无线传感器网络教学系统的制作方法
【技术领域】
[0001 ] 本实用新型涉及物联网领域，尤其是一种物联网的教学平台。
【背景技术】
[0002]物联网在国际上又称为传感网，这是继计算机、互联网与移动通信网之后的又一次信息产业浪潮。
[0003]传感技术同计算机技术与通信技术一起被称为信息技术的三大技术。从仿生学观点，如果把计算机看成处理和识别信息的“大脑”，把通信系统看成传递信息的“神经系统”的话，那么传感器就是“感觉器官”。微型无线传感技术以及以此组件的传感网是物联网感知层的重要技术手段。
[0004]无线传感器网络所具有的众多类型的传感器，可探测包括地震、电磁、温度、湿度、噪声、光强度、压力、土壤成分、移动物体的大小、速度和方向等周边环境中多种多样的现象。潜在的应用领域可以归纳为:军事、航空、防爆、救灾、环境、医疗、保健、家居、工业、商业等领域。
[0005]对于种类繁多的各种传感器，目前缺少较好的教学与试验设备，来引导学生快速的掌握各种传感器的特性。
【发明内容】
[0006]针对现有技术中存在的不足，本实用新型提供一种无线传感器网络教学系统，支持云端课件共享，可以不断更新最新教学课件，学生学习和操作方便，本实用新型采用的技术方案是:
[0007]一种无线传感器网络教学系统，包括云服务器、教师控制端、管理员控制端、学生终端、智能节点、无线传感器节点；
[0008]教师控制端、管理员控制端、学生终端、智能节点分别与云服务器组网连接；智能节点连接无线传感器节点；
[0009]所述云服务器上设有无线传感器网络教学课件资源，云服务器用于数据交互以及控制命令的分发；
[0010]学生通过学生终端登录云服务器，学习相应的无线传感器网络教学课件；学生通过学生终端发送对智能节点的控制命令到云服务器，云服务器发送控制命令到指定的智能节点，进而将控制命令传递给与智能节点连接的无线传感器节点；智能节点将无线传感器节点的传感数据返回给云服务器，云服务器再发送到学生终端进行显示；
[0011]所述教师控制端用于通过云服务器控制任意一台学生侧的智能节点进行演示教学；
[0012]所述管理员控制端用于通过云服务器进行学生侧智能节点管理分配。
[0013]进一步地，智能节点包括主处理器，与主处理器连接的无线通信模块、数据存储器、显示屏、USB级联控制器，以及一个电源供电模块；USB级联控制器与无线传感器节点连接。
[0014]进一步地，每个智能节点连接三类无线传感器节点:通信类无线传感器节点，机械类无线传感器节点，气体类无线传感器节点。
[0015]I)相比于传统的教学设备，本实用新型支持云端课件共享，云端在线智能节点硬件资源共享。
[0016]2)部署便捷。
[0017]3)学生学习和操作方便，便于学生快速掌握各类无线传感器的性能。
【附图说明】
[0018]图1为本实用新型的结构组成示意图。
[0019]图2为本实用新型的智能节点和无线传感器节点连接示意图。
【具体实施方式】
[0020]下面结合具体附图和实施例对本实用新型作进一步说明。
[0021]如图1所示，本实用新型所提出的无线传感器网络教学系统，包括云服务器、教师控制端、管理员控制端、学生终端、智能节点、无线传感器节点；
[0022]教师控制端、管理员控制端、学生终端、智能节点分别与云服务器组网连接；其中智能节点和云服务器之间采用WiFi无线连接或3G移动通信网络连接，教师控制端、管理员控制端、学生终端与云服务器之间采用WiFi无线连接或者有线以太网连接。智能节点与无线传感器节点之间通过USB接口连接。
[0023]所述云服务器上设有无线传感器网络教学课件资源，并能够根据需要更新其上的教学课件资源。云服务器用于数据交互以及控制命令的分发。
[0024]所述学生终端可采用PC机、平板电脑或者智能手机。
[0025]学生通过学生终端登录云服务器，学习相应的无线传感器网络教学课件；登录时需要使用由管理员分配的登陆账号及密码。学生通过学生终端发送对智能节点的控制命令到云服务器，云服务器发送控制命令到指定的智能节点，进而将控制命令传递给与智能节点连接的无线传感器节点；智能节点将无线传感器节点的传感数据返回给云服务器，云服务器再发送到学生终端进行显示。
[0026]教师控制端由PC电脑构成，用于通过云服务器控制任意一台学生侧的智能节点进行演示教学，同时可以对学生学习成绩登记及评分。
[0027]管理员控制端由PC电脑构成，用于通过云服务器进行学生侧智能节点管理分配，以及对班级成员信息等管理。
[0028]智能节点与无线传感器节点的具体结构和连接关系如图2所示。
[0029]无线传感器节点采用GreenOrbs生产的GEN-0200B型节点，该节点支持外扩传感器，支持多达10种传感器类型，比如C02，SO2, CO，甲醛，粉尘，测距传感器，红外体感传感器等。同时支持机电控制，比如机械臂，舵机，电机等机电设备。每个智能节点上维护三个GEN-0200B配置表，分配节点ID分别编号为0，1，2。无线传感器节点与智能节点之间通过USB 口进行数据交互，通信协议使用Usart异步通信协议。智能节点在网络中以WiFi的Mac地址作为唯一的寻址单位，该设备在启动的时候，自动访问云服务器。智能节点上维护一张该智能节点对应的无线传感器节点寻址的表(USB表)，这样智能节点就可以接受远端对指定节点的控制命令，对相应的GEN-0200B节点烧录相应的程序，完成不同的实验。
[0030]智能节点包括基于ARMll的主处理器，与主处理器连接的无线通信模块、数据存储器、显示屏、USB级联控制器，以及一个电源供电模块；
[0031]USB级联控制器支持FE2.1 USB接口，最多支持11路USB设备挂载和通信。USB级联控制器与无线传感器节点连接。
[0032]智能节点的显示屏采用分辨率为800X480物理分辨率的显示屏，电源供电模块内置充电功能，满足移动教学及固定教学，移动教学最多支持10小时。
[0033]无线通信模块支持3G和WiFi两种通信方式，其主要用来和云服务器互通，接收控制命令，并回传无线传感器节点的传感数据。
[0034]通常每个智能节点连接三类不同的无线传感器节点:通信类无线传感器节点，用于进行无线传感器节点的无线组网的教学和实验；机械类无线传感器节点，用于进行舵机电机等机械件控制的教学和实验；气体类无线传感器节点，用于C02，CO，S02等气体检测的教学和实验。
[0035]本实用新型的优点在于:
[0036]I)相比于传统的教学设备，本实用新型支持云端课件共享，云端在线智能节点硬件资源共享。
[0037]2)部署便捷。
[0038]3)线下教学方便，实验人员无需进入实验室，就可通过账号对实验室的设备进行实验。
[0039]4)当智能节点采用3G移动通信网络连接云服务器时，智能节点和其连接的无线传感器节点可部署在不同的教室甚至不同地区，实现跨地域部署和教学。
【主权项】
1.一种无线传感器网络教学系统，其特征在于，包括云服务器、教师控制端、管理员控制端、学生终端、智能节点、无线传感器节点； 教师控制端、管理员控制端、学生终端、智能节点分别与云服务器组网连接；智能节点连接无线传感器节点； 所述云服务器上设有无线传感器网络教学课件资源，云服务器用于数据交互以及控制命令的分发； 学生通过学生终端登录云服务器，学习相应的无线传感器网络教学课件；学生通过学生终端发送对智能节点的控制命令到云服务器，云服务器发送控制命令到指定的智能节点，进而将控制命令传递给与智能节点连接的无线传感器节点；智能节点将无线传感器节点的传感数据返回给云服务器，云服务器再发送到学生终端进行显示； 所述教师控制端用于通过云服务器控制任意一台学生侧的智能节点进行演示教学； 所述管理员控制端用于通过云服务器进行学生侧智能节点管理分配。
2.如权利要求1所述的无线传感器网络教学系统，其特征在于: 智能节点包括主处理器，与主处理器连接的无线通信模块、数据存储器、显示屏、USB级联控制器，以及一个电源供电模块；USB级联控制器与无线传感器节点连接。
3.如权利要求1所述的无线传感器网络教学系统，其特征在于: 每个智能节点连接三类无线传感器节点:通信类无线传感器节点，机械类无线传感器节点，气体类无线传感器节点。
【专利摘要】本实用新型提供一种无线传感器网络教学系统，包括云服务器、教师控制端、管理员控制端、学生终端、智能节点、无线传感器节点；教师控制端、管理员控制端、学生终端、智能节点分别与云服务器组网连接；智能节点连接无线传感器节点；云服务器上设有无线传感器网络教学课件资源，云服务器用于数据交互以及控制命令的分发；学生通过学生终端发送对智能节点的控制命令到云服务器，云服务器发送控制命令到指定的智能节点，进而将控制命令传递给与智能节点连接的无线传感器节点；智能节点将无线传感器节点的传感数据返回给云服务器，云服务器再发送到学生终端进行显示。本系统用于引导学生快速掌握各类传感器的性能。
【IPC分类】G09B5-14, H04W84-18, H04L29-08
【公开号】CN204305083
【申请号】CN201420833672
【发明人】袁晓露, 王继良, 毛续飞
【申请人】无锡儒安科技有限公司
【公开日】2015年4月29日
【申请日】2014年12月24日