上海市星光计划第五届中等职业学校职业技能大赛物联网项目试题A卷.docx
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上海市星光计划第五届中等职业学校职业技能大赛物联网项目试题A卷
上海市“星光计划”第五届中等职业学校职业技能大赛
《物联网》竞赛试题A卷
一、注意事项:
1、请按照以下比赛环境,检查比赛中使用硬件设备、连接线等设备、材料和软件是否齐全,计算机设备是否能正常使用。
2、禁止携带和使用移动存储设备、计算器、通信工具及参考资料。
3、操作过程中,需要及时保存设备配置。
比赛过程中,不要对任何设备添加密码。
4、比赛中禁止改变软件原始存放位置。
5、比赛中触碰、拆卸带有警示标记的设备、线缆、插座。
6、比赛完成后,比赛设备、比赛软件和比赛试卷请保留在座位上,禁止带出考场外。
7、比赛完成后,不得切断所有电源,需保持所有设备处于工作状态。
8、仔细阅读比赛试卷,分析需求,按照试卷要求,进行设备配置和调试。
9、比赛时间为180分钟。
二、比赛环境:
1.软件环境
Ø物理机:
1)操作系统:
WindowsXPProfessionalSP3
2)开发环境:
MicrosoftVisualStudio2010&MSDN
3)智能家居开发库、开发文档、配置文件模板
4)样板间控制软件
Ø虚拟机
1)操作系统:
WindowsXPProfessionalSP3
2).NET运行时:
.NETFramework4.0
3)WEB服务器:
MicrosoftIIS
4)WEB应用:
WsnWeb
2.竞赛项目使用器材
序号
类别
设备
厂商
型号
数量
1
硬件
物联网实训操作台
企想
CH-OP-2
1
2
硬件
物联网智能网关
企想
CH-Z-M401
1
3
硬件
物联网环境监测套件
企想
QXZIGWS-12-2
1
4
硬件
施工工具箱
企想
QXPNT-12-2
1
5
硬件
物联网智能家居样板间
企想
1
6
硬件
个人电脑
国产
3
耗材清单:
序号
类别
设备名称
单位
数量
1
硬件
旋转式警示灯(不带蜂鸣器)1个
个
1
2
硬件
烟雾探测器1个
个
1
3
硬件
卡式门禁一体机
个
1
4
硬件
门禁门铃
个
1
5
硬件
门禁出门开关
个
1
6
硬件
门卡
个
2
7
硬件
万用表测量表1只
个
1
8
硬件
双DC线
根
1
9
硬件
双DC线
根
5
10
硬件
2芯电源线
米
10
11
硬件
86明盒
套
1
12
硬件
公牛插座
个
1
13
硬件
缠绕管
米
5
14
硬件
电脑电源线
根
3
15
硬件
自攻螺丝
个
100
16
硬件
塑料卡扣
个
80
17
硬件
T型内六角螺丝刀
把
1
18
硬件
T型内六角螺丝刀
把
1
19
硬件
一字螺丝刀
把
1
20
硬件
十字螺丝刀(小)
把
1
21
硬件
十字螺丝刀(大)
把
1
22
硬件
4号尼龙扎带
根
50
23
硬件
剥线钳
把
1
24
硬件
6寸老虎钳
把
1
25
硬件
绝缘胶带
卷
1
26
硬件
剪刀
把
1
27
硬件
4芯电话线带1个水晶头
条
1
28
硬件
单头杜邦线
条
20
29
硬件
6410ARM开发板
个
1
30
硬件
SD卡(4G)
个
1
31
硬件
DB9串口线
个
1
32
硬件
SD卡读卡器
个
1
33
硬件
CH-ZB601-24AZigbee协调器
个
2
34
硬件
CH-ZB603-24AZigbee传感控制节点
个
3
35
硬件
CH-GK-GW100-25Zigbee协调器
个
1
36
硬件
CH-GK-ED030-25Zigbee传感控制节点
个
12
37
硬件
无线路由54M(含网线一根)
个
1
38
硬件
节点继电器板
个
2
39
硬件
电压继电器板
个
3
40
硬件
红外学习模块
个
3
41
硬件
20芯灰排线(15公分)
根
4
42
硬件
USB转TTL下载线
条
1
43
硬件
USB数据线
条
1
44
硬件
*5V电源适配器
个
2
45
硬件
电视遥控器及5号电池
个
1
46
硬件
空调遥控器及5号电池
个
1
47
硬件
DVD遥控器及7号电池
个
1
48
硬件
窗帘布(1.8m*2.2m)1套
个
1
49
硬件
平板电脑1个
个
1
三、竞赛题
赛题说明:
1.本次比赛包含三部分考核内容,考核内容相互独立,单独评分。
2.第一部分为智能家居模拟应用上位机软件开发考核,第二部分为智能家居模拟应用嵌入式开发考核,第三部分为真实智能家居样板间安装调试考核。
3.比赛时间总计180分钟,参赛选手可自由分配任务安排及时间安排。
4.参赛选手需仔细阅读试题,按照试题要求填写答案或提交竞赛成果。
(一)智能家居模拟应用上位机开发
1.硬件设备:
名称
数量
☐电脑
1
☐USB转串口线
1
☐协调器
1
☐节点板
3
☐射频顶板
4
☐棒状天线
4
☐电源线
1
☐物联网实训操作台(智能家居模拟应用模块)
1
智能家居模拟应用拓扑结构图
A.连线操作
根据拓扑图进行连线操作,包括所有传感器与节点板之间以及协调器与PC1机的连线。
具体要求:
1)正确地按照拓扑连接ZigBee传感控制终端节点与传感器
2)接口与连接线线序正确
3)将协调器与PC通过串行口连接(协调器需要外接5V直流电源供电)
4)将LED灯组、模拟空调、温湿度传感器、可燃气体传感器、节点板1正确连接(节点板1需要外接5V直流电源供电)
5)将烟雾传感器、蜂鸣器、模拟风扇与节点板2正确连接(节点板2需要外接5V直流电源供电)
6)将光敏传感器、模拟电动窗帘与节点板3正确连接(节点板3需要外接5V直流电源供电)
7)依次打开“协调器→节点板1→节点板2→节点板3”的电源开关,给其供电,看到上述3块节点板联网状态指示灯为绿色时,表明设备组网成功,可以进行后续操作。
2、上位机开发
参赛者在Visual Studio 2010集成开发环境下,使用C#开发语言,完成一套上位机软件的开发,软件界面要求布局合理美观,该软件使用Bizideal Zigbee V24开发包提供的方法,完成下列模块功能开发,各模块的功能按钮应需有相应文字表述。
配套开发文档存放在桌面\竞赛材料(上位机)文件夹中。
软件开发完成后,运行软件生成文本文件格式的答题结果,文件保存路径:
桌面\竞赛成果\参赛编号.doc。
模块一:
查询Zigbee网络基础信息
1.查询协调器MAC地址:
通过软件发送“查询协调器MAC地址”指令给协调器并接收响应,并按如下格式将交互过程记录于“参赛编号.doc”:
描述:
查询协调器MAC地址
发送指令:
XXXXXXXXXXXXXXXX…(16进制字符串,字节间以空格进行分隔)
响应指令:
XXXXXXXXXXXXXXXX…(16进制字符串,字节间以空格进行分隔)
协调器MAC地址:
XXXXXXXXXXXXXXXX…(16进制字符串,字节间以空格进行分隔)
2.查询Channel ID:
通过软件发送“查询Channel ID”指令给协调器并接收响应,并按如下格式将交互过程记录于“参赛编号.doc”:
描述:
查询ChannelID
发送指令:
XXXXXXXXXXXXXXXX…(16进制字符串,字节间以空格进行分隔)
响应指令:
XXXXXXXXXXXXXXXX…(16进制字符串,字节间以空格进行分隔)
ChannelID:
XXXXXXXXXXXXXXXX…(16进制字符串,字节间以空格进行分隔)
3.查询PANID:
通过软件发送“查询PANID”指令给协调器并接收响应,并按如下格式将交互过程记录于“参赛编号.doc”:
述:
查询PANID
发送指令:
XXXXXXXXXXXXXXXX…(16进制字符串,字节间以空格进行分隔)
响应指令:
XXXXXXXXXXXXXXXX…(16进制字符串,字节间以空格进行分隔)
PANID:
XXXXXXXXXXXXXXXX…(16进制字符串,字节间以空格进行分隔)
4.查询节点数:
通过软件发送“查询节点数”指令给协调器并接收响应,并按如下格式将交互过程记录于“参赛编号.doc”:
描述:
查询节点数
发送指令:
XXXXXXXXXXXXXXXX…(16进制字符串,字节间以空格进行分隔)
响应指令:
XXXXXXXXXXXXXXXX…(16进制字符串,字节间以空格进行分隔)
节点数:
XXXXXXXXXXXXXXXX…(16进制字符串,字节间以空格进行分隔)
1)长短地址映射:
1)软件发送“查询长短地址映射”指令给协调器并接收响应,并按如下格式将交互过程记录于“参赛编号.doc”:
描述:
查询节点板A地址映射
发送指令:
XXXXXXXXXXXXXXXX…(16进制字符串,字节间以空格进行分隔)
响应指令:
XXXXXXXXXXXXXXXX…(16进制字符串,字节间以空格进行分隔)
地址映射:
XXXXXXXXXXXXXXXX…=XXXX…(16进制字符串,字节间以空格进行分隔;等号左侧为长地址(即MAC地址),等号右侧为短地址)
软件紧接着发送“灯光控制”指令点亮节点板1的L7指示灯并接收响应,并按如下格式将交互过程记录于“参赛编号.doc”:
描述:
灯光控制(L7)
发送指令:
XXXXXXXXXXXXXXXX…
响应指令:
XXXXXXXXXXXXXXXX…
2)软件发送“查询长短地址映射”指令给协调器并接收响应,并按如下格式将交互过程记录于“参赛编号.doc”:
描述:
查询节点板B地址映射
发送指令:
XXXXXXXXXXXXXXXX…(16进制字符串,字节间以空格进行分隔)
响应指令:
XXXXXXXXXXXXXXXX…(16进制字符串,字节间以空格进行分隔)
地址映射:
XXXXXXXXXXXXXXXX…=XXXX…(16进制字符串,字节间以空格进行分隔;等号左侧为长地址(即MAC地址),等号右侧为短地址)
软件紧接着发送“LED控制”指令点亮节点板2的L6指示灯并接收响应,并按如下格式将交互过程记录于“参赛编号.doc”:
描述:
灯光控制(L6)
发送指令:
XXXXXXXXXXXXXXXX…
响应指令:
XXXXXXXXXXXXXXXX…
3)软件发送“查询长短地址映射”指令给协调器并接收响应,并按如下格式将交互过程记录于“参赛编号.doc”:
描述:
查询节点板C地址映射
发送指令:
XXXXXXXXXXXXXXXX…(16进制字符串,字节间以空格进行分隔)
响应指令:
XXXXXXXXXXXXXXXX…(16进制字符串,字节间以空格进行分隔)
地址映射:
XXXXXXXXXXXXXXXX…=XXXX…(16进制字符串,字节间以空格进行分隔;等号左侧为长地址(即MAC地址),等号右侧为短地址)
软件紧接着发送“LED控制”指令点亮节点板3的L5指示灯并接收响应,并按如下格式将交互过程记录于“参赛编号.doc”:
描述:
灯光控制(L5)
发送指令:
XXXXXXXXXXXXXXXX…
响应指令:
XXXXXXXXXXXXXXXX…
模块二:
单步控制指令
1.模拟风扇控制:
通过软件发送“启动风扇”指令控制节点板2的风扇转动并接受响应,并按如下格式将交互过程记录于“参赛编号.doc”:
描述:
启动风扇
发送指令:
XXXXXXXXXXXXXXXX…
响应指令:
XXXXXXXXXXXXXXXX…
风扇启动20秒后,通过软件软件发送“停止风扇”指令控制节点板2的风扇停止转动,并按如下格式将交互过程记录于“参赛编号.doc”:
描述:
停止风扇
发送指令:
XXXXXXXXXXXXXXXX…
响应指令:
XXXXXXXXXXXXXXXX…
2.电动窗帘控制:
通过软件发送“启动电动窗帘”指令控制节点板3的电动窗帘逆时针旋转360°并接收响应,并按如下格式将交互过程记录于“参赛编号.doc”:
描述:
启动电动窗帘
发送指令:
XXXXXXXXXXXXXXXX…
响应指令:
XXXXXXXXXXXXXXXX…
3.空调温度控制:
通过软件发送“空调温度控制”指令控制节点板1的空调温度显示(数码管显示)为20°并接收响应,并按如下格式将交互过程记录于“参赛编号.doc”:
描述:
空调温度控制
发送指令:
XXXXXXXXXXXXXXXX…
响应指令:
XXXXXXXXXXXXXXXX…
4.灯光控制:
通过软件发送“灯光控制”指令控制节点板1的LED灯组并接收响应,并按如下格式将交互过程记录于“参赛编号.doc”:
描述:
灯光控制(全灭)
发送指令:
XXXXXXXXXXXXXXXX…
响应指令:
XXXXXXXXXXXXXXXX…
描述:
灯光控制(点亮L1)
发送指令:
XXXXXXXXXXXXXXXX…
响应指令:
XXXXXXXXXXXXXXXX…
描述:
灯光控制(点亮L2)
发送指令:
XXXXXXXXXXXXXXXX…
响应指令:
XXXXXXXXXXXXXXXX…
描述:
灯光控制(点亮L3)
发送指令:
XXXXXXXXXXXXXXXX…
响应指令:
XXXXXXXXXXXXXXXX…
描述:
灯光控制(点亮L4)
发送指令:
XXXXXXXXXXXXXXXX…
响应指令:
XXXXXXXXXXXXXXXX…
描述:
灯光控制(全灭)
发送指令:
XXXXXXXXXXXXXXXX…
响应指令:
XXXXXXXXXXXXXXXX…
模块三:
实时环境数据采集
1.在软件中实现实时环境状态采集,以15秒/次的采样频率,在60秒内,实时采集并刷新温度、湿度、光照度、烟雾、可燃气体传感器的数据并显示在软件主界面中,并将数据采集期间的往来指令流按如下格式保存在文本文件中:
描述:
温度数据采集
发送指令:
XXXXXXXXXXXXXXXX…
描述:
温度数据上传
响应指令:
XXXXXXXXXXXXXXXX…
传感器数值:
XX…
描述:
湿度数据采集
发送指令:
XXXXXXXXXXXXXXXX…
描述:
湿度数据上传
响应指令:
XXXXXXXXXXXXXXXX…
传感器数值:
XX…
描述:
光照度数据采集
发送指令:
XXXXXXXXXXXXXXXX…
描述:
光照度数据上传
响应指令:
XXXXXXXXXXXXXXXX…
传感器数值:
XX…
描述:
烟雾数据采集
发送指令:
XXXXXXXXXXXXXXXX…
描述:
烟雾数据上传
响应指令:
XXXXXXXXXXXXXXXX…
传感器数值:
XX…
描述:
可燃气体数据采集
发送指令:
XXXXXXXXXXXXXXXX…
描述:
可燃气体数据上传
响应指令:
XXXXXXXXXXXXXXXX…
传感器数值:
XX…
注意:
在数据采集期间,每一种传感器数据的采集都会产生多对“数据采集/数据上传”指令,要求全部按上述格式保存在“参赛编号.doc”。
2.将温度采样数据以二维图表的形式显示在软件的主界面(X轴为时间轴,Y轴为采样数据轴)。
模块四:
家居联动控制
连接在节点板3上的光照度传感器数值低于60时,连接在节点板3上的电动窗帘(步进电机)顺时针旋转360度1次,并同时点亮节点板3上的L8灯;当连接在节点板3上的光照度传感器数值高于100时,连接在节点板3上的电动窗帘(步进电机)逆时针旋转360度1次,同时关闭节点板3上的L8灯。
描述:
光照度数据上传
响应指令:
XXXXXXXXXXXXXXXX…
光照度值:
XX…
描述:
电动窗帘控制
发送指令:
XXXXXXXXXXXXXXXX…
响应指令:
XXXXXXXXXXXXXXXXX…
描述:
灯光控制(L8)
发送指令:
XXXXXXXXXXXXXXXX…
响应指令:
XXXXXXXXXXXXXXXXX…
(二)智能网关应用嵌入式开发
1.硬件设备:
名称
数量
☐电脑
1
☐USB转串口
1
☐USB公母头串口连接线
1
☐协调器
1
☐节点板
3
☐射频顶板
4
☐棒状天线
4
☐电源线
4
☐6410开发板(带电源和液晶屏)
1
☐USB下载线
1
☐网线
1
☐SD(4G)卡
1
☐SD卡读卡器
1
☐物联网实训操作台(基础实验应用模块)
1
拓扑结构图
1、连接操作
根据拓扑图进行连线操作,包括所有传感器与节点板之间以及协调器与PC2或网关的连线。
具体要求:
1)正确地按照拓扑连接ZigBee传感控制终端节点与传感器
2)接口与连接线线序正确
3)正确的连接协调器和网关及电脑
2、建立Zigbee网络
1)开启协调器电源
2)顺序开启节点板电源
3)观察Zigbee节点板组网指示灯
3、SD卡的制作
将Superboot烧写到SD卡当中,烧写SD卡所需要资料放置于PC2桌面\竞赛材料(嵌入式)文件夹中。
4、Uboot的烧写
将Uboot烧写到网关中,烧写Uboot所需要的资料放置于PC2桌面\竞赛材料(嵌入式)文件夹中。
5、内核的烧写
将内核烧写到网关中,烧写内核所需要的资料放置于PC2桌面\竞赛材料(嵌入式)文件夹中。
6、数据采集
实现将温度、湿度、光照强度、燃气等传感器的反馈值显示在虚拟机的软件界面中。
说明:
打开虚拟机桌面上的考试标准文件夹中的contorl文件夹下的工程,实现代码的编写,Debug1文件夹中的libcontorl1.so为虚拟机上运行的动态链接库,Debug3文件夹中的libcontorl2.so为网关运行的动态链接库。
具体要求如下:
1)实现温度参数正常的显示在虚拟机中界面中
2)实现湿度参数正常的显示在虚拟机中界面中
3)实现光照度参数正常的显示虚拟机中界面中
4)实现燃气参数正常的显示在虚拟机中界面中
5)将功能实现的每一个功能的界面截屏
图片保存路径:
PC2\桌面\竞赛成果\第六题文件夹
7、智能家居模拟应用配置
在虚拟机开发环境下实现智能家居应用中的三种模式,分别是安防模式、白天模式、夜间模式。
具体要求如下:
2)实现安防模式,实现功能要求如下:
(1)、保持温度、湿度、光照、燃气传感器参数能够实时采集。
(2)、当人体感应传感器或者是求助按钮被按下的时候,要实现蜂鸣器响和将虚拟机中界面上的绿灯变成红灯且打开窗帘(界面上和实际传感器都要变化)
3)实现白天模式,实现功能如下:
(1)、保持温度、湿度、光照、燃气传感器参数能够实时采集。
(2)、保持窗帘关闭状态,保持灯的关闭状态(LED模块和虚拟机界面中的灯状态同时关闭)
(3)、空调和风扇联动控制,空调的温度低于25°的时就打开直流风扇,并将值显示到数码管上,并且打开窗帘和灯(界面上和传感器都要发生相应的变化)
3)实现夜间模式,在夜间模式实现的功能如下:
(1)、保持温度、湿度、光照、燃气传感器参数能够实时采集。
(2)、保持窗帘开启的状态,保持灯的关闭状态(LED模块和虚拟机界面中的灯状态同时关闭)
(3)、在白天模式到夜间模式或者是夜间模式到白天模式的切换中,窗帘保持转动且实现当从白天模式切换到夜间模式时灯灭掉,反之灯亮(界面上和真实的传感器都发生相应的变化)
8、NFS网络文件系统的挂载
9、第七题实现的功能全部移植到网关上,并能够正常的运行,实现相应的功能
(三)智能家居安装维护应用
注:
样板间里所有涉及220V强电部分都已经安装完毕,选手只针对弱电接线,节点板配置表存放在桌面\竞赛材料(样板间)文件夹中。
1.硬件设备:
名称
数量
☐电脑
1
☐无线路由器
1
☐平板电脑
1
☐CC2530协调器底板
1
☐CC2530节点板
9
☐CC2530节点板(板载温湿度传感器)
2
☐CC2530节点板(板载光照度传感器)
1
☐CC2530射频顶板
13
☐节点型继电器控制板
2
☐电压型继电器控制板
3
☐红外控制板
3
2.
样板间电器布局图
3.节点板配置
节点板根据节点板配置表设置对应的板号、板类型、传感器类型,配置好后依据布局图安装至指定位置。
4.设备安装
1)按照LED射灯接线图完成电源线连接、控制信号线连接;要求连线预留不超过10公分,绑扎整齐。
2)按照报警灯接线图完成电源线连接、控制信号线连接;要求连线预留不超过10公分,绑扎整齐。
3)按照电动窗帘接线图完成控制信号线连接;要求连线预留不超过10公分,绑扎整齐。
4)按照门禁系统接线图完成控制信号线连接;要求连线预留不超过10公分,绑扎整齐。
5)按照烟雾报警接线图完成电源线连接、控制信号线连接;要求连线预留不超过10公分,绑扎整齐。
6)按照换气扇接线图完成控制信号线连接;要求连线预留不超过10公分,绑扎整齐。
7)电视控制系统正确学习红外开关机功能,红外学习频道号为1频道,完成后依据布局图正确安装至指定位置。
8)空调控制系统正确学习红外开关机功能,红外学习频道号为1频道,完成后依据布局图正确安装至指定位置。
9)DVD控制系统正确学习红外进出仓功能,红外学习频道号为1频道,完成后依据布局图正确安装至指定位置。
10)依据布局图正确安装光照度传感器节点板至指定位置。
11)依据布局图正确安装温度传感器节点板至指定位置。
12)依据布局图正确安装湿度传感器节点板至指定位置。
5.软件调试
1)完成PC3及虚拟机的IP地址配置,实现样板间控系统组网。
PC3IP地址:
192.168.X.3
WEB服务器IP地址:
192.168.X.30
无线路由器的SSID:
wsnx
无线路由器的密码:
wsnxwsnx
X为对应工位号(如:
1,2,3....