SBWIW-I型物聯(lián)網(wǎng)—智能家居綜合實(shí)訓系統

一、概 述
傳感網(wǎng)/物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)是面向21世紀的最新技術(shù)，具有非常廣闊的市場(chǎng)前景的巨大市場(chǎng)。根據物聯(lián)網(wǎng)的三層特征，首先對于物聯(lián)網(wǎng)感知層的教學(xué)，平臺提供了多種射頻識別和傳感器節點(diǎn)和路由器網(wǎng)絡(luò )等硬件和網(wǎng)絡(luò )協(xié)議的和數據采集控制軟件等資源。對于物聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)絡(luò )層教學(xué)，平臺提供了功能強大的以ARM處理器為內核的網(wǎng)關(guān)硬件和自主研發(fā)的網(wǎng)關(guān)核心軟件，不僅能完成多種無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò )管理，傳感器和射頻識別信息處理，而且還可以通過(guò)不同無(wú)線(xiàn)和有線(xiàn)網(wǎng)絡(luò )路徑，將數據傳輸到物聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)絡(luò )中心服務(wù)器數據庫和互聯(lián)網(wǎng)；平臺網(wǎng)絡(luò )監控軟件，可以在PC上直觀(guān)方便的完成對各種網(wǎng)絡(luò )的監控、數據庫管理、網(wǎng)絡(luò )維護和拓撲/曲線(xiàn)顯示，并且具有無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò )狀態(tài)監控等多種高級網(wǎng)絡(luò )監控功能。物聯(lián)網(wǎng)應用層的教學(xué)開(kāi)發(fā)，用戶(hù)可以使用平臺提供的感知層，網(wǎng)絡(luò )層部件，像搭建積木一樣，構建不同的應用系統，實(shí)現智能交通，智慧城市，智慧農業(yè)，智能家居等等應用。
物聯(lián)網(wǎng)是一種通過(guò)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(xié)議，把任何物品與互聯(lián)網(wǎng)連接起來(lái)，進(jìn)行信息交換和通訊，以實(shí)現智能化識別、定位、跟蹤、監控和管理的網(wǎng)絡(luò )。該技術(shù)是集傳感技術(shù)、通信技術(shù)、網(wǎng)絡(luò )技術(shù)、計算機技術(shù)、控制技術(shù)等多種技術(shù)于一體的綜合應用學(xué)科。物聯(lián)網(wǎng)由應用層、網(wǎng)絡(luò )層、感知層等三層結構組成。

物聯(lián)網(wǎng)的一般體系結構
物聯(lián)網(wǎng)的用途極為廣泛，遍及智能交通、環(huán)境保護、政府工作、公共安全、智能家居、工業(yè)監測、個(gè)人健康、現代物流、智能電網(wǎng)等多個(gè)領(lǐng)域（見(jiàn)下圖），其前景非常廣闊。物聯(lián)網(wǎng)被稱(chēng)為繼計算機、互聯(lián)網(wǎng)之后，世界信息產(chǎn)業(yè)的第三次浪潮。

物聯(lián)網(wǎng)的應用
其中智能家居是目前物聯(lián)網(wǎng)發(fā)展較快的一個(gè)典型應用，是物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的一個(gè)縮影。智能家居是以住宅為平臺，兼備建筑、網(wǎng)絡(luò )通信、信息家電、設備自動(dòng)化，集系統、結構、服務(wù)、管理為一體的高效、舒適、安全、便利、環(huán)保的居住環(huán)境。
可以預計，未來(lái)社會(huì )對智能家居行業(yè)高技能人才的需求會(huì )越來(lái)越多，高校、職業(yè)院校的專(zhuān)業(yè)設置和人才培養也應緊緊圍繞社會(huì )和行業(yè)的需求展開(kāi)，電子信息類(lèi)專(zhuān)業(yè)作為我國高職院校中開(kāi)設數量最多的專(zhuān)業(yè)，在智能家居方向的人才培養迫在眉睫。同時(shí)，智能家居的技術(shù)構成與電子信息專(zhuān)業(yè)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(shuō)電子信息專(zhuān)業(yè)是最適合開(kāi)展物聯(lián)網(wǎng)應用-智能家居教學(xué)的。
二、本系統的特點(diǎn)
1、跟蹤電子信息技術(shù)的最新發(fā)展趨勢
物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)是近幾年發(fā)展起來(lái)的一門(mén)綜合性應用技術(shù)，將對未來(lái)社會(huì )的發(fā)展和人們的生活產(chǎn)生深遠的影響。本實(shí)訓教學(xué)環(huán)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(shù)、嵌入式技術(shù)、網(wǎng)絡(luò )技術(shù)、計算機技術(shù)和系統集成，完整地表達了一個(gè)物聯(lián)網(wǎng)系統的體系結構和運行原理。
2、理念的先進(jìn)性
本系統緊扣當前物聯(lián)網(wǎng)發(fā)展的熱門(mén)應用領(lǐng)域和發(fā)展趨勢，從一開(kāi)始設計就考慮到了物聯(lián)網(wǎng)未來(lái)若干年的政策傾向、技術(shù)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(lián)網(wǎng)教學(xué)、實(shí)訓平臺的理念，并做了大量的市場(chǎng)調研和技術(shù)積累工作，填補了國內高等教育領(lǐng)域物聯(lián)網(wǎng)教學(xué)平臺的空白；
2、內容上的高度集成性
與其它實(shí)訓平臺相比，本系統由于囊括了物聯(lián)網(wǎng)基本通信和網(wǎng)絡(luò )技術(shù)、RFID技術(shù)、傳感和控制技術(shù)、嵌入式系統工程開(kāi)發(fā)技術(shù)和智能家居應用等各大部分，把這些原先分散的學(xué)科和技術(shù)融合在一起集成到一個(gè)實(shí)訓平臺上，能更有效的引導學(xué)生從小型的實(shí)驗式項目開(kāi)發(fā)一步一步的深入到系統級的項目開(kāi)發(fā)上來(lái)；
3、功能上的實(shí)用性
我們將各種先進(jìn)的物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)適當解剖，尋找物聯(lián)網(wǎng)實(shí)際應用與教育實(shí)際情況的最佳交叉點(diǎn)，將這些交叉點(diǎn)作為本系統的主要內容，這樣既能緊扣當今物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的發(fā)展潮流，同時(shí)兼顧了高校物聯(lián)網(wǎng)教育的實(shí)際情況，讓學(xué)�？梢杂械姆攀�，讓學(xué)生可以輕松、高校的掌握這些物聯(lián)網(wǎng)的實(shí)用技術(shù)；
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(xué)生可以根據自己需要將各種模塊隨意組合起來(lái)搭建各種適合自己的學(xué)習情境，有效的幫助學(xué)生完成課程設計、課外實(shí)踐活動(dòng)和學(xué)術(shù)比賽；
5、實(shí)訓項目的可擴展性
經(jīng)過(guò)我們精心的設計，實(shí)訓環(huán)境不受企業(yè)產(chǎn)品的設計限制，教師在設計實(shí)訓項目時(shí)擁有更大的發(fā)揮空間，而且還可以與本公司開(kāi)展開(kāi)源項目合作開(kāi)發(fā)，有目的、有重點(diǎn)地發(fā)展校企合作；
6、操作上的安全性
實(shí)訓平臺中充分地考慮了學(xué)生操作上的誤區，設計了大量有效的保護功能，讓學(xué)生可以安全、可靠地進(jìn)行項目學(xué)習、實(shí)踐和二次開(kāi)發(fā)。
三、實(shí)訓環(huán)境設計理念
1、各種技術(shù)匯集一身
物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)集成了RFID技術(shù)、傳感技術(shù)、通信技術(shù)、智能控制和智能數據處理等眾多技術(shù)于一身，所涉及學(xué)科領(lǐng)域之廣、技術(shù)門(mén)類(lèi)之多導致很難在教學(xué)中全部講授，必須在物聯(lián)網(wǎng)這個(gè)大范疇下找到一個(gè)應用子集，讓學(xué)生能親手去接觸、學(xué)習和實(shí)踐，這樣才能培養出具有系統級實(shí)踐能力的高素質(zhì)物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)應用人才。智能家居就是物聯(lián)網(wǎng)范疇中一個(gè)很好的應用子集，本物聯(lián)網(wǎng)實(shí)訓環(huán)境以通俗易懂的智能家居系統為案例，從單個(gè)家用電器的智能控制的實(shí)訓開(kāi)始，到智能家電的網(wǎng)絡(luò )控制，最后到整個(gè)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(shù)和系統集成能力的培養
系統采用網(wǎng)孔板和功能模塊化的設計理念，使學(xué)生既能對各模塊、單一技術(shù)的認識、安裝和調試技能的訓練，還能訓練學(xué)生系統接線(xiàn)與集成能力，使之建立物聯(lián)網(wǎng)系統的概念。
3、引領(lǐng)的作用
以具體的物聯(lián)網(wǎng)智能家居作為載體，說(shuō)明物聯(lián)網(wǎng)的表現形式，引導高校和職業(yè)院校的課程或專(zhuān)業(yè)的建設思路。
4、建立互聯(lián)通信標準的概念
以智能家居技術(shù)與應用實(shí)訓環(huán)境中的互聯(lián)通信標準實(shí)訓教學(xué)，幫助學(xué)生建立在網(wǎng)絡(luò )系統中通信標準的概念；
5、對電子信息專(zhuān)業(yè)的課程具有很好的繼承性
電子信息專(zhuān)業(yè)的課程設置通常有模擬電子技術(shù)、數字電子技術(shù)、電子線(xiàn)路、微處理器技術(shù)、PROTEL、計算機網(wǎng)絡(luò )技術(shù)、測量技術(shù)、傳感器技術(shù)、電子產(chǎn)品安裝工藝等課程，這些課程都可以作為物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的基礎課程。在此基礎上再增加一些有關(guān)物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的課程，如無(wú)線(xiàn)射頻識別技術(shù)、嵌入式技術(shù)、總線(xiàn)技術(shù)等，學(xué)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(shí)訓內容
1、智能網(wǎng)絡(luò )家電實(shí)訓
1）客戶(hù)端TCP網(wǎng)絡(luò )編程實(shí)驗
2）客戶(hù)端UDP網(wǎng)絡(luò )編程實(shí)驗
3）門(mén)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(shí)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(shù)實(shí)訓
1）RFID技術(shù)概述
2）寫(xiě)標簽實(shí)驗
3）串口讀標簽實(shí)驗
4）GPRS讀標簽實(shí)驗
5）以太網(wǎng)讀標簽實(shí)驗
6）RFID身份驗證實(shí)驗
7）旅客行李識別跟蹤系統實(shí)驗
4、ARM7（STM32）系統實(shí)訓
1）搭建開(kāi)發(fā)環(huán)境和調試環(huán)境
2）認識STM32開(kāi)發(fā)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(dòng)
8）實(shí)時(shí)時(shí)鐘實(shí)驗
9）紅外線(xiàn)數據收發(fā)
5、ARM9（S3C2440）系統實(shí)訓
1）服務(wù)器端TCP網(wǎng)絡(luò )編程實(shí)驗
2）服務(wù)器端UDP網(wǎng)絡(luò )編程實(shí)驗
3）Qtopia-2.2.0移植和開(kāi)發(fā)環(huán)境搭建
4）Qt基礎界面開(kāi)發(fā)實(shí)驗
5）數據庫管理和數據存儲實(shí)驗
6、網(wǎng)絡(luò )布線(xiàn)實(shí)訓
1）常用傳輸介質(zhì)與傳輸特性概述
2）網(wǎng)絡(luò )綜合布線(xiàn)系統標準與設計
3）以太網(wǎng)綜合布線(xiàn)與配置
4）ZigBee網(wǎng)絡(luò )搭建與配置
5）GPRS網(wǎng)絡(luò )搭建與配置
6）藍牙網(wǎng)絡(luò )搭建與配置
7）WiFi網(wǎng)絡(luò )搭建與配置
7、系統綜合訓練
1）智能家居遠程監控系統實(shí)訓
2）智能家居個(gè)性化模式設計實(shí)訓
3）校園傳感網(wǎng)絡(luò )系統實(shí)訓
五、技術(shù)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。