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物联网创新应用工作站
发布日期:2017-11-14   点击次数:1407
系统简介
  物联网创新应用工作站(型号:SeaIOT-SmartAPP-C),从实际应用角度出发,集最新的窄带物联网、工业现场总线、综合布线、无线传感器网络、M2M数据网关、移动通讯、Android应用开发、信息安全、组态开发于一体,结合物联网云计算、大数据服务在精准农业、水文防汛监测、智能家居、社区医疗、工厂环境监测、楼宇自动化等领域的应用,建立一套与实际应用无缝连接的实训平台。
  该平台搭载工业现场总线标准协议Modbus RTU与Modbus TCP,无线传感网协议315、433、红外、ZigBee,集成二十种智能传感器节点,采用Cortex-A9四核处理器作为核心智能网关,内嵌Android、Linux双系统一键切换,板载GPS定位、WIFI/BT短距离通讯以及4G移动通讯、NB-IoT等模块,多途径接入云服务平台,实现随时随地访问物联网应用系统。系统由浅入深提供了丰富的实验例程和实验指导书,扩展性强,能够满足传感器网络、微控制器原理、嵌入式系统、中间件开发、移动通讯、信息安全及工程项目等诸多课程的教学与实践。
  • 平台设计
  • 教学资源
  • 课程资源
  系统由操作台支持框架、行业应用传感器(有线/无线)、智能云网关、泛太云服务平台以及行业应用套件组成。
2.1 操作台支持框架
     实训台下部设计有安全配电箱,带有空气开关、漏电保护系统,一路电源输入、一路开关总控,确保实训台用电安全可靠;
  设计有PC通信面板,可将PC的网口、串口、USB接口直接引到实训台,方便用户的上位机调试;
  多个实训台可方便进行排列组合,形成不同的系统,满足各种物联网应用创新场景的需求。
2.2 有线传感器
   集成工业用传感器:温度变送器、光照度传感器、智能电表、水位变送器、水流量计、风速变送器、红外对射等,传感器满足工业化标准,具有宽温、防尘、高精度等工业标准;另集成排风扇、水泵、LED灯、警笛等被控设备。
   有线传感器网络采用Modbus总线标准,所有RS485传感器与多通道输入输出模块均接入RS485总线,最终接入ModbusRTU/Modbus TCP转换器,实现现场总线向以太网的转换。
2.3 无线传感器网络
   无线传感器网络采用ZigBee自组网,Z-STACK2007协议标准;所有无线传感器均作为路由节点接入ZigBee网络,即使协调器掉电也能保证网络的正常运行。
   无线传感器网络支持轻量级LBBLOCK、KASUMI、AES、ZUC、Snow 3G五种加密算法传输,保证传感器底层传输的安全。
2.4 射频识别
   集成高频RFID读卡器模块,满足ISO15693标准。模块预留RS232接口和ZigBee通信接口,可通过串口读取射频识别信息,也可接入ZigBee网络,由智能网关统一汇聚处理射频信息。
2.5 传输层
   传感器网络中的传输主要采用RS485总线、ZigBee传输;
   传感层到网关层的传输主要采用以太网稳定传输;
   网关到云服务器的传输除采用以太网外,还具有WIFI通信、4G移动通信多种传输途径。
2.6 智能云网关
   该网关采用物联网关键技术,采集有线、无线传感网设备的数据,并通过通讯模块接入以太网或互联网,实现远程对现场传感设备的实时监测与控制。内置Android和Linux双系统,默认上电启动Android操作系统,支持双系统一键切换。
   在保证正常接入互联网的状态下,可配置接入泛太云服务平台。
   支持轻量级LBLOCK、KASUMI、AES、ZUC、Snow 3G五种加密算法,对传感层发来的数据进行解密,再选择任一种加密算法传输至应用层PC安全科研管理平台。
2.7 云服务大数据平台
   泛太云服务平台采用B/S架构,服务器部署在云端服务器上,分别部署了WEB服务器、数据库服务器、缓存服务器、MQTT服务器。
   用户具有多种权限级别。提供严格的权限控制,分为功能权限和数据权限。不同角色的用户,能够使用不同的系统功能;用户所属的组织不同,也使用户能够看到不同的数据范围。
   针对物联网应用系统海量数据,系统采用Hadoop分布式大数据平台,HFBASE分布式文件系统,结合缓存服务器,以及数据挖掘算法,为用户提供海量数据的存储、趋势分析、智能决策、预测控制等。
   采用IBM开发的即时通信协议MQTT,实现网关与多客户端之间实时数据的推送与订阅。
2.8 行业应用层
  可选择平台上的传感器和设备,搭配出多套行业应用系统,如智能农业大棚、水文监测、智能家居、工厂环境监测等。
(1)智能农业大棚行业应用
   
   
        

(2)水文监测
   能够实时自动采集监测点的水位、流量等数据,用于实时监控和统计分析,监控数据能够长时间保存,供历史查询。
   当监测的水位超过了一定警戒高度,或水位上涨的速度过快时,能够及时地提醒用户,并通过短信、声音警报等方式保证用户的感知。
   
(3)智能家居
   
   
   
   家庭人员健康监测:系统配备健康医疗平台,可监测人员的血压、呼吸、心电、血氧等参数,为家人的健康提供保障。
   
   
(4)信息安全系统
  
传感层:显示节点认证流程、捕获节点信息,显示传感网拓扑结构;
网络层科研:接收传感器传送数据,对数据进行加密和解密,再传送到应用层显示通信流程;
应用层:可以模拟不同的应用场景,完成无线传感器的采集和控制。
3.1 传感层教学实训
工程布线实训
有线传感器的安装固定、连接电源线、信号线;
网线的制作、连接、测试;
有线传感器网络的实训
传感器技术知识;
有线传感器的供电、连接,调试;
模拟量传感器、开关量传感器、继电器设备与多通道输入输出模块的连接;
多通道输入输出模块的安装配置;
串口服务器的安装配置;
路由器的配置;
无线传感器网络的实训
ZigBee技术知识;
ZigBee网络如何编译、烧写固件;
ZigBee无线传感网自组网,应用开发实现;
RFID射频识别的实训
RFID技术知识、
RFID设备连接配置、RFID高频设备的使用;
典型实验如下表:
实验1 温湿度采集实验
实验2 光照度传感器实验
实验3 CO2传感器实验
实验4 水位检测实验
实验5 水流量检测实验
实验6 远程抄表实验
实验7 排风扇控制实验
实验8 水泵控制实验
实验9 警笛报警实验
实验10 无线遥控实验
实验11 315设备控制实验
实验12 RFID高频实验
实验13 点阵屏显实验
3.2 传输层实训
涉及RS485总线传感、ZigBee无线传输技术。
实验1 Modbus协议分析实验
实验2 ModbusRTU模块应用实验
实验3 Z-Stack 2007协议栈的安装 
实验4 TI的GenericApp原程序的再现
实验5 ZigBee协议栈基础实验:点对点数据传输
实验6 ZigBee数据包的捕获与协议分析
实验7  ZigBee协议栈中串口收发基础实验
实验8 ZigBee协议栈NV设备操作
实验9 Z-Stack协议栈流程分析
实验10广播通信
实验11组播通信
实验12温湿度节点与协调器的无线传输
实验13 ZigBee传感器节点采集传输实验
实验14 ZigBee控制器节点传输控制实验
实验15 ZigBee AES加密
实验16 传感层ZUC加密的温湿度传输实验
实验17 传感层LBLOCK加密的温湿度传输
3.3 网关层实训
涉及嵌入式Linux、Android技术、WIFI通信、蓝牙通信、GPS定位、3G移动通信。
★1.网关Andorid平台快速建立: 
实验一 烧写uboot到SD卡
实验二 使用sdfuse烧写系统: 
实验三 使用fastboot烧写系统
2.嵌入式Andorid开发环境的建立实验:
实验一 Android编译环境的安装:
安装Linux主机环境、安装必要的软件包;
安装合适的JDK、解压Android源码;
实验二 编译uboot
实验三 配置编译Linux内核
实验四 编译Android
3. Android系统的测试与使用
★4. ANDROID (WINDOWS)开发环境建立:
实验一 JAVA环境建立,安装JDK
实验二 ECLIPSE安装
实验三 ANDROID SDK安装
实验四 ADT安装
实验五 创建、删除和浏览AVD(模拟器)
4. Android应用程序结构介绍
4.1 应用程序组成
4.2 应用工程文件组成
5. Android详细应用编程
5.1 活动程序Activity
5.2 Activity&Intent
5.3 开发套件Widget
5.4 Layout布局
6. ANDROID实际开发实验
LED控制、ADC采样、按键检测、PWM蜂鸣器测试;
串口通信实验、数据库使用实验;
播放器使用,帧动画播放;
服务器-客户端网络编程;
★7. Android下WSN应用开发实验
(1)串口通信编程实验
(2)ModbusTCP网络传感器采集控制实验
(3)ZigBee节点数据采集与控制实验
注意:Linux的实验与Android实验类似。
3.4 云计算&大数据实训
实验1 Tomcat服务器构建
实验2MQTT协议详解
实验3MQTT代理服务器构建与配置
实验4基于MQTT协议的通信测试实验
实验5Mysql数据库的构建与配置
实验6数据库基本操作实验
实验7基于JAVA的串口编程
实验8基于JAVA的网络通信编程
实验9基于JAVA的MQTT Client程序开发
实验10 JSON数据格式学习
实验11 Web Sevice程序开发
实验12 Web Sockets程序开发
实验13 基于J2EE后台程序开发
实验14 HTML5页面编程
实验15 Hadoop系统构建与配置
实验16 HDFS存储系统实验
实验17基于Map/Reduce实现分布式数据挖掘
实验18 HIVE数据库搭建与配置
3.5 应用层实训
涉及Android应用、物联网实际应用项目开发案例分析
实验1 智能农业大棚管理软件
实验2 智能水文防汛监测管理软件
实验3 智能家居管理软件
实验4 智能健康医疗管理软件
实验5 物联网信息安全管理软件
物联网创新应用工作站
序号 课程资源名称
1 产品的视频操作及展示
2 CC2530单片机技术与应用
3 物联网无线传感器网络技术与应用
4
Android物联网开发基础
5
医疗综合实训
6
工业采集
7
农业水利
8
智能交通沙盘
9
物联网综合布线与设备安装
10
产品手册
11
产品设备使用说明


CC2530单片机实验
序号 CC2530单片机实验目录 配套资料
PPT
实验指导书
实验代码
视频资料
1
CC2530简介及开发环境的搭建




2
LED控制实验




3
按键控制LED开关实验




4
定时器T1定时实验




5
定时器T3的中断实验




6
外部中断实验




7
串口的接收和发送实验




8
睡眠定时器的实验




9
看门狗实验






物联网无线传感器网络技术与应用
序号 ZigBee 协议栈实验目录 配套资料
PPT
实验指导书
实验代码
视频资料
无线射频实验
1 点对点通信实验




2
广播通信实验




3
RSSI信号强度实验




4
空中信道监听实验




5 无线遥控实验




协议栈实验
6
ZStack协议栈工程解析实验




7
多点自组网实验




8
信息广播/组播实验




9 星状网-网络拓扑实验




10 树状网-网络拓扑实验




11
ZStack绑定实验




12
ZStack串口应用实验




13
ZStack温湿度采集实验




14
ZStack 红外对射采集实验





Android 物联网开发基础
序号 安卓zigbee 基础实验目录 配套资料
PPT 实验指导书
实验代码
视频资料
1
Android环境搭建




2
温湿度、光线传感器数据采集




3
继电器、三路插排模块控制




4
Tcp网络通信




5
TEST-SENSORS 实验教程




6
ECHO-SERVER实验教程




7
温湿度传感器与继电器联动实验





智慧交通实训
序号 智慧交通实验目录 配套资料
PPT
实验指导书
实验代码
视频资料
智慧交通基础实验
1 超高频读卡



2
传感器与控制器联动




3
道闸控制实验




4
点阵与公交站台




5 红绿灯信息采集




6
迷你摄像头照片拍摄




7
智能小车RFID读卡




8
智能小车控制




智能交通综合实训
9
主题框架开发




10
交通监管功能




11 ETC功能




12 停车场功能开发





智慧水利实训
序号 智慧水利实验目录 配套资料
PPT
实验指导书
实验代码
视频资料
1
智慧水利应用程序设计




2
智慧水利软件开发环境搭建




智慧水利应用程序开发
3
智慧水利主体框架开发




4
智慧水利之气象观测站功能开发




5
智慧水利之水位监测站功能开发




6
智慧水利之水质监测站功能开发