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上海育源教學設備有限公司
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YYIOT-05物聯網智能家居實訓開發平臺 一、系統概述 物聯網操作實訓設備定位于高校物聯網應用專業和物聯網實訓室建設
一、系統簡介 物聯網智能家居工程實驗系統是針對高等院校物聯網實訓的需求，綜合運用傳感器采集、設備控制、無線傳感器網絡、嵌入式系統、網絡通信、中間件等物聯網技術以及多學科技術的交叉融合，依托部署在網板上的各種傳感器節點、控制節點、智能網關、智能終端實現家居生活環境的智能安全監測、智能安防監測、智能報警、智能設備控制、遠程視頻監控、網絡化遠程監控等功能，貼近實際智能家居系統，為物聯網專業教學提供了一個完備的應用實訓系統。 二、系統構成 系統利用各種傳感器測量家居環境參數，結合嵌入式數據庫存儲技術將歷史數據統一保存管理；利用無線傳感器網絡統一管理各個節點；利用自動控制理論和反饋控制理論實現智能控制與無人值守；利用嵌入式 Linux 系統實現智能網關；利用 Android 系統實現智能終端，促使學生了解物聯網技術在智能家居等現實環境的應用。 三、硬件組成 智能家居網板實訓系統主要由環境感知設備、安防門禁設備、控制設備、視頻監控設備、智能網關、智能終端、以及鋁合金鋼架結構組成。 1、環境感知設備 主要由傳感器調理板、ZigBee 通信模塊（或 315M/433M 通信模塊）以及接口底板組成。本系統傳感器包括空氣溫濕度傳感器、光照度傳感器、二氧化碳傳感器、燃氣探測傳感器、煙霧探測器、以及紅外探測器等，用于檢測家居環境狀況。 2、安防門禁設備 由可視門鏡機、視頻顯示器、密碼系統，機械帶反饋電子鎖，一鍵開門按鈕，指紋識別系統、門磁探測器組成，實現指紋錄入權限解鎖，密碼解鎖，密碼加身份識別解鎖，一鍵解鎖、可視門鏡等功能。 3、控制設備 主要由執行設備、ZigBee 通信模塊以及接口底板組成。因被控對象不同，主要分為交流供電型控制設備、紅外控制設備。交流供電型控制設備，主要包括控制器和交流電器，控制器封裝在標準的 86 盒內，交流電器只需插入 86 盒的兩相或三相插座內即可實現電器的開關控制，如照明燈、警笛、窗簾、電視、音響、空調等。紅外控制設備主要是學習遙控器的編碼，用一個紅外控制設備代替多個遙控器，如電視、空調等。 4、視頻監控設備 它是一種視頻服務器，具有 IP 地址和 MAC 地址，用于視頻監測居室內安全狀況。 5、 智能網關 主要用于傳感層設備的數據處理以及接入上層云服務平臺。主要由 Cortex-A8 主板組成，可升級為 A9 四核主板，整體封裝在模具內，美觀大方。主板集成 ZigBee 無線路由器通信模塊，用于維護 ZigBee 網絡，接收 ZigBee 傳感器采樣信息，向 ZigBee 控制設備發送控制命令。主板還集成 WiFi 模塊，用于連接無線路由器，降低以太網布線的復雜度。同時，主板可擴展 GPRS、3G 或 4G 模塊，將智能網關接入互聯網，實現信息的遠程可靠傳輸。 6、智能終端 Android 平板電腦，運行智能家居軟件，實現家居環境監測、設備遠程控制、以及視頻監控等功能。 四、軟件組成 系統軟件默認采用 C/S 結構，主要包括無線網絡傳感器數據透明傳輸軟件、智能網關基于 Qt 的智能家居系統軟件、基于 Android 的智能家居系統軟件、基于 C#的智能家居系統軟件。同時系統提供基于 B/S 體系結構的智能家居網絡化遠程監控軟件。 1、無線網絡傳感器數據透明傳輸軟件 主要實現 ZigBee 網絡的建立、節點的自動入網、節點休眠與喚醒、節點之間數據的透明傳輸、傳感器節點的采樣與傳輸、以及執行節點驅動設備的功能。 2、基于 Qt 的智能家居系統軟件 智能網關運行嵌入式 Linux 操作系統，上電后即運行基于 Qt 的智能家居系統軟件。它主要用來匯聚傳感層的各種傳感器節點，控制節點，并通過嵌入式數據庫，保存所有節點的網絡屬性、傳感器采樣值、控制器狀態等，允許用戶在本地查看智能家居環境參數、安防設備的狀態，以及控制家電設備等。同時它作為服務器，允許客戶端如平板電腦等設備與其建立連接，實現 TCP/IP 通信。 3、基于 Android 的智能家居系統軟件 平板電腦運行基于 Android 操作系統的智能家居監控軟件。用戶可以在平板上瀏覽家居環境參數、安防設備狀態，遠程控制家用電器（開關控制、紅外遙控）等，并且可以訪問網絡攝像機，實現遠程視頻監控。 4、基于 C#的智能家居系統軟件 系統還支持 C#智能家居系統軟件。該軟件不用智能網關，而使用普通 PC 機，通過串口與 ZigBee 協調器通信。基于 C#的智能家居軟件就是通過串口編程、及時讀取串口緩沖數據實現對傳感層節點的管理的，主要實現家居環境監測、家居安防監測、家電設備控制以及視頻監控等功能。 5、基于 Web 的智能家居網絡化監控軟件 該軟件以智能網關為 Web 服務器，結合 CGI 應用程序接口、檢測與控制應用程序、以及 HTML 網頁，為用戶提供 B/S 方式的訪問與控制傳感層節點的平臺。 6、可接入理工云服務平臺 五、系統功能 1、多種采集控制終端 2、環境自動監測與調節功能 通過溫濕度傳感器、光照度傳感器對室內居住環境的狀態進行 24 小時實時監測，所有監測數據可以實時顯示在智能網關、PC 監控服務器、平板電腦監控終端的 GUI 界面上。系統可以通過預置的上下限，自動控制空調、窗簾的開關狀態，調節居室環境。 3、安全自動監測與報警功能 通過煙霧探測器、燃氣探測器模擬對居室火情、煤氣泄漏等進行實時監測，所有監測數據可以實時顯示在智能網關、PC 監控服務器、平板電腦監控終端、Web 監控終端的 GUI 界面上。系統可以通過預置的聯動關系和設置異常氣體濃度上下限，自動控制警笛報警，控制加濕器、窗簾等設備打開，調節居室環境。 4、安防自動監測與報警功能 通過門磁探測器、人體感應探測器、指紋識別器、可視門禁系統等對居室進行實時監測，所有監測數據可以實時顯示在智能網關、PC 監控服務器、平板電腦監控終端、Web監控終端的 GUI 界面上。一旦出現危險情況（如火災、煤氣泄漏或緊急求助）或非法入侵，智能家居控制系統就會通過預置的聯動關系，自動控制警笛報警，及時播放險情，發送警情短信。用戶可以通過平板電腦啟動網絡攝像頭查看居室環境，遠程控制窗簾、門鎖，處理警情等。另外，門口機和室內機之間可實現可視對講。 5、智能家電控制功能 智能控制支持自動控制與手動控制兩種方式。自動控制由用戶設置傳感器節點與控制設備的對應、以及閾值設置即可實現。手動控制可通過智能網關、Android 智能終端、PC 監控服務器、Web 監控終端等四種不同的方式對吸頂燈、臺燈、警笛、窗簾等進行開關控制，對電視、音響、空調等遙控開關類設備進行紅外遠程開關、調節控制。 （1）智能燈光控制系統 把所有能控制的電器組成一個管理系統，除了可以實現本地對家電的控制之外，還可以通過遙控、場景以及互聯網等多種控制方式實現對電器的智能管理與控制。并且可以與環境監控系統結合，實現自動智能化管理。 （2）燈光情景控制模式：通過對智能開關的組合學習，可以對家庭單元 的各個房間定義個性化的燈光場景需要。如：全開全關模式、家庭影院模式、會客模式、起早模式等； （3）聯動控制：燈光、電器(模擬空調)、電動窗簾三者的控制可以通過情景 控制模式聯動，如門磁可以設定與燈光、窗簾、電器等設備的聯動工作。比如：回家開門后，燈光打開、窗簾開啟、空調開啟等聯動工作。 （4）電動窗簾系統：對窗簾進行智能控制和管理，可用軟件遙控實現對窗簾的開關、停止等控制，以及一鍵式場景效果的實現。 6、Web 遠程監控功能 系統支持網絡化遠程監測與控制功能。將智能網關與 PC 機處于同一個局域網內，在 PC的瀏覽器上輸入智能網關 Web 服務器地址，如 192.168.1.20/FTRemote.html，即可打開 A8 web服務器的主頁，主要實現傳感器實時采集、歷史數據、設備控制、視頻監控等功能。互聯網遠程實時動態攝像監控，可通過手機、電腦實時動態監控樣板間的情況。 六、教學資源 智能家居監控系統覆蓋了 ZigBee 無線傳感器網絡、Linux 智能網關、Android 智能終端、PC 監控服務器、Web 遠程監控等五部分，因此系統提供了豐富的課程實驗，包括 zigbee 基礎采集傳輸實驗，網關智能家居應用實驗，Android 智能家居應用實驗，PC 智能家居應用實驗、Web 的智能家居網絡遠程監控實驗等，一條線貫穿，讓學生在實驗中逐步領悟物聯網的體系結構，關鍵技術以及實現方式，適合不同課程，不同側重點的教學、實驗和實訓。為方便用戶教學和學習，系統還提供了一本使用手冊和一本實驗指導書。
| YYIOT-01 物聯網實訓操作臺 |
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