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LG-WLY01型 智能化楼宇及家居物联网工程实训系统

        LG-WLY01型  智能化楼宇及家居物联网工程实训系统在分为楼宇智能化和智能家居物联网两部分组成,楼宇智能化以建筑模型为基础,包含了智能大楼、智能小区、管理中心和楼道等典型结构,涵盖了远程抄表系统、智能供电照明系统、大楼门禁管理及考勤系统、电梯监控系统、消防、空调监控系统、家居医疗养老系统(预留出位置)9个系统,各系统既可独立运行,也可实现联动。智能化楼宇及家居物联网工程实训系统分为大门、玄关、客厅/餐厅、厨房、卧室几个区域,采用现代家居装修风格,将智能设备直接融入设计中,依托部署在居室内的各种传感器节点、设备控制节点、智能网关、以及智能终端,实现家居生活环境的智能安全监测、智能安防监测、智能报警、智能情景控制、智能设备控制、远程视频监控等功能,覆盖了家庭安全类、家庭安防类、宜居生活类,为用户打造一个安全、舒适、智能化的家居生活体验馆。智能化楼宇及家居物联网工程实训系统综合运用智能传感器、智能控制器、无线传感器网络、嵌入式中间件、移动通信、软件工程等物联网技术以及多学科技术的交叉融合,提出的面向实际生活的智能家居整体解决方案。用户通过智能化楼宇及家居物联网工程实训系统家居生活设施的联动,感受到物联网技术给日常生活带来的便利,激发了用户对物联网学习的兴趣。通过智能化楼宇及家居物联网工程实训系统进行项目训练,检验学生的团队协作能力、计划组织能力、楼宇设备安装与调试能力、工程实施能力、职业素养和交流沟通能力等。

一、LG-WLY01型  智能化楼宇及家居物联网工程实训系统部分
(一)LG-WLY01型  智能化楼宇及家居物联网工程实训系统组成
1、楼宇智能化工程实训系统采用智能建筑模型,包含智能大楼、智能小区、管理中心和楼道等功能区域。系统设有总电源箱、安防控制箱、消防控制箱、DDC控制箱。
2、智能大楼设计为两层结构,可实现消防、视频监控和照明监控,电梯监控系统,空调监控系统的工程训练。
3、楼道和智能小区分别设有单元门和单户门,可实现智能小区对讲门禁系统的设备安装等工程训练,实现单元和单户可视对讲功能。
4、管理中心实现智能小区和智能大楼的集中监控和管理,包含了管理中心机、视频监控台和消防控制主机等各功能区域的管理设备。
5、在智能大楼、管理中心区域内,安装布置消防系统现场设备,消防系统配置有模拟消防泵、排烟风机、防火卷帘门。
6、在智能大楼、管理中心和楼道各区域内,安装典型监控器材(各类型的高速球云台摄像机、一体化枪型摄像机、万向云台摄像机等),实现主要出入口和关键区域视频监控,设有三台监视器,其中两台17寸液晶监视器、一台14寸CRT监视器。
7、在智能大楼、管理中心和楼道各区域内,安装有三表,数据采集单元以及用于三表的电源、气源、水源。
在智能建筑模型周围安装红外对射、智能小区内的房间窗户装有幕帘探测器实现智能建筑行业典型周界防范。
8、各功能区域之间采用工程桥架实现系统连接。
(二)技术性能 
1、输入电源:单相三线AC220V±10% 50Hz
2、工作环境:温度-10℃~40℃ 相对湿度≤85% (25℃) 海拔≤4000m
3、装置容量:≤1kVA
4、外形尺寸:4660mm×2220mm×2300mm
5、安全保护:具有漏电压、漏电流保护,安全符合国家标准
(三)实训项目 
1、楼宇智能化工程设计能力
2、消防报警系统设计、安装施工与调试能力
3、视频监控系统设计、安装与调试能力
4、对讲门禁及室内安防系统设计、安装与调试能力
5、区域照明分布的设置、操作和演习
6、DDC的接线、编程和调试能力
7、监控软件组态、通讯和运行能力
8、三表的远程抄表设计及安装能力
9、智能建筑系统故障诊断与调试能力
10、楼宇客梯监控系统能力
11、 空调系统线路的设计与连接、故障的设置、判断及排除能力
(四)系统配置 
1、础配置 

序号 项目内容 规格、技术指标 数量 单位
1 智能建筑模型 由铝合金型材框架和安装布线网孔板组成,4660mm×2220mm×2330mm(长×宽×高),分为智能大楼、智能小区、管理中心和楼道等区域,智能大楼设计为两层结构,器件采用自攻螺丝和工程塑料卡件配合安装。 1
2 安装布线网孔板 780mm×750mm 26
710mm×390mm 1
1500mm×260mm 3
1500mm×500mm 3
1500mm×400mm 1
3 总电源箱 空气开关 1
4 消防控制箱 DC24V/2A、24V继电器 1
5 DDC控制箱 HW5201、HW5208、DC24V/5A
24V继电器
1
6 电脑桌 600mm×600mm×800mm
(长×宽×高)
1
7 钢凳 Φ300mm×450mm
(圆×高)
1
8 铝人字梯 900mm×250mm×1200mm
(长×宽×高)
2
9 工程塑料卡件 20mm×10mm×11mm
(长×宽×高)
500
10 计算机 主流品牌电脑 1
2、系统模块配置 
序号 名称 配置内容 备注
1 对讲门禁系统 系统配置有单元门口主机、单户门口机、室内可视对讲模块、非可视对讲模块、通讯转换模块、联网器、管理中心机等器件。可完成可视对讲门禁及室内安防系统的线路铺设、连接和功能调试。  
2 消防系统 系统配置有智能光电感烟探测器、智能电子差定温感温探测器、总线隔离器、手动报警按钮、编码单输入模块、编码单输入/单输出模块、消火栓报警按钮、火警声光警报器、编码器等器件。可进行器件的选择、检测、安装、消防联动系统的线路铺设、连接、系统调试、编程和运行任务。  
3 安防系统 系统配置有门磁开关、家用紧急求助按钮、被动红外空间探测器、被动红外幕帘探测器、燃气探测器、主动红外对射报警器,可实现对讲门禁和室内安防联动、视频监控及周边防范功能。  
4 供电照明系统  照明监控系统”包括三个部分:办公室的照明监控、公共区域的照明监控和景观区的照明监控。三个系统设计在同一模块内,*大限度的利用了系统资源,使模块设计更加合理、优化,功能更加齐全。通过和其他模块的配合使用,可以组合出不同的实训项目。  
5 电梯监控系统 让学生通过客户端对系统进行保存系统监控节点的资料、图形等的操作,并监控与管理所有在网络上的监控节点,包含登录,下载,安全管理等的设置操作。
本实验实训装置能让学生进行楼宇客梯监控系统的演示操作、点表的认识和DDC控制器同各元器件之间的接线操作实训、故障的设置与排除等实训操作。
 
6 空调监控系统 能进行各种空调系统控制操作的演示、DDC控制器的操作与编程、新风机控制、温度传感器的安装与连接、水阀门驱动器的安装与连接、风门驱动器的安装与连接、压差传感器的安装与连接、防冻开关的安装与连接,系统软件的组态、配置与控制,线路的设计与连接、故障的设置、判断及排除等实验和实训,并可与楼宇自控系列中的其它设备联网进行各种综合实训。  
7 远程抄表系统 配置有,燃气表、电度表、水表、数据采集卡,软件  
8 DDC监控系统 系统配置有DDC控制器、时间模块、LON网络适配器、编程软件、组态软件、射灯、照度探测器,能进行DDC通道编程配置、照明监控编程、上位监控工程通讯连接、动画组态等工作任务。  
二、智能家居物联网系统
(一)系统构成
充分利用各种传感器测量家居环境参数,结合嵌入式数据库存储技术将历史数据统一保存管理;利用无线传感器网络统一管理各个节点;利用自动控制理论和反馈控制理论实现智能控制与无人值守;利用嵌入式 Linux 系统实现智能网关;利用 Android 系统实现智能终端;利用 Web 服务器实现网络化智能家居监控终端,促使学生了解各种物联网技术在智能家居现实环境的应用。
1、系统外观

智能家居系统实景图

 
2、系统拓扑
 
智能家居系统拓扑图

 (二)硬件资源
1、硬件组成
    智能家居系统主要由感知设备、安防设备、控制设备、监控设备、家庭网关、智能终端、家居装修材料等组成。
(1)感知设备:主要由传感器调理板、ZigBee 通信模块以及接口底板组成,涉及家庭安全类、宜居生活类、家庭安防类的所有传感节点。系统传感器支持 315、433、ZigBee 三种频段,*后由 ZigBee 网络统一管理所有传感节点。具体包括空气温湿度传感器、光照度传感器、二氧化碳传感器、火焰探测器、燃气探测传感器、烟雾探测器、火焰探测器、以及人体红外探测器等,可根据客户需求定制不同类型的传感器节点。
(2)安防设备:由 RFID 远距离身份识别装置、反馈电子锁,指纹识别系统、门/窗磁探测器组成,涉及家庭安防类的所有设备,实现射频识别与指纹识别双重权限解锁功能,以及实现非法入侵检测功能。
(3)控制设备:主要由执行设备、ZigBee 通信模块以及接口底板组成,涉及宜居生活类的所有控制节点。因被控对象不同,主要分为交流供电型控制设备、红外控制设备。交流供电型控制设备,主要包括控制器和交流电器,控制器封装在标准的 86 盒内,交流电器只需插入 86 盒的两相或三相插座内即可实现电器的开关控制,如照明灯、吊灯、警笛、窗帘、电视、音响、空调等。红外控制设备主要是学习遥控器的编码,用一个红外控制设备代替多个遥控器,如电视、空调、音响等。
(4)监控设备:它是一种视频服务器,具有 IP 地址和 MAC 地址,支持以太网、WiFi 两种网络接入方式,用于网络视频监控。
(5)家庭网关:安装在玄关处,主要由 Cortex-A8 嵌入式主板组成,封装在模具内,是整个智能家居生活馆的控制中心。家庭网关集成 ZigBee 协调器、WiFi 通信模块、以及 GPRS/3G 模块。家居环境中所有传感器、控制设备、智能家电等均可通过 ZigBee 技术或 WiFi 无线通信技术连接到家庭网关。家庭网关即可通过以太网、WiFi 模块实现互联网的接入,也可通过 GPRS、3G 模块实现移动互联网的接入,为用户远程监控家居环境提供支持。同时系统支持短信收发、接打电话,可实现火情、水情、燃气泄漏、烟雾超标、非法入侵的短信报警、电话报警等功能。
(6)智能终端:Android 平板电脑,运行智能家居监控软件,实现家居环境监测、设备远程控制、以及视频监控等功能。
(7)家居装修材料:采用现代居室装修风格,将智能设备直接融入装修中,按照家庭装修方式铺设电源线路、玄关处安装总开关,分出大门、玄关、客厅、卧室、厨房等区域,放置沙发、电视柜、橱柜、木桌、茶几、花圃等辅助设备。
2、硬件配置
(1)主要硬件的技术参数

名称与类型 技术参数
家庭网关 (1)处理器:
    采用 ARM Cortex-A8 架构的三星 S5PV210 芯片作为主处理器,其运行主频可高达 1GHz。S5PV210 包含很多强大的硬件编解码功能,内建 MFC(MultiFormat Codec),支持 MPEG-1/2/4,H.263,H.264 等格式的视频编解码,支持模拟/数字 TV 输出。JPEG 硬件编解码,*大支持 8000x8000 分辨率,集成了 PowerVR SGX540 高性能图形引擎,支持 2D/3D 图形加速,能够支持OpenGL2.0 等 PC 级别显示技术。具备 IVA3 硬件加速器,具备出色的图形解码性能,可流畅播放和录制 30 帧/秒的 1920×1080 像素(即 1080P)的大尺寸高清视频。同时,内建的 HDMIv1.3,可以将高清视频输出到外部显示器上显示。
(2)核心板资源:
尺寸:6cmX6cmX2.8mm;
采用 8 层盲埋设计,邮票孔紧密连接;
采用 S5PV210A ARM A8 高性能嵌入式处理器;
主频高达 1GHz;512M Byte DDR2内存;512M Byte SLC Nand Flash;
集成 DM9000AEP 100M 以太网控制器,稳定可靠传输;
集成低功率 WM9713 音频编解码器,完美音质;
集成 WM8310 智能电源管理芯片,节能功耗;
集成系统时钟,HDMI 时钟,RTC 时钟,USB 时钟;
通过 EMC 测试认证,追求稳定与完美;除总线外引出 230 PIN 管脚。
(3)底板资源:
7寸真彩液晶屏(AT070TN92),分辨率 800X480;带 7 寸多点电容触摸屏,支持电阻式触摸屏;支持 4.3 寸、7 寸多款液晶模块;
1路 VGA 接口,支持 800×600 分辨率;
1路显示输出到电视的复合视频输出接口 TVOUT;
1个 RJ45 以太网接口,带连接和传输指示灯;
1 个主 USB2.0 OTG 接口,支持 USB 2.0 协议,使用 mini-USB AB 接口;板载 1 路 HDMI 接口;
板载 1 个 RS232 调试串口 UART2;
1路立体声 400mW 语音输出,可接耳机;
1路 MICIN 音频输入可接麦克;
1个高速 SD 卡座,可以实现 SD Memory 功能;
1路 mini-PCI 接口,可插入 SDIO 协议的 WIFI 模块;
2个 USB HOST 插口,支持 USB1.1 协议,使用双层 USB-A 母口;
板载一个标准 JTAG 接口;1 个 CMOS 摄像头接口,支持 ITU-R BT601/656 8位模式;板载 1 个 MIC 咪头;
1个 8 位系统启动方式拨码开关;5 个 Android 专用键盘;
板载 1 个 RTC 可充电锂电池;
1个复位按键,采用专用芯片复位,稳定可靠;
引出总线接口,用于连接扩展模块;
默认配置 ZigBee 无线通信模块,WiFi 模块等;
选配 3G 移动网络通信模块、GPS 定位模块等。
ZigBee 无线通
信模块
采用 TI CC2530 芯片,内置增强型 8 位 51 单片机和 RF 收发器;芯片内置温度传感器、串口、A/D 转换模块、SPI 接口和 I/O 等多种接口;具有片内128/256K 的可编程 Flash,8K 的 RAM;配置自主研发的 ZigBee 烧写器 CCDEBUGGER。
默认采用 TI Z-Stack2007 协议栈;符合 IEEE802.15.4 标准规范,频段范围2.045G~2.484G;无线数据传输速率约为 20~250kbps,通信距离在 30~300米左右;支持在线调试下载烧写方式和第三方 SmartRF Flash 烧写方式;采用 IAR for EW8051 集成开发环境;同一个工程编译 ZigBee 网络所有节点程序,包括协调器、路由器和传感控制终端节点。
支持 TI Z-Stack 2006 和 TinyOS 两种协议栈;支持多任务处理;支持星形、树型、网状三种网络拓扑结构;支持 Packet Sniffer 抓包分析仪;支持串口调试上位机软件 Z-Tool。
传感节点 由 ZigBee 无线通信模块、传感器调理板、接口底板组成;默认 5V DC 供电;
可配置多种传感器:温湿度传感器、三轴加速度、红外学习传感器、光敏传感器、光线传感器、火焰传感器、空气质量传感器、气压传感器、继电器、霍尔传感器、红外反射传感器、RFID 读卡器等。
86 盒无线强电
控制器
由 ZigBee 无线通信模块、变压器、继电器(或可控硅)、底板组成。
可驱动继电器、可控硅等设备,实现供电回路的断开和闭合。
技术参数:电源:AC220V±10%,50/60Hz;负载电流:≤10A;无线传输频
率:2.4GHz;无线传输距离:≥10~20 米;发射功率:≤10dBm;接收灵敏
度:<-108dBm;工作温度:10℃~50℃;相对湿度:﹤90%RH;外形尺寸:
86mm×86mm×45mm;控制负载电路数:一路。
可配置电器:所有采用 220V 交流市电供电的电器均可,如:自动浇花控制系统,电饭煲控制系统,加湿器控制系统等。
86 盒窗帘无线
控制器
停在任意开合位置;开关状态实时反馈;硬件和软件双重控制,手机,网络随时控制;工业级电路设计,高品质阻燃材料制造,安全可靠。
技术参数:电源:AC220V±10%,50/60Hz;负载电流:≤10A;无线传输频率:2.4GHz;无线传输距离:≥10~20 米;发射功率:≤10dBm;接收灵敏度:<-108dBm;工作温度:10℃~50℃;相对湿度:﹤90%RH;外形尺寸:86mm×86mm×45mm;控制负载电路数:一路。
调光控制器 与 ZigBee 和继电器节点配合,实现台灯/吊灯的亮度控制能随意调节灯光亮度,轻松营造各种生活情调;渐明渐暗的开关效果,有效保护您的双眼;
开关状态实时反馈;硬件和软件双重控制,平板、网络随时控制;
工业级电路设计,高品质阻燃材料制造,安全可靠;
电源:AC230V±10%  50/60Hz;负载电流:≤2A;
无线传输频率:2.4GHz;无线传输距离:≥10~20 米;
发射功率:≤10dBm;接收灵敏度:﹤-108dBm;
工作温度:10℃~50℃;相对湿度:﹤90%RH;
外形尺寸:86mm×86mm×45mm;控制负载电路数:一路。
红外控制系统 使用红外控制模块代替遥控器,实现远程控制音响的开关;
由红外自学习模块与支持底板组成;
采用嵌入式系统,可以学习多种遥控器的红外编码;
采用红外通信协议,替代遥控器,实现家用电器如空调、电扇、电饭煲等的控制。
可配置电器:电视、空调、音响等。
433M 烟雾传感
节点
由烟雾探测器、微处理器和 433MHz 无线通讯模块组成;
具有报警锁定特点,当检测到烟雾时,将一直锁定在报警状态,除非掉电复位,否则无法解除报警;
供电电压:12V DC;工作电流:<8mA,报警电流:<35mA;探测面积:<20㎡;探测烟雾浓度:>0.05% VOL;工作环境:-10~+50℃,5~95%RH,无凝露;
灵敏度等级:符合(GB4715-93)4.22 火灾灵敏度试验标准;具有无线联网功能;无线通讯距离:100m 以上,无障碍距离:<300m;独立声光报警;故障自检功能;带静音功能。
315-ZigBee 转
换器
将 315M 工作频段转到 ZIgBee 频段
功能特点:
   接收发射频率为 315MHZ 的各种探测器、比如烟雾、红外、燃气、门磁等并将其转化为 ZIGBEE 所能接收的数据信息。
技术参数:
电源:AC230V±10%,50/60Hz;负载电流:≤10A;无线传输频率:2.4GHz;
无线传输距离:≥10~20 米;发射功率:≤10dBm;接收灵敏度:﹤-108dBm;
工作温度:10℃~50℃;相对湿度:﹤90%RH;外形尺寸:86mm×86mm×45mm;
控制负载电路数:>1 路。
433-ZigBee 转
换器
将 433M 工作频段转到 ZIgBee 频段
功能特点:
接收发射频率为 433MHZ 的各种探测器、比如烟雾、红外、燃气、门磁等并
电源:AC230V±10%,50/60Hz;负载电流:≤10A;无线传输频率:2.4GHz;
无线传输距离:≥10~20 米;发射功率:≤10dBm;接收灵敏度:﹤-108dBm;
工作温度:10℃~50℃;相对湿度:﹤90%RH;外形尺寸:86mm×86mm×45mm;
控制负载电路数:>1 路。
视频监控设备 1)内置网络视频服务器
支持 IP 地址动态分配,具有唯一的 MAC 地址;
支持 WEB 方式访问,应用于广域网环境;
支持有线、无线两种网络连接方式,有线采用以太网,无线支持 802.11b/g/n协议,信号稳定、穿透能力强;
视频数据传输支持 HTTP、TCP、UDP、FTP 等多种网络协议;
通过以太网(Ethernet)网络实现网络摄像机的管理和配置;
支持主辅双码流输出;
报警信息或数据使用 SMTP、FTP 传输;
2)内置解码器
采用高性能数字 DSP 技术,稳定可靠;
采用先进的 H.264 视频压缩技术,JPEG 抓图,*大图像尺寸为 640*480,帧率为 25fps 或 30fps;
3)云台
支持云台控制,支持水平 350°、上下 100°范围内转动,外型小巧美观,安装方便,适合各种场合。
4)外部接口
1 个 T/F 卡接口;
1 个 RJ45 10M/100M 自适应以太网口;
1 路开关量报警输入,1 路开关量报警输出;
内置麦克风,实现语音采集,远程监听现场声音;
自带红外灯,支持 5 米夜视范围,全天候监控;
门禁指纹识别
系统
控制门锁开锁,也可通过室内主机进行开锁。
功能特点:
支持定时控制功能;支持无线遥控、手机、平板控制;开关状态实时反馈;
工业级电路设计,高品质阻燃材料制造,安全可靠;导电弹片采用高导磷铜制造,使用寿命超长。
技术参数:
电源:AC230V±10%,50/60Hz;负载电流:≤10A;无线传输频率:2.4GHz;
无线传输距离:≥10~20 米;发射功率:≤10dBm;接收灵敏度:﹤-108dBm;
工作温度:10℃~50℃;相对湿度:﹤90%RH;外形尺寸:86mm×86mm×45mm;
控制负载电路数:一路。
超高频识别装
性能参数:
支持协议标准:ISO18000-6C(EPC Class1 GEN2);
防冲撞:每秒能读取 300 张标签;
工作频率:902-928MHz(中心频率 915MHZ),865-868MHz;
读取标签距离:稳定读取 4-6 米(可调)
适用标签:UHF 频段 EPC global Class1 Gen2 标准标签;
通信接口: RJ45 以太网接口;射频接口:TNC 母头;
电源:110~240V/50~60Hz,电源适配器:7.5V/3A;
整机功耗:小于等于 16W;
工作温度:-20℃~+65℃。


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