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教學實訓設備Teaching Equipment

YG-IOTV3型物聯(lián)網(wǎng)創(chuàng)新教學實訓系統(tǒng)

傳統(tǒng)實驗箱只包含一種ZIGBEE 無線組網(wǎng),YG-IOTV3引入多種國際主流無線傳感網(wǎng)技術,除了包含ZIGBEE 無線組網(wǎng),還包含藍牙無線組網(wǎng),WIFI 無線組網(wǎng)和EN-OCEAN無線組網(wǎng)。并且每個無線通信模塊可以獨立運行

一、產品介紹

YG-IOTV3物聯(lián)網(wǎng)創(chuàng)新教學實驗箱,是對傳統(tǒng)物聯(lián)網(wǎng)實驗箱的一個革新,突破了傳統(tǒng)實驗箱只滿足"無線傳感網(wǎng)"一門課的局限,擴展到滿足物聯(lián)網(wǎng)專業(yè)如下課程:

YG-IOTV3適合課程開設

每個節(jié)點基于"傳感器+處理器"的架構,可以獨立運行,配合20 多種傳感器模塊,滿足物聯(lián)網(wǎng)專業(yè)"智能傳感器"相關課程的教學實驗。

基于"傳感器+MCU"的智能傳感器單元

傳統(tǒng)實驗箱只包含一種ZIGBEE 無線組網(wǎng),YG-IOTV3引入多種國際主流無線傳感網(wǎng)技術,除了包含ZIGBEE 無線組網(wǎng),還包含藍牙無線組網(wǎng),WIFI 無線組網(wǎng)和EN-OCEAN無線組網(wǎng)。并且每個無線通信模塊可以獨立運行。

包含的無線通信模塊

可獨立使用的無線通信模塊

其中EN-OCEAN是國際流行的,也是成熟的無線無源組網(wǎng)技術,供電來自環(huán)境能源獲取,在國外各個行業(yè)有著廣泛的應用,也導引進了我們的教學實驗系統(tǒng)。

把無線通信核心模塊插到智能傳感器底板上,便可以組合成各種無線通信形式的傳感節(jié)點。

這些無線傳感節(jié)點,結合網(wǎng)關、云端可以非常方便地構筑各種完整的無線傳感網(wǎng)絡,構成ZIGBEE無線傳感網(wǎng)絡、藍牙無線傳感網(wǎng)絡、WIFI無線傳感網(wǎng)絡和EN-OCEAN無線傳感網(wǎng)絡。

網(wǎng)絡層結合無線節(jié)點、網(wǎng)關和計算機,可以構成不同的網(wǎng)絡層架構;節(jié)點云、局域云和廣域云。

節(jié)點云

對單個學生,可以有不同無線節(jié)點構成"節(jié)點云",學習過程主要側重于無線組網(wǎng)協(xié)議,學習無線組網(wǎng)協(xié)議的架構,原理及代碼實現(xiàn)。簡單組網(wǎng),可以直接由協(xié)調器直接連接學生計算機,通過編程環(huán)境實現(xiàn)組網(wǎng)協(xié)議學習,也可以通過網(wǎng)關實現(xiàn)組網(wǎng)連接,并在網(wǎng)關上實現(xiàn)基本人機交互。

無線傳感網(wǎng)實驗室局域云

為了方便教師管理,不同學生組網(wǎng)設備可以互聯(lián),把每個節(jié)點、每個實驗箱的實驗數(shù)據(jù)存儲、顯示到教室的教師服務器上,實現(xiàn)對學生實驗過程的數(shù)據(jù)管理、用戶管理及基于這些數(shù)據(jù)形成統(tǒng)計分析報告。

傳感網(wǎng)廣域云

為了配合學生真正體驗物聯(lián)網(wǎng)的應用,基于我們的廣域云平臺,可以實現(xiàn)廣域手機APP和教室里面的傳感網(wǎng)節(jié)點之間的互聯(lián)互通,真正實現(xiàn)無處不在的"物聯(lián)網(wǎng)"。

搭建于公有云之上的" CLOUD!"

為了支持物聯(lián)網(wǎng)教學實驗,投入建設開放的傳感網(wǎng)數(shù)據(jù)云平臺,傳感節(jié)點基于RESTful API 和云端通信,基于云端開發(fā)了系列化功能,例如云存儲、云報警、固件更新、云端編程等功能,作為全國高校物聯(lián)網(wǎng)教育廣域互聯(lián)的基礎平臺。

二、系統(tǒng)特點

  1、多課程適應性,結構化設計,滿足多課程教學實驗,除了傳感網(wǎng)課程之外,還滿足智能傳感器、組網(wǎng)技術,物聯(lián)網(wǎng)中間件,物聯(lián)網(wǎng)工程等課程實驗。

  2、多種無線組網(wǎng),除了ZIGBEE 組網(wǎng),還引入了藍牙連接、WIFI 組網(wǎng)和EN-OCEAN 組網(wǎng),呈現(xiàn)比較完整的無線傳感網(wǎng)技術。

  3、國內首創(chuàng)引入EN-OCEAN 組網(wǎng)技術,引入國際成熟應用的無源無線傳感網(wǎng)技術,讓學生學習可以大面積應用的技術。

  4、具有節(jié)點云、局域云、廣域云三層云架構,方便學習,也方便管理,也方便創(chuàng)新應用。

三、系統(tǒng)硬件配置和軟件資源

IOTV3實驗箱是由智能傳感器模塊、各種通信模塊、網(wǎng)關單元及各種配套軟件構成的新一代物聯(lián)網(wǎng)教學實驗系統(tǒng)。

1、硬件配置:

設備 參數(shù)描述 數(shù)量
智能傳感器底板 32位處理器,USB接口直接和PC相連,帶A/D采集、D/A輸出,I2C接口,SPI接口,可以直接接入各種模擬,數(shù)字傳感器 8
傳感器 溫度、濕度、加速度、噪聲、多種氣體參數(shù)、無線無源動作開關,無線無源溫濕度等。 8
通信模塊 ZigBee通信模塊 M4處理器+ZigBee 8
WIFI通信模塊 TI CC3000/CC3101 1
藍牙通信模塊 CC2540/CC256雙模藍牙 1
EN-OCEAN通信模塊 TCM310無線無源雙向通信 2
M4網(wǎng)關 CPRTEX-M4處理器,以太網(wǎng)接口,ZigBee接入、WIFI接入、藍牙介入、EN-OCEAN接入、I/O擴展、多路UART擴展、SPI擴展、I2C擴展 1
A9網(wǎng)關 TI OMAP4460處理器,1.5G多核處理器,7寸電容觸控屏,2.4G/53.8G WIFI擴展,GPS,NFC,BLE等接口。 可選

2、軟件資源:

知識點 參數(shù)
智能傳感器 基于32位處理器,開發(fā)智能傳感器應用,USB接口直接和PC相連便可以調試,帶A/D采集、D/A輸出,I2C接口,SPI接口,可以直接接入各種模擬,數(shù)字傳感器。提供各種傳感器,包括溫度、濕度、加速度、噪聲、多種氣體參數(shù)、無線無源動作開關,無線無源溫濕度等傳感器的智能信號采集、智能信號處理和智能信號傳輸軟件樣例。
ZigBee組網(wǎng) ZigBee PRO協(xié)議學習,基于協(xié)議了解自組織低功耗無線傳感網(wǎng)的協(xié)議層知識,基于API實踐組網(wǎng)特性。
WIFI組網(wǎng) 基于物聯(lián)網(wǎng)應用的WIFI SOC 物聯(lián)網(wǎng)應用,SMART CONFIG等功能,基于TCP/HTTP協(xié)議開發(fā)與局域云或廣域云的通信。
藍牙組網(wǎng) 藍牙2.1/藍牙4.0與計算機組網(wǎng)及與智能手機互聯(lián),基于互聯(lián)開發(fā)基本的應用程序。
EN-OCEAN組網(wǎng) 基于EN-OCEAN PROFILE通信協(xié)議開發(fā)無源無線傳感器網(wǎng)應用,提供基于PROFILE的各種通信應用樣例程序,包括能量收集單元的開發(fā)編程和收發(fā)模塊的開發(fā)編程。
組網(wǎng)技術 基于物聯(lián)網(wǎng)中間件技術,基于網(wǎng)關實現(xiàn)異構通信網(wǎng)絡的組網(wǎng),通過網(wǎng)絡層歸一化,標準化,并實例化。
物聯(lián)網(wǎng)工程 基于物聯(lián)網(wǎng)行業(yè)應用背景,開發(fā)典型綜合應用,包括智能家居、只能樓宇、智慧社區(qū)、智慧農業(yè)等工程綜合樣例。
局域教師管理軟件 提供教師機管理軟件一套,部署在教師服務器上,可以通過網(wǎng)絡收集學生實驗設備的實驗數(shù)據(jù),并可以形成初步的統(tǒng)計分析報告。
廣域云 基于部署在公有云上的服務接口,學生設備通過HTTP的RESTful API就可以實現(xiàn)廣域傳感網(wǎng)數(shù)據(jù)傳輸,結合我們提供的Android和ISO的APP就可以非常方便地實現(xiàn)遠程傳感網(wǎng)數(shù)據(jù)交互?;谠破脚_我們還可以實現(xiàn)云固件程序下載和云端編程。