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硬件模塊

性能描述

智能網關

Cortex-A9內核，1GB內存、8GB存儲空間、7寸電容液晶觸摸屏，具有RS485、CAN總線、RJ45、USB、UART接口等，板載WiFi/BT模塊、ZigBee模塊，支持Android、Linux雙系統，可一鍵切換。

燃氣探測器

檢測一氧化碳可燃氣體泄漏。

檢測濃度：100PPM以上自動報警

發射頻率：433MHz

門磁探測器

發射頻率：433MHz;

發射距離：空曠地 ≥120米

編碼方式：MCU編碼，2262/1527可選

報警指示：紅色LED閃爍

報警電流：≤135mA

工作電源：1.5V（單節AA電池）

溫濕度傳感器節點

濕度測量范圍：0~100%RH；

溫度測量范圍：-40~123.8℃

信號接口：IIC

通信方式：ZigBee

供電電源：DC5V

LED蜂鳴器節點

板載1個紅燈、1個藍燈、1個BEEP蜂鳴器。

微控制器I/O輸出控制。

通信方式：ZigBee

供電電源：DC5V

空氣質量傳感器節點

檢測室內廢棄物釋放的諸如氨氣、或煙霧等空氣污染物。

污染氣體范圍：1-30ppm

傳感器電阻范圍：10~90k歐姆，電壓型輸出

通信方式：WiFi

供電電源：DC5V

光照傳感器節點

檢測環境光照度。

測量范圍：0-200000流明

信號接口：IIC接口

通信方式：WiFi

供電電源：DC5V

指紋識別節點

包含電容指紋模塊，具有錄入、處理、特征提取、搜索、識別等功能。

指紋錄入時間：＜0.3秒

比對方式：1:1

搜索方式：1：N

存儲容量：120枚

上位機接口：RS232（TTL電平），

通信波特率：默認57600bps

節點通信方式：ZigBee

節點供電電源：DC5V

繼電器門鎖節點

MCU驅動繼電器吸合與斷開實現門鎖開關；

延時時間可通過協議設置；

通信方式：ZigBee

供電電壓：DC5V

FTLINK智能遙控器

集成433M超外差無線收發模塊，zigbee模塊，可將433M射頻信號學習并轉發到ZigBee網絡。

供電電源：DC5V

窗簾電機控制裝置

包含窗簾導軌、窗簾電機、遙控面板，可控制拉開、合上、停止；

工作頻率：433M；

供電電源：AC220V。

無線調光面板

內嵌在實訓臺體

具有開關、調亮、調暗三個操作按鈕。

可固定碼學習、清除碼值

接收頻率：433MHz

供電電源：AC220V

無線強電插座

內嵌在實訓臺體，五孔。

工作電源：AC220V，50/60Hz；

接收頻率： 433MHz；

接收靈敏度： -100dBm；

負載電流：單路≤10A；

待機電流：220V,40uA(小于0.0088w)；

負載路數：一路。

電能表

內嵌在實訓臺體。

區分進線、出線，接線方便，可測量電壓、電流、功率。

規格：15（60）A

通訊方式：RS485

通信協議：ModbusRTU

供電：AC220/230V

云臺網絡攝像頭

高清像素:720P

連接方式:無線WiFi、網線；

旋轉角度:上下120º、左右355°；

顯示方式:支持電腦、平板、手機；

壓縮方式:H264；

音頻輸入:內置-48bB麥克風；

工作電壓:DC5V2A；

工作溫度:-15℃～+58℃。

無線路由器

有線傳輸率：10/100Mbps；

無線傳輸率：300Mbps；

標準：802.11b/802.11a/802.11n；

無線網率支持頻率：2.4G；

實訓臺體

內嵌開關電源，提供電源通信板對外提供5V、12V直流電源。

內嵌空氣開關，保護用戶安全。

內嵌PDU電源插座，可外接交流供電設備。

開放4路USB供電接口，具有金屬自鎖開關。

內嵌LED燈。

章節劃分

內容

理論課時

實踐課時

智能家居工程應用概述

1.智能家居的項目概述

2

0

2.智能家居系統的需求分析

3.智能家居系統的系統設計

智能家居工程裝調實操

整體布局說明及供電系統裝調

1

1

RS485電表裝調實驗

1

1

無線插座控制器裝調實驗

1

1

無線調光控制器裝調實驗

1

1

門磁探測器的裝調實驗

1

1

燃氣探測器裝調實驗

1

1

指紋門鎖設備裝調實驗

1

1

電動窗簾控制器裝調實驗

1

1

IPCamera組裝調試實驗

1

1

智能家居感知層設備組網傳輸

ZigBee傳感器組網傳輸

1

1

WiFi傳感器組網傳輸

1

1

門磁探測器組網傳輸實驗

1

1

燃氣探測器組網傳輸實驗

1

1

指紋門鎖組網傳輸實驗

1

1

無線插座控制器組網控制實驗

1

1

無線調光控制器組網控制實驗

1

1

電動窗簾控制器組網控制實驗

1

1

RS485電表組網傳輸實驗

1

1

IPCamera及以太網配置實驗

1

1

云平臺搭建

云服務平臺簡介

1

1

云服務平臺智能家居系統場景搭建

平臺API接口說明

智能家居安卓網關應用開發

智能入戶（門禁控制）

2

2

安防監控（門磁、燃氣）

2

2

環境監測（溫濕度、光照）

2

2

智能控制（照明燈、亮度調節、窗簾）

2

2

遠程抄表（電表）

2

2

云平臺接口Web應用開發

智能入戶

2

2

環境監測

2

2

安防監控

2

2

智能控制

2

2

遠程抄表

2

2

云平臺課程部分需配套服務器

類別

序號

名稱

數量

備注

主控

智能網關

1

Cortex-A9內核，WiFi/BT模塊、7寸電容液晶觸摸屏

ZigBee通信模塊

1

感控節點

ZigBee溫濕度節點

1

ZigBee Led蜂鳴器節點

1

WiFi光照度節點

1

WiFi空氣質量節點

1

FTLINK智能轉發器

1

可學習轉發紅外、315M、433M

無線門磁探測器

1

磁吸在臺體

無線燃氣探測器

1

磁吸在臺體

ZigBee門鎖控制節點

1

5V

ZigBee指紋識別節點

1

5V

電動窗簾套件

1

含電機、導軌、遙控器

電能表

1

RS485總線

無線強電控制插座

1

內嵌在臺體

無線調光面板

1

內嵌在臺體

Led燈

1

云臺網絡攝像頭

1

108°廣角，720P，紅外夜視，遠程監控

無線路由器

1

平臺框架

網板鈑金控制臺

1

分體式設計，網孔板與底座可分離

DC5V/12V傳感器供電采集板

1

PDU電源插座

1

開關電源

1

交直流電源開關與指示燈

1

附件

交叉串口線

1

交叉網線

1

miniUSB數據線

1

TF卡讀寫器

1

8G TF card

1

方口USB數據線

1

FT-CC253-Debugger調試器

1

USB轉RS232轉換器

1

Jlink仿真器

1

串口下載調試板

1

連接線纜

1批

電子資源

系統實驗手冊及實訓代碼

1套

系統使用手冊

1

課程資源

1

含應用開發的PPT和視頻

平臺

云服務平臺的使用

1

僅提供云服務平臺的使用權限

名稱

參數要求

數量

智能家居桌面網板實訓臺

一、整體要求
要求實訓臺采用鈑金結構，數控沖銑網孔板，用于硬件模塊的安裝固定及線路部署，長寬高尺寸：約60cm*29cm*53cm。
要求主要硬件模塊采用磁吸方式固定到實訓臺，便于靈活搭建。
要求本地控制中心采用Cortex-A9網關，運行Android操作系統智能家居網關管理軟件，支持Linux和Android雙系統，可一鍵切換。
要求至少支持四種通信技術，如RS485總線、433M、ZigBee、WiFi。
要求至少包含智能入戶、環境監測、安防報警、智能控制、遠程抄表五個應用功能。
智能入戶：實現錄入指紋、識別指紋，指紋開鎖、延時關鎖功能。
環境監測：實時采集溫度、濕度、光照度、空氣質量等環境參數，支持本地或遠程查看。
安防報警：實時檢測燃氣泄漏、異常闖入，并觸發報警。
智能控制：可控制至少1路無線強電插座的開關，1路調光面板燈光的開關調節，具有本地或遠程控制功能。
遠程抄表：可實現本地或Web端遠程采集電壓、電流、電量的功能。
二、系統設備要求
1. 本地控制中心
1）智能網關（1個）
核心板資源：
（1）CPU：Cortex-A9四核心的Samsung s5p4418，主頻1.4GHz；
（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，端子排接口
（6）RS485總線接口：1路，端子排接口；
（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） 藍牙WiFi：板載藍牙WiFi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：移動通信模塊接口；
（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通訊模塊（1個）
采用ZStack2007協議棧，協調器類型，組建ZigBee網絡，實時接收ZigBee節點采樣數據，上報給網關；同時接收網關下發的指令，發送給ZigBee節點。
供電電壓：DC3.3V。
2.智能入戶系統
系統安裝有指紋識別傳感器節點、電插鎖及繼電器控制節點等設備，可實現指紋錄入、指紋對比、指紋開門、門鎖延時關閉等功能。
1）ZigBee指紋識別節點（1個）
由四線TTL UART接口板、ZigBee通信模塊、接口底板三部分組成。
將指紋傳感器的匹配、搜索信息通過ZigBee網絡與上位機交互。
通信方式：ZigBee
香蕉頭插座、獨立電源適配器等供電方式。
工作電壓：默認DC5V。
2）光學指紋識別傳感器（1個）
采用ZigBee指紋識別節點的微處理器實現指紋識別傳感器的控制；
通信接口：采用TTL電平的UART接口，通信波特率為：9600×Nbps（N=1~12，默認N=6）；
光學指紋模塊內部集成專業指紋識別芯片，采用先進的指紋識別算法，識別率高，可識別真皮；指紋錄入時間：<0.3秒；
匹配方式：比對方式（1:1），搜索方式（1:N）；
存儲容量：120/350/1000枚；認假率：<0.001%；拒真率：<1.0%；
3）ZigBee門鎖控制節點（1個）
節點由繼電器控制板、ZigBee通信模塊和底板三部分組成；
射頻芯片通過驅動繼電器的吸合與斷開實現門鎖的開關；
延時時間可通過軟件設置；
延時時間：80ms~20s；
通信方式：ZigBee
供電電壓：DC5V
3.環境監測系統
系統采用溫濕度、光照度、空氣質量等各種傳感器對室內居住環境的狀態進行實時監測，監測數據通過無線通信網絡傳輸到智能網關，可以實時顯示在智能網關app界面上。
1）空氣溫濕度節點（1個）
請求式測量，自動休眠，超低能耗；
高精度兩線制數字接口（SCL、SDA），直接與微控制器相連；
濕度量程：0-100%RH，溫度量程：-40~+123.8℃；
通信方式：ZigBee
供電電壓：DC 5V；
2）光照度節點（1個）
功能：用于檢測室內的光照度。
通訊接口：模擬型，線性電壓輸出2.2~VCC，接入微控制器AD通道；
特性：內置雙敏感元接收器，可見光范圍內高度敏感，輸出電流隨照度呈線性變化。采用WiFi通信，板載0.96寸OLED屏，顯示通信狀態。
通信類型：WiFi
供電電壓：默認DC5V；
3）空氣質量傳感器（1個）
檢測室內廢棄物釋放的諸如氨氣、硫化氫、氫氣、一氧化碳等空氣污染物。采用WiFi通信，板載0.96寸OLED屏，顯示通信狀態。通信類型：WiFi；
供電電壓：默認DC5V；
4.安防報警系統
采用燃氣、門磁探測器實時檢測燃氣泄漏、門防狀態。
系統根據軟件設置，自動啟動聲光報警器報警；同時警情數據通過ZigBee網絡傳輸到智能網關。
1）無線燃氣探測器（1個）
感應氣體：煤氣，一氧化碳等；
報警濃度：自帶LED屏顯示，0-30ppm正常，超過100ppm即會提醒，超過200ppm即會報警。
報警輸出：433MHz
報警音量：≧120dB（1米處）；
工作電壓：交流220VAC。
2）無線門磁探測器（1個）
檢測門、窗、抽屜等是否被非法打開或移動。
發射頻率：433M；
編碼方式：2262編碼或EV1527編碼；
發射距離：≧120米（空曠）；
指示燈：報警時，紅色點亮；低電壓時，黃色閃爍；
工作電壓：1.5V單節AA電池。
3）聲光報警器（1個）
包含1個紅燈、1個藍燈、1個BEEP蜂鳴器。當發生燃氣泄漏、門磁異常闖入時，啟動聲光報警。
通信方式：ZigBee
工作電壓：DC5V
4.智能控制系統
可實現交流強電類、無線射頻類等電器的控制，通過點擊網關應用軟件、Web頁面按鈕，控制強電插座開關、控制調節面板連接的LED燈開關及亮滅，轉發控制窗簾開關。
1）FTLink智能轉發器（1個）
由ZigBee通訊模塊、315/433MHz微功耗超外差無線收發模塊、紅外收發模塊、以及控制主板組成。
功能：支持射頻信號轉發，學習射頻編碼并存儲到智能遙控器中，統一接入ZIGBEE網絡，由物聯網網關統一管理。
控制主板：采用51單片機，具有射頻轉發、ZigBee信號收發功能；
射頻收發：包含315/433射頻硬件，可學習并遙控多種射頻設備；
射頻頻率：433MHz；
ZigBee頻率：2.4GHz，Z-Stack2007協議棧；
輸入電壓：DC 5V；
輸入電流：≥1A
2）無線強電控制插座（1個）
由ZigBee通信模塊、AC/DC降壓模塊、繼電器、底板組成，封裝在標準86型明線盒內，面板具有學習按鈕、指示燈和五孔插座；
可以學習單鍵開關、總開不關、總關不開、清除存儲編碼；
技術參數：
工作電源：AC180~240V，50/60Hz；
發射頻率：433MHz；
遙控距離：室內≤20m,空曠地≤30m；
控制器件：繼電器；
接收靈敏度： -100dBm；
負載電流：單路≤10A；
待機電流：220V,40uA(小于0.0088w)；
工作溫度：-10℃~80℃；
相對濕度：10%~93%RH；
規格尺寸：86mm×86mm×31mm；
負載路數：一路。
可配置電器：采用220V交流市電供電的電器均可，如臺燈等。
3）無線調光面板（1個）
單路單火線，電容觸摸感應，免布線；
控制LED燈的開關，調節亮度。
發射頻率：433M
負載路數：1路
產品尺寸：86mm×86mm；
4）電動窗簾套件（1套）
含窗簾電機、導軌、遙控器。
支持電動窗簾遙控器的拉、合、停三個功能按鍵無線編碼的學習，實現集中遙控。單側開。
通信方式：433M遙控
額定電壓：AC220V。
5）家電設備（1套）
包含1個LED燈等。
5.遠程抄表系統
系統采用電能表實時監測家庭用電狀況，通過485總線傳輸給網關。可以實時顯示在智能網關、Web頁面上。
1）電能表（1個）
具有R485通訊功能，可讀取電壓、電流、電量。
通信方式：RS485總線
通信協議：ModbusRTU
電源：AC220V，50hz
6.遠程監控
采用云臺網絡攝像頭對家居環境進行實時監控，攝像頭通過WIFI接入互聯網，支持WEB監控端、移動端遠程視頻查看，實現遠程視頻監控功能。
（1）云臺網絡攝像機（1個）
通信方式：WiFi, DHCP自動獲取IP；以太網；
無線標準：IEEE802.11b/g/n Dfaft:
視頻壓縮：H.264，碼率為Main Profile；
音頻壓縮：AAC，碼率自適應；
分辨率：720P/960P/1080P;
網傳幀率，自適應調整；
云臺角度：水平355°，垂直90°；
支持TF卡（8G-64G）存儲；
支持紅外夜視，照射距離10m；
三、軟件資源
1.ZigBee傳感器組網傳輸應用程序
實現ZigBee網絡的建立、節點自動組網、節點休眠與喚醒、節點間數據傳輸、傳感器采樣與傳輸、以及執行器的傳輸控制等功能。
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。
2.WiFi傳感器無線通信應用程序
支持標準AT指令集，支持WiFi協議，符合IEEE 802.11b/g/n 標準，支持兩種工作模式：AP、STA、AP+STA工作模式，支持WPA、WPA2/WPA2-PSK 安全機制。
具有WiFi網絡參數配置功能，通過上位機軟件配置節點ID、WiFi名稱及密碼、目標IP、目標端口等。
具有傳感器采集傳輸、執行器傳輸控制、及基于WiFi的Socket通信的功能。
3. 智能家居網關管理應用軟件
網關采用Android操作系統，運行智能家居網關管理軟件。
具有感知層節點管理功能，通過串口收發、Socket通信與感知層ZigBee節點、485總線傳感器、WiFi節點進行數據交互。列表形式顯示名稱、地址、傳輸類型、應用場景，可添加刪除。
具有系統設置、云服務平臺接入功能，配置MQTT服務器的IP地址、端口號、接口地址、網關ID、連接密鑰等，實現接入。
在保證網關正常訪問互聯網時，可接入云服務平臺，也可配置接入局域網云服務平臺。
可查詢無線傳感網網絡參數、網關服務器端口號，可設置485總線傳感器輪詢間隔等。
集成Sqlite嵌入式數據庫，保存所有節點屬性信息與系統配置信息，云邊數據可同步。
網關具有傳感器采集控制功能，包含指紋識別信息實時讀取，自動控制門鎖開關；環境傳感器節點無線通信，采樣數據顯示；探測器觸發信息實時接收，自動控制報警器報警；手動控制控制器開關；用電參數實時采集顯示等。
采用RestfulAPI接口函數讀寫云端數據庫；
采用MQTT即時通信協議、標準的JSON數據包實現傳感器數據在網關、WEB端之間M2M傳輸。
開發環境：AndroidStudio
通訊協議：MQTT協議、HTTP協議
4.云服務平臺
可在廣域網中通過PC瀏覽器登錄此云服務平臺，也可部署在局域網服務器中，供局域網設備接入。采用B/S軟件架構，支持網關、Web端遠程訪問。
具有用戶登錄、項目管理（場景應用的增刪改查）、設備管理（網關的增刪查）、傳感器與控制器的增刪改查、場景管理、應用管理、在線調試、使用說明在線查看等功能。
能夠自由搭建并展示智能家居智能入戶、環境監測、安防監控、智能控制、遠程抄表等應用場景。
能夠顯示項目名稱、項目類型、創建時間，能夠顯示網關的ID、Mac地址、設備類型、連接類型、以及密鑰KEY；
支持普通ZigBee、315-ZigBee、433-ZigBee、紅外-ZigBee、WiFi、藍牙、LoRa、IPv6、ModbusRTU、CAN等不同協議的感知節點接入，兼容行業中常用的傳感器，至少支持模擬量modbus傳感器、數字量modbus傳感器、CAN總線傳感器的接入管理。
能夠顯示傳感器的ID、名稱、傳輸類型、在線狀態、實時采樣數據、執行器控制狀態等。
具有策略設置功能，可設置傳感器與執行器的聯動觸發條件、執行動作，以及聯動生效禁止。
具有定時控制功能。
平臺后臺主要采用Springboot框架、mybatis持久層、rabbitmq消息隊列技術并發處理來自傳感層、應用層的各種消息，采用Maven構建項目管理，具有Restful API二次開發接口。
前端采用最新的HTML5編程技術，Node.js語言；使用Bootstrap作為前端UI框架，自帶全局CSS設置，內嵌JQuery插件，用于創建圖像、下拉菜單、導航、警告框、彈出框等；使用HightChars圖表庫，實現網頁上各種動態圖表，滿足物聯網項目多樣化的前端顯示效果，采用Restful API與后臺交互。
開發環境：IDeaUL2018。
四、課程資源
1.包含Web應用技術課程實驗資源至少15個，分別為家庭設備信息界面、家庭照明控制界面設計、家庭溫濕度采集界面設計、光強調節界面樣式實驗、溫濕度環境監測界面樣式設計、空氣質量監測界面樣式設計、安防監測界面樣式設計、溫濕度調節設計、空氣質量調節設計、安防報警日志設計、門禁遠程控制設計、安防報警系統界面設計、溫濕度調節界面設計、家居光強調節、家庭用電統計界面等。
2.支持物聯網智能家居綜合應用課程實訓，內容為：
(1)智能家居工程裝調實操不少于10個，包含供電系統裝調、RS485電表裝調、無線插座控制器裝調、無線調光控制器裝調、門磁探測器裝調、燃氣探測器裝調、指紋門鎖裝調、電動窗簾控制裝調、IPCamera裝調。
(2)智能家居感知層組網傳輸不少于10個，包含ZigBee傳感器節點組網傳輸實驗、WiFi傳感器組網傳輸實驗、門磁探測器組網傳輸、燃氣探測器組網傳輸、指紋門鎖組網傳輸、無線插座組網控制、無線調光組網控制、電動窗簾組網控制、電表組網傳輸、IPCamera網絡配置等
(3)云服務平臺智能家居場景搭建實訓案例1個，包含平臺登錄、項目新建、網關設備添加、網關軟件配置、環境監測數據上傳平臺、智能入戶數據上傳平臺、安防監測數據上傳平臺、遠程抄表數據上傳平臺、智能控制器平臺遠程控制等功能。
(4)智能家居網關應用開發實訓案例不少于5個，包含智能入戶應用程序開發、環境監測應用程序開發、安防監測應用程序開發、智能控制應用程序開發、遠程抄表應用程序開發等。
(5)智能家居Web應用開發綜合實訓案例1個，至少包含頁面設計、MQTT應用開發、Restful接口調用、圖表前端展示四個功能模塊。 

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