物联网环境监测实验室建设解决方案.doc

物联网环境监测实验室建设解决方案目录环境监测实验室方案概述1环境监测实验室主要功能1环境监测实验室方案概述 物联网环境监测实验室方案设计理念是在实现物联网理论教学的基础上结合实际环境监测应用进行体验式教学，激发学生学习兴趣。 该方案提供该关于物联网环境监测的整体设计以及其设计原理图，而且开放足够多的端口和丰富、完善的接口函数以及二次开发包，为教师、学生提供了一个开放的环境平台去学习和研究。 该实验室可以满足学校物联网技术/通信工程专业开设的物联网导论、传感器原理及应用、无线传感器网络及应用、物联网工程及应用、物联网标准与中间件技术、物联网应用系统设计等课程的实践实训教学需要，并为学生或教师的物联网技术应用项目开发提供平台。环境监测实验室主要功能 下图1是物联网环境监测实验室功能总体框图：图1物联网工程实验室总体框图 物联网环境监测实验室以光载无线交换机为核心，构建WiFi无线局域网，覆盖物联网实验室及其周边区域，加上实验室的有线网络交换机、网络路由器，从而建立有线网络、无线局域网的无缝覆盖。 实验室设备包含三种数传模式（WiFi、Zigbee、有线）环境监测传感器，形成一套覆盖三个层次的物联网教学平台。同时，其它内置WiFi模块的各种手持设备（笔记本电脑、手机等）也能无线接入该实验平台，成为物联网实验设备的一部分；师生教学、科研实践开发的其它感知模块，通过与标准的WiFi设备服务器连接，也能轻易接入该实验平台，完成测试、验证。物联网网络层课程教学 由光载无线交换机组成的物联网网络层可完成以下教学内容： A、有线局域网组网 B、无线局域网组网 C、有线与无线局域网混合组网 D、物联网信息平台组装与测试 E、无线信号测试与分布 2.2不同数传模式课程教学 针对配置三种数传模式的环境监测传感器，开放其接口程序代码，可完成以下教学： A、USB、RS232有线传输原理与开发教学，其中包括开发环境搭建、固件程序设计、驱动程序开发和应用程序开发； B、Zigbee协议栈介绍、Zigbee网络拓扑、开发环境的搭建； C、IEEE802.11协议介绍、接口程序代码开发、串口WiFi设备服务器设计。 2.3物联网应用层软件教学风速采集 风速测试系统主要由风速传感器（RS485输出）、zigbee协调器、zigbee采集器和WiFi设备服务器组成。 风速传感器可安装在实验室外墙窗口，可连续监测安装地点的风速、风量（风量=风速X横截面积）大小，能够对所处巷道的风速风量进行实时显示，是实际工业应用上矿井通风安全参数测量的重要仪表。本次系统主要通过Zigbee组网方式进行风速数据的采集。 A、通过本地有线、或无线网络，以及远程授权登陆服务器监控软件，实施对实验室的实时风速监控； B、完成风速数据采集、上位机软件操作、上位机软件开发设计。 2.4物联网应用层软件教学烟雾监测 该系统由烟雾传感器、zigbee协调器、zigbee采集器和WiFi设备服务器组成。 在教室前后两面墙壁上各安装一个烟幕传感器，采用Zigbee组网方式对教室里面烟幕的数据采集。 A、通过本地有线、或无线网络，以及远程授权登陆服务器监控软件，实施对实验室的实时烟雾监控； B、完成烟雾数据采集、上位机软件操作、上位机软件开发设计。 2.5物联网应用层软件教学光照采集 该系统由光照传感器、zigbee协调器、zigbee采集器和WiFi设备服务器组成。 在教室四面墙壁上各安装一个光照传感器，采用Zigbee组网方式对教室里面光的数据采集。 A、通过本地有线、或无线网络，以及远程授权登陆服务器监控软件，实施对实验室的实时光照监控； B、完成光照数据采集、上位机软件操作、上位机软件开发设计。 2.6物联网应用层软件教学温湿度监测 该系统由温湿度传感器和WiFi设备服务器组成。 在教室四面墙壁上各安装一个温湿度传感器，采用外接WiFi设备服务器，通过WiFi组网方式对教室里面环境噪声的数据采集。 A、通过本地有线、或无线网络，以及远程授权登陆服务器监控软件，实施对实验室的实时温湿度监控； B、完成温湿度数据采集、上位机软件操作、上位机软件开发设计。 2.7物联网应用层软件教学环境噪声监测 该系统由环境噪声自动监测系统、WiFi设备服务器组成。 在教室中央墙壁上安装一个环境噪声监测系统，采用外接WiFi设备服务器，通过WiFi组网方式对教室里面环境噪声的数据采集。 A、通过本地有线、或无线网络，以及远程授权登陆服务器监控软件，实施对实验室的实时噪声监控； B、完成环境噪声数据采集、上位机软件操作、上位机软件开发设计。 2.8物联网应用层软件教学辐射监测 该系统由太阳辐射传感器、WiFi设备服务器组成。 在教室窗口安装一个太阳辐射传感器，通过WiFi设备服务器，传输WiFi信号实现对太阳辐射信号的采集。 A、通过本地有线、或无线网络，以及远程授权登陆服务器监控软件，实施对实验室的实时辐射监控； B、完成太阳辐射数据采集、上位机软件操作、上位机软件开发设计。 2.9物联网应用层软件教学雨量监测 该系统由雨量传感器组成。 在教室窗口外安装一个雨量传感器，采用有线数传方式对雨量数据采集。 A、完成雨量数据采集、上位机软件操作、上位机软件开发设计。 2.10物联网应用层软件教学气压监测 该系统由大气压力传感器组成。 在教室讲台那面墙壁上安装一个大气压力传感器，采用有线数传模式对大气压力进行采集。 A、完成大气压力数据采集、上位机软件操作、上位机软件开发设计。3、环境监测实验室主要设备 3.1光载无线交换机及其分布式天线系统 环境监测实验室主要设备光载无线交换机及其配套设备远端射频单元为广州飞瑞敖电子科技有限公司的核心产品，用于实现WiFi无线射频信号的远距离、大范围的光纤分布，是物联网无线网络分布的主要分布方式。 光载无线交换机安装在物联网环境监测实验室内的落地式网络机柜里面，与原本有线布线网络连接，接入学院已有的计算机网络。光载无线交换机内置2个WiFi接入点（AP）（所有网络协议处理、基带数据处理、射频信号处理都集中在光载无线交换机内），通过模拟光纤链路将WiFi射频信号分布至物联网实验室，在实验室里面安装2个远端射频单元，完成全实验室的WiFi无线覆盖，将实验设备和各类WiFi终端接入统一的WiFi无线局域网，构成整体物联网工程平台。 3.2物联网工程实验平台服务器 为实现物联网工程实验平台的统一管理、实验室实验设备等管控、以及开展功能复杂的综合设计和科研项目，在实验楼的信息网络中心办公室配置一台服务器。该服务器安装系统软件，及物联网工程实验的服务器端软件，提供本地、或远程访问服务，并实施对物联网实验的监控和设备管理。