XXXX物联网实验室设计方案目录1.方案背景32.建设目标33.方案特色44.总体设计54.1.实验室平面布置设计图54.2.各系统区域和主要功能55.物联网智能家居系统75.1.系统设计75.2.系统功能75.3.设备清单105.4.实训内容136.物联网环境监测系统156.1.系统设计156.2.功能设计166.3.设备清单176.4.实训内容247.物联网智能农业大棚管理系统257.1.系统设计257.2.功能设计287.3.设备清单297.4.实训内容338.物联网智能交通系统348.1.概述348.2.系统设计348.3.功能设计378.4.设备清单378.5.实验教学内容399.物联网人员定位系统401.1.概述401.2.系统设计401.3.功能设计421.4.设备清单431.5.实验内容4510.主要产品介绍461. 方案背景物联网是通过信息传感设备，按约定的协议实现人与人、人与物、物与物全面互联的网络，其主要特征是通过射频识别、传感器等方式获取物理世界的各种信息，结合互联网、移动通信网等网络进行信息的传送与交互，采用智能计算技术对信息进行分析处理，从而提高对物质世界的感知能力，实现智能化的决策和控制。物联网技术和产业的发展将引发新一轮信息技术革命和产业革命，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中科院无锡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，物联网再次成为热议话题。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。2. 建设目标本次物联网实验室拟建设基于物联网技术的五大系统：智能家居、环境监测系统、智能农业大棚、智能交通、人员定位系统。用相应的终端设备和传感器将系统中的“物”联系起来，有效展示物联网在五大系统中的应用，系统具有开放性，可移植性，展示性，同时便于二次开发。系统的信息展示除在个系统中配置相关显示屏外，并且可以通过网络与电工电子教学实验中心大厅的LED全彩大屏相连，将相关信息在中心大屏上发布和监控。3. 方案特色l 系统性：方案的设计是在详细分析物联网应用系统架构的基础上，系统性地覆盖传感层、接入层、网络层、应用层等各个层次的主流技术，为用户提供完整的物联网工程专业实验实训解决方案。同时，整个实验室设备可连接为一个局域网络并可接入到校园网，配以功能强大的实验室管理系统，可以跟踪管理学生的实验时间、实验内容、实验结果，为教学效果分析提供及时并详细可靠的数据来源。l 模块化：采用模块化的设计模式，可以根据实际需求选配各种模块组建实训环境，具有很强的灵活性并易于扩展。l 易操作：采用一体化的操作台，集成监控屏幕、传感器、执行器件、跳线、开关、监控仪表、串口插槽等；并采用可视化的监控软件，界面友好，操作简便。l 真正的“透明”教学：通过直观和形象的应用场景，使学生可以直接体会物联网的应用场景；开放产品设计的软硬件资源，同时配套详细的教学试验文档，让学生以工程开发形式学习原理知识，融会贯通各个学科的知识，达到真正的学以致用。4. 总体设计4.1. 实验室平面布置设计图4.2. 各系统区域和主要功能如上图所示，实训室共分为如下几个区域，各自功能如下：1. 智能家居系统智能家居系统功能展示与实验系统，包括家电控制、环境监控、灯光控制、窗帘控制、安防、小区呼叫管理、远程监控等内容。2. 农业大棚系统智能农业温室大棚，采用物联网技术实现对大棚内环境温湿度、土壤温湿度、光照、CO2浓度等的监控以及照明、灌溉、通风等的控制，可用于教学、实验和展示等。3. 智能交通系统模拟智能交通，实现车位监控、停车场引导、收费、道路流量监控等，实现相关内容的展示和实验教学。4. 环境监测系统：在实验室中，放置环境监测系统的服务器以及显示大屏幕，在教室的底部靠窗处放置一个42寸屏幕，并放置一台服务器用于管理和配置系统的数据。5. 走道及人员定位系统：在实验室的中间有一条1.3米的走道，在实验室的四周放置4个ZIGBEE定位参考节点，用于实验室内的人员定位，同时在实验室外一个宽约3米，长约25米走廊上布置人员定位系统。5. 物联网智能家居系统5.1. 系统设计智能家居系统是物联网技术在家庭自动化方面的典型应用，包括智能环境监测、智能家电控制、灯光控制、窗帘控制、智能安防、远程监控等几个部分，系统结构拓扑图如下：5.2. 系统功能1. 安防系统对人身安全、财产安全等进行实时监控，发生入室盗窃、火灾、煤气泄漏和紧急求助等情况时自动拨打用户设定的电话，及时播报险情。l 数字智能网关能够外接各种安防探测器（如红外、门磁）； l 如果发生警情，报警信息通过小区局域网络，发送给小区管理中心监控主机，同时自家电话报警系统会将报警信息发送给业主或相关责任人； l 用户同时可以设定报警自动抓拍功能，同时把抓拍的照片通过电子邮件发送给用户； l 在发生报警时智能网关将通过文字和声音提示用户哪里发生报警； l 当您外出时，家中如有访客，可以通过留影留言功能让您了解访客的情况。2. 环境监控室内温湿度监测及控制、室内有害气体泄漏监测及控制、室内光亮度监测及控制、雨滴监测及控制、室内空气监测及控制等。3. 监视系统互联网远程实时动态摄像监控，可远程通过手机、电脑实时动态监控家中的情况。4. 门禁系统门口机和室内机之间可实现可视对讲，门禁系统和ZigBee模块进行连接将信息采集到网关，并在手机和PC上将提示灯触发为红色，并提示信息。5. 智能灯光系统实现对灯光的自动化控制，并可创造任意的环境氛围和灯光场景，如家庭影院的放映灯光、晚宴灯光、聚会灯光、读报灯光，根据外界光线自动调节室内灯光，根据不同时间段自动调节灯光。l 灯光情景控制模式：通过对智能开关的组合学习，可以对家庭单元的各个房间定义个性化的灯光场景需要。比如：全开全关模式、家庭影院模式、会客模式、聚餐模式、夜间模式、起早模式等; l 联动控制：灯光、电器(空调)、电动窗帘三者的控制可以通过情景控制模式联动，如门磁可以设定与灯光、窗帘、电器等设备的联动工作。比如：回家开门后，灯光打开、窗帘开启、空调开启等联动工作。 l 定时控制：在设定的时间点对家电、灯光、窗帘等带电设备进行控制。如：早上7.30闹钟响起，窗帘缓缓开启，音乐开始播放。6. 电器控制系统把所有能控制的电器组成一个管理系统，除了可以实现本地对家电的控制之外，还可以通过遥控、场景、定时、电话以及互联网远程等多种控制方式实现对电器的智能管理与控制。7. 电动窗帘系统对窗帘进行智能控制和管理，可以用遥控、定时等多种智能控制方式实现对窗帘的开关、停止等控制，以及一键式场景效果的实现。8. 控制模式1) 手动控制保留所有灯及电器的原有手动开关，不会因为局部智能设备的故障，导致不能实现控制。2) 智能无线遥控一个遥控器，可对所有的灯光、电器及安防的设备进行智能遥控和一键式场景控制、实现全宅灯光及电器的开关、临时定时等遥控，各种编址操作，4路一键式情景模式，配合数字网络转发器，实现本地及异地万能遥控。3) 一键情景控制一键实现各种情景灯光及电器组合效果，可以用遥控器、智能开关、电脑等实现“外出、在家、就餐、影院”等多种模式。4) Internet远程监控通过互联网实现远程监控、操作、维护以及系统备份与系统还原，通过用户授权，可以实现远程售后服务。无论在世界各地，只要通过INTERNET网都可随时了解家里灯及电器的开关状态，包括远程控制，随时根据需求，更改系统配置、定时管理事件，还可随时修改报警电话号码；5) 事件定时控制可以个性化定义各种灯及电器的定时开关事件，一个事件管理模块总共可以设置多达87个事件，完全可以将每天、每月、甚至一年的各种事件设置进去，充分满足用户的实际需求。可设置早上定时起床模式，晚上自动关窗帘模式，还有出差模式等。5.3. 设备清单名 称规格数量单位单价复价备注温湿度传感器模块上海企想BIZ-SM-SHT1个150150光敏传感器模块上海企想BIZ-SM-LS1个3636烟雾探测传感器模块上海企想BIZ-SM-MQ21个8484燃气探测传感器模块上海企想BIZ-SM-MQ51个8484人体感应传感器模块上海企想BIZ-SM-OS1个7575干黄门磁传感器模块 上海企想BIZ-SM-GH1个6060紧急呼救按键复位按钮 圆型 安装孔径16MM1个4.54.5雨滴传感器STSM-002型1个3030LED灯模块上海企想BIZ-M1014个90360智能开关Control4 无线弱调光器 zigbee 调光模块 智能调光开关1个76297629电动窗帘控制系统智能窗帘控制系统：自动离合机构，自动、半自动、遥控、手动任意选择, 断电也可正常使用；专用开关电源适配器，24V直流驱动，安全稳定可靠；关键传动部件采用进口钢材制成，配合优质铝合金导轨，经久耐用；1套68406840Zigbee协调器包括CC2430射频底板和支持底板，射频顶板与支持底板可以无缝连接，构成完整系统。射频顶板采用TI公司支持ZigBee2006协议栈的射频芯片CC2430作为收发处理核心，利用2.4G的SMA天线进行通信。支持底板包括CC2430复位系统、JTAG在线仿真下载接口、RS232串口、以太网接口等。协调器能够建立网络，并且对加入的节点进行管理和访问，对整个ZigBee网络进行维护1个762762Zigbee传感器节点包括CC2430射频底板和支持底板，射频顶板与支持底板可以无缝连接，构成完整系统。射频顶板采用TI公司支持ZigBee2006协议栈的射频芯片CC2