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章節

課程

系統簡介

系統組成、及架構簡介

食品溯源場景實訓開發

農作物/牲畜生長環境采集實訓開發

運輸車輛遠程控制實訓開發

機械臂多自由控制實訓開發

傳送帶限位檢測實訓開發

堆垛機運動控制實訓開發

運輸車輛定位實訓開發

牲畜入欄盤點實訓開發

物品溯源查詢實訓開發

溯源管理平臺用戶登錄實訓開發

溯源環境遠程監控實訓開發

序號

類型

設備名稱

數量

1

整體框架

沙盤框架

1

2

沙盤場景模型

若干

3

本地控制中心

物聯網網關（板載藍牙WIFI二合一模塊、7寸1024*600電容顯示屏）

1

4

ZigBee協調器模塊

1

5

無線路由器

1

6

射頻識別設備

桌面雙頻讀卡器

1

6

桌面超高頻讀卡器

1

8

UHF手持機

1

9

UHF動物耳標

5

10

高頻電子標簽

5

11

超高頻電子標簽

10

12

環境監測

智能溫濕度傳感器節點

4

13

智能光照度傳感器節點

4

14

智能通風扇（產地）

1

15

屠宰加工

多自由度機器臂

3

16

末端氣泵吸盤裝置

3

17

智能機器臂控制器

3

18

加工廠皮帶傳輸系統

1

19

倉儲區

24庫位立體倉庫

1

20

堆垛機

1

21

智能堆垛機控制器

1

22

車輛運輸區

智能磁導航車

2

23

NFC標簽

若干

24

紅綠燈及控制器

1

25

路燈及控制器

1

26

銷售區域

溯源電子稱

1

27

票據打印機

1

28

二維碼掃描槍

29

觸摸查詢一體機

1

30

軟件

智能磁導航循跡程序

1

31

無線傳感器網絡數據傳輸綜合程序

1

32

食品溯源智能網關管理軟件

1

33

食品溯源上位機設備管理軟件

1

34

食品溯源WEB管理平臺軟件

1

35

食品溯源Android手持終端應用軟件

1

36

附件

含交叉串口線、網線、USB同步線、Micro Usb數據線、讀卡器、TF卡、CC Debugger調試器、串口調試下載板、5V3A電源、便攜式吸塵器、實驗桌椅等

1批

名稱

參數

一、整體要求

1.實訓系統尺寸不小于：3.0m×1.8m×0.7m(長×寬×高)

2.含有生產、加工、倉儲、運輸、銷售、中央控制等幾個區域，構成完整的食品溯源實訓系統。

3.采用B/S框架，可本地化或遠程部署。

4.主要實現以下功能：

（1）能夠實現產加儲運銷各個環節的環境監控；

（2）能夠實現對農畜產品施肥/喂養、防疫等操作以及出棚量盤點；

（3）能夠在產地、加工廠、倉儲環節實現貨物自動裝卸；

（4）能夠實現貨物在加工廠環節的流水線傳輸；

（5）能夠實現貨物在倉儲環節的自動上下架；

（6）能夠實現智能小車的位置跟蹤；

（7）能夠實現物品標簽的識別與綁定；

（8）能夠實現商品的溯源可查以及智能結算。

5.系統安裝有漏電斷路器電源設備，提供安全穩定的電源。

6.系統內部鋪設供電線路、通信線路、設備控制器、及網絡設備等。

7.主體框架采用一個鋁合金金屬骨架和鈑金面板圍繞組成。

二、設備要求

1. 本地數據中心

1）Cortex-A9網關（1個）

核心板資源：

（1）CPU：Cortex-A9四核心的Samsung s5p4418，主頻1.4GHz，符合OpenGL2.0；

（2）GPU：MAIL-400，3D圖形加速;

（3）內存: 1GB DDR3；

（4）EMMC: 8GB；

（5）核心板+底板設計：核心板加裝屏蔽罩，郵票孔方式與底板連接，抗干擾能力更強，比插針式更穩定可靠。要求引出核心板信號線，不少于188PIN。

底板資源：

（1）LCD接口：7寸IPS電容屏（16:9），分辨率1024×600；

（2）USB接口：2路USB_HOST 2.0輸出，1路USB OTG；

（3）Ethernet接口：核心板內置千兆IP，外加不超過3RMB的PHY芯片即可，支持10/100/1000M，RJ45接口；

（4） 串口：2路3線RS232，1路TTL接口，1路RS485，1路Bluetooth；

（5）CAN總線接口：1路；

（6）RS485總線接口：1路；

（7）HDMI 接口：HDMI1.4a，最大支持1920*1080高清數字輸出;

（8）LVDS液晶屏接口：單通道，最大支持1920*1080；

（9）攝像頭接口：1路CMOS并行接口，最大支持800萬像素；

（10）AV接口：1路模擬視頻母口輸入；

（11）外部存儲擴展接口：SD卡、TF卡接口；

（12）音頻接口： 1路MIC輸入，1路1. 8w喇叭；

（13）按鍵：1個復位按鍵、1個休眠喚醒按鍵，2個音量鍵；

（14）板載藍牙WiFi二合一模塊，WiFi符合IEEE802.11 b/g/n；藍牙協議標準符合BT4.2；

（15）Mini PCIe接口：標準可插入4G通信模模塊；

（16）24Pins應用擴展接口：用于處理器外設接口擴展功能，包含3路串口、1路PWM、1路IIC、1路ADC、8個GPIO，5V電源。

2）ZigBee協調器模塊（1個）

采用CC2530單片機的射頻通信與ZStack協議棧的方案，具備Zigbee建網、節點入網申請驗證、路由信息維護、以及采集控制傳輸的功能。

板載PCB天線，通過TTL UART外設接口與A9網關 UART連接。

實時接收ZigBee傳感器采樣信息，并上報給上位機網關；同時接收網關下發的指令，通過ZigBee網絡傳輸給對應的傳感器節點。

供電電壓：DC3.3V。

3）無線路由器（1個）

支持有線、無線連接，DHCP自動分配IP地址。

2.環境監測設備

部署在產地、屠宰加工、倉儲、銷售等各個環節，實現監測食品在真個產品鏈中所處的環境參數。

1）溫濕度傳感器（4個）

溫度范圍：-20℃~+80℃；

濕度范圍：0~100%RH

2）光照度傳感器（4個）

量程：0-65535Lux

3）通風扇（1個）

安裝在生產地，可遠程控制通風扇開關、調節環境參數。

通過繼電器實現通風供電回路的通斷。

3.射頻識別裝置

1）桌面雙頻讀卡器（1）

功能：讀取標簽數據，用于操作人員的身份識別，以及操作行為識別。

內置125KHz和13.56MHz天線，可同時識別所有常規ID卡和IC卡；

支持卡片：EM4100、TK4100、Mifare®1k S50、Mifare®1k S70、Mifare®UltraLight、Mifare®UltraLight C及兼容卡，城市公交卡、銀行芯片卡；

數據讀取：讀取卡片物理序列號(UID)；

數據接口：USB口；

數據通訊：標準USB口通訊，無需安裝驅動；

工作頻率：125KHz&13.56MHz；

工作電壓： USB接口取電，DC5V；

工作電流：≤80mA；

待機電流：≤30mA；

工作溫度：-5℃~60℃；

濕度：5%~95%；

讀卡響應：≤200ms；

讀卡距離：≤50mm；

工作指示：蜂鳴器、指示燈

安裝模式：桌面擺放型；

2）桌面超高頻讀寫器（1個）

功能：用于讀取農畜產品攜帶的電子標簽，識別相關溯源信息。

工作頻率：國標（920~925MHz）、美標(902~928MHz)或定制其它頻段跳頻或定頻工作；

識別標簽：ISO18000-6B標簽、EPC GEN2(ISO18000-6C)標簽；

讀卡距離：識別距離調整范圍：0.1米；

讀卡靈敏度：雙極化方式讀卡；

讀卡時間：單標簽64位ID號讀取時間<6mS；

數據接口：Mini USB；

工作電壓：USB接口取電，DC5V；

工作溫度：－20℃ ～ +80℃；

存儲溫度：－40℃ ～ +85℃；

3）UHF手持機（1個）

Android7.1系統，8核CPU，5寸高清大屏，分辨率高達1280*720，強光下可視，支持4G通訊、2.4G&5G雙頻WI-FI、藍牙4.2、GPS等通信或定位技術，可實現一維、二維條碼掃描、UHF RFID讀寫、NFC、拍照等功能。

RFID頻段：兼容中、美、日、歐各個頻段，支持協議ISO18000-6C，讀取距離為0.8米；

NFC頻段：13.56MHz，讀取距離為0-5cm。

4）UHF動物耳標（5個）

5）高頻電子標簽（5個）

6）UHF電子標簽（10個）

4. 屠宰加工裝置

實現牲畜產地出欄搬運裝車、屠宰場搬運卸載、流水線加工等操作。

1）多自由度機器臂（3個）

包含全鋁合金機械臂本體、MS36行星減速步進電機、500線AB相光電編碼器、鋁合金聯軸器、軸承、關節軸、銅柱等部件。

活動關節均采用優質軸承連接，末端采用特定方式吸附物品。

由嵌入式微控制器通過編程實現運動控制。

負載能力：500g

2）末端氣泵吸盤裝置（3個）

由真空氣泵、真空活動連桿帶吸盤、閥門、硅膠氣管組成。

流體：氣體；

氣泵電機：采用碳刷換向器，額定電壓DC4.5V，空載電流0.35A，適合電壓DC3-5V，壓力范圍400-650mmhg；通過微控制器I/O控制電機工作；

三通電磁閥：通過微控制器I/O控制電磁閥的通道，從而接通充氣回路，吸盤吸附或釋放氣體，吸盤松開；

3）智能機器臂控制器（3個）

采用Cortex-M3以上內核微控制器，板載4路LV8731V驅動模塊驅動機械臂步進電機、板載電源轉接板、OLED顯示屏等外設，電機帶編碼器，形成位置閉環控制，重復精度大大提高。支持串口控制，可以通過其他的單片機或者電腦發送控制指令。支持CAN控制，可以接收來自CAN總線的控制指令。支持姿態控制，可以改變控制器的姿態去控制X Y Z的坐標。支持按鍵控制，可以通過按鍵去控制X Y Z的坐標。

電源適配器供電。

額定電壓：DC12V

額定電流：5A。

4）加工廠皮帶傳輸系統（1個）

能實現農畜產品在加工環節的自動化運輸、自動停止的功能。

輸送帶：綠色PVC，耐油、耐腐蝕、防靜電；

機架：不銹鋼、鋁型材，高度可調；

托輥滾筒，支撐上方皮帶，減少摩擦阻力，保證運輸速度更快更平穩；

控制器：變頻器；

工作電壓：AC220V；

具有紅外對射一對，物品傳輸至探測器中間，皮帶自動停止。

5.倉儲設備

1）24庫位立體倉庫（1個）

采用20mm*20mm鋁合金型材框架設計，可拆卸，可根據需求自由組合；

車庫數量：四行六列，共24個存儲庫位；

高層貨架存儲，節省庫存占地面積，提高空間利用率；

通過托盤方式存儲貨物，一個托盤可存儲兩個原料或成品；

每個庫位尺寸：寬*高=91mm*67mm。

2）堆垛機（1個）

采用三軸懸臂式滑臺模組，滾珠絲杠直線滑臺模組密封防塵；

具有x、y、z三個運動行程，搬運尺寸：1000mm、400mm、300mm。

采用閉環57規格步進電機驅動2.2牛米高速混合伺服；

采用三個金屬探測器進行原點探測；

采用貨叉式存取貨物；

單元貨物重量：1g-1000g；

提升速度：5m/min

出叉速度：3.6m/min

定位精度：±5mm

供電電壓：DC 24V。

3）智能堆垛機控制器（1個）

CPU：Cortex-M3 內核處理器；

具有2相4線步進電機驅動接口；

可調試步進電機驅動器控制（寬電壓，脈沖速度可調）；

可擴展四路控制；

采用金屬探測傳感器實現庫位檢測；

通訊方式：采用ZigBee無線通訊；

供電電壓：DC12V。

6.智能運輸設備

1）智能磁導航車（2個）

由磁導航傳感器、高頻RFID讀卡器、核心控制板、直流減速電機、無線通信模塊、鋰電池供電板、避障探頭等組成。

磁導航傳感器：

車頭前方底部安裝3個磁導航探頭，與鋪設的磁條形成磁場，處理器根據磁導航輸出的信號控制電機驅動器差速糾偏，確保小車沿磁條前進。

高頻RFID讀卡器：

控制器自帶高頻讀卡模塊和天線電路，自動識別道路上的NFC標簽，實現智能小車在道路中的定位功能；

核心控制板：

采用單片機作為智能車控制器，實時處理磁導航傳感器檢測的磁場信息，驅動直流減速電機按照磁導引完成前進、后退、左轉、右轉、高速、低速行駛等自動循跡功能；同時驅動RFID讀卡器處于掃描狀態，與鋪設在重要地點NFC標簽形成磁場，獲取標簽所綁定的位置信息，通過無線模塊發送給智能網關，實現車輛精準定位；

無線通信模塊：

控制器通過串口與無線模塊通信，它將車輛信息通過無線模塊發送給智能網關，同時也接收智能網關發來的命令，控制車輛運行狀態。

小車供電：

小車采用鋰電池供電，具有電源管理電路和充電電路，小車行駛一段時間后，可對其進行充電，保證小車正常行駛；

電量采集：

網關可通過ZigBee模塊發送小車電量采集命令，小車收到后，將當前電量數據反饋給網關，由網關提醒用戶是否需要充電；

障礙物監測：前方有障礙物，停止行駛，障礙物移除，繼續行駛。

供電：DC12V3A。

2）NFC標簽（若干）

安裝在實訓系統路面下方，用于車輛定位、定點停車。

3）紅綠燈及控制器（1個）

模擬道路路口交通燈，可實現紅黃綠燈交替顯示和信號燈時長顯示，最多可支持四個方向的信號指示，可無線修改紅綠燈燈時。

包括ZigBee控制板，四組紅綠燈+2位數碼管組合，封裝在模具內。

控制對象：紅綠LED燈、2位數碼管；

采用微控制器I/O輸出控制方式實現紅綠燈、數碼管的切換亮滅、數字顯示。

控制方式：I/O口輸出控制；

供電：DC 5V。

4）路燈及控制器（1批）

包含路燈照明燈若干，1個控制器。

光線傳感器實時檢測當前環境的光照度，當光照度低于預設的值時，網關軟件將驅動繼電器控制器接通路燈的供電回路，路燈點亮；當光照度高于預設的值時，網關軟件將驅動繼電器斷開路燈的供電回路，路燈熄滅。

檢測設備：光線傳感器；

控制設備：繼電器控制器，強電輸入，直流輸出；

執行設備：路燈。

7.商超銷售設備

1）溯源電子稱（1個）

零位自動跟蹤、置零、去皮；

超載報警功能；

單價清除功能，十四個按鍵數；

可帶RS232串口，與電腦連接操作方便；

單雙面LED顯示，十六位紅字顯示；

具有抗電磁兼容性能，對外界干擾具有阻抗作用；

內置蓄電池，交直流兩用；

量程：3kg、6kg、15kg、30kg；

分度值：1g、2g、5g、10g；

顯示：紅色字幕顯示；

秤盤尺寸參考：340*230mm；

產品尺寸參考：355*330*120mm；

2）票據打印機（1個）

用于條碼

打印速度：4英寸（102mm）/秒；

打印方式：熱轉印；

打印寬度：最長4.09英寸（104mm）；

分辨率：203dpi；

用紙類型：熱敏不干膠、銅板不干膠、啞銀紙；

通信類型：USB/串口；

3）二維碼掃描槍（1個）

用于全方位掃描所有的主要一維 (1D) 和二維 (2D) 條碼符號。

讀卡設備：通用型手持式數字成像儀掃描器

掃描模式：全向激光掃描；

通信接口：串口/USB接口等

4）觸摸查詢一體機（1套）

包含主機、顯示器、鍵盤、鼠標以及對應的軟件系統。本地化部署時，用于本地數據中心。

采用Windows 7以上操作系統，安裝虛擬機，虛擬機采用Ubuntu16.04操作系統版本，運行Web服務端程序、MQTT Broker、mysql5.5以上數據庫、以及SpringMVC+MyBatis框架的溯源可視化管理平臺軟件系統。

同時運行上位機設備管理程序，通過串口或USB接口與桌面雙頻讀卡器、桌面超高頻讀卡器、電子秤、掃描槍、標簽打印機連接。

CPU主頻：不低于I5，2.0GHz；

內存容量：不低于4GB(DDR3)；

硬盤類型：不低于120G SSD。

三、軟件要求

詳細配套軟件資源包含如下：

1.智能磁導航尋跡程序（1套）

車載多種傳感器協調工作，實現小車的自動尋跡、左轉、右轉、停止等功能；

車載高頻讀寫器，實現自動識別道路高頻標簽，實現車輛定位；

車載電量低報警設備。

2.ZigBee傳感器組網綜合應用程序（1套）

實現ZigBee網絡的建立、節點的自動組網、節點休眠與喚醒、節點之間數據傳輸、傳感器節點的采樣與傳輸、以及執行節點的傳輸控制等功能。

符合IEEE802.15.4標準規范，頻段范圍2.045G~2.484G；

支持TI Z-Stack 2007協議棧；

支持多任務處理；支持星形、樹型、網狀三種網絡拓撲結構；

支持Packet Sniffer抓包分析儀；

支持串口調試上位機軟件Z-Tool；

支持IAR for EW8051集成開發環境；

支持第三方SmartRF Flash燒寫工具；

同一個工程編譯ZigBee網絡所有節點程序，包括協調器、路由器和傳感控制終端節點。

3.食品溯源網關管理軟件（1個）

網關運行基于Android操作系統的食品溯源管理軟件。

主要包括基本設置、數據查看、控制/采集、關聯設置、車道軌跡等功能項目，采用模塊化分層設計，靈活方便。節點使用添加、配置、關聯的方式接入系統，無需因節點的多少、沙盤外觀形式的變化而重新編程。

可添加智能車無線節點、環境監測節點、機器臂控制器節點、道閘節點、桁車控制器節點、庫位控制器節點；

以沙盤位置為中心，為智能車輛添加行駛方向、為機器臂添加起始點和終點的坐標、為桁車添加起始和終點xyz坐標、為庫位添加編號等，從而實現產加儲運銷整個環節的自動流通。

具有實時接收車輛位置信息、貨物的自動裝卸、道閘自動開關、貨物自動上下架、自動收費等功能。

具有貨物打包、拆包、標簽綁定、標簽重復使用、稱重、二維碼打印、二維碼掃描驅動的功能。

具有web端監控整個溯源系統、android手機端監控以及二維碼掃描溯源查詢的功能。

開發環境要求：

Windows 7以上

Eclipse IDE for Java Developers /Android Studio

Android-sdk_r16-windows

Android語言

內置MQTT協議、webservice編程。

4.食品溯源設備管理軟件（1個）

采用MQTT協議訂閱/發布主題，主題第一次由用戶手動輸入保存，后面自動顯示連接；

實時接收web服務端發來的設備信息請求命令，驅動桌面雙頻讀卡器、桌面超高頻讀卡器、電子秤、掃描槍、標簽打印機等設備進入工作狀態，讀取設備操作的信息，并將信息反饋給web訂閱端。

操作系統：Windows XP以上

開發環境：Visual Studio2010以上；

語言：C#語言等

協議：MQTT協議。

5.食品溯源Web管理平臺軟件

通過瀏覽器運行溯源系統web端應用程序，實現溯源系統的人機交互。

具有用戶登錄、系統設置、生產管理、加工管理、倉儲管理、運輸管理、銷售、溯源管理等功能菜單，可點擊查看下一級菜單詳情；

主頁面顯示：車輛運行位置動態顯示。

系統信息：提前錄入各個環節的企業信息、部門信息、操作人員信息、傳感器信息、車輛信息、產品種類信息、貨架信息等，為溯源信息可查做準備。

生產/養殖管理功能：模擬農作物生產/牲畜養殖環節的種類錄入、生產企業錄入、生產環境監測顯示、喂養、防疫等生產養殖過程的操作錄入、出欄標簽綁定、出欄數量盤點。

屠宰加工管理功能：模擬農畜產品的加工企業錄入、加工環境監測、加工批次信息查詢、加工分割前后信息的錄入、超高頻電子標簽的綁定存儲、加工操作歷史記錄查詢。

倉儲管理功能：模擬農副產品的倉儲企業錄入、倉儲環節監測、倉儲批次信息查詢、與超高頻手持機結合實現產品的自動入庫、出庫。

運輸管理功能：對當前的車輛運輸批次信息進行查詢。

銷售管理功能：模擬農副商品的銷售批次信息查詢，環境信息監測、商品的貨架信息錄入、與電子秤結合實現商品稱重，商品總價遠程顯示、使用掃描槍對已稱重商品進行掃描結算。

溯源信息功能：可刷卡讀取批次號，查詢當前商品從生產到銷售各個環節的操作記錄以及環境信息。

使用方法：瀏覽器URL地址

開發環境：Eclipse或IDEAIU；

語言：JAVA

協議：MQTT、HTTP。

6.食品溯源Android手持終端應用軟件

具有用戶登錄、養殖、屠宰、加工、倉儲、銷售等各個環節操作功能。

可實現牲畜入欄、盤點、出欄管理，屠宰入場、屠宰驗證、屠宰操作、屠宰出場管理，加工入場、分割驗證、分割操作、加工出場管理，倉儲批次、加工批次、出入庫管理，可通過掃描二維碼標簽，獲取該商品從生產、加工、倉儲、運輸、銷售等一系列操作記錄和環境監測信息。

開發環境要求：

Windows 7以上

Eclipse IDE for Java Developers /Android Studio

Android-sdk_r16-windows

Android語言