环境感知和检测系统技术要求

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1、环境感知和检测系统技术要求：环境感知和检测系统由物联网网关、无线传感器节点、设备接入控制器 780MHz无线 物联网模组验证及测试平台四部分构成，包括窄带物联网技术（NBIOT/lorawan）、zigbee、 蓝牙、4G、WiFi、uwb （5.8G）超宽带等无线协议。功能介绍：1）学生能够将物联网感知层设备（数据网关、传感器、执行器等）接入物联网云服务 平台，平台能够接收并存储传感器和执行器的实时数据，模块在线状态，并实时显示。平台 支持公有云和私有云两种方式部署。2）物联网感知层设备也能够向执行器发送控制命令，系统能够实现模块的在线监测。3）物联网网关支持物联网硬件多协议接入，通过zig

2、bee/BLE/wifi/lora/NBIOT无线技术 取得传感器采集的数据，形成一个完整的无线传感器网络。4）通过智能传感器节点实时监测、感知、采集网络覆盖区域各种环境和监测对象的信 息，并对其进行处理后再以无线网络的方式传送给观察者，便于师生学习、观察和开发 NBIOT、lorawan、zigbee、蓝牙、4G、WiFi、uwb （5.8G）等无线特性。5）网关通过 http/MQTT/websocket 协议传输至物联网云服务平台，进行数据图形化展 示及处理并验证LORA/LORAWAN模组的组网、设备传输距离及数据传输速率。6）实现基于云平台的远程室内温湿度传感器、室内烟雾传感器、室内

3、有毒气体传感器 等设备等等数据采集并验证lorawan模组的组网、设备传输距离及数据传输速率及智能感知 定位的研究，并包含配套完整的教学资源。一、物联网网关 2 套1系统采用PXI机箱、模块化设计，支持多协议接入，适应各种无线通信协议场景,3U板卡 式设计，板卡采用PCI-E X1接口。各板卡安装有助拔器，方便替换拔插，支持热插拔，只需 通过硬件板卡的快速装卸，就可以实现功能的自由增删可更换。系统集成DHCP及交换机功能，各外设板卡通过有线及3G/4G/LTE方式即可接入物联网云服务 平台，完成相关实验。2.核心主板介绍：1）系统板：主控芯片为Broadcom BCM2837 64位A53处理

4、器，1.2GHz主频，1G RAM内 存，系统采用Linux2.6操作系统，1路HDMI接口，两路USB HOST接口，1路以太网接口， 提供有线及 3G/4G/LTE 方式接入互联网。2）Zigbee/BLE/WIFI网关板：板载基于TICC2530的Zigbee协调器核心模块，板载基于TI CC2540DE BLE协调器核心模块，板载基于ESP8266的wifi核心模块。3）NBIOT/4G网关板:板载BC95模块，可实现基于NBIOT的双向通信实验;板载基于SIM7600 的 4G 模块。4）5.8G无线网关板：板载基于DW1000超宽带高精度无线定位节点。可完成静态定位检测 精度 10

5、 厘米的高精度定位系统搭建5）lorawan网关基站板：核心模块采用sx1301，主控芯片为Broadcom BCM2837 64位A53 处理器，1.2GHz主频，1G RAM内存，系统采用Linux2.6操作系统。3. 软件资源：1）用户能够将物联网感知层设备（数据网关、传感器、执行器等）接入物联网云服务系统。2）系统能够接收并存储传感器和执行器的实时数据，模块在线状态，并实时显示；也能够 向执行器发送控制命令；系统能够实现模块的在线监测。3）提供后台管理系统，能够设置账号类型和使用权限。支持多用户管理及权限控制，分为 父用户和子用户，父用户可以创建多个子用户，并且可以为每个子用户分配增、

6、删、改几种 权限，子用户创建的资源相互隔离。4）系统提供丰富的接口，支持MQTT, CoAP或HTTP协议进行数据采集，同时也支持websocket 协议订阅数据更新，用于数据可视化或实时分析。5）平台可以分为公有云和私有云，公有云可以部署在阿里云之上，使用 MongoDB 服务器 集群作为大数据存储，学生老师申请账号后即可使用；私有云可以为客户提供本地化部署， 客户具有完全的控制权限。私有云支持 Cassandra、PostgreSQL 数据库。6）提供物联网规则编辑器，无需编写代码即可编辑复杂的自动化控制策略，实现移动互联 网系统的自动化控制。7）提供丰富的可视化控件库，通过拖拽、简便配置

7、即可完成美观的UI设计。支持GIS地图、 曲线图、柱状、饼图、图表、按钮、仪表图等控件。8）支持基于Apache Spark对大数据分析，并据此完成相关实验。9）支持接入本项目的物联网网关，并开展相关实验。4. 传感器实验资源：NB-IOT AT操作及入网实验 云管理平台数据库实验 云管理平台系统实验 云管理平台WEB前端服务器实验 云管理平台 zigbee 传感器实验 云管理平台蓝牙传感器实验 云管理平台lora传感器实验 云管理平台NBIOT传感器实验 云管理平台传感器添加与管理实验 配合本项目传感器节点可实现无线传感器网络、智能大棚，智能家居等实验。二、室内温湿度传感器 20套1. 功能

8、：通过zigbee/BLE/wifi/lora/NBIOT无线技术取得室内温湿度传感器采集的数据。2. 主控芯片为Broadcom BCM2837 64位A53处理器，1.2GHz主频，1G RAM内存。3. 系统支持 Linux2.6、 Android7.0 等操作系统。4. 板载 Lorawan/NBIOT/zigbee/BLE/wifi无线模块。5. 传感器技术参数：测湿范围：0100%RH测温范围：-40123.8C响应时间：湿度：8s，温度：30s分辨率：湿度：0.03%RH，温度：0.01 C重复性 ： 湿度： 0.1%RH， 温度： 0.1C湿度精度:3%RH温度精度:0.4C

9、（25C时）安装方式：2.54mm间距插针迟滞：1%RH长期稳定性：0.5%RH/年6. 提供底层源代码，支持二次开发7. 传感器需配合网关接入物联网私有云服务系统完成相关实验。三、室内烟雾传感器 20套1. 功能：通过zigbee/BLE/wifi/lora/NBIOT无线技术取得室内烟雾传感器采集的数据。2. 主控芯片为Broadcom BCM2837 64位A53处理器，1.2GHz主频，1G RAM内存。3. 系统支持 Linux2.6、Android7.0 等操作系统。4. 板载 Lorawan/NBIOT/zigbee/BLE/wifi无线模块。5. 传感器技术参数：探测范围： 3

10、00 to 10000ppmm特征气体： 1000ppmm 异丁烷灵敏度：R in air/Rin typical gas5敏感体电阻：1KQ to 20KQ in 50ppm甲苯响应时间：W10s恢复时间：W30s加热电阻：31Q 3Q加热电流： 180mA加热电压： 5.0V0.2V加热功率：W900mW测量电压：W24V工作条件环境温度：-20C+55C贮存条件温度:-20 C+70C湿度:W70%RH6. 提供底层源代码，支持二次开发7. 传感器需配合网关接入物联网私有云服务系统完成相关实验。四、室内有毒气体传感器 20 套1. 功能：通过zigbee/BLE/wifi/lora/NB

11、IOT无线技术取得室内有毒气体传感器采集的数据。2. 主控芯片为Broadcom BCM2837 64位A53处理器，1.2GHz主频，1G RAM内存。3. 系统支持 Linux2.6、Android7.0 等操作系统。4. 板载 Lorawan/NBIOT/zigbee/BLE/wifi无线模块。5. 传感器技术参数：灵敏度：R in air/R in typical gas5敏感体电阻：1KQ to 2KQ in 100ppm NH3响应时间：WlOs (70% Response)恢复时间：W30s (70% Response) 加热电阻：31Q 3Q加热电流：Wl80mA加热电压： 5

12、.0V0.2V AC or DC加热功率：W900mW测量电压：W24V工作条件：环境温度：-20C+55C湿度：W95%RH温度: -20C+70C湿度:W70%RH6. 提供底层源代码，支持二次开发7. 传感器需配合网关接入物联网私有云服务系统完成相关实验。五、设备接入控制器 10套1.功能：远程传感器设备控制。2.STM32F407ZGT6 STM32F429IGT6等芯片基于STM32F4 (Cortex-M4)系列处理器3板载以太网，串口 WIFI、ZIGBEE、OLED显示屏，继电器，温湿度传感器，USB等的外设 4.软件资源1) LED 控制例程2) 蜂鸣器控制例程3) 按键控制

13、例程4) 串口输出例程5) SPI-flash 例程6) OLED 显示例程7) 485 通信例程8) can 通信例程9) DHT11 温湿度显示例程10) RTC 时钟显示11) 4路继电器输出例程12) 4 路输入例程13) SD 卡文件系统例程14) USBdevice 例程15) ESP8266_MQTT 例程16) LWIP之TCP客户端例程17) 远程温湿度显示例程(基于无线ESP8266MQTT协议)18) 远程温湿度显示例程(基于LWIP协议)19) 远程控制设备例程(基于无线ESP8266MQTT协议)20) 远程控制设备例程(基于LWIP协议)21) 基于C#的TCP调试

14、工具22) 基于C#的温湿显示工具23）基于C#的控制设备工具24）基于C#的MQTT调试工具25）基于C#的智能家居控制工具六、780MHz无线物联网模组验证及测试平台2套1功能：实现基于云平台的数据采集并验证lorawan模组的组网、设备传输距离及数据传输 速率及智能感知定位的研究。2. 网关核心板性能参数：1.2GHz主频BCM2837处理器，内嵌四核Cortex A53和专用512K字 节二级缓存， 1Gbyte LPDDR2 RAM， 4Gbytes eMMC Flash。3. 网关射频板性能参数：1）基于Semtech Sx1301&Sx1308的LoRa扩频调制技术2）射频ipe

15、x或SMA输出3）10个可编程并行解调路径4）嵌入1个GFSK解调器和49个LoRa解调器5）自动自适应扩频因子，每个通道SF7至SF12可选6）接收灵敏度： -142.5dBm300bps7）最大输出功率25dBm8）用于同步的GPS PPS输入，保留给LoRaWAN Class B协议9）支持 LoRaWAN Class A, ClassB and Class C协议+5V/1A单电源供电10）自动流控RS485通信接口，带防护11）HDMI 1.3a 接口12）40PIN通用可扩展GPIO插针接口13）一路标准miniPCIE接口（扩展4G无线通信）14）板载Ubolx高性能GPS模块15）支持标准CN470510频段4.lorawan 节点性能参数：1）基于 Semtech Sx1276/Sx1278 的 LoRa 扩频调制技术2）提供 SWD 仿真调试接口3）提供可扩展的GPIO，将SPI,IIC,ADC等外设引出4）符合Iorawan1.0.1和1.0.2标准