一種智能環(huán)境感控實(shí)驗(yàn)平臺(tái)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用教學(xué)技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種智能環(huán)境感控實(shí)驗(yàn)平臺(tái)。
【背景技術(shù)】
[0002]物聯(lián)網(wǎng)是通過信息傳感設(shè)備，按約定的協(xié)議實(shí)現(xiàn)人與人、人與物、物與物全面互聯(lián)的網(wǎng)絡(luò)，作為互聯(lián)網(wǎng)、傳統(tǒng)電信網(wǎng)的延伸，近年來物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)發(fā)展迅速，物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用作為一門學(xué)科被引入到教學(xué)中來。但由于物聯(lián)網(wǎng)較抽象，僅通過課堂講授很難真正理解，而一些傳統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)平臺(tái)存在設(shè)備簡單、功能單一、實(shí)用性差的缺點(diǎn)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]針對上述技術(shù)問題，本發(fā)明的目的在于提供一種智能環(huán)境感控實(shí)驗(yàn)平臺(tái)，通過給定的傳感器模塊、響應(yīng)模塊、無線傳感器網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)節(jié)點(diǎn)、綜合電源模塊、配套軟件等完成物聯(lián)網(wǎng)實(shí)際應(yīng)用方面的學(xué)習(xí)，從感知、網(wǎng)絡(luò)和應(yīng)用三個(gè)層面對學(xué)生進(jìn)行培養(yǎng)，理論與實(shí)際相結(jié)合，通過把物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)應(yīng)用于實(shí)際系統(tǒng)，在不同層面上提高學(xué)生物聯(lián)網(wǎng)相關(guān)開發(fā)實(shí)際動(dòng)手能力，使學(xué)生從不同角度全面深入地理解物聯(lián)網(wǎng)及其應(yīng)用。為達(dá)此目的，本發(fā)明采用以下技術(shù)方案:
[0004]一種智能環(huán)境感控實(shí)驗(yàn)平臺(tái)，具體包括:
[0005]傳感器模塊，包括傳感器和變送器，用于對需要檢測的物理量進(jìn)行測量，并對測量的數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，將處理后的數(shù)據(jù)提供給無線傳感器網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)節(jié)點(diǎn)；
[0006]無線傳感器網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)節(jié)點(diǎn)，包括MCU、射頻芯片和輔助電路，用于通過程序的控制實(shí)現(xiàn)傳感器模塊數(shù)據(jù)的采集、響應(yīng)模塊的控制、無線通信傳輸；
[0007]響應(yīng)模塊，包括驅(qū)動(dòng)板、控制板和終端設(shè)備，用于根據(jù)無線傳感器網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)節(jié)點(diǎn)的控制實(shí)現(xiàn)終端設(shè)備工作；
[0008]綜合電源模塊，用于為傳感器模塊、響應(yīng)模塊、無線傳感器網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)節(jié)點(diǎn)提供電源供應(yīng)；
[0009]配套軟件，包括傳感器模塊的驅(qū)動(dòng)軟件、響應(yīng)模塊的驅(qū)動(dòng)軟件、傳感器模塊和響應(yīng)模塊的實(shí)際使用例程，用于提供使傳感器模塊和響應(yīng)模塊正常運(yùn)行的軟件。
[0010]特別地，所述傳感器模塊包括采用I2C接口和采用UART接口的數(shù)字型和模擬型傳感器。
[0011]特別地，所述響應(yīng)模塊的終端設(shè)備采用直流電機(jī)和步進(jìn)電機(jī)。
[0012]特別地，所述無線傳感器網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)節(jié)點(diǎn)結(jié)合了一個(gè)物聯(lián)網(wǎng)的操作系統(tǒng)TinyOS。
[0013]特別地，所述綜合電源模塊具有多路不同電壓等級(jí)的輸出。
[0014]本發(fā)明提出的一種智能環(huán)境感控實(shí)驗(yàn)平臺(tái)，通過給定的傳感器模塊、響應(yīng)模塊、無線傳感器網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)節(jié)點(diǎn)、綜合電源模塊、配套軟件等完成物聯(lián)網(wǎng)實(shí)際應(yīng)用方面的學(xué)習(xí)，從感知、網(wǎng)絡(luò)和應(yīng)用三個(gè)層面對學(xué)生進(jìn)行培養(yǎng)，理論與實(shí)際相結(jié)合，通過把物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)應(yīng)用于實(shí)際系統(tǒng)，在不同層面上提高學(xué)生物聯(lián)網(wǎng)相關(guān)開發(fā)實(shí)際動(dòng)手能力，使學(xué)生從不同角度全面深入地理解物聯(lián)網(wǎng)及其應(yīng)用。
【附圖說明】
[0015]圖1是本發(fā)明實(shí)施例提供的智能環(huán)境感控實(shí)驗(yàn)平臺(tái)感知功能的構(gòu)成示意圖；
[0016]圖2是本發(fā)明實(shí)施例提供的智能環(huán)境感控實(shí)驗(yàn)平臺(tái)響應(yīng)功能的構(gòu)成示意圖；
[0017]圖3是本發(fā)明實(shí)施例提供的智能環(huán)境感控實(shí)驗(yàn)平臺(tái)的整體構(gòu)成示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0018]下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對本發(fā)明作進(jìn)一步說明?？梢岳斫獾氖?，此處所描述的具體實(shí)施例僅僅用于解釋本發(fā)明，而非對本發(fā)明的限定。另外還需要說明的是，為了便于描述，附圖中僅示出了與本發(fā)明相關(guān)的部分而非全部內(nèi)容。
[0019]本實(shí)施例中智能環(huán)境感控實(shí)驗(yàn)平臺(tái)具體包括:傳感器模塊、無線傳感器網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)節(jié)點(diǎn)、響應(yīng)模塊、綜合電源模塊、配套軟件。
[0020]所述傳感器模塊包括二氧化碳傳感器、溫濕度傳感器和光照傳感器，以及每個(gè)傳感器都具有的相應(yīng)的變送器，傳感器分別采集環(huán)境中的二氧化碳、溫濕度和光照度指標(biāo)的數(shù)據(jù)，變送器將傳感器采集的數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，通過相應(yīng)的接口發(fā)送到無線傳感器網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)節(jié)點(diǎn)。其中，二氧化碳和溫濕度傳感器采用數(shù)字型傳感器，二氧化碳傳感器采用I2C接口，溫濕度傳感器采用UART接口 ；光照傳感器為模擬型傳感器，采用電壓模擬采樣接口。
[0021]所述無線傳感器網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)節(jié)點(diǎn)包括MCU、射頻芯片和輔助電路，基礎(chǔ)節(jié)點(diǎn)把從傳感器模塊獲取的感知數(shù)據(jù)通過無線的方式傳輸給控制響應(yīng)模塊的基礎(chǔ)節(jié)點(diǎn)，該節(jié)點(diǎn)結(jié)合感知數(shù)據(jù)進(jìn)行編程，可以實(shí)現(xiàn)閾值的判斷，從而輸出相應(yīng)的驅(qū)動(dòng)信號(hào)到響應(yīng)模塊，實(shí)現(xiàn)對響應(yīng)模塊的控制。整個(gè)平臺(tái)中，節(jié)點(diǎn)的使用數(shù)量、通信方式、傳感器的使用、響應(yīng)模塊的使用都可以任意搭配，從而實(shí)現(xiàn)不同的功能。
[0022]所述響應(yīng)模塊包括灌溉微型水泵和直流電機(jī)控制板、進(jìn)氣微型風(fēng)扇和直流電機(jī)控制板、卷簾微型步進(jìn)電機(jī)和步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)板，直流電機(jī)控制板和步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)板把從無線傳感器網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)節(jié)點(diǎn)獲得的控制指令轉(zhuǎn)化為電壓信號(hào)輸出到灌溉微型水泵、進(jìn)氣微型風(fēng)扇和卷簾微型步進(jìn)電機(jī)，驅(qū)動(dòng)電機(jī)工作。
[0023]所述綜合電源模塊最大輸出電流10A，輸入電壓AC220V，50HZ，輸出電壓提供3V、5V、12V多路，其中12V為可開斷的電源輸出，該綜合電源模塊為傳感器模塊、響應(yīng)模塊、無線傳感器網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)節(jié)點(diǎn)提供電源供應(yīng)。
[0024]所述配套軟件包括傳感器模塊的驅(qū)動(dòng)軟件、響應(yīng)模塊的驅(qū)動(dòng)軟件、傳感器模塊和響應(yīng)模塊的實(shí)際使用例程，提供使傳感器模塊和響應(yīng)模塊正常運(yùn)行的軟件；
[0025]需要說明的是，本實(shí)施例中智能環(huán)境感控實(shí)驗(yàn)平臺(tái)還具有說明書和相關(guān)配件。所述說明書包括傳感器模塊的軟硬件說明、響應(yīng)模塊的軟硬件說明、平臺(tái)整體實(shí)例的軟硬件搭建說明，說明整個(gè)平臺(tái)的軟硬件操作；所述相關(guān)配件，包含展示臺(tái)、主板、螺絲刀、螺絲、編程器、連接線、調(diào)試線、電源適配器，輔助完成實(shí)驗(yàn)平臺(tái)硬件的搭建和軟件的下載。
[0026]本實(shí)施例中針對該智能環(huán)境感控實(shí)驗(yàn)平臺(tái)實(shí)現(xiàn)功能的不同，具體實(shí)驗(yàn)過程如下:
[0027]如圖1所示，圖1是本發(fā)明實(shí)施例提供的智能環(huán)境感控實(shí)驗(yàn)平臺(tái)的感知功能的構(gòu)成示意圖。
[0028]本實(shí)施例中智能環(huán)境感控實(shí)驗(yàn)平臺(tái)的感知功能的構(gòu)成包括:綜合電源模塊、變送器、二氧化碳傳感器、溫濕度傳感器、光照傳感器、無線傳感器網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)節(jié)點(diǎn)。在有電源供電的情況下，傳感器采集相應(yīng)的數(shù)據(jù)，并由變送器處理。無線傳感器網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)節(jié)點(diǎn)通過相應(yīng)的接口與變送器數(shù)據(jù)交互，從而實(shí)現(xiàn)感知數(shù)據(jù)的采集，然后把感知的數(shù)據(jù)通過無線的方式發(fā)送出去，完成感知功能。
[0029]如圖2所示，圖2是本發(fā)明實(shí)施例提供的智能環(huán)境感控實(shí)驗(yàn)平臺(tái)的響應(yīng)功能的構(gòu)成示意圖。
[0030]本實(shí)施例中智能環(huán)境感控實(shí)驗(yàn)平臺(tái)的響應(yīng)功能的構(gòu)成包括:綜合電源模塊、控制板、驅(qū)動(dòng)板、微型水泵、微型風(fēng)扇、微型步進(jìn)電機(jī)、無線傳感器網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)節(jié)點(diǎn)。在有電源的情況下，無線傳感器網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)節(jié)點(diǎn)通過程序控制實(shí)現(xiàn)對微型水泵、微型風(fēng)扇、微型步進(jìn)電機(jī)的控制，完成響應(yīng)功能。
[0031]如圖3所示，圖3是本發(fā)明實(shí)施例提供的智能環(huán)境感控實(shí)驗(yàn)平臺(tái)的整體構(gòu)成示意圖；
[0032]本實(shí)施例中智能環(huán)境感控實(shí)驗(yàn)平臺(tái)的整體構(gòu)成包括:無線傳感器網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)節(jié)點(diǎn)、傳感器模塊、響應(yīng)模塊和綜合電源模塊。傳感器模塊感知當(dāng)前區(qū)域的環(huán)境參數(shù)，并把感知數(shù)據(jù)傳輸給基礎(chǔ)節(jié)點(diǎn)?；A(chǔ)節(jié)點(diǎn)把獲取到的感知數(shù)據(jù)通過無線的方式傳輸給控制響應(yīng)模塊的基礎(chǔ)節(jié)點(diǎn)，該節(jié)點(diǎn)結(jié)合感知數(shù)據(jù)進(jìn)行編程，可以實(shí)現(xiàn)閾值的判斷，從而輸出相應(yīng)的驅(qū)動(dòng)信號(hào)到響應(yīng)模塊，實(shí)現(xiàn)對響應(yīng)模塊的控制。
[0033]需要說明的是，整個(gè)實(shí)驗(yàn)平臺(tái)中，節(jié)點(diǎn)的使用數(shù)量、通信方式、傳感器的使用、響應(yīng)模塊的使用都可以任意搭配，從而實(shí)現(xiàn)不同的功能。
[0034]本發(fā)明的技術(shù)方案中所有電氣元件都模塊化、規(guī)范化，對外只提供統(tǒng)一的接線端子，使實(shí)際操作簡潔方便，也方便模塊的擴(kuò)展、搭配；將現(xiàn)實(shí)的項(xiàng)目模型化，具有現(xiàn)實(shí)的應(yīng)用價(jià)值，搭配軟硬件設(shè)備和教學(xué)軟件、說明書，真正實(shí)現(xiàn)了物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用的教學(xué)，把物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)實(shí)際應(yīng)用于教學(xué)，理論聯(lián)系實(shí)際，使教學(xué)效果更突出。
[0035]注意，上述僅為本發(fā)明的較佳實(shí)施例及所運(yùn)用技術(shù)原理。本領(lǐng)域技術(shù)人員會(huì)理解，本發(fā)明不限于這里所述的特定實(shí)施例，對本領(lǐng)域技術(shù)人員來說能夠進(jìn)行各種明顯的變化、重新調(diào)整和替代而不會(huì)脫離本發(fā)明的保護(hù)范圍。因此，雖然通過以上實(shí)施例對本發(fā)明進(jìn)行了較為詳細(xì)的說明，但是本發(fā)明不僅僅限于以上實(shí)施例，在不脫離本發(fā)明構(gòu)思的情況下，還可以包括更多其他等效實(shí)施例，而本發(fā)明的范圍由所附的權(quán)利要求范圍決定。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種智能環(huán)境感控實(shí)驗(yàn)平臺(tái)，其特征在于包括: 傳感器模塊，包括傳感器和變送器，用于對需要檢測的物理量進(jìn)行測量，并對測量的數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，將處理后的數(shù)據(jù)提供給無線傳感器網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)節(jié)點(diǎn)； 無線傳感器網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)節(jié)點(diǎn)，包括MCU、射頻芯片和輔助電路，用于通過程序的控制實(shí)現(xiàn)傳感器模塊數(shù)據(jù)的采集、響應(yīng)模塊的控制、無線通信傳輸； 響應(yīng)模塊，包括驅(qū)動(dòng)板、控制板和終端設(shè)備，用于根據(jù)無線傳感器網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)節(jié)點(diǎn)的控制實(shí)現(xiàn)終端設(shè)備工作； 綜合電源模塊，用于為傳感器模塊、響應(yīng)模塊、無線傳感器網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)節(jié)點(diǎn)提供電源供應(yīng); 配套軟件，包括傳感器模塊的驅(qū)動(dòng)軟件、響應(yīng)模塊的驅(qū)動(dòng)軟件、傳感器模塊和響應(yīng)模塊的實(shí)際使用例程，用于提供使傳感器模塊和響應(yīng)模塊正常運(yùn)行的軟件。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的智能環(huán)境感控實(shí)驗(yàn)平臺(tái)，其特征在于所述傳感器模塊包括采用I2C接口和采用UART接口的數(shù)字型和模擬型傳感器。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的智能環(huán)境感控實(shí)驗(yàn)平臺(tái)，其特征在于所述響應(yīng)模塊的終端設(shè)備米用直流電機(jī)和步進(jìn)電機(jī)。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的智能環(huán)境感控實(shí)驗(yàn)平臺(tái)，其特征在于所述無線傳感器網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)節(jié)點(diǎn)結(jié)合了一個(gè)物聯(lián)網(wǎng)的操作系統(tǒng)TinyOS。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的智能環(huán)境感控實(shí)驗(yàn)平臺(tái)，其特征在于所述綜合電源模塊具有多路不同電壓等級(jí)的輸出。
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種智能環(huán)境感控實(shí)驗(yàn)平臺(tái)，該實(shí)驗(yàn)平臺(tái)包括：傳感器模塊、無線傳感器網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)節(jié)點(diǎn)、響應(yīng)模塊、綜合電源模塊和配套軟件。本發(fā)明從感知、網(wǎng)絡(luò)和應(yīng)用三個(gè)層面對學(xué)生進(jìn)行培養(yǎng)，理論與實(shí)際相結(jié)合，通過把物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)應(yīng)用于實(shí)際系統(tǒng)，在不同層面上提高學(xué)生物聯(lián)網(wǎng)相關(guān)開發(fā)實(shí)際動(dòng)手能力，使學(xué)生從不同角度全面深入地理解物聯(lián)網(wǎng)及其應(yīng)用，完成物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用方面的學(xué)習(xí)。
【IPC分類】G09B19-00
【公開號(hào)】CN104575168
【申請?zhí)枴緾N201410830964
【發(fā)明人】曹鵬飛, 韓建康, 毛續(xù)飛
【申請人】無錫清華信息科學(xué)與技術(shù)國家實(shí)驗(yàn)室物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)中心
【公開日】2015年4月29日
【申請日】2014年12月26日