBee公交站臺
車載導航 CAN車速油耗節(jié)點、模擬攝像頭行車視頻儀
倉儲管理(選配) 稱重傳感器、RS485電子顯示屏、RFID讀卡裝置
基礎學習 Zigbee -NB溫濕度、zigbee聲光報警器、藍牙氣壓、藍牙三軸、wifi光線、wifi空氣質量

三、配置清單

類別 序號 名稱 數(shù)量(個) 備注
主控 1.  Cortex-A9主板(7寸電容屏、WIFI/BT無線通信模塊) 1  
2.  數(shù)據(jù)管理終端 1  
無線感控節(jié)點 3.  ZigBee通訊模塊(網關背面) 1  
4.  ZigBee-NBIoT溫濕度控制節(jié)點 1  
5.  ZigBee LED蜂鳴器節(jié)點 1  
6.  藍牙氣壓傳感器節(jié)點 1  
7.  藍牙三軸加速度節(jié)點 1  
8.  WiFi空氣質量節(jié)點 1  
9.  WiFi光照度節(jié)點 1  
安防、智能控制 10.  FTLINK智能遙控器 1  
11.  315門磁探測器 1  
12.  315燃氣探測器 1  
13.  ZigBee繼電器門鎖 1  
14.  ZigBee指紋識別節(jié)點 1  
15.  電動窗簾433M遙控器 1  
16.  電動窗簾電機與導軌 1  
17.  電表測量節(jié)點 1  
工廠、農業(yè)、水利、 18.  多通道采集控制模塊 1  
19.  二氧化碳探測器 1  
20.  大氣壓力探測器 1  
21.  風速傳感器 1  
22.  風向傳感器 1  
23.  紅外對射傳感器 1  
24.  土壤水分傳感器 1  
25.  液位傳感器 1  
26.  電磁閥 1  
27.  通風扇 1  
28.  水泵 1  
29.  光照度溫濕度傳感器 1  
30.  粉塵傳感器 1  
31.  噪聲探測器 1  
32.  連接線 1批  
車載 33.  CAN車速油耗節(jié)點 1  
34.  超聲波節(jié)點 1  
平臺框架 35.  網板鈑金控制臺 1  
36.  DC5/12/24V直流弱電接線板 4  
37.  傳感器接口板 4  
38.  五孔AC220V帶開關電源插座 2  
39.  RJ45與RS232通信接口面板 1  
40.  兩口 USB通信接口面板 1  
41.  交直流電源開關與指示燈 4  
42.  無線AC220V五孔強電燈光插座 1  
43.  無線調光面板 1  
通用設備 44.  LED大屏幕點陣顯示屏 1  
45.  WiFi網絡攝像頭 1  
46.  無線路由器 1  
軟件 47.  ZigBee傳感網綜合應用程序 1  
48.  智能網關綜合測試程序 1  
49.  智能網關云端接入程序 1  
附件 50.  交叉串口線 1  
51.  交叉網線 1  
52.  USB數(shù)據(jù)線 1  
53.  TF卡讀寫器 1  
54.  8G TF card 1  
55.  方口USB數(shù)據(jù)線 1  
56.  FT-CC253-Debugger調試器 1  
57.  USB轉485轉換器 1  
58.  USB轉RS232轉換器 1  
59.  Jlink仿真器 1  
60.  串口下載調試板 1  
61.  DC5V3A直流電源 1  
62.  系統(tǒng)實驗指導書 1  
63.  系統(tǒng)使用說明書 1  
64.  光盤資料 1  

四、技術參數(shù)
1、標準配置參數(shù)

3 物聯(lián)網創(chuàng)新應用工作站 一、整體要求
1.組成結構
外觀尺寸(長*寬*高):不小于1100mm×1000mm×350mm;
鈑金框架;
配備LED點陣屏,至少能顯示9個漢字;
要求至少包含4組直流弱電(常用的5V、12V、24V)電源接口和4組傳感器通訊接口;
操作面板不小于500mm×800mm(寬*高),用于行業(yè)應用傳感器、執(zhí)行器的安裝和工程布線;
要求至少板載6個無線通訊傳感器,2組AC220V 5孔遙控型強電插座,1個物聯(lián)網網關,5V、12V、24V、AC220V電源供電按鈕和指示燈各1個,以及1組PC通訊接口;
要求平臺內嵌空氣開關、漏電保護設備,一路電源輸入、一路開關總控,以及交流指示電表,確保平臺用電安全可靠。
2.功能特點
要求能夠支持無線傳感網Zigbee、WiFi、藍牙、LoRa,工業(yè)總線ModbusRTU協(xié)議的解析,結合行業(yè)應用,讓學生體會不同的應用場合使用不同的協(xié)議;
要求能夠支持NB-IoT、GPS定位等遠距離通信模塊;
要求包含工業(yè)級傳感器和實驗級傳感器,并加裝磁吸底板,優(yōu)勢互補;
要求工業(yè)級傳感器和執(zhí)行器的信號集中引到信號轉接的磁吸底板上,信號轉接模塊上設計有插孔和端子排,插孔和端子排與各個模塊之間可以自由連接。
要求信號轉接磁吸底板的接口包括電源正極、負極、RS485+、RS485-、0-5V、4-20mA等。
要求能夠通過物聯(lián)網網關將各種傳感器通訊節(jié)點入云服務平臺,讓學生充分感受云平臺給物聯(lián)網帶來的變化;
配套各種行業(yè)實際應用的探測器、執(zhí)行器、無線通訊節(jié)點,結合物聯(lián)網網關搭建各類物聯(lián)網行業(yè)應用場景,幫助學生充分理解吸收知識,快速進入物聯(lián)網行業(yè)領域。
3.課程支持
要求支持《工業(yè)現(xiàn)場總線》、《單片機技術與應用》《無線傳感網》、《嵌入式系統(tǒng)開發(fā)》、《物聯(lián)網Android應用開發(fā)》等基礎知識實驗課程。
要求支持物聯(lián)網行業(yè)應用系統(tǒng)搭建的實訓課程,傳感器可靈活搭配,組成不同的行業(yè)應用,有些傳感器可在不同的應用系統(tǒng)中重復使用。
要求能夠提供智慧農業(yè)、安防監(jiān)控、車載控制等多種行業(yè)應用系統(tǒng)。
二、物聯(lián)網基礎主控套件(1套)
1.功能需求:
要求采用Cortex-A9四核處理器,板載WiFi/藍牙二合一通訊模塊、ZigBee通訊模塊、485總線接口、CAN總線接口,用于和感控層設備進行信息交互,接收傳感器采樣數(shù)據(jù),向感控層發(fā)送采集控制命令。
要求網關能夠運行Linux、Android雙操作系統(tǒng),支持一鍵切換。
要求支持MQTT協(xié)議,能夠設置云服務平臺MQTT服務器的地址、端口、網關ID、以及密鑰,并經過解析重組,采用JSON數(shù)據(jù)格式接入到云服務平臺,提供對應的界面截圖。
要求能夠設置網關輪詢485探測器的時間間隔。
要求支持ZigBee、WiFi、藍牙、以太網、CAN、RS232、RS485、GPS等多種網絡通信模塊或接口。
要求系統(tǒng)具備查詢網關下ZigBee、WiFi、藍牙、RS485、CAN等拓撲結構的功能,能查看到所有傳感器的地址、名稱、采樣數(shù)據(jù)等,并可在界面上隨意拖動任意傳感器節(jié)點,提供對應網絡拓撲的關鍵代碼及主要界面截圖 。
2.物聯(lián)網網關(1個)
采用Cortex-A9四核處理器S5P4418,CPU主頻最大可調至1.4GHz,帶寬32位,800MHz的1GB DDR3內存,不小于8GB的EMMC Flash存儲空間,含Mail-400 3D圖形加速器GPU,符合OpenGL ES2.0標準;
核心板采用8層盲埋設計,加蓋屏蔽罩,與底板郵票孔緊密連接;
要求引出核心板信號線,不少于188PIN。
底板采用4層PCB工藝,板載豐富的外圍接口;
顯示器:1024*600 IPS顯示屏,5點觸摸電容屏支持;
內置千兆IP,外加不超過3RMB的PHY芯片即可,支持10/100/1000M;
板載2路USB HOST、1路USB OTG、1個TF、1個SIM卡、1個HDMI、1個LVDS、1個Camera、1個AV模擬視頻、1路MIC音頻輸入、1路1.8w喇叭輸出、1個復位按鍵、1個休眠喚醒按鍵,2個音量鍵等接口;
板載1路CAN總線、1路485總線等現(xiàn)場總線;
板載24Pins應用擴展接口,用于處理器外設接口擴展功能,包含3路串口、1路PWM、1路IIC、1路ADC、8個GPIO,5V電源。
板載ZigBee通訊模塊、WiFi/BT模塊、GPS模塊,可選配4G通訊模塊。
在保證正常接入互聯(lián)網的狀態(tài)下,可配置接入物聯(lián)網云服務平臺。
3.無線傳感網節(jié)點(6個)
要求至少包含ZigBee協(xié)調器模塊、ZigBee+NB-IoT溫濕度節(jié)點、ZigBeeLEDBEEP聲光報警節(jié)點、WiFi空氣質量節(jié)點、WiFi光照度節(jié)點、藍牙氣壓節(jié)點、藍牙三軸加速度節(jié)點等。
1)微控制器主板硬件資源
(1)Cortex-M3核心主板(4個)
處理器基于ARM Cortex-M3核心的STM32F103,最高主頻72Mhz,內部Flash 256KB,RAM 48KB。
具有1個0.96寸OLED屏,能夠顯示MAC地址、上下級關系、傳感器數(shù)據(jù)、網絡信息等。
具有4個組網狀態(tài)及無線傳輸指示燈,2個功能按鍵、1個JTAG調試接口、1個24PIN的無線射頻接口,1組20*2PIN傳感器接口;
標配ARM仿真器、串口下載仿真調試轉接板。
(2)CC2530核心主板(3個)
1個用于ZigBee協(xié)調器,2個用于ZigBee通訊節(jié)點。
處理器基于CC2530F256,具有2個組網狀態(tài)及無線傳輸指示燈,2個功能按鍵、1個JTAG調試接口、1個24PIN的無線射頻接口,1組20*2PIN傳感器接口;標配下載仿真器。
2)無線傳感網通信模塊
(1)藍牙通信模塊(2個):采用UART接口的內置協(xié)議棧方案,設置從機模式,與主機配對后,將微控制器采樣數(shù)據(jù)傳輸給主機。
(2)WiFi通信模塊(2個):采用UART接口的內置TCP/UDP/HTTP協(xié)議棧方案,支持設置為AP、STA的工作模式,與網關通信后,將微控制器采樣數(shù)據(jù)傳送給主機,或者接收主機的控制命令控制執(zhí)行器。
(3)ZigBee通信模塊(2個,與CC2530核心主板共用):基于CC2530+ZStack協(xié)議棧組網通信方案,與Zigbee協(xié)調器組網,實現(xiàn)傳感器數(shù)據(jù)的雙向交互。
3)傳感器通信模塊(6個)
接口包含GPIO/IIC/SPI/PWM/電源/地等信號。
兼容溫濕度傳感器、LEDBEEP聲光執(zhí)行器、三軸加速度傳感器、數(shù)字氣壓傳感器、光照傳感器、空氣質量傳感器等??芍苯咏拥街靼鍌鞲衅鹘涌诎迳?,提供各類傳感器接口板的原理圖和技術手冊。
(1)溫濕度傳感器(1個)
用于檢測空氣濕度和溫度。
濕度測量范圍:0~100%RH;
溫度測量范圍:-40~123.8℃
通信方式:IIC
供電電源:DC2.4~3.6V
(2)LEDBEEP執(zhí)行器(1個)
板載1個紅燈、1個藍燈、1個BEEP蜂鳴器。
微控制器I/O輸出控制。
(3)三軸加速度傳感器(1個)
MEMS傳感器,檢測x、y、z三個方向的加速度變化,具有低通濾波器;
測量范圍:-1.5g~+1.5g
通信方式:IIC
供電電源:DC2.4~3.6V
(4)數(shù)字氣壓傳感器(1個)
氣壓范圍:300-1100hPa
對應海拔:9000米~~-500米
標準IIC/SPI通信協(xié)議
供電電源:DC2.4~3.6V
(5)光照傳感器(1個)
檢測環(huán)境光照亮度。
測量范圍:0-200000流明
通信接口:IIC接口
供電電源:DC2.7~6V 
(6)空氣質量傳感器(1個)
檢測室內或養(yǎng)殖場景中廢棄物釋放的諸如氨氣、硫化氫、氫氣、一氧化碳等空氣污染物。
污染氣體范圍:1-30ppm
傳感器電阻范圍:10~90k歐姆,電壓型輸出
供電電源:DC5V
4. 數(shù)據(jù)管理終端(1套)
包含主機、鍵盤、鼠標、以及顯示設備。
功能:安裝智能家居工程實訓所需的數(shù)據(jù)庫、Web應用系統(tǒng),用于移動客戶端或WEB客戶端的訪問。
CPU主頻:不低于2.8GHz;
內存容量:不低于4GB(DDR3);
硬盤類型:不低于250G SSD。
三、智慧農業(yè)應用系統(tǒng)
1. 基本要求
要求至少包括工業(yè)級風速、風向、二氧化碳、氣壓、土壤水分、液位、光照溫濕度、粉塵、噪聲等傳感器,水泵、風扇、電磁閥、聲光報警器等執(zhí)行器;
要求具有多路采集控制模塊,能夠對電壓型、電流型的模擬量信號、開關量信號進行采集,具備繼電器輸出控制的功能。
要求通訊設備采用國家標準MODBUS通訊協(xié)議,遠距離傳輸。
要求傳感器、執(zhí)行器、物聯(lián)網網關可自由組合,結合網關解析應用軟件、云服務平臺,實現(xiàn)大田氣象、大棚種植、水產養(yǎng)殖、牲畜養(yǎng)殖、工廠污染物監(jiān)測等功能。
2.通用設備要求
1)多路采集控制模塊(1個)
具有8路模擬量采集通道,可采集0~20mA、4~20mA、0~5V和0~10V四種模擬量信號,每個輸入端口信號類型都可通過軟件設置,無需跳線設置。采樣速率:200Hz(25次/秒);分辨率:12bit;
具有6路干接點或濕節(jié)點信號(有源或無源輸入)采集通道,作為干接點輸入或者傳感器(NPN或者PNP)輸入,可以設置跳線共正極或共負極輸入;作為有源輸入時極性自動轉換,無須跳線切換;高電平(10V~30V),低電平(0V~1V),采樣速率:1000Hz;
具有4路常開繼電器輸出,阻性負載250V/3A,感性負載250V/1A,隔離保護電壓1500V;
(1)通訊協(xié)議:MODBUS-RTU
(2)接口類型:隔離RS485通訊,輸出接口采用過壓過流雙保護
(3)波特率:1200bps、2400bps、4800bps、9600bps、19200bps
(4)校驗位:無校驗、偶校驗、奇校驗
(5)設置方式:模塊地址、波特率、校驗位均可通過軟件設置
(6)通訊距離:@9600bps  1200米
(7)RS485通訊電路電路和CPU隔離電壓保護:1500V
(8)工作環(huán)境:溫度:-10~+55℃,濕度:35~85%(不結露)
(9)工作電源:10V~30V寬范圍供電,帶電源極性保護,功耗小于3W。
3. 子功能系統(tǒng)
1)大田氣象
網關按照采樣頻率輪詢對多種氣象要素(風速、風向、溫濕度、光照、氣壓、粉塵、噪聲等)進行定時自動采集,并處理顯示,轉成網絡通訊包,上傳到云平臺,通過搭建,在應用管理中統(tǒng)一展示。
(1)風速傳感器(1個,安裝在臺體)
測量范圍:0-30m/s;
分辨率:0.1m/s;
動態(tài)響應時間:≤0.5s;
輸出信號:電流4-20mA。
(2)風向傳感器(1個,安裝在臺體)
測量范圍:8個風向
輸出信號:電流4-20mA
(3)大氣壓力傳感器(1個,安裝在臺體)
測量范圍:0-120KPa
測量精度:±0.15kpa
響應時間:≤1s
輸出信號:4-20mA
供電電源:DC10-30V
(4)光照溫濕度傳感器(1個,安裝在臺體)
同時檢測光照、溫濕度。
光照量程:0-65535Lux,溫度:-20℃~+60℃,濕度:0~100%RH
(5)粉塵傳感器(1個,安裝在臺體)
可同時檢測可入肺顆粒物PM1/細顆粒物PM2.5/可吸入顆粒物PM10等。
范圍:0-999Ug/m3.
(6)噪聲傳感器(1個,安裝在臺體)
量程:30~120db;
RS485總線,DC12V供電。
2)大棚種植
網關按照采樣頻率對土壤水分,進行采集,處理,顯示,轉成網絡通訊包,上傳到云平臺,并根據(jù)設定的控制策略,向水泵發(fā)送控制命令自動調節(jié)土壤濕度、以及大棚植物生長環(huán)境。
(1)土壤水分傳感器(1個,放置在附件箱)
濕度范圍:0-100%RH;
響應時間:≤1s;
輸出信號:4-20mA;
供電電源:DC7-24V。
(2)水泵(1個,安裝在臺體)
接入多通道采集模塊繼電器輸出端口;
工作電壓:DC12V。
3)水產養(yǎng)殖
網關按照采樣頻率輪詢對水體水位進行定時自動采集,處理,顯示,存儲,轉成網絡通訊包,上傳到云平臺,并根據(jù)設定的控制策略,向水泵發(fā)送控制命令,調節(jié)水位。
(1)水位傳感器(1個,放置在附件箱)
測量范圍:0-1m;
輸出信號:4-20mA;
線制:二線制;
工作電壓:DC12-36V。
(2)電磁閥(1個,安裝在臺體)
接入多通道采集模塊繼電器輸出端口;
工作電壓:DC12V。
4)牲畜養(yǎng)殖
網關按照采樣頻率對養(yǎng)殖場氨氣(物聯(lián)網基礎主控區(qū)的WiFi空氣質量節(jié)點)、二氧化碳等濃度進行定時采集,處理,顯示,經協(xié)議重組,上傳到云平臺,并根據(jù)設定的控制策略,及時發(fā)送命令控制風扇改善養(yǎng)殖環(huán)境。
(1)二氧化碳傳感器(1個,安裝在臺體)
測量范圍:0-5000ppm
測量精度:±40ppm
溫度影響:自帶溫度補償
輸出信號:0-5V
供電電源:DC10-30V
(2)風扇(1個,安裝在臺體)
工作電壓:DC12V;
轉速(RPM):3000-4000;
紅色導線正極(+);黑色導線負極(-)。
四、家居安防監(jiān)控應用系統(tǒng)
1. 總體要求
(1)至少提供環(huán)境監(jiān)測、安防監(jiān)控、視頻監(jiān)控、遠程抄表四個應用場景案例。
(2)要求可選用臺體中任意傳輸類型,如RS485、ZigBee、藍牙、WiFi等不同傳輸模式下的傳感器設備,自由組合,搭建應用系統(tǒng)。
(3)要求網關能夠統(tǒng)一處理感控層不同傳輸類型的傳感器數(shù)據(jù),具有傳感器數(shù)據(jù)解析顯示、執(zhí)行器手動控制、聯(lián)動控制策略設置等功能,可根據(jù)傳感器閾值自動控制執(zhí)行器動作,實現(xiàn)自動調節(jié)。
(4)要求物聯(lián)網網關端采用MQTT協(xié)議、HTTP協(xié)議,與Web端云服務平臺進行信息交互,實時接收顯示傳感器采樣數(shù)據(jù)、發(fā)送執(zhí)行器控制命令。
2. 通用設備要求
(1)FTLink智能遙控器(1個,安裝在臺體)
功能:支持多種電器,如電視、機頂盒、空調、音箱、電動窗簾等紅外編碼,射頻編碼的學習功能,并集成到智能遙控器中,統(tǒng)一接入ZIGBEE網絡,由物聯(lián)網網關統(tǒng)一管理。
由ZigBee通訊模塊、315/433MHz微功耗超外差無線收發(fā)模塊、紅外收發(fā)模塊、以及控制主板組成;
控制主板:采用51單片機,具有射頻、紅外、ZigBee信號收發(fā)功能,射頻編解碼壓縮算法保證低數(shù)據(jù)量傳輸;
紅外收發(fā):內置7個紅外發(fā)射頭,多方位水平發(fā)射,保證每條命令準確送達,可學習并遙控多種紅外設備,直線距離約8米;
射頻收發(fā):包含315/433射頻硬件,可學習并遙控多種射頻設備,直線距離約8米;
紅外頻率:38KHz;
射頻頻率:315/433MHz;
ZigBee頻率:2.4GHz,Z-Stack2007協(xié)議棧;
輸入電壓:DC 5V;
輸入電流:≥1A。
3. 子功能系統(tǒng)
1)環(huán)境監(jiān)控
系統(tǒng)復用物聯(lián)網基礎主控區(qū)域的ZigBee+NB-IoT溫濕度、WiFi光照度傳感器對室內環(huán)境參數(shù)實時監(jiān)測,監(jiān)測數(shù)據(jù)通過ZigBee、WiFi無線傳感網傳輸?shù)街悄芫W關,并通過協(xié)議解析與JSON包重組,發(fā)送到平臺,由平臺統(tǒng)一展示狀態(tài)值,并支持設置聯(lián)動策略,可控制通風扇、LEDBEEP節(jié)點、強電控制插座照明燈實現(xiàn)自動調節(jié)。
要求包括射頻強電插座(照明燈)、電動窗簾等家電設備,可實現(xiàn)家電控制。
(1)強電遙控插座(照明燈)(2個,安裝在臺體)
工作電源:AC180~240V,50/60Hz;
接收頻率:315MHz、433MHz;
控制器件:繼電器;
接收靈敏度: -100dBm;
負載電流:單路≤10A;
待機電流:220V,40uA(小于0.0088w);
工作溫度:-10℃~80℃;
負載路數(shù):一路。
(2)電動窗簾裝置(1套,安裝在臺體)
遙控方式控制窗簾拉開、合上、停止;
接收頻率:433M;
供電電源:AC220V。
2)安防監(jiān)控
該系統(tǒng)至少包括門磁、燃氣、煙霧、紅外對射等探測器,由網關統(tǒng)一處理,并可根據(jù)設置的控制策略,自動向水泵、聲光報警器、風扇等執(zhí)行器發(fā)送控制命令,模擬警情預處理和報警。
要求各個傳感器可采用ZIGBEE、WiFi、藍牙、ModbusRTU等幾種不同的通訊方式,可自由組合,自動組網,雙向傳輸。
(1)煙霧火災探測器(1個,安裝在臺體)
檢測對象:煙霧
自帶報警器;
輸出信號:485,Modbus協(xié)議
供電電源:DC10~30V
(2)紅外對射傳感器(1個,安裝在臺體)
模擬門窗等警戒區(qū)域的異常闖入;
探測距離:≤20米;
工作電壓:DC12V/24V;
輸出形式:默認常開型繼電器輸出,可通過跳線帽設置常閉。
(3)門磁探測器(1個,安裝在臺體)
發(fā)射頻率:315Mhz或433MHz;
發(fā)射距離:空曠距離120米
編碼方式:2262/1527可選
報警濃度:6%LEL天然氣
報警指示:紅色LED閃爍
低電壓指示:黃色閃爍
報警電流:<135mA
工作電源:1.5V(單節(jié)AA電池)
(4)燃氣探測器(1個,安裝在臺體)
檢測可燃氣體泄漏。
發(fā)射頻率:315M
(5)聲光報警器(1個,附件箱)
工作電壓:DC12V;
紅色導線正極(+);黑色導線負極(-)。
3)門禁控制子系統(tǒng)
使用指紋傳感器經過錄入指紋、匹配指紋實現(xiàn)門鎖的開關控制。
(1)ZigBee指紋識別節(jié)點(1個,安裝在臺體)
由四線TTL UART接口板、ZigBee通信模塊、接口底板三部分組成。
將指紋識別傳感器的匹配、搜索信息通過ZigBee網絡與上位機交互。
通信方式:ZigBee
香蕉頭插座、獨立電源適配器等供電方式。
工作電壓:典型值默認DC 5V。
(2)光學指紋識別傳感器(1個,安裝在臺體)
采用ZigBee指紋識別節(jié)點的微處理器實現(xiàn)指紋識別傳感器的控制;
通信接口:采用TTL電平的UART接口,通信波特率為:9600×Nbps(N=1~12,默認N=6);
光學指紋模塊內部集成專業(yè)指紋識別芯片,采用先進的指紋識別算法,識別率高,可識別真皮;指紋錄入時間:<0.3秒;
匹配方式:比對方式(1:1),搜索方式(1:N);
存儲容量:120/350/1000枚;認假率:<0.001%;拒真率:<1.0%;
(3)延時自關閉門鎖控制節(jié)點(1個,安裝在臺體)
節(jié)點由繼電器控制板、ZigBee通信模塊和底板三部分組成;
射頻芯片通過驅動繼電器的吸合與斷開實現(xiàn)門鎖的開關;
延時時間可通過協(xié)議設置;
通信方式:ZigBee
供電電壓:DC5V
3)遠程抄表
使用電能表測量用電情況,并通過計算、通信,上傳到云平臺,實現(xiàn)遠程抄表、存儲備檔的功能。
(1)電能表(1個,安裝在臺體)
規(guī)格:15(60)A
通訊方式:RS485
供電:AC220/230V
4)視頻監(jiān)控
要求包括網絡攝像頭,對所處區(qū)域進行視頻監(jiān)控。
要求網絡攝像頭采用WIFI傳輸方式、RTSP傳輸協(xié)議,支持物聯(lián)網網關端、Android移動端、局域網Web監(jiān)控端都能瀏覽視頻。
(1)WiFi網絡攝像頭(1個,安裝在臺體)
通信方式:WiFi,DHCP自動獲取IP;
無線標準:IEEE802.11b/g/n Dfaft:
視頻壓縮:H.264,碼率為Main Profile;
音頻壓縮:AAC,碼率自適應;
分辨率:720P/960P/1080P;
網傳幀率,自適應調整;
云臺角度:水平355°,垂直90°;
支持TF卡(8G-64G)存儲;
支持紅外夜視,照射距離10m;
供電:DC5V。
五、車載應用系統(tǒng)
1.總體要求
要求包括車速油耗模擬車輛行駛節(jié)點、超聲波節(jié)點以及GPS定位模塊,與基礎主控區(qū)域的溫濕度、空氣質量等各種傳感器,實現(xiàn)車輛行駛狀態(tài)監(jiān)測、車內環(huán)境監(jiān)測、行車記錄儀等功能。
2.子功能系統(tǒng)
1)車載信息采集
(1)CAN車速油耗節(jié)點(1個,安裝在臺體)
處理器:CORTEX-M3內核,主頻72MHZ,內存:64KB,F(xiàn)LASH:512KB;
CAN通信采用SN65HVD230芯片實現(xiàn);
電機驅動:
驅動芯片L298N雙橋直流電機驅動芯片
驅動部分端子供電范圍5-35V;
驅動部分峰峰值電流2A;
邏輯部分工作電流0-36mA;
控制信號電平:低電平 -0.3V<VIN<1.5V;高電平 2.3V<VIN<VSS;
通信調試接口:采用MAX232通信調試接口;
油門監(jiān)測接口:AD采集接口,用于采集油門調劑旋鈕的旋轉值,通過PWM調節(jié)電機的驅動能力,調節(jié)當前車速;
外部中斷監(jiān)測,用于監(jiān)測當前車輛車速的轉速值,計算車當前的車速;
(2)超聲波節(jié)點(1個,附件箱)
Zigbee通信,DC5V供電,可測距離。
七、Android接入網關應用程序(1套)
要求具有感控終端拓撲展示、實時數(shù)據(jù)查看、設備狀態(tài)查看、數(shù)據(jù)流向展示、系統(tǒng)設置等功能。
要求可查看Zigbee串口號、信道、PANID;可查看BT節(jié)點的地址碼、連接狀態(tài);可查看WiFi傳感器節(jié)點的IP和端口信息以及連接狀態(tài)。要求具有修改Zigbee串口號、波特率的功能。
要求網關能夠設置采樣頻率,輪詢對臺體工業(yè)級傳感器、實驗級傳感器發(fā)送請求命令,動態(tài)更新傳感器在線離線狀態(tài)、傳感器采樣數(shù)據(jù)、執(zhí)行器控制狀態(tài)等,并可作為終端設備故障的初步診斷依據(jù)。
具有傳感層數(shù)據(jù)幀實時接收,實時解析,并組成JSON網絡通訊包的功能,同時具有云服務平臺消息實時接收、實時解析,實時訂閱,并組成16進制傳感網數(shù)據(jù)包的功能,實現(xiàn)信息在傳感層至平臺層的交互。
要求網關端支持MQTT、HTTP協(xié)議,通過Restful API接口調用云服務平臺添加的網關設備、傳感器、執(zhí)行器、攝像頭等終端設備列表,通過MQTT實現(xiàn)Web端、Android移動端與網關端之間的M2M通信,實現(xiàn)傳感器信息的發(fā)布與訂閱。
開發(fā)環(huán)境:Android Studio
開發(fā)語言:Android;
通訊方式:WiFi、BlueTooth、ZigBEE、RS485、CAN(需插sim卡);
通訊協(xié)議:傳感層支持ModbusRTU、自定義傳感網通訊協(xié)議、可選配支持IPv6協(xié)議,網絡層支持MQTT、HTTP協(xié)議。
八、行業(yè)應用云服務管理平臺(1套)
要求能夠通過自由組合的方式搭建并展示大田氣象、大棚種植、水產養(yǎng)殖、牲畜養(yǎng)殖、工廠環(huán)保監(jiān)測、環(huán)境監(jiān)控、安防監(jiān)控、遠程抄表、車載交通、智能倉儲等應用場景。
要求平臺具有用戶登錄、項目管理(場景應用的增刪改查)、設備管理(網關的增刪改查)、傳感器與控制器的增刪改查、策略管理、以及應用管理等功能。
要求能夠顯示項目的名稱、類型、創(chuàng)建時間,能夠顯示網關的ID、連接類型、以及密鑰KEY;
要求能夠顯示傳感器的ID、名稱、傳輸類型、連接類型、傳感器識別碼、實時采樣數(shù)據(jù)、執(zhí)行器控制狀態(tài)等。
要求系統(tǒng)采用B/S架構,支持云端部署,采用Ubuntu操作系統(tǒng),搭載tomcat服務器、負載均衡服務器、mysql數(shù)據(jù)庫、Mqtt代理服務器、websockets組件等。數(shù)據(jù)監(jiān)控平臺作為Web應用系統(tǒng)運行在服務器中,以Web頁面形式統(tǒng)一展示給用戶。
前端采用最新的HTML5編程技術,內置javascript腳本語言;Java使用Bootstrap作為前端UI框架,自帶全局CSS設置,內嵌JQuery插件,用于創(chuàng)建圖像、下拉菜單、導航、警告框、彈出框等;使用hightchars圖表庫,實現(xiàn)網頁上各種動態(tài)圖表,滿足物聯(lián)網項目多樣化的前端顯示效果,采用Restful API與后臺交互。
后臺主要采用了Springboot框架、使用JDBC與數(shù)據(jù)庫交互、rabbitmq消息隊列技術并發(fā)處理來自傳感層、應用層的各種消息,采用Maven構建項目管理,具有Restful API二次開發(fā)接口。
開發(fā)環(huán)境:IDeaUL2016;
開發(fā)語言:JAVA;
前端頁面:HTML5+Node.js;
通訊方式:以太網、Wifi、4G(需插sim卡);
通訊協(xié)議:MQTT、HTTP協(xié)議。
九、ZigBee傳感器自組網綜合應用軟件(1套)
實現(xiàn)ZigBee網絡的建立、節(jié)點能量掃描自動入網、節(jié)點之間數(shù)據(jù)的傳輸、串口應用、傳感器的采樣與傳輸、以及執(zhí)行器傳輸控制的功能。
支持溫濕度、光敏、光照度、可燃氣體、三軸加速度、結露、紅外對射、霍爾、接近開關、氣壓、顏色、紅外熱釋電、煙霧、火焰、二氧化碳、風速、風向、低頻、高頻、超高頻、2.4G有源等幾十種傳感器的采集與無線傳輸;
支持繼電器、LED燈、蜂鳴器、步進電機、直流電機等執(zhí)行器的控制與無線傳輸;
支持315Mhz、433MHZ、紅外類遙控設備的接入轉發(fā)與無線控制;
通訊符合IEEE802.15.4標準規(guī)范,采用TI Z-Stack 2007協(xié)議棧;
支持多任務處理;支持星形、樹型、網狀三種網絡拓撲結構;
支持Packet Sniffer、wireshark抓包分析儀;
支持IAR for EW8051V7.60以上集成開發(fā)環(huán)境。
十、Cortex-M3嵌入式傳感器采集控制軟件(1套)
實現(xiàn)多種傳感器采集、執(zhí)行器控制、感知層協(xié)議組包、以及串口通信的功能。
支持溫濕度、光照度、數(shù)字氣壓、三軸加速度、空氣質量、紅外對射、霍爾、接近開關、氣壓、顏色、紅外熱釋電、煙霧、火焰、二氧化碳等幾十種傳感器的采集與無線傳輸;
支持繼電器、LED燈、蜂鳴器、步進電機、直流電機等執(zhí)行器的控制與無線傳輸;
支持采用6LowPan協(xié)議棧,默認不使用;
支持IAR for EWARM V7.4以上集成開發(fā)環(huán)境。
十一、實驗課程
1) 要求支持工業(yè)現(xiàn)場總線技術、嵌入式接口技術、Android應用開發(fā)、行業(yè)應用場景綜合實訓等課程,可綜合布線。
2) 要求提供工業(yè)485總線實驗不少于5個,如Modbus協(xié)議解析、電流型模擬量采集、電壓型模擬量采集、開關量采集、繼電器輸出控制;
3) 要求提供Android應用系統(tǒng)開發(fā)及行業(yè)場景搭建實訓,如智慧農業(yè)的大田氣象、大棚種植、水產養(yǎng)殖、牲畜養(yǎng)殖等,智能家居的環(huán)境監(jiān)控、安防監(jiān)控、遠程抄表、門禁控制、視頻監(jiān)控等,智能車載的車載信息查詢等。
4) 要求提供設備接入云端組建場景實驗不少于7個,如modbus智能農業(yè)通風應用場景、基于modbus的智能農業(yè)溫度采集場景、基于modbus的智能農業(yè)聯(lián)動控制應用場景、基于zigbee的智能窗簾應用場景、基于zigbee的家電控制應用場景、基于zigbee的智能家居聯(lián)動控制應用場景、基于WiFi的光照度采集應用場景。
5) 要求提供Web接口應用開發(fā)實驗不少于4個,如空氣溫度Web采集、土壤濕度Web采集、水泵Web控制、強電照明燈Web控制、窗簾Web遙控等。
6) NB-IoT實驗要求不少于5個,包括NB-IoT模塊的AT指令配置測試實驗、NB-IoT溫濕度傳感器采集傳輸實驗、NB-IoT板載LED的遠程開關控制實驗、NB-IoT云平臺后臺UDP開發(fā)實驗等
1套

2、選配系統(tǒng)參數(shù)

  車載交通應用系統(tǒng)
1.總體要求
要求包括車速油耗模擬車輛行駛節(jié)點、超聲波節(jié)點以及GPS定位模塊,與基礎主控區(qū)域的溫濕度、空氣質量等各種傳感器,實現(xiàn)車輛行駛狀態(tài)監(jiān)測、車內環(huán)境監(jiān)測、行車記錄儀等功能。
要求具有紅綠燈節(jié)點、道閘控制節(jié)點、公交站播放節(jié)點,能夠實現(xiàn)交通指示燈、智能道閘、ETC模擬收費、公交站到站提醒自動播報等應用。
2.子功能系統(tǒng)
1)車載信息采集
(1)CAN車速油耗節(jié)點(1個,安裝在臺體)
處理器:CORTEX-M3內核,主頻72MHZ,內存:64KB,F(xiàn)LASH:512KB;
CAN通信采用SN65HVD230芯片實現(xiàn);
電機驅動:
驅動芯片L298N雙橋直流電機驅動芯片
驅動部分端子供電范圍5-35V;
驅動部分峰峰值電流2A;
邏輯部分工作電流0-36mA;
控制信號電平:低電平 -0.3V<VIN<1.5V;高電平 2.3V<VIN<VSS;
通信調試接口:采用MAX232通信調試接口;
油門監(jiān)測接口:AD采集接口,用于采集油門調劑旋鈕的旋轉值,通過PWM調節(jié)電機的驅動能力,調節(jié)當前車速;
外部中斷監(jiān)測,用于監(jiān)測當前車輛車速的轉速值,計算車當前的車速;
(2)超聲波傳感器(1個,安裝在臺體)
范圍:2cm—450cm
通訊方式:ZigBee
2)道路交通
(1)紅綠燈節(jié)點(1個,安裝在臺體)
組成:主要包括zigbee控制板,四組紅綠燈+2位數(shù)碼管組合,封裝在模具內。
功能:模擬道路路口交通燈,可實現(xiàn)紅黃綠燈交替顯示和信號燈時長顯示,最多可支持四個方向的信號指示,可無線修改紅綠燈燈時,應用于T字或十字路口。
控制對象:紅綠LED燈各1個,2位數(shù)碼管
控制器:CC2530
通信方式:ZigBee
控制方式:I/O口輸出控制
供電:DC 5V
(2)道閘控制節(jié)點(1個,安裝在臺體)
主要包括5線減速步進電機、單片機、ZigBee通信模塊等,封裝在道閘模具內。
功能:單片機通過ZigBee通信模塊接收網關發(fā)來的開啟道閘或關閉道閘的命令,實現(xiàn)道閘的遠程控制。
控制設備:5線減速永磁步進電機
驅動方式:四相八拍,采用ULN2003驅動;
齒輪減速比:1/64,齒輪減速,噪音低,運轉平穩(wěn);
通信方式:ZigBee
供電電源:DC 5V
(3)公交站播放節(jié)點(1個,安裝在臺體)
組成:采用語音播報模塊、128X64黃綠顯示屏、ZigBee通信模塊和接口主板組成。
功能:接收網關命令,控制公交站臺自動顯示和播放信息。
語音播報模塊:采用專用語音單片機芯片,內嵌DSP高速音頻處理器,處理速度快,根據(jù)內置或外掛SPI-Flash的不同,播放時長也不同;支持2M~32Mbit的SPI-Flash;內置13bit/DA轉換器,以及12bit/PWM輸出,音質好;支持DAC/PWM兩種輸出方式;PWM輸出可直接推動0.5w/8Ω揚聲器,推挽電流充沛;支持加載WAV音頻格式;支持加載6K~22KHz采樣率音頻;
顯示屏:點陣:128X64;外型尺寸:78.7X65.0X13.0;視區(qū)尺寸:72.0X40.0;控制器:ST7920;工作電壓:5.0V /3.3V;產品規(guī)格:STN;
產品類別:中文字庫點陣;產品顏色:黃綠屏
通信方式:ZigBee
供電電源:DC 5V
六、智能倉儲應用系統(tǒng)(選配)
1.總體要求
(1)要求能夠通過同一種物品的重量來計算該物品存放數(shù)量,并可在電子顯示屏動態(tài)顯示刷新物品的數(shù)量。
(2)至少具有4個庫位,每個庫位安裝有稱重傳感器、電子標簽顯示屏、采集器。
(3)要求采集器采用485總線,ModbusRTU協(xié)議與網關進行通信。網關通過查詢命令獲取庫位重量,與系統(tǒng)后臺進行數(shù)據(jù)交互。
2.設備要求
(1)稱重傳感器(4個,安裝在小型倉儲貨架)
最大稱重重量:0-40KG;
輸出電壓靈敏度:2.0mV/V;
工作電壓:DC12V。
(2)LED電子顯示屏(4個,安裝在小型倉儲貨架)
Modbus地址可以串口設置,可以用輕觸開關設置。具有1路輸出,可控制指示燈、繼電器,無輸入。電源和通訊線有進有出,便于手拉手連接。
顯示方式:4位數(shù)碼管單行顯示;
顯示內容:數(shù)字、點、橫顯示;
通訊接口:485;
通訊協(xié)議:ModbusRTU
供電電源:DC12V
(3)稱重傳感器變送器(1個,安裝在小型貨架)
支持2點標定,24位高分辨率AD;
支持二次曲線校準校正傳感器非線性,帶數(shù)字濾波和隔離功能。
通道:4路稱重數(shù)據(jù)采集通道
采用頻率:10Hz,最快可調至30Hz
通訊接口:隔離RS485接口
通訊距離:1000米
通訊協(xié)議:ModbusRTU
供電電源:7-40V,默認DC12V。
(4)倉儲庫位模型(1個)
亞克力式機構;
主材:亞克力;
尺寸不小于:25CM*20CM*10CM。

五、實訓項目

課程名稱 類別 典型實驗名稱
綜合布線 RS485工業(yè)現(xiàn)場總線 RS485總線簡介
Modbus協(xié)議解析
電壓型、電流型模擬量傳感器采集測試
開關量傳感器采集測試
繼電器輸出控制測試
行業(yè)應用場景搭建 云服務平臺的行業(yè)應用場景搭建 網關接入配置
ZigBee傳感器終端接入、WiFi傳感器終端接入、藍牙傳感器終端接入、ModBus傳感器終端接入、CAN設備接入
氣象觀測場景搭建
農業(yè)種植場景搭建
智能家居場景搭建
車載場景搭建等
行業(yè)應用系統(tǒng)開發(fā) 智慧農業(yè) 大田氣象應用實訓開發(fā)
農業(yè)種植應用實訓開發(fā)
水產養(yǎng)殖應用實訓開發(fā)
牲畜養(yǎng)殖應用實訓開發(fā)
智能家居 環(huán)境監(jiān)控應用實訓開發(fā)
安防監(jiān)控應用實訓開發(fā)
門禁控制應用實訓開發(fā)
遠程抄表應用實訓開發(fā)
視頻監(jiān)控應用實訓開發(fā)
車載控制 車載信息采集應用實訓開發(fā)
Web接口應用二次開發(fā) 平臺接口應用開發(fā) 空氣溫度Web采集
土壤濕度Web采集
水泵Web控制
強電照明燈Web控制
窗簾Web遙控