（全国职业技能比赛：高职）GZ038物联网应用开发赛题第1套.docx
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2023年全国职业院校技能大赛
高职组
物联网应用开发
任
务
书
（第1套卷）
工位号：
______________
第一部分竞赛须知
一、竞赛要求
1、正确使用工具，操作安全规范；
2、竞赛过程中如有异议，可向现场考评人员反映，不得扰乱赛场秩序；
3、遵守赛场纪律，尊重考评人员，服从安排。
二、职业素养与安全意识
1、完成竞赛任务所有操作符合安全操作规范，注意用电安全；
2、操作台、工作台表面整洁，工具摆放、导线头等处理符合职业岗位要求；
3、遵守赛场纪律，尊重赛场工作人员；爱惜赛场设备、器材。
三、扣分项
1、在竞赛过程中，因操作不当导致设备破坏性损坏或造成事故，视情节扣10〜20分，情况严重者取消比赛资格；
2、衣着不整、污染赛场环境、扰乱赛场秩序、干扰裁判工作等不符合职业规范的行为，视情节扣5〜10分，情节严重者取消竞赛资格；
3、竞赛过程中，解答题目如果出现使用虚假数值、随机数值仿冒真实采集到的数值充当竞赛结果误导裁判，一经核实代码后，本道题不得分，总分倒扣3至5分。
四、选手须知
1、任务书如出现缺页、字迹不清等问题，应及时向裁判示意，并进行更换；比赛结束后，比赛提供的所有纸质材料、U盘等不得带离赛场；
2、设备的安装配置需严格按照任务书的要求及工艺规范进行操作；
3、参赛团队应在规定时间内完成任务书要求的内容，任务实现过程中形成的文件资料必须存储到服务器计算机的“D盘”根目录下的指定文件夹内，同时拷贝一份“提交资料”副本至U盘根目录下，未存储到指定位置的文件均不得分；
4、比赛过程中，选手如怀疑设备问题，且有明确证据确认损坏由非选手因素造成，可向裁判提交书面说明，经技术人员判断和裁判长裁决认可，可更换设备，并由裁判长裁决是否补时和补时长度，没有明确证据确认损坏由非选手因素造成设备损坏的，不予更换设备和补时；
5、在裁判组宣布竞赛结束后，参赛选手应立即停止对竞赛设备与计算机的任何操作。
第二部分竞赛设备及注意事项
竞赛选手依照本竞赛项目的任务内容，完成任务书要求的相关操作与开发任务。
一、注意事项
1、检查硬件设备、电脑设备是否正常。
检查竞赛所需的各项设备、软件和竞赛材料等；
2、竞赛任务中所使用的各类软件工具、软件安装文件等，都已拷贝至U盘上（如提供压缩包形式，需参赛选手将其复制到D盘并解压），自行根据竞赛任务要求使用；
3、竞赛过程中应严格按照竞赛任务中的描述，对各物联网设备进行安装配置、操作使用，对于竞赛前物联网实训工位上已经连接好的设备，可能与后续的竞赛任务有关，请勿变动；
4、竞赛任务完成后，需要保存设备配置，不要关闭任何设备，不要拆动硬件的连接线，不要对设备随意加密。
二、硬件环境
序号
设备名称
单位
数量
1
物联网竞赛技术平台
套
1
2
物联网工具箱及耗材包
套
1
3
服务器（计算机上有标注）
台
1
4
工作站（计算机上有标注）
台
1
第三部分竞赛任务
模块一物联网方案设计与升级改造（40分）
*注：
根据要求完成相应的任务，本模块的结果文件需保存到服务器电脑上的“D:
\提交资料\模块一”文件夹下，同时将该文件夹全部拷贝到赛事统一发放的U盘根目录下，比赛结束后该U盘作为比赛成果提交。
子任务1-1感知层设备安装与调试
1、设备选型、布局与安装连接
按照任务要求把设备安装到物联网实训工位上，要求设备安装符合工艺标准、设备安装正确、位置工整、美观。
任务要求：
Ø工位设备安装布局图如下：
Ø要求A-Q1区域中的激光对射模组和A-Q2、A-Q3区域中的设备通过A-Q3区域中的IoT采集器1实现数据通讯与控制。
Ø要求B-Q1区域中多合一传感器RS485直连中心网关，上报云服务系统。
其它RS485设备通过该区域中的ZigBeeNode节点实现数据通讯，ZigBeeMaster节点通过4G通讯终端实现数据与云服务系统间通讯。
Ø要求C-Q2区域中设备通过该区域中的串口终端实现数据通讯。
Ø要求C-Q3区域中设备通过该区域的IoT采集器2实现数据通讯与控制。
Ø要求将扫描枪、热敏票据打印机与服务器电脑连接好,整齐摆放到服务器电脑的桌子上面。
Ø要求在划分区域的线槽盖上粘上黑色电工胶带，表示该线槽是区域分割线。
选手需自行制作合格的网线，若选手无法实现，可以填写“协助申请单”后，领取成品网线，但提出申请后，将按标准扣分。
该网线处理不好，会影响后续部分任务完成。
2、感知层设备的连接和配置
任务要求：
Ø参赛选手根据设备性质自行设计连接方式，完成所安装设备的连接和配置，并根据下表设置云服务系统相关的设备参数。
名称
云服务系统标识
RGB灯带-红
m_rgb_red
RGB灯带-绿
m_rgb_green
RGB灯带-蓝
m_rgb_blue
水浸传感器
m_water_immersion
二氧化碳变送器
m_co2
多合一传感器-人体
m_multi_body
多合一传感器-pm2.5
m_multi_pm25
多合一传感器-温度
m_multi_temp
多合一传感器-湿度
m_multi_hum
超声波传感器
m_ultrasonic
百叶箱传感器-温度
m_louverbox_temp
百叶箱传感器-湿度
m_louverbox_hum
噪声
m_noise
温湿度传感器-温度
m_temp
温湿度传感器-湿度
m_hum
光照传感器
m_light
风速传感器
m_wind_speed
安全光幕传感器
m_light_curtain
火焰传感器
m_fire
烟雾探测器
m_smoke
微波感应开关
m_microwave
行程开关（单轮式）
m_travelSwitch_singleWheel
接近开关
m_near
限位开关
m_limit
行程开关
m_travelSwitch
激光对射模组
m_laser
频闪红灯
m_strobe_red
频闪黄灯
m_strobe_yellow
常亮绿灯
m_steady_green
常亮白灯
m_steady_white
转动指示灯
m_rotating_lamp
LED灯泡
m_lamp
风扇
m_fan
多层指示灯-红灯
m_multi_red
多层指示灯-黄灯
m_multi_yellow
多层指示灯-绿灯
m_multi_green
直流电动推杆-前进
m_pushrod_putt
直流电动推杆-后退
m_pushrod_back
直流电机速度
m_speed
ZigBee人体
z_body
ZigBee温度
z_temp
ZigBee湿度
z_hum
ZigBee光照
z_light
ZigBee火焰
z_fire
ZigBee风扇
z_fan
ZigBee灯泡
z_lamp
硬件设备未出现在此表中，由参赛选手自行设置参数。
3、ZigBee模块的烧写与配置
任务要求：
Ø参赛选手参考下表所给定的参数配置任务要求，完成对主控器、传感器模块、继电器模块的参数配置。
设备
参数
值
所有模块
网络号（PanID）
1000+【工位号】*10
信道号（Channel）
自行设定
序列号
自行设定
4、Lora通讯设备的安装配置
设备
配置项
配置值
LoRa网关
设备标识符
LoRaGate+【两位工位号】
例如：
8号工位设备标识符为LoRaGate08
设备数量
1
设备频率
4200+【工位号】*5，
如1号工位4200+5=4205
2号工位4200+2×5=4210
网络ID
自行设置
NS1
参数
甲烷
标识
m_Methane1
工作模式
LoRa模式
设备地址
1
Lora频段
4200+【工位号】*5
子任务1-2传输层连接与配置
1、局域网络的连接部署
路由器的管理地址为http:
//192.168.1.1或【指定地址】，如果无法进入路由器管理界面，参赛选手需自行将路由器重置成出厂设置，再访问管理地址并重新设定管理密码后，方可进入管理界面。
任务要求：
Ø现场将提供一根专门的网线用于连接到物联网云服务系统（访问地址：
http:
//192.168.0.138），该网线需连接到路由器的WAN口上。
网线连接好之后，参赛选手按照下表路由器的上网设置完成WAN口的配置。
序号
网络配置项
网络配置内容
1
WAN口连接类型
固定IP地址
2
IP地址
192.168.0.【工位号】
3
子网掩码
255.255.255.0
4
网关
192.168.0.254
Ø按照下表的要求完成无线网络配置。
序号
网络配置项
网络配置内容
无线设置
1
无线网络功能
关闭无线网络
Ø按照下表的配置要求，通过对路由器LAN口IP设置，完成有线局域网络的搭建。
序号
网络配置项
网络配置内容
1
LAN口IP设置
手动
2
IP地址
172.18.【工位号】.1
3
子网掩码
255.255.255.0
Ø将路由器、交换机、计算机、物联网应用开发终端、串口服务器、网络摄像头、物联网中心网关等设备组成局域网，并确保整个网络畅通，路由器LAN口数量不足，可使用交换机进行扩展LAN口的数量。
完成以上任务后做以下步骤：
uWAN口配置完成后，将WAN口配置界面截图，另存为A-5-1.jpg。
要求截图中可以看到要求配置的信息。
u无线配置完成后，将路由器关闭无线网络设置的界面截屏，另存位A-5-2.jpg。
要求截图中可以看到关闭了无线网络功能。
uLAN口配置完成后，将路由器的LAN口配置界面截图，另存为A-5-3.jpg。
要求截图中可以看到要求配置的信息。
2、局域网各设备IP配置
任务要求：
Ø按照下表的内容完成对局域网中各个网络设备IP地址、子网掩码、网关地址等的设定，并保证各个网络设备的通畅。
各设备网络接口方式自行设定。
序号
设备名称
配置内容
1
服务器
IP地址：
172.18.【工位号】.11
2
工作站
IP地址：
172.18.【工位号】.12
3
网络摄像头
IP地址：
172.18.【工位号】.13
4
物联网应用开发终端
IP地址：
172.18.【工位号】.14
5
串口服务器
IP地址：
172.18.【工位号】.15
6
物联网中心网关
IP地址：
172.18.【工位号】.16
7
虚拟机Ubuntu系统
IP地址：
172.18.【工位号】.17
8
IOT数据采集网关1
IP地址：
172.18.【工位号】.18
9
IOT数据采集网关2
IP地址：
172.18.【工位号】.19
Ø利用竞赛资料中提供的IP扫描工具，扫描检查局域网中各终端IP地址。
完成以上任务后做以下步骤：
u将IP扫描结果截图，另存为A-6-1.jpg。
要求检测出除Ubuntu系统外要求配置的其他IP。
3、调试综合显示屏
任务要求：
Ø要求调试综合显示屏显示如下文字效果（注：
LED显示黑底红字，工位号以实际为准）：
工位号:
XX
完成以上任务后做以下步骤：
u利用网络摄像头抓拍LED显示屏显示内容（要求图片清晰），另存为A-7-1.jpg。
4、感知及识别设备的使用
请参赛选手安装好热敏票据打印机，并根据以下任务要求完成相关操作。
任务要求：
Ø使用识别设备识别上图一维码对应的值。
Ø将一维码对应的值生成二维码。
Ø使用热敏票据打印机将二维码打印出来，不用撕下。
完成以上任务后请做以下步骤：
u将识别出来的一维码值保存到记事本中，另存为A-8-1.txt。
u将生成的二维码图片另存为A-8-2.jpg。
5、UHF射频读写器调试
任务要求：
Ø使用UHF射频读写器调试工具读取超高频标签EPC号数据。
完成以上任务后做以下步骤：
u使用红色矩形圈出接收区中表示EPC号的数据位置，要求精准圈出并截图，另存为A-9-1.jpg。
子任务1-3物联网网关的配置与使用
1、物联网中心网关的使用
登录物联网中心网关管理界面，根据要求完成相关配置。
任务要求：
Ø要求完成TCP连接参数配置，将中心网关数据发送到物联网云服务系统。
Ø根据实际线路连接方式，将工位上安装的传感器和执行器分别录入到对应的连接器中。
完成以上任务后做以下步骤：
u将中心网关配置TCP连接参数的界面截图，另存为A-10-1.jpg，要求截图中可以看到配置数据发送至物联网云服务系统相关的信息。
u将中心网关数据监测界面中可以看到C-Q3区域安装设备的数据监测界面截图，另存为A-10-2.jpg。
要求截图中可以看到温湿度、光照数据正常，常亮绿灯点亮，风扇1关闭。
。
2、4G通讯终端设备的使用
登录4G通讯终端设备管理界面，根据要求完成相关配置。
任务要求：
Ø要求完成CloudClient连接方式的参数配置，将4G通讯终端设备数据发送到物联网云服务系统。
Ø4G通讯终端设备设置网络连接为以太网方式。
Ø根据实际线路连接方式，将工位上安装的传感器和执行器分别录入到对应的连接器中。
完成以上任务后做以下步骤：
u将4G通讯终端设备配置CloudClient连接方式的界面截图，另存为A-11-1.jpg，要求截图中看到数据发送至物联网云服务系统相关的配置信息。
u将4G通讯终端设备连接器添加水浸传感器的设置界面截图，另存为A-11-2.jpg
u将4G通讯终端设备监测界面中可以看到B-Q1区域安装设备的数据监测界面截图，另存为A-11-3.jpg。
要求截图中水浸监测到报警信号。
子任务1-4云服务系统的配置与使用
1、云服务系统用户注册与使用
使用浏览器访问物联网云服务系统（访问地址：
http:
//192.168.0.138），根据以下任务要求完成相关任务。
任务要求：
Ø注册一个新用户，选择个人注册，手机号为“189123456+2位工位号”（如工位号为5，则新用户名为18912345605），密码随意设置；然后退出，用新用户名重新登录，记住密码。
（提示：
务必使用记住该密码，否则将造成裁判无法进入云服务系统评分，由此造成的后果由选手自行承担。
）
Ø进入云服务系统个人设置下的开发设置界面，生成调用API的密钥。
Ø打开云服务系统/开发文档/应用开发/API在线调试/API调试工具页面，默认处于用户登录API调试（users/login）界面，在包体请求参数，添加并输入新增的用户账号和密码，点击发送请求，调试工具右侧会显示返回登录结果。
Ø新增一个项目，项目名称为“智能市政”，行业类别为“智慧城市”，联网方案为“以太网”。
Ø在这个项目下新增一个网关设备，设备名称为“物联网网关”，相关参数选手按正确方法自行设置，设备标识选手自行查询中心网关设备而得。
Ø上述物联网网关设备显示上线状态后，通过“数据流获取”按钮同步中心网关已设置的传感器与执行器设备。
Ø在“智能市政”项目下新增一个4G通讯终端设备，设备名称和标识为“4GMT12345+[二位工位号]”，其它相关参数选手按正确方法自行设置。
Ø上述4G通讯终端设备显示上线状态后，通过“数据流获取”按钮同步4G通讯终端已设置的传感器与执行器设备。
完成以上任务后请做以下步骤：
u将用户登录正确并返回用户json详情信息页面截图，另存为A-12-1.jpg。
u将添加完成的云服务系统设备管理界面进行截图，要求截图红圈圈出物联网网关设备和4G通讯终端设备状态都为“在线”，截图另存为A-12-2.jpg。
u同步成功后，将云服务系统物联网网关设备传感器页面进行截图，要求截图体现“上报记录数”大于0，截图另存为A-12-3.jpg。
u同步成功后，将云服务系统4G通讯终端设备传感器页面进行截图，要求截图体现“上报记录数”大于0，截图另存为A-12-4.jpg。
2、物联网云服务系统应用开发
任务要求：
绿灯放行图
红灯禁止图
行人闯红灯图
Ø在云服务系统上使用应用管理模块的项目生成器软件创建应用，名为“行人闯红灯”。
Ø从云服务系统采集传感器值并显示：
激光对射、微动开关。
Ø从云服务系统采集、控制执行器状态并显示：
多层指示灯-绿和多层指示灯-红。
Ø使用竞赛资料包提供的图片资料，搭建场景，应用界面布局合理美观。
Ø通过微动开关，可在绿灯状态和红灯状态之间切换。
Ø微动开关默认常开为绿灯状态，显示绿灯放行图，多层指示灯-绿点亮，背景路灯绿色，地板显示绿色箭头，人是蓝色形状的。
Ø微动开关切换到红灯状态时，显示红灯禁止图，多层指示灯-绿熄灭，背景路灯红色，地板显示红色叉叉，人是蓝色形状，报警灯正常（工位上多层指示灯-红熄灭）。
Ø红灯状态下，触发红外对射，显示行人闯红灯图，报警灯报警（工位上多层指示灯-红点亮），行人变成红色，出现红外对射线。
完成以上任务后请做以下步骤：
u请在云服务系统上将该应用进行发布，使应用可以直接进入浏览。
将应用管理页面截屏，要求截图体现应用已发布，截图另存为A-13-1.jpg。
u将项目生成器配置体现绿灯放行图用户界面截屏，截图体现激光对射、微动开关、多层指示灯-绿和多层指示灯-红当前状态/值，截图另存为A-13-2.jpg。
u将项目生成器配置体现红灯禁止图用户界面截屏，截图体现激光对射、微动开关、多层指示灯-绿和多层指示灯-红当前状态/值，截图另存为A-13-3.jpg。
u将项目生成器配置体现行人闯红灯图用户界面截屏，截图体现激光对射、微动开关、多层指示灯-绿和多层指示灯-红当前状态/值，截图另存为A-13-4.jpg。
u将云服务系统上“行人闯红灯”应用下载，另存为A-13-5.zip。
子任务1-5AIoT系统的配置与使用
智能家居环境配置
某学校配套建设了一所校内酒店，要求酒店房间内实现智能控制功能。
选手使用给定的账号在AIoT系统上根据任务要求完成设备搭建，通过一个应用界面显示传感器和执行器实时状态，实现自动照明控制功能。
任务要求：
Ø根据以下表格在虚拟仿真中实现设备的搭建与连线，保证设备正常连接与通讯。
序号
设备信息
其他参数
1
MQTT网关
配合USBDongle使用
2
光照度[HA]
设置间隔5秒产生0~5000间随机值
3
照明灯（12V）
配合插头、智能插座使用
Ø根据以下表格在ThingsBoardye系统中添加资产信息。
名称
资产类型
标签
home_house
home_house
我的家
Ø根据以下表格完成DeviceProfile的添加。
Name
规则链
QueueName
Description
home_light_sensor
RootRuleChain
main
光照传感器类型
home_light
RootRuleChain
main
灯光
home_gateway
RootRuleChain
main
网关类型
Ø根据以下表格在ThingsBoardye系统中添加网关设备。
名称
Deviceprofile
Label
home_gateway
home_gateway
网关
Ø打开虚拟机终端，使用命令下载并解压EdgeX的docker-compose压缩文件。
在解压的EdgeX文件中包含docker-compose文件、m2m容器文件、tb-gateway配置文件。
Ø将ThingsBoard网关设备的访问令牌和ThingsBoard地址分别写入tb-gateway的配置文件中。
Ø配置m2m容器的local_mqtt_url节点，修改成edgex-mqtt-broker。
Ø将UI、consul、node-red三个容器的访问端口分别修改成30000、30001、30002。
Ø使用命令启动EdgeX服务，确保所有服务都正常启动。
Ø在浏览器中访问node-red服务。
通过订阅、发布mqtt主题实现zigbee设备状态上报（选手需自行添加mqtt-broker，broker名称为:
ha，对应的服务端地址为：
edgex-mqtt-broker，对应的端口为1883）。
具体订阅与发布的主题信息参考以下表格信息。
订阅主题
上报消息函数
发布主题
主题名称：
灯光开关
服务端：
ha
主题：
zigbee2mqtt/设备序列号
输出：
解析的JSON对象
msg.payload={
value:
msg.payload,
name:
'home_light',
cmd:
'value'
};
returnmsg;
主题名称：
DataTopic
服务端：
ha
主题：
DataTopic
主题名称：
光照度
服务端：
ha
主题：
zigbee2mqtt/设备序列号
输出：
解析的JSON对象
msg.payload={
illuminance_lux:
msg.payload.illuminance_lux,
name:
'home_light_sensor',
cmd:
'illuminance_lux'
};
returnmsg;
Ø通过订阅CommandTopic主题实现执行器设备的命令下发。
具体参考以下表格信息。
节点
配置内容
订阅CommandTopic主题
名称：
下发指令
服务端：
ha
主题：
CommandTopic
输出：
解析的JSON对象
Switch切换属性
为属性msg.payload.method设置set和get属性
下发开关状态函数
value=msg.payload.value;
name=msg.payload.name;
status="1";
if（value=="0"）{
status="0";
}
msg.payload={
"status":
status,
"name":
name
};
returnmsg;
发布控制智能插座主题
名称：
控制智能插座
服务端：
ha
主题：
设备序列号/down
回复主题
名称：
ResponseTopic
服务端：
ha
主题：
ResponseTopic
Ø完成相关mqtt主题的订阅配置，部署流程并启动虚拟仿真实验。
Ø在ThingsBoard为添加的home_light和home_light_sensor两个设备选择对应的设备配置文件。
Ø在仪表板创建一个名为“智能家居”的仪表板，要求在此面板选择一个折线图组件用于显示实时光照数据，一个Ledindicator组件用于表示照明灯状态。
Ø要求在ThingsBoard规则链中配置规则，实现当光照度不大于3000时控制照明灯亮起，否则控制照明灯熄灭。
在规则链配置过程中要求在获取光照遥测值时，将遥测数据属性（Sourcetelemetry）对应的目标属性（Targetattribute）修改成lightness。
生成RPC消息脚本的参考代码参考如下：
varnewMsg={};
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