LGWL-WD03型物联网工程应用实训台

一、平台简介
LGWL-WD03型物联网工程应用实训台是一款覆盖各种主流无线通信技术与实际工程应用的综合实训平台。平台综合运用传感器技术、RFID技术、接口控制技术、嵌入式技术、无线传感器网络组网技术、中间件技术等，依托部署在操作台上的315M/ZigBee/WiFi/蓝牙等传感器节点、射频设备、控制设备、Cortex-A8（A9）嵌入式网关、3G/4G移动通信模块、GPS/北斗定位模块以及软件系统，实现智能家居门禁安防监控、智能家居环境监测、家居设备智能控制、农业环境智能检测、农业设备智能控制、以及货架信息动态感知等功能，具有较高的性价比。平台提供无线传感网络协议、数据采集控制程序、网关应用程序、数据库应用程序、硬件设计图、实验指导书等，支持PC与ARM架构的二次开发与应用，能够满足物联网教学、基础实验、应用创新等多层次需求。

二、平台特点
全面覆盖物联网各层知识点。传感层包含多种传感器和控制设备；短距离通信网络包含ZigBee无线传感网、Wi-Fi无线网络、蓝牙无线通信、RFID射频识别等。网关集成3G/4G新一代移动通信网络、WiFi无线通信模块以及用于嵌入式开发的各种输入输出设备。网关可运行Android或Linux操作系统，用于Android移动开发与Linux开发。
1、模块化设计，应用形式多样：嵌入式网关、传感器节点通过插针或插件方式与底板连接。节点采用供电与固定一体的安装方式，使用灵活，既可固定实验台上使用，也可单独取出，作为移动节点用于各种实训项目。
2、灵活多样的传感器，支持用户定制：提供温湿度节点、可燃气体节点、继电器节点、遥控按键节点、RFID节点、光敏节点、三轴加速度节点、颜色节点、火焰节点、结露节点、数字气压节点、光线节点、语音播放、指纹识别、强电控制节点等；
3、生物识别智能传感器的引入：提供语音、指纹等生物识别类传感器。语音节点支持非特定人的识别，指纹节点采用光学传感器，用于家居门禁系统。
4、图像传感器的引入：支持CMOS/CCD摄像头、网络摄像机等图像传感器，可实现视频浏览、拍照、存储、回放等功能，使得传感层的功能更完整。
5、多种短距离无线传感器网络融合：集成315M、ZigBee、WiFi、蓝牙等多种无线通信网络，分别采用自定义协议栈，Z-Stack2007协议栈，Lwip TCP/IP协议栈、低功耗BLE4.0，6LowPAN协议栈。
6、多种长距离通信模块：包括以太网（有线）、WiFi、3G、GPS等。
7、支持多种主流操作系统的嵌入式网关：采用Cortex-A8高性能处理器，核心板和接口底板通过邮票方式可靠连接，具有高主频（1Ghz）、大存储容量（8GB）、大内存容量（512MB）的特点，集成ZigBee、WiFi、3G、GPS等多种无线通信模块，具有WIFI网络、有线网络、3G网络自由切换功能；具有陀螺仪、加速度等方位感知传感器支持，具有LVDS接口LCD显示等，可运行目前主流的嵌入式操作系统：Linux、Android。
8、丰富的应用实训系统：提供传感层数据分析、处理、显示的嵌入式应用程序；提供多传感器信息的融合、决策、传输管理程序；提供智能温室、智能家居、智能货架、远程监控等各种实训项目的应用方案。支持PC与ARM架构的二次开发与应用。
9、智能遥控：系统集成多向红外学习遥控功能，可轻松添加红外遥控家电设备，可对常见的多种红外家电统一进行遥控控制。
10、本地监控与远程监控相结合：系统兼容C/S、B/S两套软件架构，可通过智能网关软件界面实现本地控制，也可通过实现远程互联网Web页面访问。
11、数据备份与云端服务：系统可连接云服务系统，采用SQLite实现本地数据备份，采用Mysql实现远程云端备份，实现云端远程数据浏览与控制。
12、采用品牌漏电断路器，保障人身安全和防止设备因发生漏电造成的事故。
三、硬件结构
平台采用315M/ZigBee/蓝牙/WiFi等无线传感技术、RFID识别技术、嵌入式网关技术、Android/Linux嵌入式开发技术、传感器采集、设备控制技术等，支撑ZigBee传感器区（可扩展蓝牙、WiFi传感器节点）、嵌入式网关教学区、智能家居实训区、智能温室大棚实训区、智能货架实训区的基础实验与应用实训。

序号	区域	描述
1	智能农业监测区	采用空气温湿度节点（位于ZigBee传感区）、土壤温湿度节点、光照度节点、二氧化碳节点、通风扇、植物补光灯等组成无线传感器网络，通过网关扩展模块区的无线传感网主板（如ZigBee协调器）接入智能网关，与Linux（或Android）应用软件结合，构成一个具有智能温控、智能通风功能的温室大棚实训系统。
2	嵌入式基础教学区	由嵌入式网关、网关板载模块、以及6个网关扩展模块组成。网关可选Cortex-A8或A9，含7寸电容触摸屏、可板载3G/4G、WiFi/BT、GPS模块，流畅运行Android、Linux系统以及应用程序。
3	网关扩展模块区	针对网关本地应用开发，包括直流电机、步进电机、继电器输出控制、点阵显示、IPv6主板等。
4	无线网络传感器区	由传感器板、无线传感网通信板以及底板组成。无线传感网通信板支持多种无线传感网技术，例如ZigBee、蓝牙4.0、WiFi、IPv6。传感器板支持温湿度、光线、光敏、红外、霍尔检测、振动、语音识别、语音播放、继电器控制、数码管显示控制、RFID识别等多达30种传感器，可更换传感器类型。采用CC2530芯片；支持Z-Stack协议栈。
5	ZigBee智能强电控制区	主要包括2路86盒封装的ZigBee强电控制模块。内部由交直流转换模块、ZigBee通信模块、以及供电底板组成。被控设备主要针对市电供电的交流电器。通过接收ZigBee控制命令，切断或闭合交流电器的供电通路，实现电器的远程开、关操作。
6	智能家居实训区	包括家居安防监测、门禁安防、家电智能控制、家居环境监控等功能。安防监测采用315M燃气探测器探测室内厨房的煤气泄漏隐情；采用315M人体感应与门磁等探测器探测室内是否有人恶意闯入。家居门禁安防包括多种防盗报警设施，如指纹识别开门、密码输入开门、刷卡开门、以及门磁门防检测等。家电智能控制利用ZigBee智能强电控制模块控制家用电器、利用触摸调光模块控制灯光明暗等。家居环境监测采用传感器区的温湿度节点、火焰节点、光线节点进行检测，与智能强电控制模块、触摸调光模块结合形成智能家居监控系统。
7	智能货架实训区	实现对物品的绑定、库位物品的自动感知、自动盘点等功能。实训区提供2层共计4个小格，每个小格都是一个货位，每个货位下面都放置一个RFID天线，读卡器通过天线选择器选择不同位置天线来识别货架上的物品及位置。

四、软件资源
1、无线传感器网络软件：可以选择ZigBee/蓝牙/WiFi无线通信协议，将传感器与控制设备组成一个无线传感器网络，实现信息的无线传输。
2、智能网关无线传感器网络管理软件：处于本地化工作的网关，主要运行嵌入式Linux系统或Android下的无线传感器网络管理软件，汇聚当前网关管理的ZigBee、Bluetooth、WiFi等传感器节点信息进行数据备份，控制相关的设备。Linux下的网关应用程序是采用QT4.7.3函数库与QT C++开发的GUI图形化应用程序界面。Android下的网关应用程序是采用Eclipse或Android Studio结合JAVA语言开发的GUI图形化应用程序界面。
3、智能家居监控管理软件：充分利用平台部署的各种传感器节点、控制设备形成无线传感器网络，结合智能网关的家居管理软件，实现家居环境监控、家居安防、家电控制、智能遥控、视频监控、本地监控、远程监控等功能。
4、智能农业监控管理软件：充分利用平台部署的各种传感器节点、控制设备形成无线传感器网络，结合智能网关的农业监控管理软件，实现农作物生长环境监测、农业设备控制、农业远程监控等功能。
5、智能货架动态显示管理软件：利用平台部署的RFID电子标签、RFID天线、RFID读写器以及ZigBee通信模块形成无线传感器网络，结合智能网关的智能仓储管理软件，实现货位物品的动态感知、自动盘点等功能。
6、上位机PC端的无线传感器网络管理软件：ZigBee协调器、蓝牙主机、WiFi主机可以通过串口连入PC机，在PC机上采用Visual Studio 2012&MSDN与SQL SERVER开发无线传感器网络管理软件，实现传感节点采集信息与控制信息的无线传输，代替嵌入式网关。

五、典型实验

序号	类别	典型实验
1	ZigBee协议栈实验	SimpleApp实验；温湿度实验；灯开关实验； SimpleApp无线串口实验； TransmitApp网络吞吐量测试实验；	SensorDemo网络传感器实验； ZOAD空中升级实验； HomeAutomation家庭自动化实验； Smart Energy智能能源实验； ZigBeeRF4CE实验。
2	Linux-系统下嵌入式网关实验	实验一、Uboot烧写实验实验二、Linux内核烧写实验实验三、烧写根文件系统实验实验四、uboot配置与编译实验实验五、VMware ubuntu的安装实验六、Linux启动画面制作实验实验七、交叉编译链的安装及mkcramfs的安装实验实验八、Linux内核驱动配置实验实验九、WIFI模块通信测试实验实验十、BT模块通信测试实验实验十一、GPS模块定位实验实验十二、3G模块移动通信实验实验十三、shell编程实验实验十四、Hello world实验实验十五、多线程实验实验实验十六、网络编程实验—服务器/客户机实验实验十七、Makefile 实验	实验十八、进程间通讯实验实验十九、根文件系统的制作实验实验二十、测试Qt4实验实验二十一、配置编译运行multimedia_test测试实验实验二十二、H264,MPEG4,H263,VC-1硬解码测试实验实验二十三、图像输入输出及H264解码,JPEG硬编解码测试实验实验二十五、四窗口显示及3D加速测试实验实验二十六、ADC基础实验实验二十七、按键基础实验实验二十八、LED 灯实验实验二十九、蜂鸣器（PWM）实验实验三十、网络通信TCP/IP 服务器基础实验实验三十一、网络通信TCP/IP客户端基础实验
3	Andorid--系统下嵌入式网关实验	实验一、ADC基础实验实验二、按键基础实验实验三、LED 灯实验实验四、蜂鸣器（PWM）实验实验五、网络通信TCP/IP 服务器基础实验实验六、网络通信TCP/IP客户端基础实验实验六、温湿度传感器实验实验七、语音播报传感器实验实验八、协调器组网基础实验实验九、数码管采集显示实验实验十、雨滴传感器实验实验十一、RFID模块实验实验十二、调光模块实验实验十三、可燃气体传感器实验实验十四、光敏传感器实验实验十五、火焰传感器实验实验十六、指示灯报警实验实验十七、土壤温湿度实验实验十八、Uboot烧写实验实验十九、烧写NandFlash启动的uboot实验实验二十、烧写ubifs根文件系统实验二十一、uboot配置与编译实验二十二、uboot网络命令实验实验二十三、ubootUSB命令实验实验二十四、uboot串口下载实验实验二十五、uboot的Nandflash操作命令实验	实验二十六、uboot启动参数设置实验二十七、Touchscreen驱动配置及LCD/VGA驱动配置实验实验二十八、Ethernet驱动配置及USB adb驱动配置实验实验二十九、Audio驱动配置实验实验三十、GPRS及WIFI驱动配置实验三十一、Camera驱动配置及jpeg驱动配置实验实验三十二、2D加速驱动配置实验实验三十三、GPS驱动配置及3G驱动配置实验实验三十四、java JDK环境实验实验三十五、Eclipse安装实验实验三十六、Android SDK安装实验实验三十七、创建、删除和浏览AVD（模拟器）实验实验三十八、通过USB adb调试实验实验三十九、WIFI的使用实验实验四十、Camera的使用实验实验四十一、Android下安装自己的APK实验实验四十二、GSM/GRPS模块的使用实验四十三、Android下GPS模块的使用及3G模块的使用实验实验四十四、2D加速的使用实验实验四十五、C应用程序编写实验实验四十六、编写shell脚本程序实验实验四十七、Android led控制实验实验四十八、Android智能家居实训
4	扩展模块实验	Linux和Android系统下，均包括如下实验： IO LED灯闪烁与熄灭控制实验；按键检测实验； PWM蜂鸣器控制实验 AD采样实验	点阵屏幕显示控制实验步进电机控制实验直流电机控制实验继电器输出控制实验 USB摄像头视频拍照实验； USB摄像头视频浏览实验；
5	智能家居实训区	Linux和Android系统下，均包括如下实验：实验一、315M可燃气监测实验实验二、315M 门磁实验实验三、315人体感应实验实验四、指纹录入实验实验五、指纹读取开锁实验实验六、密码解锁实验实验七、ID卡解锁实验实验八、温湿度实验实验九、火焰传感器实验实验十、可燃气体传感器实验实验十一、点阵报警/警示实验	实验十二、语音报警警示实验实验十三、触摸调光实验实验十四、强电控制实验实验十五、数码管温湿度采集实验实验十六、一键解锁实验实验十七、光敏传感器和灯光报警传感器的联动实验实验十八、指纹解锁和调光模块实现的智能家居环境设置实验实验十九、315传感器和点阵联动实现的字幕报警实验实验二十、315传感器和语音模块实现的智能家居安防报警实验
6	智能货架实训区	Linux下，包括如下实验：实验一、货物盘点实验实验二、传感器类型识别实验	Android下，包括如下实验：实验一、货物盘点实验实验二、传感器类型识别实验
7	智慧农业实训区	Linux和Android系统下，均包括如下实验：实验一、光强传感器实验二、火焰传感器实验实验三、土壤温湿度实验实验四、可燃气体传感器实验实验五、通风扇控制实验实验六、LED灯控制实验	实验七、喷灌实验（工业屏模拟动画显示）实验八、雨棚实验（工业屏模拟动画显示）实验九、摄像头监控实验实验十、工业串口屏通信显示实验 1.数据采集 2.数据曲线显示 3.设备工作状态及动画显示

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序号	类别	典型实验
1	ZigBee协议栈实验	SimpleApp实验；温湿度实验；灯开关实验； SimpleApp无线串口实验； TransmitApp网络吞吐量测试实验；	SensorDemo网络传感器实验； ZOAD空中升级实验； HomeAutomation家庭自动化实验； Smart Energy智能能源实验； ZigBeeRF4CE实验。
2	Linux-系统下嵌入式网关实验	实验一、Uboot烧写实验实验二、Linux内核烧写实验实验三、烧写根文件系统实验实验四、uboot配置与编译实验实验五、VMware ubuntu的安装实验六、Linux启动画面制作实验实验七、交叉编译链的安装及mkcramfs的安装实验实验八、Linux内核驱动配置实验实验九、WIFI模块通信测试实验实验十、BT模块通信测试实验实验十一、GPS模块定位实验实验十二、3G模块移动通信实验实验十三、shell编程实验实验十四、Hello world实验实验十五、多线程实验实验实验十六、网络编程实验—服务器/客户机实验实验十七、Makefile 实验	实验十八、进程间通讯实验实验十九、根文件系统的制作实验实验二十、测试Qt4实验实验二十一、配置编译运行multimedia_test测试实验实验二十二、H264,MPEG4,H263,VC-1硬解码测试实验实验二十三、图像输入输出及H264解码,JPEG硬编解码测试实验实验二十五、四窗口显示及3D加速测试实验实验二十六、ADC基础实验实验二十七、按键基础实验实验二十八、LED 灯实验实验二十九、蜂鸣器（PWM）实验实验三十、网络通信TCP/IP 服务器基础实验实验三十一、网络通信TCP/IP客户端基础实验
3	Andorid--系统下嵌入式网关实验	实验一、ADC基础实验实验二、按键基础实验实验三、LED 灯实验实验四、蜂鸣器（PWM）实验实验五、网络通信TCP/IP 服务器基础实验实验六、网络通信TCP/IP客户端基础实验实验六、温湿度传感器实验实验七、语音播报传感器实验实验八、协调器组网基础实验实验九、数码管采集显示实验实验十、雨滴传感器实验实验十一、RFID模块实验实验十二、调光模块实验实验十三、可燃气体传感器实验实验十四、光敏传感器实验实验十五、火焰传感器实验实验十六、指示灯报警实验实验十七、土壤温湿度实验实验十八、Uboot烧写实验实验十九、烧写NandFlash启动的uboot实验实验二十、烧写ubifs根文件系统实验二十一、uboot配置与编译实验二十二、uboot网络命令实验实验二十三、ubootUSB命令实验实验二十四、uboot串口下载实验实验二十五、uboot的Nandflash操作命令实验	实验二十六、uboot启动参数设置实验二十七、Touchscreen驱动配置及LCD/VGA驱动配置实验实验二十八、Ethernet驱动配置及USB adb驱动配置实验实验二十九、Audio驱动配置实验实验三十、GPRS及WIFI驱动配置实验三十一、Camera驱动配置及jpeg驱动配置实验实验三十二、2D加速驱动配置实验实验三十三、GPS驱动配置及3G驱动配置实验实验三十四、java JDK环境实验实验三十五、Eclipse安装实验实验三十六、Android SDK安装实验实验三十七、创建、删除和浏览AVD（模拟器）实验实验三十八、通过USB adb调试实验实验三十九、WIFI的使用实验实验四十、Camera的使用实验实验四十一、Android下安装自己的APK实验实验四十二、GSM/GRPS模块的使用实验四十三、Android下GPS模块的使用及3G模块的使用实验实验四十四、2D加速的使用实验实验四十五、C应用程序编写实验实验四十六、编写shell脚本程序实验实验四十七、Android led控制实验实验四十八、Android智能家居实训
4	扩展模块实验	Linux和Android系统下，均包括如下实验： IO LED灯闪烁与熄灭控制实验；按键检测实验； PWM蜂鸣器控制实验 AD采样实验	点阵屏幕显示控制实验步进电机控制实验直流电机控制实验继电器输出控制实验 USB摄像头视频拍照实验； USB摄像头视频浏览实验；
5	智能家居实训区	Linux和Android系统下，均包括如下实验：实验一、315M可燃气监测实验实验二、315M 门磁实验实验三、315人体感应实验实验四、指纹录入实验实验五、指纹读取开锁实验实验六、密码解锁实验实验七、ID卡解锁实验实验八、温湿度实验实验九、火焰传感器实验实验十、可燃气体传感器实验实验十一、点阵报警/警示实验	实验十二、语音报警警示实验实验十三、触摸调光实验实验十四、强电控制实验实验十五、数码管温湿度采集实验实验十六、一键解锁实验实验十七、光敏传感器和灯光报警传感器的联动实验实验十八、指纹解锁和调光模块实现的智能家居环境设置实验实验十九、315传感器和点阵联动实现的字幕报警实验实验二十、315传感器和语音模块实现的智能家居安防报警实验
6	智能货架实训区	Linux下，包括如下实验：实验一、货物盘点实验实验二、传感器类型识别实验	Android下，包括如下实验：实验一、货物盘点实验实验二、传感器类型识别实验
7	智慧农业实训区	Linux和Android系统下，均包括如下实验：实验一、光强传感器实验二、火焰传感器实验实验三、土壤温湿度实验实验四、可燃气体传感器实验实验五、通风扇控制实验实验六、LED灯控制实验	实验七、喷灌实验（工业屏模拟动画显示）实验八、雨棚实验（工业屏模拟动画显示）实验九、摄像头监控实验实验十、工业串口屏通信显示实验 1.数据采集 2.数据曲线显示 3.设备工作状态及动画显示

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