物聯網—智能家居綜合實訓系統

JGWIW-I型物聯網—智能家居綜合實訓系統

一、概 述
傳感網 / 物聯網技術是面向 21 世紀的最新技術，具有非常廣闊的市場前景的巨大市場。根據物聯網的三層特征，首先對于物聯網感知層的教學，平臺提供了多種射頻識別和傳感器節點和路由器網絡等硬件和網絡協議的和數據采集控制軟件等資源。對于物聯網網絡層教學，平臺提供了功能強大的以 ARM 處理器為內核的網關硬件和自主研發的網關核心軟件，不僅能完成多種無線網絡管理，傳感器和射頻識別信息處理，而且還可以通過不同無線和有線網絡路徑，將數據傳輸到物聯網網絡中心服務器數據庫和互聯網；平臺網絡監控軟件，可以在 PC 上直觀方便的完成對各種網絡的監控、數據庫管理、網絡維護和拓撲 / 曲線顯示，并且具有無線網絡狀態監控等多種高級網絡監控功能。物聯網應用層的教學開發，用戶可以使用平臺提供的感知層，網絡層部件，像搭建積木一樣，構建不同的應用系統，實現智能交通，智慧城市，智慧農業，智能家居等等應用。
物聯網是一種通過射頻識別、紅外感應器、全球定位系統、激光掃描器等信息傳感設備，按約定的協議，把任何物品與互聯網連接起來，進行信息交換和通訊，以實現智能化識別、定位、跟蹤、監控和管理的網絡。該技術是集傳感技術、通信技術、網絡技術、計算機技術、控制技術等多種技術于一體的綜合應用學科。物聯網由應用層、網絡層、感知層等三層結構組成。

物聯網的一般體系結構
物聯網的用途極為廣泛，遍及智能交通、環境保護、政府工作、公共安全、智能家居、工業監測、個人健康、現代物流、智能電網等多個領域（見下圖），其前景非常廣闊。物聯網被稱為繼計算機、互聯網之后，世界信息產業的第三次浪潮。

物聯網的應用
其中智能家居是目前物聯網發展較快的一個典型應用，是物聯網技術的一個縮影。智能家居是以住宅為平臺，兼備建筑、網絡通信、信息家電、設備自動化，集系統、結構、服務、管理為一體的高效、舒適、安全、便利、環保的居住環境。
可以預計，未來社會對智能家居行業高技能人才的需求會越來越多，高校、職業院校的專業設置和人才培養也應緊緊圍繞社會和行業的需求展開，電子信息類專業作為我國高職院校中開設數量最多的專業，在智能家居方向的人才培養迫在眉睫。同時，智能家居的技術構成與電子信息專業的課程設置具有高度的重合性也為智能家居方向的人才培養提供了便利，也就是說電子信息專業是最適合開展物聯網應用 - 智能家居教學的。
二、本系統的特點
1 、跟蹤電子信息技術的最新發展趨勢
物聯網技術是近幾年發展起來的一門綜合性應用技術，將對未來社會的發展和人們的生活產生深遠的影響。本實訓教學環境項目以智能家居為載體，通俗易懂。融合了射頻識別、電子技術、嵌入式技術、網絡技術、計算機技術和系統集成，完整地表達了一個物聯網系統的體系結構和運行原理。
2 、理念的先進性
本系統緊扣當前物聯網發展的熱門應用領域和發展趨勢，從一開始設計就考慮到了物聯網未來若干年的政策傾向、技術和應用趨勢，在目前國內較早地提出在高校教育中引入物聯網教學、實訓平臺的理念，并做了大量的市場調研和技術積累工作，填補了國內高等教育領域物聯網教學平臺的空白；
2 、內容上的高度集成性
與其它實訓平臺相比，本系統由于囊括了物聯網基本通信和網絡技術、 RFID 技術、傳感和控制技術、嵌入式系統工程開發技術和智能家居應用等各大部分，把這些原先分散的學科和技術融合在一起集成到一個實訓平臺上，能更有效的引導學生從小型的實驗式項目開發一步一步的深入到系統級的項目開發上來；
3 、功能上的實用性
我們將各種先進的物聯網技術適當解剖，尋找物聯網實際應用與教育實際情況的最佳交叉點，將這些交叉點作為本系統的主要內容，這樣既能緊扣當今物聯網技術的發展潮流，同時兼顧了高校物聯網教育的實際情況，讓學?？梢杂械姆攀?，讓學生可以輕松、高校的掌握這些物聯網的實用技術；
4 、結構上的靈活性
本系統大量引入模塊化的設計思想，教師和學生可以根據自己需要將各種模塊隨意組合起來搭建各種適合自己的學習情境，有效的幫助學生完成課程設計、課外實踐活動和學術比賽；
5 、實訓項目的可擴展性
經過我們精心的設計，實訓環境不受企業產品的設計限制，教師在設計實訓項目時擁有更大的發揮空間，而且還可以與本公司開展開源項目合作開發，有目的、有重點地發展校企合作；
6 、操作上的安全性
實訓平臺中充分地考慮了學生操作上的誤區，設計了大量有效的保護功能，讓學生可以安全、可靠地進行項目學習、實踐和二次開發。
三、實訓環境設計理念
1 、各種技術匯集一身
物聯網技術集成了 RFID 技術、傳感技術、通信技術、智能控制和智能數據處理等眾多技術于一身，所涉及學科領域之廣、技術門類之多導致很難在教學中全部講授，必須在物聯網這個大范疇下找到一個應用子集，讓學生能親手去接觸、學習和實踐，這樣才能培養出具有系統級實踐能力的高素質物聯網技術應用人才。智能家居就是物聯網范疇中一個很好的應用子集，本物聯網實訓環境以通俗易懂的智能家居系統為案例，從單個家用電器的智能控制的實訓開始，到智能家電的網絡控制，最后到整個智能家居系統的集成和調試。
2 、系統設計充分地考慮了單一技術和系統集成能力的培養
系統采用網孔板和功能模塊化的設計理念，使學生既能對各模塊、單一技術的認識、安裝和調試技能的訓練，還能訓練學生系統接線與集成能力，使之建立物聯網系統的概念。
3 、引領的作用
以具體的物聯網智能家居作為載體，說明物聯網的表現形式，引導高校和職業院校的課程或專業的建設思路。
4 、建立互聯通信標準的概念
以智能家居技術與應用實訓環境中的互聯通信標準實訓教學，幫助學生建立在網絡系統中通信標準的概念；
5 、對電子信息專業的課程具有很好的繼承性
電子信息專業的課程設置通常有模擬電子技術、數字電子技術、電子線路、微處理器技術、 PROTEL 、計算機網絡技術、測量技術、傳感器技術、電子產品安裝工藝等課程，這些課程都可以作為物聯網技術的基礎課程。在此基礎上再增加一些有關物聯網技術的課程，如無線射頻識別技術、嵌入式技術、總線技術等，學生便可以勝任智能家居系統的安裝、維護以及部分的設計工作了。
四、實訓內容
1 、智能網絡家電實訓
1 ）客戶端 TCP 網絡編程實驗
2 ）客戶端 UDP 網絡編程實驗
3 ）門禁控制模塊原理與程序設計
4 ）燈光控制模塊原理與程序設計
5 ）插座控制模塊原理與程序設計
6 ）智能窗簾控制模塊原理與程序設計
7 ）智能電視機控制原理與程序設計
8 ）智能電飯鍋控制原理與程序設計
9 ）智能熱水器控制原理與程序設計
10 ）智能洗衣機控制原理與程序設計
11 ）智能空調控制原理與程序設計
2 、家居安防實訓
1 ）溫度檢測原理與程序設計
2 ）濕度檢測原理與程序設計
3 ）光強度檢測原理與程序設計
4 ）可燃氣體檢測原理與程序設計
5 ）煙霧檢測原理與程序設計
6 ）熱釋電人體感應傳感原理與程序設計
7 ）聲音檢測原理與程序設計
8 ）視頻監控原理與程序設計
3 、射頻識別技術實訓
1 ） RFID 技術概述
2 ）寫標簽實驗
3 ）串口讀標簽實驗
4 ） GPRS 讀標簽實驗
5 ）以太網讀標簽實驗
6 ） RFID 身份驗證實驗
7 ）旅客行李識別跟蹤系統實驗
4 、 ARM7 （ STM32 ）系統實訓
1 ）搭建開發環境和調試環境
2 ）認識 STM32 開發框架
3 ） LED 指示燈和主板按鍵
4 ）串口調試終端的建立
5 ）流水燈控制
6 ）板載按鍵掃描
7 ）蜂鳴器驅動
8 ）實時時鐘實驗
9 ）紅外線數據收發
5 、 ARM9 （ S3C2440 ）系統實訓
1 ）服務器端 TCP 網絡編程實驗
2 ）服務器端 UDP 網絡編程實驗
3 ） Qtopia-2.2.0 移植和開發環境搭建
4 ） Qt 基礎界面開發實驗
5 ）數據庫管理和數據存儲實驗
6 、網絡布線實訓
1 ）常用傳輸介質與傳輸特性概述
2 ）網絡綜合布線系統標準與設計
3 ）以太網綜合布線與配置
4 ） ZigBee 網絡搭建與配置
5 ） GPRS 網絡搭建與配置
6 ）藍牙網絡搭建與配置
7 ） WiFi 網絡搭建與配置
7 、系統綜合訓練
1 ）智能家居遠程監控系統實訓
2 ）智能家居個性化模式設計實訓
3 ）校園傳感網絡系統實訓
五、技術條件
1 、整機容量： ≤2.5kVA
2 、工作電源： AC1N/220V/50Hz/15A
3 、尺寸： L×W×H=1.8m×1.6m×2.2m
4 、重量： 300kg 。

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