物联网综合实训室介绍

一、实训室概况物联网综合实训室：是服务于物联网技术专业群教学的核心实训室，全套设备由江苏信息职业技术学院机电研究所与物联网工程系自主研制。

（一）设计思想以物联网技术为核心，兼顾当前流行技术的发展趋势，注重各种技术之间的融合与灵活应用，依据工程项目，既可满足日常教学要求，同时注重创新实验及项目实践，能够将物联网技术真正融会贯通到实际应用中。

（二）主要功能汇聚物联网不同层面的核心技术，聚焦无线单片机、嵌入式及计算机软件等三大平台，实现了从感知层→传输层→应用层的信息采集与处理流，应用层→传输层→感知层的信号控制与处理流。

可承担感知器件、物联网规划与组建、物联网应用系统开发等项目实训及物联网综合实训，也是物联网工程系创新实验班及江苏省高职院校技能竞赛（物联网技术应用项目）教学及技能训练的主要场所。

（三）适用专业核心专业：物联网应用技术专业；相关专业：软件技术、计算机应用技术、计算机网络技术等专业（四）主要特色结合物联网感知层、网络层与应用层的特点，搭建直观和形象的应用场景，将智能家居系统组建和调测的实际项目贯穿实训的全过程，涉及传感器技术、传感网技术、Zigbee技术、智能网关开发技术、串口通信技术、上位机开发技术、通信技术、移动互联技术、视频多媒体技术、基础电子电工技术。

学生通过完成项目的形式，融会贯通物联网关键知识和技能。

实训室设置教学、实训两大功能区，可同步完成项目教学、实训，实现理实一体、学做融合。

智能家居实训设备如图1，智能家居操作台如图2。

图1智能家居实训设备图2智能家居操作台二、实训装置组成与功能智能家居是利用先进的电子技术、传感器技术、无线电技术、网络通讯技术将与居家生活有关的各种设备有机地结合起来，通过网络化方式综合管理家中设备。

物联网综合实训室以智能家居应用模块实现家居环境监测、智能家电自动控制、安防系统与报警、远程监控等功能。

每套系统由综合实训台、家居场景模拟展示架、计算机构成。

系统融入了传感器原理与检测、RFID 技术、单片机技术、计算机原理、电机控制、网络通讯编程、网页制作、无线电通讯、图像处理、、嵌入式技术等相关知识，将生产生活常见场景和设备有机地结合起来，通过ZigBee或无线数传模块组成无线网络，采集室内温度、湿度和光照度，实现燃气与烟雾探测、入侵探测、门窗防撬，紧急求助报警等功能，并将采集的数据通过WiFi模块传输到服务器，对模拟的家电设备进行控制功能。

物联网综合实训装置可实施物联网感知实训项目、物联网嵌入式实训项目、物联网应用实训项目，其系统体系结构如图3，示意图如图4，系统主要实物如图5。

图3 智能家居系统结构图图4 智能家居系统示意图图5 智能家居系统实物图三、开设的实训内容1、基于CC2530基础硬件实训●建立IAR环境实训●LED闪烁控制实训●定时器中断●外部中断●A/D实训●单片机串口发数●在PC用串口控制LED●在PC用串口收发数据●RTC数据显示到PC串口实训●系统睡眠/唤醒实训●看门狗使用实训●定时器T1/T2/T3/T4定时实训●PWM调制实训2、Zigbee协议栈基础实训●Zigbee协议栈下任务建立实训●Zigbee协议栈下温湿度驱动实训●Zigbee协议栈下气体传感器驱动实训●Zigbee协议栈下烟雾传感器驱动实训●Zigbee协议栈下光敏传感器传感器驱动实训●Zigbee协议栈下电表驱动实训●Zigbee协议栈下GSM模块驱动实训3、基于CC2530的无线网络实训●Z-Stack 点对点通讯●Z-Stack 星状通讯●Z-Stack 树状通讯●Z-Stack 广播通讯实训●ZigBee组网实训●基于CC2530的无线传感器网络实训●传感器网络综合实训4、嵌入式网关软件●linux操作系统常用命令●linux操作系统常用服务●配置交叉编译环境●运用Bootloader vivi●编译生成linux 内核●制作根文件系统，使用Busybox●Bootloader，内核，根文件系统的烧写●配置QT程序编译，运行环境●QT相关界面设计5、物联网应用示范系统●环境监测应用实训●智能家居应用实训●智能抄表应用实训四、主要实训项目介绍（一）物联网感知实训项目物联网感知实训项目：进行物联网系统硬件设备的选型、安装、接线、编程与调试，其中硬件设备主要包含系统传感器和执行器、安防监测设备、三表设备、电子支付系统设备等。

为系统中传感节点下载Z-Stack协议栈，配置协调器、路由、终端节点参数，并按照ZigBee协议规范，进行无线组网调试，编写硬件设备驱动程序，编写传感节点程序，实现受控设备的控制功能。

学生通过物联网感知实训项目可以掌握传感器数据采集、Zigbee组网、Zigbee网络监控、蓝牙、WiFi、RFID，以及多种技术的综合应用，Zigbee模块如图6。

图6 ZigBee节点图1、电源控制系统电控制系统可统智能家居里面所有电脑插座面板以及墙壁插座面板的电源开关，基于物联网信息平台，通过ZigBee设备服务器连接电源控制系统，实现对总电的远程控制及使用。

2、灯光控制系统（分布控制方式）智能灯光控制系统结合物联网信息平台组建的无线WiFi网络、WiFi设备服务器、中央控制器等设备，实现对的灯光的智能化管理。

灯光控制系统如图7。

图7 灯光控制系统（分布控制方式）拓扑图3、空调控制系统基于ZigBee无线网络远程空调控制模式，可实现空调临时、定时自动开关等功能。

温控空调开关模式，通过温湿度传感器的数据采集实现温控空调开关功能。

手动空调控制模式，通过指令对电源控制器的面板解锁可实现手动空调开关控制，空调控制系统如图8。

图8 壁挂、柜式空调控制系统拓扑图4、窗帘控制系统基于网络的远程窗帘控制功能，可远程实现对窗帘的开关动作；手动开关控制功能，通过窗帘控制面板实现手动控制窗帘开关动作。

窗帘控制系统如图9。

图9窗帘控制系统拓扑图5、智能电表控制系统基于网络的远程读表功能，可以实现对电表的读取，并可发送给用户。

智能电表控制系统拓扑如图10。

图10 智能电表控制系统拓扑图6、GSM 控制系统基于网络的远程控制功能，可以实现各类数据的发送。

GSM 控制系统拓扑如图11。

现对电表的读取，并可发送给用户。

智能电表控制系统拓扑图 基于网络的远程控制功能，可以实现各类数据的发送。

计算机 物联网信息平台 中控主机 电表控制系统 电表计算机 物联网信息平台 中控主机 GSM 控制系统 GSM 模块图11 GSM控制系统拓扑图7、智能安防系统安防报警系统需要监控的内容有可燃气体探测器、温感探测器、烟感探测器、主动红外对射棒、门锁状态、GSM短信发送等。

当有任一监控点触发时，要求能迅速报警并采取相应的措施。

（二）物联网嵌入式实训项目物联网嵌入式实训项目：主要完成嵌入式网关设备的配置、编程与调试。

其中包括配置嵌入式网关设备，通过串口连接协调器，通过网口连接上位机，嵌入式网关设备系统软件平台的完善和搭建，QT系统应用界面设计，实现传感节点信息获取和设备控制功能，实现与上位机的通信（数据上传、主机响应等）功能。

嵌入式设备采用Micro2440以及，Tiny210。

Micro2440开发板如图12。

图12 Micro2440开发板Tiny210是一款高性能的Cortex A8核心板，采用三星S5PV210作为主处理器， Tiny210开发板如图13。

图13 Tiny210开发板学生通过物联网嵌入式实训项目可以掌握Linux常用操作命令、Linux系统管理、嵌入式系统环境搭建、嵌入式系统移植、QT程序开发。

1、Linux常用操作命令Linux操作系统的概念和安装方法，Linux下的基本命令、管理配置和编辑器，包括VI编辑器，GCC编译器，GDB调试器和Make项目管理工具等知识。

2、Linux系统管理配置及使用nfs，telnet，t，smaba等linux常用服务程序。

3、嵌入式系统环境搭建搭建嵌入式Linux运行环境，内容包括内核裁减、内核移植、交叉编译、内核调试、启动程序Bootloader编写、根文件系统制作和集成部署Linux系统等整个流程。

4、嵌入式系统移植搭建Qt/Embedded开发环境，交叉编译qt- embedded-linux-opensource，配置QT Create工具链，部署ARM中QT运行环境。

5、QT程序开发掌握Qt的开发工具与开发环境，了解Qt 基本组件与框架，掌握Qt/Embedded 编程方法和编程技能、常用的基础类、信号和槽的概念和对象间通讯机制及图形界面的编写。

（三）物联网应用实训项目物联网应用实训项目：实现直接对物联网智能终端设备（RFID读写器、家居三表、POS刷卡机、IP摄像机等）的操作使用，通过与网关通信，实现对传感节点信息的监听、解析功能，通过与网关通信，实现对受控设备的控制功能，编写传感节点和受控设备相关感知和控制信息的显示、存储等客户端程序编写信息显示和设备控制界面，编写远程访问Web界面程序。

学生通过物联网应用实训项目围绕“采集、传输、处理、应用”展开学习，以了解物联网在工业、电力、物流、交通、安防、环保、医疗、银行、广电、家居等领域的全新应用，让学生了解当前物联网技术、发展趋势，以及相关产品。

1、基本应用项目-智能家居应用系统物联网创新应用实训台智能家居模块实现家居环境监测、智能家电自动控制、安防系统与报警、远程监控等功能。

软件可以实现智能家居平台模块和智能家居实际应用套件的联动同步控制。

通过ZigBee或无线数传模块组成无线网络，采集室内温度、湿度和光照度，实现燃气与烟雾探测、入侵探测、门窗防撬，紧急求助报警等功能，并将采集的数据通过WiFi模块传输到服务器，对模拟的家电设备进行控制功能。

智能家居系统拓扑结构如图14所示：图14智能家居应用系统2、可拓展应用项目-智能农业应用系统采用无线传感网络技术，可定时采集空气温度、空气湿度、CO2浓度、光照强度，土壤温度和水分等，来获得作物生长的最佳条件，通过自动调节温室环境、实现温室集约化、网络化远程管理。

通过ZigBee或无线数传模块组成无线网络，通过传感控制节点将环境监测数据传输到服务器，并以图表方式显示给用户，当监测数据出现异常时，可利用软件网络实现对温室设备（温、光、气、水等）的自动控制。

智能农业系统拓扑结构如图15所示：图15智能农业应用系统3、可拓展应用项目-智能仓储应用系统运用超高频RFID技术实现货物入库、出库、盘点、人员设备管理等操作流程。

相对于条码管理技术等物流管理技术，RFID技术不仅可以精确管理追溯到每件商品，并且通过固定RFID读卡器和RFID手持机等数据采集终端，操作更加简便快捷。

通过模拟实际物流流程，让学习者充分体验和感受物联网在物流中的应用，通过实训和课题创新达到提升综合运用和管理水平的目的。