專利名稱：物聯(lián)網(wǎng)教學(xué)科研實驗系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及物聯(lián)網(wǎng)教學(xué)科研領(lǐng)域，具體涉及一種用于物聯(lián)網(wǎng)教學(xué)科研的物聯(lián)網(wǎng)教學(xué)科研實驗系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
物聯(lián)網(wǎng)是通過信息傳感設(shè)備，按約定的協(xié)議實現(xiàn)人與人、人與物、物與物全面互聯(lián)的網(wǎng)絡(luò)，其主要特征是通過射頻識別、傳感器等方式獲取物理世界的各種信息，結(jié)合互聯(lián)網(wǎng)、移動通信網(wǎng)等網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行信息的傳送與交互，采用智能計算技術(shù)對信息進(jìn)行分析處理，從而提高對物質(zhì)世界的感知能力，實現(xiàn)智能化的決策和控制。目前的物聯(lián)網(wǎng)實訓(xùn)裝置提供基礎(chǔ)的物聯(lián)網(wǎng)實驗教學(xué)，提供簡單的模擬應(yīng)用，但沒有提供對實驗設(shè)備的管理，不能直觀地展現(xiàn)多種應(yīng)用，因此不能滿足物聯(lián)網(wǎng)教學(xué)科研的需要，影響了物聯(lián)網(wǎng)行業(yè)的推廣和發(fā)展。

實用新型內(nèi)容本實用新型的目的是提供一種能夠系統(tǒng)方便完成物聯(lián)網(wǎng)科研和教學(xué)、能夠方便管理實驗設(shè)備、使用直觀方便、適用范圍廣泛的物聯(lián)網(wǎng)教學(xué)科研實驗系統(tǒng)。為解決上述技術(shù)問題，本實用新型采用的技術(shù)方案為一種物聯(lián)網(wǎng)教學(xué)科研實驗系統(tǒng)，它包括中央控制單元、模塊控制單元和貨架，所述貨架上設(shè)有多個用于讀取RFID標(biāo)簽的標(biāo)簽讀取器，所述模塊控制單元包括傳感器單元和控制器，所述傳感器單元、控制器分別與中央控制單元相連，所述標(biāo)簽讀取器與控制器相連。作為上述技術(shù)方案的進(jìn)一步改進(jìn)所述標(biāo)簽讀取器呈分布式布置于貨架上的不同位置。所述模塊控制單元還包括RFID天線多路器，所述標(biāo)簽讀取器包括RFID讀寫模塊和平板天線，所述RFID天線多路器通過RFID讀寫模塊與平板天線相連。所述傳感器單元包括溫度傳感器、濕度傳感器、光照度傳感器、人體感應(yīng)傳感器、 煙霧探測傳感器中的至少一種。所述模塊控制單元還包括通信接口單元，所述控制器通過通信接口單元分別與標(biāo)簽讀取器、中央控制單元相連，所述通信接口單元包括無線網(wǎng)絡(luò)接口、RS232接口、RJ45接口、USB接口中的至少一種。 所述無線網(wǎng)絡(luò)接口為ZigBee通信模塊、WiFi通信模塊、藍(lán)牙通信模塊、GPRS通信模塊中的一種。 本實用新型具有下述優(yōu)點本實用新型型作為物聯(lián)網(wǎng)科研教學(xué)平臺，采用多功能模塊化的設(shè)計模式，可以根據(jù)實際需求選配各種模塊組建具有行業(yè)特色的物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用，與實際應(yīng)用緊密結(jié)合，并采用創(chuàng)新的智能貨架對物聯(lián)網(wǎng)教學(xué)設(shè)備模塊進(jìn)行集中管理，集教學(xué)、 實訓(xùn)、創(chuàng)新、演示和研發(fā)功能于一體，既可滿足日常教學(xué)要求，同時注重項目實訓(xùn)及創(chuàng)新試驗，各設(shè)備之間可以靈活組合。學(xué)生可以基于各種模塊，按照自身的獨特設(shè)計及應(yīng)用，融合各種技術(shù)，進(jìn)行創(chuàng)新試驗。本實用新型型具有很強(qiáng)的靈活性和擴(kuò)展性，使得操作使用更加方便直觀高效。

圖1為本實用新型實施例的框架結(jié)構(gòu)示意圖。圖例說明1、中央控制單元；2、模塊控制單元；21、傳感器單元；22、控制器；23、 RFID天線多路器；3、貨架；31、標(biāo)簽讀取器；311、RFID讀寫模塊；312、平板天線。
具體實施方式
如圖1所示，本實用新型實施例物聯(lián)網(wǎng)教學(xué)科研實驗系統(tǒng)包括中央控制單元1、模塊控制單元2和貨架3，貨架3上設(shè)有多個用于讀取RFID標(biāo)簽的標(biāo)簽讀取器31，模塊控制單元2包括傳感器單元21和控制器22，傳感器單元21、控制器22分別與中央控制單元1 相連，標(biāo)簽讀取器31與控制器22相連。本實施例中，標(biāo)簽讀取器31呈分布式布置于貨架 3上的不同位置。中央控制單元1則采用計算機(jī)實現(xiàn)，中央控制單元1上安裝有物聯(lián)網(wǎng)管理軟件，通過物聯(lián)網(wǎng)管理軟件模擬多種典型的物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用。模塊控制單元2包括控制電路底板和設(shè)于控制電路底板上的控制器22?？刂破?22及其周邊電路構(gòu)成基礎(chǔ)實驗控制區(qū)，基礎(chǔ)實驗控制區(qū)通過傳感器單元21和標(biāo)簽讀取器 31采集傳感數(shù)據(jù)，并輸出采集信息給中央控制單元1。當(dāng)標(biāo)簽讀取器31讀取貨物上的RFID 標(biāo)簽時，控制器22通過標(biāo)簽讀取器31的ID對應(yīng)貨架3上的位置信息來獲取貨物的位置， 再結(jié)合溫度傳感器、濕度傳感器、光照度傳感器、人體感應(yīng)傳感器、煙霧探測傳感器中的至少一種，使得貨架3則成為具備物聯(lián)網(wǎng)終端功能的“智能貨架”。本實施例提供的物聯(lián)網(wǎng)教學(xué)科研實驗系統(tǒng)不僅是物聯(lián)網(wǎng)基礎(chǔ)實驗教學(xué)系統(tǒng)，而且能利用智能貨架對實驗設(shè)備進(jìn)行集中管理，這種管理其本身也是物聯(lián)網(wǎng)的一個典型應(yīng)用，同時還能直觀地展現(xiàn)多種模擬的物聯(lián)網(wǎng)典型應(yīng)用。模塊控制單元2還包括RFID天線多路器23，標(biāo)簽讀取器31包括RFID讀寫模塊 311和平板天線312，RFID天線多路器23通過RFID讀寫模塊311與平板天線312相連。傳感器單元21包括溫度傳感器、濕度傳感器、光照度傳感器、人體感應(yīng)傳感器、煙霧探測傳感器中的至少一種。模塊控制單元2還包括通信接口單元，控制器22通過通信接口單元分別與標(biāo)簽讀取器31、中央控制單元1相連，通信接口單元包括無線網(wǎng)絡(luò)接口、RS232接口、RJ45 接口、USB接口中的至少一種。無線網(wǎng)絡(luò)接口可采用ZigBee通信模塊、WiFi通信模塊、藍(lán)牙通信模塊、GPRS通信模塊中的一種。模塊控制單元2還包括用于顯示輸出的數(shù)碼管，模塊控制單元2的開關(guān)電源包括 5V開關(guān)電源，9V開關(guān)電源和12V開關(guān)電源，開關(guān)電源為教學(xué)實訓(xùn)操作臺提供電能，USB接口用于連接仿真器。本實施例中，標(biāo)簽讀取器31通過RS232接口與中央控制單元1相連，模塊控制單元2提供多種接插口為基礎(chǔ)控制區(qū)和多種物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用功能區(qū)提供便利的接口。中央控制單元1將擴(kuò)展的RS232串口連接到接插座上的RS232串口，各實驗設(shè)備模塊將通過接插座 RS232連接到PC終端上，有些設(shè)備模塊將通過USB連接仿真器進(jìn)行程序燒寫，還可以將有些設(shè)備模塊通過RJ45以太網(wǎng)口連入網(wǎng)絡(luò)，所有的設(shè)備模塊將利用面板上的直流電源接口供 H1^ ο模塊控制單元2的開關(guān)電源包括5V開關(guān)電源，9V開關(guān)電源和12V開關(guān)電源，開關(guān)電源為教學(xué)實訓(xùn)操作臺提供電能。根據(jù)教學(xué)需求編寫物聯(lián)網(wǎng)教學(xué)實訓(xùn)操作臺智能貨架上位機(jī)管理軟件，中央控制單元1通過RS232串口與貨架3的標(biāo)簽讀取器31通信，讀取和設(shè)置貨架3上的實驗?zāi)K信息，例如，該模塊名稱、ID、位置，以及某層貨架上貨品數(shù)量等，實驗前必須要求學(xué)生領(lǐng)用設(shè)備，否則將會報警，貨品數(shù)量也會自動更新，當(dāng)完成實驗后，學(xué)生要歸還設(shè)備。具體使用時， 學(xué)生可以從智能貨架上取下實驗設(shè)備模塊，結(jié)合基礎(chǔ)控制區(qū)中的各種傳感器和輸入輸出設(shè)備，利用ZigBee、WiFi、藍(lán)牙、GPRS多種無線技術(shù)，采集溫度、溫濕度、光照度、人體感應(yīng)、煙霧探測等多種傳感器數(shù)據(jù)，同時結(jié)合輸入輸出設(shè)備進(jìn)行控制，完成數(shù)據(jù)采集和控制實驗。同時也可以利用模擬應(yīng)用區(qū)演示多種物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用。以上所述僅為本實用新型的優(yōu)選實施方式，本實用新型的保護(hù)范圍并不僅限于上述實施方式，凡是屬于本實用新型原理的技術(shù)方案均屬于本實用新型的保護(hù)范圍。對于本領(lǐng)域的技術(shù)人員而言，在不脫離本實用新型的原理的前提下進(jìn)行的若干改進(jìn)和潤飾，這些改進(jìn)和潤飾也應(yīng)視為本實用新型的保護(hù)范圍。
權(quán)利要求1.一種物聯(lián)網(wǎng)教學(xué)科研實驗系統(tǒng)，其特征在于它包括中央控制單元(1)、模塊控制單元(2)和貨架(3)，所述貨架(3)上設(shè)有多個用于讀取RFID標(biāo)簽的標(biāo)簽讀取器(31)，所述模塊控制單元⑵包括傳感器單元和控制器(22)，所述傳感器單元、控制器02) 分別與中央控制單元(1)相連，所述標(biāo)簽讀取器(31)與控制器0 相連。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的物聯(lián)網(wǎng)教學(xué)科研實驗系統(tǒng)，其特征在于所述標(biāo)簽讀取器 (31)呈分布式布置于貨架(3)上的不同位置。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的物聯(lián)網(wǎng)教學(xué)科研實驗系統(tǒng)，其特征在于所述模塊控制單元 (2)還包括RFID天線多路器(23)，所述標(biāo)簽讀取器(31)包括RFID讀寫模塊(311)和平板天線(312)，所述RFID天線多路器03)通過RFID讀寫模塊(311)與平板天線(312)相連。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的物聯(lián)網(wǎng)教學(xué)科研實驗系統(tǒng)，其特征在于所述傳感器單元 (21)包括溫度傳感器、濕度傳感器、光照度傳感器、人體感應(yīng)傳感器、煙霧探測傳感器中的至少一種。
5.根據(jù)權(quán)利要求1或2或3或4所述的物聯(lián)網(wǎng)教學(xué)科研實驗系統(tǒng)，其特征在于所述模塊控制單元( 還包括通信接口單元，所述控制器0 通過所述通信接口單元分別與標(biāo)簽讀取器(31)、中央控制單元(1)相連，所述通信接口單元包括無線網(wǎng)絡(luò)接口、RS232接口、 RJ45接口、USB接口中的至少一種。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的物聯(lián)網(wǎng)教學(xué)科研實驗系統(tǒng)，其特征在于所述無線網(wǎng)絡(luò)接口為ZigBee通信模塊、WiFi通信模塊、藍(lán)牙通信模塊、GPRS通信模塊中的一種。
專利摘要本實用新型公開了一種物聯(lián)網(wǎng)教學(xué)科研實驗系統(tǒng)，它包括中央控制單元(1)、模塊控制單元(2)和貨架(3)，所述貨架(3)上設(shè)有多個用于讀取RFID標(biāo)簽的標(biāo)簽讀取器(31)，所述模塊控制單元(2)包括傳感器單元(21)和控制器(22)，所述傳感器單元(21)、控制器(22)分別與中央控制單元(1)相連，所述標(biāo)簽讀取器(31)與控制器(22)相連。本實用新型具有能夠系統(tǒng)方便完成物聯(lián)網(wǎng)科研和教學(xué)、能夠方便管理實驗設(shè)備、使用直觀方便、適用范圍廣泛的優(yōu)點。
文檔編號G05B19/418GK202306276SQ201120380778
公開日2012年7月4日 申請日期2011年10月10日 優(yōu)先權(quán)日2011年10月10日
發(fā)明者葉海茂, 張東, 杜春立, 束遵國, 金貿(mào)瑞, 高紀(jì)偉, 龔俊 申請人:上海企想信息技術(shù)有限公司