一种智能环境感控实验平台的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及物联网应用教学技术领域，尤其涉及一种智能环境感控实验平台。
【背景技术】
[0002]物联网是通过信息传感设备，按约定的协议实现人与人、人与物、物与物全面互联的网络，作为互联网、传统电信网的延伸，近年来物联网技术发展迅速，物联网应用作为一门学科被引入到教学中来。但由于物联网较抽象，仅通过课堂讲授很难真正理解，而一些传统的实验平台存在设备简单、功能单一、实用性差的缺点。
【发明内容】
[0003]针对上述技术问题，本发明的目的在于提供一种智能环境感控实验平台，通过给定的传感器模块、响应模块、无线传感器网络基础节点、综合电源模块、配套软件等完成物联网实际应用方面的学习，从感知、网络和应用三个层面对学生进行培养，理论与实际相结合，通过把物联网技术应用于实际系统，在不同层面上提高学生物联网相关开发实际动手能力，使学生从不同角度全面深入地理解物联网及其应用。为达此目的，本发明采用以下技术方案:
[0004]一种智能环境感控实验平台，具体包括:
[0005]传感器模块，包括传感器和变送器，用于对需要检测的物理量进行测量，并对测量的数据进行处理，将处理后的数据提供给无线传感器网络基础节点；
[0006]无线传感器网络基础节点，包括MCU、射频芯片和辅助电路，用于通过程序的控制实现传感器模块数据的采集、响应模块的控制、无线通信传输；
[0007]响应模块，包括驱动板、控制板和终端设备，用于根据无线传感器网络基础节点的控制实现终端设备工作；
[0008]综合电源模块，用于为传感器模块、响应模块、无线传感器网络基础节点提供电源供应；
[0009]配套软件，包括传感器模块的驱动软件、响应模块的驱动软件、传感器模块和响应模块的实际使用例程，用于提供使传感器模块和响应模块正常运行的软件。
[0010]特别地，所述传感器模块包括采用I2C接口和采用UART接口的数字型和模拟型传感器。
[0011]特别地，所述响应模块的终端设备采用直流电机和步进电机。
[0012]特别地，所述无线传感器网络基础节点结合了一个物联网的操作系统TinyOS。
[0013]特别地，所述综合电源模块具有多路不同电压等级的输出。
[0014]本发明提出的一种智能环境感控实验平台，通过给定的传感器模块、响应模块、无线传感器网络基础节点、综合电源模块、配套软件等完成物联网实际应用方面的学习，从感知、网络和应用三个层面对学生进行培养，理论与实际相结合，通过把物联网技术应用于实际系统，在不同层面上提高学生物联网相关开发实际动手能力，使学生从不同角度全面深入地理解物联网及其应用。
【附图说明】
[0015]图1是本发明实施例提供的智能环境感控实验平台感知功能的构成示意图；
[0016]图2是本发明实施例提供的智能环境感控实验平台响应功能的构成示意图；
[0017]图3是本发明实施例提供的智能环境感控实验平台的整体构成示意图。
【具体实施方式】
[0018]下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释本发明，而非对本发明的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与本发明相关的部分而非全部内容。
[0019]本实施例中智能环境感控实验平台具体包括:传感器模块、无线传感器网络基础节点、响应模块、综合电源模块、配套软件。
[0020]所述传感器模块包括二氧化碳传感器、温湿度传感器和光照传感器，以及每个传感器都具有的相应的变送器，传感器分别采集环境中的二氧化碳、温湿度和光照度指标的数据，变送器将传感器采集的数据进行处理，通过相应的接口发送到无线传感器网络基础节点。其中，二氧化碳和温湿度传感器采用数字型传感器，二氧化碳传感器采用I2C接口，温湿度传感器采用UART接口 ；光照传感器为模拟型传感器，采用电压模拟采样接口。
[0021]所述无线传感器网络基础节点包括MCU、射频芯片和辅助电路，基础节点把从传感器模块获取的感知数据通过无线的方式传输给控制响应模块的基础节点，该节点结合感知数据进行编程，可以实现阈值的判断，从而输出相应的驱动信号到响应模块，实现对响应模块的控制。整个平台中，节点的使用数量、通信方式、传感器的使用、响应模块的使用都可以任意搭配，从而实现不同的功能。
[0022]所述响应模块包括灌溉微型水泵和直流电机控制板、进气微型风扇和直流电机控制板、卷帘微型步进电机和步进电机驱动板，直流电机控制板和步进电机驱动板把从无线传感器网络基础节点获得的控制指令转化为电压信号输出到灌溉微型水泵、进气微型风扇和卷帘微型步进电机，驱动电机工作。
[0023]所述综合电源模块最大输出电流10A，输入电压AC220V，50HZ，输出电压提供3V、5V、12V多路，其中12V为可开断的电源输出，该综合电源模块为传感器模块、响应模块、无线传感器网络基础节点提供电源供应。
[0024]所述配套软件包括传感器模块的驱动软件、响应模块的驱动软件、传感器模块和响应模块的实际使用例程，提供使传感器模块和响应模块正常运行的软件；
[0025]需要说明的是，本实施例中智能环境感控实验平台还具有说明书和相关配件。所述说明书包括传感器模块的软硬件说明、响应模块的软硬件说明、平台整体实例的软硬件搭建说明，说明整个平台的软硬件操作；所述相关配件，包含展示台、主板、螺丝刀、螺丝、编程器、连接线、调试线、电源适配器，辅助完成实验平台硬件的搭建和软件的下载。
[0026]本实施例中针对该智能环境感控实验平台实现功能的不同，具体实验过程如下:
[0027]如图1所示，图1是本发明实施例提供的智能环境感控实验平台的感知功能的构成示意图。
[0028]本实施例中智能环境感控实验平台的感知功能的构成包括:综合电源模块、变送器、二氧化碳传感器、温湿度传感器、光照传感器、无线传感器网络基础节点。在有电源供电的情况下，传感器采集相应的数据，并由变送器处理。无线传感器网络基础节点通过相应的接口与变送器数据交互，从而实现感知数据的采集，然后把感知的数据通过无线的方式发送出去，完成感知功能。
[0029]如图2所示，图2是本发明实施例提供的智能环境感控实验平台的响应功能的构成示意图。
[0030]本实施例中智能环境感控实验平台的响应功能的构成包括:综合电源模块、控制板、驱动板、微型水泵、微型风扇、微型步进电机、无线传感器网络基础节点。在有电源的情况下，无线传感器网络基础节点通过程序控制实现对微型水泵、微型风扇、微型步进电机的控制，完成响应功能。
[0031]如图3所示，图3是本发明实施例提供的智能环境感控实验平台的整体构成示意图；
[0032]本实施例中智能环境感控实验平台的整体构成包括:无线传感器网络基础节点、传感器模块、响应模块和综合电源模块。传感器模块感知当前区域的环境参数，并把感知数据传输给基础节点。基础节点把获取到的感知数据通过无线的方式传输给控制响应模块的基础节点，该节点结合感知数据进行编程，可以实现阈值的判断，从而输出相应的驱动信号到响应模块，实现对响应模块的控制。
[0033]需要说明的是，整个实验平台中，节点的使用数量、通信方式、传感器的使用、响应模块的使用都可以任意搭配，从而实现不同的功能。
[0034]本发明的技术方案中所有电气元件都模块化、规范化，对外只提供统一的接线端子，使实际操作简洁方便，也方便模块的扩展、搭配；将现实的项目模型化，具有现实的应用价值，搭配软硬件设备和教学软件、说明书，真正实现了物联网应用的教学，把物联网技术实际应用于教学，理论联系实际，使教学效果更突出。
[0035]注意，上述仅为本发明的较佳实施例及所运用技术原理。本领域技术人员会理解，本发明不限于这里所述的特定实施例，对本领域技术人员来说能够进行各种明显的变化、重新调整和替代而不会脱离本发明的保护范围。因此，虽然通过以上实施例对本发明进行了较为详细的说明，但是本发明不仅仅限于以上实施例，在不脱离本发明构思的情况下，还可以包括更多其他等效实施例，而本发明的范围由所附的权利要求范围决定。
【主权项】
1.一种智能环境感控实验平台，其特征在于包括: 传感器模块，包括传感器和变送器，用于对需要检测的物理量进行测量，并对测量的数据进行处理，将处理后的数据提供给无线传感器网络基础节点； 无线传感器网络基础节点，包括MCU、射频芯片和辅助电路，用于通过程序的控制实现传感器模块数据的采集、响应模块的控制、无线通信传输； 响应模块，包括驱动板、控制板和终端设备，用于根据无线传感器网络基础节点的控制实现终端设备工作； 综合电源模块，用于为传感器模块、响应模块、无线传感器网络基础节点提供电源供应; 配套软件，包括传感器模块的驱动软件、响应模块的驱动软件、传感器模块和响应模块的实际使用例程，用于提供使传感器模块和响应模块正常运行的软件。
2.根据权利要求1所述的智能环境感控实验平台，其特征在于所述传感器模块包括采用I2C接口和采用UART接口的数字型和模拟型传感器。
3.根据权利要求2所述的智能环境感控实验平台，其特征在于所述响应模块的终端设备米用直流电机和步进电机。
4.根据权利要求3所述的智能环境感控实验平台，其特征在于所述无线传感器网络基础节点结合了一个物联网的操作系统TinyOS。
5.根据权利要求4所述的智能环境感控实验平台，其特征在于所述综合电源模块具有多路不同电压等级的输出。
【专利摘要】本发明公开了一种智能环境感控实验平台，该实验平台包括：传感器模块、无线传感器网络基础节点、响应模块、综合电源模块和配套软件。本发明从感知、网络和应用三个层面对学生进行培养，理论与实际相结合，通过把物联网技术应用于实际系统，在不同层面上提高学生物联网相关开发实际动手能力，使学生从不同角度全面深入地理解物联网及其应用，完成物联网应用方面的学习。
【IPC分类】G09B19-00
【公开号】CN104575168
【申请号】CN201410830964
【发明人】曹鹏飞, 韩建康, 毛续飞
【申请人】无锡清华信息科学与技术国家实验室物联网技术中心
【公开日】2015年4月29日
【申请日】2014年12月26日