物联网综合实训平台

物联网工程综合实训平台

崔铎政

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目录

一、项目背景 (3)

二、系统规划与设计 (3)

2.1系统设计指导思想 (3)

2.2系统设计总体目标 (4)

三、系统方案设计 (5)

四、系统结构 (6)

五、系统组成 (7)

5.1硬件系统组成 (7)

5.2软件系统组成 (7)

5.3系统介绍 (7)

5.3.1通信管理平台 (7)

5.3.2多用户多权限环境监测系统 (8)

5.3.3RFID学习系统 (8)

5.3.4物联网传感器系统 (8)

5.3.5UHF读写器教学系统 (8)

5.3.6UHF发卡教学系统 (9)

5.3.7HF读写器教学系统 (9)

5.3.8家校通系统 (9)

六、实验清单 (10)

八、设备参数 (12)

九、设备报价 (13)

一、项目背景

物联网将物理世界网络化、信息化，对传统的分离的物理世界和信息空间实现互联和整合，代表未来网络发展的趋势，继计算机、互联网在之后，物联网引领了信息产业革命的又一次浪潮，其主要特征是通过射频识别（RFID）等信息传感设备，按照约定的协议，将任何物品与互联网相连接，进行信息交换和通讯，以实现智能化监控和管理。目前，物联网理论与技术已成为各国竞争的焦点和制高点。

物联网技术和产业的发展，将是信息产业领域未来竞争的制高点和产业升级的核心驱动力。物联网概念是庞大和丰富的，其中涵盖了大量现有的专业门类和技术体系，而在其系统集成和应用端，可以说物联网技术将能够应用于工业、农业、服务业、环保、军事、交通、家居等几乎所有的领域。

2009年8月7日，国务院总理温家宝视察无锡中科院高新微纳传感网工程技术研发中心时发表重要讲话：提出了“在激烈的国际竞争中，迅速建立中国的‘传感信息中心’或‘感知中国’中心”的重要指示；2009年11月3日《让科技引领中国可持续发展》的讲话中，温家宝总理再次提出“要着力突破传感网、物联网关键技术，及早部署后IP时代相关技术研发，使信息网络产业成为推动产业升级、迈向信息社会的‘发动机’”。2010年两会期间，物联网再次成为热点话题。随着感知中国战略的启动及逐步展开，中国物联网产业发展面临巨大机遇。

目前，物联网技术还属于一个新兴技术，正在快速发展。学习与掌握物联网的技术理论，发展方向及其行业应用是目前高等教育的核心目标。2010年最新的教育部通知已将物联网、传感网络作为战略性新兴产业相关专业的重点，开始鼓励各高校申报相关专业。

可以预见，在不久的将来，无线传感网络将给我们的生活带来革命性的变化。

RFID技术作为物联网技术的核心应用，市场前景广阔。高校物联网课程开展普遍还不具备丰富的实验课程和实验环境。本方案充分考虑系统实用和学生参与，使学生对物联网的认知不仅仅停留在理论上而是结合实际使学生学到可以直接用于实际环境的知识。

二、系统规划与设计

2.1系统设计指导思想

物联网实训室设计本着以下几条原则实施：

1）技术主流先进的原则：现物联网行业正是井喷式发展时期，硬件资源、软件资源均未形成统一协议，因此物联网实训室必须从硬件选型、软件选型方向上趋于主流，让学生对现主流技术进行认知学习，以便学生毕业后从事物联网相关的技术工作。

2）所用即所学的原则：为加强教学应用技术与行业主流应用技术的共通性，本着所用即所学的原则，本系统为硬件主体部分预留足够的接口加强系统的兼容性、扩展性，以供未来5-10年即将诞生的硬件资源连接，软件系统的设计以框架结构为主，以便软件功能需求增加时，简化软件的开发对接工作。

3）经济实用型原则：物联网智能实训室本着功能强大，设备选型性价比高的思想建设，本公司在通信实验室系统的硬件选型上慎之又慎，各大板块都在最低成本的基础上开发出最丰富的实训功能，与软件开发人员开发的各种高度仿真的应用软件贴合紧密，最大限度的降低资源浪费。

4）贴合高校需求原则：本公司严格按照通信类专业以及物联网专业的人才培养计划来设计此次物联网通信实训室，保证每一项功能的开发都高度贴合学院的人才培养目标，并为实训室后期的维护升级提供技术支持，解决学院后顾之忧，为学院的硬件基础设施建设添砖加瓦。

2.2系统设计总体目标

让学生了解物联网及相关核心技术

让学生掌握物联网应用开发技能

让学生掌握物联网工程实施技术

三、系统方案设计

物联网工程综合实训平台由家校通与环境检测两个企业级项目组成。综合实训平台将两个系统拆分为多个模块，学生通过模块化的学习，了解整个系统的组成与实现过程。从单模块的学习到多模块的组合，最后到完整系统的搭建，使学生循序渐进的完成一个企业项目的实现过程。

实训平台模块主要分为RFID相关、传感器相关、控制器相关、C#编程相关、Java编程相关、Android编程相关、Web编程相关。各模块间可随意组合成独立系统，使学生了解系统各部分之间的相关联动。

，控制加湿器开关，控制LED灯开关。

C#模块功能包括：环境监测客户端设计，传感器数据传输，i/o控制器控制，温度自动控制加热灯开关，湿度自动控制加湿器开关，二氧化碳浓度自动控制排气扇开关，甲醛浓度自动控制报警器开关，光照度自动控制LED灯开关。

And roid模块功能包括：环境检测app设计，通过移动平台发送数据至服务器，通过移动平台获取湿度传感器数据，通过移动平台控制加湿器开关，通过移动平台设置湿度监控自动控制加湿器开关。

Web模块功能包括：环境检测web设计，通过web发送数据至服务器，通过web获取温度传感器数据，通过web控制加热灯开关，通过web设置温度监控自动控制加热灯开关。

本实训系统提供家校通项目与环境检测项目的开发指导手册，其中包括各功能的目标、原理、实现思路、实现方法、实现过程，通过指导手册的学习与动手实践的过程可以了解企业项目实现的所有步骤，使学生提前感受企业氛围，为将来踏入社会，从事物联网相关工作提供实战经验。

四、系统结构

系统结构图

五、系统组成

物联网通信开发系统是针对高等职业院校通信类专业及物联网专业开发的研发类综合实训平台。本系统由物联网硬件设备和配套软件模块组成。

5.1硬件系统组成

1.RFID设备：HF/UHF读写器；开发专用HF/UHF电子标签；

2.检测传感设备：温湿度传感器、粉尘传感器、光照传感器、烟雾传感器、可燃气体传感器、甲醛传感器、电流传感器、CO2浓度传感器；

3.工控设备：8路I/O控制模块、5路无线I/O控制模块（zigbee）；

4.信息传输设备：485专用数据转换器、232专用数据转换器、3G网络通信模块、工业级无线路由器、

5.2软件系统组成

1.通信管理平台；

2.多用户多权限环境监测系统；

3.RFID学习系统；

4.物联网传感器系统；

5.UHF读写器教学系统；

6.UHF发卡教学系统；

7.HF读写器教学系统；

8.远程通信展台系统。

5.3系统介绍

5.3.1通信管理平台

通信管理平台系统分为客户端、移动端、服务端三部分。

系统客户端采用C#语言开发，基于.net framework4.5平台，采用WPF框架进行开发，简洁明了，具有良好的用户体验；支持WIFI、3G、串口、网口等多种通讯方式接口，可根据教学需求自由选择，为便于教学，系统服务器具有统一管理功能。

strap响应式布局和Vue.js前端框架，供学生通过pc端或移动端查询实验数据，并与终端进行联动。

提供实验手册，指导教师与学生进行基本实验操作；提供系统代码文件，供学生们学习及二次开发。

5.3.2多用户多权限环境监测系统

多用户多权限环境检测系统采用了本公司自行研制“多用户接口技术”，有效解决了不同工作台的统一管理问题，满足了整班建制的实践性教学需求，不同用户可通过IC卡来获得系统的不同权限；通过RS232、RS485、WIFI、ZigBee、网线、光纤等通信方式来进行系统自由组合；并且能够通过移动端（IOS&Android）、PC端来远程进行实验操作；

5.3.3RFID学习系统

RFID学习系统提供HF基础知识学习、UHF基础知识学习、IC卡基础知识学习，PC端、移动端（IOS&Android）能够通过RS232、RS485、WIFI、网线、光纤等通信方式对阅读器进行操作；通过基础实验的练习可使学生了解RFID应用系统的行业主流环境，并可根据家校通案例的学习，使学生将知识网络融汇贯通。

5.3.4物联网传感器系统

物联网传感器系统提供温湿度、烟雾、可燃气体、甲醛、粉尘传感器、电流传感器模块调试学习，PC端、移动端（IOS&Android）可通过RS232、RS485、WIFI、网线、光纤等通信方式对传感器模块进行系统组合并进行实验操作；系统提供智慧农业项目学习案例、智能冷库项目学习案例、环境检测项目学习案例、能耗管理项目学习案例，支持学生自由组合搭建案例。

5.3.5UHF读写器教学系统

UHF读写器教学系统支持RS232\RJ45读取UHF TID区、读取\写入UHF EPC区、UHF USER 区；支持Socket Serve读取\写入UHF EPC区、UHF USER区；支持Socket Client读取\写入UHF

EPC区、UHF USER区；支持EPC、Bar Code转换项目开发；支持符合EPC Global标准的18000-6C、EPC G2标签解析开发；支持通信系统开发教学项目开发。

5.3.6UHF发卡教学系统

UHF发卡教学系统支持RS232\RS485读取UHF TID区、读取\写入UHF EPC区、UHF USER 区；支持Socket Serve读取\写入UHF EPC区、UHF USER区；支持Socket Client读取\写入UHF EPC区、UHF USER区；支持EPC、Bar Code转换项目开发；支持符合EPC Global标准的18000-6C、EPC G2标签解析开发；支持通信系统开发教学项目开发。

5.3.7HF读写器教学系统

HF读写器教学系统满足RFID项目开发教学实验功能并提供配套教学软件；支持USB方式识别M1标签TAG ID项目开发、M1标签密码修改项目开发、对M1标签加减值项目开发、对M1标签区及读写块开发；支持家校通RFID身份识别开发。

5.3.8家校通系统

家校通系统为本公司一个应用成熟的系统，通过家校通系统模拟实际场景应用，加强学生对物联网通信应用的认识，激发学生学习兴趣。

本系统由物联网通信实验室管理系统进行控制，当管理系统与硬件设备连接成功后，将根据硬件设备数据流向，依次点亮展示系统上的指示灯，形象的向学生们展示数据在系统网络中的传输过程，增强对相关理论的深刻理解和融会贯通。

物联网技术是一门全新的应用性很强的综合学科，需要在实践中体会，本系统将使学生毕业时更适应企业的工作环境，成为企业需求的优秀人才。

六、实验清单

实验

编号

实验名称实验目标

家校通系统

1UHF标签读卡使用UHF读卡器读取卡号

2阅读器本地数据传输了解阅读器本地传输原理

3人员出入校园判断了解家校通进出判定方法

4RFID卡号解析学习数据解析规则

5服务器间的光纤通讯了解光纤通讯原理

6移动终端消息推送了解移动终端消息推送原理

7UHF发卡器授权发卡了解UHF发卡器工作流程

8HF发卡器授权发卡了解HF发卡器工作流程

9学生考勤监控程序了解家校通考勤原理

10家长识别程序了解家校通识别原理

11家校通APP设计学习移动终端设计基础

12家校通APP-注册模块学习移动终端注册功能编程

13家校通APP-订阅模块学习移动终端订阅功能编程

14家校通APP-考勤记录模块学习移动端考勤记录功能编程

15家校通APP-设置模块学习移动端设置功能编程

16家校通web设计学习web设计基础

17家校通web学生信息管理模块学习web页面学生信息管理功能编程18家校通web-家长信息管理模块学习web页面家长信息管理功能编程19家校通web-班级信息管理模块学习web班级信息管理功能编程

环境监测系统

1采集温度数据使用温度传感器采集数据

2采集湿度数据使用湿度传感器采集数据

3采集光照度数据使用光照度传感器采集数据

4采集粉尘浓度数据使用粉尘传感器采集数据

5采集二氧化碳浓度数据使用二氧化碳传感器采集数据

6采集电流数据数据使用电流传感器采集数据

7采集甲醛浓度数据使用甲醛传感器采集数据

8采集可燃气体浓度数据使用可燃气体传感器采集数据

9控制报警灯开关使用通讯控制主机控制报警灯开关10控制加热灯开关使用通讯控制主机控制加热灯开关11控制排气扇开关使用通讯控制主机控制排气扇开关12控制加湿器开关使用通讯控制主机控制加湿器开关13控制LED灯开关使用通讯控制主机控制LED灯开关

14温度自动控制加热灯开关使用通讯控制主机控制加热灯自动开关15湿度自动控制加湿器开关使用通讯控制主机控制加湿器自动开关16二氧化碳浓度自动控制排气扇开关使用通讯控制主机控制排气扇自动开关17甲醛浓度自动控制报警灯开关使用通讯控制主机控制报警灯自动开关18光照度自动控制LED灯开关使用通讯控制主机控制LED灯自动开关19环境监测界面设计（浏览器端）学习环境检测web端界面设计

20通过web发送数据至服务器了解web端与服务器数据交互原理21通过web获取温度传感器数据学习web端与传感器数据交互

22通过web控制加热灯开关学习web页面控制加热灯

23通过web设置温度监控自动控制加热

灯开关

使用web页面控制加热灯自动开关

24环境监测界面设计（移动端）学习环境检测系统移动端界面设计25通过移动平台发送数据至服务器学习移动端与服务器数据交互原理26通过移动平台获取温度传感器数据学习移动端与传感器数据交互27通过移动平台控制加热灯开关学习移动终端控制加热灯

28通过移动平台设置温度监控自动控

制加热灯开关

使用移动终端控制加热灯自动开关

七、设备参数

八、设备报价