物聯(lián)網(wǎng)綜合實(shí)訓(xùn)室介紹

1、一、實(shí)訓(xùn)室概況物聯(lián)網(wǎng)綜合實(shí)訓(xùn)室：是服務(wù)于物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)專業(yè)群教學(xué)的核心實(shí)訓(xùn)室，全套設(shè)備由江蘇信息職業(yè)技術(shù)學(xué)院機(jī)電研究所與物聯(lián)網(wǎng)工程系自主研制。（一）設(shè)計(jì)思想以物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)為核心，兼顧當(dāng)前流行技術(shù)的發(fā)展趨勢，注重各種技術(shù)之間的融合與靈活應(yīng)用，依據(jù)工程項(xiàng)目，既可滿足日常教學(xué)要求，同時注重創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)及項(xiàng)目實(shí)踐，能夠?qū)⑽锫?lián)網(wǎng)技術(shù)真正融會貫通到實(shí)際應(yīng)用中。（二）主要功能匯聚物聯(lián)網(wǎng)不同層面的核心技術(shù)，聚焦無線單片機(jī)、嵌入式及計(jì)算機(jī)軟件等三大平臺，實(shí)現(xiàn)了從感知層傳輸層應(yīng)用層的信息采集與處理流，應(yīng)用層傳輸層感知層的信號控制與處理流?？沙袚?dān)感知器件、物聯(lián)網(wǎng)規(guī)劃與組建、物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用系統(tǒng)開發(fā)等項(xiàng)目實(shí)訓(xùn)及物聯(lián)網(wǎng)綜合實(shí)訓(xùn)，也是物

2、聯(lián)網(wǎng)工程系創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)班及江蘇省高職院校技能競賽（物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)應(yīng)用項(xiàng)目）教學(xué)及技能訓(xùn)練的主要場所。（三）適用專業(yè)核心專業(yè)：物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用技術(shù)專業(yè)；相關(guān)專業(yè)：軟件技術(shù)、計(jì)算機(jī)應(yīng)用技術(shù)、計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)等專業(yè)（四）主要特色結(jié)合物聯(lián)網(wǎng)感知層、網(wǎng)絡(luò)層與應(yīng)用層的特點(diǎn)，搭建直觀和形象的應(yīng)用場景，將智能家居系統(tǒng)組建和調(diào)測的實(shí)際項(xiàng)目貫穿實(shí)訓(xùn)的全過程，涉及傳感器技術(shù)、傳感網(wǎng)技術(shù)、Zigbee技術(shù)、智能網(wǎng)關(guān)開發(fā)技術(shù)、串口通信技術(shù)、上位機(jī)開發(fā)技術(shù)、通信技術(shù)、移動互聯(lián)技術(shù)、視頻多媒體技術(shù)、基礎(chǔ)電子電工技術(shù)。學(xué)生通過完成項(xiàng)目的形式，融會貫通物聯(lián)網(wǎng)關(guān)鍵知識和技能。實(shí)訓(xùn)室設(shè)置教學(xué)、實(shí)訓(xùn)兩大功能區(qū)，可同步完成項(xiàng)目教學(xué)、實(shí)訓(xùn)，實(shí)現(xiàn)理實(shí)一體

3、、學(xué)做融合。智能家居實(shí)訓(xùn)設(shè)備如圖1，智能家居操作臺如圖2。圖1智能家居實(shí)訓(xùn)設(shè)備圖2智能家居操作臺二、實(shí)訓(xùn)裝置組成與功能智能家居是利用先進(jìn)的電子技術(shù)、傳感器技術(shù)、無線電技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)通訊技術(shù)將與居家生活有關(guān)的各種設(shè)備有機(jī)地結(jié)合起來，通過網(wǎng)絡(luò)化方式綜合管理家中設(shè)備。物聯(lián)網(wǎng)綜合實(shí)訓(xùn)室以智能家居應(yīng)用模塊實(shí)現(xiàn)家居環(huán)境監(jiān)測、智能家電自動控制、安防系統(tǒng)與報警、遠(yuǎn)程監(jiān)控等功能。每套系統(tǒng)由綜合實(shí)訓(xùn)臺、家居場景模擬展示架、計(jì)算機(jī)構(gòu)成。系統(tǒng)融入了傳感器原理與檢測、RFID 技術(shù)、單片機(jī)技術(shù)、計(jì)算機(jī)原理、電機(jī)控制、網(wǎng)絡(luò)通訊編程、網(wǎng)頁制作、無線電通訊、圖像處理、嵌入式技術(shù)等相關(guān)知識，將生產(chǎn)生活常見場景和設(shè)備有機(jī)地結(jié)合起來，

4、通過ZigBee或無線數(shù)傳模塊組成無線網(wǎng)絡(luò)，采集室內(nèi)溫度、濕度和光照度，實(shí)現(xiàn)燃?xì)馀c煙霧探測、入侵探測、門窗防撬，緊急求助報警等功能，并將采集的數(shù)據(jù)通過WiFi模塊傳輸?shù)椒?wù)器，對模擬的家電設(shè)備進(jìn)行控制功能。物聯(lián)網(wǎng)綜合實(shí)訓(xùn)裝置可實(shí)施物聯(lián)網(wǎng)感知實(shí)訓(xùn)項(xiàng)目、物聯(lián)網(wǎng)嵌入式實(shí)訓(xùn)項(xiàng)目、物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用實(shí)訓(xùn)項(xiàng)目，其系統(tǒng)體系結(jié)構(gòu)如圖3，示意圖如圖4，系統(tǒng)主要實(shí)物如圖5。圖3 智能家居系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖圖4 智能家居系統(tǒng)示意圖圖5 智能家居系統(tǒng)實(shí)物圖三、開設(shè)的實(shí)訓(xùn)內(nèi)容1、基于CC2530基礎(chǔ)硬件實(shí)訓(xùn)l 建立IAR環(huán)境實(shí)訓(xùn) l LED閃爍控制實(shí)訓(xùn) l 定時器中斷l(xiāng) 外部中斷 l A/D實(shí)訓(xùn)l 單片機(jī)

5、串口發(fā)數(shù)l 在PC用串口控制LEDl 在PC用串口收發(fā)數(shù)據(jù)l RTC數(shù)據(jù)顯示到PC串口實(shí)訓(xùn)l 系統(tǒng)睡眠/喚醒實(shí)訓(xùn)l 看門狗使用實(shí)訓(xùn)l 定時器T1/T2/T3/T4定時實(shí)訓(xùn) l PWM調(diào)制實(shí)訓(xùn)2、Zigbee協(xié)議?；A(chǔ)實(shí)訓(xùn)l Zigbee協(xié)議棧下任務(wù)建立實(shí)訓(xùn)l Zigbee協(xié)議棧下溫濕度驅(qū)動實(shí)訓(xùn)l Zigbee協(xié)議棧下氣體傳感器驅(qū)動實(shí)訓(xùn)l Zigbee協(xié)議棧下煙霧傳感器驅(qū)動實(shí)訓(xùn)l Zigbee協(xié)議棧下光敏傳感器傳感器驅(qū)動實(shí)訓(xùn)l Zigbee協(xié)議棧下電表驅(qū)動實(shí)訓(xùn)l Zigbee協(xié)議棧下GSM模塊驅(qū)動實(shí)訓(xùn)3、基于CC2530的無線網(wǎng)絡(luò)實(shí)訓(xùn)l Z-Stack 點(diǎn)對點(diǎn)通訊l Z-Stack 星狀通訊&#

6、160;l Z-Stack 樹狀通訊 l Z-Stack 廣播通訊實(shí)訓(xùn)l ZigBee組網(wǎng)實(shí)訓(xùn) l 基于CC2530的無線傳感器網(wǎng)絡(luò)實(shí)訓(xùn)l 傳感器網(wǎng)絡(luò)綜合實(shí)訓(xùn) 4、嵌入式網(wǎng)關(guān)軟件l linux操作系統(tǒng)常用命令l linux操作系統(tǒng)常用服務(wù)l 配置交叉編譯環(huán)境l 運(yùn)用Bootloader vivil 編譯生成linux 內(nèi)核 l 制作根文件系統(tǒng)，使用Busyboxl Bootloader，內(nèi)核，根文件系統(tǒng)的燒寫l 配置QT程序編譯，運(yùn)行環(huán)境l QT相關(guān)界面設(shè)計(jì)5、物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用示范系統(tǒng)l 環(huán)境監(jiān)測應(yīng)用實(shí)訓(xùn)l 智能家居應(yīng)用實(shí)訓(xùn)l 智能抄表應(yīng)用實(shí)訓(xùn) 四、主要實(shí)訓(xùn)項(xiàng)目介紹（一

7、）物聯(lián)網(wǎng)感知實(shí)訓(xùn)項(xiàng)目物聯(lián)網(wǎng)感知實(shí)訓(xùn)項(xiàng)目：進(jìn)行物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)硬件設(shè)備的選型、安裝、接線、編程與調(diào)試，其中硬件設(shè)備主要包含系統(tǒng)傳感器和執(zhí)行器、安防監(jiān)測設(shè)備、三表設(shè)備、電子支付系統(tǒng)設(shè)備等。為系統(tǒng)中傳感節(jié)點(diǎn)下載Z-Stack協(xié)議棧，配置協(xié)調(diào)器、路由、終端節(jié)點(diǎn)參數(shù)，并按照ZigBee協(xié)議規(guī)范，進(jìn)行無線組網(wǎng)調(diào)試，編寫硬件設(shè)備驅(qū)動程序，編寫傳感節(jié)點(diǎn)程序，實(shí)現(xiàn)受控設(shè)備的控制功能。學(xué)生通過物聯(lián)網(wǎng)感知實(shí)訓(xùn)項(xiàng)目可以掌握傳感器數(shù)據(jù)采集、Zigbee組網(wǎng)、Zigbee網(wǎng)絡(luò)監(jiān)控、藍(lán)牙、WiFi、RFID，以及多種技術(shù)的綜合應(yīng)用，Zigbee模塊如圖6。圖6 ZigBee節(jié)點(diǎn)圖1、電源控制系統(tǒng)電控制系統(tǒng)可統(tǒng)智能家居里面所有電腦

8、插座面板以及墻壁插座面板的電源開關(guān)，基于物聯(lián)網(wǎng)信息平臺，通過ZigBee設(shè)備服務(wù)器連接電源控制系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)對總電的遠(yuǎn)程控制及使用。2、燈光控制系統(tǒng)（分布控制方式）智能燈光控制系統(tǒng)結(jié)合物聯(lián)網(wǎng)信息平臺組建的無線WiFi網(wǎng)絡(luò)、WiFi設(shè)備服務(wù)器、中央控制器等設(shè)備，實(shí)現(xiàn)對的燈光的智能化管理。燈光控制系統(tǒng)如圖7。圖7 燈光控制系統(tǒng)（分布控制方式）拓?fù)鋱D3、空調(diào)控制系統(tǒng)基于ZigBee無線網(wǎng)絡(luò)遠(yuǎn)程空調(diào)控制模式，可實(shí)現(xiàn)空調(diào)臨時、定時自動開關(guān)等功能。溫控空調(diào)開關(guān)模式，通過溫濕度傳感器的數(shù)據(jù)采集實(shí)現(xiàn)溫控空調(diào)開關(guān)功能。手動空調(diào)控制模式，通過指令對電源控制器的面板解鎖可實(shí)現(xiàn)手動空調(diào)開關(guān)控制，空調(diào)控制系統(tǒng)如圖8。圖8

9、壁掛、柜式空調(diào)控制系統(tǒng)拓?fù)鋱D4、窗簾控制系統(tǒng)基于網(wǎng)絡(luò)的遠(yuǎn)程窗簾控制功能，可遠(yuǎn)程實(shí)現(xiàn)對窗簾的開關(guān)動作；手動開關(guān)控制功能，通過窗簾控制面板實(shí)現(xiàn)手動控制窗簾開關(guān)動作。窗簾控制系統(tǒng)如圖9。圖9窗簾控制系統(tǒng)拓?fù)鋱D5、智能電表控制系統(tǒng)基于網(wǎng)絡(luò)的遠(yuǎn)程讀表功能，可以實(shí)現(xiàn)對電表的讀取，并可發(fā)送給用戶。智能電表控制系統(tǒng)拓?fù)淙鐖D10。 計(jì)算機(jī) 物聯(lián)網(wǎng)信息平臺 中控主機(jī) 電表控制系統(tǒng) 電表 圖10 智能電表控制系統(tǒng)拓?fù)鋱D6、GSM控制系統(tǒng)基于網(wǎng)絡(luò)的遠(yuǎn)程控制功能，可以實(shí)現(xiàn)各類數(shù)據(jù)的發(fā)送。GSM控制系統(tǒng)拓?fù)淙鐖D11?，F(xiàn)對電表的讀取，并可發(fā)送給用戶。 智能電表控制系統(tǒng)拓?fù)鋱D基于網(wǎng)絡(luò)的遠(yuǎn)程控制功能，可以實(shí)現(xiàn)各類數(shù)據(jù)的發(fā)送。

10、計(jì)算機(jī) 物聯(lián)網(wǎng)信息平臺 中控主機(jī) GSM控制系統(tǒng) GSM模塊 圖11 GSM控制系統(tǒng)拓?fù)鋱D7、智能安防系統(tǒng)安防報警系統(tǒng)需要監(jiān)控的內(nèi)容有可燃?xì)怏w探測器、溫感探測器、煙感探測器、主動紅外對射棒、門鎖狀態(tài)、GSM短信發(fā)送等。 當(dāng)有任一監(jiān)控點(diǎn)觸發(fā)時，要求能迅速報警并采取相應(yīng)的措施。（二）物聯(lián)網(wǎng)嵌入式實(shí)訓(xùn)項(xiàng)目物聯(lián)網(wǎng)嵌入式實(shí)訓(xùn)項(xiàng)目：主要完成嵌入式網(wǎng)關(guān)設(shè)備的配置、編程與調(diào)試。其中包括配置嵌入式網(wǎng)關(guān)設(shè)備，通過串口連接協(xié)調(diào)器，通過網(wǎng)口連接上位機(jī)，嵌入式網(wǎng)關(guān)設(shè)備系統(tǒng)軟件平臺的完善和搭建，QT系統(tǒng)應(yīng)用界面設(shè)計(jì)，實(shí)現(xiàn)傳感節(jié)點(diǎn)信息獲取和設(shè)備控制功能，實(shí)現(xiàn)與上位機(jī)的通信（數(shù)據(jù)上傳、主機(jī)響應(yīng)等）功能。 嵌入式設(shè)備采用Mic

11、ro2440以及，Tiny210。Micro2440開發(fā)板如圖12。圖12 Micro2440開發(fā)板Tiny210是一款高性能的Cortex A8核心板，采用三星S5PV210作為主處理器， Tiny210開發(fā)板如圖13。圖13 Tiny210開發(fā)板學(xué)生通過物聯(lián)網(wǎng)嵌入式實(shí)訓(xùn)項(xiàng)目可以掌握Linux常用操作命令、Linux系統(tǒng)管理、嵌入式系統(tǒng)環(huán)境搭建、嵌入式系統(tǒng)移植、QT程序開發(fā)。1、 Linux常用操作命令Linux操作系統(tǒng)的概念和安裝方法，Linux下的基本命令、管理配置和編輯器，包括VI編輯器，GCC編譯器，GDB調(diào)試器和Make項(xiàng)目管理工具等知識。2、 Linux系統(tǒng)管理配置及使用nfs，

12、telnet，tftp，ssh，smaba等linux常用服務(wù)程序。3、 嵌入式系統(tǒng)環(huán)境搭建搭建嵌入式Linux運(yùn)行環(huán)境，內(nèi)容包括內(nèi)核裁減、內(nèi)核移植、交叉編譯、內(nèi)核調(diào)試、啟動程序Bootloader編寫、根文件系統(tǒng)制作和集成部署Linux系統(tǒng)等整個流程。4、 嵌入式系統(tǒng)移植搭建Qt/Embedded開發(fā)環(huán)境，交叉編譯qt- embedded-linux-opensource，配置QT Create工具鏈，部署ARM中QT運(yùn)行環(huán)境。5、 QT程序開發(fā)掌握Qt的開發(fā)工具與開發(fā)環(huán)境，了解Qt 基本組件與框架，掌握Qt/Embedded編程方法和編程技能、常用的基礎(chǔ)類、信號和槽的概念和對象間通訊機(jī)制及

13、圖形界面的編寫。（三）物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用實(shí)訓(xùn)項(xiàng)目物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用實(shí)訓(xùn)項(xiàng)目：實(shí)現(xiàn)直接對物聯(lián)網(wǎng)智能終端設(shè)備（RFID讀寫器、家居三表、POS刷卡機(jī)、IP攝像機(jī)等）的操作使用，通過與網(wǎng)關(guān)通信，實(shí)現(xiàn)對傳感節(jié)點(diǎn)信息的監(jiān)聽、解析功能，通過與網(wǎng)關(guān)通信，實(shí)現(xiàn)對受控設(shè)備的控制功能，編寫傳感節(jié)點(diǎn)和受控設(shè)備相關(guān)感知和控制信息的顯示、存儲等客戶端程序編寫信息顯示和設(shè)備控制界面，編寫遠(yuǎn)程訪問Web界面程序。學(xué)生通過物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用實(shí)訓(xùn)項(xiàng)目圍繞“采集、傳輸、處理、應(yīng)用”展開學(xué)習(xí)，以了解物聯(lián)網(wǎng)在工業(yè)、電力、物流、交通、安防、環(huán)保、醫(yī)療、銀行、廣電、家居等領(lǐng)域的全新應(yīng)用，讓學(xué)生了解當(dāng)前物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)、發(fā)展趨勢，以及相關(guān)產(chǎn)品。1、基本應(yīng)用項(xiàng)目-智能家

14、居應(yīng)用系統(tǒng)物聯(lián)網(wǎng)創(chuàng)新應(yīng)用實(shí)訓(xùn)臺智能家居模塊實(shí)現(xiàn)家居環(huán)境監(jiān)測、智能家電自動控制、安防系統(tǒng)與報警、遠(yuǎn)程監(jiān)控等功能。軟件可以實(shí)現(xiàn)智能家居平臺模塊和智能家居實(shí)際應(yīng)用套件的聯(lián)動同步控制。通過ZigBee或無線數(shù)傳模塊組成無線網(wǎng)絡(luò)，采集室內(nèi)溫度、濕度和光照度，實(shí)現(xiàn)燃?xì)馀c煙霧探測、入侵探測、門窗防撬，緊急求助報警等功能，并將采集的數(shù)據(jù)通過WiFi模塊傳輸?shù)椒?wù)器，對模擬的家電設(shè)備進(jìn)行控制功能。智能家居系統(tǒng)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)如圖14所示：圖14智能家居應(yīng)用系統(tǒng)2、可拓展應(yīng)用項(xiàng)目-智能農(nóng)業(yè)應(yīng)用系統(tǒng)采用無線傳感網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，可定時采集空氣溫度、空氣濕度、CO2濃度、光照強(qiáng)度，土壤溫度和水分等，來獲得作物生長的最佳條件，通過自動

15、調(diào)節(jié)溫室環(huán)境、實(shí)現(xiàn)溫室集約化、網(wǎng)絡(luò)化遠(yuǎn)程管理。通過ZigBee或無線數(shù)傳模塊組成無線網(wǎng)絡(luò)，通過傳感控制節(jié)點(diǎn)將環(huán)境監(jiān)測數(shù)據(jù)傳輸?shù)椒?wù)器，并以圖表方式顯示給用戶，當(dāng)監(jiān)測數(shù)據(jù)出現(xiàn)異常時，可利用軟件網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)對溫室設(shè)備（溫、光、氣、水等）的自動控制。智能農(nóng)業(yè)系統(tǒng)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)如圖15所示：圖15智能農(nóng)業(yè)應(yīng)用系統(tǒng)3、可拓展應(yīng)用項(xiàng)目-智能倉儲應(yīng)用系統(tǒng)運(yùn)用超高頻RFID技術(shù)實(shí)現(xiàn)貨物入庫、出庫、盤點(diǎn)、人員設(shè)備管理等操作流程。相對于條碼管理技術(shù)等物流管理技術(shù)，RFID技術(shù)不僅可以精確管理追溯到每件商品，并且通過固定RFID讀卡器和RFID手持機(jī)等數(shù)據(jù)采集終端，操作更加簡便快捷。通過模擬實(shí)際物流流程，讓學(xué)習(xí)者充分體驗(yàn)和感受物聯(lián)網(wǎng)在物流中的應(yīng)用，通過實(shí)訓(xùn)和課題創(chuàng)新達(dá)到提升綜合運(yùn)用和管理水平的目的。智能倉儲系統(tǒng)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)如圖16所示：圖16智能倉儲應(yīng)用系統(tǒng)4、可拓展應(yīng)用項(xiàng)目-智能交通應(yīng)用系統(tǒng)模擬智