- 物联网智能家居实训系统
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- 产品名称：物联网智能家居实训系统
- 产品型号：KH-Z12
- 产品品牌：上海开航
一、概述：
物联网智能家居实训系统主要采用zigbee无线通讯技术来实现家居智能化控制，Zigbee是一种新兴的近程、低速率、低功耗的无线网络技术，主要用于近距离无线连接。具有低复杂度、低功耗、低速率、低成本、自组网、高可靠、超视距的特点。主要适合应用于自动控制和远程控制等领域，可以嵌入各种设备。ZigBee就是一种便宜的、低功耗、自组网的近程无线通讯技术。系统主要包括消费电子、能源管理、卫生保健、家庭自动化、建筑自动化和工业自动化。随着物联网的兴起，此设备是现代智能居家系统最具代表之一，提供良好的教学设备实训平台。
二、技术参数
1、实训设备模拟房间尺寸长2000 mm×宽1200 mm×高2000 mm 操作台长1600mm×宽700mm×高1800由铝合金型材框架和安装布线网孔板组成。用于ZigBee基本的传感数据采集与输出控制实验
2、智能家居电器安防管理系统 模拟智能家居应用，通过软件对产品模块进行管理
3、提供3V、5V、12V等电源接口，以及电源适配线缆。
4、配接通用串行接口扩展到桌面，以方便模块与PC通信，提供串口线缆
三、实训项目
1、远程控制实训
2、定时控制实训
3、智能照明操作实训
4、无线遥控操作实训
5、场景控制操作实训
6、集中控制操作实训
7、电脑控制操作实训
8、家电控制操作实训
9、电动窗帘操作实训
10、家居安防模块的连接实训
四、设备配置
一）智能家居安装维护操作台
1）规格尺寸 1600 mm×750 mm×1700 mm
2）基础控制区 用于基本的传感数据采集与输出控制实验
3）智能家居电器安防管理系统 模拟智能家居应用
4）智能家居生态园艺管理系统 模拟家居园艺应用
5）智能书架管理系统 利用RFID技术，通过软件对产品模块进行管理
6）电源及配件 提供3V、5V、12V等电源接口，以及电源适配线缆。
7）串口及配件 通用串行接口扩展到桌面，以方便模块与PC通信，提供串口线缆
1、基础控制区
智能家居安装维护操作台基础控制区，集成了多种传感器和输出控制设备，学生利用ZigBee协调器、路由器、传感控制节点板，采用多种无线技术完成环境数据采集和控制实验，组网实验，同时也可以进行组合创新实验。基础控制区功能
1）温湿度传感器模块 采集环境的温度与湿度
2）光敏传感器模块 采集环境的光照强度
3）烟雾探测传感器模块 模拟安防中的烟雾探测
4）人体感应传感器 模拟安防中的入侵检测
5）紧急呼救按键 模块紧急呼救求助按钮
6）数码管模块 模块温度显示等
7）LED灯模块 模拟室内照明
8）直流电机 模拟空调风扇等家电设备
9）步进电机 模块电动窗帘、洗衣机等设备
10）继电器输出（灯）模拟环境加温设备
11）自动灌溉模块输出
12）土壤温度传感器
2、智能家居电器安防管理系统
智能家居电器安防管理系统实现家居环境监测、智能家电自动控制、安防系统与报警、远程监控等功能。通过ZigBee协调器和传感控制节点组成无线网络，采集室内温度、湿度和光照度，实现燃气与烟雾探测、入侵探测、门窗防撬，紧急求助报警等功能，并将采集的数据传输到服务器，对模拟的家电设备进行控制功能
1）温湿度传感器模块 采集环境的温度与湿度
2）光敏传感器模块 采集环境的光线强度
3）烟雾探测传感器模块 用于安防中的烟雾探测
4）燃气探测传感器模块 用于安防中的燃气探测
5）人体感应传感器模块 模拟安防中的入侵检测
6）干簧门磁 模拟安防中的门窗防撬
7）紧急呼救按键 模块紧急呼救求助按钮
8）数码管模块 2位数码管，模拟空调温度设定
9）LED灯模块 一组四只LED灯，模拟室内照明
10）直流电机 模拟空调风扇等家电设备
11）步进电机 模块电动窗帘、洗衣机等设备
12）ZigBee传感控制节点 利用ZigBee协调器，通过传感控制节点采集多种传感数据，并进行输出控制。
13）网络摄像头 采集捕捉视频图像，远程实时动态摄像监控。
14）继电器控制模块，通过传感器I/o输出控制模块。
15）压力传感模块，可检测气压，重压等外力压力信号。
16）红外对射周界防范模块，检测直线人体感应穿越信号。
17）电气控制仿真软件需提供计算机软件著作权证书
以三维仿真交互技术和三维动画视觉表现及多媒体数字技术为核心，能进行三维电路分析、电气电路模拟电路考核、综合技能虚拟实训、电气基础训练、元器件识别检测。
3、智能书架管理系统
物联网智能书架管理系统包含了一个RFID智能货架，它由RFID高频读写器、天线多路器和若干平板天线构成，书架内嵌的平板天线采用水平方式放置，平放于每层书架的底部，每层书架放置一组数码管输出，用于显示当前该层书架的数量。将基础实验中使用的每个设备当作书籍，在其底部贴上电子标签（写入货品信息），平放于书架的天线上，保证能够读取到货品信息。使用时要领用和归还。无线传输库管信息，通过RFID高频读写器读写图书惑货物进出入管理，及数量，及时在对应的一组电子显示屏上显图书数，借出或出库信息等。
4、智能家居生态园艺管理系统
1）采用无线传感网络技术，可定时采集空气温度、空气湿度、CO2浓度、光照强度，土壤温度和水分等，来获得作物生长的最佳条件，通过自动调节温室环境、实现温室集约化、网络化远程管理。
2）利用ZigBee协调器，通过传感控制节点将环境监测数据传输到服务器，并以图表方式显示给用户，当监测数据出现异常时，可利用软件网络实现对温室设备（温、光、气、水等）的自动控制，也可以通过Internet网络远程监测环境信息和设备运行状态等。
3）温湿度传感器模块 采集温室环境的空气温度与湿度
4）光敏传感器模块 采集温室环境的光照强度
5）CO2传感器模块 监测温室环境空气中的CO2浓度
6）加热器 提供真实温室大棚内环境加温，实现温室恒温控制。
7）直流电机 模拟温室大棚内风机/换气设备
8）继电器输出（灯） 模拟温室大棚内补光灯
9）电磁阀水阀 模拟开闸放水，实现对土壤微喷灌溉
10）ZigBee协调器 组建ZigBee无线网络，将传感控制节点采集的数据传输到服务器进行处理。
11）ZigBee传感控制节点 利用ZigBee协调器，通过传感控制节点采集多种传感数据，并进行输出控制。
12）无线调光模块，通过光敏传感过通节点模块进行远程无线改变实时照度。
13）自动万向喷灌器，实现土壤全方位进衍灌溉的模拟。
5、产品组件参数
1）温湿度传感器主要参数
输入电压：DC 5V测量范围，温度：-40℃～120℃，湿度：0～100%RH，测量精度温度：±0.5℃，湿度：±4.5%RH
2）光敏传感器主要参数
输入电压：DC 5V，测量范围：0～200000LUX，测量精度：±20LUX
3）烟雾传感器主要参数
输入电压：DC 5V，测量范围：0～2000PPM，测量精度：±50PPM
4）可燃气体传感器主要参数
输入电压 DC 5V，测量范围 0～2000PPM，测量精度 ±50PPM
5）红外人体传感器主要参数
输入电压 DC 5V，工作波长 6～14μm，灵敏度 3300W/V，输出信号 >2.2V
6）摄像头主要参数
接口类型 USB 2.0，分辨率 800X600，最大帧频 30FPS，对焦范围 >6mm，视场 >50mm，曝光控制 自动（在范围22000:1内），系统支持 Windows 7，Windows Vista，Windows XP
7）直流电机主要参数
输入电压 DC 5V，额定转速 7000 rpm，预计寿命 25°C时预计寿命40000小时，最大风量 9.0 m³/h，噪音指标 <31.0 dbA
工作温度 -10℃～60℃
8）步进电机主要参数
输入电压 DC 5V，步进角度 5.625 x 1/64，减速比 1/64，噪音指标 <35.0 dbA，牵入转矩 300gfcm，摩擦转矩 600～1200gfcm，数码管主要参数，输入电压 DC 5V，数码管显示位数 2位，显示数值范围 0～99
9）LED主要参数
输入电压 DC 5V，LED灯数量 4个红色LED，预计寿命 30000～50000小时
10）求助按键主要参数
输入电压 DC 5V，预计寿命 100,000次，反应时间 <100ms，工作温度 -30℃～70℃
11）继电器主要参数
触点形式 一开一闭，线圈电压 DC 5V，触电电压 DC 12V，线圈功率 0.36W，吸合电流 70mA，释放电流 0mA，触点电流 <10A，预计寿命 100,000次
12）RFID货架读写设备主要参数
产品尺寸 读写器180X140X38mm（不含天线及固定部分），天线多路器70X60X22mm（不含天线及固定部分），平板天线70X70X10mm（不含天线及固定部分），输入电压 DC 12V，支持天线数 标配12个，最大16个，天线切换时间 1S，支持标准 ISO14443A，ISO15693，读卡距离 0-7cm，读卡时间 1-2ms，工作频率 13.56MHz，支持接口 RJ45，RS232，工作温度 -20℃～60℃
二）智能家居样板操作间
1、整套设备采用钢结构及铝合金型材承重支架，组成半封闭实训环境；模拟真实家居环境。
2、钣金采用1.5加厚型钢板，数控冲铣网孔、便于学生组装设备及布线实习；
3、实训工位整体色调一致、整个系统采用烤漆工艺，确保产品不易生锈、易维护和保养；
4、模块化设计，标准连接件，积木式架构，可随意组装成各种结构，便于维护、拆卸和运输。
5、样板间顶部钢板采用滑块式前置型固定法。侧板采用挡片式后置式固定法；侧面靠下装有活动桌面，必须采用前置式固定法，牢固可靠，保证安全；
6、样板间上固定线槽，线槽内布置实训专用的电源线；支持每一个实训所用部件的供电；
7、温湿度传感器：采用 CMOS 过程微加工专利技术，确保产品具有极高的可靠性和出色的长期稳定性。该传感器由电容式聚合体测湿组件和 能隙式测温组件组成，并与 A/D 转换器以及数字接口在单晶片中无缝结合，使得该产品具有功耗低、反应快、抗干扰能力强等优点。
8、电子门禁：安装在每个工位的侧面，学生通过刷卡和集中控制方式可控制门禁通行；强制门状态为常开或者常闭功能；射频频率：315MHZ。
9、烟雾探测器：一种半导体气体感测器，它用来侦测生物性的挥发性气体，它的电阻值随着大气所含的气体的增加而减少，这种电阻的减少现象，便是用来侦测气体的电气输出信号。
10、安装配套实训部件：换气扇 1个、旋转式警示灯（不带蜂鸣器）1个、节能灯 2个、梯子 1个、万用表测量表 1只、32英寸LED液晶电视 1台、挂壁式空调 1台、电动窗帘 1套、平板电脑 1个、DVD、无线摄像机、挂式音响
11、智能开关，智能插座，吸顶灯、萤石智能监控等。’
三）智能网关
1、控制主机：
主机尺寸：205x 150 x 30 (mm)
外形颜色：黑色（带蓝色呼吸灯）
电压：DC9V
功率：0.5W
重量：1200g
环境：温度：－20℃-＋60℃；湿度：10%-95%
外置315M、GSM天线，标准以太网接口
SIM卡接口、RS232串行通信接口无线载波频率：ASK:315MHz+/- 150KHz /; Zigbee:2.4GHz
拥有800路发射通道
GSM蜂窝频率：GSM 850/900/1800/1900M/
2、参数：
无线控制协议：2262、1527编码，PT2262编码的震荡电阻、地址码、数据码可任意配置。
◎无线控制距离：配备了大功率315MHz无线射频发射装置，发射距离理论值空旷地约4000米，实测可以穿透4-5层楼
◎Zigbee 2.4G 双向通信模块：可以连接各类兼容KinCony的Zigbee协议的相关产品，支持双向通信。
◎无线输入通道：40路无线输入。
◎无线红外控制：标准38KHz红外线编码发射，使用时结合红外线转发器可以进行360度全方位控制。
◎8组定时控制：可定时驱动所有输出和更换工作场景，掉电时钟保持。可自由配置星期规律，实现不同的定时方案。
◎16组来电控制(短信控制)：来电进行(接收短信内容)电话号码识别后，控制输出和更换工作场景，可设置16个电话号码(短信内容)作为情景模式触发源，电话号码(短信内容）可任意编辑。
◎40组无线传感器控制：40路无线传感器触发信号，控制输出和更换工作场景，可设置16个电话号码作为情景模式触发源。
◎50组情景控制：每种场景支持30路输出组合操作。用户可根据自己的需求配置触发命令：
触发命令来源：1、定时 2、电话 3、短信 4、无线输入
情景模式控制输出对象：1、无线 2、红外 3、电话 4、短信 5、设防 6、解防
◎带加密功能的网络控制功能，支持局域网、宽带网、GPRS、WiFi等网络系统。
◎支持远程TCP客户端访问和监控，支持WindowsXP、Windows7平台
◎支持移动手机平台客户端软件、支持安卓Android、iPhone4以上系列等手机或PAD平板。
◎支持远程动态域名地址DDNS功能，可以固定域名访问。
◎支持P2P穿透方式访问主机，杜绝了动态域名的不稳定性。
◎支持远程网络固件升级，业内首创，主机固件有更新，只需通过网络即可升级，而无需将主机寄回我司。
3、网关：
屏幕尺寸:12英寸
是否PC平板二合一: 是
核心数:八核心
颜色分类:白金（10.6寸八核可通话）
网络类型:4G
热门功能:WiFi/重力感应/HDMI/3G外挂/U盘外挂 电话 蓝牙 GPS
处理器型号MT6592
存储容量:16GB 32GB 64GB 128GB可选
操作系统:安卓5.1
分辨率:2560x1600
触摸屏类型:电容
CPU主频:2.0GHZ
内存容量:128GB 16GB 32GB 64GB
是否支持蓝牙:支持
摄像头类型:双摄像头
存储类型:固态硬盘
接口类型:音频接口 USB SIM卡音
四）环境监测套件
1、ZigBee协调器
1）支持通过JTAG接口进行嵌入式程序的写入、调试。
2）Zigbee协调器支持RS232
3）射频芯片：TI CC2430
4）Flash容量：128KB
5）工作频率：2.4GHz-2.4835GHz
6）传输速率：250 kbps
7）通讯协议标准：IEEE 802.15.4
8）传输距离：室内30m，室外100m
9）数据通讯接口：RS232
10）天线接口：2.4G SMA天线
11）工作电压：电池DC 3.3V；外部电源适配器DC 6V-12V，典型5V
12）工作电流：<120mA
13）供电方式：外部电源适配器/JTAG接口
14）温度：-20℃～+70℃
15）工作湿度：5%RH～90%RH
2、Zigbee传感控制节点
1）每个Zigbee传感控制节点能够同时支持下列传感器和执行器件：LED灯接口,温湿度传感器,气体传感器,人体感应,干簧管,直流电机,继电器,步进电机,数码管同时工作
2）射频芯片：TI CC2430
3）支持通过JTAG接口进行嵌入式程序的写入、调试。
4）Flash容量：128KB
5）工作频率：2.4GHz-2.4835GHz
6）传输速率：250 kbps
7）通讯协议标准：IEEE 802.15.4
8）传输距离：室内30m，室外100m
9）天线接口：2.4G SMA天线
10）工作电压：电池DC 5V；典型5V
11）工作电流：<3A
12）供电方式： 4种供电模式。
①、3v直流干电池现场供电；
②、通过仿真下载器供电；
③、外接DC5V电源供电；
④、通过主板数据接线通过电脑供电等方式；
13）工作温度：-20℃～+70℃
14）工作湿度：5%RH～90%RH
五）智能家居套件序号
1、Zigbee协调器
1）支持通过JTAG接口进行嵌入式程序的写入、调试。
通讯接口：Zigbee协调器支持USB通讯，选RJ45接口
射频芯片：TI CC2530
Flash容量：256KB
工作频率：2.4GHz-2.4835GHz
传输速率：250 kbps
通讯协议标准：IEEE 802.15.4，Zigbee 2007Pro
传输距离：室内50m，室外100m
天线接口：板载天线
2）工作电压：电池DC 3.7V；外部电源适配器DC 5V ,板载电池充电。
工作电流：<40mA
供电方式：外部电源适配器/JTAG接口
温度：-20℃～+70℃
工作湿度：5%RH～90%RH
键盘接口：五向键
显示接口:128X64 LCD显示屏
2、Zigbee传感控制节点
1）支持通过JTAG接口进行嵌入式程序的写入、调试。
通讯接口：支持USB通讯 、TTL UART通讯
射频芯片：TI CC2530
Flash容量：256KB
工作频率：2.4GHz-2.4835GHz
传输速率：250 kbps
通讯协议标准：IEEE 802.15.4 ，Zigbee 2007Pro
传输距离：室内50m，室外100m
天线接口：板载天线
2）工作电压：电池DC 3.7V；外部电源适配器DC 5V ,板载电池充电
工作电流：<40mA
供电方式：外部电源适配器/JTAG接口
温度：-20℃～+70℃
工作湿度：5%RH～90%RH
3、其它配件
1）传感控制节点外壳
2）无线路由54M
3）节点继电器板
4）节点继电器板外壳
5）电压继电器板
6）电压继电器板外壳
7）红外学习模块
8）红外学习模块外壳
4、一体化智能故障考核软件（为了避免知识产权纠纷须提供证明软件属权的材料）
该系统集成远程实验台电源管理系统，通过手机或其他移动终端系统监控查询学生实验台的电源开关状态；单独开启关闭学生实验台电源；全部开启或全部关闭实验台电源功能；定时开启关闭电源功能。
该系统还可通过 PC 控制终端进行实训考核，也可通过手持移动控制终端进行实训考核，可自由设定任意一处与电控模块引脚有关的各种常见故障，故障类型包括：线路断 路、对地短路、接触不良，偶发等故障现象。每套驱动模块可以设置8路大电流5A的开路故障、16路小电流2A的信号通路的开路、不良、偶发、短路等故障，共24路故 障设置。可根据需求扩展设置64路大电流5A的开路故障、128路小电流2A的信号通 路的开路、不良、偶发、短路等故障，共192路故障设置。可根据用户使用要求调整故障设置点的数量和故障设置类型。
所有配备驱动模块的实训设备，均可通过内置的专用新型无线数据传输模块无线组网， 实现远程集中管理。用户可选择通过无线或RS-232串口通讯与其它实训设备配套的无线故障设置控制系统 组成一个网络，通过主控计算机控制每一台实训设备的故障设置、故障排除、参数设定、 远程起动、信息反馈、考核评分等功能。集无线多功能数据采集、分析、控制系统可实时长时间记录电压、电流等，并生成趋势曲线。需提供计算机软件著作权证书。
5、便携式智能家居信号测试记录模块
1）具备电压、电流、温度采集，可以记录观察电压、电流跳变的图像数据，精度±0.05%真有效值测量USB数据传输，彩屏LCD显示
2）具有示波器、虚拟频谱仪、虚拟万用表、虚拟数字量输入输出模块。
3）集双通道电子信号图像数据采集记录仪、频谱分析仪和逻辑分析仪于一体，不低于20M，具有1KHz基准方波输出接口；图像数据可以按时间和电压输出到EXCEL、BMP和OSC；数据记录最大4G；FFT、相关和功率谱频谱分析，FFT支持8～1048576点的选择，支持triangular、cosine、Bohman、Parzen等 18种窗；
4）功率谱支持自功率谱和互功率谱的计算；相关支持自相关和互相关的计算；
5）虚拟任意波形输出模块，频率25Mz ，输出波形：正弦波，三角波，方波，TTL，任意波形。
6）虚拟万用表模块：直流电压，量程60.00mV、600.00mV、6.00V、60.00V、600.0V、800V；交流电压测量，量程60.00mV、600.00mV、6.00V、60.00V、600.0V；直流电流测量，量程 60.00mA、600.00mA、6.000A、10.00A；交流电流测量，量程 60.00mA、600.00mA、6.000A、10.00A；电阻测量，量程 600、6.000 K、60.00 K、600.0 K、6.000 M、60.00 M；电容测量，量程 40.00nF、400.00nF、4.000uF、40.00uF、400.0uF；二极管测量 0V~2.0V。
7）虚拟电子测量仪器系统软件为了避免知识产权纠纷须提供证明软件属权的材料
本软件系统由安装于实验台学生机上的实验软件和教师机上的管理软件组成，要求程序均由LabVIEW软件编制。中文菜单式操作界面，人机对话友好。学生在启动程序后，键入自己的学号，系统即在教师机数据库中找出该学生的姓名，经过学生确认后，学生选择所要做的相应实验，即进入正常的实验界面。能实现密码登录系统，设置数据库路，系统测试(查询设备)，学生库设置，题库与题库等级设置，考核试卷提取与存储考核时间设置与启动，考核成绩查询，考核成绩打印，登录密码修改与恢复。
学生终端采用LabVIEW软件编制具有联机考核功能，学号查询，故障解除，时间查询，分数查询，设备号查询，学生实验数据、学生考勤及学生考试、学生实验选做等管理功能。学生在启动程序后，键入自己的学号，系统即在教师机数据库中找出该学生的姓名，经过学生确认后，学生选择所要做的相应实验，即进入正常的实验界面。
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