JGWIW-I型物聯(lián)網(wǎng)—智能家居綜合實訓系統(tǒng)

一、概 述
傳感網(wǎng) / 物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)是面向 21 世紀的最新技術(shù)，具有非常廣闊的市場前景的巨大市場。根據(jù)物聯(lián)網(wǎng)的三層特征，首先對于物聯(lián)網(wǎng)感知層的教學，平臺提供了多種射頻識別和傳感器節(jié)點和路由器網(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。對于物聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)層教學，平臺提供了功能強大的以 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)中心服務器數(shù)據(jù)庫和互聯(lián)網(wǎng)；平臺網(wǎng)絡(luò)監(jiān)控軟件，可以在 PC 上直觀方便的完成對各種網(wǎng)絡(luò)的監(jiān)控、數(shù)據(jù)庫管理、網(wǎng)絡(luò)維護和拓撲 / 曲線顯示，并且具有無線網(wǎng)絡(luò)狀態(tài)監(jiān)控等多種高級網(wǎng)絡(luò)監(jiān)控功能。物聯(lián)網(wǎng)應用層的教學開發(fā)，用戶可以使用平臺提供的感知層，網(wǎng)絡(luò)層部件，像搭建積木一樣，構(gòu)建不同的應用系統(tǒng)，實現(xiàn)智能交通，智慧城市，智慧農(nóng)業(yè)，智能家居等等應用。
物聯(lián)網(wǎng)是一種通過射頻識別、紅外感應器、全球定位系統(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，進行信息交換和通訊，以實現(xiàn)智能化識別、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)、計算機技術(shù)、控制技術(shù)等多種技術(shù)于一體的綜合應用學科。物聯(lián)網(wǎng)由應用層、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、政府工作、公共安全、智能家居、工業(yè)監(jiān)測、個人健康、現(xiàn)代物流、智能電網(wǎng)等多個領(lǐng)域（見下圖），其前景非常廣闊。物聯(lián)網(wǎng)被稱為繼計算機、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)的應用
其中智能家居是目前物聯(lián)網(wǎng)發(fā)展較快的一個典型應用，是物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的一個縮影。智能家居是以住宅為平臺，兼?zhèn)浣ㄖ?、網(wǎng)絡(luò)通信、信息家電、設(shè)備自動化，集系統(tǒng)、結(jié)構(gòu)、服務、管理為一體的高效、舒適、安全、便利、環(huán)保的居住環(huán)境。
可以預計，未來社會對智能家居行業(yè)高技能人才的需求會越來越多，高校、職業(yè)院校的專業(yè)設(shè)置和人才培養(yǎng)也應緊緊圍繞社會和行業(yè)的需求展開，電子信息類專業(yè)作為我國高職院校中開設(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，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)是最適合開展物聯(lián)網(wǎng)應用 - 智能家居教學的。
二、本系統(tǒng)的特點
1 、跟蹤電子信息技術(shù)的最新發(fā)展趨勢
物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)是近幾年發(fā)展起來的一門綜合性應用技術(shù)，將對未來社會的發(fā)展和人們的生活產(chǎn)生深遠的影響。本實訓教學環(huán)境項目以智能家居為載體，通俗易懂。融合了射頻識別、電子技術(shù)、嵌入式技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、計算機技術(shù)和系統(tǒng)集成，完整地表達了一個物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)的體系結(jié)構(gòu)和運行原理。
2 、理念的先進性
本系統(tǒng)緊扣當前物聯(lián)網(wǎng)發(fā)展的熱門應用領(lǐng)域和發(fā)展趨勢，從一開始設(shè)計就考慮到了物聯(lián)網(wǎng)未來若干年的政策傾向、技術(shù)和應用趨勢，在目前國內(nèi)較早地提出在高校教育中引入物聯(lián)網(wǎng)教學、實訓平臺的理念，并做了大量的市場調(diào)研和技術(shù)積累工作，填補了國內(nèi)高等教育領(lǐng)域物聯(lián)網(wǎng)教學平臺的空白；
2 、內(nèi)容上的高度集成性
與其它實訓平臺相比，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)和智能家居應用等各大部分，把這些原先分散的學科和技術(shù)融合在一起集成到一個實訓平臺上，能更有效的引導學生從小型的實驗式項目開發(fā)一步一步的深入到系統(tǒng)級的項目開發(fā)上來；
3 、功能上的實用性
我們將各種先進的物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)適當解剖，尋找物聯(lián)網(wǎng)實際應用與教育實際情況的最佳交叉點，將這些交叉點作為本系統(tǒng)的主要內(nèi)容，這樣既能緊扣當今物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的發(fā)展潮流，同時兼顧了高校物聯(lián)網(wǎng)教育的實際情況，讓學校可以有的放矢，讓學生可以輕松、高校的掌握這些物聯(lián)網(wǎng)的實用技術(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)計思想，教師和學生可以根據(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習情境，有效的幫助學生完成課程設(shè)計、課外實踐活動和學術(shù)比賽；
5 、實訓項目的可擴展性
經(jīng)過我們精心的設(shè)計，實訓環(huán)境不受企業(yè)產(chǎn)品的設(shè)計限制，教師在設(shè)計實訓項目時擁有更大的發(fā)揮空間，而且還可以與本公司開展開源項目合作開發(fā)，有目的、有重點地發(fā)展校企合作；
6 、操作上的安全性
實訓平臺中充分地考慮了學生操作上的誤區(qū)，設(shè)計了大量有效的保護功能，讓學生可以安全、可靠地進行項目學習、實踐和二次開發(fā)。
三、實訓環(huán)境設(shè)計理念
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，所涉及學科領(lǐng)域之廣、技術(shù)門類之多導致很難在教學中全部講授，必須在物聯(lián)網(wǎng)這個大范疇下找到一個應用子集，讓學生能親手去接觸、學習和實踐，這樣才能培養(yǎng)出具有系統(tǒng)級實踐能力的高素質(zhì)物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)應用人才。智能家居就是物聯(lián)網(wǎng)范疇中一個很好的應用子集，本物聯(lián)網(wǎng)實訓環(huán)境以通俗易懂的智能家居系統(tǒng)為案例，從單個家用電器的智能控制的實訓開始，到智能家電的網(wǎng)絡(luò)控制，最后到整個智能家居系統(tǒng)的集成和調(diào)試。
2 、系統(tǒng)設(shè)計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)計理念，使學生既能對各模塊、單一技術(shù)的認識、安裝和調(diào)試技能的訓練，還能訓練學生系統(tǒng)接線與集成能力，使之建立物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)的概念。
3 、引領(lǐng)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)通信標準的概念
以智能家居技術(shù)與應用實訓環(huán)境中的互聯(lián)通信標準實訓教學，幫助學生建立在網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)中通信標準的概念；
5 、對電子信息專業(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 、計算機網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、測量技術(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，如無線射頻識別技術(shù)、嵌入式技術(shù)、總線技術(shù)等，學生便可以勝任智能家居系統(tǒng)的安裝、維護以及部分的設(shè)計工作了。
四、實訓內(nèi)容
1 、智能網(wǎng)絡(luò)家電實訓
1 ）客戶端 TCP 網(wǎng)絡(luò)編程實驗
2 ）客戶端 UDP 網(wǎng)絡(luò)編程實驗
3 ）門禁控制模塊原理與程序設(shè)計
4 ）燈光控制模塊原理與程序設(shè)計
5 ）插座控制模塊原理與程序設(shè)計
6 ）智能窗簾控制模塊原理與程序設(shè)計
7 ）智能電視機控制原理與程序設(shè)計
8 ）智能電飯鍋控制原理與程序設(shè)計
9 ）智能熱水器控制原理與程序設(shè)計
10 ）智能洗衣機控制原理與程序設(shè)計
11 ）智能空調(diào)控制原理與程序設(shè)計
2 、家居安防實訓
1 ）溫度檢測原理與程序設(shè)計
2 ）濕度檢測原理與程序設(shè)計
3 ）光強度檢測原理與程序設(shè)計
4 ）可燃氣體檢測原理與程序設(shè)計
5 ）煙霧檢測原理與程序設(shè)計
6 ）熱釋電人體感應傳感原理與程序設(shè)計
7 ）聲音檢測原理與程序設(shè)計
8 ）視頻監(jiān)控原理與程序設(shè)計
3 、射頻識別技術(shù)實訓
1 ） RFID 技術(shù)概述
2 ）寫標簽實驗
3 ）串口讀標簽實驗
4 ） GPRS 讀標簽實驗
5 ）以太網(wǎng)讀標簽實驗
6 ） RFID 身份驗證實驗
7 ）旅客行李識別跟蹤系統(tǒng)實驗
4 、 ARM7 （ STM32 ）系統(tǒng)實訓
1 ）搭建開發(fā)環(huán)境和調(diào)試環(huán)境
2 ）認識 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
8 ）實時時鐘實驗
9 ）紅外線數(shù)據(jù)收發(fā)
5 、 ARM9 （ S3C2440 ）系統(tǒng)實訓
1 ）服務器端 TCP 網(wǎng)絡(luò)編程實驗
2 ）服務器端 UDP 網(wǎng)絡(luò)編程實驗
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)實驗
5 ）數(shù)據(jù)庫管理和數(shù)據(jù)存儲實驗
6 、網(wǎng)絡(luò)布線實訓
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)標準與設(shè)計
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)綜合訓練
1 ）智能家居遠程監(jiān)控系統(tǒng)實訓
2 ）智能家居個性化模式設(shè)計實訓
3 ）校園傳感網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)實訓
五、技術(shù)條件
1 、整機容量： ≤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 。

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