5.4物联网创新应用实训台方案20140114

物联网创新应用实训台 应用 方案 广州飞瑞敖电子科技有限公司 网址： 地址：广州市番禺区番禺大道北 555号节能科技园天安科技创业大厦 101室 办公电话：/22883231/22883198 邮编： 511400 目 录 1产品简介 . 1 2产品优势及特点 . 1 3产品实物图 . 2 4产品的构成及功能介绍 . 2 5、实验内容 . 9 6、实 验例程 .11 7、设备清单 . 12 8、招标参数 . 13 1 产品 简介 广州飞瑞敖电子科技有限公司 IOT-P01-01 型物联网创新应用实训台定位于高校物联网应用专业和物联网实训室建设，采用模 块化的设计模式，可以根据实际需求选配各种模块，组建具有行业特色的物联网工程实训室，与实际应用紧密结合，覆盖物联网三个层面的主要技术，包括传感器技术、 RFID 技术、无线传感网络、蓝牙、 Wi-Fi、 GPRS 等各种通信组网技术，以及各种物联网应用系统。将当前热门的物联网技术和最有市场潜力的物联网应用方案结合，提供了贴近现场应用的模拟环境，可以用于物联网基础理论的学习验证的实验教学，还可用于物联网应用系统 综合布线 及二次开发的实训教学，为师生接触和研究当前先进技术搭建桥梁。让学生在学科实践中不仅能接触到硬件、编写代码 ，还能体会实际产品开发过程中各相关专业知识的交叉引用，积累开发经验。有了物联网综合实训创新 实验 平台，学生不用走出校门、不用找企业实习，在创新 实验 中心就能积累产品开发的经验、培养团体精神、提高技术技能。为学生的就业创造更好、更多的机会。 2 产品 优势及特点 涵盖 4 种典型行业应用：智能家居系统、智慧农业系统、仓储管理系统和智能交通系统； 扩展性强：可跟据客户需求定制不同行业应用模块，可更换不同传感、控制模块； 理论与实际结合：可实现实训平台与实际应用套件的联动同步控制； 交互性强，同一实训平台 内的四种应用可相互管理控制，不同平台间也可相互管理控制； 远程访问控制，可实现对实训台的远程访问、控制； 第 - - 页 2 2 3产品实物图 IOT-P01-01 型物联网创新应用实训台实物图如下所示： 4 产品 的构成及 功能 介绍 IOT-P01-01 型物联网创新应用实训台以应用为主导，涵盖 4 种典型行业应用功能模块： 智能家居、智能农业、仓储物流、智能交通等；通过对物联网行业应用的模拟，加强学生对物联网的感知和理解，使学生 在实际动手操作和理解相关原理之后能够选取其中部分组合开发兴趣或者创新实验。 实训台以感知层、网络层 、应用层三层体系结构为设计基础理念，具有多种传感器数据的采集，多种网络传输方式，多种设备控制等特点；感知层包含 18种采集设备、 2 种 RFID 设备，传输层包含 ZigBee、 WiFi、 433 无线等 3 种无线传输方式，同时可根据需要对感知层与传输层设备自由组合。 第 - - 页 3 3 物联网创新实验平台主要由以下功能模块组成： 名称 功能 智能家居系统 模拟智能家居应用 , WiFi/ZigBee/433 无线数传 3 种无线传输方式 智慧农业系统 模拟智能农业应用 , WiFi/ZigBee/433 无线数传 3 种无线传输方式 智能交通系 统 模拟智能交通应用 , WiFi/ZigBee/433 无线数传 3 种无线传输方式 仓储管理 系统 利用 RFID+WiFi 技术，模拟仓储物流应用 管理控制系统 由各模块的串口 组成，实现对各传感模块的综合控制管理 显示管理系统 19” LED 显示器 , Windows 操作系统 ,带无线网卡；摄像头 1 部。配合windows 版综合实训管理软件，实现对实训平台的整体控制与管理。 4.1 智能家居系统 物联网创新应用实训台 智能家居模块实现家居环境监测、智能家电自动控制、安防系统与报警、远程监控等功能。软件可以实现智能家居平 台模块和智能家居实际应用套件的 联动同步控制 。 通过 ZigBee 或无线数传模块组成无线网络，采集室内温度、湿度和光照度，实现燃气与烟雾探测、入侵探测、门窗防撬，紧急求助报警等功能，并将采集的数据通过 WiFi 模块传输到服务器，对模拟的家电设备进行控制功能。 智能家居系统结构如下图所示： 第 - - 页 4 4 4.2 智能农业系统 采用无线传感网络技术，可定时采集空气温度、空气湿度、 CO2 浓度、光照强度，土壤温度和水分等，来获得作物生长的最佳条件，通过自动调节温室环境、实现温室集约化、网络化远程管理。 通过 ZigBee 或无线数传模块（ 433MHz）组成无线网络，通过传感控制节点将环境监测数据传输到服务器，并以图表方式显示给用户，当监测数据出现异常时，可利用软件网络实现对温室设备（温、光、气、水等）的自动控制。 智能农业系统结构如下图所示： 4.3 仓储管理系统 运用 超 高频 RFID 技术实现货物入库、出库、盘点、人员设备管理等操作流程。相对于条码管理技术等物流管理技术， RFID 技术不仅可以精确管理追溯到每件商品，并且通过固定 RFID 读卡器和 RFID 手持机等数据采集终端，操作更加简便快捷。 通过模拟 实际物流流程，让学习者 充分体验和感受物联网在物流中的应用，通过实训和课题创新达到提升综合运用和管理水平的目的。 智能仓储管理系统结构如下图所示： 第 - - 页 5 5 4.4 智能交通系统 模拟智能交通管理，对交通灯进行一个可视可控的管理，可以处理特殊情况的管理，软件可选择性连接摄像头，对实时路况进行监视。易学、易操作，系统响应速度快，尤其是数据读取、展示方面实时更新速度快，没有延迟，实现了系统展示与现场一致。交通灯系统提供的交通模式均模拟日常交通规范，红黄绿灯转换时间等均严格按要求闪烁。系统支持 SOCKET 通信，能任意对地址和端口进行修改，同时 集成交通灯指引必要功能，用户只需操作功能面板上的按钮即可实现交通指引。 智能交通系统结构如下图所示： 第 - - 页 6 6 4.5 管理控制系统 管理控制区是整个 物联网创新应用实训台 的核心控制区，通过串口对其它功能区域所有模块进行配置管理，同时学生可根据需要学习不同功能模块的无线传输方式及不同采集模块的采集方式。例如，智能家居默认由 ZigBee 节点 +WiFi网关组成，智能农业由 433 节点 +WiFi 网关组成，学生可创新应用实现 ZigBee或 433 无线 2 模式的智能家居与智能农业系统。 控制管理系统结构如下图所示： 4.6 显示管 理系统 显示管理区由编程控制电脑、显示器、 A8 开发平台及摄像头组成，配合相关软件实现对实训平台的综合管理、控制与结果显示。 第 - - 页 7 7 4.7 物联网 创新 应用 实训台管理软件 该软件运行于 Windows 操作系统的设备平台上，使用 Java 语言开发，软件采用定制开发，根据用户需求加入不同功能。以应用为主导，涵盖智能家居、智能农业、仓储物流、智能交通等应用领域；以感知层、网络层、应用层为设计理念，具有多种传感器数据的采集，多种网络传输方式，多种设备控制等特点。通过对物联网行业应用的模拟，加强学生对物联网的感知和理解，使学生在实际 动手操作和理解相关原理之后能够选取其中部分组合开发兴趣或者创新实验。 部分软件截图如下： （智能农业手动控制界面） （智能农业自动控制） 第 - - 页 8 8 （远程调试界面） （智能家居控制系统） (灯光控制 ) 第 - - 页 9 9 5、实验内容 5.1 Zigbee 系列实验 实验 1、 Zigbee 开发环境搭建 实验 2、 CC2530 基础 I/O 控制实验 实验 3、 CC2530 AD 控制实验 实验 4、 CC2530 Time 控制实验 实验 5、 CC2530 串口控制实验 实验 6、 CC2530 Watch Dog 控制实验 实验 7、 CC2530 电源管理及睡眠定时管理控制实验 实验 8、 CC2530 LCD(128*64)控制实验 实验 9、 Basic RF 无线点灯实验 实验 10、基于 ZStack 的无线组网及点灯实验 实验 11、基于 ZStack 的串口及广播、组播实验 实验 12、基于 ZStack 的点对点通讯实验 实验 13、基于 ZStack 的星状组网实验 实验 14、基于 ZStack 的树状组网实验 实验 15、基于 ZStack 的安防报警实验 实验 16、基于 ZStack 的窗帘控制实验 实验 17、基于 ZStack 的磁检测传感器实验 实验 18、基于 ZStack 的 灯光控制实验 实验 19、基于 ZStack 的风扇控制实验 实验 20、基于 ZStack 的光敏传感器实验 实验 21、基于 ZStack 的火焰传感器实验 实验 22、基于 ZStack 的空调按钮实验 实验 23、基于 ZStack 的人体感应传感器实验 实验 24、基于 ZStack 的温湿度传感器实验 实验 25、基于 ZStack 的烟雾检测传感器实验 实验 26、基于 ZStack 的应急按钮实验 实验 27、智能家居系统综合实验 第 - - 页 10 10 5.2 STC 系列实验 实验 1、 STC 单片机开发环境搭建 实验 2、 IO 口准双向输出实验 实验 3、定时器 实验 4、串口通信实验 实验 5、掉电保存实验 实验 6、 ADC 转换实验 实验 7、 433MHz 无线通信实验 实验 8、 SHT10 土壤型温湿度传感器实验 实验 9、风机换气实验 实验 10、光敏传感器实验 实验 11、光照模拟实验 实验 12、加热模拟实验 实验 13、水阀控制实验 实验 14、温湿度传感器实验 实验 15、烟雾检测传感器实验 实验 16、智慧农业系统综合实验 5.3 综合类实验 实验 1、 Wifi 模块配置实验 实验 2、 设备的测试与调试实验 实验 3、 物联网工业模拟交通灯应用管理软件实操实验 实验 4、 Java 软件系统安装实验 实验 5、 智能家居系统使用实验 实验 6、 智慧农业操作实验 实验 7、 服务器搭建与开发实例 实验 8、 物流仓储物联网体验系统实验 实验 9、 物联网人员管理软件用户使用实验 实验 10、 摄像头简易安装及使用实验 第 - - 页 11 11 6、 实验例程 6.1 Zigbee 系列实验 - 实验 2、 CC2530 基础 I/O 控制实验 6.1.1 实验目的 A、 学习 CC2530 普通 I/O 口控制 LED 的操作 B、 学习按键控制 CC2530 的 I/O 口操作 C、 学习 CC2530 外部中断控制 LED 灯操作 6.1.2 实验过程 Step 1 使用 P10、 P11、 P14 口 为输出口，驱动 LED1/LED2/LED3 。 Step 2 实验相关寄存器： P1,P1DIR,简单介绍如下 P1(0x90) P17:0 可位寻址的 I/O 寄存器 P1DIR(0xFE) P1 口输入输出设置寄存器， 0：输入， 1：输出 Step 3 程序功能：实现三个 LED 灯循环显示 Step 4 用 IAR 软件编写软件并下载，查看调试结果。 Step 5 使用 P10、 P11、 P14 口为输出口，驱动 LED1/LED2/LED3 ； P01 口为按键 S1 信号输入口。 Step 6 实验相关寄存器： P1,P1DIR,P0SEL,P0INP,P0,P0DIR（ P1 口已介绍过，详细寄存器功能说明请参阅 CC2530 Datasheet.pdf） P0SEL(0xF3) P0 7:0功能设置寄存器，默认设置为普通 I/O 口 P0INP(0x8F) P07:0作输入口时的电路模式寄存器 P0(0x80) P07:0可位寻址的 I/O 寄存器 P0DIR(0xFD) P0 口输入输出设置寄存器， 0：输入， 1：输出 Step 7 程序功能：本实验程序实现按键控制 LED 灯：开机按键一次， LED1 灯亮；按键两次， LED3、 LED2、 LED1 依次闪烁；按键三次， LED1、 LED2、 LED3依次闪烁；按键四次， LED1、 LED2、 LED3 灯灭，如此循环。 Step 8 用 IAR 软件编写软件并下载，查看调试结果。 Step 9 使用 P10、 P11、 P14 口为输出口，驱动 LED1/LED2/LED3 ； P01 口为高电平即按键 S1 信号输入 ,S1 采用外部中断方式输入，这样可以避免按键采用查询方式时因为时间检测问题而不够准确，即可能有时候检查不到按键的输入。 第 - - 页 12 12 Step 10 实验相关寄存器： P1,P1DIR,P0IEN,PICTL,P0IFG,IEN1（已介绍过就不再介绍，详细寄存器功能说明请参阅 CC2530 Datasheet.pdf） P0IEN(0xAB) P0 7:0中断掩码寄存器 . 0:关中断 1：开中断 PICTL（ 0x8C） P 口的中断触发控制寄存器 Bit0 为 P00:7的中断触发配置： 0：上升沿触发 1：下降沿触发 P0IFG(0x89) P07:0中断标志位，在中断发生时，相应位置 1. IEN1(0xB8) Bit5 为 P0 7:0中断使能位： 0:关中断 1：开中断 Step 11 程序功能：本实验程序用外部中断方式实现按键控制 LED 灯：开机按键一次， LED1 灯亮；按键两次， LED3、 LED2、 LED1 依次闪烁；按键三次， LED1、LED2、 LED3 依次闪烁；按键四次， LED1、 LED2、 LED3 灯灭，如此循环。 Step 12 用 IAR 软件编写软件并下载，查看调试结果。 6.1.3 实验报告 请在理解了 CC2530 的 IO 口控制的基础上，自己编写代码实现外部中断按键控制LED1,LED2,LED3 轮 流显示，即按一下 LED1 亮，按 2 下就 LED2 亮，按 3 下就 LED3亮。 7、设备清单 序号 设备名称 数量 单位 1 创新应用实训台 1 套 2 物联网创新应用实训台管理软件 1 套 第 - - 页 13 13 8、招标参数 设备清单及技术参数 序号 系统 名称 设备 名称 数量 单位 主要技术参数及备注 1 物联网创新 应用 实训台 创新应用实训台 1 套 智能家居系统 1、温湿度传感器模块 *1 芯片 /模块型号 :AM2321； 测量输出 :数字量； 测量范围 :温度 -4080 湿度 599.9%RH； 2、光照度传感器模块 *1 芯片 /模块型号 :GM5516； 测量输出 :数字量； 3、烟雾探测传感器模块 *1 芯片 /模块型号： MQ-2； 测量输出：数字量； 测量范围： 30010000ppm； 4、火焰探测传感器模块 *1 芯片 /模块型号： PD333-3B； 测量输出 :开关量； 5、人体感应传感器模块 *1 芯片 /模块型号 :RE200B； 测量输出 :开关量； 6、门磁检测传感器模块 *1 芯片 /模块型号：进口常开型 2*14 干簧管； 测量输出：开关量； 7、紧急呼救按键 *1 功能描述：自锁按钮 ,模拟紧急情况报警功能； 8、安防报警模块 *1 功能描述：闪烁报警指示灯 , 模拟报警； 第 - - 页 14 14 9、风扇控制模块 *1 尺寸： 40mm*40mm*10mm； 10、窗帘控制模块 *1 直径： 28mm； 工作电压： DC 5V； 步进角度： 5.625 x 1/64； 减速比： 1/64； 11、灯光控制模块 *1 功率： 1W； 12、空调控制模块 *1 功能描述：空调显示模块 , 模拟空调加热、制冷、开机、关机等功能； 13、 ZigBee 节点模块 *13 主芯片： CC2530； 工作频率： 2.4GHz； 工作协议： IEEE 802.15.4； 工作协议栈： Zigbee PRO/2007； 天线类型：板载天线； 14、 WiFi 网关模块 *1 板载 MCU： STC12C5A16S2 型 51 单片机； 无线标准： IEEE 802.11b、 IEEE 802.11g、 IEEE 802.11n； 无线传输速率：最高 11Mbps11b、 54Mbps11g、150Mbps11n； 频率范围： 2.4-2.4835GHz； 发射功率：最大 15dBm； 天线类型：板载天线以及 ufl 接口柔性天线； 工作模式： Client/Router/AP； 无线安全： WEP/WPA/WPA2； 第 - - 页 15 15 串口波特率： 50230400pbs ； TCP 连接数：可同时支持多达 20 个连接； UDP 连接数：可同时支持多达 20 个连接； 智慧农业系统 1、空气温湿度传感器模块 *1 芯片 /模块型号 :AM2321； 测量输出 :数字量； 测量范围 :温度 -4080 湿度 599.9%RH； 2、光照度传感器模块 *1 芯片 /模块型号 :GM5516； 测量输出 :数字量； 3、 CO2 浓度传感器模块 *1 芯片 /模块型号： MQ-2； 测量输出：数字量； 测量范围： 30010000ppm； 4、土壤温湿度传感器模块 *1 湿度测 量范围： 0 100%RH； 温度测量范围： -40 +123.8； 湿度测量精度： 4.5%RH； 温度测量精度： 0.5； 5、加热模拟模块 *1 功能描述：同空调模块，模拟加热功能； 6、风机模块模块 *1 尺寸： 40mm*40mm*10mm； 7、光照模拟模块 *1 功率： 1W LED 照明灯； 8、水阀控制模块 *1 功能描述：模拟开闸放水，实现对土壤微喷灌溉； 9、 433 无线数传模块 *9 第 - - 页 16 16 板载 MCU ： STC12C5A16S2 型 51 单片机； 射频芯片： CC1101 或同等级无线射频芯片； 工作频率： 431MHz478MHz （ 1KHz 步进）； 通信协议：无线 ModBus 通信协议； 调制方式： GFSK； 发生功率： 20mw（ 10 级可调）； 无线传输速率： 12009600bps； 传输距离：最远可达 200 米； 10、 WiFi 网关 *1 板载 MCU： STC12C5A16S2 型 51 单片机； 无线标准： IEEE 802.11b、 IEEE 802.11g、 IEEE 802.11n； 无线传输速率：最高 11Mbps11b、 54Mbps11g、150Mbps11n； 频率范围： 2.4-2.4835GHz； 发射 功率：最大 15dBm； 天线类型：板载天线以及 ufl 接口柔性天线； 工作模式： Client/Router/AP； 无线安全： WEP/WPA/WPA2； 串口波特率： 50230400pbs ； TCP 连接数：可同时支持多达 20 个连接； UDP 连接数：可同时支持多达 20 个连接； 仓储管理系统 1、手持式特高频读卡器 *1 RFID 工作频率： 920Mhz-925Mhz； 支持 RFID 协议标准： EPC Gen2(ISO18000-6C)； 无线通信 : 无线网符合 IEEE802.11b/g 标准； 键盘功能键 : 25+1 字母数字背光键盘 柔软键盘，支持手写输入 ； 第 - - 页 17 17 标准电池 : 3.7V 2800mAh/3200mAh 锂离子电池； 2、固定式特高频读卡器 *1 工作频率： 840930MH； 支持协议： EPC C1 GEN2/ ISO 18000 -6C； 3、高频读卡器 *1 芯片类型： MRC522； 工作频率： 13.56MHz； 支持协议： ISO/IEC 14443 TYPE A； 读卡距离： 0-5cm； 4、 WiFi 网关模块 *1 板载 MCU： STC12C5A16S2 型 51 单片机； 无线标准： IEEE 802.11b、 IEEE 802.11g、 IEEE 802.11n； 无线传输速率：最高 11Mbps11b、 54Mbps11g、150Mbps11n； 频率范围： 2.4-2.4835GHz； 发射功率：最大 15dBm； 天线类型：板载天线以及 ufl 接口柔性天线； 工作模式： Client/Router/AP； 无线安全： WEP/WPA/WPA2； 串口波特率： 50230400pbs ； TCP 连接数：可同时支持多达 20 个连接； UDP 连接数：可同时支持多达 20 个连接； 5、纸质特高频标签 *10 适用载波频率： 860960MHz； 6、高频标签 *3 尺寸： 86 54 0.8-1.0mm； 适用载波频率： 13.56MHz； 智能交通系统 第 - - 页 18 18 1、红色 LED 指示灯 *4 工作电压： DC 24V； 2、黄色 LED 指示灯 *4 工作电压： DC 24V； 3、绿色 LED 指示灯 *4 工作电压： DC 24V； 4、 PLC 模块 处理器： 32 位 ARM Cortex-M3 处理器芯片； 工作电源 DC24V； 单机控制规模 36 点 MT+3DA36 路； I/O 输入输出： 20 路输入， 16 路输出； 运算速度 基本指令每步 0.01uS； 通信接口： RS232； 程序空间 256K； 5、 WiFi 网关模块 板载 MCU： STC12C5A16S2 型 51 单片机； 无线标准： IEEE 802.11b、 IEEE 802.11g、 IEEE 802.11n； 无线传输速率：最高 11Mbps11b、 54Mbps11g、150Mbps11n； 频率范围： 2.4-2.4835GHz； 发射功率：最大 15dBm； 天线类型：板载天线以及 ufl 接口柔性天线； 工作模式： Client/Router/AP； 无线安全： WEP/WPA/WPA2； 串口波特率： 50230400pbs ； TCP 连接数：可同时支持多达 20 个连接； UDP 连接数：可同时支持多达 20 个连接； 综合管理系统 第 - - 页 19 19 1、电脑 CPU:双核 2.0GHz 以上； 内存： DDR3 2G，支持双通道 硬盘： SATA 500G； 显示器：液晶 LED 19 寸以上； 2、 WiFi 摄像头 *1 像素：高灵敏度 1/4” CMOS 传感器， 30 万像素； 无线通信协议： IEEE WiFi 802.11b/g 标准； 其他功能：具有红外夜视功能、支持基于 IE 浏览器的 WEB 服务； 3、 USB 无线网卡 *1 无线标准： IEEE 802.11b、 IEEE 802.11g、 IEEE 802.11n； 无线传输速率：最高 11Mbps11b、 54Mbps11g、150Mbps11n； 频率范围： 2.4-2.4835GHz； 无线安全： WEP/WPA/WPA2； 用途描述： A8 网关外接用 USB 无线网卡，增加网关的 WiFi 通信功能； 物联网 创新应用实训台 管理软件 1 套 该软件运行于 Windows 操作系统的设备平台上，使用 Java 语言开发，软件采用定制开发，根据用户需求加入不同功能。以应用为主导，涵盖智能家居、智能农业、仓储物流、智能交通等应用领域； 以感知层、网络层、应用层为设计理念，具有多种传感器数据的采集，多种网络传输方式，多种设备控制等特点。通过对物联网行业应用的模拟，加强学生对物联网的感知和理解，使学生在实际动手操作和理解相关原理之后能够选取其中部分组合开发兴趣或者创新实验。 第 - - 页 20 20 实验内容 1 组 1 Zigbee 系列实验 实验 1、 Zigbee 开发环境搭建 实验 2、 CC25