SBWIW-I型物聯(lián)網(wǎng)—智能家居綜合實(shí)訓(xùn)系統(tǒng)

一、概 述
傳感網(wǎng)/物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)是面向21世紀(jì)的，具有非常廣闊的市場(chǎng)前景的巨大市場(chǎng)。根據(jù)物聯(lián)網(wǎng)的三層特征，首先對(duì)于物聯(lián)網(wǎng)感知層的教學(xué)，平臺(tái)提供了多種射頻識(shí)別和傳感器節(jié)點(diǎn)和路由器網(wǎng)絡(luò)等硬件和網(wǎng)絡(luò)協(xié)議的和數(shù)據(jù)采集控制軟件等資源。對(duì)于物聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)層教學(xué)，平臺(tái)提供了功能強(qiáng)大的以ARM處理器為內(nèi)核的網(wǎng)關(guān)硬件和自主研發(fā)的網(wǎng)關(guān)核心軟件，不僅能完成多種無線網(wǎng)絡(luò)管理，傳感器和射頻識(shí)別信息處理，而且還可以通過不同無線和有線網(wǎng)絡(luò)路徑，將數(shù)據(jù)傳輸?shù)轿锫?lián)網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)中心服務(wù)器數(shù)據(jù)庫(kù)和互聯(lián)網(wǎng)；平臺(tái)網(wǎng)絡(luò)監(jiān)控軟件，可以在PC上直觀方便的完成對(duì)各種網(wǎng)絡(luò)的監(jiān)控、數(shù)據(jù)庫(kù)管理、網(wǎng)絡(luò)維護(hù)和拓?fù)?span>/曲線顯示，并且具有無線網(wǎng)絡(luò)狀態(tài)監(jiān)控等多種高級(jí)網(wǎng)絡(luò)監(jiān)控功能。物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用層的教學(xué)開發(fā)，用戶可以使用平臺(tái)提供的感知層，網(wǎng)絡(luò)層部件，像搭建積木一樣，構(gòu)建不同的應(yīng)用系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)智能交通，智慧城市，智慧農(nóng)業(yè)，智能家居等等應(yīng)用。
物聯(lián)網(wǎng)是一種通過射頻識(shí)別、紅外感應(yīng)器、定位系統(tǒng)、激光掃描器等信息傳感設(shè)備，按約定的協(xié)議，把任何物品與互聯(lián)網(wǎng)連接起來，進(jìn)行信息交換和通訊，以實(shí)現(xiàn)智能化識(shí)別、定位、跟蹤、監(jiān)控和管理的網(wǎng)絡(luò)。該技術(shù)是集傳感技術(shù)、通信技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)、控制技術(shù)等多種技術(shù)于一體的綜合應(yīng)用學(xué)科。物聯(lián)網(wǎng)由應(yīng)用層、網(wǎng)絡(luò)層、感知層等三層結(jié)構(gòu)組成。

物聯(lián)網(wǎng)的一般體系結(jié)構(gòu)
物聯(lián)網(wǎng)的用途極為廣泛，遍及智能交通、環(huán)境保護(hù)、政府工作、公共安全、智能家居、工業(yè)監(jiān)測(cè)、個(gè)人健康、現(xiàn)代物流、智能電網(wǎng)等多個(gè)領(lǐng)域（見下圖），其前景非常廣闊。物聯(lián)網(wǎng)被稱為繼計(jì)算機(jī)、互聯(lián)網(wǎng)之后，世界信息產(chǎn)業(yè)的第三次浪潮。

物聯(lián)網(wǎng)的應(yīng)用
其中智能家居是目前物聯(lián)網(wǎng)發(fā)展較快的一個(gè)典型應(yīng)用，是物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的一個(gè)縮影。智能家居是以住宅為平臺(tái)，兼?zhèn)浣ㄖ⒕W(wǎng)絡(luò)通信、信息家電、設(shè)備自動(dòng)化，集系統(tǒng)、結(jié)構(gòu)、服務(wù)、管理為一體的高效、舒適、安全、便利、環(huán)保的居住環(huán)境。
可以預(yù)計(jì)，未來社會(huì)對(duì)智能家居行業(yè)高技能人才的需求會(huì)越來越多，高校、職業(yè)院校的專業(yè)設(shè)置和人才培養(yǎng)也應(yīng)緊緊圍繞社會(huì)和行業(yè)的需求展開，電子信息類專業(yè)作為我國(guó)高職院校中開設(shè)數(shù)量最多的專業(yè)，在智能家居方向的人才培養(yǎng)迫在眉睫。同時(shí)，智能家居的技術(shù)構(gòu)成與電子信息專業(yè)的課程設(shè)置具有高度的重合性也為智能家居方向的人才培養(yǎng)提供了便利，也就是說電子信息專業(yè)是開展物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用-智能家居教學(xué)的。
二、本系統(tǒng)的特點(diǎn)
1、跟蹤電子信息技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)
物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)是近幾年發(fā)展起來的一門綜合性應(yīng)用技術(shù)，將對(duì)未來社會(huì)的發(fā)展和人們的生活產(chǎn)生深遠(yuǎn)的影響。本實(shí)訓(xùn)教學(xué)環(huán)境項(xiàng)目以智能家居為載體，通俗易懂。融合了射頻識(shí)別、電子技術(shù)、嵌入式技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)和系統(tǒng)集成，完整地表達(dá)了一個(gè)物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)的體系結(jié)構(gòu)和運(yùn)行原理。
2、理念的性
本系統(tǒng)緊扣當(dāng)前物聯(lián)網(wǎng)發(fā)展的熱門應(yīng)用領(lǐng)域和發(fā)展趨勢(shì)，從一開始設(shè)計(jì)就考慮到了物聯(lián)網(wǎng)未來若干年的政策傾向、技術(shù)和應(yīng)用趨勢(shì)，在目前國(guó)內(nèi)較早地提出在高校教育中引入物聯(lián)網(wǎng)教學(xué)、實(shí)訓(xùn)平臺(tái)的理念，并做了大量的市場(chǎng)調(diào)研和技術(shù)積累工作，國(guó)內(nèi)高等教育領(lǐng)域物聯(lián)網(wǎng)教學(xué)平臺(tái)的空白；
2、內(nèi)容上的高度集成性
與其它實(shí)訓(xùn)平臺(tái)相比，本系統(tǒng)由于囊括了物聯(lián)網(wǎng)基本通信和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、RFID技術(shù)、傳感和控制技術(shù)、嵌入式系統(tǒng)工程開發(fā)技術(shù)和智能家居應(yīng)用等各大部分，把這些原先分散的學(xué)科和技術(shù)融合在一起集成到一個(gè)實(shí)訓(xùn)平臺(tái)上，能更有效的引導(dǎo)學(xué)生從小型的實(shí)驗(yàn)式項(xiàng)目開發(fā)一步一步的深入到系統(tǒng)級(jí)的項(xiàng)目開發(fā)上來；
3、功能上的實(shí)用性
我們將各種的物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)適當(dāng)解剖，尋找物聯(lián)網(wǎng)實(shí)際應(yīng)用與教育實(shí)際情況的交叉點(diǎn)，將這些交叉點(diǎn)作為本系統(tǒng)的主要內(nèi)容，這樣既能緊扣當(dāng)今物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的發(fā)展潮流，同時(shí)兼顧了高校物聯(lián)網(wǎng)教育的實(shí)際情況，讓學(xué)?？梢杂械姆攀福寣W(xué)生可以輕松、高校的掌握這些物聯(lián)網(wǎng)的實(shí)用技術(shù)；
4、結(jié)構(gòu)上的靈活性
本系統(tǒng)大量引入模塊化的設(shè)計(jì)思想，教師和學(xué)生可以根據(jù)自己需要將各種模塊隨意組合起來搭建各種適合自己的學(xué)習(xí)情境，有效的幫助學(xué)生完成課程設(shè)計(jì)、課外實(shí)踐活動(dòng)和學(xué)術(shù)比賽；
5、實(shí)訓(xùn)項(xiàng)目的可擴(kuò)展性
經(jīng)過我們精心的設(shè)計(jì)，實(shí)訓(xùn)環(huán)境不受企業(yè)產(chǎn)品的設(shè)計(jì)限制，教師在設(shè)計(jì)實(shí)訓(xùn)項(xiàng)目時(shí)擁有更大的發(fā)揮空間，而且還可以與本公司開展開源項(xiàng)目合作開發(fā)，有目的、有重點(diǎn)地發(fā)展校企合作；
6、操作上的安全性
實(shí)訓(xùn)平臺(tái)中充分地考慮了學(xué)生操作上的誤區(qū)，設(shè)計(jì)了大量有效的保護(hù)功能，讓學(xué)生可以安全、可靠地進(jìn)行項(xiàng)目學(xué)習(xí)、實(shí)踐和二次開發(fā)。
三、實(shí)訓(xùn)環(huán)境設(shè)計(jì)理念
1、各種技術(shù)匯集一身
物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)集成了RFID技術(shù)、傳感技術(shù)、通信技術(shù)、智能控制和智能數(shù)據(jù)處理等眾多技術(shù)于一身，所涉及學(xué)科領(lǐng)域之廣、技術(shù)門類之多導(dǎo)致很難在教學(xué)中全部講授，必須在物聯(lián)網(wǎng)這個(gè)大范疇下找到一個(gè)應(yīng)用子集，讓學(xué)生能親手去接觸、學(xué)習(xí)和實(shí)踐，這樣才能培養(yǎng)出具有系統(tǒng)級(jí)實(shí)踐能力的高素質(zhì)物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)應(yīng)用人才。智能家居就是物聯(lián)網(wǎng)范疇中一個(gè)很好的應(yīng)用子集，本物聯(lián)網(wǎng)實(shí)訓(xùn)環(huán)境以通俗易懂的智能家居系統(tǒng)為案例，從單個(gè)家用電器的智能控制的實(shí)訓(xùn)開始，到智能家電的網(wǎng)絡(luò)控制，最后到整個(gè)智能家居系統(tǒng)的集成和調(diào)試。
2、系統(tǒng)設(shè)計(jì)充分地考慮了單一技術(shù)和系統(tǒng)集成能力的培養(yǎng)
系統(tǒng)采用網(wǎng)孔板和功能模塊化的設(shè)計(jì)理念，使學(xué)生既能對(duì)各模塊、單一技術(shù)的認(rèn)識(shí)、安裝和調(diào)試技能的訓(xùn)練，還能訓(xùn)練學(xué)生系統(tǒng)接線與集成能力，使之建立物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)的概念。
3、的作用
以具體的物聯(lián)網(wǎng)智能家居作為載體，說明物聯(lián)網(wǎng)的表現(xiàn)形式，引導(dǎo)高校和職業(yè)院校的課程或?qū)I(yè)的建設(shè)思路。
4、建立互聯(lián)通信標(biāo)準(zhǔn)的概念
以智能家居技術(shù)與應(yīng)用實(shí)訓(xùn)環(huán)境中的互聯(lián)通信標(biāo)準(zhǔn)實(shí)訓(xùn)教學(xué)，幫助學(xué)生建立在網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)中通信標(biāo)準(zhǔn)的概念；
5、對(duì)電子信息專業(yè)的課程具有很好的繼承性
電子信息專業(yè)的課程設(shè)置通常有模擬電子技術(shù)、數(shù)字電子技術(shù)、電子線路、微處理器技術(shù)、PROTEL、計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、測(cè)量技術(shù)、傳感器技術(shù)、電子產(chǎn)品安裝工藝等課程，這些課程都可以作為物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的基礎(chǔ)課程。在此基礎(chǔ)上再增加一些有關(guān)物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的課程，如無線射頻識(shí)別技術(shù)、嵌入式技術(shù)、總線技術(shù)等，學(xué)生便可以勝任智能家居系統(tǒng)的安裝、維護(hù)以及部分的設(shè)計(jì)工作了。
四、實(shí)訓(xùn)內(nèi)容
1、智能網(wǎng)絡(luò)家電實(shí)訓(xùn)
1）客戶端TCP網(wǎng)絡(luò)編程實(shí)驗(yàn)
2）客戶端UDP網(wǎng)絡(luò)編程實(shí)驗(yàn)
3）門禁控制模塊原理與程序設(shè)計(jì)
4）燈光控制模塊原理與程序設(shè)計(jì)
5）插座控制模塊原理與程序設(shè)計(jì)
6）智能窗簾控制模塊原理與程序設(shè)計(jì)
7）智能電視機(jī)控制原理與程序設(shè)計(jì)
8）智能電飯鍋控制原理與程序設(shè)計(jì)
9）智能熱水器控制原理與程序設(shè)計(jì)
10）智能洗衣機(jī)控制原理與程序設(shè)計(jì)
11）智能空調(diào)控制原理與程序設(shè)計(jì)
2、家居安防實(shí)訓(xùn)
1）溫度檢測(cè)原理與程序設(shè)計(jì)
2）濕度檢測(cè)原理與程序設(shè)計(jì)
3）光強(qiáng)度檢測(cè)原理與程序設(shè)計(jì)
4）可燃?xì)怏w檢測(cè)原理與程序設(shè)計(jì)
5）煙霧檢測(cè)原理與程序設(shè)計(jì)
6）熱釋電人體感應(yīng)傳感原理與程序設(shè)計(jì)
7）聲音檢測(cè)原理與程序設(shè)計(jì)
8）視頻監(jiān)控原理與程序設(shè)計(jì)
3、射頻識(shí)別技術(shù)實(shí)訓(xùn)
1）RFID技術(shù)概述
2）寫標(biāo)簽實(shí)驗(yàn)
3）串口讀標(biāo)簽實(shí)驗(yàn)
4）GPRS讀標(biāo)簽實(shí)驗(yàn)
5）以太網(wǎng)讀標(biāo)簽實(shí)驗(yàn)
6）RFID身份驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)
7）旅客行李識(shí)別跟蹤系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)
4、ARM7（STM32）系統(tǒng)實(shí)訓(xùn)
1）搭建開發(fā)環(huán)境和調(diào)試環(huán)境
2）認(rèn)識(shí)STM32開發(fā)框架
3）LED指示燈和主板按鍵
4）串口調(diào)試終端的建立
5）流水燈控制
6）板載按鍵掃描
7）蜂鳴器驅(qū)動(dòng)
8）實(shí)時(shí)時(shí)鐘實(shí)驗(yàn)
9）紅外線數(shù)據(jù)收發(fā)
5、ARM9（S3C2440）系統(tǒng)實(shí)訓(xùn)
1）服務(wù)器端TCP網(wǎng)絡(luò)編程實(shí)驗(yàn)
2）服務(wù)器端UDP網(wǎng)絡(luò)編程實(shí)驗(yàn)
3）Qtopia-2.2.0移植和開發(fā)環(huán)境搭建
4）Qt基礎(chǔ)界面開發(fā)實(shí)驗(yàn)
5）數(shù)據(jù)庫(kù)管理和數(shù)據(jù)存儲(chǔ)實(shí)驗(yàn)
6、網(wǎng)絡(luò)布線實(shí)訓(xùn)
1）常用傳輸介質(zhì)與傳輸特性概述
2）網(wǎng)絡(luò)綜合布線系統(tǒng)標(biāo)準(zhǔn)與設(shè)計(jì)
3）以太網(wǎng)綜合布線與配置
4）ZigBee網(wǎng)絡(luò)搭建與配置
5）GPRS網(wǎng)絡(luò)搭建與配置
6）藍(lán)牙網(wǎng)絡(luò)搭建與配置
7）WiFi網(wǎng)絡(luò)搭建與配置
7、系統(tǒng)綜合訓(xùn)練
1）智能家居遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)實(shí)訓(xùn)
2）智能家居個(gè)性化模式設(shè)計(jì)實(shí)訓(xùn)
3）校園傳感網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)實(shí)訓(xùn)
五、技術(shù)條件
1、整機(jī)容量：≤2.5kVA
2、工作電源：AC1N/220V/50Hz/15A
3、尺寸：L×W×H=1.8m×1.6m×2.2m
4、重量：300kg。