"追求技術(shù)進(jìn)步、服務(wù)科教興國、支持教育事業(yè)"
SBWZ-05A物聯(lián)網(wǎng)工程應用實(shí)訓系統
物聯(lián)網(wǎng)綜合應用實(shí)訓室是一個(gè)完整的物聯(lián)網(wǎng)實(shí)訓室，是集教、學(xué)、培訓認證統一的實(shí)訓平臺，可進(jìn)行各種無(wú)線(xiàn)傳感器網(wǎng)絡(luò )、智能視頻技術(shù)等教學(xué)實(shí)驗，能夠模擬典型智慧校園、智能追溯等實(shí)際應用。通過(guò)實(shí)訓培養物聯(lián)網(wǎng)方面的高技能技術(shù)人才。并且學(xué)生、學(xué)員可就業(yè)于與物聯(lián)網(wǎng)相關(guān)的企業(yè)、行業(yè)，從事物聯(lián)網(wǎng)相關(guān)的工作。通過(guò)豐富多彩的物聯(lián)網(wǎng)實(shí)驗案例及體驗，可以激發(fā)學(xué)生的想象力，充分調動(dòng)學(xué)生的積極性，并提供多樣化的集知識性和趣味性于一體的超強用戶(hù)體驗。讓學(xué)生可以在實(shí)訓室就能看到行業(yè)內的現狀，培養學(xué)員動(dòng)手設計的能力，成為有特色能力的專(zhuān)業(yè)技術(shù)人才�？梢园凑諏W(xué)生自己的興趣愛(ài)好分配實(shí)訓系統，專(zhuān)業(yè)，專(zhuān)注，針對性強。
物聯(lián)網(wǎng)綜合應用實(shí)訓室效果圖
1.1物聯(lián)網(wǎng)綜合應用實(shí)訓室
1.1.1實(shí)訓功能概述
1、綜合應用實(shí)訓
n 認知型實(shí)訓包括：
安全生產(chǎn)操作相關(guān)的技術(shù)規范要求和相關(guān)術(shù)語(yǔ)的學(xué)習；
安全用電工作知識的學(xué)習；
物聯(lián)網(wǎng)應用場(chǎng)景需求分析與業(yè)務(wù)設計；
常用物聯(lián)網(wǎng)應用軟件基礎知識的學(xué)習；
安裝布線(xiàn)標準規范性知識的學(xué)習；
物聯(lián)網(wǎng)終端的基礎概念、結構及功能的學(xué)習；
物聯(lián)網(wǎng)標識信息的讀寫(xiě)；
計算機操作與通信基礎理論的學(xué)習；
應用程序的下載與安裝；
常用電氣設備符號的識別；
電氣設備安裝知識的學(xué)習；
強電、弱電環(huán)境下工作的安全性知識的學(xué)習；
系統化思維及繪圖工具使用知識的學(xué)習；
常用專(zhuān)業(yè)工具使用方法和技巧的學(xué)習；
常用檢測儀器操作及測量方法的學(xué)習；
電工及調試工具的應用；
有線(xiàn)、無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò )環(huán)境搭建和調試；
物聯(lián)網(wǎng)終端設備電路工作原理的學(xué)習；
故障排查、測試及維修環(huán)境條件；
檢測設備及工具的限制與使用；
不可靠終端設備對應用場(chǎng)景的預防性判定和維修；
電氣設備的巡檢、測量技術(shù)的學(xué)習；
云平臺系統、終端排故的軟件技術(shù)的學(xué)習；
網(wǎng)絡(luò )環(huán)境搭建、配置與連接；
Modbus RTU/ Modbus TCP 標準通信協(xié)議的學(xué)習應用；
采集數據的展示及組態(tài)設計；
物聯(lián)網(wǎng)平臺私有云、公有云架構知識；
通信協(xié)議標準及工業(yè)設備的 IoT 協(xié)議的學(xué)習應用；
Web API 及 Android API 開(kāi)發(fā)；
常見(jiàn)的數據分析；
數據庫基礎知識的學(xué)習；
數據庫的基本操作；
規則引擎知識學(xué)習與應用；
用戶(hù)界面設計的基本原則和方法的學(xué)習與應用。
n 實(shí)操型實(shí)訓包括：
鍛煉溝通需求、合作交流能力；
閱讀并理解系統需求文檔；
識讀電氣原理圖；
熟練使用繪圖設計軟件；
編寫(xiě)方案設計文檔和報告；
利用檢測儀器測試網(wǎng)絡(luò )跳線(xiàn)；
選用網(wǎng)線(xiàn)并利用工具制作網(wǎng)線(xiàn)跳線(xiàn)；
搭建和配置有線(xiàn)、無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò )；
正確添加、管理物聯(lián)網(wǎng)設備并進(jìn)行參數設定；
正確配置、使用串口調試工具軟件；
實(shí)現實(shí)時(shí)數據展示和場(chǎng)景聯(lián)動(dòng)；
識讀軟硬件說(shuō)明書(shū)；
判定運行錯誤的原因及需要采取的措施；
利用專(zhuān)業(yè)工具和檢測儀器，檢測、調試與更換有缺陷、工作不正常的終端和應用模塊；
分析故障現象并根據工作原理判定故障點(diǎn)，即時(shí)維修；
完成維修報告并制定預防性維護計劃；
對檢修流程及結果有效使用數字文檔；
參照相關(guān)行業(yè)標準開(kāi)展終端設備更換與維修操作；
更新、卸載應用軟件程序；
正確使用專(zhuān)業(yè)工具安裝、拆卸設備；
識讀電氣工作原理圖、接線(xiàn)圖；
編制系統開(kāi)發(fā)、應用說(shuō)明文檔；
閱讀技術(shù)文件、繪制開(kāi)發(fā)測試流程；
使用C 和java 完成應用輔助開(kāi)發(fā)；
排除軟件系統出現的故障和問(wèn)題；
掌握物聯(lián)網(wǎng)邊緣設備聯(lián)動(dòng)規則；
利用 SQL 語(yǔ)句對數據庫進(jìn)行操作；
設計用戶(hù)需求產(chǎn)品的原型。
2、項目案例實(shí)訓
n 智慧牧場(chǎng)
智慧牧場(chǎng)課程案例，通過(guò)在AIoT平臺的仿真實(shí)驗工具中部署LoRaWAN網(wǎng)關(guān)、溫濕度傳感器、GPS傳感器等案例所需的相關(guān)仿真設備，模擬智慧牧場(chǎng)項目場(chǎng)景下的現實(shí)設備部署情況，運用GPS、LoRa等現代物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，實(shí)現對牧場(chǎng)環(huán)境的監測、對奶牛的定位、對牧場(chǎng)安全的監控等監測與管理。
模擬智慧牧場(chǎng)系統還引入使用開(kāi)源軟件平臺ChirpStack與ThingsBoard，結合LPWAN技術(shù)，實(shí)現遠程低功耗數據采集、上報和展示。在ChirpStack平臺上，用戶(hù)可對網(wǎng)關(guān)、GPS、溫濕度傳感器等設備進(jìn)行配置，以上送仿真實(shí)驗中的虛擬數據。在ThingsBoard平臺上，設置牧場(chǎng)地圖、告警信息、溫濕度等各儀表盤(pán)組件；獲取仿真設備上送的數據，并將數據以圖表形式作可視化呈現；以及基于流式編程添加相應的規則策略，最終完成模擬智慧牧場(chǎng)實(shí)訓場(chǎng)景的部署搭建。
智慧牧場(chǎng)實(shí)驗流程
圖：智慧牧場(chǎng)課程案例，使用GPS對奶牛位置進(jìn)行定位，通過(guò)LoRa網(wǎng)絡(luò )將位置信息上報，使用ThingsBoard平臺的電子圍欄工具結合騰訊地圖，實(shí)現奶牛越過(guò)電子圍欄時(shí)發(fā)送警報提醒。
圖：智慧牧場(chǎng)課程案例，在牛棚內安裝溫濕度傳感器和排風(fēng)扇，在ThingsBoard云平臺上制定規則策略，當棚內溫度過(guò)高時(shí)自動(dòng)開(kāi)啟排風(fēng)扇對牛棚進(jìn)行降溫，以保障奶牛養殖環(huán)境處在適宜的溫度下。
n 智能家居
智能家居案例，基于TCP協(xié)議，在AIoT平臺的仿真工具上，部署TCP網(wǎng)關(guān)模塊，并通過(guò)配置所選用的無(wú)線(xiàn)傳感器的設備標識，實(shí)現網(wǎng)關(guān)與光照度、溫濕度、門(mén)磁、煙霧等無(wú)線(xiàn)傳感器的互連，獲取上送無(wú)線(xiàn)傳感器的虛擬數據，模擬現實(shí)生活中智能家居設備的部署搭建。
AIoT平臺向用戶(hù)推薦提供Home Assistant開(kāi)源系統進(jìn)行智能家居案例實(shí)現。Home Assistant作為一個(gè)基于Python3的自動(dòng)化智能家居平臺，支持眾多品牌的智能家居設備部署，方便手動(dòng)或按照自己的需求自動(dòng)化聯(lián)動(dòng)各種外部設備，可通過(guò)Node-RED管理設備的自動(dòng)化規則，直觀(guān)展現傳感器設備在不同環(huán)境下實(shí)現的功能。用戶(hù)還可自主繪制并導入智能家居場(chǎng)景平面圖，設置相關(guān)傳感器設備的位置，提高用戶(hù)體驗感。
智能家居實(shí)驗流程
圖：智能家居課程案例，使用自動(dòng)化智能家居平臺Home Assistant，對安裝好的感知層設備進(jìn)行數據的瀏覽和各種自動(dòng)或手動(dòng)的執行操作。
n智慧溫室
智慧溫室案例，引入了ThingsBoard IoT Gateway開(kāi)源解決方案，在AIoT平臺的仿真工具中部署ThingsBoard gateway網(wǎng)關(guān)，以連接ThingsBoard云平臺，便于上送溫濕度傳感器數據，搭建恒溫機執行器模塊�；�ThingsBoard平臺，用戶(hù)可在儀表盤(pán)內添加設置智慧溫室場(chǎng)景、溫濕度顯示設備等組件，獲取仿真實(shí)驗中上送的虛擬數據，以動(dòng)態(tài)曲線(xiàn)的形式作可視化呈現；用戶(hù)還可根據案例要求，在ThingsBoard平臺的規則鏈庫中，自主編輯設定規則引擎，實(shí)現智慧溫室的恒溫控制與異常告警。
智慧溫室實(shí)驗流程
圖：智慧溫室課程案例，使用ThingsBoard云平臺的規則引擎，通過(guò)低代碼的開(kāi)發(fā)形式制定規則策略，根據室內與室外的溫度狀態(tài)自動(dòng)判斷和執行恒溫機以及空氣循環(huán)器的開(kāi)啟和關(guān)閉。
圖：智慧溫室課程案例，使用ThingsBoard云平臺的儀表板，對感知層設備上送的溫室環(huán)境數據與設備狀態(tài)進(jìn)行展示。
1.1.2教學(xué)資源
1)物聯(lián)網(wǎng)綜合應用實(shí)訓
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序號 |
類(lèi)型 |
實(shí)訓內容 |
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1 |
智慧牧場(chǎng) |
一、 智慧牧場(chǎng)應用系統需求分析 （1）牲畜活動(dòng)監控 （2）畜棚環(huán)境自動(dòng)化控制 二、 智慧牧場(chǎng)應用系統方案設計 （1）物聯(lián)網(wǎng)平臺選擇ThingsBoard （2）傳感層技術(shù)選型 （3）實(shí)現方案框圖 （4）在ThingsBoard上的智慧牧場(chǎng)項目實(shí)體設計 三、 智慧牧場(chǎng)應用系統項目實(shí)施 （1）在ThingsBoard上配置項目 （2）在終端上部署ChirpStack （3）在ChirpStack上配置網(wǎng)關(guān)及設備 （4）在仿真設備平臺安裝智慧牧場(chǎng)設備 （5）在ThingsBoard上修改自動(dòng)上送的智慧牧場(chǎng)設備配置 （6）在ThingsBoard上創(chuàng )建智慧牧場(chǎng)的儀表板并配置組件 （7）在ThingsBoard上設計并實(shí)現智慧牧場(chǎng)的規則引擎 （8）在仿真設備平臺上開(kāi)啟實(shí)驗以驗證智慧牧場(chǎng)案例 |
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2 |
智能家居 |
一、 智能家居應用系統需求分析 （1）實(shí)時(shí)了解客廳光照值、溫濕度值的變化；實(shí)時(shí)了解臥室的門(mén)磁開(kāi)關(guān)狀態(tài)、人體監控；實(shí)時(shí)了解廚房的水浸和煙霧傳感器狀態(tài) （2）實(shí)時(shí)控制警示燈的開(kāi)關(guān) （3）根據煙霧傳感器和水浸傳感器的感應值來(lái)自動(dòng)化開(kāi)關(guān)警示燈 （4）任意添加所需設備 二、 智能家居應用系統方案設計 （1）智能家居平臺選擇Home Assistant （2）選擇ZigBee網(wǎng)關(guān)對接設備和平臺 三、 智能家居應用系統項目實(shí)施 （1）在仿真設備平臺安裝智能家居設備并配置網(wǎng)關(guān) （2）在虛擬機中安裝HA相關(guān)軟件 （3）對HA進(jìn)行初始配置 （4）將設備圖標布局到Home Assistant的平面圖中并顯示設備數據 （5）在Home Assistant平臺上設計并實(shí)現自動(dòng)化規則在仿真設備平臺上開(kāi)啟實(shí)驗以驗證智能家居案例 |
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3 |
智慧溫室 |
一、 智慧溫室應用系統需求分析 （1）溫室內溫度正常時(shí)，"恒溫機"與"空氣循環(huán)器"不工作 （2）室內溫度異常，室外溫度正常時(shí)，"空氣循環(huán)器"工作 （3）室內溫度異常，室外溫度異常時(shí)，"恒溫機"工作 （4）使用物聯(lián)網(wǎng)實(shí)操平臺系統上的組態(tài)軟件開(kāi)發(fā)用戶(hù)界面為管理人員，顯示室內、外溫度情況（實(shí)時(shí)數值、動(dòng)態(tài)曲線(xiàn)）和執行設備狀態(tài) （5）使用物聯(lián)網(wǎng)實(shí)操平臺系統上的組態(tài)軟件開(kāi)發(fā)用戶(hù)界面，繪制控制系統鏈路邏輯，實(shí)時(shí)展示"恒溫機"與"空氣循環(huán)器"工作狀態(tài) 二、 智慧溫室應用系統方案設計 （1）選擇物聯(lián)網(wǎng)平臺ThingsBoard （2）傳感層技術(shù)選型 （3）選擇ThingsBoard IoT Gateway為項目網(wǎng)關(guān) （4）實(shí)現方案框圖 （5）在 ThingsBoard 上的智慧溫室項目實(shí)體設計 三、 智慧溫室應用系統項目實(shí)施 （1）在ThingsBoard上配置項目 （2）部署 ThingsBoard IoT Gateway （3）在仿真設備平臺安裝智慧溫室設備 （4）在ThingsBoard上修改自動(dòng)上送的智慧溫室設備配置 （5）在ThingsBoard上創(chuàng )建智慧溫室的儀表板并配置組件 （6）在ThingsBoard上設計并實(shí)現智慧溫室的規則引擎在仿真設備平臺上開(kāi)啟實(shí)驗以驗證智慧溫室案例 |
2)配套教材
《AIoT在線(xiàn)工程實(shí)訓平臺（實(shí)訓指導手冊）》
3)配套電子檔資料（U盤(pán)）包含安裝資料、工具軟件、設備驅動(dòng)、案例DEMO等。
1.2物聯(lián)網(wǎng)綜合應用實(shí)訓平臺介紹
1.2.1核心產(chǎn)品概述
物聯(lián)網(wǎng)工程應用實(shí)訓系統3.0是碩博基于物聯(lián)網(wǎng)感知識別、網(wǎng)絡(luò )通訊、平臺應用等架構體系設計開(kāi)發(fā)的競賽產(chǎn)品，以培養物聯(lián)網(wǎng)行業(yè)應用綜合化技能型人才為目的，面向物聯(lián)網(wǎng)、計算機、電子、網(wǎng)絡(luò )等相關(guān)專(zhuān)業(yè)，可支持物聯(lián)網(wǎng)相關(guān)專(zhuān)業(yè)教學(xué)、實(shí)訓、競賽。
物聯(lián)網(wǎng)工程應用實(shí)訓系統3.0，包括感知層套件、傳感網(wǎng)絡(luò )套件、智能識別套件、網(wǎng)關(guān)及網(wǎng)絡(luò )設備套件、物聯(lián)網(wǎng)實(shí)訓工位、物聯(lián)網(wǎng)云平臺、AIoT在線(xiàn)工程實(shí)訓平臺。為了更貼合行業(yè)對物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)應用型人才的需求，平臺以當前物聯(lián)網(wǎng)行業(yè)技術(shù)發(fā)展趨勢及各中高職院校針對物聯(lián)網(wǎng)專(zhuān)業(yè)方向的人才培養方案為基礎，結合ZigBee、NB-IoT、LoRaWAN、RFID、傳感網(wǎng)、邊緣計算、Docker容器、物聯(lián)網(wǎng)開(kāi)源平臺等成熟的行業(yè)前沿技術(shù)，提供了多個(gè)可商用落地的物聯(lián)網(wǎng)實(shí)訓項目案例--智慧牧場(chǎng)、智能家居、智慧溫室，且后續還將以模塊化的形式對實(shí)訓項目案例資源進(jìn)行更新迭代。
物聯(lián)網(wǎng)工程應用實(shí)訓系統3.0的實(shí)訓教學(xué)包括物聯(lián)網(wǎng)故障維修與運行維護、物聯(lián)網(wǎng)方案設計與升級改造、物聯(lián)網(wǎng)應用開(kāi)發(fā)與調試、物聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)絡(luò )搭建與配置、物聯(lián)網(wǎng)軟件部署與系統集成、物聯(lián)網(wǎng)平臺運行維護等內容。其中，項目案例實(shí)訓涵蓋多組物聯(lián)網(wǎng)平臺核心組件部署及應用、多組網(wǎng)關(guān)軟件實(shí)施、規則引擎配置、多種物聯(lián)網(wǎng)傳輸方式及協(xié)議（Modbus, ZigBee, LoRaWAN, MQTT等）應用，可通過(guò)物聯(lián)網(wǎng)工程仿真工具對感知層設備進(jìn)行連接及配置，并建立設備與云平臺的連接。
物聯(lián)網(wǎng)工程應用實(shí)訓系統3.0基于當前物聯(lián)網(wǎng)的市場(chǎng)需求與技術(shù)趨勢，對典型的行業(yè)應用案例進(jìn)行設計實(shí)現，向行業(yè)及廣大院校提供了更貼合物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)應用人才培養需求的實(shí)訓方案。
1.2.2產(chǎn)品特點(diǎn)
l教學(xué)
物聯(lián)網(wǎng)工程應用實(shí)訓系統3.0的設計開(kāi)發(fā)，以及其對于實(shí)訓教學(xué)的創(chuàng )新及優(yōu)化，基于廣大院校的物聯(lián)網(wǎng)專(zhuān)業(yè)的人才培養方案，聚焦物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)鏈中平臺層的設備管理平臺、系統、軟件開(kāi)發(fā)以及應用層的智能終端、系統集成應用服務(wù)，秉持"從物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)理論的學(xué)習，到物聯(lián)網(wǎng)實(shí)操技能的訓練，最終達到物聯(lián)網(wǎng)專(zhuān)業(yè)崗位能力提升"的教學(xué)理念，實(shí)現滿(mǎn)足企業(yè)與院校對物聯(lián)網(wǎng)專(zhuān)業(yè)人才培養的需求，向行業(yè)輸送掌握與物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)應用相關(guān)的專(zhuān)業(yè)和業(yè)務(wù)知識，且具備物聯(lián)網(wǎng)生產(chǎn)施工、技術(shù)服務(wù)、系統運維等能力的物聯(lián)網(wǎng)創(chuàng )新技術(shù)技能型人才的目的。
l平臺
產(chǎn)品通過(guò)在線(xiàn)實(shí)訓平臺向用戶(hù)提供了智慧牧場(chǎng)、智能家居、智慧溫室等可商用落地的智慧項目實(shí)訓案例資源，可對接物聯(lián)網(wǎng)環(huán)境感知設備、模擬物聯(lián)網(wǎng)項目的設備數據、部署開(kāi)源軟件及系統，配套豐富的真實(shí)設備資源，以支持用戶(hù)完成相應的實(shí)訓任務(wù)。平臺具有高效的虛擬機容器調度管理機制，可向用戶(hù)分配獨立的Linux虛擬機，且達到擺脫硬件條件的限制，使用戶(hù)可隨時(shí)隨地進(jìn)行線(xiàn)上學(xué)習的目的。平臺提供的實(shí)訓案例資源涵蓋的技術(shù)熱點(diǎn)豐富，案例項目設計整體性較強。對在線(xiàn)實(shí)訓平臺的引入，同時(shí)也解決了設備管理困難、學(xué)習場(chǎng)所局限、工程化項目應用率低等實(shí)訓難題。
l擴展
軟硬件系統采用平臺化、模塊化設計。物聯(lián)網(wǎng)實(shí)訓工位采用網(wǎng)孔板設計，可根據需要調整設備的安裝位置和數量。在線(xiàn)實(shí)訓平臺提供了豐富的仿真設備和應用服務(wù)，用戶(hù)可根據需求設計物聯(lián)網(wǎng)應用場(chǎng)景，拓展教學(xué)內容。
l配套
配備針對設備完整的物聯(lián)網(wǎng)實(shí)訓指導書(shū)、完整豐富的教學(xué)實(shí)訓素材資源、以及基于設備系統的物聯(lián)網(wǎng)教學(xué)資料。
1.2.3產(chǎn)品組成
1.2.3.1 關(guān)鍵設備介紹
1)物聯(lián)網(wǎng)實(shí)訓工位
（產(chǎn)品外觀(guān)參考）
Ø 基于人體工程學(xué)設計，便于學(xué)生站立操作使用，外觀(guān)精美；
Ø 配備多種常用規格的強弱電供電系統，滿(mǎn)足工位上各類(lèi)物聯(lián)網(wǎng)行業(yè)應用套件的供電需求；
Ø 設計有安全配電箱，帶有安全漏電保護系統，確保系統使用安全可靠；
Ø 集成走線(xiàn)槽的網(wǎng)孔操作面板可方便學(xué)生安裝及部署相關(guān)物聯(lián)網(wǎng)設備；
Ø 工位可變形為競賽模式或實(shí)訓教學(xué)模式，根據不同應用場(chǎng)景需求靈活選擇。
2)物聯(lián)網(wǎng)中心網(wǎng)關(guān)
Ø 內置四核Cortex-A17 cpu與ARM Mali-T764 GPU,支持TE,ASTC,AFBC內存壓縮技術(shù)
Ø 圖像處理支持OPENGL ES1.1/2.0/3.0,OPEN VG1.1,OPENCL,Directx11，內嵌高性能2D/3D加速硬件，支持4K、H.265硬解碼10bits色深、HDMI2.0，支持1080P多格式視頻解碼1080P視頻編碼，支持H.264,VP8和MVC圖像增強處理
Ø 提供硬件安全系統,支持HDCP2.X，支持ATECC608A芯片硬件加密
Ø 提供6大接口
Ø 支持OpenCV機器視覺(jué)庫、支持TensorFlow
Ø IOT：支持碩博物聯(lián)網(wǎng)云平臺（基于SHA256、PRF、HMAC-SHA256、HKDF、ECDSA、ECDH、AES算法加密密文通信)
3)物聯(lián)網(wǎng)應用開(kāi)發(fā)終端
（物聯(lián)網(wǎng)應用開(kāi)發(fā)終端）
Ø 支持通過(guò)網(wǎng)關(guān)連接和通過(guò)串口與采集器直接連接兩種數據采集方式
Ø 顯示內容豐富，界面友好
Ø 多通道數據傳輸，支持WiFi、串口、RJ45等多種數據傳輸方式
Ø 可旋轉支架
1) LPWAN教學(xué)套件關(guān)鍵設備
l NB-IoT模塊
Ø 內置Cortex-M3(32位），主頻支持 32 kHz 到 32MHz，64K FLASH,16K RAM,4K EEPROM,支持ADC（12位）24個(gè)通道；
Ø 支持頻段B8(900MHz),B5(850MHz)；
Ø 支持AT指令：3GPP TR 45.820和其它AT擴展指令；
Ø 下載方式支持UART；
Ø 數據傳輸
a) 數據傳輸:100bps<bit rate<100kbps (TBD)；
b) 協(xié)議棧:Supports 3GPP Rel.13 NB-IoT air interfaces and protocols [1]；
c) 調制:Integrated radio transceiver, protocol processor and stack supporting BPSK and QPSK for OFDM downlink; BPSK and QPSK for SC-FDMA uplink；
d) 覆蓋:Up to +20 dB extended coverage compared to GPRS (164 dB Maximum Coupling Loss)。
Ø 5V供電，支持節點(diǎn)盒獨立供電方式；
Ø 支持OLED液晶：128x64；
Ø 支持SWD調試接口；
Ø 支持傳感器擴展接口。
l NEWLab智慧盒
Ø 支持USB供電，采用USB-B型母口；
Ø 內置1000mAh可充電鋰電池，其接入狀態(tài)可通過(guò)滑動(dòng)開(kāi)關(guān)切換，并帶有充電管理功能，電池充電狀態(tài)通過(guò)紅綠指示燈提示；
Ø 具備一個(gè)RS-485接口，可將帶有互動(dòng)模塊的NEWLab實(shí)驗模塊連接到其它帶有RS-485通信接口的設備；
Ø 內置UART-USB2.0轉換電路，實(shí)現NEWLab實(shí)驗模塊與PC機的數據通信。
l LoRa模塊
Ø 模塊工作電壓：3.3V，5V；
Ø 無(wú)線(xiàn)工作頻段：401-510MHz；
Ø 無(wú)線(xiàn)發(fā)射功率：Max. 19±1 dBm，接收靈敏度：-136±1dBm (@250bps)；
Ø 采用LoRa 調制方式，同時(shí)兼容并支持FSK, GFSK,OOK 傳統調制方式；
Ø 支持硬件跳頻（FHSS）；
Ø 與MCU的通訊接口為SPI；
Ø 板載M3內核微處理器STM32L151C8，主頻最高32MHz，1.25DMIPS/MHz，64Kbytes Flash，32Kbytes RAM，4Kbytes Data EEPROM，SWD調試接口，UART程序下載；
Ø 支持SPI/I2C接口的1.3英寸128×64 OLED屏；
Ø 帶擴展接口，可以連接各種實(shí)驗箱、傳感器小模塊；
Ø 支持全速USB 2.0接口；
l LoRa網(wǎng)關(guān)
Ø 工作電壓：DC 5V 2A
Ø 通訊協(xié)議：支持LoRa、WiFi、以太網(wǎng)通訊
Ø WiFi技術(shù)參數：
a) 兼容IEEE 802.11 b/g/n協(xié)議，內置完整TCP/IP協(xié)議棧；
b) WiFi 2.4GHz，支持WPA/WPA2安全模式；
c) 支持TCP、UDP、HTTP、FTP；
d) 支持Station/SoftAP/SoftAP+Station無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò )模式；
Ø LoRa技術(shù)參數：
a) 工作頻段：410-441MHz（出廠(chǎng)默認為433MHz）；
b) 支持多種調制模式，LoRa/FSK/GFSK/MSK/GMSK/OOK；
c) 無(wú)線(xiàn)發(fā)射功率：約30dBm（最大功率約1W），接收靈敏度：約-148dBm；
d) 通信距離：可達10km（測試環(huán)境下）；
e) 空中速率：LoRa模式下0.018k-37.5kbps（出廠(chǎng)默認為0.3kbps），FSK模式下支持高達300kbps；
Ø 以太網(wǎng)技術(shù)參數：
a) 集成硬件TCP/IP協(xié)議棧，支持TCP、UDP、IPv4、ARP、ICMP、IGMP以及PPPoE協(xié)議；
b) 內嵌10/100Mbps以太網(wǎng)數據鏈路層和物理層；
c) 支持自動(dòng)協(xié)商（全雙工/半雙工模式）；
d) 支持8個(gè)獨立的端口（Socket）同時(shí)連接；
2) 行業(yè)實(shí)訓套件關(guān)鍵設備
lZIGBEE智能節點(diǎn)盒ZigBee智能節點(diǎn)盒是一種物聯(lián)網(wǎng)無(wú)線(xiàn)傳輸終端，利用ZigBee網(wǎng)絡(luò )為用戶(hù)提供無(wú)線(xiàn)數據傳輸功能。無(wú)線(xiàn)通信模塊采用 TI CC2530 ZigBee標準芯片，適用 于2.4GHz、IEEE 802.15.4、ZigBee 和 RF4CE 應用。外殼采用鋁合金結構，堅固耐用，抗干擾能力強。提供多路I/O，可實(shí)現2路數字量輸入輸出；2路模擬量輸入功能；2路數字量輸出。 提供標準RS485接口，可通過(guò)USB線(xiàn)。連接PC進(jìn)行數據通訊�？赏饨与娫垂╇�，或用自帶電池供電，適應不同環(huán)境的供電方式其應用領(lǐng)域可為：家庭建筑物自動(dòng)化，工業(yè)控制測量和監視，低功耗無(wú)線(xiàn)傳感器網(wǎng)絡(luò )等各方面應用。
Ø 長(cháng)•寬•高：110.2*84.1*25.25（mm）
Ø 電池容量：1000mAh
Ø 主芯片： CC2530F256，256K Flash
Ø 輸入電壓：DC 5V
Ø 溫度范圍：-10℃～55℃
Ø 串行速率：38400bps（預設），可設置 9600bps，19200bps， 38400bps， 115200bps；
Ø 無(wú)線(xiàn)頻率：2.4GHz；
Ø 無(wú)線(xiàn)協(xié)議：ZigBee2007/PRO；
Ø 傳輸距離：80m
Ø 發(fā)射電流：34mA（ 最大）
Ø 接收電流：25mA（最大）
Ø 接收靈敏度：-96DBm；
l UHF射頻讀寫(xiě)器
Ø 充分支持符合 ISO18000-6B、EPC CLASS1 G2標準的電子標簽；
Ø 工作頻率 902～928MHz(可以按不同國家或地區要求調整)；
Ø 以廣譜跳頻(FHSS)或定頻發(fā)射方式工作；
Ø 輸出功率達至 26db；
Ø 讀取距離1~3米；
Ø 低功耗設計，適配器電源低電壓供電；
Ø 支持 RS232用戶(hù)接口；
l 千兆交換機
Ø 接口數量：8 port 10/100M/1000M Auto MDI-MDIX RJ45
Ø 通信標準：IEEE 802.3、IEEE 802.3u、IEEE 802.3x、IEEE 802.3az
Ø 網(wǎng)絡(luò )媒體：10Base-T,cat3 or above UTP,10Base-Tx,cat5 UTP
Ø 數據速率：10/100M/1000M
Ø 轉發(fā)速率：10 Mbps / 14,880 pps ,100 Mbps / 148,800 pps, 1000Mbps/1488000pps
1.2.3.2 應用軟件系統
1.2.3.2.1功能列表
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序號 |
功能 |
類(lèi)型 |
功能需求 |
功能描述 |
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1 |
軟件系統功能 |
學(xué)校管理員端 |
課程管理 |
新增或者刪除課程，將教學(xué)資源導入相應課程中 |
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2 |
班級管理 |
新增或刪除班級 |
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3 |
教師管理 |
新增或刪除教師端用戶(hù) |
||
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4 |
學(xué)生管理 |
新增或刪除學(xué)生端用戶(hù) |
||
|
5 |
教學(xué)任務(wù) |
新增教學(xué)任務(wù)并下發(fā)給相應老師（可刪除） |
||
|
6 |
資源管理 |
審核并上架教學(xué)資源 |
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|
7 |
教師端 |
教學(xué)管理 |
接收教學(xué)任務(wù)、下發(fā)學(xué)生任務(wù)并對已完成的任務(wù)評分 |
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|
8 |
資源管理 |
上傳教學(xué)資源；上傳資料；新增習題至習題庫 |
||
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9 |
學(xué)生端 |
仿真實(shí)驗 |
在學(xué)生任務(wù)中，通過(guò)仿真工具進(jìn)行仿真實(shí)驗 |
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10 |
終端部署 |
在學(xué)生任務(wù)中，通過(guò)終端部署軟件項目 |
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11 |
實(shí)訓功能 |
綜合應用實(shí)訓 |
認知型實(shí)訓 |
物聯(lián)網(wǎng)基礎知識 |
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12 |
物聯(lián)網(wǎng)設備認知 |
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13 |
物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)認知 |
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14 |
物聯(lián)網(wǎng)應用認知 |
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15 |
云平臺技術(shù)認知 |
|||
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16 |
云平臺應用認知 |
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17 |
實(shí)操型實(shí)訓 |
硬件設備安裝調試 |
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18 |
網(wǎng)絡(luò )設備連接配置 |
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19 |
軟件系統部署維護 |
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20 |
應用場(chǎng)景演示操作 |
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21 |
云端API數據調用與連通 |
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22 |
開(kāi)發(fā)型實(shí)訓 |
DotNet客戶(hù)端開(kāi)發(fā) |
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23 |
DotNet Web端開(kāi)發(fā) |
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24 |
Android移動(dòng)端開(kāi)發(fā) |
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25 |
無(wú)線(xiàn)傳感網(wǎng)WSN開(kāi)發(fā) |
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26 |
項目案例實(shí)訓 |
智慧牧場(chǎng) |
仿真設備的安裝與連線(xiàn) |
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27 |
基于ChirpStack的設備配置 |
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28 |
基于ThingsBoard的案例場(chǎng)景呈現 |
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29 |
基于ThingsBoard的規則引擎設計 |
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30 |
智能家居 |
仿真設備的安裝與連線(xiàn) |
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31 |
終端完善配置文件建立設備與云平臺的連接 |
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32 |
基于Home Assistant的案例場(chǎng)景呈現 |
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33 |
基于Home Assistant的自動(dòng)化規則設計實(shí)現 |
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34 |
智慧溫室 |
仿真設備的安裝與連線(xiàn) |
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35 |
終端完善配置文件建立設備與云平臺的連接 |
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36 |
基于ThingsBoard的案例場(chǎng)景呈現 |
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37 |
基于ThingsBoard的規則引擎設計 |
1.2.3.2.2重點(diǎn)功能介紹
1.2.3.2.2.1軟件系統功能
AIoT在線(xiàn)工程實(shí)訓平臺的軟件功能主要可分為教學(xué)管理平臺、實(shí)驗模塊和實(shí)訓課程案例資源三個(gè)部分。其中，教學(xué)管理平臺分為學(xué)校管理員、教師、學(xué)生三個(gè)用戶(hù)端；實(shí)驗模塊主要有物聯(lián)網(wǎng)工程仿真和物聯(lián)網(wǎng)項目軟件部署兩大功能。
1、學(xué)校管理員端
學(xué)校管理員端主要有新增課程、新增班級、添加教師和學(xué)生用戶(hù)賬號、下發(fā)教學(xué)任務(wù)以及對教師端上傳的資源進(jìn)行審核。
（1）新增課程
進(jìn)入課程管理，完善所需的課程信息（課程編號、課程名稱(chēng)、課時(shí)數、課程方向、課程等級、課程資源）后新增課程。
（2）新增班級
進(jìn)入班級管理，輸入班級名稱(chēng)并保存，完成班級添加。
（3）添加教師賬號
進(jìn)入教師管理，輸入所需添加的教師用戶(hù)的電話(huà)和名稱(chēng)，點(diǎn)擊保存即可完成添加。
（4）添加學(xué)生賬號
進(jìn)入學(xué)生管理，可手動(dòng)輸入學(xué)生的姓名、學(xué)號、電話(huà)、用戶(hù)密碼、班級進(jìn)行學(xué)生賬號的添加，也可通過(guò)導入Excel批量導入添加學(xué)生賬號。
（5）下發(fā)教學(xué)任務(wù)
進(jìn)入教學(xué)任務(wù)管理，根據課程需要，輸入任務(wù)編號、任務(wù)名稱(chēng)、任務(wù)時(shí)長(cháng)、課程并指定任務(wù)教師和任務(wù)班級，新增并下發(fā)教學(xué)任務(wù)。
（6）資源審核
教師端上傳的教學(xué)資源將進(jìn)入學(xué)校管理員端的資源審核管理，學(xué)校管理員審核通過(guò)教學(xué)資源后，該教學(xué)資源上傳至公共資源；若教學(xué)資源未通過(guò)審核，則退回至教師端。
2、教師端
教師端主要功能為教學(xué)管理和資源管理。
1.教學(xué)管理
教學(xué)管理主要包括查看教學(xué)任務(wù)、下發(fā)學(xué)生任務(wù)、查閱學(xué)生任務(wù)完成情況并評分，以及利用已上傳的教學(xué)資源進(jìn)行自主學(xué)習，作備課準備。
（1）查看教學(xué)任務(wù)
教師用戶(hù)登錄教師端進(jìn)入實(shí)驗中心即可查看被分配的教學(xué)任務(wù)。
（2）下發(fā)學(xué)生任務(wù)
教師可根據學(xué)校管理員下發(fā)的教學(xué)任務(wù)及課程安排進(jìn)行學(xué)生任務(wù)的布置下發(fā)。
（3）查閱學(xué)生任務(wù)完成情況
進(jìn)入學(xué)生任務(wù)詳情，可查看各學(xué)生的任務(wù)完成進(jìn)度。
（4）對已完成的學(xué)生任務(wù)進(jìn)行評分
進(jìn)入已完成的學(xué)生任務(wù)詳情，圖文、習題任務(wù)由系統自動(dòng)打分，仿真和終端由教師手動(dòng)打分。系統自動(dòng)打分的任務(wù)，教師可修改所評分數。
（5）自主學(xué)習
教師可對公共資源進(jìn)行驗證，及執行資源中的任務(wù)，相關(guān)任務(wù)與學(xué)生任務(wù)操作相同。
2.資源管理
資源管理主要包括查看公共資源、添加上傳教學(xué)資源以及上傳課件、實(shí)訓、習題資料。
（1）查看公共資源
教師可進(jìn)入公共資源查看相關(guān)的資源信息，以便備課需求。
（2）上傳教學(xué)資源
教師可根據教學(xué)需要,上傳教學(xué)資源。教學(xué)資源上傳后，需提交至學(xué)校管理員端進(jìn)行審核，審核通過(guò)后即可上傳至公共資源。
（3）上傳課件、實(shí)訓、習題資料
進(jìn)入課件管理、實(shí)訓管理、習題管理，添加上傳教學(xué)資源所需的課件、實(shí)訓資料以及習題。
3、學(xué)生端
學(xué)生端主要功能為進(jìn)行教師端下發(fā)的學(xué)生任務(wù)，以及根據上傳的公共教學(xué)資源進(jìn)行自主學(xué)習，可根據項目案例資源，進(jìn)行物聯(lián)網(wǎng)工程仿真及物聯(lián)網(wǎng)項目軟件部署操作。
4、物聯(lián)網(wǎng)工程仿真
物聯(lián)網(wǎng)工程仿真可進(jìn)行傳感層設備的仿真連線(xiàn)與配置，同時(shí)提供物聯(lián)網(wǎng)項目數據服務(wù)，包含豐富的傳感器、采集器、執行器設備，在技術(shù)上涵蓋了大量主流的傳感技術(shù)，例如：LoRa、NB-IoT、ZigBee、ModBus、CanBus等。
它具有以下特點(diǎn)：
l 從外觀(guān)、連線(xiàn)到傳輸協(xié)議，高度還原真實(shí)硬件設施及配置；
l 連線(xiàn)簡(jiǎn)單，支持在線(xiàn)自主驗證和智能驗證，縮短實(shí)驗耗時(shí)；
l 提供多樣化設備模擬庫，解決硬件資源受限的短板；
l 整體使用靈活，強化了自行設計概念。
5、物聯(lián)網(wǎng)項目軟件部署
AIoT在線(xiàn)工程實(shí)訓平臺，采用Docker容器技術(shù)，為每個(gè)學(xué)生提供隨賬號綁定的Linux虛擬機，使每個(gè)運行環(huán)境及資源相互獨立，互不影響，通過(guò)命令輸入方式進(jìn)行軟件部署、監控資源占用和運行等情況。學(xué)生端通過(guò)瀏覽器遠程登錄Linux虛擬機終端，進(jìn)行傳輸層的項目軟件部署，編輯關(guān)聯(lián)的配置文件，實(shí)現對Modbus、ZigBee、LoRaWAN、CANbus等協(xié)議設備的南向對接，并將采集到的數據傳輸至北向的物聯(lián)網(wǎng)云平臺。
同時(shí)，平臺引入ChirpStack、Node-RED、ThingsBoard、Home Assistant等豐富的開(kāi)源物聯(lián)網(wǎng)軟件資源，融合工程仿真和行業(yè)設備，實(shí)現物聯(lián)網(wǎng)的感知層設備、網(wǎng)關(guān)及網(wǎng)絡(luò )傳輸層、平臺及應用層的數據鏈路完整性，保證底層數據采集到前端應用效果的展現。
3、環(huán)境檢測系統：通過(guò)二氧化碳傳感器、大氣壓力傳感器、光照強度傳感器、溫濕度傳感器，配合智能網(wǎng)關(guān)環(huán)境檢測系統軟件，實(shí)現農業(yè)大棚環(huán)境檢測系統等物聯(lián)網(wǎng)綜合應用系統。
（1）二氧化碳濃度檢測系統；
（2）大氣壓力檢測系統；
（3）光照強度檢測系統；
（4）溫濕度數據檢測系統；
4、家居安防環(huán)境監測系統：通過(guò)紅外入侵、震動(dòng)、燃氣、煙霧、水浸、緊急按鈕、紅外對射入侵檢測、門(mén)禁一體機、門(mén)鎖、門(mén)磁、報警燈等工業(yè)級傳感器，配合智能網(wǎng)關(guān)家居安防系統軟件，實(shí)現智能家居安防系統，使學(xué)生們可以真正的了解與學(xué)習物聯(lián)網(wǎng)無(wú)線(xiàn)傳感網(wǎng)技術(shù)在智能家居上的應用。
（1）紅外入侵監測系統；
（2）煙霧監測系統；
（3）水浸監測系統；
（4）燃氣監測系統；
（5）震動(dòng)監測系統；
（6）智能門(mén)禁控制系統；
（7）安防報警燈報警系統；
5、家電控制系統：通過(guò)運用WIFI插座、智能紅外學(xué)習模塊、路由器及Zigbee6模塊等硬件，搭載WIFI、Zigbee等技術(shù)應用，通過(guò)智能網(wǎng)關(guān)家電控制系統軟件實(shí)現對家居電視、風(fēng)扇、電動(dòng)窗簾、電燈等執行機構的智能化控制。
6、視頻監控系統：WIFI攝像機與智能網(wǎng)關(guān)通過(guò)WIFI技術(shù)有機結合，通過(guò)對智能網(wǎng)關(guān)視頻監控系統軟件，實(shí)現對WIFI攝像機的云臺控制功能。
7、遠程抄表系統：采用國家標準規程的三星電表，運用無(wú)線(xiàn)傳感網(wǎng)技術(shù)，將整套的物聯(lián)網(wǎng)綜合應用系統的用電量實(shí)時(shí)的上報至智能網(wǎng)關(guān)，也可將其運用至智能家居實(shí)訓系統中，實(shí)時(shí)監測家庭用電量。
8、web遠程訪(fǎng)問(wèn)系統：通過(guò)PC、平板電腦訪(fǎng)問(wèn)智能網(wǎng)關(guān)，遠程實(shí)現環(huán)境監測、家居安防環(huán)境監測、家電控制、視頻監控、遠程抄表以及各種無(wú)線(xiàn)傳感網(wǎng)節點(diǎn)的數據采集與觀(guān)察。
