移动互联网嵌入式物联网人工智能创新实验室：智能制造实训平台

1、1.1人工智能实训平台(智能制造)1.1.1图文介绍基本介绍：智能制造实训平台(AI-IIOTP)是针对于工业互联网架构设计的智能制造实训平台，系统运用了人工智能、物联网、嵌入式、大数据、移动应用等新兴技术，同时内置工业、 、 、 、 、 、 一、 、 . 、 . . . 一、 . .互联云平台，为高校相关学科专业升级和改革提供教学、实验和科研支撑。M 11 /智能制造实训平台能够满足工业互联网的教学、实训课程需求，包括：工业自动化控制、物联网应用技术、机器视觉技术、机器语音技术、机器人操作系统、组成部分：智能制造实训平台提供工业互联网三层架构的软硬件资源，包括：设备层、平台层、 应用层，为相

2、关教学提供配套的教学、实验、实训资源。智能制造AI甘能制造裳训 I 智陇边酷计尊 I siwms* I 如B隔育技术 I 机W人搔昨扉览 I 物神U就接术移弟应用Sin城应用智能制造AI甘能制造裳训 I 智陇边酷计尊 I siwms* I 如B隔育技术 I 机W人搔昨扉览 I 物神U就接术移弟应用Sin城应用*度据曾斯生S幽仓摩针拖白口机械胃视觉倒戏用碍同尚W黔剧单而主机参愀工ik障I工it互联云辎工ikffl桦HSH 菖1）智能制造实训平台设备层主要包含两个单元：工业组件、控制系统。工业组件：实训平台提供完整的一套生产制造流水线，包括：龙门送料台、生产流 水线、视觉分析仪、工业机械臂、冲压工

3、作台、仓库分拣台等系统，所有工业组件控制 系统独立，可以在实训台上任意组合安装。控制系统：实训平台集成AI边缘计算主机、多协议智能网关、PLC控制系统、ARM 控制系统等多种控制器。X? A/2）智能制造实训平台平台层基于工业互联云平台技术，提供数据的处理、运维、计 算和决策，包括三大单元：工业互联云平台、多协议工业网通、高性能边缘计算。工业互联云平台：实训平台提供基于工业互联云平台技术的智云物联数据中间件平 台，支持海量工业数据的接入、分类存储、数据决策、数据分析及数据挖掘。多协议工业网通：实训平台内置多网协议网关服务，为工业异构网络提供认证服务、 数据接入、地址解析、数据推送和网络配置等服

4、务，通过MQTT数据服务与工业互联云 平台通信。高性能边缘计算：实训平台集成高性能NPU AI计算单元，能够在本地运行神经网络模型，提供机器视觉等人【人工智能算法应用。3）智能制造实训平台应用层提供丰富的互联网和大数据应用，支持远程异地使用， 包括三大单元：可视化运维应用、工业互联网应用、大数据分析应用。可视化运维应用：采用H5可视化图表进行生产数据的直观展现和控制，能够实时进 行数据的更新和预警。工业互联网应用：基于工业互联网新思维设计的工业互联网应用。大数据分析应用：基于工业云平台存储的海量工业数据，通过大数据分析和推断， 为管理人员提供生产依据，为运维人员提供早期的预警和预测。4）智能制

5、造实训平台提供企业级教材和相关教学资源，能够完成工业自动化控制、 物联网应用技术、机器视觉技术、机器语言技术、智能边缘计算、智能制造实训等课程的实验和实训需求。实验截图:首页 瞬 分折 关于OQ:IXJOajwunun 卜nTApIMAI智能制造实训平台r 1y rawrlffi1.1.2产品参数设备部件参数指标实训平台提供完整的一套生产制造流水线，包括：龙门送料台、生产流 水线、视觉分析仪、工业机械臂、冲压工作台、仓库分拣台等系统，所 有工业组件控制系统独立，可以在实训台上任意组合安装。龙门送料台：主控制器采用高性能西门子PLC，配套激光扫描传感器，精确检测物料 是否就位。采用10寸高性能H

6、MI屏，具备良好人机交互功能；采用两 坐标定位系统，具备极高的重复定位精度；采用高性能伺服电机，动作 细分最高1/8000；采用12宫格料盘，满足多种加工场景要求；采用硅 胶气嘴抓取机构配合真空检测机构，保证抓取准确无误。生产流水线：A/X进口变频器控制，控制精度及稳定性高，交流变频电机配合齿轮变速箱 结构，可精确复现工业现场实际场景。变频调速速度范围达01m/s，能 够实现速度连续可调。采用高精度编码器实时测速及测距，保证测速测 距高精度；具备皮带偏移及磨损实时监测功能，实时监测皮带健康状况； 具备变频电机实时温度监测功能，实时监测电机健康状况;皮带长度1.3 米，宽16cm，极高的模拟了真

7、实生产场景。生产单元视觉分析仪： )采用全局曝光CCD，拍摄高速运动物体也无畸变；采用工业高像素CCD， CCD像素200W；相机高速usb，保证数据传输无延迟；采用传统免驱接 口硬件，即插即用，具有良好的兼容性与易用性；相机采用自动曝光自 平衡，在无外接补光源情况下也具有良好的拍摄与识别效果。工业机械臂：入主芯片采用不低于 Xilinx Zynq SoC，ARM-Cortex A9，7 系列 FPGA。 运行环境采用ProbotSys Linux。支持机器人正逆解、空间直线和圆弧 插补，插补周期125微秒。支持以太网和RS485。六轴串联关节机器人结构，最大运行半径650mm。防护等级不低于

8、IP54，全身高强度铝材。 本体自重15公斤，最大负载3公斤。重复定位精度0.1mm。内置齿轮 减速机，设计寿命达到15000小时。位绝对编码器，单圈脉冲32768位 置/速度/电流矢量三闭环控制。5.冲压工作台：气动旋转盘设计，每个冲程完成一个分度的旋转，简单可靠。采用5工 位设计，能够完成多种场景的加工模拟；采用进料出料检测设计，保证 加工动作的准确无误；采用低噪声的mini冲压气缸，精确配合旋转台， 完成冲压加工过程；所有活动部件安装位置传感器，精确监测每个动作的到位与归位状态，保证动作执行准确无误；旋转台旋转速度可手动调 节。6,仓库分拣台：4仓位存储设计，采用高精度步进电机设计，配合

9、减速机构，实现直线 行走，取料放料。使用高精度步进电机细分器，步进电机最高细分精度 达到1/8000,位置定位精度及其精准。采用气动取料放料设计，配合真 空发生与检测结构，实现可靠的取料放料，采用光电和磁感检测传感器， 精确检测动作执行状态，同时提供可靠的行走限位保护。/yX智能制造实训平台集成AI边缘计算主机、多协议智能网关、PLC控制 系统、ARM控制系统等多种控制器，执行单元电机提供多种类型：交流 变频电机、直流伺服电机、步进电机，学生可以掌握多种控制系统的开 发和学习。z xSu边缘计算主机：采用Intel I7低功耗CPU，具备16G容量DDR4内存具备128G容量 SSD固态硬盘，

10、6个全串口（UART），8路USB接口，其中4个USB3.0 4个U SB2.0。具备1路HDMI接口，1路V GA接口，双匚AN 口，采用高 f速WIFI通讯，双天线设计（2.4G+5G），集成NPU神经网络计算单元。多协议网关：控制系统宽供电电压为9V-30VDC； 10M/100M以太网自适应，支持4G通讯；板载 32位工业级AT91SAM9x25作为核心，工作稳定。支持一键恢复出厂设 置。可软件配置工作参数，如传感器参数，通道，无线通道，模式等； 开机自动连接云服务器，数据实时上传与下发。支持DHCP，动态获取 IP地址；支持MODBUS-RTU 主机模式，符合标准modbus-rtu

11、的采集 或控制设备无缝接入。支持心跳包，无限次自动重连；采用标准导轨式 设计，-端子可插拔。控制系统PLC控制系统:采用西门子PLC，具备30点位IO，配置10寸HMI组态屏。支持485 modbusRTU通讯，以太网和HMI组态屏直接通讯。支持在线编程，完善 的外围控制和采集支持，支持三维坐标系定位和控制。支持本地和远程 两种控制模式，支持485 modbus-RTU远程编程控制。ARM控制系统：采用Cortex-M4 ARM内核，系统主频168MHz，具备高速数据处理能 力，具有192KRAM，提供复杂算法运行支撑能力，具有1M Flash运行 内存，能够运行复杂的。系统采用嵌入式实时操作

12、系统，控制和采集无 延时。4路继电器输出，支持对电磁阀类设备实时控制，具有16路数字 量输入，支持常规工业传感器无缝接入适配。具有1路频率量输出，具 备电机类控制能力。系统具备同时充当Modbus-RTU主机和从机能力，能够管理Modbus-RTU从机设备，同时也能做作为Modbus-RTU从机接入 到更复杂的控制网络。电机控制系统：执行单元电机提供多种类型：交流变频电机、直流伺服电机、步进电机， 学生可以掌握多种控制系统的开发和学习。传感检测系统：实训平台生产部件安装有各种传感器，通过Modbus、ZigBee、LoRa、LTE等网络进行数据的采集和监控，包括：转速监测、皮带偏移监测、设备

13、启停监测、气泵压力监测、设备温度监测、产品计数、电能计量、车间人温度、车间湿度、禁区监测等。/智联平台工业互联网平台是面向制造业数字化、网络化、智能化需求，构建基于 海量数据采集、汇聚、分析的服务体系，支撑制造资源泛在连接、弹性 供给、高效配置的工业云平台。智能制造实训平台提供面向教学服务的 智联工业云平台，提供工业数据的管理、工业数据的传输、工业数据的X式7智能分析等服务。次 工业云平台：七、实训平台提供基于工业互联云平台技术的智云物联数据中间件平台，支 持海量工业数据的接入、分类存储、数据决策、数据分析及数据挖掘。f工业多网通：厂实训平台内置多网协议网关服务，为工业异构网络提供认证服务、数

14、据 接入、地址解析、数据推送和网络配置等服务，通过MQTT数据服务与 工业互联云平台通信。AI边缘计算：实训平台计算单元内置AI中间件引擎，实现算法、模型、硬件、应用 的模块化统一接口，能够快速进行AI智联网应用开发。智联应用工业互联网技术融合了新兴互联网技术，将在各个行业广泛应用，并逐 步打造新的工业形态。工业互联网应用将工业数据延伸到互联网，让生 产制造与市场和消费者直接对接，由此导致产业模式、制造模式和商业 模式的重塑。1.可视化运维：实训平台提供可视化的监控大屏，通过工业互联网平台将生产现场的数 据进行实时大屏展示和故障及时预警。互联网应用：实训平台基于移动互联网应用技术，市场与生产直

15、接对接，催生更多更 新的商业应用和商业创新。大数据分析：实训平台源源不断的获取工厂实时数据，并存储到工业互联网平台，结 合大数据技术进行数据分析和挖掘，为生产决策、故障预警、生产报表 提供依据。匕久、其他资源*qfc. Jrr 、EI:实训平台提供多协议网关实现各种异构网络的互联互通，并最终与工业 云平台进行数据交互。网关内置智联网多网协议网关服务，通过MQTT 数据服务与工业互联云平台通信。Xxzr.针对工业现场的不同应用场景，不仅支持PLC、Modbus、RS485、RS232、 Ethernet等传统有线网络的数据接入，同时可接入ZigBee、LoRa、NB- oT、Wi-Fi、LTE等

16、无线传感网数据,，为异构网络提供认证服务、数据 接入、地址解析、数据推送和网络配置等服务。实训平台提供基于工业互联云平台技术的智云物联数据中间件平台，支 持海量工业数据的接入、分类存储、数据决策、数据分析及数据挖掘， 主要软件功能模块包括：消息推送、数据存储、数据分析、触发逻辑、A 1应用数据、位置服务、短信通知、视频传输等。实训平台采用最新的H5可视化应用技术，实现工厂全局数据的监控和 r/管理。基于工业云平台，可视化应用可以进行直观的图表进行动态的数 据展示和实时更新，同时支持远程异地进行监控和管理。同时工业云平 台海量存储的工业历史数据为大数据分析和决策提供了充分了数据，为 智能生产和柔

17、性生产提供参考依据。1.1.3课程资源智能制造实训平台能够满足人工智能相关专业工程实训的教学需求，可完成的主要 课程如下：课程名称课程内容课程大纲出版教材/推荐教材以智联网工程项目为核心， 通过6个实际项目案例（智 慧城市、智能家居、智慧农 业、智慧交通、智慧养老、 智慧工厂）讲解多个智联网 工程项目的应用软件开发 思路，通过实验实训讲解智 联网工程项目的应用开发 流程及具体实施方法等知 识点。通过本课程的学习可以使 学生掌握智联网项目的应 用软件开发思路，掌握面对 智联网项目设计时的处理 方法，掌握智联网项目应用 软件设计的具体实施细节， 通过站在策划者的角度策 划项目和站在开发者的角 度实

18、施项目使学生获得智、J 联网工程设计应用软件的 统筹和开发能力。1.智能家居工程设计（智能家居工程项目分析、智能门禁系统设计、电器远程控制系统设计、家居安防监控系统设计、家居环境采集系统设计、智能家居项目测试与总结）2.智慧城市工程设计（智慧城市工程项目分析、城市环境采集系统设计、城市智能以智联网工程项目为核心， 通过6个实际项目案例（智 慧城市、智能家居、智慧农 业、智慧交通、智慧养老、 智慧工厂）讲解多个智联网 工程项目的应用软件开发 思路，通过实验实训讲解智 联网工程项目的应用开发 流程及具体实施方法等知 识点。通过本课程的学习可以使 学生掌握智联网项目的应 用软件开发思路，掌握面对 智

19、联网项目设计时的处理 方法，掌握智联网项目应用 软件设计的具体实施细节， 通过站在策划者的角度策 划项目和站在开发者的角 度实施项目使学生获得智、J 联网工程设计应用软件的 统筹和开发能力。1.智能家居工程设计（智能家居工程项目分析、智能门禁系统设计、电器远程控制系统设计、家居安防监控系统设计、家居环境采集系统设计、智能家居项目测试与总结）2.智慧城市工程设计（智慧城市工程项目分析、城市环境采集系统设计、城市智能抄表系统设计、城市智能排水系统设计、城市路灯管理 系统设计、智慧城市项目测 试与总结）3.智慧农业工程设计（智慧 农业工程应用分析、农业气 象站系统设计、水质水位调1节系统设计、智能大

20、棚管理 系统设计、养鸡场环境监测系统设计、智慧农业项目测试与总结）内部教材（已完稿），预计出版时间2021-02-01智慧交通工程设计（智慧 交通工程项目分析、城市交 通管理系统设计、城市道路 监控系统设计、停车场管理 系统设计、交通道路养护系 统设计、智慧交通项目测试 与总结）智慧养老工程设计（智慧 养老工程项目分析、养老安 防监控系统设计、医疗数据 采集系统设计、老人紧急呼叫系统设计、智能电器控制 系统设计、智慧养老项目测 试与总结）6.智慧工厂工程设计（智慧 工厂工程项目分析、人员入 侵抓拍预警系统设计、实验 室管理系统设计、工业自动 化系统设计、仓储环境管理 系统设计、智慧工厂项目测

21、试与总结）人 Jzwmas觉随素IWJOjL J =- 机器视觉技术机器视觉技术作为人工智 能在感知领域的重要应用 分支之一，是目前人工智能 全面应用落地的成熟技术。 本课程主要介绍机器视觉 的基本理论、图像处理方 法、主流算法及框架、机器 视觉云接口及服务、机器学 习应用等，通过项目驱动式 案例及实验进行教学，让学 生掌握机器视觉的基础知 识和常用开发技术，为后续 深度学习/神经网络学习提 供扎实的基础。机器视觉技术基础（图像 硬件系统、图像软件系统、O penCV开发框架）C机器视觉技术算法（图像 变换、图像分割、图像特征、 图像边缘）、机器视觉技术应用（光学 字符、人脸识别、目标识别、

22、百度图像识别）深度学习视觉应用（图像 分类、图像识别、视频识别）机器视觉技术案例（人证 闸机、智能停车、智能手势交 互）内部教材（待完成），预 计出版时间2021-09-01 前自晒吉ttag“ 机器语言技术机器语言技术包括自然语 言处理技术和语音语义识 别技术两大类，是目前人工 智能领域应用最为广泛的 技术，也是未来最有价值的 应用技术。本课程主要介绍 机器语言的基本理论、自然 语言处理方法、语音语义识智能语音技术基础（语音 识别、语音合成、语音唤醒、 声纹识别）智能语音技术算法（声源 定位、语音增强、噪音消除、 回响消除）智能语音技术应用（谷歌 语音平台、讯飞语音平台、百内部教材（待完成），预 计出版时间2021-09-01 前另叭主流算法及框架、机器 语言云接口及服务、机器学 习应用等，通过项目驱动式 案例及实验进行教学，让学 生掌握机器语言的基础知 识和常用开发技术，为后续 深度学习/神经网络学习提 供扎实的基础。度语音平台、kaldi神经网络架构语音识别）4.智能语音技术案例（智能音箱、智能家居、智能翻译）以智联网工程项目为核心， 通过6个实际项目案例（智 慧城市、智能家居、智慧农 业、智慧交通、智慧