物聯(lián)網(wǎng)綜合應(yīng)用教學(xué)實(shí)驗(yàn)平臺(tái)
綜合應(yīng)用教學(xué)實(shí)驗(yàn)平臺(tái) GOLINK-PT(以下簡(jiǎn)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(duì)物聯(lián)網(wǎng)整體及各項(xiàng)技術(shù)有個(gè)全面直觀的認(rèn)識(shí)及對(duì)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(tái)。在為學(xué)習(xí)者的學(xué)習(xí)提供環(huán)境的同時(shí),PT 還為學(xué)生提供了一系列操作開(kāi)發(fā)實(shí)驗(yàn)競(jìng)賽課題項(xiàng)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(cè)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(dòng)識(shí)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(guò)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(lái)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(gè)方向的應(yīng)用,每一個(gè)應(yīng)用形成一個(gè)子平臺(tái)。測(cè)量區(qū)輔助學(xué)生在物聯(lián)網(wǎng)學(xué)習(xí),在開(kāi)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(shū)、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(guò)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(shū)用于學(xué)生進(jìn)行實(shí)驗(yàn)實(shí)訓(xùn)課程,通過(guò)指導(dǎo)書(shū)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(gè)平臺(tái)的日常操作、開(kāi)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(tái)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(jìng)賽課程設(shè)計(jì)等,教學(xué)管理軟件用于日常教學(xué)測(cè)試考試評(píng)分,平臺(tái)管理軟件用于統(tǒng)計(jì)產(chǎn)品的使用狀況,包括產(chǎn)品使用次數(shù)、使用時(shí)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(dòng)識(shí)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(dòng)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(dòng)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(duì)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(guò)操作對(duì)每一個(gè)傳感器的工作進(jìn)行認(rèn)識(shí)和學(xué)習(xí)。
自動(dòng)識(shí)別區(qū)集成了低頻、高頻、超高頻RFID讀寫(xiě)設(shè)備,通過(guò)模擬醫(yī)生上班過(guò)程場(chǎng)景,停車(chē)、門(mén)禁、查看電子病歷展示出三種不同的頻段,學(xué)生可以對(duì)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(shí)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(dòng)、嵌入式開(kāi)發(fā)以及應(yīng)用開(kāi)發(fā)的過(guò)程。
3、測(cè)量區(qū)
測(cè)量區(qū)配有ZigBee協(xié)議分析儀、測(cè)量電壓電流設(shè)備,主要用于輔助學(xué)生老師來(lái)進(jìn)行物聯(lián)網(wǎng)的教學(xué)、學(xué)習(xí)以及開(kāi)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(kāi)發(fā)時(shí)利用此設(shè)備進(jìn)行調(diào)試,使整個(gè)開(kāi)發(fā)事半功倍。ZigBee協(xié)議分析儀主要針對(duì)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(shí)在用戶針對(duì)ZigBee進(jìn)行開(kāi)發(fā)時(shí)也有很好的效果。
4、拓展區(qū)
拓展區(qū)應(yīng)用流行的arduino開(kāi)源平臺(tái),提供多種開(kāi)源接口,充分調(diào)動(dòng)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣、培養(yǎng)學(xué)生動(dòng)手開(kāi)發(fā)能力以及提高學(xué)生自主創(chuàng)新意識(shí)和能力。同時(shí)可供學(xué)生進(jìn)行應(yīng)用開(kāi)發(fā)、競(jìng)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(duì)物聯(lián)網(wǎng)關(guān)鍵技術(shù)特別是無(wú)線傳感網(wǎng)技術(shù)的學(xué)習(xí),培養(yǎng)學(xué)生嵌入式開(kāi)發(fā)和無(wú)線傳感網(wǎng)開(kāi)發(fā)能力。學(xué)習(xí)區(qū)采用cc2530 ZigBee模塊,學(xué)生可通過(guò)此模塊進(jìn)行嵌入式及ZigBee協(xié)議、組網(wǎng)和應(yīng)用的開(kāi)發(fā)學(xué)習(xí)。
6、應(yīng)用子平臺(tái)
應(yīng)用子平臺(tái)展示了未來(lái)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(gè)應(yīng)用形成一個(gè)子平臺(tái)(智能交通和智能家居)。
智能交通子平臺(tái)
該子平臺(tái)包含智能停車(chē)場(chǎng)和智能數(shù)字站臺(tái)兩部分。
智能停車(chē)場(chǎng)模擬一個(gè)地下停車(chē)場(chǎng),使用高頻RFID讀卡模塊:
? 當(dāng)車(chē)輛入庫(kù)時(shí),在RFID讀卡器上進(jìn)行刷卡,系統(tǒng)自動(dòng)記錄車(chē)輛信息,如車(chē)牌號(hào),進(jìn)入時(shí)間等;
? 當(dāng)入庫(kù)車(chē)主找車(chē)時(shí),可在模擬的自助終端機(jī)上,輸入車(chē)牌號(hào),定位車(chē)輛,調(diào)取車(chē)輛位置信息;
? 當(dāng)小車(chē)出庫(kù)時(shí),系統(tǒng)提示彈從哪個(gè)出口進(jìn)行出庫(kù),選擇完成,小車(chē)按照的規(guī)劃路線移動(dòng)到出口;
? 小車(chē)出庫(kù)時(shí),再次刷高頻卡系統(tǒng)提示小車(chē)在庫(kù)時(shí)間,收費(fèi)標(biāo)準(zhǔn),以及最后停車(chē)的費(fèi)用,繳納費(fèi)用后,小車(chē)成功出庫(kù)。
智能數(shù)字站臺(tái)模擬不同線路的公交車(chē):
? 公交車(chē)車(chē)在運(yùn)行的時(shí)候,當(dāng)點(diǎn)擊某個(gè)站點(diǎn)的時(shí)候,系統(tǒng)顯示此站點(diǎn)最近一輛公交車(chē)到站的路線、到站信息,到站距離,同時(shí)這類信息模擬成公交數(shù)字站臺(tái)輸出顯示到LED顯示屏上;
? 當(dāng)點(diǎn)擊某個(gè)公交車(chē)的時(shí)候,系統(tǒng)模擬調(diào)度中心顯示該車(chē)輛的車(chē)牌號(hào),駕駛?cè)诵畔?,公交?chē)內(nèi)的環(huán)境值,以及此車(chē)輛的移動(dòng)速度。
智能家居子平臺(tái)
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(bào)警燈、門(mén)禁、攝像頭等防盜設(shè)備以及煙霧探測(cè)器、可燃?xì)怏w探測(cè)器、浸水探測(cè)器、燃?xì)庾詣?dòng)控制總閥、聲光報(bào)警燈等設(shè)備。門(mén)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(shí)門(mén)才打開(kāi),燃?xì)馓綔y(cè)器主要探測(cè)屋內(nèi)可燃?xì)怏w的濃度,當(dāng)濃度高于一定值時(shí)將進(jìn)行報(bào)警,并關(guān)閉燃?xì)饪刂瓶傞y。煙霧報(bào)警器主要探測(cè)屋內(nèi)火災(zāi)及煙霧濃度,當(dāng)濃度高于一定值時(shí)將進(jìn)行報(bào)警。浸水探測(cè)器探測(cè)到水時(shí)將啟動(dòng)聲光報(bào)警器進(jìn)行報(bào)警。抽屜鎖可進(jìn)行遠(yuǎn)程控制開(kāi)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(guò)手機(jī)、計(jì)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(cè)溫濕度、光照強(qiáng)度的多功能探測(cè)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(dòng)或者遠(yuǎn)程控制家中的照明亮度和窗簾的開(kāi)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(duì)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(jì)量功能
智能家居子平臺(tái)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(jì)以及運(yùn)行調(diào)試等多個(gè)環(huán)節(jié),也可用于物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)的認(rèn)識(shí)學(xué)習(xí)、二次開(kāi)發(fā)、課程設(shè)計(jì)等教學(xué)環(huán)節(jié)。