物联网综合应用教学实验平台

物联网综合应用教学实验平台

    综合应用教学实验平台 GOLINK-PT（以下简称 PT）主要应用于物联网综合教学实验，它是从物联网整体教学实验实训的角度出发，形象化整体化地展示物联网的方方面面，可贯穿于物联网日常专业教学，目的是让物联网学习者对物联网整体及各项技术有个全面直观的认识及对物联网专业技能的实验实训乃至学习和掌握，PT 也为老师在物联网系统基础教学提供平台。在为学习者的学习提供环境的同时，PT 还为学生提供了一系列操作开发实验竞赛课题项目，真正做到理论结合实践。

    PT 按照物联网三层结构自上而下分为感知层、网络层以及应用层，并在此基础上加入了测量区、拓展区以及学习区。感知层由采集控制区和自动识别区构成；传输区将多功能网关和 pcdunio 控制主机相结合，并通过高清 HDMI 在19寸显示器上运行 Android 4.2 操作系统；应用区展示了未来物联网行业应用，并根据行业应用不同分为智能交通、智能家居两个方向的应用，每一个应用形成一个子平台。测量区辅助学生在物联网学习，在开发、调试起到辅助促进作用。除此以外，PT 还配有日常教学教材、实验实训指导书、配件以及相关软件。日常教学教材将日常理论教学与PT相结合，做到理论与产品相结合，老师可以通过日常教学教材和 PT相结合的方式进行日常教学，让学生摆脱枯燥的理论学习。实验实训指导书用于学生进行实验实训课程，通过指导书有的放矢地进行实验实训，培养自身的专业技能。配件用于整个平台的日常操作、开发调试。软件分为教学实验软件、教学管理软件以及平台管理软件，教学实验软件用于日常仿真教学实验实训以及竞赛课程设计等，教学管理软件用于日常教学测试考试评分，平台管理软件用于统计产品的使用状况，包括产品使用次数、使用时间等信息。

二、主要功能模块描述

1、感知层

感知层主要由采集控制区和自动识别区构成，采用ZigBee技术进行传输通信。

采集区采用传感器技术，表现形式充分展示出教学互动性，采集区集成了温湿度传感器、光照强度传感器、人体红外传感器、振动传感器、超声波传感器模块，由外力或外界因素触发采集模块，上位机获取最终数据结果；控制区则相反，由使用者对上位机发出指令与控制，硬件则表现出结果，学生通过操作对每一个传感器的工作进行认识和学习。

自动识别区集成了低频、高频、超高频RFID读写设备，通过模拟医 生上班过程场景，停车、门禁、查看电子病历展示出三种不同的频段，学生可以对不同频段RFID技术的工作方式及应用领域有了深刻的认识和了解。

2、网络层

网络层将多功能网关与流媒体pcdunio控制主机相结合，一方面展示了多种异构网络之间的传输与通信，另一方展示了在Android高性能操作系统下的软硬件互动、嵌入式开发以及应用开发的过程。

3、测量区

测量区配有ZigBee协议分析仪、测量电压电流设备，主要用于辅助学生老师来进行物联网的教学、学习以及开发。逻辑分析仪可以帮助用户学习分析物联网各种协议数据，并且在用户二次开发时利用此设备进行调试，使整个开发事半功倍。ZigBee协议分析仪主要针对ZigBee协议，有助于用户更加快捷有效地学习ZigBee协议，同时在用户针对ZigBee进行开发时也有很好的效果。

4、拓展区

拓展区应用流行的arduino开源平台，提供多种开源接口，充分调动学生学习兴趣、培养学生动手开发能力以及提高学生自主创新意识和能力。同时可供学生进行应用开发、竞赛以及调试。

5、学习区

学习区用于学生对物联网关键技术特别是无线传感网技术的学习，培养学生嵌入式开发和无线传感网开发能力。学习区采用cc2530 ZigBee模块，学生可通过此模块进行嵌入式及ZigBee协议、组网和应用的开发学习。

6、应用子平台

应用子平台展示了未来物联网行业应用，并根据行业应用不同分为智能交通、智能超市、智能电网，每一个应用形成一个子平台（智能交通和智能家居）。

智能交通子平台

该子平台包含智能停车场和智能数字站台两部分。

智能停车场模拟一个地下停车场，使用高频RFID读卡模块：

Ø 当车辆入库时，在RFID读卡器上进行刷卡，系统自动记录车辆信息，如车牌号，进入时间等；

Ø 当入库车主找车时，可在模拟的自助终端机上，输入车牌号，定位车辆，调取车辆位置信息；

Ø 当小车出库时，系统提示弹从哪个出口进行出库，选择完成，小车按照指定的规划路线移动到出口；

Ø 小车出库时，再次刷高频卡系统提示小车在库时间，收费标准，以及最后停车的费用，缴纳费用后，小车成功出库。

智能数字站台模拟不同线路的公交车：

Ø 公交车车在运行的时候，当点击某个站点的时候，系统显示此站点最近一辆公交车到站的路线、到站信息，到站距离，同时这类信息模拟成公交数字站台输出显示到LED显示屏上；

Ø 当点击某个公交车的时候，系统模拟调度中心显示该车辆的车牌号，驾驶人信息，公交车内的环境值，以及此车辆的移动速度。

智能家居子平台

智能安防系统模拟家居中的智能安防，包括窗磁、抽屉锁、声光报警灯、门禁、摄像头等防盗设备以及烟雾探测器、可燃气体探测器、浸水探测器、燃气自动控制总阀、声光报警灯等设备。门禁采用高频RFID卡及密码控制，只有当高频RFID卡或者密码与系统设置匹配时门才打开，燃气探测器主要探测屋内可燃气体的浓度，当浓度高于一定值时将进行报警，并关闭燃气控制总阀。烟雾报警器主要探测屋内火灾及烟雾浓度，当浓度高于一定值时将进行报警。浸水探测器探测到水时将启动声光报警器进行报警。抽屉锁可进行远程控制开启和关闭。

智能环境监控系统负责监控室内环境信息，并根据这些信息使用户家中保持舒适健康的状态，用户可以通过手机、计算机以及平板查看家中的环境参数并进行相应的控制，环境监控系统包括温湿度子系统、照明子系统。环境监控系统包括可探测温湿度、光照强度的多功能探测器、调光控制器、调光面板以及智能窗帘。系统可探知家中的温湿度、光照强度，也可以手动或者远程控制家中的照明亮度和窗帘的开启和关闭。

智能控制系统包括红外学习设备、智能插座等，红外学习设备可对多种家电进行学习控制，智能插座具有运程控制通断和电量计量功能

智能家居子平台应用于物联网系统家居应用工程实训教学，包括智能安防学习、智能环境监控学习、智能处理算法学习、智能家居方案设计以及运行调试等多个环节，也可用于物联网系统的认识学习、二次开发、课程设计等教学环节。