一种物联网综合实训系统的制作方法

本实用新型属于教学设备技术领域，涉及一种物联网综合实训系统。

背景技术：

随着物联网技术的发展，社会需求不断更替，现在很多职业教育教学也要跟随社会脚步，多多引用物联网技术，特别是对于需要进行物联网工程设计实训的学校，有一套适合学生，能让学生实际操作，并提高动手操作能力的实训系统是很有必要的。

但是，现在很多学校有关于物联网实训的系统，或多或少地存在系统设备不完整的问题，与实际智能家居设备相差较远，学生无法真正感受到实际物联网系统，难以真正提高实际操作能力，不能达到良好的实训效果。

因此，本实用新型提出了一种物联网综合实训系统。

技术实现要素：

本实用新型的目的在于：提供了一种物联网综合实训系统，解决了现有的实训系统设备不齐全，不够贴近现实物联网系统，难以真正提高学生的实际操作能力的问题。

本实用新型采用的技术方案如下：

一种物联网综合实训系统，包括墙板，设置在墙板上的线槽，设置在墙板上的智能网关设备、与智能网关设备连接的协调器、与协调器无线连接的环境监测设备、安全检测设备、安防门禁系统、红外控制设备、强电控制系统和窗帘控制设备。

进一步地，所述智能网关设备包括主干网交换机、与主干网交换机通过主干网络线缆连接的路由器，与路由器连接的光猫；所述路由器和光猫均设置在墙板上。

进一步地，所述环境监测设备包括传感器，所述传感器包括温度传感器、湿度传感器和光线传感器。

进一步地，所述安全检测设备包括ZigBee转换器、与ZigBee转换器连接的燃气探测器、烟雾探测器和红外探测器，所述燃气探测器连接燃气开关，所述燃气探测器、烟雾探测器和红外探测器均与报警灯连接。

进一步地，所述安防门禁系统包括ZigBee转换器、与ZigBee转换器连接的门磁，控制门磁的可视对讲机和智能门禁装置，所述智能门禁装置上设置有指纹识别器、密码锁和一键开门按钮，所述指纹识别器与指纹传感器连接。

进一步地，所述红外控制设备包括红外转换器、与红外转换器通过红外线控制连接的空调、电视和音乐播放控制器，所述音乐播放控制器和电视均与背景音乐扬声器连接。

进一步地，所述强电控制系统包括智能控制开关，所述智能控制开关包括强电控制开关和智能调节开关，所述强电控制开关控制连接顶灯和报警灯，所述智能调节开关控制连接台灯，所述报警灯连接报警扬声器。

进一步地，所述窗帘控制设备包括推窗机构，所述推窗机构包括窗帘控制器、与窗帘控制器连接的窗帘。

进一步地，还包括与协调器无线连接的监控设备、与协调器连接的设备终端，所述监控设备包括广角球机监控头、室内监控头和高精度长焦监控头，通过协调器将监控内容传送到设备终端，所述设备终端包括视频服务器、PC监控服务器。

进一步地，还包括设置在墙板上的配电箱、空气抽排扇、储物平台和置物平台。

更进一步地，所述顶灯、报警灯、台灯、推窗机构、空调、电视、音乐播放控制器和背景音乐扬声器的电源线均与墙板上设置的插线板连接。

综上所述，由于采用了上述技术方案，本实用新型的有益效果是：

1.一种物联网综合实训系统，以计算机技术、网络技术及传感器技术为支撑平台，针对高等院校物联网实训的需求，综合运用传感器数据采集、设备控制、无线网络传输、嵌入式系统、网络通信等物联网技术，实现多学科技术的交叉融合，依托部署在网板墙上的环境监测设备、安全检测设备、安防门禁系统、红外控制设备、强电控制系统和窗帘控制设备实现家居生活环境的环境监测、安全检测、智能安防监测、智能设备控制、远程视频监控、智能报警等功能，贴近实际智能家居系统，为物联网专业教学提供了一个完备的综合应用实训平台，具有职业教育教学特点，可完全满足职业教育系统的教学、实训、研发及竞赛要求，有助于提高学生对实际物联网系统的理解和动手操作的能力。

2.本实用新型中所述安防门禁系统包括ZigBee转换器、与ZigBee转换器连接的门磁，控制门磁的可视对讲机和智能门禁装置，所述智能门禁装置上设置有指纹识别器、密码锁和一键开门按钮，所述指纹识别器与指纹传感器连接，可实现指纹录入权限解锁，密码解锁，密码加身份识别解锁，一键解锁等多种功能，实现实际状况中多种门禁控制的训练目的。

3.本实用新型中所述红外控制设备包括红外转换器，所述红外转换器与红外探测器连接，通过红外线控制空调、电视和音乐播放控制器，用一个红外控制设备代替了多个遥控器，简化了系统结构。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本实用新型的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图，其中：

图1是一种物联网综合实训系统的构成拓扑图；

图2是本实用新型实施例一的结构示意图；

图中标记：1.墙板、2.线槽、3.广角球机监控头、4.空调、5.可视对讲机、6.智能门禁装置、7.插线板、8.路由器、9.储物平台、10.光猫、11.协调器、12.燃气开关、13.配电箱、131. 智能控制开关、14.室内监控头、15.电视、16.空气抽排扇、17.报警灯、171.报警扬声器、18. 高精度长焦监控头、19.燃气探测器、20.烟雾探测器、21.红外探测器、22.音乐播放控制器、 23.传感器、24.置物平台、25.推窗机构、26.背景音乐扬声器、27.顶灯、28.台灯。

具体实施方式

为了使本实用新型的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本实用新型进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型，即所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本实用新型实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。

因此，以下对在附图中提供的本实用新型的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本实用新型的范围，而是仅仅表示本实用新型的选定实施例。基于本实用新型的实施例，本领域技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

需要说明的是，术语“第一”和“第二”等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

一种物联网综合实训系统，解决了现有的实训系统设备不齐全，不够贴近现实物联网系统，难以真正提高学生的实际操作能力的问题。

一种物联网综合实训系统，包括墙板1，设置在墙板1上的线槽2，设置在墙板1上的智能网关设备、与智能网关设备连接的协调器11、与协调器11无线连接的环境监测设备、安全检测设备、安防门禁系统、红外控制设备、强电控制系统和窗帘控制设备，如图1所示。

本实用新型以计算机技术、网络技术及传感器技术为支撑平台，针对高等院校物联网实训的需求，综合运用传感器数据采集、设备控制、无线网络传输、嵌入式系统、网络通信等物联网技术，实现多学科技术的交叉融合，依托部署在网板墙上的环境监测设备、安全检测设备、安防门禁系统、红外控制设备、强电控制系统和窗帘控制设备实现家居生活环境的的环境监测、安全检测、智能安防监测、智能设备控制、远程视频监控、智能报警等功能，贴近实际智能家居系统，为物联网专业教学提供了一个完备的综合应用实训平台，具有职业教育教学特点，可完全满足职业教育系统的教学、实训、研发及竞赛要求，有助于提高学生对实际物联网系统的理解和动手操作的能力。

下面结合实施例对本实用新型的特征和性能作进一步的详细描述。

实施例一

本实用新型较佳实施例提供的一种物联网综合实训系统，如图2所示，包括墙板1，设置在墙板1上的线槽2，设置在墙板1上的智能网关设备、与智能网关设备连接的协调器 11、与协调器11无线连接的环境监测设备、安全检测设备、安防门禁系统、红外控制设备、强电控制系统和窗帘控制设备。

所述墙板1为半封闭长方体/正方体架构，采用可灵活组装的铝合金钢架网孔板，采用烤漆工艺，确保产品不易生锈，易维护保养；钣金采用1.5加厚型钢板，便于学生组装设备及布线实训，尺寸不小于2000*1000*2000mm，内部可以同时容纳3-6人，所述墙板1的左侧、正面和右侧均采用挡片式后置式固定法固定器件，所述墙板1的顶部采用滑块式前置固定法固定器件；

所述线槽2设置在墙板1的左侧、正面和右侧的中部，并相互连成一条线，线槽内布置实训专用电源线，支持所有部件供电；

所述协调器11通过TCP/IP超5类网线与智能网关连接，通过无线网络统一管理各个节点，所述协调器11主要由嵌入式主板组成，封装在模具内，嵌入式主板集成ZigBee无线通信模块，用于建立ZigBee网络或维护ZigBee网络，主板也集成了WiFi模块，用于连接路由器8，降低以太网布线的复杂度，主板还留有GPRS、3G模块的接口，可根据客户需求集成移动通信模块。

进一步地，所述智能网关设备包括主干网交换机、与主干网交换机通过主干网络线缆连接的路由器8，与路由器8连接的光猫10；所述路由器8和光猫10均设置在墙板1上；还包括通过WiFi与路由器8无线连接的移动终端，所述移动终端包括智能手机终端和平板电脑终端，利用Android系统实现智能控制，用于运行智能家居软件，实现家居环境监测、设备远程控制和远程视频监控的功能，可使学生了解互联网技术在智能家居现实环境中的应用。

进一步地，所述环境监测设备包括传感器23，所述传感器23包括温度传感器、湿度传感器和光线传感器，所述温度传感器、湿度传感器和光线传感器均与线槽2连接，设置在墙板1的右侧，所述环境监测设备还包括压力传感器、PH值传感器，通过各种传感器测量家居环境参数，结合嵌入式数据库存储技术将历史数据统一保存管理。

更进一步地，所述温度传感器和湿度传感器综合采用SHT10温湿度传感器，把传感元件和信号处理集成起来，输出全标定的数字信号。产品具有极高的可靠性与卓越的长期稳定性，包括一个电容性聚合体测湿敏感元件、一个用能隙材料制成的测温元件，并在同一芯片上，与14位的A/D转换器以及串行接口电路实现无缝连接。该产品具有品质卓越、超快响应、抗干扰能力强、极高的性价比等优点。每个传感器芯片都在极为精确的湿度腔室中进行标定，校准系数以程序形式储存在OTP内存中，在标定的过程中使用。技术参数为：供电方式：DC5V；温度测量范围：-40℃～120℃；温度测量精度：±0.5℃；湿度测量范围： 0～100％；湿度测量精度：±3.0％；湿度≤100％RH；工作电流：静态：35mA，采集数据时小于40mA；工作环境：温度-40～+85℃。

更进一步地，所述光线传感器的技术参数为：供电方式：DC5V；工作电流：静态：30mA，采集数据时小于35mA；工作环境：温度-40～+85℃；湿度≤100％RH；测量范围：0LUX～ 65535LUX；测量精度：±1LUX。

进一步地，所述安全检测设备包括ZigBee转换器、与ZigBee转换器通过315/433线缆连接的燃气探测器19、烟雾探测器20和红外探测器21，所述燃气探测器19连接燃气开关 12，所述燃气探测器19、烟雾探测器20和红外探测器21均与报警灯17连接，设置在墙板 1的右侧。

更进一步地，所述ZigBee转换器接收节点上传的数据，转发主机下传的指令，ZigBee 参数为：通信频率：2.4GHz；通信频率：2.4GHz；工作电压：2.4--3.6V；休眠电流：2uA；发射电流：25mA；接收电流：20mA；接收灵敏度：-95dBm；传输距离：100米(空旷地)。

更进一步地，所述燃气探测器19采用单片机控制，自动完成浓度标定，自带传感器故障检测功能，技术参数为：电源指示：红色；报警状态：红灯闪烁，同时无线发射出去(当检测的气体浓度低于报警点时，报警器回到监测状态)；工作电压：AC220V；工作电流：静态：180mA，报警小于200mA；工作环境：温度-10℃-+50℃，湿度小于90％RH；报警浓度：液化气0.1％-0.5％，天然气0.1％-1％，城市煤气0.1％-0.5％。

更进一步地，所述烟雾探测器20采用离子烟雾式的烟雾传感器，内含电离室，放射元素－－镅241(Am241)，强度约0.8微居里，正常状态下处于电场的平衡状态，当有烟尘进入电离室会破坏这种平衡关系，报警电路检测到浓度超过设定的阈值时会发出报警，技术参数为：供电电压：DC5V；工作电流：静态：35mA，报警小于40mA；工作湿度：10％-95％RH (无凝结)；工作温度：-10℃-+50℃；抗风能力：20m/s；保护面积：20㎡(层高4m)；探测灵敏度(响应阈值)：N＝9.5％/m(3.0％/ft)，m＝1.35dBm-1(棉绳阴燃烟测试)。

更进一步地，所述红外探测器21的技术参数为：供电方式：AC220V或DC9V；工作电流：静态：80μA(只限电池类的)，报警小于30mA；工作环境：温度-10～+55℃；湿度≤100％RH；保存温度：-25℃至65℃；灵敏元面积：2.0×1.0mm；接收波长：6-14μm；抗电磁干扰：>30V/M；抗白光干抗：采用带滤光片的屏蔽罩，白光抗干扰：>20000Lux；抗射频干扰：采用SMT和屏蔽罩，高抗射频干扰：>10V/m(20MHZ～1000MHZ)；探测角度：侧墙110°；幕帘15°；吸顶360°；安装高度：侧墙1.8-4.5m；幕帘1.7-2.5米(壁挂)/2.5-6m(吸顶)；吸顶2.4～3.6m；探测距离：9米。

更进一步地，所述报警灯17通过zigbee接收探测器发来的信息，实现本地报警功能。

进一步地，所述安防门禁系统包括ZigBee转换器、与ZigBee转换器通过315/433线缆连接的门磁，控制门磁的可视对讲机5和智能门禁装置6，所述智能门禁装置6上设置有指纹识别器、密码锁和一键开门按钮，所述指纹识别器通过RS232/485线缆与指纹传感器连接，可实现指纹录入权限解锁，密码解锁，密码加身份识别解锁，一键解锁等多种功能，实现实际状况中多种门禁控制的训练目的；所述可视对讲机5和智能门禁装置6均与线槽2 连接，设置在墙板1的左侧。

更进一步地，所述智能门禁装置6采用嵌入式系统作为服务器，通过服务器对门磁和门禁卡进行统一管理，记录开门、刷卡、考勤信息，可设定的多个时段开门，也可通过远程指令开门，普通卡在非工作时间可获取授权开门，支持特权卡全时段开门；所述智能门禁装置6还可采用Zigbee无线智能网络传输门禁数据，无需布线，并具有独立运行功能；也可同时采用双机模式，可任意更换其它类别，进行信息处理、决策、执行控制，技术参数为：供电方式：AC220；工作电压：DC12V；读卡器工作频率：13.56MHz；工作环境：温度-40～+50℃；通信速率：106KPBS；读写距离：≤10mm。

进一步地，所述红外控制设备包括红外转换器、与红外转换器通过红外线控制连接的空调4、电视15和音乐播放控制器22，所述音乐播放控制器22和电视15均与背景音乐扬声器26连接，所述空调4为模拟壁挂空调扇，设置在墙板1的左侧，所述电视15为物联网智能电视，设置在墙板1的正面，所述音乐播放控制器22为物联网智能控制音响，设置在墙板1的右侧，所述背景音乐扬声器26设置在墙板1的顶部。所述红外转换器与红外探测器21连接，通过红外线控制空调4、电视15和音乐播放控制器22，用一个红外控制设备代替了多个遥控器，简化了系统结构。

进一步地，所述强电控制系统包括智能控制开关131，所述智能控制开关131包括强电控制开关和智能调节开关，所述强电控制开关通过315/433线缆控制连接顶灯27和报警灯 17，所述智能调节开关通过315/433线缆控制连接台灯28，所述报警灯17连接报警扬声器 171，所述智能控制开关131设置在墙板1的正面，台灯28插在智能控制开关131的通电孔上，所述顶灯27设置在墙板1的顶部，所述报警灯17和报警扬声器171设置在墙板1 的右侧。

进一步地，所述窗帘控制设备包括推窗机构25，所述推窗机构25包括窗帘控制器、与窗帘控制器通过315/433线缆连接的窗帘，所述推窗机构25包括电机和窗帘杆，所述推窗机构25采用三种控制方式：手动开关控制、本地无线控制、远程控制；本地无线控制为模块通过zigbee接收协调器发来的控制信号，控制窗帘马达实现相应的动作，完成窗帘的开、关、停止动作；远程控制为利用互联网，用户通过智能移动终端设备远程登陆后，可对室内窗帘打开、停止、关闭等操作进行控制；通过手机，完成窗帘的开、关、停止动作；所述电机的技术参数为：电压：220V；最大负载电流2A；最大负载功率500W；最大冲击电流为3A；移动距离为20cm/s；扭矩0.8Nm；承重50Kg；机械寿命30万次；所述窗帘杆的长度为1米。

进一步地，还包括与协调器11无线连接的监控设备、与协调器11通过RS232/485线缆连接的设备终端，所述监控设备包括广角球机监控头3、室内监控头14和高精度长焦监控头18，通过协调器11将监控内容传送到设备终端，所述设备终端包括视频服务器、PC 监控服务器，所述广角球机监控头3设置在墙板1的左侧，所述室内监控头14设置在墙板 1的正面、所述高精度长焦监控头18设置在墙板1的右侧；所述广角球机监控头3、室内监控头14和高精度长焦监控头18具有地址唯一的MAC地址和IP地址；采用先进的H.264 视频压缩技术，JPEG抓图，最大图像尺寸为640*480，帧率为25fps或30fps，支持TCP/IP、 http、DHCP、DNS、PPPoE、ntp等网络协议；支持有线、无线两种网络连接方式；1路 Micro接口，1个RJ45 10M/100M自适应以太网口，1路开关量报警输入，1路开关量报警输出，支持夜视，红外照射距离为10-20米，支持云台控制。

进一步地，还包括配电箱13、空气抽排扇16、储物平台9和置物平台24，所述配电箱 13设置在墙板1的正面，给所有设备配电，所述空气抽排扇16和储物平台9均设置在墙板 1的正面，所述置物平台24设置在墙板1的右侧，为可折叠的平台，采用前置式固定，牢固可靠，保证安全。

更进一步地，所述配电箱13采用IC卡刷卡取电式配电箱，识别M1卡上信息是否有效，有效则单片机发出指令打开电源，为所搭载的设备供电，无效信息则无权打开本节点，也就无权为所搭载的设备供电。

更进一步地，所述顶灯27、报警灯17、台灯28、推窗机构25、空调4、电视15、音乐播放控制器22和背景音乐扬声器26的电源线均与墙板1上设置的插线板7连接，由插线板7实现电源开关控制。

本实用新型的系统软件采用C/S结构，主要包括无线网络传感器数据透明传输软件、智能网关基于Qt的智能家居系统软件、基于Android的智能家居系统软件、基于C#的智能家居系统软件和基于B/S体系结构的智能家居网络化远程监控软件，上述软件均为现有技术，此处不再赘述。

本实用新型以计算机技术、网络技术及传感器技术为支撑平台，针对高等院校物联网实训的需求，综合运用传感器数据采集、设备控制、无线网络传输、嵌入式系统、网络通信等物联网技术，实现多学科技术的交叉融合，依托部署在网板墙上的环境监测设备、安全检测设备、安防门禁系统、红外控制设备、强电控制系统和窗帘控制设备实现家居生活环境的的环境监测、安全检测、智能安防监测、智能设备控制、远程视频监控、智能报警等功能，贴近实际智能家居系统，为物联网专业教学提供了一个完备的综合应用实训平台，具有职业教育教学特点，可完全满足职业教育系统的教学、实训、研发及竞赛要求，有助于提高学生对实际物联网系统的理解和动手操作的能力。

以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型的保护范围，任何熟悉本领域的技术人员在本实用新型的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。