物联网实训基地方案.docx
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物联网实训基地方案
物联网实训基地设计方案
1概括
1.1建设背景
物联网即MachinetoMachine,旨在实现人、设备与系统间的智能互连
在业界被以为是继计算机、互联网与挪动通信网以后的世界信息家产第三次浪潮
拥有巨大的经济效益和社会效益,所以,一定重视物联网的研究和专业人材的培
养。
中国在以互联网技术为先导的前一次科技发展浪潮中未占先机,在当前的物联网研发中要力求抢占先机,掌握主动权,分享新技术对经济和社会发展带来的恩泽。
而抢占先机最要点的是人材培育,中国要想成为物联网强国,一定加快当地物联网人材的大规模培育,改变互联网时代人材老是从外国引进的场面。
十二五物联网家产要点领域包含智能交通、智能物流、智能电网、智能医疗、智能工业、智能农业、环境监控与灾祸预警、智能家居、公共安全、社会公共事
业、金融与服务业、智慧城市、国防与军事等。
此中智能交通未来5年约有20万的人材需求,智能物流至2014年人材缺口在50万人以上,未来5-10年智能电网与新能源电力家产人材将达到百万人,智能医疗专业技术人材市场需求将高出百万,智能工业人材需求当前缺口约需50万人,智能农业的各种专业人材在现代农业“十二五”中间的缺口1000万人以上。
家产发展,人材先行,人材是科技发展的要点。
因为物联网起步伊始,当前,
我国从事该行业的人材极其贫乏。
为了在这个新兴行业中争得先机,很多公司和地方政府都在纷抢占物联网人材资源。
正是因为当前我国物联网行业的极大需要，高校的物联网专业课程日益发展成熟，当前物联网技术专业部分专业素质课程主要以课程解说为主，这种教课模式下，同学缺乏实质操作经验保障，缺乏团队合作素质培育，不单难以加强对有关理论的深刻理解和举一反三，更难以激发主动创新的精神，物联网技术是一门崭新的应用性很强的综合学科，需要在实践中领会。
所以高校有自己的实践教课
环境是很有必需的，这将使学生毕业时更适应公司的工作环境。
中控仪表是定位物联网技术产品和服务的高新技术公司。
专注技术先进、质量靠谱的智能仪表和过程控制系统等自动化产品的研发、生产和销售，并一直致力于为用户供应全面的自动化系统工程解决方案。
中控仪表高度重视高校各样实训系统的研发，接踵为中国石油大学、石油技术学院等一批高校量身定制了实验室实训系统，本次集中了一批业务水平优异、
现场经验丰富的工程师，为国际商务学院的物联网智能实训室的建设供应了有力保障。
建设意义
教课意义
培育从事物联网领域的系统设计、系统剖析与及系统开发的高技术人材。
培育学生合理的知识构造，具备扎实的物联网理论与实践知识，并具备在物联网领域追踪新知识、新技术的能力以及较强的物联网应用能力。
经过理论课程的教课并联合实训室的实验，让学生亲身着手，接触各样实训室设备。
最后达到能让学生独立构架各样物联网应用系统。
经过理论与实践的联合，感知体验与着手的联合、方案设计与实质考证的联合，提高学生的着手能力，累积实践经验，进而提
高学生的水平。
科研水平提高意义
物联网技术是继计算机、互联网与挪动通信网以后的又一次信息家产浪潮，是一个崭新的技术领域，包含RFID射频技术、有线传感技术、无线传感技术、数据互换与网络异构、终端管理等要点技术。
实训室物联网设备经过射频辨别等设备与互联网连结起来，实现智能化辨别和管理，经过建设物联网实训室为教师供应物联网应用研究的科研平台，经过实训室促使教师与科研人员进行更好的科研研究。
2建设目标和建设原则
建设目标
成立“以职业能力为目标、以项目为导向”的人材培育模式，以服务为主旨,以就业为导向,面向市场需求,以培育职业岗位技术为目标,鉴于工作过程进行教课方案。
以技术训练为核心,突出学生要点能力与实践能力的培育,依照学生职业岗位能力从初学到娴熟的成长过程,由浅入深设置物联网专业基础课，专业课学习，因为物联网专业是一个要求着手实践的科目，所以学生学好书本知识的同时，实质操作的实验室是重中之重。
经过专业课程的学习，理论知识联合物联网智能实训室的实质操作，学生毕业后可就业于与物联网有关的公司、行业，从事物联网有关的工作。
建设原则
物联网实训实验室设计本着以下几条原则实行：
1）技术主流先进的原则：
当前物联网行业正是井喷式发展期间，不论硬件资源、软件资源都没有形成一致的主流协议，所以国际商务学院的物联网智能实训室一定从硬件、软件选型上走主流，让毕业生步入社会即可从事物联网公司的技术工作。
2）硬件、软件兼容性扩展行强：
智能实训室的建设本着未来大趋向的发展
方向，所有硬件主体部分留有足够的接口，供未来5-10年马上出生的其余硬件资
源连结，软件的设计以框架构造为主，未来有新的需求时方便其余软件的开发对
接。
3）经济适用型原则：
物联网智能实训室本着功能强盛，设备选型性价比高
的思想建设，中控仪表在三个实训室的硬件选型上慎之又慎，各大板块都在最低
成本的基础上开发出最丰富的实训功能，与软件开发人员开发的各样高度仿真的
应用软件贴合密切，最大限度的降低资源浪费。
4）贴合高校需求原则：
中控仪表严格依照国际商务学院的物联网专业人材培育计划设计此次物联网智能实训室，保证每一项功能的开发都高度贴合学院人
才培育目标，并为学院实训室后期的保护升级供应技术支持，解决学院后顾之忧，为学院的硬件基础设备建设添砖加瓦。
3系统方案设计
物联网综合实训基地共有三大模块，分别为基础实训室、应用实训室、应用展示互动中心，集物联网基础教课实验实训、应用体验、互动显现为一体，能够确实配合学校已有的教课计划，将教课理论联合事件，引领学生从入门向专业进行发展，指导学生职业就业方向。
基础实训室能够因材施教，针对不一样基础的学生进行针对性教课。
依照学校课程设计思路，由理论知识系统，联合实验性设备，在物联网学科中以碎片化教课整合出模块化教学，从横向理论联合纵向着手实践打造立体，交互式教课模式，进而让学生定位学习发展方向上清楚明确，如：
硬件电路设计，基层开
发设计，单片机开发，软件接口驱动编写，自定义网络传输协议栈，到上位机
跨平台应用。
让学生依照自己所学的知识，以自己兴趣喜好相联合，定位合适
自己在物联网领域所学习的目标。
为此后就业打造夯实的基础。
学校层面，老师可经过深入的理论知识和着手开发，联合实质当地区，院校发展方向，形成院
校独到的一套教课模式，做到有的放矢，目注明确，此外，在不停更新知识系统构造的同时，深入研究性课题，发布论文等；其次还可以与社会公司密切，培育公司物联网人材，公司级解决方案等，让物联网教课设备做到可利用最大化。
应用实训室集智能家居、智能安防、智能仓储于一体，使得学生在学校实
训室中即能够亲身感觉到现代物联网技术所体现的科技力量，激发学生兴趣点，进而对物联网技术课程确立基础，与此同时，智能家居工程类套件也能够让学生在课余“脑洞大开”，独立进行组网设计、智能家居组建等等，实现理论到时间的飞腾。
应用显现中心以沙盘、模型、实物、展板等形式进行建设，主要知足学生的专业和职业认知，对学院以及物联网实训基地的整体状况等经过视频进行显现，附带有促使校外沟通的功能。
基础实训室
物联网教课设备介绍
1、物联网综合教课实训平台
（1）平台介绍
物联网综合教课实验系列平台FC-IOT-ST（以下简称ST）主要应用于物联网综合教课实验，它是从物联网整体教课实验实训的角度出发，形象化整体化地显现物联网的方方面面，可贯串于物联网平时专业教课，目的是让物联网学习者对物联网整体及各项技术有个全面直观的认识及对物联网专业技术的实验实训乃
至学习和掌握，ST也为老师在物联网系统基础教课供应平台。
在为学习者的学习供应环境的同时，ST还为学生供应了一系列操作开发实验比赛课题项目，真实做到理论联合实践。
ST依照物联网三层构造自上而下分为感知层、网络层以及应用层，并在此基础上加入了丈量区、拓展区以及学习区。
感知层由收集控制区和自动辨别区构成；传输区将多功能网关和FC-KZ控制主机相联合，并经过高清HDMI在19寸显示器上运转Android4.2操作系统；应用区显现了未来物联网行业应用，并依据行业应用不一样分为O2O智能商场、智能交通、智能电网三个方向的应用，每一个应用形成一个子系列产品（O2O智能商场ST710、智能交通ST740、智能电网ST790）。
丈量区协助学生在物联网学习，在开发、调试起到协助促使作用。
除此之外，ST还配有平时教课教材、实验实训指导书、配件以及有关软件。
平时教课教材将平时理论教课与ST相联合，做到理论与产品相联合，老师能够经过平时教课教材和ST相联合的方式进行平时教课，让学生挣脱乏味的理论学习。
实验实训指导书用于学生进行实验实训课程，经过指导书有的放矢地进行实验实训，培育自己的专业技术。
配件用于整个平台的平时操作、开发调试。
软件分为教课实验软件、教课管理软件以及平台管理软件，教课实验软件用于平时仿真教课实验实训以及比赛课程设计等，教课管理软件用于平时教课测试考试评分，平台管理软件用于统计产品的使用状况，包含产品使用次数、使用时间等信息。
（2）主要功能模块描绘
1）感知层
感知层主要由收集控制区和自动辨别区构成，采纳ZigBee技术进行传输通信。
收集区采纳传感器技术，表现形式充足显现出教课互动性，收集区集成了温湿度传感器、光照强度传感器、人体红外传感器、振动传感器、超声波传感器模
块，由外力或外界要素触发收集模块，上位机获得最后数据结果；控制区则相反，由使用者对上位机发出指令与控制，硬件则表现出结果，学生经过操作对每一个传感器的工作进行认识和学习。
自动辨别区集成了低频、高频、超高频RFID读写设备，经过模拟医生上班过程场景，泊车、门禁、查察电子病历显现出三种不一样的频段，学生能够对不一样频段RFID技术的工作方式及应用领域有了深刻的认识和认识。
2）网络层
网络层将多功能网关与流媒体FC-KZ控制主机相联合，一方面显现了多种异构网络之间的传输与通信，另一方显现了在Android高性能操作系统下的软硬件互动、嵌入式开发以及应用开发的过程。
3）丈量区
丈量区配有ZigBee协议剖析仪、丈量电压电流设备，主要用于协助学生老师来进行物联网的教课、学习以及开发。
逻辑剖析仪能够帮助用户学习剖析物联网各样协议数据，而且在用户二次开发时利用此设备进行调试，使整个开发事半功
倍。
ZigBee协议剖析仪主要针对ZigBee协议，有助于用户更为快捷有效地学习
ZigBee协议，同时在用户针对ZigBee进行开发时也有很好的成效。
4）拓展区
拓展区应用流行的arduino开源平台，供应多种开源接口，充足调换学生学习兴趣、培育学生着手开发能力以及提高学生自主创新意识和能力。
同时可供学生进行应用开发、比赛以及调试。
5）学习区
学习区用于学生对物联网要点技术特别是无线传感网技术的学习，培育学生嵌入式开发和无线传感网开发能力。
学习区采纳cc2530ZigBee模块，学生可经过此模块进行嵌入式及ZigBee协议、组网和应用的开发学习。
6）应用层
应用区显现了未来物联网行业应用，并依据行业应用不一样分为智能交通、智
能商场、智能电网，每一个应用形成一个子系列产品（智能商场ST710、智能交通ST740、智能电网ST790）。
O2O智能商场综合教课实训平台（ST710）
O2O智能商场详尽布局图
O2O智能商场成效图
模拟未来商场线上线下（O2O）的发展趋向，即线上选用商品，经过在线支付，自动配送商品，以及线下到店获得商品并进行支付。
此中线下到店的整个过程为：
采纳手机号登录名和密码登录手机APP系统；
进下手机APP系统后获得线上采买商品订单；
利用模拟带有NFC功好手机（使用卡模式）刷高频RFID读写模块对用户线上选用商品的定位，每个不一样类型商品指示灯将自动亮起，指示选用的商品；
用户在对商质量量进行查问，把带有高频标签的商品在模拟带有NFC功好手机（使用读取模式）进行读取，把整个商品的供应链信息进行查问（包含生产、加工、物流信息等），充足掌握整个商品溯源信息；
用户在确认商质量量无误后，利用模拟带有NFC功好手机进行最后订单支付。
智能交通综合教课实训平台
智能交通详尽布局图
智能泊车场模拟一个地下泊车场，使用高频RFID读卡模块：
当车辆入库时，在RFID读卡器长进行刷卡，系统自动记录车辆信息，如车牌号，进入时间等；
当入库车主找车时，可在模拟的自助终端机上，输入车牌号，定位车辆，调取车辆地点信息；
当小车出库时，系统提示弹从哪个出口进行出库，选择达成，小车依照指定的规划路线挪动到出口；
小车出库时，再次刷高频卡系统提示小车在库时间，收费标准，以及最后泊车的花费，缴纳花费后，小车成功出库。
智能数字站台模拟不一样线路的公交车：
公交车车在运转的时候，当点击某个
站点的时候，系统显示此站点近来一辆公交车到站的路线、到站信息，到站距离，同时这种信息模拟成公交数字站台输出显示到LED显示屏上；
当点击某个公交车的时候，系统模拟调动中心显示该车辆的车牌号，驾驶人
信息，公交车的环境值，以及此车辆的挪动速度。
智能电网综合教课实训平台
智能电网详尽布局图
远程抄表模拟供电局向三类用户抄表，工业用电，商业用电，居民用电：
工业用电，能够设置工业用电费率，查察该工业用电用电状况（包含总用电量、分时段的用电量、总用电花费、分时段用电花费以及工业用电剖析图），也能够远程停止供电等；
民用用电，能够设置峰谷时段，峰谷费率，查察该民用用电状况（包含总用电量、总用电花费、峰谷用电量、峰谷用电花费、分时段用电量以及分时段用电花费等），也能够远程停止供电；
商业用电，能够设置商用用电费率，查察该商用用电用电状况（包含总用电量、分时段的用电量、总用电花费、分时段用电花费以及商用用电剖析图），也能够远程停止供电等。
用电剖析为对家用电器进行用电统计及剖析，这里使用四个电量收集模块，
每个电量收集模块对应一个模拟家电电器，并对这些模拟电器的电压、电流、功
率和用电量进行收集，除此之外能够对每一个模拟家用电器分时段进行电量剖析
也能够在一个时段对不一样家电进行统计剖析。
（3）设备清单
序序
地区名称技术参数
号号
采纳TICC2530模块，支持鉴于
IEEE802.15.4的ZigBee2007/PRO协议
数
备注
量
支持TI最新Z-STACK协议栈
工作频段：
网络拓扑构造：
星状、网状
支持电池与mini-USB两种供电方式并配有
拨动开关进行电源开关，mini-USB除了供电外
ZigBee节
还可以够用于数据传输
9个
1
点
工作电压：
传输距离：
150-300米
感知
接收敏捷度：
-97dBm
1
区
配有JTAG仿真器下载接口
供应复位按键和组网按键，并预留两个按键供
用户定义
供应4个LED指示灯用于电源指示与工作
指示工作
工作频次：
125KHz
工作电压：
低频RFID
读卡距离：
3-20cm
2
1个
读写模块
工作温度：
-25-+70℃
天线尺寸：
31*46*3m
支持EM400X、EM4050、EM4150、EM4070、EM4170
3
4
5
6
高频RFID读写模块
超高频RFID读写模
块
温湿度传感
器
人体红外传
标签
工作频次：
工作电压：
读卡距离：
<12cm
工作温度：
-40-110℃
1个
支持ISO15693、ISO18000-3
ISO14443A/B标签
支持NFC（近场通信）标准NFCIP-1
工作频次：
860-960MHz；902-928MHz（Typ）
工作电压：
工作电流：
静态15mA寻卡420mA
支持ISO18000-6C/EPCClassGen2
通信接口：
TTLUart接口/
1个
多标签辨别性能：
>50标签
标签辨别速度：
>50/秒
辨别距离：
可达10米以上（依据天线选择
的不一样）
采纳SHT10芯片
测湿围：
0～100%RH
测温围：
-40～℃
相应时间：
湿度：
8s，温度：
5-30s
1个
分辨率：
湿度：
0.05%RH，温度：
℃
重复性：
湿度：
0.1%RH，温度：
℃
丈量精度：
±4.5%RH，温度精度：
±℃
采纳HC-SR501芯片
1个
感器工作电压：
DC5V～20V
静态电流：
65uA
电平输出：
高，低0V
延不时间：
可调（～10分钟）
封闭时间：
0.2秒
触发方式：
L不行重复，H可重复，默认值为
H
感觉围：
小于120度锥角，7米以
工作温度：
-15-+70℃
采纳BH1750FVI芯片
供电电源：
3-5V
工作电流：
（5V）
光照强度传
7响应时间：
<0.2us1个感器
通信协议：
标准NXPIIC通信协议
强度围：
0-65535lx
传感器置16bitAD变换器直接数字输出
8
步进电机
5V小型步进电机
1个
工作电压：
DC5V
静态电流：
<2mA
9
超声波传感
电平输出：
高5V，低0V
1个
器
感觉角度：
不大于15
度
探测距离：
2cm-450cm
使用传感器：
震动开关
10振动传感器最大工作电压（Vmax）：
12V1个
最大工作电流（Imax）：
5mA
丈量
2
区
开路电阻：
10M
导通电阻：
5Ω
使用寿命：
50万次
丈量电压：
220V供电：
100V-265V；DC
5V供电：
0-265V
丈量电流：
功率最大值：
AC≤3520W
工作电源沟通电压：
AC80-260V
直流电参数
1工作电源直流电压：
5V1个
数字丈量仪
电压、电流、功率精确等级：
±1.0%
功耗：
<1W
工作温度：
-10-+60℃
湿度：
≤95%，不结露，无腐化性气体
场所
采纳TICC2531-USBDongle模块
工作频带：
2405-2480MHz
支持、ZigBee2007/Pro等
标
准
ZigBee协议
2
网络拓扑构造：
星状、网状
1个
剖析仪
通信围：
300米
接收敏捷度：
-97dBm
配合packetsniffer
软件，可作为
独
立的协议剖析仪使用，并支持部分非TI
3电压表
4电流表
传输FC-KZ
31
区控制器
ZigBee芯片抓包
丈量围：
0-50V
分辨率：
1V
耐压：
沟通50Hz，2KV压时1分钟
1个
使用条件：
-20-+50℃，相对湿度≤
95%
（25℃）
丈量围：
0-5A
分辨率：
耐压：
沟通50Hz，2KV压时1分钟
1个
使用条件：
-20-+50℃，相对湿度≤
95%
（25℃）
硬件：
CPU：
AllWinnerA20SoC,1GHzARM
CortexA7双核
GPU：
OpenGLES2.0,OpenVG1.1,Mali
400双核存：
1GB
1个
板载储存器：
4GBFlash,microSD
卡
（TF）高达32GB
视频输出：
，支持HDCP
操作系统：
；Android
Arduino扩展接口：
Arduino
sockets,
ArduinoUNO；14xGPIO,2xPWM,6xADC,
1xUART,1xSPI,1xI2C
网络接口：
USBWiFi；
Ethernet
10/100/1000Mbps
音频输出：
3.5mm模拟音频接口；I2S
立体声数字音频接口
LCD：
LVDS
红外辐射：
红外遥控接收器
SATA：
SATAHostsocket
蓄电池：
锂电池接口
USB：
1个USBhost,1个USBOTG
电源：
5V，2000mA
软件：
语言：
英语
API：
所有的arduino插脚都能够和
所
供应的API连结；包含以下API的连
接
接口：
UART、ADC、PWM、GPIO、I2C、SPI
支持编程语言：
C,C++支持GNU工具
链组；Java支持标准AndroidSDK；
Python
2网关主机MCU:
ARMCortex-M41个
支持RS232通用串行接口
切合EIA-RS-232C标准
波特率:
9600~15200
支持RS485通用串行接口
切合TIA/EIA-485-A标准
波特率:
9600~15200）
支持ZIGBEE无线接口
切合标
准
TI高性能工业级主控芯片
CC2530
外置垂直天线
支持WIFI无线接口
网络标准：
无线标
准:
IEEE802.11n、
IEEE802.11g、
有线标准:
IEEE802.3、
升级会员 