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LGWL-WD03型 物聯網工程應用實訓臺
一、平臺簡介
LGWL-WD03型 物聯網工程應用實訓臺是一款覆蓋各種主流無線通信技術與實際工程應用的綜合實訓平臺。平臺綜合運用傳感器技術、RFID技術、接口控制技術、嵌入式技術、無線傳感器網絡組網技術、中間件技術等，依托部署在操作臺上的315M/ZigBee/WiFi/藍牙等傳感器節點、射頻設備、控制設備、Cortex-A8（A9）嵌入式網關、3G/4G移動通信模塊、GPS/北斗定位模塊以及軟件系統，實現智能家居門禁安防監控、智能家居環境監測、家居設備智能控制、農業環境智能檢測、農業設備智能控制、以及貨架信息動態感知等功能，具有較高的性價比。平臺提供無線傳感網絡協議、數據采集控制程序、網關應用程序、數據庫應用程序、硬件設計圖、實驗指導書等，支持PC與ARM架構的二次開發與應用，能夠滿足物聯網教學、基礎實驗、應用創新等多層次需求。
二、平臺特點
全面覆蓋物聯網各層知識點。傳感層包含多種傳感器和控制設備；短距離通信網絡包含ZigBee無線傳感網、Wi-Fi無線網絡、藍牙無線通信、RFID射頻識別等。網關集成3G/4G新一代移動通信網絡、WiFi無線通信模塊以及用于嵌入式開發的各種輸入輸出設備。網關可運行Android或Linux操作系統，用于Android移動開發與Linux開發。
1、模塊化設計，應用形式多樣：嵌入式網關、傳感器節點通過插針或插件方式與底板連接。節點采用供電與固定一體的安裝方式，使用靈活，既可固定實驗臺上使用，也可單獨取出，作為移動節點用于各種實訓項目。
2、靈活多樣的傳感器，支持用戶定制：提供溫濕度節點、可燃氣體節點、繼電器節點、遙控按鍵節點、RFID節點、光敏節點、三軸加速度節點、顏色節點、火焰節點、結露節點、數字氣壓節點、光線節點、語音播放、指紋識別、強電控制節點等；
3、生物識別智能傳感器的引入：提供語音、指紋等生物識別類傳感器。語音節點支持非特定人的識別，指紋節點采用光學傳感器，用于家居門禁系統。
4、圖像傳感器的引入：支持CMOS/CCD攝像頭、網絡攝像機等圖像傳感器，可實現視頻瀏覽、拍照、存儲、回放等功能，使得傳感層的功能更完整。
5、多種短距離無線傳感器網絡融合：集成315M、ZigBee、WiFi、藍牙等多種無線通信網絡，分別采用自定義協議棧，Z-Stack2007協議棧，Lwip TCP/IP協議棧、低功耗BLE4.0，6LowPAN協議棧。
6、多種長距離通信模塊：包括以太網（有線）、WiFi、3G、GPS等。
7、支持多種主流操作系統的嵌入式網關：采用Cortex-A8高性能處理器，核心板和接口底板通過郵票方式可靠連接，具有高主頻（1Ghz）、大存儲容量（8GB）、大內存容量（512MB）的特點，集成ZigBee、WiFi、3G、GPS等多種無線通信模塊，具有WIFI網絡、有線網絡、3G網絡自由切換功能；具有陀螺儀、加速度等方位感知傳感器支持，具有LVDS接口LCD顯示等，可運行目前主流的嵌入式操作系統：Linux、Android。
8、豐富的應用實訓系統：提供傳感層數據分析、處理、顯示的嵌入式應用程序；提供多傳感器信息的融合、決策、傳輸管理程序；提供智能溫室、智能家居、智能貨架、遠程監控等各種實訓項目的應用方案。支持PC與ARM架構的二次開發與應用。
9、智能遙控：系統集成多向紅外學習遙控功能，可輕松添加紅外遙控家電設備，可對常見的多種紅外家電統一進行遙控控制。
10、本地監控與遠程監控相結合：系統兼容C/S、B/S兩套軟件架構，可通過智能網關軟件界面實現本地控制，也可通過實現遠程互聯網Web頁面訪問。
11、數據備份與云端服務：系統可連接云服務系統，采用SQLite實現本地數據備份，采用Mysql實現遠程云端備份，實現云端遠程數據瀏覽與控制。
12、采用品牌漏電斷路器，保障人身安全和防止設備因發生漏電造成的事故。
三、硬件結構
平臺采用315M/ZigBee/藍牙/WiFi等無線傳感技術、RFID識別技術、嵌入式網關技術、Android/Linux嵌入式開發技術、傳感器采集、設備控制技術等，支撐ZigBee傳感器區（可擴展藍牙、WiFi傳感器節點）、嵌入式網關教學區、智能家居實訓區、智能溫室大棚實訓區、智能貨架實訓區的基礎實驗與應用實訓。
四、軟件資源
1、無線傳感器網絡軟件：可以選擇ZigBee/藍牙/WiFi無線通信協議，將傳感器與控制設備組成一個無線傳感器網絡，實現信息的無線傳輸。
2、智能網關無線傳感器網絡管理軟件：處于本地化工作的網關，主要運行嵌入式Linux系統或Android下的無線傳感器網絡管理軟件，匯聚當前網關管理的ZigBee、Bluetooth、WiFi等傳感器節點信息進行數據備份，控制相關的設備。Linux下的網關應用程序是采用QT4.7.3函數庫與QT C++開發的GUI圖形化應用程序界面。Android下的網關應用程序是采用Eclipse或Android Studio結合JAVA語言開發的GUI圖形化應用程序界面。
3、智能家居監控管理軟件：充分利用平臺部署的各種傳感器節點、控制設備形成無線傳感器網絡，結合智能網關的家居管理軟件，實現家居環境監控、家居安防、家電控制、智能遙控、視頻監控、本地監控、遠程監控等功能。
4、智能農業監控管理軟件：充分利用平臺部署的各種傳感器節點、控制設備形成無線傳感器網絡，結合智能網關的農業監控管理軟件，實現農作物生長環境監測、農業設備控制、農業遠程監控等功能。
5、智能貨架動態顯示管理軟件：利用平臺部署的RFID電子標簽、RFID天線、RFID讀寫器以及ZigBee通信模塊形成無線傳感器網絡，結合智能網關的智能倉儲管理軟件，實現貨位物品的動態感知、自動盤點等功能。
6、上位機PC端的無線傳感器網絡管理軟件：ZigBee協調器、藍牙主機、WiFi主機可以通過串口連入PC機，在PC機上采用Visual Studio 2012&MSDN與SQL SERVER開發無線傳感器網絡管理軟件，實現傳感節點采集信息與控制信息的無線傳輸，代替嵌入式網關。
五、典型實驗
LGWL-WD03型 物聯網工程應用實訓臺是一款覆蓋各種主流無線通信技術與實際工程應用的綜合實訓平臺。平臺綜合運用傳感器技術、RFID技術、接口控制技術、嵌入式技術、無線傳感器網絡組網技術、中間件技術等，依托部署在操作臺上的315M/ZigBee/WiFi/藍牙等傳感器節點、射頻設備、控制設備、Cortex-A8（A9）嵌入式網關、3G/4G移動通信模塊、GPS/北斗定位模塊以及軟件系統，實現智能家居門禁安防監控、智能家居環境監測、家居設備智能控制、農業環境智能檢測、農業設備智能控制、以及貨架信息動態感知等功能，具有較高的性價比。平臺提供無線傳感網絡協議、數據采集控制程序、網關應用程序、數據庫應用程序、硬件設計圖、實驗指導書等，支持PC與ARM架構的二次開發與應用，能夠滿足物聯網教學、基礎實驗、應用創新等多層次需求。
全面覆蓋物聯網各層知識點。傳感層包含多種傳感器和控制設備；短距離通信網絡包含ZigBee無線傳感網、Wi-Fi無線網絡、藍牙無線通信、RFID射頻識別等。網關集成3G/4G新一代移動通信網絡、WiFi無線通信模塊以及用于嵌入式開發的各種輸入輸出設備。網關可運行Android或Linux操作系統，用于Android移動開發與Linux開發。
1、模塊化設計，應用形式多樣：嵌入式網關、傳感器節點通過插針或插件方式與底板連接。節點采用供電與固定一體的安裝方式，使用靈活，既可固定實驗臺上使用，也可單獨取出，作為移動節點用于各種實訓項目。
2、靈活多樣的傳感器，支持用戶定制：提供溫濕度節點、可燃氣體節點、繼電器節點、遙控按鍵節點、RFID節點、光敏節點、三軸加速度節點、顏色節點、火焰節點、結露節點、數字氣壓節點、光線節點、語音播放、指紋識別、強電控制節點等；
3、生物識別智能傳感器的引入：提供語音、指紋等生物識別類傳感器。語音節點支持非特定人的識別，指紋節點采用光學傳感器，用于家居門禁系統。
4、圖像傳感器的引入：支持CMOS/CCD攝像頭、網絡攝像機等圖像傳感器，可實現視頻瀏覽、拍照、存儲、回放等功能，使得傳感層的功能更完整。
5、多種短距離無線傳感器網絡融合：集成315M、ZigBee、WiFi、藍牙等多種無線通信網絡，分別采用自定義協議棧，Z-Stack2007協議棧，Lwip TCP/IP協議棧、低功耗BLE4.0，6LowPAN協議棧。
6、多種長距離通信模塊：包括以太網（有線）、WiFi、3G、GPS等。
7、支持多種主流操作系統的嵌入式網關：采用Cortex-A8高性能處理器，核心板和接口底板通過郵票方式可靠連接，具有高主頻（1Ghz）、大存儲容量（8GB）、大內存容量（512MB）的特點，集成ZigBee、WiFi、3G、GPS等多種無線通信模塊，具有WIFI網絡、有線網絡、3G網絡自由切換功能；具有陀螺儀、加速度等方位感知傳感器支持，具有LVDS接口LCD顯示等，可運行目前主流的嵌入式操作系統：Linux、Android。
8、豐富的應用實訓系統：提供傳感層數據分析、處理、顯示的嵌入式應用程序；提供多傳感器信息的融合、決策、傳輸管理程序；提供智能溫室、智能家居、智能貨架、遠程監控等各種實訓項目的應用方案。支持PC與ARM架構的二次開發與應用。
9、智能遙控：系統集成多向紅外學習遙控功能，可輕松添加紅外遙控家電設備，可對常見的多種紅外家電統一進行遙控控制。
10、本地監控與遠程監控相結合：系統兼容C/S、B/S兩套軟件架構，可通過智能網關軟件界面實現本地控制，也可通過實現遠程互聯網Web頁面訪問。
11、數據備份與云端服務：系統可連接云服務系統，采用SQLite實現本地數據備份，采用Mysql實現遠程云端備份，實現云端遠程數據瀏覽與控制。
12、采用品牌漏電斷路器，保障人身安全和防止設備因發生漏電造成的事故。
三、硬件結構
平臺采用315M/ZigBee/藍牙/WiFi等無線傳感技術、RFID識別技術、嵌入式網關技術、Android/Linux嵌入式開發技術、傳感器采集、設備控制技術等，支撐ZigBee傳感器區（可擴展藍牙、WiFi傳感器節點）、嵌入式網關教學區、智能家居實訓區、智能溫室大棚實訓區、智能貨架實訓區的基礎實驗與應用實訓。
| 序號 | 區域 | 描述 |
| 1 | 智能農業監測區 | 采用空氣溫濕度節點（位于ZigBee傳感區）、土壤溫濕度節點、光照度節點、二氧化碳節點、通風扇、植物補光燈等組成無線傳感器網絡，通過網關擴展模塊區的無線傳感網主板（如ZigBee協調器）接入智能網關，與Linux（或Android）應用軟件結合，構成一個具有智能溫控、智能通風功能的溫室大棚實訓系統。 |
| 2 | 嵌入式基礎教學區 |
由嵌入式網關、網關板載模塊、以及6個網關擴展模塊組成。 網關可選Cortex-A8或A9，含7寸電容觸摸屏、可板載3G/4G、WiFi/BT、GPS模塊，流暢運行Android、Linux系統以及應用程序。 |
| 3 | 網關擴展模塊區 | 針對網關本地應用開發，包括直流電機、步進電機、繼電器輸出控制、點陣顯示、IPv6主板等。 |
| 4 | 無線網絡傳感器區 |
由傳感器板、無線傳感網通信板以及底板組成。 無線傳感網通信板支持多種無線傳感網技術，例如ZigBee、藍牙4.0、WiFi、IPv6。傳感器板支持溫濕度、光線、光敏、紅外、霍爾檢測、振動、語音識別、語音播放、繼電器控制、數碼管顯示控制、RFID識別等多達30種傳感器，可更換傳感器類型。采用CC2530芯片；支持Z-Stack協議棧。 |
| 5 | ZigBee智能強電控制區 |
主要包括2路86盒封裝的ZigBee強電控制模塊。內部由交直流轉換模塊、ZigBee通信模塊、以及供電底板組成。 被控設備主要針對市電供電的交流電器。 通過接收ZigBee控制命令，切斷或閉合交流電器的供電通路，實現電器的遠程開、關操作。 |
| 6 | 智能家居實訓區 |
包括家居安防監測、門禁安防、家電智能控制、家居環境監控等功能。 安防監測采用315M燃氣探測器探測室內廚房的煤氣泄漏隱情；采用315M人體感應與門磁等探測器探測室內是否有人惡意闖入。 家居門禁安防包括多種防盜報警設施，如指紋識別開門、密碼輸入開門、刷卡開門、以及門磁門防檢測等。 家電智能控制利用ZigBee智能強電控制模塊控制家用電器、利用觸摸調光模塊控制燈光明暗等。 家居環境監測采用傳感器區的溫濕度節點、火焰節點、光線節點進行檢測，與智能強電控制模塊、觸摸調光模塊結合形成智能家居監控系統。 |
| 7 | 智能貨架實訓區 |
實現對物品的綁定、庫位物品的自動感知、自動盤點等功能。 實訓區提供2層共計4個小格，每個小格都是一個貨位，每個貨位下面都放置一個RFID天線，讀卡器通過天線選擇器選擇不同位置天線來識別貨架上的物品及位置。 |
1、無線傳感器網絡軟件：可以選擇ZigBee/藍牙/WiFi無線通信協議，將傳感器與控制設備組成一個無線傳感器網絡，實現信息的無線傳輸。
2、智能網關無線傳感器網絡管理軟件：處于本地化工作的網關，主要運行嵌入式Linux系統或Android下的無線傳感器網絡管理軟件，匯聚當前網關管理的ZigBee、Bluetooth、WiFi等傳感器節點信息進行數據備份，控制相關的設備。Linux下的網關應用程序是采用QT4.7.3函數庫與QT C++開發的GUI圖形化應用程序界面。Android下的網關應用程序是采用Eclipse或Android Studio結合JAVA語言開發的GUI圖形化應用程序界面。
3、智能家居監控管理軟件：充分利用平臺部署的各種傳感器節點、控制設備形成無線傳感器網絡，結合智能網關的家居管理軟件，實現家居環境監控、家居安防、家電控制、智能遙控、視頻監控、本地監控、遠程監控等功能。
4、智能農業監控管理軟件：充分利用平臺部署的各種傳感器節點、控制設備形成無線傳感器網絡，結合智能網關的農業監控管理軟件，實現農作物生長環境監測、農業設備控制、農業遠程監控等功能。
5、智能貨架動態顯示管理軟件：利用平臺部署的RFID電子標簽、RFID天線、RFID讀寫器以及ZigBee通信模塊形成無線傳感器網絡，結合智能網關的智能倉儲管理軟件，實現貨位物品的動態感知、自動盤點等功能。
6、上位機PC端的無線傳感器網絡管理軟件：ZigBee協調器、藍牙主機、WiFi主機可以通過串口連入PC機，在PC機上采用Visual Studio 2012&MSDN與SQL SERVER開發無線傳感器網絡管理軟件，實現傳感節點采集信息與控制信息的無線傳輸，代替嵌入式網關。
| 序號 | 類別 | 典型實驗 | |
| 1 | ZigBee協議棧實驗 |
SimpleApp實驗； 溫濕度實驗；燈開關實驗； SimpleApp無線串口實驗； TransmitApp網絡吞吐量測試實驗； |
SensorDemo網絡傳感器實驗； ZOAD空中升級實驗； HomeAutomation家庭自動化實驗； Smart Energy智能能源實驗； ZigBeeRF4CE實驗。 |
| 2 | Linux-系統下嵌入式網關實驗 |
實驗一、Uboot燒寫實驗 實驗二、Linux內核燒寫實驗 實驗三、燒寫根文件系統實驗 實驗四、uboot配置與編譯實驗 實驗五、VMware ubuntu的安裝 實驗六、Linux啟動畫面制作實驗 實驗七、交叉編譯鏈的安裝及mkcramfs的安裝實驗 實驗八、Linux內核驅動配置實驗 實驗九、WIFI模塊通信測試實驗 實驗十、BT模塊通信測試實驗 實驗十一、GPS模塊定位實驗 實驗十二、3G模塊移動通信實驗 實驗十三、shell編程實驗 實驗十四、Hello world實驗 實驗十五、多線程實驗實驗 實驗十六、網絡編程實驗—服務器/客戶機實驗 實驗十七、Makefile 實驗 |
實驗十八、進程間通訊實驗 實驗十九、根文件系統的制作實驗 實驗二十、測試Qt4實驗 實驗二十一、配置編譯運行multimedia_test測試實驗 實驗二十二、H264,MPEG4,H263,VC-1硬解碼測試實驗 實驗二十三、圖像輸入輸出及H264解碼,JPEG硬編解碼測試實驗 實驗二十五、四窗口顯示及3D加速測試實驗 實驗二十六、ADC基礎實驗 實驗二十七、按鍵 基礎實驗 實驗二十八、LED 燈實驗 實驗二十九、蜂鳴器（PWM）實驗 實驗三十、網絡通信TCP/IP 服務器基礎實驗 實驗三十一、網絡通信TCP/IP客戶端基礎實驗 |
| 3 | Andorid--系統下嵌入式網關實驗 |
實驗一、ADC基礎實驗 實驗二、按鍵 基礎實驗 實驗三、LED 燈實驗 實驗四、蜂鳴器（PWM）實驗 實驗五、網絡通信TCP/IP 服務器基礎實驗 實驗六、網絡通信TCP/IP客戶端基礎實驗 實驗六、溫濕度傳感器實驗 實驗七、語音播報傳感器實驗 實驗八、協調器組網基礎實驗 實驗九、數碼管采集顯示實驗 實驗十、雨滴傳感器實驗 實驗十一、RFID模塊實驗 實驗十二、調光模塊實驗 實驗十三、可燃氣體傳感器實驗 實驗十四、光敏傳感器實驗 實驗十五、火焰傳感器實驗 實驗十六、指示燈報警實驗 實驗十七、土壤溫濕度實驗 實驗十八、Uboot燒寫實驗 實驗十九、燒寫NandFlash啟動的uboot實驗 實驗二十、燒寫ubifs根文件系統 實驗二十一、uboot配置與編譯 實驗二十二、uboot網絡命令實驗 實驗二十三、ubootUSB命令實驗 實驗二十四、uboot串口下載實驗 實驗二十五、uboot的Nandflash操作命令實驗 |
實驗二十六、uboot啟動參數設置 實驗二十七、Touchscreen驅動配置及LCD/VGA驅動配置實驗 實驗二十八、Ethernet驅動配置及USB adb驅動配置實驗 實驗二十九、Audio驅動配置實驗 實驗三十、GPRS及WIFI驅動配置 實驗三十一、Camera驅動配置及jpeg驅動配置實驗 實驗三十二、2D加速驅動配置實驗 實驗三十三、GPS驅動配置及3G驅動配置實驗 實驗三十四、java JDK環境實驗 實驗三十五、Eclipse安裝實驗 實驗三十六、Android SDK安裝實驗 實驗三十七、創建、刪除和瀏覽AVD（模擬器）實驗 實驗三十八、通過USB adb調試實驗 實驗三十九、WIFI的使用實驗 實驗四十、Camera的使用實驗 實驗四十一、Android下安裝自己的APK實驗 實驗四十二、GSM/GRPS模塊的使用 實驗四十三、Android下GPS模塊的使用及3G模塊的使用實驗 實驗四十四、2D加速的使用實驗 實驗四十五、C應用程序編寫實驗 實驗四十六、編寫shell腳本程序實驗 實驗四十七、Android led控制實驗 實驗四十八、Android智能家居實訓 |
| 4 | 擴展模塊實驗 |
Linux和Android系統下，均包括如下實驗： IO LED燈閃爍與熄滅控制實驗； 按鍵檢測實驗； PWM蜂鳴器控制實驗 AD采樣實驗 |
點陣屏幕顯示控制實驗 步進電機控制實驗 直流電機控制實驗 繼電器輸出控制實驗 USB攝像頭視頻拍照實驗； USB攝像頭視頻瀏覽實驗； |
| 5 | 智能家居實訓區 |
Linux和Android系統下，均包括如下實驗： 實驗一、315M可燃氣監測實驗 實驗二、315M 門磁實驗 實驗三、315人體感應實驗 實驗四、指紋錄入實驗 實驗五、指紋讀取開鎖實驗 實驗六、密碼解鎖實驗 實驗七、ID卡解鎖實驗 實驗八、溫濕度實驗 實驗九、火焰傳感器實驗 實驗十、可燃氣體傳感器實驗 實驗十一、點陣報警/警示實驗 |
實驗十二、語音報警警示實驗 實驗十三、觸摸調光實驗 實驗十四、強電控制實驗 實驗十五、數碼管溫濕度采集實驗 實驗十六、一鍵解鎖實驗 實驗十七、光敏傳感器和燈光報警傳感器的聯動實驗 實驗十八、指紋解鎖和調光模塊實現的智能家居環境設置實驗 實驗十九、315傳感器和點陣聯動實現的字幕報警實驗 實驗二十、315傳感器和語音模塊實現的智能家居安防報警實驗 |
| 6 | 智能貨架實訓區 |
Linux下，包括如下實驗： 實驗一、貨物盤點實驗 實驗二、傳感器類型識別實驗 |
Android下，包括如下實驗： 實驗一、貨物盤點實驗 實驗二、傳感器類型識別實驗 |
| 7 | 智慧農業實訓區 |
Linux和Android系統下，均包括如下實驗： 實驗一、光強傳感器 實驗二、火焰傳感器實驗 實驗三、土壤溫濕度實驗 實驗四、可燃氣體傳感器實驗 實驗五、通風扇控制實驗 實驗六、LED燈控制實驗 |
實驗七、噴灌實驗（工業屏模擬動畫顯示）實驗八、雨棚實驗（工業屏模擬動畫顯示） 實驗九、攝像頭監控實驗 實驗十、工業串口屏通信顯示實驗 1.數據采集 2.數據曲線顯示 3.設備工作狀態及動畫顯示 |
