【文章內(nèi)容簡介】 游沙盤，把物聯(lián)網(wǎng)涉及到的移動互聯(lián)網(wǎng)和移動嵌入式等相關(guān)知識進行系統(tǒng)性的學習。通過以某一行業(yè)實際應(yīng)用案例和實際應(yīng)用場景為模板，進行動手實訓(xùn)或研究，理論結(jié)合實際，強調(diào)學生的策略化學習和參與式學習，培養(yǎng)學生的專業(yè)技能綜合應(yīng)用能力。（1）智能交通實訓(xùn)系統(tǒng)介紹智能交通沙盤采用校園實景交通沙盤，引入物聯(lián)網(wǎng)信息平臺，配置自動小車、交通設(shè)施、智能公交、道路設(shè)施、車輛監(jiān)控設(shè)施、停車場設(shè)施、ETC設(shè)施等設(shè)備，臺面上布置有多重形狀的車道、路燈、車位、ETC、交通閘欄、紅綠燈等結(jié)構(gòu)，其內(nèi)部自帶控制系統(tǒng)和無線通信網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)等構(gòu)成。將智能交通沙盤建成融合物聯(lián)網(wǎng)最新技術(shù)、并體現(xiàn)真實交通系統(tǒng)的智能化系統(tǒng)。同時，從整體上考慮，將智能交通沙盤接入物聯(lián)網(wǎng)信息平臺，達到物聯(lián)網(wǎng)實訓(xùn)室實驗教學與智能交通應(yīng)用系統(tǒng)實驗教學的連續(xù)性、完整性，開展豐富的基礎(chǔ)性實驗和綜合性實驗。智能交通沙盤與物聯(lián)網(wǎng)實訓(xùn)室的信息匯聚于統(tǒng)一的物聯(lián)網(wǎng)信息平臺數(shù)據(jù)服務(wù)器，真正體現(xiàn)設(shè)備聯(lián)網(wǎng)、數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)化、控制智能化。設(shè)備聯(lián)網(wǎng)拓撲圖如下圖所示：設(shè)備聯(lián)網(wǎng)拓撲圖智能交通沙盤的每一個功能單元或小系統(tǒng)、以及物聯(lián)網(wǎng)實訓(xùn)室實驗臺通過有線/無線方式接入統(tǒng)一的物聯(lián)網(wǎng)信息平臺。下面分別介紹智能交通實訓(xùn)平臺。（2）智能小車系統(tǒng)智能小車是整個智能交通系統(tǒng)中非常重要的部分，只有小車移動才能完成各種智能交通的應(yīng)用和功能。智能小車采用模塊化設(shè)計，便于裝配、設(shè)備擴展和功能擴展。1）主要功能：自動車具有根據(jù)預(yù)先規(guī)劃的路徑、尋線運行的能力，即能夠在智能交通沙盤上，按照道路規(guī)劃線，自動運行。遙控車現(xiàn)場遙控：通過遙控器，現(xiàn)場遙控小車運行。網(wǎng)絡(luò)遙控：通過網(wǎng)絡(luò)設(shè)備（筆記本電腦、智能手機）本地/遠程網(wǎng)絡(luò)遙控小車在智能交通沙盤上運行。其控制方式可以采用直接控制智能小車，也可以采用通過實驗室的服務(wù)器控制小車。不同的控制方式，覆蓋不同的技術(shù)，可以展開多種技術(shù)的教學與實踐。2）主要設(shè)備四驅(qū)電動車模型、減速電機及驅(qū)動模塊、控制主板、傳感器擴展板、云臺、舵機、超聲波傳感器、尋線模塊、紅外接收傳感器、紅外遙控器、無線微型攝像頭、WiFi設(shè)備服務(wù)器模塊、車載RFID卡等。3）支持的課程實驗智能小車系統(tǒng)可支持的實驗：LED燈控制實驗；數(shù)碼管顯示實驗；按鍵控制實驗；自動車組裝實驗；步進電機驅(qū)動實驗；步進電機控制實驗；自動車舵機控制實驗；自動車尋線自動行駛實驗；自動車自動避障實驗；自動車遙控實驗；超聲波測距實驗；無線通信與控制實驗；傳感器與接口實驗；遠程網(wǎng)絡(luò)無線遙控實驗。（3）智能交通系統(tǒng)1）功能介紹智能交通系統(tǒng)包括交通路口控制、車輛速度測量等單元，實現(xiàn)十字路口紅綠燈控制、道路的監(jiān)控、車速測量等功能；并通過LCD顯示屏，顯示交通系統(tǒng)電子地圖（GIS）、道路交通狀況、環(huán)境參數(shù)、車輛跟蹤、交通規(guī)劃等，提供遠程網(wǎng)絡(luò)訪問、及交通指引。系統(tǒng)功能如下：u 交通路口控制：十字路口雙向交通控制，其控制器接入物聯(lián)網(wǎng)信息平臺，實現(xiàn)交通燈的自動運行、本地/遠程網(wǎng)絡(luò)控制以及參數(shù)的網(wǎng)絡(luò)配置等。u 車輛速度測量：通過雷達測速模塊和光電模塊，測量指定位置的車輛速度，及指定路段的區(qū)間車速。u 違章記錄：通過地感線圈、地磁模塊以及測速裝置，感知車輛經(jīng)過道路路口、測速點、測速區(qū)間的違章情況，自動記錄違章車輛的違章信息。u 智能交通系統(tǒng)： LCD顯示屏顯示模擬系統(tǒng)電子地圖，并將道路交通信息、環(huán)境感知數(shù)據(jù)、車輛位置信息實施顯示在LCD顯示屏上。實現(xiàn)道路交通狀況的顯示與網(wǎng)絡(luò)發(fā)布、特定車輛的位置跟蹤和交通引導(dǎo)，并支持智能終端的本地/遠程網(wǎng)絡(luò)訪問和信息發(fā)布。u 站臺公交線路到站播報、電子站牌提示：沙盤至少具備兩個公交站臺，供小車停靠，電子站臺語音播報公交線路到站信息，實時顯示各線路即將到站車輛及距離信息，方便市民及時了解乘車情況。2）主要設(shè)備道路交通管理系統(tǒng)保護的設(shè)備有：紅、黃、綠燈及控制器；車輛檢測裝置（地感線圈及車輛檢測器、光電裝置、地磁傳感器）；無線攝像頭；雷達測速模塊（測量即時速度）；光電測速裝置（區(qū)間測速）等。3）支持的課程實驗道路交通管理系統(tǒng)支持的課程實驗：智能交通系統(tǒng)概論、RFID技術(shù)及應(yīng)用、單片機與接口技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)與通信技術(shù)、傳感器應(yīng)用與檢測技術(shù)、無線網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、綜合布線工程設(shè)計與施工；城市交通調(diào)度與導(dǎo)航系統(tǒng)集成、城市交通監(jiān)控與誘導(dǎo)設(shè)備操作實務(wù)、城市交通監(jiān)控與誘導(dǎo)系統(tǒng)集成、交通調(diào)度與導(dǎo)航項目規(guī)劃實施實訓(xùn)、城市智能交通系統(tǒng)項目綜合實訓(xùn)。（4）路燈自動控制系統(tǒng)1）功能介紹路燈自動控制系統(tǒng)完成對城市路燈的自動管控。實現(xiàn)的方式可以采用直流低電壓（如9V）小燈泡模型模擬，控制器接入物聯(lián)網(wǎng)信息平臺，通過本地/遠程網(wǎng)絡(luò)控制路燈；配合光照傳感器，實現(xiàn)智能控制。路燈位置和狀態(tài)顯示在智能交通系統(tǒng)顯示屏上，并能通過智能終端控制路燈亮/滅。2）主要設(shè)備直流低電壓小燈泡、控制器、光照傳感器。3）支持的課程實驗網(wǎng)絡(luò)與通信技術(shù)、傳感器應(yīng)用與檢測技術(shù)、無線網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、綜合布線工程設(shè)計與施工（5）行車路線控制系統(tǒng)1）功能介紹小車自動運行采用飛思卡爾電子設(shè)計大賽電磁循跡方式運行。采用RFID技術(shù)對小車進行定位跟蹤，在GIS地圖中實時顯示。2）主要設(shè)備道路線圈、電流控制器、路徑控制開關(guān)、行車路線控制器。（6）公共汽車站系統(tǒng)1）系統(tǒng)介紹公交車輛沿公交專用車道和交通規(guī)則行駛，站臺電子屏顯示公交車輛信息和下一趟公交到本站的距離或相隔站數(shù)。同時，公交車輛到站自動停靠站臺，并語音播報到站信息。2）主要設(shè)備車站電子標識、車站信息顯示屏、車站控制器。3）支持的實驗智能公交系統(tǒng)實驗、公交車站顯示實驗。(7) ETC系統(tǒng)1）功能介紹ETC系統(tǒng)模擬高速公路不停車收費系統(tǒng)。系統(tǒng)包括：RFID裝置、車輛檢測裝置、自動道閘控制裝置、車道拍攝裝置、信息顯示裝置等。RFID裝置：包括RFID讀卡器、車載RFID卡。由于實驗室空間有限，RFID卡識讀距離控制在80厘米以內(nèi)；RFID卡可以選擇超高頻無源RFID卡。RFID讀卡器接入物聯(lián)網(wǎng)信息平臺。車輛檢測裝置：檢測車輛是否進出道閘，包括前車輛檢測和后車輛檢測。車輛檢測傳感器采用地感線圈或光電傳感器。自動道閘控制裝置：包括自動欄桿和控制器，控制道閘的通/關(guān)?？刂破鹘尤胛锫?lián)網(wǎng)信息平臺，可以實現(xiàn)自動控制或遠程網(wǎng)絡(luò)控制。信息顯示裝置：顯示車型、車牌、入口地點、里程、費用等信息。ETC系統(tǒng)示意圖2）主要設(shè)備RFID讀卡器、電動道閘及控制器、數(shù)據(jù)顯示器、車輛感知傳感器。3）支持的課程實驗智能交通系統(tǒng)概論、物聯(lián)網(wǎng)概論、RFID技術(shù)及應(yīng)用、單片機與接口技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)與通信技術(shù)、傳感器應(yīng)用與檢測技術(shù)、數(shù)據(jù)庫設(shè)計及應(yīng)用、無線網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、綜合布線工程設(shè)計與施工(8)智能停車系統(tǒng) 1)功能介紹智能停車系統(tǒng)模擬區(qū)域停車信息系統(tǒng)及停車場管理系統(tǒng)。區(qū)域停車信息系統(tǒng)包括區(qū)域停車場信息實時發(fā)布、停車場位置導(dǎo)航等。停車場管理系統(tǒng)包括停車場車位信息顯示、停車導(dǎo)引、取車導(dǎo)引、RFID讀卡器、電動道閘及控制器、視頻監(jiān)控、車輛感知傳感器、車位傳感器、停車場收費系統(tǒng)等。u 區(qū)域停車信息系統(tǒng)通過電子地圖實時顯示區(qū)域停車場信息，包括位置、車位信息、收費標準等，并提供位置導(dǎo)航指引，引導(dǎo)車輛到達指定停車場。u 停車場管理系統(tǒng)功能包括：停車場車位信息顯示、停車指引、車輛進出管理、停車收費系統(tǒng)等。RFID讀卡器：讀取車載停車卡，并與數(shù)據(jù)庫比對，自動控制電動道閘動作。RFID讀卡器接入物聯(lián)網(wǎng)信息平臺。電動道閘及控制器：控制道閘的開啟/關(guān)閉，控制器接入物聯(lián)網(wǎng)信息平臺。車輛感知傳感器：包括車輛進/出道閘的感知傳感器，采用地感線圈或光電傳感器。車位傳感器：通過地感線圈或地磁傳感器及信號變送器，感知車位狀態(tài)，并將狀態(tài)信息上傳數(shù)據(jù)服務(wù)器。停車場收費信息顯示：顯示車牌、進場時間、停車時間、停車費等信息。2）主要設(shè)備LCD顯示屏（與智能交通共用、顯示區(qū)域停車場位置及車位信息）、停車場信息顯示器、RFID讀卡器、電動道閘及控制器、車輛感知傳感器（道閘前、后）、車位傳感器、停車場收費信息顯示器等。3）支持的課程實驗物聯(lián)網(wǎng)概論、RFID技術(shù)及應(yīng)用、單片機與接口技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)與通信技術(shù)、傳感器應(yīng)用與檢測技術(shù)、數(shù)據(jù)庫設(shè)計及應(yīng)用、嵌入式編程、無線網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、綜合布線工程設(shè)計與施工、城市停車管理系統(tǒng)集成智慧農(nóng)業(yè)實訓(xùn)系統(tǒng)通過先進的各類傳感器，采集溫室內(nèi)涉及到植物生長的各方面參數(shù)，如室內(nèi)溫濕度、光照強度、CO2濃度等。在采集的同時，分別設(shè)置了改善采集到參數(shù)的執(zhí)行機構(gòu)，修改溫度控制采用濕簾以及加熱裝置，濕度采用10頭超聲波加濕（硬件冗余，交替工作），每個溫室的溫濕度的進口位置由獨立閥門控制。光照度采用LED或日光燈。CO2濃度由電磁閥的通斷來控制。（1）智慧農(nóng)業(yè)實訓(xùn)系統(tǒng)介紹：整個機構(gòu)分為三個部分：上層為有機玻璃的頂蓋部分；中層為苗床工作部分；下層為系統(tǒng)配電、配水部分。三者可實現(xiàn)拆卸工作。通過PAC控制系統(tǒng)處理中心，結(jié)合標準的工業(yè)組態(tài)軟件，實時對植物生長的各個參數(shù)進行采集，并以可視化形式顯示。同時根據(jù)不同植物將需要的數(shù)據(jù)分時段，分內(nèi)容記錄在數(shù)據(jù)庫中。以便研究人員對數(shù)據(jù)進行分析研究。該系統(tǒng)設(shè)置學習、專家模式，使用者根據(jù)不同植物，在不同環(huán)境下采集到環(huán)境參數(shù)做比對，最終經(jīng)過處理，得出最適宜的環(huán)境參數(shù)，形成報告形式。智能溫室詳細結(jié)構(gòu)參數(shù)：苗床1個，用于存放植物。架層頂部安裝LED補光燈1排用于補光。設(shè)光照強度采集點2個（1個用于采集自然光強度，另外一個用于采集補光后的光照強度）。溫室頂部鋪設(shè)二氧化碳排放管路，配置二氧化碳采集點，二氧化碳發(fā)生器1個，二氧化碳濃度的進口位置由獨立閥門控制。循環(huán)風機1臺（用于加強內(nèi)部空氣流通），溫室靠窗子一側(cè)裝強制排風扇一個，另外一側(cè)開通風口1個（要求強制排風口和通風口可自動打開）。溫室底部鋪設(shè)水槽1條（水槽寬度約50cm），用于增加空氣濕度，水槽給水時間可控。配置濕度采集點，濕度采用超聲波加濕（硬件冗余，交替工作）濕度的進口位置由獨立閥門控制。采用濕簾降溫（配套濕簾專用風機），當環(huán)境溫度高于設(shè)定值時引風機開啟，將濕簾的冷風引入溫室內(nèi)起到降溫的作用。濕簾的外部設(shè)有密封罩，在冬季可以起到隔絕保溫的作用。采用電暖風機增溫。其原理是通過電阻絲發(fā)熱再將暖風通過風機送出。設(shè)雨水采集裝置，溫室內(nèi)設(shè)儲水箱，水箱上設(shè)雨水進口一個，自來水進口1個（可控），出水口一個（帶水泵，可以將水箱內(nèi)水供溫室濕簾和增濕水槽用）。水箱底部設(shè)排污口一個。內(nèi)設(shè)水位傳感器2個（高位和低位）。溫室外頂部（人字形）加噴頭1個（用于模擬人工降雨），傳感器一個（檢測降雨）。收集雨水管路進水箱設(shè)可控閥1個。設(shè)太陽能供電系統(tǒng)，為部分系統(tǒng)供電，實現(xiàn)低碳環(huán)保。每個溫室都是獨立的硬件機構(gòu)，既可以單獨工作，也可以實現(xiàn)兩臺或多臺聯(lián)動操作。在本方案中提供兩種主要的連接方式，如下圖所示:l采用GE公司推出的致力于過程控制的控制系統(tǒng)Proficy Process Systems（以下簡稱PPS）。用戶能夠提高質(zhì)量、靈活性、生產(chǎn)力，延長正常運行時間。讓師生深刻了解到過程控制在現(xiàn)代農(nóng)業(yè)行業(yè)中的應(yīng)用。l采用GE公司推出的多總線控制系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)，即Profibus DP，Genius，Device Net，Ethernet等四種控制網(wǎng)絡(luò)并結(jié)合 iFix 組態(tài)軟件。通過對總線的應(yīng)用，加深了對總線通訊技術(shù)在現(xiàn)代農(nóng)業(yè)的應(yīng)用。系統(tǒng)主要目標實現(xiàn)家居的物聯(lián)網(wǎng)化智能改造，使其能夠體現(xiàn)物聯(lián)網(wǎng)的三層結(jié)構(gòu)體系。使用者通過對真實的物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備運用從而加深對物聯(lián)網(wǎng)知識的認知。物聯(lián)網(wǎng)智能家居展示沙盤包含以下子系統(tǒng)，物聯(lián)網(wǎng)智能窗簾控制系統(tǒng)，物聯(lián)網(wǎng)智能燈光控制系統(tǒng)，物聯(lián)網(wǎng)智能音箱控制系統(tǒng)，物聯(lián)網(wǎng)智能安防控制系統(tǒng)，物聯(lián)網(wǎng)智能監(jiān)控控制系統(tǒng)，物聯(lián)網(wǎng)智能空調(diào)控制系統(tǒng)、物聯(lián)網(wǎng)智能門禁控制系統(tǒng)。（1）燈光控制單元簡介智能燈光控制系統(tǒng)結(jié)合物聯(lián)網(wǎng)信息平臺組建的無線WiFi網(wǎng)絡(luò)、中控智能主機、燈光控制器等設(shè)備，實現(xiàn)智能家居的燈光的智能化管理，中控智能主機通過有線網(wǎng)絡(luò)與