新版智慧实验室项目建设方案.docx

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1、智慧实验室建设方案目录1、前言 .1.2、物联网实训室建设思路.3.2.1 主要特点 .5.2.2 网络拓扑图 .5.2.3 系统主要功能 .8.2.4 主要设备配置 .9.3、物联网实训室建设方案.1 0.3.1体验教学实训 .1 0.3.1.1 、智能家居体验室概述.1 03.1.2 、系统功能描述 .1 2.3.1.3 、安防系统 .1 2.3.1.4 、防盗子系统 .1 2.3.1.5 、环境监控系统 .1 3.3.1.6 、温湿度子系统 .1 1.3.1.7 、照明子系统 .1 1.3.1.8 、控制系统 .1 2.3.1.9 、设备清单 .1 3.3.2 、车联网智能沙盘 .1 8

2、.3.2.1 、系统介绍 .1 8.3.2.2 、系统构成 .2 0.3.2.3 、智能公交系统 .2 0.3.2.4 、车牌识别系统 .2 1.3.2.5 、ETC 系统 .2 2.3.2.6 、智能停车场系统 2.3.3.2.7 、违章抓拍 .2 4.3.2.8 、智能红绿灯管理 2.5.3.2.9 、智能路灯管理 .2 5.3.2.10 、公路灾害预警及应急系统.2 63.2.11 、车辆全局定位系统.2 73.2.12 、车联网系统 .2 8.3.2.13 、车载视频监控 2.8.3.2.14 、可变信息情报板 2.8.3.2.15 、设备清单 .2 9.3.3基础教学实训 .3 2.

3、3.3.1 、平台介绍 .3 2.3.3.2 、平台描述 .3 3.3.4 、O2O智能超市综合教学实训平台（ BP710） .3 53.5 、智能交通综合教学实训平台 .3 83.6 、智能电网综合教学实训平台.4 04、专业教学实训 .5 2.4.1、物联网感知实验平台.5 2.4.2 、无线传感网综合实验平台.5 84.3 、RFID 教学实验平台 .6 3.4.4 、无线传感器网络模拟系统.7 05、创新应用实训 7.2.5.1 、实训室人员管理系统.8 2.5.2 、寻线避障智能小车.8 4.5.3 、物联网展示厅（备选） 8.5.1、前言随着高校管理变革的逐步推进，实验室建设的进一

4、步规范化、复杂化，高校实验室管理工作也变得更加繁重和复杂。这就迫切需 要用计算机来进行辅助管理，以简化我们的工作。由于高校网络非 常普及，使用计算机网络来进行实验室管理成为了必然，特别是实 验室开放选课给传统的实验室管理提出新的挑战。实验室管理能实 现实验教学全过程的计算机管理，减轻实验室管理人员的工作负担， 提供工作效率和服务水平。加强实验室主管部门对设备和材料的计 划、采购、维修和使用的宏观控制和管理，以节约成本，提高利用， 强化管理。实验室综合管理系统还能为实验室评估提供原始资料和 基本数据，成为实验室评估的重要依据。实验室综合管理系统统一 使用还能促进学校间的实验资源共享，同时也能实现

5、向教育主管部 门数据上报。通过使用本系统实现实验室管理的规范化、流程化和信息化， 提高实验室的教学质量、管理水平和服务水平，为实验室主管部门的宏观管理和科学决策提供依据，为实验室评估提供详实数据，为实验室开放提供有力保障。近年来互联网的概念层出不穷，在之前初版的互联网进化论一书中提出这样的结论“互联网将向着与人类大脑高度相似的方向进化，它将具备自己的视觉、听觉、触觉、运动神经系统， 也 会拥有自己的记忆神经系统、中枢神经系统、自主神经系统。”并绘制了上图所示的互联网未来结构图。总体来看，西方企业和理论界不断提出互联网的新概念，但相 互之间还比较割据，但实质上，不管是物联网、云计算、大数据、移动

6、网还是工业4.0依然是未来发展的一部分，它们分别起到不同的作用。工信部部长苗圩曾表示，工业互联网是新一轮工业革命和产业变革的重点发展领域，其核心便是物联网，由此物联网的前景和发展也将紧随互联网进化的脚步不断迈进。2、物联网实训室建设思路该方案以学校物联网专业教学计划为导向，切实配合学校已有 的教学计划，将教学理论结合实训，引领学生从入门向专业进行发 展，指导学生职业就业方向。该实训室设备主要以动手实训实验为主，涵盖了课程设计中的实践教学部分，设备不仅可以指导老师 进行实践教学，也可以给学生自身根据兴趣来进行研发等，充分符 合学校对物联网应用技术这门专业的全部需求。按照学校课程设计思路，由理论知

7、识体系，结合实验性设备， 在物联网学科中以碎片化教学整合出模块化教学，从横向理论结合纵向动手实践打造立体，交互式教学模式，从而让学生定位学习 发展方向上清晰明确，如：硬件电路设计，底层开发设计，单片机开发，软件接口驱动编写，自定义网络传输协议栈，到上位机跨平台应用。让学生按照自己的所学的知识，以自身兴趣爱好相结合，定位适合自己在物联网领域所学习的目标。为今后就业打造夯实的基础。学校层面，老师可通过深入的理论知识和动手开发，结合实际本地区，院校发展方向，形成院校独特的一套教学模式，做到有的放矢，目标明确，另外，在不断更新知识体系结构的同时，深入研究性课题，发表论文等；其次还能与社会企业紧密，培养

8、企业物联网人才，企业级解决方案等，让物联网教学设备做到可利用 最大化。学研究方向：驱动接口接口，芯习片移植、 rfid 、下位机开发、通进讯算法步实验箱： （专业）底层 C 语言开发、传感 器、协调器网关开发、应用系统设计集成学研究方向：无线通讯（协议栈习编写）、Pcb 线路图、开源技术，吃上位机力实验箱： （基础）Z-stack 、掌握一门上位机开发语言、layout 绘 图工具2.1 主要特点完全 B/S模式，方便易用，零客户端维护。系统开发基于.NET框架和三层结构开发，采用模块化设计， 系统具有良好的开放性和扩展性。基于大型数据库开发，通用性强，网络共享能力强且信息交流快捷。方便的数据

9、导入、导出功能。提供强大的管理功能，紧贴用户需求，全面覆盖实验室管理和设备管理各个领域。采用个性化设计，系统界面友好，易掌握与操作。基于 RBAC模块的权限设计，安全灵活。根据教育部学校管理信息标准的实验室管理信息子集开发， 便于数据上报。2.2 网络拓扑图实验室信息化管理平台以学校实验室管理流程和管理基本事务为核心，以规范实验室管理实现信息化为准则，充分提高利用学校实验室资源，更好的服务于学生。整个管理依托校园网络构建管理模式平台，系统采用B/S结构， 突破地域空间的限制，整个实验数据放在服务器上，管理人员、教师在办公室、在家甚至在校外通过网络进行仪器设备 、实验项目、实验过程等进行管理监控

10、，而学生则可以在机房或在能上网的地方进行实验预约。相对传统的手工管理，开放实验室平台的构建能更好的有利于实验室资源的充分合理利用，实验室管理的科学化和规范化。在家办公主管领导移动办公Internet实验室学 生1、实验预约2、刷卡考勤3、在线预习开放实验室管理平台实验室 2服务器教学主管1、教学实验管理2、开放实验管理3、设备耗材管理4、用户权限管理教师1、实验管理2、成绩管理系统拓扑图开放实验室实验预约流程图2.3 系统主要功能主系统 提供实验项目与课程管理、实验排课、学生成绩管理、仪器设备管理等功能模块，是系统运行的核心，系统管理员、教学主管、授课教师、仪器设备管理员等不同角色的用户都在这

11、个系统中进行操作。学生个人实验门户是学生参与实验教学的入口，学生可以在这里进行实验预约，成绩查询等操作。实验登录与派位系统运行于学生派位终端或教师机上，学生可以使用校园卡刷卡进行实验，兼容排课模式，全开放模式，预约模式 等多种实验教学模式，教师可以在该系统上对实验室人员及电源控 制进行全方面管理。2.4 主要设备配置学生通过实验派位终端进行身份验证及派位，高效可靠，教师可以通过实验派位终端进行实验室信息查询以及座位分配等操作。实验派位终端所安装读卡器可定制，使其能够和校园一卡通系统兼容，同时可为用户定制的校园卡软件接口，使本系统兼容校园一卡通，避免重复发卡。实验派位终端和校园卡智能读卡器硬件配

12、合下的学生实验流程通过选配以太网电源控制器和实验工位电源控制单元组成电源控制系统，派位软件可以管理每个实验工位上的电源，在学生刷卡后时打开所派实验工位电源，学生退出时关闭电源，维持实验室正常的教学秩序，防止学生未经授权占用实验资源。3、物联网实训室建设方案3.1 体验教学实训3.1.1 、智能家居体验室概述利用综合布线技术、网络通信技术、自动控制技术以及智 能处理技术将与家具生活有关的设施集成，构建高效的住宅设施与家庭事务管理系统，提升家具安全性、便利性、舒适性、艺术性，并实现环保节能的居住环境。智能家居系统按照生活功能性分类可分为安防系统、环境监控系统、控制系统、绿色节能系统。3.1.2 、

13、系统功能描述智能家居系统采用 ZigBee 、 RS485 等多种控制协议，以数字智能网关为核心结合与家居有关 的其他产品，通过无线及有线网络对家庭灯光、带电设备进行控制，实现智能家居的自动化、智能化等服务性原则。在控制方面，用户可以通过手机客户端、远程计算机、本地计算机等多种控制方式对系统进行本地或者远程的控制，这个控制既可以控制整个系统的情景模式也可以控制家中任一设备，以达到用户满意的程度。3.1.3 、安防系统安防系统主要负责家居的安全防火方面，又可分为防盗子系统、防火子系统。用户可以通过多种控制方式远程或者本地对安防系统进行撤/ 布放。当布防时出现告警，系统将根据情况有选择地启动声光报

14、警灯报警、摄像头抓拍等一系列应急措施。3.1.4 、防盗子系统数字智能网关能够通过无线或者有线网络外接红外对射、人体红外、声光报警灯、门禁、摄像头等防盗设备。当安防系统设定为外出布防模式时，将启动室内的一系列红外对射和人体红外设备，只有通过门禁合法进入才根据情况短暂关闭这些设备，如果有人非法进入，触发任何布防设备都会联动报警，这时系统除启动声光报警灯进行持续报警外，还启动相应的摄像头进行抓拍，传送至酒店保安部门进行报警。当通过门禁合法进入室内后，防盗子系统将根据用户设定的时 间短暂撤防，之后安防系统进入在房间布放模式，这时仅启动红外对射设备，与外出布放一样，只有通过门禁合法进入才根据 情况短暂

15、关闭设备，否则都将触发红外对射设备，立即启动声 光报警等当用户进入就寝时自动启动就寝布放模式，此时启动红外对射 设备直至第二天用户起床外出，不启动人体红外防盗设备，任何人的进入都将触发红外对射设备，都将立即启动声光报警。2 ）防火子系统数字智能网关能够通过无线或者有线网络外接烟雾探测器、可燃气体探测器、排气扇控制器、窗户控制器、声光报警灯等防火设备。当烟雾探测器探测到的烟雾浓度高于设定的阀值时，系统将立即启动排气扇控制器打开排气扇以降低浓度，并立即启动声光报警。3.1.5 、环境监控系统环境监控系统负责监控房间内的环境信息，并根据这些信息使客户房间中保持舒适健康的状态。用户可以通过手机或平板灯

16、远程或者本地查看相应的环境信息及控制相应的控制器。环境监控系统可分为温湿度子系统、照明子系统、空气质量子系统。系统将根据室内室外环境信息，通过控制相应的控制器使房间中按照客户的要求进行控制。3.1.6 、温湿度子系统数字智能网关能够通过无线或者有线网络外接温湿度探测器、通断加湿器的开关控制器、通断空调电源的智能插座、控制空调工作的红外遥控设备等设备。系统可通过本地wifi覆盖内的手机或者平板对室内的空调或者加湿器进行手动控制，亦或根据温湿度传感器采集到的实时数据自行开关，使得用户在室内可随时享受到舒适的温湿度。与此同时， 手机和平板亦可接入3G/4G网络，对家中的设备进行远程控制，使得用户回到

17、家中即可享受到舒适的温湿度环境。3.1.7 、照明子系统数字智能网关能够通过无线或者有线网络外接光照强度探测器、控制灯光亮暗的触摸调光控制器、控制窗帘开启关闭的窗帘控制器等设备。这里客户既可以使用调光控制器、窗帘控制器也可以通过手机客户端、平板电脑来控制灯光和窗帘的工作，做到打开手机或者平板即可对家中所有的照明系统进行查看和控制而无需一一确认。3.1.8 、控制系统在控制系统上，系统主要采用无线远程控制，即采用手机客户 端或者计算机进行控制。在这里手机客户端好比一个万能遥控器，并配合一些远程控制器（智能插座、智能窗帘控制器、智能窗户 控制器、红外遥控器等）实现对所有灯光、电器及其他设备的各种智

18、能遥控，并可一键式场景模式控制，实现各种设备之间的互联及联动，用户可以不使用其他设备遥控器的情况下，仅使用 手机客户端对整个智能系统进行控制工作。在一键式场景模式控制上，除系统已经定义好的几个场景模式，用户也可自定义DIY自己喜好的情景模式。除了无线智能控制外，系统保留了一些手动控制开关，这是为了满足不同年龄、不同职业、不同习惯用户的操作需求。3.1.9 、设备清单工作电压： DC 12V开锁电流： 1000mA 静1智能门态电流：60mA 环境温度： 0 C-601锁 C 相对湿技术参数：工作频段：ISM 2.4GHz2温湿工作电压： DC3.5V1CO26自动智能9窗帘红外采用 LM393

19、芯片工作电压： 6V双路信号输出（模拟量输出及1待机电流： =30uA报警电流：=40mA 无线发射距离 : 最大灯的自动控制。可手动控制也可与光照强度监测器联动工作频段： ISM 2.4GHz 1 、模块采用光耦隔离和继电器控制，交流电压最大 250V, 交流电流最大10A ，直流电压最大30V, 直流电流最大10A。 2 、采用三极管驱动，驱动能力强。智能控制窗帘打开和关闭。可以远程控制强度监测器联动ZigBee芯片CC2530 工作频控制电机正向转动与反向转动来控制窗帘Wifi无线控制，一个房间只要有一个就1可学习市面上所有电视、空调、音响等红外遥控器。可利用手机、 pc等设备远程web

20、访问主要功能：内置物联网无线控制模块和以太网模块通过 Internet网实现远程控制可作为对外发布信息的网站服务器使用与无线人体感应器配合使用实现与智能开关、智能插座配合使用实现远程12声光报警14 智能15 多媒技术参数：额定功率： 2W有线通信方式：10-100Base-T以太网无线通信方式交流 220V ，红色灯光和带110分贝声音1压缩方式： M-JPEG信号系统： CMOS30万像素帧频率： 25fps分辨率： VGA(640*480)， QVGA(320*240)， QQVGA(160*120)图像调整：亮度，对可远程控制各电器的电源开关ZigBee芯片CC2530 工作频3尺寸：

21、 42寸面板为 IPS ，内置音箱1USB 扩展，支持安卓系统，支持网络高清电视对比度：处理器：英特尔?奔腾双核处理器G3220T操作系统：自带win8系统规格：主频 2.6GHz显卡： 1G DDR3显卡内存：音响：内置高保真多媒体音箱，支持杜比音效麦克风：内置麦克智能实训室控制核心数：四核1290空家调具格力空调心 屏幕尺寸： 10.1英寸17平板硬55盘寸容全量高：清led电视118电视屏幕比例： 16：9分辨率：1空调类型：柜1机/ 立式冷暖类型：冷暖电包括床、沙发茶几、电视机柜、衣柜等121 智能22 家智居能B/S版，采用J2EE多线程处理技术1支持安卓系统，可在平板和手机上使用1

22、4、主要开家设居课程第 1章 物联网概念及导论实验 1物联网的理论教学实验 2物联网应用（智能家居）的理论教学第 2章 传感器采集和控制实验实验 1传感器采集和控制的理论教学实验 2温湿度数据采集实验实验 3光照度数据采集实验实验 4二氧化碳浓度数据采集实验3.23.2.1 、系统介绍车联网综合沙盘系统将先进的信息、数据、感知、控制和计算 技术有效集成并运用于整个地面交通管理，实时、准确、高效的管理系统。系统是物联网技术与传统交通管理技术的深度融合，是 物联网技术在行业应用的最典型代表之一。车联网综合沙盘系统根据城市交通网，或者以校园交通网为原 型设计沙盘场景模型，体现真实场景、具有超凡的仿真

23、度和展示度。车联网综合沙盘系统以智能车为主体，代替真实的车辆进行智 能交通各种功能特征的模拟仿真，系统汇聚了智能车、机器人导航及定位、RFID识别、图像识别、图像定位、智能控制、无线传感网等技术。综合实现了智能公交、ETC、智能停车场、智能红绿灯、智能路灯、公路灾害预警及应急联动、全网车辆定位、车联网 等智能交通的各种先进及典型的功能。车联网综合沙盘系统采用项目式教学，例如让学生从基础的路 灯亮灭控制开始学习，加入光照传感器进行简单智能控制，再根据车辆位置进行复杂智能控制等等。从基础开始，逐步深化， 几十个课时的实验以完整的智能交通的系统功能为主线贯穿在一起，让学生在课程完成时已经不知不觉的学

24、会了整套智能交通的关键技术点、系统架构，自己有能力去构建一套智能交通系统原型出来。3.2.2 、系统构成车联网综合沙盘系统是一种非常典型、完整的物联网应用案例，具有感知层、网络层、应用层的三层体系结构。感知层由信息感知终端和控制处理终端两部分。实训系统上面 通过光照传感器、红外传感器、位移传感器、烟雾传感器、火焰传感器、 RFID 读写器、磁导航传感器等各种传感器进行交通环境信 息采集、导航定位信息采集、交通设施状况监测等；控制处理终端包括：闸门控制器、路灯控制器、红绿灯控制器、液晶屏及其控制器、导引屏及其控制器、智能车等，这些控制器执行一定的控制指 令要求，实现交通网络的自动化控制。3）系统

25、功能3.2.3 、智能公交系统公交是城市交通里面最重要的一个环节，如何保障公交系统的 快捷、便利、舒适是智能交通系统的最重要命题。本系统提供两种智能公交技术的验证模型：公交优先：进入本模式，车联网综合沙盘系统将优先保障公交车的顺畅运行。当公交车即将到达路口时，系统会控制红绿灯会提前变绿，让公交车优先通过。公交运行信息实时显示：系统中的公交车通过RFID路标进行定位，然后通过无线传感网将自身位置实时传递 给中央控制器，站台上的公交信息显示屏通过无线网络和中央控制器通信，获取并显示每路公交车的实时运行状态、与本站台之间的距离等信息。3.2.4 、车牌识别系统车牌识别利用图像识别技术，当车辆运行状态

26、触发车牌识别动作时，控制系统会触发图像服务器上的车牌识别软件，软件系统通过监控摄像机拍照，对照片进行图像处理和识别，获得车牌信息。 图像服务器再通过无线传感网将车牌信息传送给智能交通物联网实训系统的中央控制器。在 ETC 系统、智能停车场系统等都可以选配车牌识别功能。3.2.5 、ETC 系统ETC 是高速公路上最重要、最先进的基础设施，是有源 RFID 技术的最典型应用之一。智能交 通物联网实训系统提供 1-2 组ETC 系统，对现实交通的 ETC 系统进行原理模拟和实验教学。在智能交通物联网实训系统上，车辆进入ETC 收费站入口的读卡器感应范围，读卡器会读出车辆信息，车牌识别系统拍照并进

27、行车牌识别（需要选配车牌识别系统），所有信息存入数据库，然后闸机打开车辆放行。车辆再次进入收费站时，ETC 卡信息被读取，系统从数据库调出车辆进入高速公路的位置，自动计费扣费，扣费成功后自动放行。3.2.6 、智能停车场系统未来的智能停车场具有两个特征：1）无人值守，通过ETC技术、车牌识别技术、智能管控技术实现停车场的自动计时扣费、无人化管理。 2）信息联网，停车场的运行信息将实时发布到网络上， 通过 APP 即可查看全市停车场的车位信息及公告。智能交通物联网实训系统提供了一套完整的智能停车场系统， 包含以下功能：停车场每个车位底下都有传感器，系统通过传感器可判断车位上是否有车辆停靠。停车场

28、全面支持ETC 系统，可自动进行停车计时、费用统计、自动扣费，实现无人值守。车位空余信息可通过中央控制器实时统计并显示，也可以显示在停车场的信息屏。3.2.7 、违章抓拍在十字路口有红外探测传感器，其功能与真实交通网上的车辆磁传感器一致，可以探测车辆经过关键位置的情况。当红灯亮起时，车辆越线或者闯红灯就会触发传感器，系统即会调用摄像机进 行违章抓拍。车辆能够将自身的实时位置传送给中央控制器，中央控制器可 监测到每个红绿灯状态、车辆的运行路线，当车辆出现违章（ 例如逆行）即会调动摄像头进行抓拍。中央控制系统内具有数据库能够存储每台车辆的违章记录，并提供查询。3.2.8 、智能红绿灯管理红绿灯是交

29、通网上的最重要指挥管理系统，本系统除了固定时间模式之外，还提供动态调整模式。在动态调整模式下，路口的车辆检测传感器可进行车流量统计。中央控制器通过ZigBee无线通信调节红绿灯控制器的控制参数，实现根据车流量大小来动态调整红绿灯变化时间的目的，例如将车流量大的方向的绿灯时间适当延长。3.2.9 、智能路灯管理智能交通网络除了智能之外还需要节能，交通网络上主要的能耗源是路灯。本系统提供两种路灯控制模式。整体控制模式：车联网综合沙盘系统有一组光照传感器，采集环境光照度，光照值通过ZigBee网络传输给中央控制器，中央控制器根据光照值进行整个实训系统所有路灯的整体控制，例如光照度低于某一个值时，路灯

30、整体打 开。整体控制模式是对现实交通网上的路灯的模拟仿真。节能控制模式：在车联网综合沙盘系统上，中央控制系统知道每台车辆的实时位置，因此就能够对路灯进行更加智能化的控制。系统可以根据车辆的 运行方向和所在位置进行智能灯光控制，车辆运行前方的路灯自动打开，车辆过后，路灯自动熄灭。这种模式适合在 深 夜到凌晨，路上没有多少车辆的情况下使用。这种智能化的节能控制模式也是未来交通网的必然趋势。3.2.10 、公路灾害预警及应急系统山体滑坡、桥梁断裂、路边林火等公路灾害严重威胁着道路安全，本系统提供山体滑坡、桥梁险情及路边林火监测，以及灾害应急 预案。当灾害出现时，无线传感网会将数据发送到中央控制器，控制器通过无线通信对行驶在相关路段上