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LGWL-DP07型 物聯網工程應用綜合實訓臺
一、平臺簡介
LGWL-DP07型 物聯網工程應用綜合實訓臺是一款綜合各種主流無線通信技術、下一代互聯網技術與實際工程應用的實訓平臺。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/IPv6傳感器節點、射頻識別讀寫器、控制設備、Cortex-A8（A9）嵌入式網關、3G/4G移動通信模塊、GPS/北斗定位模塊以及相應的軟件系統，實現了多種頻段的無線傳感器網絡的數據采集與控制、智能家居門禁安防、家居視頻監控、家居環境監測、家居設備智能控制、智能圖書書架管理、3G/4G移動入網管理等功能，全面覆蓋物聯網的各層知識點，支持PC與ARM架構的二次開發與應用，具有較高的性價比。
平臺提供多種無線傳感網絡協議、數據采集控制程序、Linux/Android網關應用程序、數據庫應用程序、智能家居管理軟件、智能圖書管理軟件等軟件資源，同時提供硬件設計圖、實驗指導書等學習資源，能夠滿足物聯網基礎教學、工程實訓、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。平臺包括傳感器采集技術、設備控制技術、315M無線通信技術、ZigBee無線傳感網技術、WiFi無線通信技術、低功耗藍牙無線通信技術、IPv6新一代互聯網通信技術、RFID射頻識別技術、3G/4G新一代移動通信技術、嵌入式網關開發技術、Linux應用軟件開發、Android應用軟件開發等。
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、豐富多樣的傳感器，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、強電控制節點等多達二十種傳感器；
3、生物識別智能傳感器的引入：提供指紋、語音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、IPv6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協議棧，6LowPAN協議棧。
6、新一代互聯網協議的引入：具備IPv6新一代互聯網協議的通信設備，所有傳感節點均包含獨立的IPv6國際唯一地址，能通過IPv6網絡進行數據通信。
7、多種互聯網接入方式：以太網（有線）、WiFi、3G/4G等，任選。
8、Cortex-A9高性能網關：采用ARM公司*新的Cortex-A9處理器，可選用Cortex-A8架構的S5PV210處理器，流暢運行Android移動互聯網操作系統與嵌入式Linux操作系統。
9、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；提供無線傳感網絡拓撲、智能家居、智能圖書管理、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。
10、Android應用，支持4G移動互聯網技術開發：可以開展4G通信原理、4G模塊原理設計、4G移動互聯網接入、4G物聯網應用開發等。
11、基于WiFi/BT/ZigBee/IPv6的網絡通信開發：可以開展WiFi /BT/ZigBee/IPv6通信原理、WiFi /BT/ZigBee/IPv6模塊驅動開發、WiFi /BT/ZigBee/IPv6模塊原理設計、WiFi移動通信與物聯網應用開發等。
12、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。
13、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。
14、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。
15、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ZigBee/藍牙/WiFi/IPv6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，支撐無線傳感網數據采集區（含ZigBee、WiFi、藍牙、IPv6傳感器節點）、智能網關教學區、智能家居實訓區、智能書架管理系統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：提供ZigBee/藍牙/WiFi/IPv6各通信協議下的無線傳感網采集、控制與數據傳輸程序。
2、智能網關無線傳感器網絡拓撲管理軟件：主要運行Android無線傳感器網絡拓撲管理軟件，匯聚當前網關管理的ZigBee、Bluetooth、WiFi、IPv6等傳感器節點信息，根據組網模式顯示網絡拓撲結構。
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Linux網關智能家居管理軟件，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。
5、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、IPv6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。
6、智能網關接入理工云服務平臺可以將智能網關接入理工物聯網云平臺，用戶只需注冊登錄到云平臺，錄入當前網關的信息，就可以利用智能終端，隨時隨地查看現場網關的信息、網關管理節點的實時數據和歷史數據、歷史數據曲線等。此時，網關運行Linux系統，內置嵌入式Web服務器以及SQLite數據庫。
LGWL-DP07型 物聯網工程應用綜合實訓臺是一款綜合各種主流無線通信技術、下一代互聯網技術與實際工程應用的實訓平臺。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/IPv6傳感器節點、射頻識別讀寫器、控制設備、Cortex-A8（A9）嵌入式網關、3G/4G移動通信模塊、GPS/北斗定位模塊以及相應的軟件系統，實現了多種頻段的無線傳感器網絡的數據采集與控制、智能家居門禁安防、家居視頻監控、家居環境監測、家居設備智能控制、智能圖書書架管理、3G/4G移動入網管理等功能，全面覆蓋物聯網的各層知識點，支持PC與ARM架構的二次開發與應用，具有較高的性價比。
平臺提供多種無線傳感網絡協議、數據采集控制程序、Linux/Android網關應用程序、數據庫應用程序、智能家居管理軟件、智能圖書管理軟件等軟件資源，同時提供硬件設計圖、實驗指導書等學習資源，能夠滿足物聯網基礎教學、工程實訓、應用創新等多層次需求。
全面覆蓋物聯網各層知識點。平臺包括傳感器采集技術、設備控制技術、315M無線通信技術、ZigBee無線傳感網技術、WiFi無線通信技術、低功耗藍牙無線通信技術、IPv6新一代互聯網通信技術、RFID射頻識別技術、3G/4G新一代移動通信技術、嵌入式網關開發技術、Linux應用軟件開發、Android應用軟件開發等。
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、豐富多樣的傳感器，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、強電控制節點等多達二十種傳感器；
3、生物識別智能傳感器的引入：提供指紋、語音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、IPv6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協議棧，6LowPAN協議棧。
6、新一代互聯網協議的引入：具備IPv6新一代互聯網協議的通信設備，所有傳感節點均包含獨立的IPv6國際唯一地址，能通過IPv6網絡進行數據通信。
7、多種互聯網接入方式：以太網（有線）、WiFi、3G/4G等，任選。
8、Cortex-A9高性能網關：采用ARM公司*新的Cortex-A9處理器，可選用Cortex-A8架構的S5PV210處理器，流暢運行Android移動互聯網操作系統與嵌入式Linux操作系統。
9、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；提供無線傳感網絡拓撲、智能家居、智能圖書管理、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。
10、Android應用，支持4G移動互聯網技術開發：可以開展4G通信原理、4G模塊原理設計、4G移動互聯網接入、4G物聯網應用開發等。
11、基于WiFi/BT/ZigBee/IPv6的網絡通信開發：可以開展WiFi /BT/ZigBee/IPv6通信原理、WiFi /BT/ZigBee/IPv6模塊驅動開發、WiFi /BT/ZigBee/IPv6模塊原理設計、WiFi移動通信與物聯網應用開發等。
12、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。
13、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。
14、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。
15、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ZigBee/藍牙/WiFi/IPv6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，支撐無線傳感網數據采集區（含ZigBee、WiFi、藍牙、IPv6傳感器節點）、智能網關教學區、智能家居實訓區、智能書架管理系統的基礎實驗與應用實訓。
| 1、智能網關主機 |
網關采用Sumsung Cortex-A9 四核處理器 S5P4418，主頻可調，*大可達1.6GHz，內存為1GB DDR3，EMCC為8GB。標配7寸真彩電容式觸摸屏，分辨率為800*480。 網關集成豐富的外圍接口，集成指南針、陀螺儀、加速度傳感器， 板載WiFi/BT二合一模塊（必配）、4G/ 3G移動通信模塊（選配）、GPS定位模塊（選配）、ZigBee無線通信模塊（選配，擴展模塊配備）等。 支持WIFI、有線網絡、4G網絡自由切換。 |
| 2、六組網關擴展模塊 |
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。主要用于嵌入式A9處理器接口技術開發，如通過I/O口控制步進電機、直流電機旋轉，通過I/O口控制繼電器的吸合，通過I/O口讀取鍵值、控制LED顯示，讀取AD采樣值，通過UART接口進行串行數據通信。 |
| 3、ZigBee無線傳感數據采集區 | 包含8種ZigBee傳感節點，分別是溫濕度傳感器、二氧化碳傳感器、火焰傳感器、光敏傳感器、LED蜂鳴器控制器、繼電器、RFID低頻讀卡器等，每個傳感器節點均由傳感器板、ZigBee通信模塊與底板組成。ZigBee通信模塊采用C2530芯片支撐節點的傳感器采集、設備控制、射頻通信以及Z-Stack協議棧的運行。 |
| 4、藍牙4.0無線傳感數據采集區 |
包含3種BLE4.0傳感節點，分別是溫濕度傳感器、霍爾檢測傳感器、振動檢測傳感器等，每個傳感器節點均由傳感器板、藍牙通信模塊與底板組成。 藍牙BLE4.0通信模塊采用C2541芯片支撐節點的傳感器采集、設備控制、射頻通信以及低功耗BLE4.0協議棧的運行。 |
| 5、WiFi無線傳感數據采集區 |
包含3種WiFi傳感節點，分別是結露傳感器、紅外檢測傳感器、315M-WiFi轉換器等，每個節點均由傳感器板、WiFi通信模塊與底板組成。 WiFi通信模塊采用ESP8266通信模塊。主控芯片為STC系列單片機，位于控制底板，支撐節點的傳感器采集、設備控制、與ESP8266通信模塊的驅動控制。 |
| 6、智能書架/貨架管理系統 |
平臺包含一個RFID智能貨架，它由RFID高頻讀寫器、12路天線多路選擇器和12個平板天線組成。 貨架內嵌的平板天線位于每個貨位的底板，采用水平方式放置。每層貨架對應上部的一組2位的數碼管，用于顯示當前該層書架存放商品的數量。 操作方法：將可放入貨位的物品底部粘貼電子標簽，平放于任一貨位，保證電子標簽與底板平板天線平行，這樣能準確讀到物品信息。 啟動整個系統的供電設備以及網關的智能貨架管理系統就能實現物品貨位動態感知、物品盤點、防盜報警、以及模擬圖書的領用/歸還等功能。 |
| 7、智能家居管理系統 |
包括家居安防監測、門禁安防、視頻監控、家電智能控制、家居環境監控等功能。 門禁安防：采用315M門磁探測器、結合ZigBee協調器形成無線傳感網，實現入侵檢測、門窗防盜、緊急求助等功能。 智能開門：采用指紋識別技術實現入戶開門功能，采用一鍵開門設備實現一鍵出戶開門功能。 家電智能控制：網關運行智能家居管理軟件，可軟件無線控制ZigBee智能強電模塊控制家用電器的開關，可軟件或觸摸控制調光模塊控制燈光明暗調節等。 家居環境監測：采用ZigBee協調器和傳感器節點組成無線傳感網，采集室內的溫濕度、光照度，與窗簾設備、燈光設備、風扇設備、以及強電電器結合，實現家居環境的智能調節，如智能燈光調節、智能窗簾控制、智能空調控制等功能。 |
1、無線傳感器網絡軟件：提供ZigBee/藍牙/WiFi/IPv6各通信協議下的無線傳感網采集、控制與數據傳輸程序。
2、智能網關無線傳感器網絡拓撲管理軟件：主要運行Android無線傳感器網絡拓撲管理軟件，匯聚當前網關管理的ZigBee、Bluetooth、WiFi、IPv6等傳感器節點信息，根據組網模式顯示網絡拓撲結構。
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Linux網關智能家居管理軟件，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。
5、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、IPv6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。
6、智能網關接入理工云服務平臺可以將智能網關接入理工物聯網云平臺，用戶只需注冊登錄到云平臺，錄入當前網關的信息，就可以利用智能終端，隨時隨地查看現場網關的信息、網關管理節點的實時數據和歷史數據、歷史數據曲線等。此時，網關運行Linux系統，內置嵌入式Web服務器以及SQLite數據庫。
主界面 智能家居安防界面
五、典型實驗| 序號 | 類別 | 典型實驗 | ||
| 1 | ZigBee傳感網實驗 |
實驗1 ★Z-Stack2007協議棧GenericApp原程序移植實驗 實驗2 基于Z-Stack2007協議棧的點對點數據傳輸實驗 實驗3 Z-Stack2007協議棧分析實驗 實驗4 Z-stack2007協議棧綁定實驗 實驗5 信息單播、廣播、組播實驗 |
實驗6 多點自組網實驗 實驗7 樹型網絡拓撲建立實驗； 實驗8 ★基于Z-Stack2007協議棧溫濕度節點與協調器的無線傳輸； 實驗9 基于Z-Stack2007協議棧多節點與協調器的無線傳輸； 實驗10 ★基于GenericApp的ZigBee節點數據采集與控制綜合實驗。 … … |
|
| 2 | 藍牙傳感網實驗 |
實驗1 OSAL初探 實驗2 系統定時器 實驗3 LED點燈 實驗4 LED閃爍 實驗5 串口輸出 實驗6 串口雙工收發 實驗7 普通按鍵輸入 實驗8 AT命令初步 實驗9 看門狗實驗 實驗10 多任務處理 |
實驗11 數據加密 實驗12 系統睡眠與喚醒 實驗13 從機廣播 實驗14 主機通信實驗 實驗15 BLE藍牙4.0協議棧啟動分析 實驗16 基于BLE協議棧的溫濕度采集、振動檢測、霍爾開關檢測、光敏檢測、光照度檢測以及繼電器控制實驗. … … |
|
| 3 | WiFi傳感網實驗 |
實驗1 WiFi AT命令配置實驗 實驗2 WiFi AT命令配置STA實驗 實驗3 WiFi AT命令配置AP實驗 實驗4 WiFi 單片機控制實驗 實驗5 WiFi 單片機串口實驗 實驗6 WiFi 單片機通用IO口實驗 實驗7 WiFi接入無線路由器實驗 實驗8 WiFi SOKET編程實驗 |
實驗9 WiFi AP無線網絡熱點實驗 實驗10 WiFi AP兼容Station實驗 實驗11 WiFi 傳感器采集實驗 實驗12 WiFi繼電器控制實驗 實驗13 WiFi RSSI實驗 實驗14 WiFi連接服務器數據傳輸實驗 實驗15 WiFi 作為服務器數據傳輸實驗 … … |
|
| IPv6通信實驗 |
實驗1 IPv6地址結構分析 實驗2 IPv6數據包格式分析 實驗3 Contiki系統入門實驗 實驗4 Contiki系統移植實驗 實驗5 Contiki 線程Hello-world實驗 實驗6 Contiki 多線程實驗 實驗7 Contiki EVENT-POST實驗 實驗8 Contiki TIMERS實驗 實驗9 Contiki TEST-SENSORS實驗 實驗10 Contiki ECHO-SERVER實驗 |
實驗11 Contiki UDP-PING6實驗 實驗12 IPv6在CC2530移植實驗 實驗13 基于IPv6模塊進程交互實驗 實驗14 基于RPL的對點對通信實驗 實驗15 基于IPv6的單播、多播通信實驗 實驗16 IPv6 SOCKET編程實驗 實驗17 IPv6串口通信實驗 實驗18 IPv6網關ZigBee數據匯聚轉發實驗 實驗19 IPv6網關藍牙數據匯聚轉發實驗 實驗20 IPv6網關WiFi數據匯聚轉發實驗 …… |
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| 4 | 網關Linux基礎實驗 |
典型實驗：無線傳感器網絡組網、傳感器采集與設備控制程序。 其他實驗詳見“物聯網工程應用綜合實訓的技術參數“。 |
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| 5 | 網關Android基礎實驗 |
典型實驗：無線傳感器網絡組網拓撲結構顯示、傳感器采集與設備控制程序。 其他實驗詳見“物聯網工程應用綜合實訓的技術參數“。 |
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| 6 | 智能家居實訓區 |
Linux和Android系統下，均包括如下實驗： 實驗一、315M 門磁檢測實驗 實驗二、指紋識別開鎖實驗 實驗三、一鍵開門實驗 實驗四、緊急求助實驗 實驗五、家居視頻監控實驗 實驗六、溫濕度傳感器與風扇設備的家居溫度調節實驗 |
實驗七、火焰傳感器與澆花噴淋設備的家居安防實驗 實驗八、溫濕度傳感器與噴淋設備的智能澆花實驗 實驗九、光線傳感器與觸摸調光模塊的家居燈光調節實驗 實驗十、智能強電模塊的家用電器無線控制實驗 …… |
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| 7 | 智能書架/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 實驗三、物品領用歸還實驗 |
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 實驗三、物品領用歸還實驗 |
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