传感器实训室 传感网应用开发实训室建设方案
传感网应用开发实训室建设方案
传感网应用开发实训室概述
物联网是我国战略性新兴产业的重要组成部分，《物联网“十二五”发展规划》圈定了10大领域重点示范工程，第一个关键技术创新工程提出“充分发挥企业主体作用，积极利用高校和研究所实验室的现有研究成果，在信息感知和信息处理技术领域追赶国际先进水平，在信息传输技术领域达到国际领先水平，增强信息安全保障能力，力争尽快突破关键核心技术，形成较为完备的物联网技术体系并实现产业化。”，表明传感网技术是构建物联网的基础和核心,处于极为重要的地位,需要作为国家战略方向来发展。
《“十四五”规划》 圈定物联网是我国7大数字经济重点产业之一，“将物联网感知设施、通信系统等纳入公共基础设施统一规划建设，推进市政公用设施、建筑等物联网应用和智能化改造。”是建设智慧城市和数字乡村的核心，是“十四五”规划和2035年远景目标之一。据工信部统计，传感网应用开发在其领域五年内需要的人才约为1 000 万。从产业需求看，物联网人才总体可分为研究型人才和工程应用型人才两类。
研究型人才主要为研究生层次或研究型高校所培养的毕业生，是各类“研究型企业”或“高新企业”的研发部、研究院所急需的人才。在高等院校和科研院所物联网研究型人才培养方面，偏重于研究型和创新型，具有跨学科复合型特点。工程应用型人才主要为各类中高职学校或信息类本科学院毕业生，以从事物联网系统设计、产品开发、物联网项目实施等为主，以系统设计、产品开发、工程项目策划与实施为主的企业，更应注重工程应用技术能力的培养，加强工程实践的实际训练，突出技术应用能力、培养创新能力。
随着近几年大量物联网应用系统开发完成，开始转向系统的实施与维护过程，物联网应用型人才的占比已赶上甚至超过了研发型人才需求。巨大的市场潜力，广阔的行业发展前景，急待提高的人员素质，为职业学校办好此朝阳专业建立信心和决心。很多高职院校抓住此良好环境和契机，建设好该新兴专业，传感器应用开发实训室是保障此专业能较好完成教学效果的前提和必要条件。
第一部分 前景
1.1传感网应用开发实训室就业前景
传感网应用开发是物联网产业链中基础性、关键性岗位，是最具物联网特征的专业技术岗位。 传感网涉及城市公共安全、公共卫生、安全生产、医疗保健、 工业控制、军事国防、智能交通、智慧城市、智能家居、环境监测、农业监测等领域。 传感网技术应用范围极为广泛,几乎覆盖了国民经济各个领域,是实现互联网和物理世界融合的关键技术之一。随着传感网与云计算、大数据、人工智能等技术的深度结合,其应用前景非常广阔。
1.2传感网应用开发实训室建设的需求分析和必要性
① 传感网技术具有广阔的应用前景,是实现物联网的关键技术之一。建设传感网应用开发实训室,可以培养学生的实际动手能力,使其掌握传感网系统设计、部署和应用开发的全过程。
② 目前传感网技术快速发展,但行业应用人才短缺。通过建设实训室,可以为相关行业培养应用型人才,提高学生就业竞争力。
③ 传感网系统设计和应用开发涉及多学科交叉,如传感器技术、嵌入式系统、网络通信、信号处理等。建立实训室可以形成完整的知识体系。
④ 实训室可以获得各类传感器、嵌入式平台、网络设备等硬件设备,让学生在真实环境中进行编程和调试,掌握系统集成方法。
⑤ 具备一定软件平台,可以进行应用开发和数据分析展示。学生可以在软硬件环境下进行项目设计,培养系统视角。
⑥ 实训室建设需要一定投入,但相比于社会培训费用,学校自主建设实训室可以降低学生实习成本。
⑦ 实训室的建设可以充分利用学校师资和科研优势,使教学和科研能够有效结合,提高人才培养质量。
实训室建设着眼于培养学生的物联网传感网应用开发技能。在继承传统实验室的数据采集、有线组网、无线通信、低功耗窄带组网通信、通讯协议设计与应用等课程基础上,实训室将强化从数据采集到系统开发的全流程训练,使学生从基础认知到实际项目应用迈进。实训室采购的设备和材料包括:面向传感网应用开发的实训套件、支持物联网全栈开发的智能实训平台、用于单片机应用开发的学习套件,以及电子实验所需的仪器设备、桌椅等。通过构建完整的实训环境,本实训室的建设目标是培养学生掌握物联网系统设计、分析和开发等高端技能。
第二部分传感网应用开发实训室介绍
2.1传感网应用开发实训套件
2.1.1、传感网应用开发实验平台
1) 平台配置3个不同安全电压等级的独立电源输出接口,以满足不同实验需求。
2) 平台内置集成电路实验面包板,可自由组装电路。
3) 平台经过可靠性验证,实验模块与平台之间采用弹性探针方式连接,确保信号传输稳定。
4) 平台采用磁性吸合的非固定连接方式,方便模块的拆装升级。
5) 平台可支持各类课程的实训教学。
6) 平台能实时监测实验模块的状态。
7) 平台符合传感网应用开发职业技能认证的培训要求。
8) 平台支持“通讯”和“自动”两种通信模式,一键切换,操作简便。
9) 可与PC和Android设备联机进行实验操作。
2.1.2、ZigBee协调器模块
1) 适用于 2.4GHz 频段\ IEEE 802.15.4、ZigBee 和 RF4CE 无线应用。
2) 支持 ZigBee 2007 和 ZigBee 2007 PRO 两种协议标准。
3) 配备 RS-232 串口进行数据通信。
4) 可应用于基于 2.4GHz IEEE 802.15.4 的系统、RF4CE 控制系统以及 ZigBee 系统。
5) 模块可以外接数字量输入端口、模拟量输入端口、数字量输入输出端口。
6) 支持点对点、星形、树形和广播等多种无线网络组网模式。
7) 配置 USB 2.0 的全速接口控制器。
2.1.3、ZigBee模块
1) 符合2.4GHz频段、IEEE 802.15.4、ZigBee和RF4CE无线标准。
2) 兼容ZigBee 2007和ZigBee 2007 PRO两个协议版本。
3) 模块可以外接数字量输入接口、模拟量输入接口和数字量输入输出接口。
4) 支持点对点、星形、树形和广播等多种无线网络组网模式。
5) 可应用于基于2.4GHz IEEE 802.15.4的系统、RF4CE控制系统以及ZigBee系统。
2.1.4、M3主控模块（CAN/485）
1) 支持国际标准化的CAN串行通信协议。
2) 通过CAN收发器芯片连接到物理总线。
3) 内置TVS/ESD保护(HBM ±2kV),防止驱动器输出短路。
4) 支持高速、低功耗和斜率控制三种工作模式。
5) 兼容ISO 11898-2标准。
6) 数据传输速率至少达到1Mbps。
7) 内置±16kV HBM等级的总线ESD保护。
8) 配备独立的RS-485串行通信总线,收发可控制。
9) 3.3V供电,兼容5V逻辑电平接口。
10) 总线可连接不少于120个节点。
11) 支持连接32个收发器的总线网络。
12) 传输速率可达到10Mbps以上。
2.1.5、NB-IoT模块
1) 内置32位Cortex-M3,主频范围32kHz至32MHz,包含64K Flash、16K RAM、4K EEPROM存储器,集成12位24通道ADC。
2) 支持900MHz(B8)和850MHz(B5)两种频段。
3) 可扩展连接各类传感器。
4) 提供SWD线级调试接口。
5) 支持节点独立供电。
6) 通过UART下载固件程序。
7) 可连接OLED液晶显示屏。
8) 支持AT指令集:3GPP TR 45.820以及扩展AT指令。
2.1.6、LoRa模块
1) 工作电压为3.3V或5V。
2) 无线工作频段为401-510MHz。
3) 支持连接SPI/I2C接口的OLED显示屏。
4) 采用LoRa调制方式,同时兼容FSK、GFSK、OOK等传统调制。
5) 提供不低于USB 2.0的全速接口。
6) 最大发射功率为19±1 dBm,接收灵敏度不低于-136±1dBm(250bps)。
7) 提供扩展接口,可连接各类传感器模块。
8) 支持硬件跳频技术(FHSS)。
2.1.7、蓝牙通讯模块
1) 采用 Bluetooth 4.0 标准芯片。
2) 射频工作在不低于 2.4GHz 的频段。
3) 无线传输速率可达到 2Mbps。
4) 可编程功率输出,最大可达到 4dBm。
5) 支持低功耗工作模式,外部中断可以唤醒系统。
2.1.8、Wi-Fi通讯模块
1) 符合 IEEE 802.11b/g/n 无线网络标准。
2) 使用32位的微控制器,支持80/160MHz主频,集成10bit高精度ADC,支持RTOS实时操作系统,内置TCP/IP协议栈。
3) 支持 WEP/TKIP/AES 加密算法。
4) 支持 Wi-Fi Direct 点对点直连。
5) 支持 WPA/WPA-PSK、WPA2/WPA2-PSK 安全机制。
6) 传输距离室内约50米,室外开阔地区约100米。
7) 支持 Station/SoftAP/SoftAP+Station 工作模式。
2.1.9、多功能底座
1) 支持USB供电,采用USB-B型母口。
2) 内置UART到USB 2.0的转接电路,实现模块与PC机间的数据通信。
3) 内置 1000mAh 的可充电锂电池,可通过滑动开关切换电池供电或USB供电,带充电管理功能,充电状态通过指示灯显示。
4) 具有一个RS-485接口,可将NB-IoT、LoRa等无线通信模块连接到其他带RS-485接口的设备上。
2.1.10、物联网网关
1) 处理器主频不低于580MHz,内置DDR2控制器、SPI接口、PCI-E控制器、TF卡接口等,具有丰富的硬件资源,可作为高端产品的高性能CPU。
2) 集成10/100自适应以太网,可直接实现LAN/WAN功能,每个收发器通过变压器连接到网口,符合IEEE802.3和IEEE802.3u标准。
3) 安全性:使用硬件加密芯片,包含EEPROM 阵列,可用于存储16 个密钥、证书、其他读/写、只读或密码数据、使用记录和安全配置。可通过多种方式限制对存储器各个部分的访问,并且可以锁定配置以防止更改。可通过标准I2C 接口1 Mb/s 的速度访问器件。芯片可采用椭圆曲线加密和ECDSA 签名协议实施完整的非对称(公钥/私钥)加密签名解决方案。该器件可对NIST 标准P256 主曲线进行硬件加速,并支持从高质量私钥生成到ECDSA 签名生成、ECDH 密钥协议和ECDSA 公钥签名验证的完整密钥生命周期。此外,芯片还可以在硬件中实施AES-128、SHA256 以及多种SHA 衍生品,如HMAC(SHA)、PRF(TLS 中的密钥派生功能)和HKDF。便于GCM 加密/解密/身份验证,支持Galois Field Multiply。
4) WIFI功能:
a) 符合IEEE 802.11b/g/n标准;
b) 支持2.4G 300MHz全功能无线路由;
c) 支持WEP/TKIP/AES数据加密;
d) 支持WPA/WPA-PSK、WPA2/WPA2-PSK安全机制;
e) 支持Wi-Fi Direct点对点连接;
f) 支持Station/SoftAP/SoftAP+Station模式;
g) 传输距离室内约50米,室外开阔地区约100米。
5)其他接口:电源接口,TF卡槽,4个RS-232接口,2个RS-485接口。
2.1.11、报警灯
2.1.12、灯泡
2.1.13、继电器模块
1) 包含两路控制继电器。
2) 继电器的参数为:
- 交流电压 240V 时,额定负载电流 7A;
- 直流电压 24V 时,额定负载电流 10A;
- 交流电压 110V 时,额定负载电流 10A。
2.1.14、可定义传感器（支持模拟输出）
1) 支持通过服务下发指令,自定义配置传感器类型、连接方式、传输协议和数据格式。
2) 可模拟多种传感器,并输出模拟信号。
3) 工作电压范围为12V DC,1A。
4) 支持WiFi和RS-485通信协议。
5) 输出接口:
a) 1路12位电流源输出,可编程为4-20mA、0-20mA或0-24mA,温漂±3ppm/°C ；
b) 1路12位DAC,最大采样率3.2Msps,最大输出电压3.3V；
c) ≥1路3.3V逻辑电平脉冲输出(非隔离)；
6) WiFi参数:
a) 兼容IEEE 802.11 b/g/n,内置TCP/IP协议栈；
b) 2.4GHz,支持WPA/WPA2；
c) 支持TCP/UDP/HTTP/FTP；
d) 支持Station/SoftAP/SoftAP+Station模式；
7) 尺寸不超过 90×70×60MM(含天线)。
2.1.15、模拟量传感模块
输出信号是电压型模拟量的传感器组合，用于光照度、气体浓度传感实验。
2.1.16、可燃性气体传感器
1) 回路工作电压为±5V,加热电压为24V直流电;
2) 测量范围为500~10000ppm;
3) 对甲烷、乙烷、丙烷等可燃气体具有高灵敏度;
4) 传感器灵敏度(电阻比)为0.60±0.05;
5) 加热器功率消耗不超过835mW。
2.1.17、空气质量传感器
1) 加热器工作电压为5V±0.2V,可为交流或直流电压;传感器回路工作电压为5V±0.2V直流电压。
2) 传感器灵敏度(电阻变化率)在0.15~0.5之间。
3) 对VOC、氨气、硫化氢等有高灵敏度。
4) 加热器功率消耗不超过280mW。
2.1.18、数字量传感模块
输出信号是数字量的传感器组合，用于温度、湿度、心率等传感实验。
2.1.19、温湿度光敏传感模块
1) 工作电压:3.3V或5V；
2) 使用电容式传感器测量相对湿度,带隙传感器测量温度；
3) 测量范围:湿度0-100%RH,温度-40°C至+123.8°C；
4) 默认分辨率为湿度12位、温度14位,可降低为湿度8位、温度12位；
5) 实现全量程标定；
6) 测量精度:湿度±3.0%RH,温度±0.4°C；
7) 暗电流不超过0.2μA；
8) 亮电流不超过4μA(Vdd=5V,10Lux,Rss=1kΩ)；
9) 两线式串行通信接口；
10) 光谱范围880-1050nm；
11) 最大功耗不超过50mW,正向电流不超过30μA 。
2.1.20、心率传感模块
1) 工作电压为 3.3V 或 5V；
2) 集成了心率监测和血氧监测功能；
3) 使用 I2C 通信接口,带中断信号输出,逻辑电平为 3.3V；
4) 采样率和 LED 电流可编程,低功耗设计。
2.1.21、开关量传感模块
输出信号是开关量的传感器组合，用于热释电红外、火焰、声音等传感实验。
2.1.22、声音传感模块
1) 灵敏度范围为-48~-66分贝；
2) 频响范围为50~20,000赫兹；
3) 声音信号强度阈值通过可调电位器设置；
4) 拾音特性为全向性；
5) 信噪比大于58分贝。
2.1.23、火焰传感模块
1) 探测波长范围为700~1100纳米;
2) 供电电压为3.3V或5.5V;
3) 探测距离大于1.5米;
4) 具有开关量输出和模拟量输出两种输出模式。
2.1.24、应用开发配件
包含线材、仿真器、接口转换器等配件。
2.2物联网全栈智能应用实训平台介绍
(一）、硬件资源
2.2.1、物联网实训工位
1) 符合人体工程学设计,便于学生进行设备安装、配置等实训操作。
2) 配置三组网孔操作面板(左、中、右),用于部署各类物联网设备,搭建物联网应用场景。
3) 配备强弱电供电系统,满足各物联网设备的供电需求。
4) 直流弱电系统具备短路保护,同电压直流弱电短路时自动断电,排除短路后自动恢复,不影响其他不同电压系统。
5) 面板可安装走线槽,方便学生布线。
6) 配备安全配电箱,带空气开关和漏电保护,实现一路电源输入、一路总控,确保安全可靠。
7)配备4套可移动实训桌椅,根据实训室大小定制。
2.2.2激光对射模组
该传感器用于检测不透明物的通过或接触。
1.工作电源：直流6～36V范围内可用；
2.安装直径：不少于12mm；
3.响应时间：＜3ms；
4.检测物体：任何不透明的物体；
5.输出电流：≤ 200mA；
6.壳体材料：金属外壳。
2.2.3、综合显示屏
1) 点间距不小于4.75毫米;
2) 分辨率不少于每平方米44321个点;
3) 显示单色,为红色;
4) 综合屏具有不小于128点的长分辨率、不小于64点的高分辨率、不小于8192个点的屏幕分辨率;
5) 工作电压范围 4.5至5.2伏;
6) 平均功耗不超过25瓦。
7) 最大功耗不超过100瓦;
2.2.4、高频读写器
1) 适用温度范围为-20°C至+60°C;
2) 支持符合ISO14443TypeA/B标准的非接触IC卡;
3) 卡触点的可使用次数不低于10万次;
4) 可为卡提供0-130mA的电流;
5) 与PC的通信方式为:Low Speed USB(USB 1.1)、Bus powered device、HID(USB无驱动);
2.2.5、UHF桌面发卡器
1) 供电方式:USB供电;
2) 工作频率:920-925兆赫,跳频间隔250千赫;
3) 发射功率不低于15分贝毫瓦;
4) 支持的协议:EPC GEN2/ ISO 18000-6C;
5) 功率消耗:小于2.5瓦;
6) 识别距离不小于30厘米至1厘米。
2.2.6、串口服务器
1) 不少于4个RS-232接口,不少于2个RS-485接口;
2) 支持串口服务器级联;
3) 支持串口信号15KV ESD保护;
4) 电源输入为12V直流电。
5) 支持ICMP、IP、TCP、UDP、DNS、DHCP、Telnet、HTTP等协议;
6) 可通过Web浏览器、Telnet、Console进行配置;
2.2.7、温湿度传感器
采用集成式设计,适用于暖通空调系统的室内温湿度监测。采用温度补偿电路和线性化电路提高精度。传感器性能可靠,使用寿命长,响应速度快。符合ROHS标准的无铅化要求。
1) 供电电压为24V直流电;
2) 测量精度:温度±0.5°C,湿度±3%RH;
3) 工作温度范围:0至100°C。
4) 量程范围:-10至60°C;
2.2.8、二氧化碳变送器（485型）
1) 平均电流:峰值为不超过200毫安,平均为85毫安;
2) 预热时间不超过3分钟;
3) 响应时间少于90秒;
4) 供电电压为7至24伏直流电;
5) 工作温度范围为0°C至50°C;
6) 工作湿度范围为0至95%RH;
7) 精度为±3%满量程于25°C时;
8) 温度漂移为每摄氏度0.2%满量程;
9) 稳定性不超过满量程的2%;
10) 重复性不超过满量程的1%。
2.2.9、光照度传感器
1) 供电电压为24伏直流电;
2) 输出为4-20毫安三线制;
3) 使用环境为0-50°C,相对湿度5-95%,无结露;
4) 存储环境为0-50°C,相对湿度5-95%,无结露。
5) 测量准确度不低于满量程的±5%;
6) 重复性测试误差为±4%满量程;
7) 温度系数为每摄氏度0.3%满量程;
2.2.10、ZIGBEE智能节点盒
ZigBee智能节点盒是一种基于ZigBee无线网络的物联网终端设备,采用TI CC2530 ZigBee芯片,工作在2.4GHz频段,兼容IEEE 802.15.4、ZigBee和RF4CE协议。外壳使用铝合金材质,结构坚固耐用,抗干扰性强。提供多路输入输出接口,实现≥2路数字量输入输出,≥2路模拟量输入,≥2路数字量输出。配备标准RS485接口,可通过USB连接PC进行数据通信。可选择外接电源供电或内置电池供电。主要应用于家居/建筑自动化、工业控制监测、低功耗无线传感器网络等领域。
1) 长宽高不超过 115 x 90 x 26 毫米;
2) 输入电压为5伏直流电;
3) 使用温度范围为-10至55摄氏度;
4) 电池容量不低于 1000毫安时;
5) 无线工作频率为2.4吉赫;
6) 兼容ZigBee 2007/PRO无线协议;
7) 传输距离不小于80米;
8) 接收灵敏度不低于-96分贝毫瓦。
9) 发射电流不超过34毫安(最大值);
10) 接收电流不超过25毫安(最大值);
2.2.11、ZigBee协调器（ZigBee3.0）
1) 采用32位RISC-V处理器,最高主频为48MHz;
2) 支持1M字节片上可编程Flash;
3) 内置硬件AES加密单元;
4) 带有射频前端模块(FEM),支持大于等于20dBm的输出功率;
5) 发射功率不小于8dBm,接收灵敏度不小于-90dBm;
6) 支持低功耗蓝牙5.0;
7) 兼容ZigBee 3.0通信协议。
2.2.12、温湿度光照传感器模块
1) 工作电压为3.3伏直流电;
2) 使用电容式传感器测量相对湿度,带隙传感器测量温度;
3) 湿度测量范围为0-100%RH,温度测量范围为-40至+123.8摄氏度;
4) 默认测量分辨率为温度14位、湿度12位,可以通过命令设置为温度12位、湿度8位;
5) 湿度测量精度±3.0%RH,温度测量精度±0.4摄氏度;
6) 采用全量程标定;
7) 暗电流不超过0.2微安;
8) 亮电流不超过4微安(供电5伏,10勒克斯,内阻1千欧);
9) 两线串行通信接口;
10) 光谱响应范围880-1050纳米;
11) 最大功耗不超过50毫瓦,正向电流不超过30微安。
2.2.13、人体感应传感器模块
人体传感器是一种通过检测移动人体释放的红外辐射来实现人体探测的热释电式传感器,主要由透镜、感光组件和感光电路组成。当移动人体进入检测范围时,会产生红外热辐射,感光组件接收到辐射产生电压变化,感光电路根据电压变化产生对应信号,从而实现对移动人体的探测。
1) 工作电压范围为5至20伏直流电;
2) 静态功耗不超过65微安;
3) 延迟时间可调,范围为0.3秒至10分钟;
4) 封锁时间不超过0.2秒;
5) 感应范围为小于120度锥形范围内7米距离;
6) 工作温度范围为-15至70摄氏度。
7) 电平输出高电平为3.3伏,低电平为0伏;
2.2.14、火焰传感器模块
火焰传感器能够探测700-1100纳米波段的近红外线,这属于短波近红外线(SW-NIR)的范围。
1) 探测波长范围为700-1100纳米;
2) 探测距离大于1.5米;
3) 供电电压范围为3至5.5伏。
2.2.15、开关量烟感探测器
1) 报警声音不低于85分贝;
2) 供电电压范围为9至28伏直流电;
3) 静态电流不超过200微安;
4) 报警时电流不超过50毫安。
2.2.16、风扇
1) 工作电压为24伏直流电;
2) 工作电流范围为0.09至0.25安培;
3) 转速范围为3000至4000转每分钟;
4) 导线为UL认证线材;正极线红色,负极线黑色;
5) 风量范围为24.42至34.18立方英尺每分钟;
6) 允许的环境温度范围为-10至+70摄氏度。
2.2.17、IoT网络数据采集器
该设备支持以太网和WiFi两种网络连接,可以采集≥3路模拟电流量输入信号,同时提供≥8路数字量输入和≥8路数字量输出,用于数字信号的采集或输出控制。
1) CPU: M3主控芯片;
2) 无线连接:集成ESP8266 WiFi模块;
3) 接口:
(1) RS485串口,至少1个；
(2) 10/100Mbps RJ45以太网端口,至少1个；
(3) 5-40V DC供电端口,至少1个；
(4) ≥8个24V数字量输入端口；
(5) ≥8个24V数字量输出端口；
(6) ≥3组24位ADC电流输入接口,每路最大20mA;或≥6个电压输入,每路最高2.5V；
(7) LED指示灯,2个；
(8) WiFi天线SMA接口,至少1个；
(9) 恢复出厂设置按键,至少1个。
2.2.18、四输入模拟量通讯模块
1. 端口数量：不少于4个；
2. 端口类型：模拟输入；
3. 端口电流：4-20毫安。
2.2.19、风速传感器
该风速传感器采用三杯式结构,外壳采用经过电镀喷塑处理的铝合金材质,以保证仪器具有良好的防腐和防侵蚀功能,能够长期使用不锈蚀。
技术指标:
1) 使用场景为室外,要求具备防水性能;
2) 量程为0-30米/秒;
3) 供电电压为12-24伏直流电;
4) 输出信号为4-20毫安标准电流信号。
5) 精度(电流输出型)≤1米/秒(0.2米/秒启动);
2.2.20、空气质量传感器模块
该空气质量传感器对空气中ppm级别的H2、CO等低浓度香烟污染物具有较高敏感度。
技术指标:
1) 可测量H2浓度范围:1-30ppm；
2) 工作温度范围:-10°C至50°C；
3) 输出信号:可变电阻；
4) 灵敏度:0.15-0.5(10ppm H2时的阻值比)；
5) 探头材质:金属网。
2.2.21、可燃气体传感器模块
可燃气体传感器是用于检测单一或多种可燃气体浓度的传感器。
技术指标:
1) 电路工作电压≤24V,可为交流或直流电;
2) 测量范围为500-10000ppm;
3) 加热器工作电压为5V±0.2V,可为交流或直流电;
4) 封装材料为塑料和双重金属SUS。
5) 灵敏度(电阻比)在0.55-0.65之间;
2.2.22、微波感应开关
1) 工作电压为24伏直流电;
2) 感应方式为主动式;
3) 静态功耗不超过0.5瓦;
4) 输出方式为继电器输出。
5) 工作温度范围为-20°C至+55°C;
2.2.23、NB-IOT模块
1) 内置32位Cortex-M3 MCU,主频范围32kHz至32MHz,内存包括64KB Flash、16KB RAM及4KB EEPROM,集成12位ADC,通道数达24个;
2) 支持B8(900MHz)、B5(850MHz)频段;
3) 通过UART下载固件;
4) 提供传感器扩展接口。
5) 支持3GPP TR 45.820及扩展AT指令;
6) 支持128x64及以上分辨率的OLED显示屏;
7) 提供SWD调试接口;
2.2.24、LORA模块
1) 模块工作电压为3.3V、5V;
2) 无线工作频段为401-510MHz;
3) 采用LoRa调制,同时支持FSK、GFSK、OOK等传统调制;
4) 板载32位M3内核MCU STM32L151C8,最高主频32MHz,内存包括64KB Flash、32KB RAM、4KB EEPROM,提供SWD调试接口,UART固件下载;
5) 与MCU通信接口为SPI;
6) 支持全速USB 2.0接口。
7) 支持SPI/I2C接口的1.3英寸128×64 OLED显示屏;
8) 提供传感器扩展接口,可连接各种实验箱传感器模块;
9) 无线发射功率最大19±1dBm,接收灵敏度-136±1dBm(250bps);
10) 支持硬件跳频(FHSS);
2.2.25、多功能底座
1) 支持USB供电,采用USB-B型母口;
2) 内置不低于1000mAh的可充电锂电池,可通过滑动开关切换电池供电和USB供电,带充电管理功能,充电状态通过指示灯提示;
3) 内置UART到USB 2.0转换电路,实现实验模块与PC机串口通信。
4) 至少具备1个RS-485接口,可将NB-IoT和LoRa等无线通信实验模块连接至其他带RS-485接口的设备;
2.2.26、UHF射频读写器
1) 充分兼容ISO18000-6B和EPC Class1 Gen2标准的电子标签;
2) 采用广谱跳频(FHSS)或定频发射;
3) 工作频率为902-928MHz,可根据不同国家或地区需求调整;
4) 低功耗设计,适配器可提供低电压供电;
5) 提供RS232用户接口。
6) 发射功率可达26dBm;
7) 读取距离1-3米;
2.2.27、低频读写器
1) 工作状态指示:LED灯,刷卡时闪亮提示;
2) 感应距离范围:1厘米至15厘米;
3) 输出数据格式:默认十进制数字10位,可按需定制;
4) 波特率:57600比特每秒;
5) 工作提示:蜂鸣器,刷卡时鸣叫一次;
6) 功耗:<0.2瓦。
2.2.28、RGB调光控制器
该装置利用MOS管输出不同占空比的周期信号来调节输出电压,实现调光、调压和调速功能。通过RS485通信接口,上位机可以控制该装置,实现家居灯光调节亮度和颜色等功能。
1) 工作电压范围:DC 7-30V；
2) 静态功耗:12V供电时约为0.01W；
3) 数据接口为RS485；
4) 输出频率可调范围为0.01Hz-10KHz,默认频率1KHz；
5) 单路最大输出电流5A,总输出电流不小于10A；
6) 输出功率不小于100W 。
2.2.29、RGB灯条
1) 工作电压为24伏直流电;
2) 工作电流小于240毫安;
3) 支持红绿蓝三种颜色。
4) LED视角大于100度;
2.2.30、USB HUB
1) 输出接口为不少于4个USB 3.0接口；
2) 输入接口为Micro USB 3.0制式；
3) 采用Micro USB供电。
2.2.31、光照噪声变送器
1) 直流供电电压范围:5-30V；
2) 最大功耗:≤1W；
3) 输出信号:支持4-20mA、RS485；
4) 测量范围:噪音 20-120dB,光照 0-65535Lux(4-20mA输出)、0-10万Lux(RS485输出)；
5) 响应时间:≤2秒；
6) 工作温度:-20°C至+60°C；
7) 工作湿度:5%-95%RH ；
8) 分辨率:
(1) 噪音 ≥1dB,测量误差 ±5%；
(2) 光照 ≥1lux,测量误差 ±10%。
2.2.32、三色报警灯
1) 工作电源为24V直流电;
2) 配置红绿黄三色LED灯;
3) 单灯最大电流0.1安培,最大功耗2.4瓦;
4) 工作环境温度范围-25°C至+55°C;
5) 抗振动能力:频率10-2000Hz,振幅1mm,加速度15g;
6) 防护等级不低于IP65;
7) 安装类别为三类;
8) 工作环境湿度不大于98%。
2.2.33、直流电动推杆
1) 电源为24伏直流电;
2) 工作行程不超过200毫米;
3) 最大推力不小于500牛顿;
4) 工作速度不低于20毫米/秒;
5) 工作频率不低于20%。
2.2.34、超声波传感器（485型）
该传感器采用封闭式分体防水结构的探头设计,具有一定的防尘防水保护等级,适用于潮湿、恶劣的测量环境。
1) 工作电压:5-24V DC；
2) 平均工作电流:≤15mA ；
3) 盲区距离:<5cm；
4) 对平面物体的测量范围:≥5-400cm；
5) 输出方式:RS485；
6) 常温下测量精度:±(1+0.3%*距离)cm；
7) 工作周期:可控制；
8) 探测角度:约60°；
9) 峰值电流:≤75mA 。
2.2.35、行程开关
1)运动形式为直动式自复位;
2)额定电流为5安培;
3)适用于380伏交流电和220伏直流电。
2.2.36、接近开关
1. 外形直径不小于：12mm；
2. 检测距离： ≤3mm；
3. 输出电流： ≤200mA；；
4. 电感式；
5. 工作电压：6～36V；
6. 圆柱形。
2.2.37、限位开关
1) 额定电流:3A；
2) 适用电压:380V AC、220V DC ；
3) 动作力:2-3.8N；
4) 防护等级:IP62及以上；
5) 重复定位精度:±0.05mm；
6) 复动力:至少1N。
2.2.38、二输入模拟量通讯模块
1) 端口数量不少于2个；
2) 端口类型为模拟输入；
3) 端口电流范围为4-20毫安。
2.2.39、北斗定位模块
1) 支持北斗定位；
2) 工作电源电压范围5~28V DC；
3) 至少1个RS-485串口,支持全双工和半双工通信；
4) 串口参数可通过命令配置；
5) 支持天线检测和短路保护。
2.2.40、双联继电器
1. 支持双通道继电器驱动和输出控制;
2. 继电器模块线圈的驱动电压DC 5V;
3. 输入兼容TTL、CMOS类型的逻辑电平;
4. 每路继电器模块可独立输出控制;
5. 驱动芯片的输出端带有钳位二极管。
2.2.41、百叶箱传感器
1) 采用MODBUS-RTU标准通信协议；
2) 工作电压范围:10-30V DC；
3) 温度量程:-40°C至+120°C,精度±0.5°C；
4) 输出为RS485信号；
5) 响应时间≤1秒；
6) 湿度量程:0-100%RH,精度±3%RH(在60%和25°C条件下) 。
2.2.42、485型电机调速器
1) 工作电压范围:8-24V DC；
2) 支持电源接反保护；
3) 支持过压保护；
4) 支持过流保护；
5) 支持两路电机接口；
6) 控制方式:Modbus RTU协议；
7) PWM频率范围:1-10KHz(默认10KHz)；
8) 每路最大工作电流≥3A；
9) 调速范围0-100%；
10) 支持电机过流检测；
11) 控制参数:方向、速度、停止、刹车 。
2.2.43、行程开关（单轮式）
该行程开关用于检测物体行程,实现自动控制或位移限制,并提供信号输出。
1. 额定工作电压:380V AC、220V DC；
2. 额定工作电流:0.30A AC、0.12A DC；
3. 约定发热电流:不超过5A；
4. 额定冲击耐受电压:不小于6000V；
5. 额定操作频率:不低于1200次/小时；
6. 通电持续频率:不低于40%。
2.2.44、ZigBee智能节点盒（I/O）
1) 主芯片:CC2531F256,256K Flash,内置USB控制器；
2) 无线频率≥2.4GHz ；
3) 无线协议:ZigBee 2007/PRO；
4) 传输距离:无遮挡情况下≥8米；
5) 接收灵敏度:-96DBm；
6) 串行通信:波特率115200,数据位≥8位,无校验,停止位1位 。
2.2.45、UWB TAG
1) CPU: M3主控芯片；
2) 无线功能:采用Decawave的DW1000超宽带(UWB)收发器,实现双向测距或TDOA定位,定位精度≥10厘米,支持不低于6.8Mbps的数据率,符合IEEE 802.15.4-4011 UWB标准,支持3.5-6.5GHz的4个信道,数据速率不低于110kbps、850kbps和6.8Mbps；
3) 接口和功能:
(1) 支持Mini USB接口(5V供电,SWD调试)；
(2) 内置≥1000mAh锂电池(USB充电)；
(3) LED指示灯；
(4) 蜂鸣器；
(5) 低功耗睡眠模式,支持唤醒；
(6) UWB Tag有硬件开关,支持关闭节电；
(7) UWB Tag支持与定位模块绑定分组。
2.2.46、UWB高精度定位模块
1) CPU: M3 主控芯片；
2) 无线功能:基于Decawave的DW1000 UWB收发器,实现双向测距或TDOA定位,定位精度≥10厘米,支持数据率≥6.8Mbps,符合IEEE 802.15.4-4011标准,支持3.5-6.5GHz的4个信道,数据速率≥110kbps、850kbps和6.8Mbps；
3) 接口:
(1) RS485接口,至少1个；
(2) Mini USB接口(支持5V输入和USB) ；
(3) 信号扩展插座；
(4) TTL串口插座；
(5) JTAG调试接口。
2.2.47、联动控制器
至少支持4路隔离开关量输入和4路继电器输出,采用RS485总线进行通信和控制。
1. 工作电压范围:7-30V DC；
2. 数据接口:RS485；
3. 触点容量:10A/30V DC, 10A/250V AC；
4. 电源指示:至少1个LED；
5. 输出指示:至少4个LED；
6. 触点寿命:≥100万次；
7. 工作温度范围:-40°C至+85°C。
2.2.48、水浸传感器
1) 供电电压:10-30V DC；
2) 输出信号:继电器常开触点输出; RS485 输出,Modbus-RTU 协议；
3) 工作温度范围:-20°C 至 +60°C；
4) 工作湿度范围:0-80%RH。
2.2.49、安全光幕传感器
1) 工作电压:12-24V DC；
2) 光轴间距不小于30mm；
3) 保护高度不小于150mm；
4) 输出信号:继电器；
5) 发射距离范围0.5-2.5米。
2.2.50、火焰探测器
该紫外线火灾传感器通过检测燃烧产生的紫外线来实现火灾报警。
1. 工作电压:额定24V DC,工作范围12-30V DC；
2. 输出形式:无源常开或常闭可选(PCB板JP1选择)；
3. 指示灯:监测时约5S闪亮一次,报警时常亮；
4. 光谱响应范围:180-290nm；
5. 输出控制:PCB板JP2可设置自锁或非自锁；
6. 触点容量:1A,24V DC；
7. 工作电流:监视≤10mA, 报警≤30mA。
2.2.51、电动锁头
该电磁锁用于实现自动门禁、门锁等功能,支持自动上锁,允许持续通电,广泛应用于抽屉、储物柜、展柜、自动贩卖机等设备。
1. 供电电压:12V DC；
2. 工作方式:通电解锁,断电弹出；
3. 锁舌行程:≥7mm；
4. 锁舌直径:≥8mm；
5. 锁舌吸力:≤1N(0.1KG)；
6. 通电时间:无限制 。
2.2.52、频闪指示灯（红）
该指示灯用于提供红色频闪警示功能。
1. 工作电压:12V DC；
2. 规格:红色频闪；
3. 工作温度范围:-25°C至+55°C ；
4. 固定方式:螺丝安装；
5. 闪光频率:90-130次/分钟；
6. 工作湿度范围:10%-95%RH(不凝结) 。
2.2.53、USB转串口线
该USB/RS232转换器兼容USB和RS232标准,无需外接电源。
1. 接口形式:USB A型公头,DB9公头；
2. 接口保护:支持±15KV ESD防静电保护。
2.2.54、频闪指示灯（黄）
该指示灯用于提供黄色频闪警示功能。
1. 工作电压:12V DC；
2. 规格:黄色频闪；
3. 工作温度范围:-25°C至+55°C；
4. 固定方式:螺丝安装；
5. 闪光频率:90-130次/分钟；
6. 工作湿度范围:10%-95%RH(不凝结)。
2.2.55、时间继电器
该时间继电器可以实现定点设备的延时启动、循环启动、自动控制等功能,支持复位和暂停功能。
1. 量程范围:0.1秒~99小时；
2. 使用海拔高度:<2000米；
3. 延时精度:≤0.3%±0.05秒；
4. 额定频率:50/60Hz；
5. 工作温度范围:-10°C~+50°C 。
2.2.56、延时继电器
该延时继电器用于提供电路延时接通等自动控制功能。
1. 工作方式:通电延时；
2. 延时范围:5秒-60秒/10分钟/60分钟/6小时；
3. 复位时间:≤1秒 ；
4. 工作温度范围:-5°C至+40°C。
2.2.57、报警键盘
1. 配合报警主机使用,具有防区状态、故障、布撤防、网络、通讯等5种指示灯；
2. 支持本地和遥控器等布撤防方式；
3. 支持查询防区状态、系统故障、程序版本、通讯参数等信息；
4. 支持对主机编程、布撤防、消警、旁路/旁路恢复、子系统操作、继电器操作、防区状态查询、步测模式等功能。
2.2.58、紧急按钮
1. 支持常开/常闭触点模式,一键触发紧急报警；
2. 设备无需外部供电；
3. 在电压≤250VDC,电流≤300mA的环境下工作；
4. 支持凸出墙体表面安装,螺丝固定；
5. 自带配套复位钥匙,报警后需确认警情,钥匙复位。
2.2.59、室内智能三鉴入侵探测器
1. 微波+被动红外+AI复合三技术探测器,采用信号分析技术有效防误报；
2. 采用多普勒效应+能量分析技术；
3. 微波采用X-Band平面天线；
4. 自动温度补偿,强大抗误报能力；
5. 抗白光技术,强度可达20000Lux；
6. 报警触发方式AND/OR可选；
7. 报警输出NC/NO可选；
8. SMT工艺,强抗磁干扰和射频干扰；
9. 防宠物≤25kg；
10. LED和脉冲计数可选；
11. 可调节微波探测范围。
2.2.60、声光警号
1. 声光一体报警,声光联动；
2. 超大音量,强威慑力；
3. 支持9-15V DC供电,工作电流≤300mA；
4. 高频闪灯,视觉报警更直观；
5. ABS外壳,具有一定阻燃性能。
(二）、软件资源
2.2.61、物联网中心网关软件
1. 支持南向对接各种Modbus协议物联网设备,通过容器化部署实现数据采集、设备控制和管理,提供操作界面。
2. 支持南向通过以太网连接串口服务器,采集和控制其下挂载的串口设备。
3. 支持南向对接CANbus协议物联网设备,通过容器化部署实现接收设备主动上报数据并管理。
4. 支持北向连接物联网云平台、边缘计算等系统,以及物联网应用,实现数据和指令的北向通信。
5. 支持南向对接ZigBee、WiFi、LoRa等无线协议物联网设备,通过容器化部署实现无线协议设备的数据采集、控制和管理。
2.2.62、AIoT平台
1. 仿真实训系统支持浏览器登录及PC端加密工具认证授权。
2. 仿真系统可开启实时验证连线错误的检测功能。
3. 仿真工作台以图形化形式布置虚拟套件,支持添加连线图方便教学。
4. 消息面板可查看设备通信信息。
5. 仿真硬件可产生定值或随机模拟数据。
6. 仿真套件包含有线/无线传感器、执行器、网关、RFID等部件。
7. 为每位用户提供独立虚拟机服务。
8. 用户可通过SSH终端接入虚拟机,部署中间件和微服务。
9. 应用平台可创建告警事件,支持确认、清除,具备5级等级。
10. 应用平台可监视设备连接状态。
11. 应用平台支持MQTT证书认证、设备身份认证、访问令牌认证等信息安全相关多种认证方式。
12. 平台支持部署ChipStack, HomeAssistant, EdgeX, NodeRed, Grafana, InfluxDB各类物联网平台组件。
13. 仿真实训系统具备存档导出和读档导入功能,支持随时保存和读取训练进度。
14. 实训结果支持加密工具认证存储和导出存储。
15. 仿真系统具备自动和手动检测模式,检测连接状态并显示结果。
16. 应用平台具备规则引擎,能够接收来自设备、设备生命周期事件、API事件、RPC请求等传入的数据,并创建规则节点和规则链对接收的数据进行过滤、转换和执行;可处理传入数据并创建规则。
17. 应用平台可创建添加数字量和模拟量仪表、地图组件、设备控件、图表、数据卡片等自定义数据看板完成数据可视化。
18. 应用平台支持存储时序数据。
19. 应用平台支持查询最新和特定时间段内的数据。
20. 应用平台可通过API和WebSocket查询或订阅数据。
21. 应用平台支持日志功能,记录用户对设备、规则引擎、数据看板记录各类操作日志。
22. 应用平台支持MQTT、COAP等协议采集数据。
23. 应用平台可向设备发送RPC调用。
2.2.63、物联网云平台
1. 实现家居情景模式设置、智能照明控制、环境控制、智能安防等功能。
2. 提供项目管理中心进行项目集中管理。
3. 支持PC、移动终端、智能网关等通过广域网登录云平台。
4. 支持新建物联网SaaS项目并自动生成授权API。
5. 提供多种默认项目案例地址配置,如智能家居、养殖等。
6. 兼容数字量Modbus、模拟量Modbus、Zigbee等常见节点。
7. 支持手动和默认两种物联网节点配置方案。
8. 支持查询节点状态和按需控制节点。
9. 支持15种以上常用传感器节点管理,支持人体、火焰、烟雾、红外、温度、光照、湿度、风速、大气压力、二氧化碳、空气质量、可燃气体、土壤温湿度、水温、液位传感器等;。
10. 云平台与云网关心跳轮询时间可设置。
11. 支持配置云网关,实现设备管理和编辑。
（三）、软性资源
1. 提供的设备需满足物联网技术应用竞赛要求,便于竞赛对接。
2. 提供的设备需满足物联网实训需求,如智慧农业、智能家居等领域。
3. 为学校提供实训基地、学生实习机会、教师培训锻炼机会。
4. 提供行业认证证书。
5. 提供的设备与系统需高度兼容。
6. 数据流采集系统需支持会话解析、协议解析、HTTP解析、TLS解析等功能。
7. 拓扑图可显示节点详细信息。
2.3单片机应用开发套件
1. 采用专用铝盒包装,尺寸大于等于31.6x19x8.7cm,满足单片机开发实训教学需求。
2. 配置含WiFi模块的主板,支持1个大尺寸共阳数码管,可学习数码管显示原理;支持大于等于8位共阴数码管。
3. 带CR1220纽扣电池备用电源,配套可调时钟和电脑在线更新时钟程序样例。
4. 至少2路步进电机接口,可连接2个4相5线步进电机,可学习步进电机控制原理。
5. 至少包含2个74hc573锁存器,可进行静态显示和动态扫描,分别控制段锁存和位锁存。
6. 支持串行信号转并行信号的芯片。
7. 支持红绿双色8x8点阵,至少含3个HC595芯片驱动,可拔插使用,通常用于LED屏信号传输。
8. 带喇叭,可以播放音乐,替代有源蜂鸣器。
9. 至少2路直流电机接口,可学习直流电机的开关和调速控制。
2.4示波器
1. 双通道+1个外触发通道,每个通道都有独立的衰减开关控制。
2. 带宽大于等于100MHz,实时采样率大于等于1GSa/s,等效采样率大于等于50GSa/s。
3. 存储深度大于等于2Mpts。
4. 提供不少于3种光标模式,不少于32种自动测量参数。
5. 提供5种触发模式:边沿、脉冲、视频、斜率、交替,支持交替触发,两路扫描时间可分别调整,可同时观测频率相差超过100倍的信号。
6. 提供不少于6位硬件频率计实时计数显示。
7. 嵌入式在线帮助,屏幕保护功能。
8. 提供缺省设置快捷按钮,方便恢复出厂设置。
9. 具备数据记录仪功能,最大可记录大于等于7M个数据点,支持外部存储器扩展。
10. 通道菜单支持电流/电压显示切换,完全支持电流探头。
11. 提供不少于2组参考波形,不少于20组设置,不少于10组内部存储波形。
12. 存储/调出类型:设置、波形、CSV文件、位图。
13. 支持不少于12种语言显示。
2.5信号源
1. 双通道等性能信号输出。
2. 正弦波输出频率范围不少于1μHz~40MHz。
3. 采样率不少于≥1GSa/S。
4. 采用逐点输出技术。
5. 垂直分辨率不少于16位。
6. 可输出低抖动方波和脉冲波,支持调整脉冲波宽度和上升/下降沿。
7. 任意波形长度不小于8M点。
8. 方波频率不小于25MHz。
9. 高斯白噪声不小于120MHz。
10. 时基精度:±1ppm。
2.6其他设备
纳米智慧互动黑板、实训终端、视频监控、硬盘录像机、全千兆48口二层交换机、标准机柜、路由器、打印机、收纳柜、实训桌椅、实训室文化布置及系统集成。
第三部分 实训室空间设计
3.1 传感网应用开发实训室效果图
传感网应用开发实训室
传感网应用开发实训室
传感网应用开发实训室
传感网应用开发实训室建设方案
传感网应用开发实训室概述
物联网是我国战略性新兴产业的重要组成部分，《物联网“十二五”发展规划》圈定了10大领域重点示范工程，第一个关键技术创新工程提出“充分发挥企业主体作用，积极利用高校和研究所实验室的现有研究成果，在信息感知和信息处理技术领域追赶国际先进水平，在信息传输技术领域达到国际领先水平，增强信息安全保障能力，力争尽快突破关键核心技术，形成较为完备的物联网技术体系并实现产业化。”，表明传感网技术是构建物联网的基础和核心,处于极为重要的地位,需要作为国家战略方向来发展。
《“十四五”规划》 圈定物联网是我国7大数字经济重点产业之一，“将物联网感知设施、通信系统等纳入公共基础设施统一规划建设，推进市政公用设施、建筑等物联网应用和智能化改造。”是建设智慧城市和数字乡村的核心，是“十四五”规划和2035年远景目标之一。据工信部统计，传感网应用开发在其领域五年内需要的人才约为1 000 万。从产业需求看，物联网人才总体可分为研究型人才和工程应用型人才两类。
研究型人才主要为研究生层次或研究型高校所培养的毕业生，是各类“研究型企业”或“高新企业”的研发部、研究院所急需的人才。在高等院校和科研院所物联网研究型人才培养方面，偏重于研究型和创新型，具有跨学科复合型特点。工程应用型人才主要为各类中高职学校或信息类本科学院毕业生，以从事物联网系统设计、产品开发、物联网项目实施等为主，以系统设计、产品开发、工程项目策划与实施为主的企业，更应注重工程应用技术能力的培养，加强工程实践的实际训练，突出技术应用能力、培养创新能力。
随着近几年大量物联网应用系统开发完成，开始转向系统的实施与维护过程，物联网应用型人才的占比已赶上甚至超过了研发型人才需求。巨大的市场潜力，广阔的行业发展前景，急待提高的人员素质，为职业学校办好此朝阳专业建立信心和决心。很多高职院校抓住此良好环境和契机，建设好该新兴专业，传感器应用开发实训室是保障此专业能较好完成教学效果的前提和必要条件。
第一部分 前景
1.1传感网应用开发实训室就业前景
传感网应用开发是物联网产业链中基础性、关键性岗位，是最具物联网特征的专业技术岗位。 传感网涉及城市公共安全、公共卫生、安全生产、医疗保健、 工业控制、军事国防、智能交通、智慧城市、智能家居、环境监测、农业监测等领域。 传感网技术应用范围极为广泛,几乎覆盖了国民经济各个领域,是实现互联网和物理世界融合的关键技术之一。随着传感网与云计算、大数据、人工智能等技术的深度结合,其应用前景非常广阔。
1.2传感网应用开发实训室建设的需求分析和必要性
① 传感网技术具有广阔的应用前景,是实现物联网的关键技术之一。建设传感网应用开发实训室,可以培养学生的实际动手能力,使其掌握传感网系统设计、部署和应用开发的全过程。
② 目前传感网技术快速发展,但行业应用人才短缺。通过建设实训室,可以为相关行业培养应用型人才,提高学生就业竞争力。
③ 传感网系统设计和应用开发涉及多学科交叉,如传感器技术、嵌入式系统、网络通信、信号处理等。建立实训室可以形成完整的知识体系。
④ 实训室可以获得各类传感器、嵌入式平台、网络设备等硬件设备,让学生在真实环境中进行编程和调试,掌握系统集成方法。
⑤ 具备一定软件平台,可以进行应用开发和数据分析展示。学生可以在软硬件环境下进行项目设计,培养系统视角。
⑥ 实训室建设需要一定投入,但相比于社会培训费用,学校自主建设实训室可以降低学生实习成本。
⑦ 实训室的建设可以充分利用学校师资和科研优势,使教学和科研能够有效结合,提高人才培养质量。
实训室建设着眼于培养学生的物联网传感网应用开发技能。在继承传统实验室的数据采集、有线组网、无线通信、低功耗窄带组网通信、通讯协议设计与应用等课程基础上,实训室将强化从数据采集到系统开发的全流程训练,使学生从基础认知到实际项目应用迈进。实训室采购的设备和材料包括:面向传感网应用开发的实训套件、支持物联网全栈开发的智能实训平台、用于单片机应用开发的学习套件,以及电子实验所需的仪器设备、桌椅等。通过构建完整的实训环境,本实训室的建设目标是培养学生掌握物联网系统设计、分析和开发等高端技能。
第二部分传感网应用开发实训室介绍
2.1传感网应用开发实训套件
2.1.1、传感网应用开发实验平台
1) 平台配置3个不同安全电压等级的独立电源输出接口,以满足不同实验需求。
2) 平台内置集成电路实验面包板,可自由组装电路。
3) 平台经过可靠性验证,实验模块与平台之间采用弹性探针方式连接,确保信号传输稳定。
4) 平台采用磁性吸合的非固定连接方式,方便模块的拆装升级。
5) 平台可支持各类课程的实训教学。
6) 平台能实时监测实验模块的状态。
7) 平台符合传感网应用开发职业技能认证的培训要求。
8) 平台支持“通讯”和“自动”两种通信模式,一键切换,操作简便。
9) 可与PC和Android设备联机进行实验操作。
2.1.2、ZigBee协调器模块
1) 适用于 2.4GHz 频段\ IEEE 802.15.4、ZigBee 和 RF4CE 无线应用。
2) 支持 ZigBee 2007 和 ZigBee 2007 PRO 两种协议标准。
3) 配备 RS-232 串口进行数据通信。
4) 可应用于基于 2.4GHz IEEE 802.15.4 的系统、RF4CE 控制系统以及 ZigBee 系统。
5) 模块可以外接数字量输入端口、模拟量输入端口、数字量输入输出端口。
6) 支持点对点、星形、树形和广播等多种无线网络组网模式。
7) 配置 USB 2.0 的全速接口控制器。
2.1.3、ZigBee模块
1) 符合2.4GHz频段、IEEE 802.15.4、ZigBee和RF4CE无线标准。
2) 兼容ZigBee 2007和ZigBee 2007 PRO两个协议版本。
3) 模块可以外接数字量输入接口、模拟量输入接口和数字量输入输出接口。
4) 支持点对点、星形、树形和广播等多种无线网络组网模式。
5) 可应用于基于2.4GHz IEEE 802.15.4的系统、RF4CE控制系统以及ZigBee系统。
2.1.4、M3主控模块（CAN/485）
1) 支持国际标准化的CAN串行通信协议。
2) 通过CAN收发器芯片连接到物理总线。
3) 内置TVS/ESD保护(HBM ±2kV),防止驱动器输出短路。
4) 支持高速、低功耗和斜率控制三种工作模式。
5) 兼容ISO 11898-2标准。
6) 数据传输速率至少达到1Mbps。
7) 内置±16kV HBM等级的总线ESD保护。
8) 配备独立的RS-485串行通信总线,收发可控制。
9) 3.3V供电,兼容5V逻辑电平接口。
10) 总线可连接不少于120个节点。
11) 支持连接32个收发器的总线网络。
12) 传输速率可达到10Mbps以上。
2.1.5、NB-IoT模块
1) 内置32位Cortex-M3,主频范围32kHz至32MHz,包含64K Flash、16K RAM、4K EEPROM存储器,集成12位24通道ADC。
2) 支持900MHz(B8)和850MHz(B5)两种频段。
3) 可扩展连接各类传感器。
4) 提供SWD线级调试接口。
5) 支持节点独立供电。
6) 通过UART下载固件程序。
7) 可连接OLED液晶显示屏。
8) 支持AT指令集:3GPP TR 45.820以及扩展AT指令。
2.1.6、LoRa模块
1) 工作电压为3.3V或5V。
2) 无线工作频段为401-510MHz。
3) 支持连接SPI/I2C接口的OLED显示屏。
4) 采用LoRa调制方式,同时兼容FSK、GFSK、OOK等传统调制。
5) 提供不低于USB 2.0的全速接口。
6) 最大发射功率为19±1 dBm,接收灵敏度不低于-136±1dBm(250bps)。
7) 提供扩展接口,可连接各类传感器模块。
8) 支持硬件跳频技术(FHSS)。
2.1.7、蓝牙通讯模块
1) 采用 Bluetooth 4.0 标准芯片。
2) 射频工作在不低于 2.4GHz 的频段。
3) 无线传输速率可达到 2Mbps。
4) 可编程功率输出,最大可达到 4dBm。
5) 支持低功耗工作模式,外部中断可以唤醒系统。
2.1.8、Wi-Fi通讯模块
1) 符合 IEEE 802.11b/g/n 无线网络标准。
2) 使用32位的微控制器,支持80/160MHz主频,集成10bit高精度ADC,支持RTOS实时操作系统,内置TCP/IP协议栈。
3) 支持 WEP/TKIP/AES 加密算法。
4) 支持 Wi-Fi Direct 点对点直连。
5) 支持 WPA/WPA-PSK、WPA2/WPA2-PSK 安全机制。
6) 传输距离室内约50米,室外开阔地区约100米。
7) 支持 Station/SoftAP/SoftAP+Station 工作模式。
2.1.9、多功能底座
1) 支持USB供电,采用USB-B型母口。
2) 内置UART到USB 2.0的转接电路,实现模块与PC机间的数据通信。
3) 内置 1000mAh 的可充电锂电池,可通过滑动开关切换电池供电或USB供电,带充电管理功能,充电状态通过指示灯显示。
4) 具有一个RS-485接口,可将NB-IoT、LoRa等无线通信模块连接到其他带RS-485接口的设备上。
2.1.10、物联网网关
1) 处理器主频不低于580MHz,内置DDR2控制器、SPI接口、PCI-E控制器、TF卡接口等,具有丰富的硬件资源,可作为高端产品的高性能CPU。
2) 集成10/100自适应以太网,可直接实现LAN/WAN功能,每个收发器通过变压器连接到网口,符合IEEE802.3和IEEE802.3u标准。
3) 安全性:使用硬件加密芯片,包含EEPROM 阵列,可用于存储16 个密钥、证书、其他读/写、只读或密码数据、使用记录和安全配置。可通过多种方式限制对存储器各个部分的访问,并且可以锁定配置以防止更改。可通过标准I2C 接口1 Mb/s 的速度访问器件。芯片可采用椭圆曲线加密和ECDSA 签名协议实施完整的非对称(公钥/私钥)加密签名解决方案。该器件可对NIST 标准P256 主曲线进行硬件加速,并支持从高质量私钥生成到ECDSA 签名生成、ECDH 密钥协议和ECDSA 公钥签名验证的完整密钥生命周期。此外,芯片还可以在硬件中实施AES-128、SHA256 以及多种SHA 衍生品,如HMAC(SHA)、PRF(TLS 中的密钥派生功能)和HKDF。便于GCM 加密/解密/身份验证,支持Galois Field Multiply。
4) WIFI功能:
a) 符合IEEE 802.11b/g/n标准;
b) 支持2.4G 300MHz全功能无线路由;
c) 支持WEP/TKIP/AES数据加密;
d) 支持WPA/WPA-PSK、WPA2/WPA2-PSK安全机制;
e) 支持Wi-Fi Direct点对点连接;
f) 支持Station/SoftAP/SoftAP+Station模式;
g) 传输距离室内约50米,室外开阔地区约100米。
5)其他接口:电源接口,TF卡槽,4个RS-232接口,2个RS-485接口。
2.1.11、报警灯
2.1.12、灯泡
2.1.13、继电器模块
1) 包含两路控制继电器。
2) 继电器的参数为:
- 交流电压 240V 时,额定负载电流 7A;
- 直流电压 24V 时,额定负载电流 10A;
- 交流电压 110V 时,额定负载电流 10A。
2.1.14、可定义传感器（支持模拟输出）
1) 支持通过服务下发指令,自定义配置传感器类型、连接方式、传输协议和数据格式。
2) 可模拟多种传感器,并输出模拟信号。
3) 工作电压范围为12V DC,1A。
4) 支持WiFi和RS-485通信协议。
5) 输出接口:
a) 1路12位电流源输出,可编程为4-20mA、0-20mA或0-24mA,温漂±3ppm/°C ；
b) 1路12位DAC,最大采样率3.2Msps,最大输出电压3.3V；
c) ≥1路3.3V逻辑电平脉冲输出(非隔离)；
6) WiFi参数:
a) 兼容IEEE 802.11 b/g/n,内置TCP/IP协议栈；
b) 2.4GHz,支持WPA/WPA2；
c) 支持TCP/UDP/HTTP/FTP；
d) 支持Station/SoftAP/SoftAP+Station模式；
7) 尺寸不超过 90×70×60MM(含天线)。
2.1.15、模拟量传感模块
输出信号是电压型模拟量的传感器组合，用于光照度、气体浓度传感实验。
2.1.16、可燃性气体传感器
1) 回路工作电压为±5V,加热电压为24V直流电;
2) 测量范围为500~10000ppm;
3) 对甲烷、乙烷、丙烷等可燃气体具有高灵敏度;
4) 传感器灵敏度(电阻比)为0.60±0.05;
5) 加热器功率消耗不超过835mW。
2.1.17、空气质量传感器
1) 加热器工作电压为5V±0.2V,可为交流或直流电压;传感器回路工作电压为5V±0.2V直流电压。
2) 传感器灵敏度(电阻变化率)在0.15~0.5之间。
3) 对VOC、氨气、硫化氢等有高灵敏度。
4) 加热器功率消耗不超过280mW。
2.1.18、数字量传感模块
输出信号是数字量的传感器组合，用于温度、湿度、心率等传感实验。
2.1.19、温湿度光敏传感模块
1) 工作电压:3.3V或5V；
2) 使用电容式传感器测量相对湿度,带隙传感器测量温度；
3) 测量范围:湿度0-100%RH,温度-40°C至+123.8°C；
4) 默认分辨率为湿度12位、温度14位,可降低为湿度8位、温度12位；
5) 实现全量程标定；
6) 测量精度:湿度±3.0%RH,温度±0.4°C；
7) 暗电流不超过0.2μA；
8) 亮电流不超过4μA(Vdd=5V,10Lux,Rss=1kΩ)；
9) 两线式串行通信接口；
10) 光谱范围880-1050nm；
11) 最大功耗不超过50mW,正向电流不超过30μA 。
2.1.20、心率传感模块
1) 工作电压为 3.3V 或 5V；
2) 集成了心率监测和血氧监测功能；
3) 使用 I2C 通信接口,带中断信号输出,逻辑电平为 3.3V；
4) 采样率和 LED 电流可编程,低功耗设计。
2.1.21、开关量传感模块
输出信号是开关量的传感器组合，用于热释电红外、火焰、声音等传感实验。
2.1.22、声音传感模块
1) 灵敏度范围为-48~-66分贝；
2) 频响范围为50~20,000赫兹；
3) 声音信号强度阈值通过可调电位器设置；
4) 拾音特性为全向性；
5) 信噪比大于58分贝。
2.1.23、火焰传感模块
1) 探测波长范围为700~1100纳米;
2) 供电电压为3.3V或5.5V;
3) 探测距离大于1.5米;
4) 具有开关量输出和模拟量输出两种输出模式。
2.1.24、应用开发配件
包含线材、仿真器、接口转换器等配件。
2.2物联网全栈智能应用实训平台介绍
(一）、硬件资源
2.2.1、物联网实训工位
1) 符合人体工程学设计,便于学生进行设备安装、配置等实训操作。
2) 配置三组网孔操作面板(左、中、右),用于部署各类物联网设备,搭建物联网应用场景。
3) 配备强弱电供电系统,满足各物联网设备的供电需求。
4) 直流弱电系统具备短路保护,同电压直流弱电短路时自动断电,排除短路后自动恢复,不影响其他不同电压系统。
5) 面板可安装走线槽,方便学生布线。
6) 配备安全配电箱,带空气开关和漏电保护,实现一路电源输入、一路总控,确保安全可靠。
7)配备4套可移动实训桌椅,根据实训室大小定制。
2.2.2激光对射模组
该传感器用于检测不透明物的通过或接触。
1.工作电源：直流6～36V范围内可用；
2.安装直径：不少于12mm；
3.响应时间：＜3ms；
4.检测物体：任何不透明的物体；
5.输出电流：≤ 200mA；
6.壳体材料：金属外壳。
2.2.3、综合显示屏
1) 点间距不小于4.75毫米;
2) 分辨率不少于每平方米44321个点;
3) 显示单色,为红色;
4) 综合屏具有不小于128点的长分辨率、不小于64点的高分辨率、不小于8192个点的屏幕分辨率;
5) 工作电压范围 4.5至5.2伏;
6) 平均功耗不超过25瓦。
7) 最大功耗不超过100瓦;
2.2.4、高频读写器
1) 适用温度范围为-20°C至+60°C;
2) 支持符合ISO14443TypeA/B标准的非接触IC卡;
3) 卡触点的可使用次数不低于10万次;
4) 可为卡提供0-130mA的电流;
5) 与PC的通信方式为:Low Speed USB(USB 1.1)、Bus powered device、HID(USB无驱动);
2.2.5、UHF桌面发卡器
1) 供电方式:USB供电;
2) 工作频率:920-925兆赫,跳频间隔250千赫;
3) 发射功率不低于15分贝毫瓦;
4) 支持的协议:EPC GEN2/ ISO 18000-6C;
5) 功率消耗:小于2.5瓦;
6) 识别距离不小于30厘米至1厘米。
2.2.6、串口服务器
1) 不少于4个RS-232接口,不少于2个RS-485接口;
2) 支持串口服务器级联;
3) 支持串口信号15KV ESD保护;
4) 电源输入为12V直流电。
5) 支持ICMP、IP、TCP、UDP、DNS、DHCP、Telnet、HTTP等协议;
6) 可通过Web浏览器、Telnet、Console进行配置;
2.2.7、温湿度传感器
采用集成式设计,适用于暖通空调系统的室内温湿度监测。采用温度补偿电路和线性化电路提高精度。传感器性能可靠,使用寿命长,响应速度快。符合ROHS标准的无铅化要求。
1) 供电电压为24V直流电;
2) 测量精度:温度±0.5°C,湿度±3%RH;
3) 工作温度范围:0至100°C。
4) 量程范围:-10至60°C;
2.2.8、二氧化碳变送器（485型）
1) 平均电流:峰值为不超过200毫安,平均为85毫安;
2) 预热时间不超过3分钟;
3) 响应时间少于90秒;
4) 供电电压为7至24伏直流电;
5) 工作温度范围为0°C至50°C;
6) 工作湿度范围为0至95%RH;
7) 精度为±3%满量程于25°C时;
8) 温度漂移为每摄氏度0.2%满量程;
9) 稳定性不超过满量程的2%;
10) 重复性不超过满量程的1%。
2.2.9、光照度传感器
1) 供电电压为24伏直流电;
2) 输出为4-20毫安三线制;
3) 使用环境为0-50°C,相对湿度5-95%,无结露;
4) 存储环境为0-50°C,相对湿度5-95%,无结露。
5) 测量准确度不低于满量程的±5%;
6) 重复性测试误差为±4%满量程;
7) 温度系数为每摄氏度0.3%满量程;
2.2.10、ZIGBEE智能节点盒
ZigBee智能节点盒是一种基于ZigBee无线网络的物联网终端设备,采用TI CC2530 ZigBee芯片,工作在2.4GHz频段,兼容IEEE 802.15.4、ZigBee和RF4CE协议。外壳使用铝合金材质,结构坚固耐用,抗干扰性强。提供多路输入输出接口,实现≥2路数字量输入输出,≥2路模拟量输入,≥2路数字量输出。配备标准RS485接口,可通过USB连接PC进行数据通信。可选择外接电源供电或内置电池供电。主要应用于家居/建筑自动化、工业控制监测、低功耗无线传感器网络等领域。
1) 长宽高不超过 115 x 90 x 26 毫米;
2) 输入电压为5伏直流电;
3) 使用温度范围为-10至55摄氏度;
4) 电池容量不低于 1000毫安时;
5) 无线工作频率为2.4吉赫;
6) 兼容ZigBee 2007/PRO无线协议;
7) 传输距离不小于80米;
8) 接收灵敏度不低于-96分贝毫瓦。
9) 发射电流不超过34毫安(最大值);
10) 接收电流不超过25毫安(最大值);
2.2.11、ZigBee协调器（ZigBee3.0）
1) 采用32位RISC-V处理器,最高主频为48MHz;
2) 支持1M字节片上可编程Flash;
3) 内置硬件AES加密单元;
4) 带有射频前端模块(FEM),支持大于等于20dBm的输出功率;
5) 发射功率不小于8dBm,接收灵敏度不小于-90dBm;
6) 支持低功耗蓝牙5.0;
7) 兼容ZigBee 3.0通信协议。
2.2.12、温湿度光照传感器模块
1) 工作电压为3.3伏直流电;
2) 使用电容式传感器测量相对湿度,带隙传感器测量温度;
3) 湿度测量范围为0-100%RH,温度测量范围为-40至+123.8摄氏度;
4) 默认测量分辨率为温度14位、湿度12位,可以通过命令设置为温度12位、湿度8位;
5) 湿度测量精度±3.0%RH,温度测量精度±0.4摄氏度;
6) 采用全量程标定;
7) 暗电流不超过0.2微安;
8) 亮电流不超过4微安(供电5伏,10勒克斯,内阻1千欧);
9) 两线串行通信接口;
10) 光谱响应范围880-1050纳米;
11) 最大功耗不超过50毫瓦,正向电流不超过30微安。
2.2.13、人体感应传感器模块
人体传感器是一种通过检测移动人体释放的红外辐射来实现人体探测的热释电式传感器,主要由透镜、感光组件和感光电路组成。当移动人体进入检测范围时,会产生红外热辐射,感光组件接收到辐射产生电压变化,感光电路根据电压变化产生对应信号,从而实现对移动人体的探测。
1) 工作电压范围为5至20伏直流电;
2) 静态功耗不超过65微安;
3) 延迟时间可调,范围为0.3秒至10分钟;
4) 封锁时间不超过0.2秒;
5) 感应范围为小于120度锥形范围内7米距离;
6) 工作温度范围为-15至70摄氏度。
7) 电平输出高电平为3.3伏,低电平为0伏;
2.2.14、火焰传感器模块
火焰传感器能够探测700-1100纳米波段的近红外线,这属于短波近红外线(SW-NIR)的范围。
1) 探测波长范围为700-1100纳米;
2) 探测距离大于1.5米;
3) 供电电压范围为3至5.5伏。
2.2.15、开关量烟感探测器
1) 报警声音不低于85分贝;
2) 供电电压范围为9至28伏直流电;
3) 静态电流不超过200微安;
4) 报警时电流不超过50毫安。
2.2.16、风扇
1) 工作电压为24伏直流电;
2) 工作电流范围为0.09至0.25安培;
3) 转速范围为3000至4000转每分钟;
4) 导线为UL认证线材;正极线红色,负极线黑色;
5) 风量范围为24.42至34.18立方英尺每分钟;
6) 允许的环境温度范围为-10至+70摄氏度。
2.2.17、IoT网络数据采集器
该设备支持以太网和WiFi两种网络连接,可以采集≥3路模拟电流量输入信号,同时提供≥8路数字量输入和≥8路数字量输出,用于数字信号的采集或输出控制。
1) CPU: M3主控芯片;
2) 无线连接:集成ESP8266 WiFi模块;
3) 接口:
(1) RS485串口,至少1个；
(2) 10/100Mbps RJ45以太网端口,至少1个；
(3) 5-40V DC供电端口,至少1个；
(4) ≥8个24V数字量输入端口；
(5) ≥8个24V数字量输出端口；
(6) ≥3组24位ADC电流输入接口,每路最大20mA;或≥6个电压输入,每路最高2.5V；
(7) LED指示灯,2个；
(8) WiFi天线SMA接口,至少1个；
(9) 恢复出厂设置按键,至少1个。
2.2.18、四输入模拟量通讯模块
1. 端口数量：不少于4个；
2. 端口类型：模拟输入；
3. 端口电流：4-20毫安。
2.2.19、风速传感器
该风速传感器采用三杯式结构,外壳采用经过电镀喷塑处理的铝合金材质,以保证仪器具有良好的防腐和防侵蚀功能,能够长期使用不锈蚀。
技术指标:
1) 使用场景为室外,要求具备防水性能;
2) 量程为0-30米/秒;
3) 供电电压为12-24伏直流电;
4) 输出信号为4-20毫安标准电流信号。
5) 精度(电流输出型)≤1米/秒(0.2米/秒启动);
2.2.20、空气质量传感器模块
该空气质量传感器对空气中ppm级别的H2、CO等低浓度香烟污染物具有较高敏感度。
技术指标:
1) 可测量H2浓度范围:1-30ppm；
2) 工作温度范围:-10°C至50°C；
3) 输出信号:可变电阻；
4) 灵敏度:0.15-0.5(10ppm H2时的阻值比)；
5) 探头材质:金属网。
2.2.21、可燃气体传感器模块
可燃气体传感器是用于检测单一或多种可燃气体浓度的传感器。
技术指标:
1) 电路工作电压≤24V,可为交流或直流电;
2) 测量范围为500-10000ppm;
3) 加热器工作电压为5V±0.2V,可为交流或直流电;
4) 封装材料为塑料和双重金属SUS。
5) 灵敏度(电阻比)在0.55-0.65之间;
2.2.22、微波感应开关
1) 工作电压为24伏直流电;
2) 感应方式为主动式;
3) 静态功耗不超过0.5瓦;
4) 输出方式为继电器输出。
5) 工作温度范围为-20°C至+55°C;
2.2.23、NB-IOT模块
1) 内置32位Cortex-M3 MCU,主频范围32kHz至32MHz,内存包括64KB Flash、16KB RAM及4KB EEPROM,集成12位ADC,通道数达24个;
2) 支持B8(900MHz)、B5(850MHz)频段;
3) 通过UART下载固件;
4) 提供传感器扩展接口。
5) 支持3GPP TR 45.820及扩展AT指令;
6) 支持128x64及以上分辨率的OLED显示屏;
7) 提供SWD调试接口;
2.2.24、LORA模块
1) 模块工作电压为3.3V、5V;
2) 无线工作频段为401-510MHz;
3) 采用LoRa调制,同时支持FSK、GFSK、OOK等传统调制;
4) 板载32位M3内核MCU STM32L151C8,最高主频32MHz,内存包括64KB Flash、32KB RAM、4KB EEPROM,提供SWD调试接口,UART固件下载;
5) 与MCU通信接口为SPI;
6) 支持全速USB 2.0接口。
7) 支持SPI/I2C接口的1.3英寸128×64 OLED显示屏;
8) 提供传感器扩展接口,可连接各种实验箱传感器模块;
9) 无线发射功率最大19±1dBm,接收灵敏度-136±1dBm(250bps);
10) 支持硬件跳频(FHSS);
2.2.25、多功能底座
1) 支持USB供电,采用USB-B型母口;
2) 内置不低于1000mAh的可充电锂电池,可通过滑动开关切换电池供电和USB供电,带充电管理功能,充电状态通过指示灯提示;
3) 内置UART到USB 2.0转换电路,实现实验模块与PC机串口通信。
4) 至少具备1个RS-485接口,可将NB-IoT和LoRa等无线通信实验模块连接至其他带RS-485接口的设备;
2.2.26、UHF射频读写器
1) 充分兼容ISO18000-6B和EPC Class1 Gen2标准的电子标签;
2) 采用广谱跳频(FHSS)或定频发射;
3) 工作频率为902-928MHz,可根据不同国家或地区需求调整;
4) 低功耗设计,适配器可提供低电压供电;
5) 提供RS232用户接口。
6) 发射功率可达26dBm;
7) 读取距离1-3米;
2.2.27、低频读写器
1) 工作状态指示:LED灯,刷卡时闪亮提示;
2) 感应距离范围:1厘米至15厘米;
3) 输出数据格式:默认十进制数字10位,可按需定制;
4) 波特率:57600比特每秒;
5) 工作提示:蜂鸣器,刷卡时鸣叫一次;
6) 功耗:<0.2瓦。
2.2.28、RGB调光控制器
该装置利用MOS管输出不同占空比的周期信号来调节输出电压,实现调光、调压和调速功能。通过RS485通信接口,上位机可以控制该装置,实现家居灯光调节亮度和颜色等功能。
1) 工作电压范围:DC 7-30V；
2) 静态功耗:12V供电时约为0.01W；
3) 数据接口为RS485；
4) 输出频率可调范围为0.01Hz-10KHz,默认频率1KHz；
5) 单路最大输出电流5A,总输出电流不小于10A；
6) 输出功率不小于100W 。
2.2.29、RGB灯条
1) 工作电压为24伏直流电;
2) 工作电流小于240毫安;
3) 支持红绿蓝三种颜色。
4) LED视角大于100度;
2.2.30、USB HUB
1) 输出接口为不少于4个USB 3.0接口；
2) 输入接口为Micro USB 3.0制式；
3) 采用Micro USB供电。
2.2.31、光照噪声变送器
1) 直流供电电压范围:5-30V；
2) 最大功耗:≤1W；
3) 输出信号:支持4-20mA、RS485；
4) 测量范围:噪音 20-120dB,光照 0-65535Lux(4-20mA输出)、0-10万Lux(RS485输出)；
5) 响应时间:≤2秒；
6) 工作温度:-20°C至+60°C；
7) 工作湿度:5%-95%RH ；
8) 分辨率:
(1) 噪音 ≥1dB,测量误差 ±5%；
(2) 光照 ≥1lux,测量误差 ±10%。
2.2.32、三色报警灯
1) 工作电源为24V直流电;
2) 配置红绿黄三色LED灯;
3) 单灯最大电流0.1安培,最大功耗2.4瓦;
4) 工作环境温度范围-25°C至+55°C;
5) 抗振动能力:频率10-2000Hz,振幅1mm,加速度15g;
6) 防护等级不低于IP65;
7) 安装类别为三类;
8) 工作环境湿度不大于98%。
2.2.33、直流电动推杆
1) 电源为24伏直流电;
2) 工作行程不超过200毫米;
3) 最大推力不小于500牛顿;
4) 工作速度不低于20毫米/秒;
5) 工作频率不低于20%。
2.2.34、超声波传感器（485型）
该传感器采用封闭式分体防水结构的探头设计,具有一定的防尘防水保护等级,适用于潮湿、恶劣的测量环境。
1) 工作电压:5-24V DC；
2) 平均工作电流:≤15mA ；
3) 盲区距离:<5cm；
4) 对平面物体的测量范围:≥5-400cm；
5) 输出方式:RS485；
6) 常温下测量精度:±(1+0.3%*距离)cm；
7) 工作周期:可控制；
8) 探测角度:约60°；
9) 峰值电流:≤75mA 。
2.2.35、行程开关
1)运动形式为直动式自复位;
2)额定电流为5安培;
3)适用于380伏交流电和220伏直流电。
2.2.36、接近开关
1. 外形直径不小于：12mm；
2. 检测距离： ≤3mm；
3. 输出电流： ≤200mA；；
4. 电感式；
5. 工作电压：6～36V；
6. 圆柱形。
2.2.37、限位开关
1) 额定电流:3A；
2) 适用电压:380V AC、220V DC ；
3) 动作力:2-3.8N；
4) 防护等级:IP62及以上；
5) 重复定位精度:±0.05mm；
6) 复动力:至少1N。
2.2.38、二输入模拟量通讯模块
1) 端口数量不少于2个；
2) 端口类型为模拟输入；
3) 端口电流范围为4-20毫安。
2.2.39、北斗定位模块
1) 支持北斗定位；
2) 工作电源电压范围5~28V DC；
3) 至少1个RS-485串口,支持全双工和半双工通信；
4) 串口参数可通过命令配置；
5) 支持天线检测和短路保护。
2.2.40、双联继电器
1. 支持双通道继电器驱动和输出控制;
2. 继电器模块线圈的驱动电压DC 5V;
3. 输入兼容TTL、CMOS类型的逻辑电平;
4. 每路继电器模块可独立输出控制;
5. 驱动芯片的输出端带有钳位二极管。
2.2.41、百叶箱传感器
1) 采用MODBUS-RTU标准通信协议；
2) 工作电压范围:10-30V DC；
3) 温度量程:-40°C至+120°C,精度±0.5°C；
4) 输出为RS485信号；
5) 响应时间≤1秒；
6) 湿度量程:0-100%RH,精度±3%RH(在60%和25°C条件下) 。
2.2.42、485型电机调速器
1) 工作电压范围:8-24V DC；
2) 支持电源接反保护；
3) 支持过压保护；
4) 支持过流保护；
5) 支持两路电机接口；
6) 控制方式:Modbus RTU协议；
7) PWM频率范围:1-10KHz(默认10KHz)；
8) 每路最大工作电流≥3A；
9) 调速范围0-100%；
10) 支持电机过流检测；
11) 控制参数:方向、速度、停止、刹车 。
2.2.43、行程开关（单轮式）
该行程开关用于检测物体行程,实现自动控制或位移限制,并提供信号输出。
1. 额定工作电压:380V AC、220V DC；
2. 额定工作电流:0.30A AC、0.12A DC；
3. 约定发热电流:不超过5A；
4. 额定冲击耐受电压:不小于6000V；
5. 额定操作频率:不低于1200次/小时；
6. 通电持续频率:不低于40%。
2.2.44、ZigBee智能节点盒（I/O）
1) 主芯片:CC2531F256,256K Flash,内置USB控制器；
2) 无线频率≥2.4GHz ；
3) 无线协议:ZigBee 2007/PRO；
4) 传输距离:无遮挡情况下≥8米；
5) 接收灵敏度:-96DBm；
6) 串行通信:波特率115200,数据位≥8位,无校验,停止位1位 。
2.2.45、UWB TAG
1) CPU: M3主控芯片；
2) 无线功能:采用Decawave的DW1000超宽带(UWB)收发器,实现双向测距或TDOA定位,定位精度≥10厘米,支持不低于6.8Mbps的数据率,符合IEEE 802.15.4-4011 UWB标准,支持3.5-6.5GHz的4个信道,数据速率不低于110kbps、850kbps和6.8Mbps；
3) 接口和功能:
(1) 支持Mini USB接口(5V供电,SWD调试)；
(2) 内置≥1000mAh锂电池(USB充电)；
(3) LED指示灯；
(4) 蜂鸣器；
(5) 低功耗睡眠模式,支持唤醒；
(6) UWB Tag有硬件开关,支持关闭节电；
(7) UWB Tag支持与定位模块绑定分组。
2.2.46、UWB高精度定位模块
1) CPU: M3 主控芯片；
2) 无线功能:基于Decawave的DW1000 UWB收发器,实现双向测距或TDOA定位,定位精度≥10厘米,支持数据率≥6.8Mbps,符合IEEE 802.15.4-4011标准,支持3.5-6.5GHz的4个信道,数据速率≥110kbps、850kbps和6.8Mbps；
3) 接口:
(1) RS485接口,至少1个；
(2) Mini USB接口(支持5V输入和USB) ；
(3) 信号扩展插座；
(4) TTL串口插座；
(5) JTAG调试接口。
2.2.47、联动控制器
至少支持4路隔离开关量输入和4路继电器输出,采用RS485总线进行通信和控制。
1. 工作电压范围:7-30V DC；
2. 数据接口:RS485；
3. 触点容量:10A/30V DC, 10A/250V AC；
4. 电源指示:至少1个LED；
5. 输出指示:至少4个LED；
6. 触点寿命:≥100万次；
7. 工作温度范围:-40°C至+85°C。
2.2.48、水浸传感器
1) 供电电压:10-30V DC；
2) 输出信号:继电器常开触点输出; RS485 输出,Modbus-RTU 协议；
3) 工作温度范围:-20°C 至 +60°C；
4) 工作湿度范围:0-80%RH。
2.2.49、安全光幕传感器
1) 工作电压:12-24V DC；
2) 光轴间距不小于30mm；
3) 保护高度不小于150mm；
4) 输出信号:继电器；
5) 发射距离范围0.5-2.5米。
2.2.50、火焰探测器
该紫外线火灾传感器通过检测燃烧产生的紫外线来实现火灾报警。
1. 工作电压:额定24V DC,工作范围12-30V DC；
2. 输出形式:无源常开或常闭可选(PCB板JP1选择)；
3. 指示灯:监测时约5S闪亮一次,报警时常亮；
4. 光谱响应范围:180-290nm；
5. 输出控制:PCB板JP2可设置自锁或非自锁；
6. 触点容量:1A,24V DC；
7. 工作电流:监视≤10mA, 报警≤30mA。
2.2.51、电动锁头
该电磁锁用于实现自动门禁、门锁等功能,支持自动上锁,允许持续通电,广泛应用于抽屉、储物柜、展柜、自动贩卖机等设备。
1. 供电电压:12V DC；
2. 工作方式:通电解锁,断电弹出；
3. 锁舌行程:≥7mm；
4. 锁舌直径:≥8mm；
5. 锁舌吸力:≤1N(0.1KG)；
6. 通电时间:无限制 。
2.2.52、频闪指示灯（红）
该指示灯用于提供红色频闪警示功能。
1. 工作电压:12V DC；
2. 规格:红色频闪；
3. 工作温度范围:-25°C至+55°C ；
4. 固定方式:螺丝安装；
5. 闪光频率:90-130次/分钟；
6. 工作湿度范围:10%-95%RH(不凝结) 。
2.2.53、USB转串口线
该USB/RS232转换器兼容USB和RS232标准,无需外接电源。
1. 接口形式:USB A型公头,DB9公头；
2. 接口保护:支持±15KV ESD防静电保护。
2.2.54、频闪指示灯（黄）
该指示灯用于提供黄色频闪警示功能。
1. 工作电压:12V DC；
2. 规格:黄色频闪；
3. 工作温度范围:-25°C至+55°C；
4. 固定方式:螺丝安装；
5. 闪光频率:90-130次/分钟；
6. 工作湿度范围:10%-95%RH(不凝结)。
2.2.55、时间继电器
该时间继电器可以实现定点设备的延时启动、循环启动、自动控制等功能,支持复位和暂停功能。
1. 量程范围:0.1秒~99小时；
2. 使用海拔高度:<2000米；
3. 延时精度:≤0.3%±0.05秒；
4. 额定频率:50/60Hz；
5. 工作温度范围:-10°C~+50°C 。
2.2.56、延时继电器
该延时继电器用于提供电路延时接通等自动控制功能。
1. 工作方式:通电延时；
2. 延时范围:5秒-60秒/10分钟/60分钟/6小时；
3. 复位时间:≤1秒 ；
4. 工作温度范围:-5°C至+40°C。
2.2.57、报警键盘
1. 配合报警主机使用,具有防区状态、故障、布撤防、网络、通讯等5种指示灯；
2. 支持本地和遥控器等布撤防方式；
3. 支持查询防区状态、系统故障、程序版本、通讯参数等信息；
4. 支持对主机编程、布撤防、消警、旁路/旁路恢复、子系统操作、继电器操作、防区状态查询、步测模式等功能。
2.2.58、紧急按钮
1. 支持常开/常闭触点模式,一键触发紧急报警；
2. 设备无需外部供电；
3. 在电压≤250VDC,电流≤300mA的环境下工作；
4. 支持凸出墙体表面安装,螺丝固定；
5. 自带配套复位钥匙,报警后需确认警情,钥匙复位。
2.2.59、室内智能三鉴入侵探测器
1. 微波+被动红外+AI复合三技术探测器,采用信号分析技术有效防误报；
2. 采用多普勒效应+能量分析技术；
3. 微波采用X-Band平面天线；
4. 自动温度补偿,强大抗误报能力；
5. 抗白光技术,强度可达20000Lux；
6. 报警触发方式AND/OR可选；
7. 报警输出NC/NO可选；
8. SMT工艺,强抗磁干扰和射频干扰；
9. 防宠物≤25kg；
10. LED和脉冲计数可选；
11. 可调节微波探测范围。
2.2.60、声光警号
1. 声光一体报警,声光联动；
2. 超大音量,强威慑力；
3. 支持9-15V DC供电,工作电流≤300mA；
4. 高频闪灯,视觉报警更直观；
5. ABS外壳,具有一定阻燃性能。
(二）、软件资源
2.2.61、物联网中心网关软件
1. 支持南向对接各种Modbus协议物联网设备,通过容器化部署实现数据采集、设备控制和管理,提供操作界面。
2. 支持南向通过以太网连接串口服务器,采集和控制其下挂载的串口设备。
3. 支持南向对接CANbus协议物联网设备,通过容器化部署实现接收设备主动上报数据并管理。
4. 支持北向连接物联网云平台、边缘计算等系统,以及物联网应用,实现数据和指令的北向通信。
5. 支持南向对接ZigBee、WiFi、LoRa等无线协议物联网设备,通过容器化部署实现无线协议设备的数据采集、控制和管理。
2.2.62、AIoT平台
1. 仿真实训系统支持浏览器登录及PC端加密工具认证授权。
2. 仿真系统可开启实时验证连线错误的检测功能。
3. 仿真工作台以图形化形式布置虚拟套件,支持添加连线图方便教学。
4. 消息面板可查看设备通信信息。
5. 仿真硬件可产生定值或随机模拟数据。
6. 仿真套件包含有线/无线传感器、执行器、网关、RFID等部件。
7. 为每位用户提供独立虚拟机服务。
8. 用户可通过SSH终端接入虚拟机,部署中间件和微服务。
9. 应用平台可创建告警事件,支持确认、清除,具备5级等级。
10. 应用平台可监视设备连接状态。
11. 应用平台支持MQTT证书认证、设备身份认证、访问令牌认证等信息安全相关多种认证方式。
12. 平台支持部署ChipStack, HomeAssistant, EdgeX, NodeRed, Grafana, InfluxDB各类物联网平台组件。
13. 仿真实训系统具备存档导出和读档导入功能,支持随时保存和读取训练进度。
14. 实训结果支持加密工具认证存储和导出存储。
15. 仿真系统具备自动和手动检测模式,检测连接状态并显示结果。
16. 应用平台具备规则引擎,能够接收来自设备、设备生命周期事件、API事件、RPC请求等传入的数据,并创建规则节点和规则链对接收的数据进行过滤、转换和执行;可处理传入数据并创建规则。
17. 应用平台可创建添加数字量和模拟量仪表、地图组件、设备控件、图表、数据卡片等自定义数据看板完成数据可视化。
18. 应用平台支持存储时序数据。
19. 应用平台支持查询最新和特定时间段内的数据。
20. 应用平台可通过API和WebSocket查询或订阅数据。
21. 应用平台支持日志功能,记录用户对设备、规则引擎、数据看板记录各类操作日志。
22. 应用平台支持MQTT、COAP等协议采集数据。
23. 应用平台可向设备发送RPC调用。
2.2.63、物联网云平台
1. 实现家居情景模式设置、智能照明控制、环境控制、智能安防等功能。
2. 提供项目管理中心进行项目集中管理。
3. 支持PC、移动终端、智能网关等通过广域网登录云平台。
4. 支持新建物联网SaaS项目并自动生成授权API。
5. 提供多种默认项目案例地址配置,如智能家居、养殖等。
6. 兼容数字量Modbus、模拟量Modbus、Zigbee等常见节点。
7. 支持手动和默认两种物联网节点配置方案。
8. 支持查询节点状态和按需控制节点。
9. 支持15种以上常用传感器节点管理,支持人体、火焰、烟雾、红外、温度、光照、湿度、风速、大气压力、二氧化碳、空气质量、可燃气体、土壤温湿度、水温、液位传感器等;。
10. 云平台与云网关心跳轮询时间可设置。
11. 支持配置云网关,实现设备管理和编辑。
（三）、软性资源
1. 提供的设备需满足物联网技术应用竞赛要求,便于竞赛对接。
2. 提供的设备需满足物联网实训需求,如智慧农业、智能家居等领域。
3. 为学校提供实训基地、学生实习机会、教师培训锻炼机会。
4. 提供行业认证证书。
5. 提供的设备与系统需高度兼容。
6. 数据流采集系统需支持会话解析、协议解析、HTTP解析、TLS解析等功能。
7. 拓扑图可显示节点详细信息。
2.3单片机应用开发套件
1. 采用专用铝盒包装,尺寸大于等于31.6x19x8.7cm,满足单片机开发实训教学需求。
2. 配置含WiFi模块的主板,支持1个大尺寸共阳数码管,可学习数码管显示原理;支持大于等于8位共阴数码管。
3. 带CR1220纽扣电池备用电源,配套可调时钟和电脑在线更新时钟程序样例。
4. 至少2路步进电机接口,可连接2个4相5线步进电机,可学习步进电机控制原理。
5. 至少包含2个74hc573锁存器,可进行静态显示和动态扫描,分别控制段锁存和位锁存。
6. 支持串行信号转并行信号的芯片。
7. 支持红绿双色8x8点阵,至少含3个HC595芯片驱动,可拔插使用,通常用于LED屏信号传输。
8. 带喇叭,可以播放音乐,替代有源蜂鸣器。
9. 至少2路直流电机接口,可学习直流电机的开关和调速控制。
2.4示波器
1. 双通道+1个外触发通道,每个通道都有独立的衰减开关控制。
2. 带宽大于等于100MHz,实时采样率大于等于1GSa/s,等效采样率大于等于50GSa/s。
3. 存储深度大于等于2Mpts。
4. 提供不少于3种光标模式,不少于32种自动测量参数。
5. 提供5种触发模式:边沿、脉冲、视频、斜率、交替,支持交替触发,两路扫描时间可分别调整,可同时观测频率相差超过100倍的信号。
6. 提供不少于6位硬件频率计实时计数显示。
7. 嵌入式在线帮助,屏幕保护功能。
8. 提供缺省设置快捷按钮,方便恢复出厂设置。
9. 具备数据记录仪功能,最大可记录大于等于7M个数据点,支持外部存储器扩展。
10. 通道菜单支持电流/电压显示切换,完全支持电流探头。
11. 提供不少于2组参考波形,不少于20组设置,不少于10组内部存储波形。
12. 存储/调出类型:设置、波形、CSV文件、位图。
13. 支持不少于12种语言显示。
2.5信号源
1. 双通道等性能信号输出。
2. 正弦波输出频率范围不少于1μHz~40MHz。
3. 采样率不少于≥1GSa/S。
4. 采用逐点输出技术。
5. 垂直分辨率不少于16位。
6. 可输出低抖动方波和脉冲波,支持调整脉冲波宽度和上升/下降沿。
7. 任意波形长度不小于8M点。
8. 方波频率不小于25MHz。
9. 高斯白噪声不小于120MHz。
10. 时基精度:±1ppm。
2.6其他设备
纳米智慧互动黑板、实训终端、视频监控、硬盘录像机、全千兆48口二层交换机、标准机柜、路由器、打印机、收纳柜、实训桌椅、实训室文化布置及系统集成。
第三部分 实训室空间设计
3.1 传感网应用开发实训室效果图
传感网应用开发实训室
传感网应用开发实训室
传感网应用开发实训室
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