簡(jiǎn)介：北京革新創(chuàng)展科技有限公司提供的物聯(lián)網(wǎng)創(chuàng)新教學(xué)實(shí)訓(xùn)系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)對(duì)智能傳感器采集、ZigBee組網(wǎng)、WIFI組網(wǎng)、雙模藍(lán)牙組網(wǎng)、嵌入式系統(tǒng)、異構(gòu)多網(wǎng)融合、MQTT消息隊(duì)列遙測(cè)傳輸?shù)燃夹g(shù)的實(shí)驗(yàn)學(xué)習(xí)。可以完成智能家居、智能農(nóng)業(yè)等物聯(lián)網(wǎng)典型行業(yè)應(yīng)用實(shí)訓(xùn)。通過(guò)學(xué)習(xí)，可以將物聯(lián)網(wǎng)各種基礎(chǔ)知識(shí)進(jìn)行綜合應(yīng)用達(dá)到融會(huì)貫通。

1．系統(tǒng)結(jié)構(gòu)
在技術(shù)架構(gòu)上，物聯(lián)網(wǎng)創(chuàng)新教學(xué)實(shí)訓(xùn)平臺(tái)包含完整的物聯(lián)網(wǎng)架構(gòu)，包括感知層、網(wǎng)絡(luò)層和應(yīng)用層。

2 . 系統(tǒng)介紹
北京革新創(chuàng)展科技有限公司物聯(lián)網(wǎng)創(chuàng)新教學(xué)實(shí)訓(xùn)系統(tǒng)是一款綜合物聯(lián)網(wǎng)各項(xiàng)知識(shí)點(diǎn)，集成各種物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用實(shí)例的實(shí)驗(yàn)實(shí)訓(xùn)設(shè)備。宏觀上分為感知層、網(wǎng)絡(luò)層、應(yīng)用層三個(gè)既獨(dú)立又關(guān)聯(lián)的結(jié)構(gòu)。采用模塊化設(shè)計(jì)，包含各種傳感器執(zhí)行器、嵌入式網(wǎng)關(guān)、各種通信節(jié)點(diǎn)，系統(tǒng)結(jié)構(gòu)劃分清晰。所有節(jié)點(diǎn)設(shè)備、傳感器、執(zhí)行器等均可以無(wú)縫組合。內(nèi)嵌控制系統(tǒng)、LAN網(wǎng)絡(luò)、多網(wǎng)融合系統(tǒng)等，為學(xué)生實(shí)驗(yàn)提供設(shè)備的開發(fā)、接線、調(diào)試與操作平臺(tái)。
物聯(lián)網(wǎng)創(chuàng)新教學(xué)實(shí)訓(xùn)系統(tǒng)支持多個(gè)物聯(lián)網(wǎng)相關(guān)課程的教學(xué)，課程的范圍涵蓋傳統(tǒng)的無(wú)線傳感網(wǎng)、基礎(chǔ)嵌入式開發(fā)等課程，同時(shí)也囊括了智能傳感器、物聯(lián)網(wǎng)組網(wǎng)技術(shù)、物聯(lián)網(wǎng)中間件技術(shù)、物聯(lián)網(wǎng)工程應(yīng)用等課程。

3．系統(tǒng)構(gòu)成
北京革新創(chuàng)展科技有限公司物聯(lián)網(wǎng)創(chuàng)新教學(xué)實(shí)訓(xùn)系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)對(duì)智能傳感器采集、ZigBee組網(wǎng)、WIFI組網(wǎng)、雙模藍(lán)牙組網(wǎng)、嵌入式系統(tǒng)、異構(gòu)多網(wǎng)融合、MQTT消息隊(duì)列遙測(cè)傳輸?shù)燃夹g(shù)的實(shí)驗(yàn)學(xué)習(xí)。可以完成智能家居、智能農(nóng)業(yè)等物聯(lián)網(wǎng)典型行業(yè)應(yīng)用實(shí)訓(xùn)?？梢詫⑽锫?lián)網(wǎng)各種基礎(chǔ)知識(shí)進(jìn)行綜合應(yīng)用達(dá)到融會(huì)貫通。
3.1 主要功能模塊
(1)異構(gòu)多網(wǎng)融合組件
物聯(lián)網(wǎng)異構(gòu)多網(wǎng)融合嵌入式網(wǎng)關(guān)基于TI公司32位ARM Cortex-M4內(nèi)核, 主頻120MHz, 內(nèi)置CRC、AES、DES、SHA/MD5硬件安全單元;
內(nèi)置Zigbee通信模塊，支持Zigbee協(xié)議規(guī)范，內(nèi)置Z-Stack協(xié)議棧，可實(shí)現(xiàn)Zigbee自組網(wǎng)，支持星狀網(wǎng)、MESH網(wǎng)。內(nèi)置低功耗WIFI通信模塊，支持IEEE 802.11b/g/n協(xié)議；內(nèi)置TCP/IP協(xié)議棧：工業(yè)級(jí)BSD Socket API，同時(shí)支持8路TCP或者UDP Socket通信，同時(shí)支持2路TLS和SSL Socket通信。支持WIFI Station、WIFI AP和WiFi直連模式.支持SmartConfig、WPS2快速連接技術(shù)。內(nèi)置雙模藍(lán)牙通信模塊，支持典型藍(lán)牙2.0BR/EDR協(xié)議規(guī)范，同時(shí)支持低功耗藍(lán)牙4.0BLE協(xié)議規(guī)范，內(nèi)置藍(lán)牙協(xié)議棧，支持多種藍(lán)牙Profile。內(nèi)置無(wú)線無(wú)源雙向通信通信模塊，工作頻段868.3MHz，遵循ISO/IEC 14543-3-10協(xié)議，提供雙向無(wú)線接口，同時(shí)也提供雙向串行接口，符合EnOcean協(xié)議規(guī)范。
集成RS485通信模塊，可實(shí)現(xiàn)RS485工業(yè)總線設(shè)備接入；集成CAN總線通信模塊，支持CAN總線設(shè)備接入；集成RS232模塊，支持設(shè)備串口調(diào)試及外接設(shè)備；集成以太網(wǎng)通信模塊，方便接入互聯(lián)網(wǎng)。同時(shí)支持串口和以太網(wǎng)數(shù)據(jù)上傳。
(2)Zigbee無(wú)線傳感網(wǎng)組件
采用TI CC2538實(shí)現(xiàn)，ARM Cortex M3處理器，32MHz主頻，遵循Zigbee協(xié)議規(guī)范，內(nèi)置Z-Stack協(xié)議棧，可實(shí)現(xiàn)Zigbee自組網(wǎng)，支持星狀網(wǎng)、MESH網(wǎng)。集成RFX2401C功率放大器 +22dBm 輸出功率；集成低噪聲放大器 ，板載三個(gè)單色LED指示燈，板載兩個(gè)功能按鍵一個(gè)復(fù)位按鍵。板載IPX外接天線底座，板載PCB天線。
板載段式LCD屏、板載3個(gè)RGB LED指示燈、板載四個(gè)擴(kuò)展功能按鍵、板載1個(gè)JoyStick搖桿按鍵、板載CH340 USB轉(zhuǎn)串口模塊；板載2組2*20管腳IO接口，包含ADC、I2C、SPI、UART等總線的擴(kuò)展接口，可擴(kuò)展傳感器模塊及其他模塊。
(3)雙模藍(lán)牙網(wǎng)絡(luò)組件
雙模藍(lán)牙通信，采用MCU+RF芯片的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，MCU采用TI TM4C123G ，32位ARM Cortex-M4 80MHz主頻，射頻采用2.4GHz雙模藍(lán)牙Smart Ready控制器CC2564；同時(shí)支持藍(lán)牙2.0和藍(lán)牙4.0協(xié)議，集成了基本速率(BR) / 增強(qiáng)型數(shù)據(jù)速率 (EDR) / 低功耗 (LE)并且與藍(lán)牙 4.0 技術(shù)規(guī)范（直到 HCI 層）兼容。BR/EDR特性支持七個(gè)激活器件，BLE特性支持6 個(gè)同步連接；板載陶瓷天線。
板載3個(gè)單色LED指示燈，板載兩個(gè)功能按鍵及一個(gè)復(fù)位按鍵；板載段式LCD屏，板載3個(gè)RGB LED指示燈，板載四個(gè)擴(kuò)展功能按鍵，板載1個(gè)JoyStick搖桿按鍵，板載CH340 USB轉(zhuǎn)串口模塊。板載2組2*20管腳IO接口，包含ADC、I2C、SPI、UART等總線的擴(kuò)展接口，可擴(kuò)展傳感器模塊及其他模塊。
(4)低功耗WIFI網(wǎng)絡(luò)組件
采用TI CC3200控制器，內(nèi)置80MHz ARM Cortex-M4內(nèi)核和2.4GHz WiFi射頻單元, 支持IEEE 802.11 b/g/n協(xié)議，支持WEP/WPA/WPA2。支持WIFI基站、WIFI訪問(wèn)點(diǎn)和 Wi-Fi 直接模式。內(nèi)置AES、DES、3DES、SHA2、MD5、CRC等硬件加密引擎; 內(nèi)置TCP/IP協(xié)議棧：工業(yè)級(jí)BSD Socket API，同時(shí)支持8路TCP或者UDP Socket通信，同時(shí)支持2路TLS和SSL Socket通信。支持SmartConfig、WPS2快速連接技術(shù)。板載2個(gè)單色LED指示燈，板載兩個(gè)功能按鍵一個(gè)復(fù)位按鍵，板載一個(gè)RGB 網(wǎng)絡(luò)狀態(tài)指示燈，內(nèi)置FTDI調(diào)試器，無(wú)需仿真器即可在線調(diào)試仿真下載程序。
板載段式LCD屏、板載3個(gè)RGB LED指示燈、板載四個(gè)擴(kuò)展功能按鍵、板載1個(gè)JoyStick搖桿按鍵、板載CH340 USB轉(zhuǎn)串口模塊；板載2組2*20管腳IO接口，包含ADC、I2C、SPI、UART等總線的擴(kuò)展接口，可擴(kuò)展傳感器模塊及其他模塊。
(5)無(wú)線無(wú)源網(wǎng)絡(luò)組件
超低功耗無(wú)線無(wú)源環(huán)境能量獲取技術(shù)模塊,采用MCU+RF射頻的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，基于環(huán)境能量獲取技術(shù)實(shí)現(xiàn)傳感采集與通信。TI TM4C123G 80MHz主頻32位ARM Cortex-M4. 無(wú)線無(wú)源射頻部分采用EnOcean公司TCM310F模塊，能夠?qū)崿F(xiàn)EnOcean系統(tǒng)中的網(wǎng)關(guān)功能。符合ISO/IEC 14543-3-10標(biāo)準(zhǔn)。工作頻率868 MHz,提供了雙向的無(wú)線接口，同時(shí)也提供了雙向的串行接口。能夠連接多達(dá)15個(gè)使用Smart Ack功能的雙向傳感器。板載段式LCD屏、RGB LED指示燈、功能按鍵、JoyStick搖桿按鍵，板載CH340 USB轉(zhuǎn)串口模塊。
(6)智能傳感器組件
包含多個(gè)智能傳感器模塊，每個(gè)智能傳感器模塊均內(nèi)置身份識(shí)別系統(tǒng)，系統(tǒng)自動(dòng)監(jiān)測(cè)傳感器身份及數(shù)據(jù)類型。
1)溫濕度檢測(cè)傳感器： I2C總線通信，內(nèi)置身份識(shí)別系統(tǒng)，板載存儲(chǔ)器，高精度數(shù)字輸出，濕度檢測(cè)范圍0％RH～100％RH，精度±4.5 %RH，溫度監(jiān)測(cè)范圍0℃～50℃精度±0.5 °C，濕度漂移≤0.5%RH/yr，溫度漂移≤0.04℃/yr，濕度響應(yīng)時(shí)間3s，溫度響應(yīng)時(shí)間3-20s
2)光強(qiáng)檢測(cè)傳感器：I2C總線通信，內(nèi)置身份識(shí)別系統(tǒng)，板載存儲(chǔ)器，高精度數(shù)字輸出，光源依賴性弱，峰值靈敏度波長(zhǎng)560nm，受紅外線影響很小，量程1 - 65535 lx，0.5lx高精度測(cè)量耗時(shí)120ms~180ms，1lx標(biāo)準(zhǔn)測(cè)量耗時(shí)120ms~180ms，4lx低精度測(cè)量耗時(shí)16ms~24ms
3)三軸加速度傳感器：I2C總線通信，內(nèi)置身份識(shí)別系統(tǒng)，板載存儲(chǔ)器，高精度數(shù)字輸出，水平檢測(cè)運(yùn)動(dòng)識(shí)別，5000g抗沖擊，測(cè)量范圍±8g，靈敏度64計(jì)數(shù) / g，XY帶寬6kHz Z帶寬3.4kHz
4)超聲波傳感器：I2C總線通信，內(nèi)置身份識(shí)別系統(tǒng)，板載存儲(chǔ)器，測(cè)量角度15°，探測(cè)距離2cm-180cm；精度可達(dá)0.3cm
5)繼電器控制模塊：I2C總線通信，內(nèi)置身份識(shí)別系統(tǒng)，板載存儲(chǔ)器，觸點(diǎn)形式1H/1Z；最大切換電壓：277VAC/30VDC；最大切換電流：1H 15A /1Z 10A；機(jī)械耐久性：1×107次；電耐久性1×105次（常開觸點(diǎn)，7A 250VAC）；5×104次（常開觸點(diǎn)，10A 250VAC）；絕緣電阻：100MΩ；觸點(diǎn)與線圈間介質(zhì)耐壓1500VAC/1min；斷開觸點(diǎn)間介質(zhì)耐壓750VAC /1min；動(dòng)作時(shí)間10ms；釋放時(shí)間5ms
6)煙霧檢測(cè)傳感器模塊：I2C總線通信，內(nèi)置身份識(shí)別系統(tǒng)，板載存儲(chǔ)器，模擬信號(hào)輸出，加熱功耗≤900mW；探測(cè)濃度范圍100ppm-20000ppm；標(biāo)準(zhǔn)工作溫度：20℃±2℃Vc:5.0V±0.1V；工作濕度65%±5%Vh:5.0V±0.1V；靈敏度R0(air)/RS (0.1%CH4)＞5；預(yù)熱時(shí)間< 20s；響應(yīng)時(shí)間< 10s；恢復(fù)時(shí)間< 30s
7)酒精檢測(cè)傳感器模塊：I2C總線通信，內(nèi)置身份識(shí)別系統(tǒng)，板載存儲(chǔ)器，模擬信號(hào)輸出，測(cè)量范圍10-1000ppm（Alcohol）；加熱電壓5.0V±0.2V；加熱電阻31Ω±3Ω；加熱功耗≤900mW；響應(yīng)時(shí)間< 10s；恢復(fù)時(shí)間< 30s；斜率200ppm/1v
8)熱釋電檢測(cè)傳感器模塊：I2C總線通信，內(nèi)置身份識(shí)別系統(tǒng)，板載存儲(chǔ)器，被動(dòng)式熱釋電紅外探測(cè)器，響應(yīng)時(shí)間3～30s；感應(yīng)距離<7米；電壓輸出型；延時(shí)時(shí)間 0.5-200S可調(diào)；封鎖時(shí)間2.5S；感應(yīng)角度<100°錐角

3.2 系統(tǒng)軟件
系統(tǒng)軟件采用MQTT消息隊(duì)列遙測(cè)傳輸技術(shù)，可以以網(wǎng)絡(luò)拓?fù)鋱D的形式展示實(shí)訓(xùn)臺(tái)中的WIFI、藍(lán)牙、Zigbee和無(wú)線無(wú)源4種通信方式的組網(wǎng)功能；可以以圖形化的界面展示了各種傳感器的數(shù)據(jù)采集以及被控對(duì)象控制功能。同時(shí)支持MQTT協(xié)議和串口協(xié)議方式通信。設(shè)計(jì)開放、簡(jiǎn)單、輕量、易于實(shí)現(xiàn)。使用發(fā)布/訂閱消息模式，提供一對(duì)多的消息分發(fā)，解除應(yīng)用程序之間的耦合。當(dāng)實(shí)訓(xùn)臺(tái)中的智能網(wǎng)關(guān)通過(guò)網(wǎng)絡(luò)通信時(shí)，按照網(wǎng)關(guān)連接的MQTT代理軟件的網(wǎng)絡(luò)位置，可以使實(shí)訓(xùn)臺(tái)中各種節(jié)點(diǎn)和傳感器管理監(jiān)控方式在局域網(wǎng)和廣域網(wǎng)之間靈活的切換。內(nèi)嵌智能家居系統(tǒng)、智能農(nóng)業(yè)系統(tǒng)、智能安防系統(tǒng)等應(yīng)用，可實(shí)現(xiàn)家居環(huán)境數(shù)據(jù)監(jiān)測(cè)、家電手動(dòng)和自動(dòng)控制、安防報(bào)警、農(nóng)業(yè)大棚環(huán)境數(shù)據(jù)監(jiān)測(cè)以及自動(dòng)調(diào)節(jié)等功能；各種應(yīng)用系統(tǒng)智能識(shí)別通信方式，同時(shí)支持串口、局域網(wǎng)、廣域網(wǎng)免配置連接通信。具有節(jié)點(diǎn)云、局域云、廣域云三層物聯(lián)網(wǎng)通信架構(gòu)。

3.3 教學(xué)實(shí)驗(yàn)資源
（1）無(wú)線傳感網(wǎng)課程：
?Cortex-M3開發(fā)基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)
?IAR工程建立實(shí)驗(yàn)
?LED-Blinky實(shí)驗(yàn)
?LCD顯示控制實(shí)驗(yàn)
?GPIO中斷實(shí)驗(yàn)
?ADC模數(shù)轉(zhuǎn)換器實(shí)驗(yàn)
?Timer定時(shí)器實(shí)驗(yàn)
?睡眠模式實(shí)驗(yàn)
?UART串口通信實(shí)驗(yàn)
?SPI接口實(shí)驗(yàn)
?UART轉(zhuǎn)USB實(shí)驗(yàn)
?RF基礎(chǔ)開發(fā)實(shí)驗(yàn)
?點(diǎn)對(duì)點(diǎn)通信實(shí)驗(yàn)
?發(fā)射功率設(shè)置實(shí)驗(yàn)
?無(wú)線信道設(shè)置實(shí)驗(yàn)
?無(wú)線監(jiān)聽實(shí)驗(yàn)
?應(yīng)答ACK實(shí)驗(yàn)
?Z-Stack無(wú)線網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)
?星狀網(wǎng)自動(dòng)組網(wǎng)實(shí)驗(yàn)
?MESH網(wǎng)自動(dòng)組網(wǎng)實(shí)驗(yàn)
?Zigbee組應(yīng)用實(shí)驗(yàn)
?綁定的簡(jiǎn)單應(yīng)用實(shí)驗(yàn)
?網(wǎng)絡(luò)采集控制實(shí)驗(yàn)
（2）智能傳感器課程：
入門實(shí)驗(yàn)
?智能傳感器底板LED Blinky實(shí)驗(yàn)
?無(wú)線模塊識(shí)別實(shí)驗(yàn)
?單個(gè)傳感器實(shí)驗(yàn)
?數(shù)字溫濕度傳感器實(shí)驗(yàn)
?數(shù)字光強(qiáng)度傳感器實(shí)驗(yàn)
?數(shù)字三軸加速度傳感器實(shí)驗(yàn)
?數(shù)字大氣壓傳感器實(shí)驗(yàn)
?數(shù)字九軸傳感器實(shí)驗(yàn)
?兩通道電壓輸出傳感器實(shí)驗(yàn)
?超聲波測(cè)距傳感器實(shí)驗(yàn)
?兩通道繼電器輸出模塊實(shí)驗(yàn)
?人體熱釋電紅外傳感器實(shí)驗(yàn)
?紅外光電計(jì)數(shù)傳感器實(shí)驗(yàn)
?位移傳感器實(shí)驗(yàn)
?二氧化碳傳感器實(shí)驗(yàn)
?酒精傳感器實(shí)驗(yàn)
?煙霧傳感器實(shí)驗(yàn)
?觸力傳感器實(shí)驗(yàn)
?霍爾傳感器實(shí)驗(yàn)
?電流檢測(cè)傳感器實(shí)驗(yàn)
?電壓檢測(cè)傳感器實(shí)驗(yàn)
?心率檢測(cè)傳感器實(shí)驗(yàn)
?DB9串口擴(kuò)展模塊通信實(shí)驗(yàn)
?GPS定位擴(kuò)展模塊實(shí)驗(yàn)
?MP3擴(kuò)展模塊音頻播放實(shí)驗(yàn)
（3）WIFI組網(wǎng)課程：
Cortex-M4基礎(chǔ)開發(fā)實(shí)驗(yàn)
?IAR工程建立實(shí)驗(yàn)
?LEDBlinky實(shí)驗(yàn)
?I2C接口實(shí)驗(yàn)
?外部中斷實(shí)驗(yàn)
?ADC模數(shù)轉(zhuǎn)換器實(shí)驗(yàn)
?定時(shí)器實(shí)驗(yàn)
?UART接口通信實(shí)驗(yàn)
?SPI接口通信實(shí)驗(yàn)
?UART轉(zhuǎn)USB接口實(shí)驗(yàn)
?WiFi網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用入門
?WIFI連接策略實(shí)驗(yàn)
?WLAN Station入門實(shí)驗(yàn)
?WLAN AP 入門實(shí)驗(yàn)
?WiFi收發(fā)器模式實(shí)驗(yàn)
?WiFi網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)應(yīng)用
?TCP Server實(shí)驗(yàn)
?TCP Server實(shí)驗(yàn)
?TCP Client實(shí)驗(yàn)
?WiFi高級(jí)網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用
?SmartConfig實(shí)驗(yàn)
?WPS實(shí)驗(yàn)
?HTTP Server實(shí)驗(yàn)
?基于Android的三軸加速度傳感器實(shí)驗(yàn)
?基于Android的氣壓傳感器實(shí)驗(yàn)
?基于Android的溫濕度傳感器實(shí)驗(yàn)
?基于Andorid的光照度傳感器實(shí)驗(yàn)
（4）藍(lán)牙組網(wǎng)課程：
Cortex-M4基礎(chǔ)開發(fā)實(shí)驗(yàn)
?IAR工程建立實(shí)驗(yàn)
?LED-Blinky實(shí)驗(yàn)
?看門狗實(shí)驗(yàn)
?I2C接口LCD實(shí)驗(yàn)
?GPIO外部中斷實(shí)驗(yàn)
?ADC采集實(shí)驗(yàn)
?定時(shí)器實(shí)驗(yàn)
?冬眠模式及喚醒實(shí)驗(yàn)
?UART接口實(shí)驗(yàn)
?SPI接口實(shí)驗(yàn)
?UART轉(zhuǎn)USB實(shí)驗(yàn)
?Bluetooth協(xié)議Profile相關(guān)實(shí)驗(yàn)
?ANP Demo相關(guān)實(shí)驗(yàn)
?HID Demo相關(guān)實(shí)驗(yàn)
?HRP Demo相關(guān)實(shí)驗(yàn)
?HTP Demo相關(guān)實(shí)驗(yàn)
?PASP Demo相關(guān)實(shí)驗(yàn)
?SPP Demo相關(guān)實(shí)驗(yàn)
?SPPLE Demo相關(guān)實(shí)驗(yàn)
（5）無(wú)線無(wú)源組網(wǎng)課程：
Cortex-M4基礎(chǔ)開發(fā)實(shí)驗(yàn)
?IAR工程建立實(shí)驗(yàn)
?LED-Blinky實(shí)驗(yàn)
?I2C接口LCD實(shí)驗(yàn)
?GPIO中斷實(shí)驗(yàn)
?ADC采集實(shí)驗(yàn)
?定時(shí)器實(shí)驗(yàn)
?UART接口實(shí)驗(yàn)
?SPI接口實(shí)驗(yàn)
?UART轉(zhuǎn)USB實(shí)驗(yàn)
?EnOcean相關(guān)實(shí)驗(yàn)
（6）物聯(lián)網(wǎng)工程綜合實(shí)訓(xùn)：
MQTT云端采集控制
?智能家居系統(tǒng)
?智能農(nóng)業(yè)系統(tǒng)
?智能燈光控制系統(tǒng)
?智能環(huán)境監(jiān)測(cè)系統(tǒng)