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教學(xué)實訓(xùn)設(shè)備Teaching Equipment

YG-IOTV3型物聯(lián)網(wǎng)創(chuàng)新教學(xué)實訓(xùn)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(shù)，除了包含ZIGBEE 無線組網(wǎng)，還包含藍(lán)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(chǎn)品介紹

YG-IOTV3物聯(lián)網(wǎng)創(chuàng)新教學(xué)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(kuò)展到滿足物聯(lián)網(wǎng)專業(yè)如下課程：

YG-IOTV3適合課程開設(shè)

每個節(jié)點基于"傳感器+處理器"的架構(gòu)，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(guān)課程的教學(xué)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(shù)，除了包含ZIGBEE 無線組網(wǎng)，還包含藍(lán)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(shù)，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(yīng)用，也導(dǎo)引進(jìn)了我們的教學(xué)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(jié)合網(wǎng)關(guān)、云端可以非常方便地構(gòu)筑各種完整的無線傳感網(wǎng)絡(luò)，構(gòu)成ZIGBEE無線傳感網(wǎng)絡(luò)、藍(lán)牙無線傳感網(wǎng)絡(luò)、WIFI無線傳感網(wǎng)絡(luò)和EN-OCEAN無線傳感網(wǎng)絡(luò)。

網(wǎng)絡(luò)層結(jié)合無線節(jié)點、網(wǎng)關(guān)和計算機(jī)，可以構(gòu)成不同的網(wǎng)絡(luò)層架構(gòu)；節(jié)點云、局域云和廣域云。

節(jié)點云

對單個學(xué)生，可以有不同無線節(jié)點構(gòu)成"節(jié)點云"，學(xué)習(xí)過程主要側(cè)重于無線組網(wǎng)協(xié)議，學(xué)習(xí)無線組網(wǎng)協(xié)議的架構(gòu)，原理及代碼實現(xiàn)。簡單組網(wǎng)，可以直接由協(xié)調(diào)器直接連接學(xué)生計算機(jī)，通過編程環(huán)境實現(xiàn)組網(wǎng)協(xié)議學(xué)習(xí)，也可以通過網(wǎng)關(guān)實現(xiàn)組網(wǎng)連接，并在網(wǎng)關(guān)上實現(xiàn)基本人機(jī)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(xué)生組網(wǎng)設(shè)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(wù)器上，實現(xiàn)對學(xué)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(xué)生真正體驗物聯(lián)網(wǎng)的應(yīng)用，基于我們的廣域云平臺，可以實現(xiàn)廣域手機(jī)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(xué)實驗，投入建設(shè)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(chǔ)平臺。

二、系統(tǒng)特點

  1、多課程適應(yīng)性，結(jié)構(gòu)化設(shè)計，滿足多課程教學(xué)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(shù)，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(lán)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(shù)。

  3、國內(nèi)首創(chuàng)引入EN-OCEAN 組網(wǎng)技術(shù)，引入國際成熟應(yīng)用的無源無線傳感網(wǎng)技術(shù)，讓學(xué)生學(xué)習(xí)可以大面積應(yīng)用的技術(shù)。

  4、具有節(jié)點云、局域云、廣域云三層云架構(gòu)，方便學(xué)習(xí)，也方便管理，也方便創(chuàng)新應(yīng)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(guān)單元及各種配套軟件構(gòu)成的新一代物聯(lián)網(wǎng)教學(xué)實驗系統(tǒng)。

1、硬件配置：

設(shè)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(guān)，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(lán)牙通信模塊 CC2540/CC256雙模藍(lán)牙 1
EN-OCEAN通信模塊 TCM310無線無源雙向通信 2
M4網(wǎng)關(guān) CPRTEX-M4處理器，以太網(wǎng)接口，ZigBee接入、WIFI接入、藍(lán)牙介入、EN-OCEAN接入、I/O擴(kuò)展、多路UART擴(kuò)展、SPI擴(kuò)展、I2C擴(kuò)展 1
A9網(wǎng)關(guān) 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(kuò)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(yīng)用，USB接口直接和PC相連便可以調(diào)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(guān)，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(xué)習(xí)，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(yīng)用的WIFI SOC 物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)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(lán)牙組網(wǎng) 藍(lán)牙2.1/藍(lán)牙4.0與計算機(jī)組網(wǎng)及與智能手機(jī)互聯(lián)，基于互聯(lián)開發(fā)基本的應(yīng)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(yīng)用，提供基于PROFILE的各種通信應(yīng)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(shù) 基于物聯(lián)網(wǎng)中間件技術(shù)，基于網(wǎng)關(guān)實現(xiàn)異構(gòu)通信網(wǎng)絡(luò)的組網(wǎng)，通過網(wǎng)絡(luò)層歸一化，標(biāo)準(zhǔn)化，并實例化。
物聯(lián)網(wǎng)工程 基于物聯(lián)網(wǎng)行業(yè)應(yīng)用背景，開發(fā)典型綜合應(yīng)用，包括智能家居、只能樓宇、智慧社區(qū)、智慧農(nóng)業(yè)等工程綜合樣例。
局域教師管理軟件 提供教師機(jī)管理軟件一套，部署在教師服務(wù)器上，可以通過網(wǎng)絡(luò)收集學(xué)生實驗設(shè)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(wù)接口，學(xué)生設(shè)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(jié)合我們提供的Android和ISO的APP就可以非常方便地實現(xiàn)遠(yuǎn)程傳感網(wǎng)數(shù)據(jù)交互。基于云平臺我們還可以實現(xiàn)云固件程序下載和云端編程。