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LGWL-DP07型 物联网工程应用综合实训台
一、平台简介
LGWL-DP07型 物联网工程应用综合实训台是一款综合各种主流无线通信技术、下一代互联网技术与实际工程应用的实训平台。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/IPv6传感器节点、射频识别读写器、控制设备、Cortex-A8（A9）嵌入式网关、3G/4G移动通信模块、GPS/北斗定位模块以及相应的软件系统，实现了多种频段的无线传感器网络的数据采集与控制、智能家居门禁安防、家居视频监控、家居环境监测、家居设备智能控制、智能图书书架管理、3G/4G移动入网管理等功能，全面覆盖物联网的各层知识点，支持PC与ARM架构的二次开发与应用，具有较高的性价比。
平台提供多种无线传感网络协议、数据采集控制程序、Linux/Android网关应用程序、数据库应用程序、智能家居管理软件、智能图书管理软件等软件资源，同时提供硬件设计图、实验指导书等学习资源，能够满足物联网基础教学、工程实训、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。平台包括传感器采集技术、设备控制技术、315M无线通信技术、ZigBee无线传感网技术、WiFi无线通信技术、低功耗蓝牙无线通信技术、IPv6新一代互联网通信技术、RFID射频识别技术、3G/4G新一代移动通信技术、嵌入式网关开发技术、Linux应用软件开发、Android应用软件开发等。
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、丰富多样的传感器，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、强电控制节点等多达二十种传感器；
3、生物识别智能传感器的引入：提供指纹、语音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、IPv6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协议栈，6LowPAN协议栈。
6、新一代互联网协议的引入：具备IPv6新一代互联网协议的通信设备，所有传感节点均包含独立的IPv6国际唯一地址，能通过IPv6网络进行数据通信。
7、多种互联网接入方式：以太网（有线）、WiFi、3G/4G等，任选。
8、Cortex-A9高性能网关：采用ARM公司*新的Cortex-A9处理器，可选用Cortex-A8架构的S5PV210处理器，流畅运行Android移动互联网操作系统与嵌入式Linux操作系统。
9、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；提供无线传感网络拓扑、智能家居、智能图书管理、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。
10、Android应用，支持4G移动互联网技术开发：可以开展4G通信原理、4G模块原理设计、4G移动互联网接入、4G物联网应用开发等。
11、基于WiFi/BT/ZigBee/IPv6的网络通信开发：可以开展WiFi /BT/ZigBee/IPv6通信原理、WiFi /BT/ZigBee/IPv6模块驱动开发、WiFi /BT/ZigBee/IPv6模块原理设计、WiFi移动通信与物联网应用开发等。
12、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。
13、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。
14、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。
15、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ZigBee/蓝牙/WiFi/IPv6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，支撑无线传感网数据采集区（含ZigBee、WiFi、蓝牙、IPv6传感器节点）、智能网关教学区、智能家居实训区、智能书架管理系统的基础实验与应用实训。
四、软件资源
1、无线传感器网络软件：提供ZigBee/蓝牙/WiFi/IPv6各通信协议下的无线传感网采集、控制与数据传输程序。
2、智能网关无线传感器网络拓扑管理软件：主要运行Android无线传感器网络拓扑管理软件，汇聚当前网关管理的ZigBee、Bluetooth、WiFi、IPv6等传感器节点信息，根据组网模式显示网络拓扑结构。
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Linux网关智能家居管理软件，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。
5、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、IPv6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。
6、智能网关接入理工云服务平台可以将智能网关接入理工物联网云平台，用户只需注册登录到云平台，录入当前网关的信息，就可以利用智能终端，随时随地查看现场网关的信息、网关管理节点的实时数据和历史数据、历史数据曲线等。此时，网关运行Linux系统，内置嵌入式Web服务器以及SQLite数据库。
LGWL-DP07型 物联网工程应用综合实训台是一款综合各种主流无线通信技术、下一代互联网技术与实际工程应用的实训平台。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/IPv6传感器节点、射频识别读写器、控制设备、Cortex-A8（A9）嵌入式网关、3G/4G移动通信模块、GPS/北斗定位模块以及相应的软件系统，实现了多种频段的无线传感器网络的数据采集与控制、智能家居门禁安防、家居视频监控、家居环境监测、家居设备智能控制、智能图书书架管理、3G/4G移动入网管理等功能，全面覆盖物联网的各层知识点，支持PC与ARM架构的二次开发与应用，具有较高的性价比。
平台提供多种无线传感网络协议、数据采集控制程序、Linux/Android网关应用程序、数据库应用程序、智能家居管理软件、智能图书管理软件等软件资源，同时提供硬件设计图、实验指导书等学习资源，能够满足物联网基础教学、工程实训、应用创新等多层次需求。
全面覆盖物联网各层知识点。平台包括传感器采集技术、设备控制技术、315M无线通信技术、ZigBee无线传感网技术、WiFi无线通信技术、低功耗蓝牙无线通信技术、IPv6新一代互联网通信技术、RFID射频识别技术、3G/4G新一代移动通信技术、嵌入式网关开发技术、Linux应用软件开发、Android应用软件开发等。
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、丰富多样的传感器，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、强电控制节点等多达二十种传感器；
3、生物识别智能传感器的引入：提供指纹、语音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、IPv6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协议栈，6LowPAN协议栈。
6、新一代互联网协议的引入：具备IPv6新一代互联网协议的通信设备，所有传感节点均包含独立的IPv6国际唯一地址，能通过IPv6网络进行数据通信。
7、多种互联网接入方式：以太网（有线）、WiFi、3G/4G等，任选。
8、Cortex-A9高性能网关：采用ARM公司*新的Cortex-A9处理器，可选用Cortex-A8架构的S5PV210处理器，流畅运行Android移动互联网操作系统与嵌入式Linux操作系统。
9、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；提供无线传感网络拓扑、智能家居、智能图书管理、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。
10、Android应用，支持4G移动互联网技术开发：可以开展4G通信原理、4G模块原理设计、4G移动互联网接入、4G物联网应用开发等。
11、基于WiFi/BT/ZigBee/IPv6的网络通信开发：可以开展WiFi /BT/ZigBee/IPv6通信原理、WiFi /BT/ZigBee/IPv6模块驱动开发、WiFi /BT/ZigBee/IPv6模块原理设计、WiFi移动通信与物联网应用开发等。
12、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。
13、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。
14、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。
15、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ZigBee/蓝牙/WiFi/IPv6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，支撑无线传感网数据采集区（含ZigBee、WiFi、蓝牙、IPv6传感器节点）、智能网关教学区、智能家居实训区、智能书架管理系统的基础实验与应用实训。
| 1、智能网关主机 |
网关采用Sumsung Cortex-A9 四核处理器 S5P4418，主频可调，*大可达1.6GHz，内存为1GB DDR3，EMCC为8GB。标配7寸真彩电容式触摸屏，分辨率为800*480。 网关集成丰富的外围接口，集成指南针、陀螺仪、加速度传感器， 板载WiFi/BT二合一模块（必配）、4G/ 3G移动通信模块（选配）、GPS定位模块（选配）、ZigBee无线通信模块（选配，扩展模块配备）等。 支持WIFI、有线网络、4G网络自由切换。 |
| 2、六组网关扩展模块 |
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。主要用于嵌入式A9处理器接口技术开发，如通过I/O口控制步进电机、直流电机旋转，通过I/O口控制继电器的吸合，通过I/O口读取键值、控制LED显示，读取AD采样值，通过UART接口进行串行数据通信。 |
| 3、ZigBee无线传感数据采集区 | 包含8种ZigBee传感节点，分别是温湿度传感器、二氧化碳传感器、火焰传感器、光敏传感器、LED蜂鸣器控制器、继电器、RFID低频读卡器等，每个传感器节点均由传感器板、ZigBee通信模块与底板组成。ZigBee通信模块采用C2530芯片支撑节点的传感器采集、设备控制、射频通信以及Z-Stack协议栈的运行。 |
| 4、蓝牙4.0无线传感数据采集区 |
包含3种BLE4.0传感节点，分别是温湿度传感器、霍尔检测传感器、振动检测传感器等，每个传感器节点均由传感器板、蓝牙通信模块与底板组成。 蓝牙BLE4.0通信模块采用C2541芯片支撑节点的传感器采集、设备控制、射频通信以及低功耗BLE4.0协议栈的运行。 |
| 5、WiFi无线传感数据采集区 |
包含3种WiFi传感节点，分别是结露传感器、红外检测传感器、315M-WiFi转换器等，每个节点均由传感器板、WiFi通信模块与底板组成。 WiFi通信模块采用ESP8266通信模块。主控芯片为STC系列单片机，位于控制底板，支撑节点的传感器采集、设备控制、与ESP8266通信模块的驱动控制。 |
| 6、智能书架/货架管理系统 |
平台包含一个RFID智能货架，它由RFID高频读写器、12路天线多路选择器和12个平板天线组成。 货架内嵌的平板天线位于每个货位的底板，采用水平方式放置。每层货架对应上部的一组2位的数码管，用于显示当前该层书架存放商品的数量。 操作方法：将可放入货位的物品底部粘贴电子标签，平放于任一货位，保证电子标签与底板平板天线平行，这样能准确读到物品信息。 启动整个系统的供电设备以及网关的智能货架管理系统就能实现物品货位动态感知、物品盘点、防盗报警、以及模拟图书的领用/归还等功能。 |
| 7、智能家居管理系统 |
包括家居安防监测、门禁安防、视频监控、家电智能控制、家居环境监控等功能。 门禁安防：采用315M门磁探测器、结合ZigBee协调器形成无线传感网，实现入侵检测、门窗防盗、紧急求助等功能。 智能开门：采用指纹识别技术实现入户开门功能，采用一键开门设备实现一键出户开门功能。 家电智能控制：网关运行智能家居管理软件，可软件无线控制ZigBee智能强电模块控制家用电器的开关，可软件或触摸控制调光模块控制灯光明暗调节等。 家居环境监测：采用ZigBee协调器和传感器节点组成无线传感网，采集室内的温湿度、光照度，与窗帘设备、灯光设备、风扇设备、以及强电电器结合，实现家居环境的智能调节，如智能灯光调节、智能窗帘控制、智能空调控制等功能。 |
1、无线传感器网络软件：提供ZigBee/蓝牙/WiFi/IPv6各通信协议下的无线传感网采集、控制与数据传输程序。
2、智能网关无线传感器网络拓扑管理软件：主要运行Android无线传感器网络拓扑管理软件，汇聚当前网关管理的ZigBee、Bluetooth、WiFi、IPv6等传感器节点信息，根据组网模式显示网络拓扑结构。
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Linux网关智能家居管理软件，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。
5、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、IPv6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。
6、智能网关接入理工云服务平台可以将智能网关接入理工物联网云平台，用户只需注册登录到云平台，录入当前网关的信息，就可以利用智能终端，随时随地查看现场网关的信息、网关管理节点的实时数据和历史数据、历史数据曲线等。此时，网关运行Linux系统，内置嵌入式Web服务器以及SQLite数据库。
主界面 智能家居安防界面
五、典型实验| 序号 | 类别 | 典型实验 | ||
| 1 | ZigBee传感网实验 |
实验1 ★Z-Stack2007协议栈GenericApp原程序移植实验 实验2 基于Z-Stack2007协议栈的点对点数据传输实验 实验3 Z-Stack2007协议栈分析实验 实验4 Z-stack2007协议栈绑定实验 实验5 信息单播、广播、组播实验 |
实验6 多点自组网实验 实验7 树型网络拓扑建立实验； 实验8 ★基于Z-Stack2007协议栈温湿度节点与协调器的无线传输； 实验9 基于Z-Stack2007协议栈多节点与协调器的无线传输； 实验10 ★基于GenericApp的ZigBee节点数据采集与控制综合实验。 … … |
|
| 2 | 蓝牙传感网实验 |
实验1 OSAL初探 实验2 系统定时器 实验3 LED点灯 实验4 LED闪烁 实验5 串口输出 实验6 串口双工收发 实验7 普通按键输入 实验8 AT命令初步 实验9 看门狗实验 实验10 多任务处理 |
实验11 数据加密 实验12 系统睡眠与唤醒 实验13 从机广播 实验14 主机通信实验 实验15 BLE蓝牙4.0协议栈启动分析 实验16 基于BLE协议栈的温湿度采集、振动检测、霍尔开关检测、光敏检测、光照度检测以及继电器控制实验. … … |
|
| 3 | WiFi传感网实验 |
实验1 WiFi AT命令配置实验 实验2 WiFi AT命令配置STA实验 实验3 WiFi AT命令配置AP实验 实验4 WiFi 单片机控制实验 实验5 WiFi 单片机串口实验 实验6 WiFi 单片机通用IO口实验 实验7 WiFi接入无线路由器实验 实验8 WiFi SOKET编程实验 |
实验9 WiFi AP无线网络热点实验 实验10 WiFi AP兼容Station实验 实验11 WiFi 传感器采集实验 实验12 WiFi继电器控制实验 实验13 WiFi RSSI实验 实验14 WiFi连接服务器数据传输实验 实验15 WiFi 作为服务器数据传输实验 … … |
|
| IPv6通信实验 |
实验1 IPv6地址结构分析 实验2 IPv6数据包格式分析 实验3 Contiki系统入门实验 实验4 Contiki系统移植实验 实验5 Contiki 线程Hello-world实验 实验6 Contiki 多线程实验 实验7 Contiki EVENT-POST实验 实验8 Contiki TIMERS实验 实验9 Contiki TEST-SENSORS实验 实验10 Contiki ECHO-SERVER实验 |
实验11 Contiki UDP-PING6实验 实验12 IPv6在CC2530移植实验 实验13 基于IPv6模块进程交互实验 实验14 基于RPL的对点对通信实验 实验15 基于IPv6的单播、多播通信实验 实验16 IPv6 SOCKET编程实验 实验17 IPv6串口通信实验 实验18 IPv6网关ZigBee数据汇聚转发实验 实验19 IPv6网关蓝牙数据汇聚转发实验 实验20 IPv6网关WiFi数据汇聚转发实验 …… |
||
| 4 | 网关Linux基础实验 |
典型实验：无线传感器网络组网、传感器采集与设备控制程序。 其他实验详见“物联网工程应用综合实训的技术参数“。 |
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| 5 | 网关Android基础实验 |
典型实验：无线传感器网络组网拓扑结构显示、传感器采集与设备控制程序。 其他实验详见“物联网工程应用综合实训的技术参数“。 |
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| 6 | 智能家居实训区 |
Linux和Android系统下，均包括如下实验： 实验一、315M 门磁检测实验 实验二、指纹识别开锁实验 实验三、一键开门实验 实验四、紧急求助实验 实验五、家居视频监控实验 实验六、温湿度传感器与风扇设备的家居温度调节实验 |
实验七、火焰传感器与浇花喷淋设备的家居安防实验 实验八、温湿度传感器与喷淋设备的智能浇花实验 实验九、光线传感器与触摸调光模块的家居灯光调节实验 实验十、智能强电模块的家用电器无线控制实验 …… |
|
| 7 | 智能书架/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 实验三、物品领用归还实验 |
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 实验三、物品领用归还实验 |
|
