物联网实训台

物联网实训台

在物联网蓬勃发展的今天，一款功能强大的物联网实训台应运而生，成为物联网教学领域的得力助手。这款物联网实训台集无线 ZigBee、Bluetooth、Wifi、RFID 等通信技术于一体，采用性能强劲的 Cortex-A9（搭配 Android4.4.2 操作系统）嵌入式处理器作为智能终端，并配备多种传感器模块，为学生提供了丰富的实验例程，极大地方便了物联网无线网络、传感器网络、RFID 技术、嵌入式系统等多种物联网课程的学习。

物联网实训台的整体设计规划合理，涵盖了 7 个关键部分，具体包括安防 / 门禁实训区、家居电源实训区、智能交通实训区、智能商场货柜实训区、智能农业实训区、嵌入式网关实训区以及综合扩展实训区。在控制器的选用上，采用了 Cortex-A9、Cortex M3、8051 等多种类型，同时配备了高精度的温湿度、光照、可燃气体、雨滴、人体感应、振动、高频读写器、超高频读写器等传感器模块。通过标准接口与通信节点建立稳定连接，能够实现传感器数据的快速采集和高效通信。这样的设计有助于加深学生对物联网在农业、家居、货柜、交通等多个行业系统的认知，使他们熟悉物联网领域的最新技术发展，从而满足物联网实验室基础教学课程的支撑需求。

值得一提的是，该物联网实训台采用坚固的金属结构，配备工业级传感执行器，直接面向实际应用，充分注重实践动手能力的培养。其功能布局巧妙，7 个部分各有侧重，相互配合，形成一个完整的物联网教学体系，让学生在实践中深入理解物联网技术的应用场景。

在传输协议方面，物联网实训台支持多种无线传输方式，包括 Zigbee、433、Bluetooth 4.0、WiFi 和 IPV6 等。搭配 Cortex-M3 数据采集 / 控制点，使用起来灵活方便，能够满足不同实验场景下的通信需求。

在涉及课程方面，该实训台涵盖丰富的内容，包括无线传感网、ZigBee 无线通信、Wi-Fi 无线网络、IPv6 无线网络、蓝牙无线通信、433 无线通信、RFID 射频识别、Android 移动开发、嵌入式开发、传感器技术、执行控制技术等。为学生学习物联网相关知识点提供了全面且优质的实验实训平台，帮助学生系统地掌握物联网的核心技术。

在延伸拓展方面，实训台预留了 CAN、485、4-20mA、0-10V、串口、继电器、电源等接口。通过选配不同的模块，可以针对不同的知识点展开教学，同时也方便学生根据实际需求自由扩展功能。此外，平台具备丰富的动手操作性能，每个模块的接口都通过端子引到面板上，学生可以手动连接各个模块，设计控制回路，从而提升实践操作技能。

在规格参数方面，该物联网实训台采用金属结构，尺寸约为 136cm30cm70cm，重量小于 50Kg，外形为直角梯形体，输入电源为 AC 220V 50Hz。此外，还配套有实验台木质桌体，带有电脑主机柜和显示器工位，尺寸约为 200cm60cm75cm，为实验操作提供了舒适的环境。

接下来详细介绍各个模块的功能特点：

一、嵌入式家居电源实训区

该区域构建了一个较为完整的智能家居电源控制实训环境。采用空气开关、智能电表、调光灯、调光面板、开关插座等商业级模块，并结合 ZigBee、WiFi、蓝牙等无线通信技术进行智能化改造。通过这些技术，学生可以学习智能家居核心的智能节点技术，实现家庭设备的无线自动控制，以及家庭通信和安全防范功能，进而组建智能家居控制系统。

二、嵌入式安防 / 门禁实训区

此区域主要实现家居安防与报警、远程监控等功能。通过 ZigBee 协调器和传感控制节点组成无线网络，能够完成燃气与烟雾监测、入侵探测、RFID/ 指纹门禁等功能。采集到的数据会传输到嵌入式网关，进而对模拟的家电设备进行控制，让学生深入了解家居安防系统的构建与运行。

三、嵌入式智能交通实训区

该区域对现实应用中的智能交通技术和场景进行了模拟。利用 12 个 LED 模拟十字路口交通灯及 4 个两位数码管显示东南西北向当前相位倒计时，实现交通管理的信息化。同时，通过 RFID 射频识别系统完成 ETC 收费闸机的场景演示，系统自动感应车载 RFID 电子标签，识别车辆信息并控制闸机抬杆放行，让学生直观感受智能交通的应用魅力。

四、嵌入式智能农业实训区

此区域专注于智能农业的应用模拟。能够实时远程获取温室内部的空气温湿度、土壤水分温度、二氧化碳浓度、光照强度、雨水等环境数据。基于模型分析，可以自动控制温室风机、加温补光等设备，实现温室环境的智能调节。此外，系统还可以通过手机、PDA、计算机等信息终端向管理者推送实时监测信息和报警信息，实现温室大棚的信息化、智能化远程管理，让学生领略智能农业的技术优势。

五、嵌入式商场货柜实训区

该区域模拟了商场货柜的技术和工作流程。利用 RFID 设备实现现场业务管理的信息化，每个货位都配备 RFID 读写天线，能够读取商品的详细信息。所有商品通过 RFID 技术进行管理，配合智能货柜管理软件，可完成入库、出库、盘库、移库等信息化操作。其中，RFID 智能货架由 M3 智能节点、货架多路高频读写器和若干平板天线组成，货架内嵌的平板天线水平放置，每层货架配置一组数码管显示模块，用于展示商品价格。将模拟商品底部贴上 RFID 标签，平放于货架天线上，即可读取商品信息，让学生了解智能商场货柜的运作机制。

六、嵌入式网关实训区

作为信息汇聚处理的核心平台，该区域集成了智能网关、无线路由器、ZigBee 协调器、WiFi 协调器、蓝牙协调器、IPv6 协调器等模块，能够完成环境数据采集和控制实验以及组网实验。智能网关采用主流的 Samsung Cortex-A9 处理器，将处理器的所有应用接口全部引出，并配套实验教程，支持对网关进行深度的嵌入式学习和开发。网关可搭载 Zigbee、433、蓝牙、WiFi 等模块，采用统一 24pin 接口，提供智能温室大棚、智能家居、智能交通、智能仓储货架等管理软件，让学生全面掌握网关在物联网系统中的关键作用。

七、综合扩展实训区

此区域预留了丰富的接口，如 CAN、485、4-20mA、0-10V、串口、继电器、电源等，支持外接传感器，方便用户根据实际需求自由扩展功能。此外，M3 智能节点模块默认配置有无线收音和语音识别功能，既可通过按键切换，也可通过 Android 端应用程序，利用 Zigbee / 蓝牙 / WiFi 来切换，实现收音机播放及各种场景模式联动，为学生提供了广阔的创新实践空间。

在软件技术层面，该物联网实训台的管理软件以应用为主导，涵盖智能家居、智能农业、智能货柜、智能交通 4 种典型行业应用。通过对物联网行业应用的模拟，加强学生对物联网的感知和理解，使学生在实际动手操作和理解相关原理后，能够选取部分组合进行开发兴趣或者创新实验。

在 Android 应用开发方面，支持 Zigbee \WIFI \ 蓝牙 \IPv6 无线传感器网络模块，能够对传感器节点的数据进行采集。提供数据列表视图和曲线视图，并实现 Android 系统下对控制器节点的控制，以及传感器与控制器的关联应用。

在手机及其他终端访问方面，Android 后台支持 C/S、B/S 架构，提供服务器端与手机客户端的应用程序、手机端演示程序，具备查看和控制功能。

此外，实训台配备 7 寸 TFT 液晶彩色触摸屏，支持 Zigbee、PLCBUS、485 总线、433/315、GSM/CDMA 等通讯协议，并支持多通道远程访问以及电话 / 短信报警功能。通过触摸屏，可实现对家中灯光、安防、窗帘、电器、场景的控制，并配合远程客户端软件和 PDA 遥控器，实现本地遥控和远程控制。