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JYWIW-I型 物联网—智能家居综合实训系统

一、概 述
传感网/物联网技术是面向21世纪的最新技术,具有非常广阔的市场前景的巨大市场。根据物联网的三层特征,首先对于物联网感知层的教学,平台提供了多种射频识别和传感器节点和路由器网络等硬件和网络协议的和数据采集控制软件等资源。对于物联网网络层教学,平台提供了功能强大的以ARM处理器为内核的网关硬件和自主研发的网关核心软件,不仅能完成多种无线网络管理,传感器和射频识别信息处理,而且还可以通过不同无线和有线网络路径,将数据传输到物联网网络中心服务器数据库和互联网;平台网络监控软件,可以在PC上直观方便的完成对各种网络的监控、数据库管理、网络维护和拓扑/曲线显示,并且具有无线网络状态监控等多种高级网络监控功能。物联网应用层的教学开发,用户可以使用平台提供的感知层,网络层部件,像搭建积木一样,构建不同的应用系统,实现智能交通,智慧城市,智慧农业,智能家居等等应用。
物联网是一种通过射频识别、红外感应器、全球定位系统、激光扫描器等信息传感设备,按约定的协议,把任何物品与互联网连接起来,进行信息交换和通讯,以实现智能化识别、定位、跟踪、监控和管理的网络。该技术是集传感技术、通信技术、网络技术、计算机技术、控制技术等多种技术于一体的综合应用学科。物联网由应用层、网络层、感知层等三层结构组成。

物联网的一般体系结构
物联网的用途极为广泛,遍及智能交通、环境保护、政府工作、公共安全、智能家居、工业监测、个人健康、现代物流、智能电网等多个领域(见下图),其前景非常广阔。物联网被称为继计算机、互联网之后,世界信息产业的第三次浪潮。


 物联网的应用
其中智能家居是目前物联网发展较快的一个典型应用,是物联网技术的一个缩影。智能家居是以住宅为平台,兼备建筑、网络通信、信息家电、设备自动化,集系统、结构、服务、管理为一体的高效、舒适、安全、便利、环保的居住环境。
可以预计,未来社会对智能家居行业高技能人才的需求会越来越多,高校、职业院校的专业设置和人才培养也应紧紧围绕社会和行业的需求展开,电子信息类专业作为我国高职院校中开设数量最多的专业,在智能家居方向的人才培养迫在眉睫。同时,智能家居的技术构成与电子信息专业的课程设置具有高度的重合性也为智能家居方向的人才培养提供了便利,也就是说电子信息专业是最适合开展物联网应用-智能家居教学的。
二、本系统的特点
1、跟踪电子信息技术的最新发展趋势
物联网技术是近几年发展起来的一门综合性应用技术,将对未来社会的发展和人们的生活产生深远的影响。本实训教学环境项目以智能家居为载体,通俗易懂。融合了射频识别、电子技术、嵌入式技术、网络技术、计算机技术和系统集成,完整地表达了一个物联网系统的体系结构和运行原理。
2、理念的先进性
本系统紧扣当前物联网发展的热门应用领域和发展趋势,从一开始设计就考虑到了物联网未来若干年的政策倾向、技术和应用趋势,在目前国内较早地提出在高校教育中引入物联网教学、实训平台的理念,并做了大量的市场调研和技术积累工作,填补了国内高等教育领域物联网教学平台的空白;
2、内容上的高度集成性
与其它实训平台相比,本系统由于囊括了物联网基本通信和网络技术、RFID技术、传感和控制技术、嵌入式系统工程开发技术和智能家居应用等各大部分,把这些原先分散的学科和技术融合在一起集成到一个实训平台上,能更有效的引导学生从小型的实验式项目开发一步一步的深入到系统级的项目开发上来;
3、功能上的实用性
我们将各种先进的物联网技术适当解剖,寻找物联网实际应用与教育实际情况的最佳交叉点,将这些交叉点作为本系统的主要内容,这样既能紧扣当今物联网技术的发展潮流,同时兼顾了高校物联网教育的实际情况,让学校可以有的放矢,让学生可以轻松、高校的掌握这些物联网的实用技术;
4、结构上的灵活性
本系统大量引入模块化的设计思想,教师和学生可以根据自己需要将各种模块随意组合起来搭建各种适合自己的学习情境,有效的帮助学生完成课程设计、课外实践活动和学术比赛;
5、实训项目的可扩展性
经过我们精心的设计,实训环境不受企业产品的设计限制,教师在设计实训项目时拥有更大的发挥空间,而且还可以与本公司开展开源项目合作开发,有目的、有重点地发展校企合作;
6、操作上的安全性
实训平台中充分地考虑了学生操作上的误区,设计了大量有效的保护功能,让学生可以安全、可靠地进行项目学习、实践和二次开发。
三、实训环境设计理念
1、各种技术汇集一身
物联网技术集成了RFID技术、传感技术、通信技术、智能控制和智能数据处理等众多技术于一身,所涉及学科领域之广、技术门类之多导致很难在教学中全部讲授,必须在物联网这个大范畴下找到一个应用子集,让学生能亲手去接触、学习和实践,这样才能培养出具有系统级实践能力的高素质物联网技术应用人才。智能家居就是物联网范畴中一个很好的应用子集,本物联网实训环境以通俗易懂的智能家居系统为案例,从单个家用电器的智能控制的实训开始,到智能家电的网络控制,最后到整个智能家居系统的集成和调试。
2、系统设计充分地考虑了单一技术和系统集成能力的培养
系统采用网孔板和功能模块化的设计理念,使学生既能对各模块、单一技术的认识、安装和调试技能的训练,还能训练学生系统接线与集成能力,使之建立物联网系统的概念。
3、引领的作用
以具体的物联网智能家居作为载体,说明物联网的表现形式,引导高校和职业院校的课程或专业的建设思路。
4、建立互联通信标准的概念
以智能家居技术与应用实训环境中的互联通信标准实训教学,帮助学生建立在网络系统中通信标准的概念;
5、对电子信息专业的课程具有很好的继承性
电子信息专业的课程设置通常有模拟电子技术、数字电子技术、电子线路、微处理器技术、PROTEL、计算机网络技术、测量技术、传感器技术、电子产品安装工艺等课程,这些课程都可以作为物联网技术的基础课程。在此基础上再增加一些有关物联网技术的课程,如无线射频识别技术、嵌入式技术、总线技术等,学生便可以胜任智能家居系统的安装、维护以及部分的设计工作了。
四、实训内容
1、智能网络家电实训
1)客户端TCP网络编程实验
2)客户端UDP网络编程实验
3)门禁控制模块原理与程序设计
4)灯光控制模块原理与程序设计
5)插座控制模块原理与程序设计
6)智能窗帘控制模块原理与程序设计
7)智能电视机控制原理与程序设计
8)智能电饭锅控制原理与程序设计
9)智能热水器控制原理与程序设计
10)智能洗衣机控制原理与程序设计
11)智能空调控制原理与程序设计
2、家居安防实训
1)温度检测原理与程序设计
2)湿度检测原理与程序设计
3)光强度检测原理与程序设计
4)可燃气体检测原理与程序设计
5)烟雾检测原理与程序设计
6)热释电人体感应传感原理与程序设计
7)声音检测原理与程序设计
8)视频监控原理与程序设计
3、射频识别技术实训
1)RFID技术概述
2)写标签实验
3)串口读标签实验
4)GPRS读标签实验
5)以太网读标签实验
6)RFID身份验证实验
7)旅客行李识别跟踪系统实验
4、ARM7(STM32)系统实训
1)搭建开发环境和调试环境
2)认识STM32开发框架
3)LED指示灯和主板按键
4)串口调试终端的建立
5)流水灯控制
6)板载按键扫描
7)蜂鸣器驱动
8)实时时钟实验
9)红外线数据收发
5、ARM9(S3C2440)系统实训
1)服务器端TCP网络编程实验
2)服务器端UDP网络编程实验
3)Qtopia-2.2.0移植和开发环境搭建
4)Qt基础界面开发实验
5)数据库管理和数据存储实验
6、网络布线实训
1)常用传输介质与传输特性概述
2)网络综合布线系统标准与设计
3)以太网综合布线与配置
4)ZigBee网络搭建与配置
5)GPRS网络搭建与配置
6)蓝牙网络搭建与配置
7)WiFi网络搭建与配置
7、系统综合训练
1)智能家居远程监控系统实训
2)智能家居个性化模式设计实训
3)校园传感网络系统实训
五、技术条件
1、整机容量:≤2.5kVA
2、工作电源:AC1N/220V/50Hz/15A
3、尺寸:L×W×H=1.8m×1.6m×2.2m
4、重量:300kg。
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