物聯(lián)網(wǎng)綜合應(yīng)用教學(xué)實(shí)驗(yàn)平臺
綜合應(yīng)用教學(xué)實(shí)驗(yàn)平臺 GOLINK-PT(以下簡稱 PT)主要應(yīng)用于物聯(lián)網(wǎng)綜合教學(xué)實(shí)驗(yàn),它是從物聯(lián)網(wǎng)整體教學(xué)實(shí)驗(yàn)實(shí)訓(xùn)的角度出發(fā),形象化整體化地展示物聯(lián)網(wǎng)的方方面面,可貫穿于物聯(lián)網(wǎng)日常專業(yè)教學(xué),目的是讓物聯(lián)網(wǎng)學(xué)習(xí)者對物聯(lián)網(wǎng)整體及各項技術(shù)有個全面直觀的認(rèn)識及對物聯(lián)網(wǎng)專業(yè)技能的實(shí)驗(yàn)實(shí)訓(xùn)乃至學(xué)習(xí)和掌握,PT 也為老師在物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)基礎(chǔ)教學(xué)提供平臺。在為學(xué)習(xí)者的學(xué)習(xí)提供環(huán)境的同時,PT 還為學(xué)生提供了一系列操作開發(fā)實(shí)驗(yàn)競賽課題項目,真正做到理論結(jié)合實(shí)踐。
PT 按照物聯(lián)網(wǎng)三層結(jié)構(gòu)自上而下分為感知層、網(wǎng)絡(luò)層以及應(yīng)用層,并在此基礎(chǔ)上加入了測量區(qū)、拓展區(qū)以及學(xué)習(xí)區(qū)。感知層由采集控制區(qū)和自動識別區(qū)構(gòu)成;傳輸區(qū)將多功能網(wǎng)關(guān)和 pcdunio 控制主機(jī)相結(jié)合,并通過高清 HDMI 在19寸顯示器上運(yùn)行 Android 4.2 操作系統(tǒng);應(yīng)用區(qū)展示了未來物聯(lián)網(wǎng)行業(yè)應(yīng)用,并根據(jù)行業(yè)應(yīng)用不同分為智能交通、智能家居兩個方向的應(yīng)用,每一個應(yīng)用形成一個子平臺。測量區(qū)輔助學(xué)生在物聯(lián)網(wǎng)學(xué)習(xí),在開發(fā)、調(diào)試起到輔助促進(jìn)作用。除此以外,PT 還配有日常教學(xué)教材、實(shí)驗(yàn)實(shí)訓(xùn)指導(dǎo)書、配件以及相關(guān)軟件。日常教學(xué)教材將日常理論教學(xué)與PT相結(jié)合,做到理論與產(chǎn)品相結(jié)合,老師可以通過日常教學(xué)教材和 PT相結(jié)合的方式進(jìn)行日常教學(xué),讓學(xué)生擺脫枯燥的理論學(xué)習(xí)。實(shí)驗(yàn)實(shí)訓(xùn)指導(dǎo)書用于學(xué)生進(jìn)行實(shí)驗(yàn)實(shí)訓(xùn)課程,通過指導(dǎo)書有的放矢地進(jìn)行實(shí)驗(yàn)實(shí)訓(xùn),培養(yǎng)自身的專業(yè)技能。配件用于整個平臺的日常操作、開發(fā)調(diào)試。軟件分為教學(xué)實(shí)驗(yàn)軟件、教學(xué)管理軟件以及平臺管理軟件,教學(xué)實(shí)驗(yàn)軟件用于日常仿真教學(xué)實(shí)驗(yàn)實(shí)訓(xùn)以及競賽課程設(shè)計等,教學(xué)管理軟件用于日常教學(xué)測試考試評分,平臺管理軟件用于統(tǒng)計產(chǎn)品的使用狀況,包括產(chǎn)品使用次數(shù)、使用時間等信息。
二、主要功能模塊描述
1、感知層
感知層主要由采集控制區(qū)和自動識別區(qū)構(gòu)成,采用ZigBee技術(shù)進(jìn)行傳輸通信。
采集區(qū)采用傳感器技術(shù),表現(xiàn)形式充分展示出教學(xué)互動性,采集區(qū)集成了溫濕度傳感器、光照強(qiáng)度傳感器、人體紅外傳感器、振動傳感器、超聲波傳感器模塊,由外力或外界因素觸發(fā)采集模塊,上位機(jī)獲取最終數(shù)據(jù)結(jié)果;控制區(qū)則相反,由使用者對上位機(jī)發(fā)出指令與控制,硬件則表現(xiàn)出結(jié)果,學(xué)生通過操作對每一個傳感器的工作進(jìn)行認(rèn)識和學(xué)習(xí)。
自動識別區(qū)集成了低頻、高頻、超高頻RFID讀寫設(shè)備,通過模擬醫(yī)生上班過程場景,停車、門禁、查看電子病歷展示出三種不同的頻段,學(xué)生可以對不同頻段RFID技術(shù)的工作方式及應(yīng)用領(lǐng)域有了深刻的認(rèn)識和了解。
2、網(wǎng)絡(luò)層
網(wǎng)絡(luò)層將多功能網(wǎng)關(guān)與流媒體pcdunio控制主機(jī)相結(jié)合,一方面展示了多種異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)之間的傳輸與通信,另一方展示了在Android高性能操作系統(tǒng)下的軟硬件互動、嵌入式開發(fā)以及應(yīng)用開發(fā)的過程。
3、測量區(qū)
測量區(qū)配有ZigBee協(xié)議分析儀、測量電壓電流設(shè)備,主要用于輔助學(xué)生老師來進(jìn)行物聯(lián)網(wǎng)的教學(xué)、學(xué)習(xí)以及開發(fā)。邏輯分析儀可以幫助用戶學(xué)習(xí)分析物聯(lián)網(wǎng)各種協(xié)議數(shù)據(jù),并且在用戶二次開發(fā)時利用此設(shè)備進(jìn)行調(diào)試,使整個開發(fā)事半功倍。ZigBee協(xié)議分析儀主要針對ZigBee協(xié)議,有助于用戶更加快捷有效地學(xué)習(xí)ZigBee協(xié)議,同時在用戶針對ZigBee進(jìn)行開發(fā)時也有很好的效果。
4、拓展區(qū)
拓展區(qū)應(yīng)用流行的arduino開源平臺,提供多種開源接口,充分調(diào)動學(xué)生學(xué)習(xí)興趣、培養(yǎng)學(xué)生動手開發(fā)能力以及提高學(xué)生自主創(chuàng)新意識和能力。同時可供學(xué)生進(jìn)行應(yīng)用開發(fā)、競賽以及調(diào)試。
5、學(xué)習(xí)區(qū)
學(xué)習(xí)區(qū)用于學(xué)生對物聯(lián)網(wǎng)關(guān)鍵技術(shù)特別是無線傳感網(wǎng)技術(shù)的學(xué)習(xí),培養(yǎng)學(xué)生嵌入式開發(fā)和無線傳感網(wǎng)開發(fā)能力。學(xué)習(xí)區(qū)采用cc2530 ZigBee模塊,學(xué)生可通過此模塊進(jìn)行嵌入式及ZigBee協(xié)議、組網(wǎng)和應(yīng)用的開發(fā)學(xué)習(xí)。
6、應(yīng)用子平臺
應(yīng)用子平臺展示了未來物聯(lián)網(wǎng)行業(yè)應(yīng)用,并根據(jù)行業(yè)應(yīng)用不同分為智能交通、智能超市、智能電網(wǎng),每一個應(yīng)用形成一個子平臺(智能交通和智能家居)。
智能交通子平臺
該子平臺包含智能停車場和智能數(shù)字站臺兩部分。
智能停車場模擬一個地下停車場,使用高頻RFID讀卡模塊:
? 當(dāng)車輛入庫時,在RFID讀卡器上進(jìn)行刷卡,系統(tǒng)自動記錄車輛信息,如車牌號,進(jìn)入時間等;
? 當(dāng)入庫車主找車時,可在模擬的自助終端機(jī)上,輸入車牌號,定位車輛,調(diào)取車輛位置信息;
? 當(dāng)小車出庫時,系統(tǒng)提示彈從哪個出口進(jìn)行出庫,選擇完成,小車按照的規(guī)劃路線移動到出口;
? 小車出庫時,再次刷高頻卡系統(tǒng)提示小車在庫時間,收費(fèi)標(biāo)準(zhǔn),以及最后停車的費(fèi)用,繳納費(fèi)用后,小車成功出庫。
智能數(shù)字站臺模擬不同線路的公交車:
? 公交車車在運(yùn)行的時候,當(dāng)點(diǎn)擊某個站點(diǎn)的時候,系統(tǒng)顯示此站點(diǎn)最近一輛公交車到站的路線、到站信息,到站距離,同時這類信息模擬成公交數(shù)字站臺輸出顯示到LED顯示屏上;
? 當(dāng)點(diǎn)擊某個公交車的時候,系統(tǒng)模擬調(diào)度中心顯示該車輛的車牌號,駕駛?cè)诵畔?,公交車?nèi)的環(huán)境值,以及此車輛的移動速度。
智能家居子平臺
智能安防系統(tǒng)模擬家居中的智能安防,包括窗磁、抽屜鎖、聲光報警燈、門禁、攝像頭等防盜設(shè)備以及煙霧探測器、可燃?xì)怏w探測器、浸水探測器、燃?xì)庾詣涌刂瓶傞y、聲光報警燈等設(shè)備。門禁采用高頻RFID卡及密碼控制,只有當(dāng)高頻RFID卡或者密碼與系統(tǒng)設(shè)置匹配時門才打開,燃?xì)馓綔y器主要探測屋內(nèi)可燃?xì)怏w的濃度,當(dāng)濃度高于一定值時將進(jìn)行報警,并關(guān)閉燃?xì)饪刂瓶傞y。煙霧報警器主要探測屋內(nèi)火災(zāi)及煙霧濃度,當(dāng)濃度高于一定值時將進(jìn)行報警。浸水探測器探測到水時將啟動聲光報警器進(jìn)行報警。抽屜鎖可進(jìn)行遠(yuǎn)程控制開啟和關(guān)閉。
智能環(huán)境監(jiān)控系統(tǒng)負(fù)責(zé)監(jiān)控室內(nèi)環(huán)境信息,并根據(jù)這些信息使用戶家中保持舒適健康的狀態(tài),用戶可以通過手機(jī)、計算機(jī)以及平板查看家中的環(huán)境參數(shù)并進(jìn)行相應(yīng)的控制,環(huán)境監(jiān)控系統(tǒng)包括溫濕度子系統(tǒng)、照明子系統(tǒng)。環(huán)境監(jiān)控系統(tǒng)包括可探測溫濕度、光照強(qiáng)度的多功能探測器、調(diào)光控制器、調(diào)光面板以及智能窗簾。系統(tǒng)可探知家中的溫濕度、光照強(qiáng)度,也可以手動或者遠(yuǎn)程控制家中的照明亮度和窗簾的開啟和關(guān)閉。
智能控制系統(tǒng)包括紅外學(xué)習(xí)設(shè)備、智能插座等,紅外學(xué)習(xí)設(shè)備可對多種家電進(jìn)行學(xué)習(xí)控制,智能插座具有運(yùn)程控制通斷和電量計量功能
智能家居子平臺應(yīng)用于物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)家居應(yīng)用工程實(shí)訓(xùn)教學(xué),包括智能安防學(xué)習(xí)、智能環(huán)境監(jiān)控學(xué)習(xí)、智能處理算法學(xué)習(xí)、智能家居方案設(shè)計以及運(yùn)行調(diào)試等多個環(huán)節(jié),也可用于物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)的認(rèn)識學(xué)習(xí)、二次開發(fā)、課程設(shè)計等教學(xué)環(huán)節(jié)。