物联网应用技术体验中心

1总体规划

物联网运用领域非常广泛，包括智能家居、智慧城市、智慧农业、智能交通、智慧工厂、医疗健康、公共安全、智能消防、工业监测、助老助残等等。物联网应用技术体验中心的建设是在已具备的物联网实验设备基础上，进一步补充建设工程应用实训，从而构成“物联网应用技术体验中心”，形成体系结构完善的物联网教学实验、教学实训、工程应用等体系。

物联网工程应用中心主要构建实际的行业场景，通过物联网云服务支撑平台，将校园网与互联网构建一个核心网络，通过核心网络，能够跟校园网内的任何用户进行互动交流，实现人机交互。通过实际的物联网行业场景的展现，给学生一个行业的体验认知，给老师提供一个科研平台，同时也做为一个对外的窗口，提升学校的科研展示能力，展现学校的物联网教学与科研的风采。

2智能家居

2.1 基本介绍

智能家居综合体现了物联网技术在日常生活中的运用方式，随着物联网技术的广泛运用，未来家居在智能化、舒适性、安全性、绿色节能等方面会出现飞跃式的发展，将极大改变人们的生活方式。

智能家居是物联网这个大产业方向的一个最具体的落实点，在物联网大产业还处于摸索期时，智能家居已经开始形成行业规范、产业雏形。智能家居行业在快速发展，但是由于物联网教育刚刚起步，人才供应远远不足，高校开展智能家居工程及设计人才教育培养具有重大的现实意义。

唯众针对物联网相关专业的教学需求，设计了智能家居样板工程实施方案，协助学校构建智能家居实训教学环境。智能家居样板间可以为学生展示真正意义上的智能家居系统，体现各种智能家居设备的功能特点、使用方式，学习智能家居大系统的设计开发，培养具有工程经验的物联网技术应用人才，智能家居体验厅效果图如下：

2.2 系统构成

唯众可根据学校的场地、经费以及其他特殊要求进行工程设计。一般而言，完整的智能家居系统包含中央控制子系统、环境感知子系统、家电控制子系统、安全监控子系统等部分。完整的智能家居系统包含以下功能：

网络服务：提供无线英特网接入服务、 3G 移动通信网接入服务，为智能家居系统提供通信链路；智能安防：智能安防可以实现非法入侵检测、火情监控、煤气泄漏监控等功能，当出现警情时主动发出报警信息，启动应急系统；

智能光照：提供多种情景模式的智能光照，智能控制光照度、光照时间等；家电控制：可控制电视、音响、冰箱、电扇、门窗等；

情景控制：可根据环境信息、安全监测、用户指令的多方面的信息，进行家居全方位控制，提供诸如夜间睡眠模式、早起模式、家庭影院模式等。

核心为智能家居网关控制器，网关控制通过 ZigBee网络控制各种传感器、执行器智能节点，通过红外控制转发器控制家居里的电器设备，通过无线智能开关和插座，控制没有智能接口的电器。智能网关通过 Wi-Fi、以太网、 3G 接入互联网，实现智能家居的广域网访问和控制。

（1）物联网智慧控制中心

控制中心针对物联网多学科、多种技术融合简化编程、配置，可快速形成各类物联网模型。平台提供硬件、软件、web应用服务三大部分应用套件，配备Android、IOS平台、PC终端设备对展示中心进行控制，拥有Android及iOS操控App的“设备界面生成工具”，可直接以“可见即可得”的方式在此工具上生成智能家居所有的设备操作界面，支持指示灯、按键、图片集合、变量视窗、图文链接等五种可视化控件。所有控件的动作都可以直接反应到实际的物联设备（即无线节点模块）上。无线节点可以直接通过配套的PC配置工具进行功能配置，支持动态改变无线节点模块IO口的功能，功能包括按键接入、数字量接入、数字量输出、模拟量输入、PWM输出，应做到切换这些功能时，无需重新烧写无线节点固件。为保证教学实训需要，硬件、节点模块提供硬件原理图及PCB图, Android、IOS实训APP提供源码供教学二次修改，C#应用开发提供源码及物联网PC应用实例素材供教学二次修改。

（2）环境信息展示区套件

利用传感器等信息识别技术，通过无线传感网络实现室内环境信息的监测。包含温湿度、光照强度、PM2.5、一氧化碳等工业级传感器，使用背投方案将环境信息以可视化方式进行展示。

（3）家电控制展示区套件

利用物联网通讯及控制等信息技术，通过无线传感网络实现电器之间的互动。包含背景音乐、窗帘、空调等多种电器，通过手机或平板可现场体验物联网在家电控制上的典型应用。

（4）语音识别控制套件

利用物联网智能语音识别等信息技术，通过无线传感网络实现电器之间的互动。包含背景音乐、窗帘、空调等多种电器。

（5）安防展示区套件

利用物联网通讯、控制及传感器信息技术，通过无线传感网络实现家庭安防设备的联动控制，报警控制。包含摄像头、门禁、红外、指纹锁、门磁、报警灯等多种典型设备，通过手机或平板可现场体验物联网在家庭安防上的典型应用。

（6）灯光控制展示区套件

利用物联网通讯、控制及传感器信息技术，通过无线传感网络实现家庭照明设备的联动控制，报警控制。包含无线开关、调光灯、照度传感器、人体感应传感器等多种典型设备，通过手机或平板可现场体验物联网在家庭照明上的典型应用。

通过物联平台，开发者可以迅速开发出基于物联网、远程访问、设备联动等功能的物联网产品，如空气监测仪、电气设备在线监测器等等，并随时实现不同设备间的联动。而这些开发过程，基于本系统的可视化开发工具，可以做到无编程实现应用。

（7）智慧生活背景展示套件

体验实训中心文化墙背景，富含科技感、智能化的科技元素

2.3 软件系统

智能家居控制系统是居于 Android 平台的，具有智能家居环境监测、智能家电控制、普通家电控制、智能安防、一键化情景模式等功能。

1. 远程控制：使用智能手机、平板电脑，对智能家居进行远程控制，实现家居各种监控数据查询、监控图像获取、家居设备控制等。
2. 智能家电控制：使用专用的红外控制信号转发器对家中的所有遥控设备进行统一控制。常见系统包括空调、电视机、冰箱、音响等。手机、平板电脑可通过智能家居网关控制器控制家电设备。
3. 普通家电控制：家中的普通家电包括电厨具、饮水机、热水器等，使用无线智能插座进行远程智能控制。
4. 智能环境监测与控制：系统集成各种智能环境监测节点，包括温湿度传感器、人体红外传感器、可燃气体传感器、烟雾传感器等设备。 所有监测节点使用 ZigBee网络进行组网，网关控制器对数据进行采集处理，并根据数据决定如何进行家居环境调节，比如打开加湿器调节环境湿度。
5. 智能安防：智能安防包括监控摄像机、窗户破碎传感器、红外栅栏、可视门禁系统、声光报警器等。出现非法入侵，系统可发出警报，并接通制定的电话号码。
6. 一键情景模式控制：一键情景模式控制，可实现对家居系统中的所有设备，包括灯光、窗帘、安防系统、感知系统等进行一键化控制。 预设多种情景控制模式，诸如离家模式、起床模式、睡眠模式、影院模式等。可自定义各种情景模式。

3 智慧交通

3.1 基本介绍

智慧交通是在整个交通运输领域充分利用物联网、空间感知、云计算、移动互联网等新一代信息技术，综合运用交通科学、系统方法、人工智能、知识挖掘等理论与工具，以全面感知、深度融合、主动服务、科学决策为目标，通过建设实时的动态信息服务体系，深度挖掘交通运输相关数据，形成问题分析模型，实现行业资源配置优化能力、公共决策能力、行业管理能力、公众服务能力的提升，推动交通运输更安全、更高效、更便捷、更经济、更环保、更舒适的运行和发展，带动交通运输相关产业转型、升级。

以城市交通场景沙盘和智能车辆为控制对象，具有智能行车、行车自动避让、车辆道闸、智能停车、视频GPS定位、车辆识别、行车视频监控、交通灯控制等功能。通过道路监测系统采集车辆运行数据信息、停车数据信息等数据信息，通过无线网传送给嵌入式智能控制中心与主控服务器，通过大屏幕或计算机显示交通运行数据信息，并进行分析处理，自动控制交通灯、道闸、车辆等设备的工作状态。

本系统采用当前先进的计算机软件技术、微电子技术、无线通讯技术、三维地理信息及模型仿真等技术，开发未来物联网智能交通沙盘系统，能直观的反映交通流、交通控制、交通诱导、电子收费及车路协调等相关智能交通子系统的教学活动和科研实验研究任务，通过智能沙盘提供的相关信息，给出合理化的建设规划；也可作为培训研究的演示实体，提供直观教学平台。

3.2 系统构成

智能交通物联网实训系统提供 12 种功能，用户可以根据需求进行功能组合搭配，以构成一个适合教学需求，性价比最高的解决方案。

（1）智能公交系统

公交是城市交通里面最重要的一个环节，如何保障公交系统的快捷、便利、舒适是智能交通系统的最重要命题。本系统提供两种智能公交技术的验证模型：

① 公交优先：进入本模式，智能交通系统将优先保障公交车的顺畅运行。当公交车即将到达路口时，系统会控制红绿灯会提前变绿，让公交车优先通过。

② 公交运行信息实时显示：系统中的公交车通过 RFID 路标进行定位，然后通过无线传感网将自身位置实时传递给中央控制器，站台上的公交信息显示屏通过无线网络和中央控制器通信，获取并显示每路公交车的实时运行状态、与本站台之间的距离等信息。

（2）ETC 系统

ETC 是高速公路上最重要、最先进的基础设施，是有源 RFID 技术的最典型应用之一。

智能交通物联网实训系统提供 1-2 组 ETC 系统，对现实交通的 ETC 系统进行原理模拟和实验教学。

在智能交通物联网实训系统上，车辆进入 ETC 收费站入口的读卡器感应范围，读卡器会读出车辆信息，车牌识别系统拍照并进行车牌识别（需要选配车牌识别系统），所有信息存入数据库，然后闸机打开车辆放行。车辆再次进入收费站时， ETC 卡信息被读取，系统从数据库调出车辆进入高速公路的位置，自动计费扣费，扣费成功后自动放行。

（3）智能停车场系统

未来的智能停车场具有两个特征： 1、无人值守，通过 ETC 技术、车牌识别技术、智能管控技术实现停车场的自动计时扣费、无人化管理。 2、信息联网，停车场的运行信息将实时发布到网络上，通过 APP 即可查看全市停车场的车位信息及公告。

智能交通物联网实训系统提供了一套完整的智能停车场系统，包含以下功能：

1、停车场每个车位底下都有传感器，系统通过传感器可判断车位上是否有车辆停靠。

2、停车场全面支持 ETC 系统，可自动进行停车计时、费用统计、自动扣费，实现无人值守。

3、 车位空余信息可通过中央控制器实时统计并显示，也可以显示在停车场的信息屏。

（4）智能红绿灯管理

红绿灯是交通网上的最重要指挥管理系统，本系统除了固定时间模式之外，还提供动态调整模式。

在动态调整模式下，路口的车辆检测传感器可进行车流量统计。中央控制器通过ZigBee 无线通信调节红绿灯控制器的控制参数，实现根据车流量大小来动态调整红绿灯变化时间的目的，例如将车流量大的方向的绿灯时间适当延长。

（5）智能路灯管理

智能交通网络除了智能之外还需要节能，交通网络上主要的能耗源是路灯。本系统提供两种路灯控制模式。

① 整体控制模式：智能交通物联网实训系统有一组光照传感器，采集环境光照度，光照值通过 ZigBee 网络传输给中央控制器，中央控制器根据光照值进行整个实训系统所有路灯的整体控制，例如光照度低于某一个值时，路灯整体打开。整体控制模式是对现实交通网上的路灯的模拟仿真。

② 节能控制模式：在智能交通物联网实训系统上，中央控制系统知道每台车辆的实时位置，因此就能够对路灯进行更加智能化的控制。系统可以根据车辆的运行方向和所在位置进行智能灯光控制，车辆运行前方的路灯自动打开，车辆过后，路灯自动熄灭。

这种模式适合在深夜到凌晨，路上没有多少车辆的情况下使用。这种智能化的节能控制模式也是未来交通网的必然趋势。

（6）可变信息情报板

可见信息情报板在高速公路、市内交通网里随处可见，情报板起到实时路况通报、警示标语宣传、临时调度信息发布等等作用，是交通网中最重要的环节之一。智能交通物联网实训系统具有可变信息情报板，网关通过无线传感网可以随时修改情报板的显示内容，在公路灾害预警及应急系统里利用可变信息情报板发布临时调度指令。

（7）智慧交通大数据可视化分析决策平台

平台具有开放体系结构，集成运营业务管理、应急指挥调度、监测预警、分析研判于一身，支持从交通态势监控、视频监控、智能卡口分析、交通态势评估研判等多个维度进行日常路网运行监测与协调管理；支持突发事件下的值班接警、信息处理发布、应急指挥调度管理，以满足常态下监测监管、应急态下协同处置指挥调度的需要，满足交通行业平急结合的应用需求。

3.3 软件系统

智能交通控制系统是居于 Android 平台的，具有环境监测、红绿灯控制、ETC计费、停车场计费等功能。

1. 远程控制：使用智能手机、平板电脑，对智红绿灯系统进行远程控制，实现家居各种监控数据查询、监控图像获取、家居设备控制等。
2. 环境监测：在沙盘模型上，安装的光照传感器、温湿度传感器和分贝传感器能实时检测环境的光照度、温湿度及噪声强度等信息。
3. ETC计费： 当模型车及将进入ETC道闸时，道闸会开启，当小车离开道闸后，在一定的时间内，道闸会自动关闭；同时记录ETC计费信息。
4. 停车场计费：当模型车及将出停车时，道闸会开启，当小车离开道停车场后，在一定的时间内，道闸会自动关闭；同时，系统会自动记录小车出入停车场的信息。

4 AIOT应用

4.1 人脸识别

人脸识别，是基于人的脸部特征信息进行身份识别的一种生物识别技术。用摄像机或摄像头采集含有人脸的图像或视频流，并自动在图像中检测和跟踪人脸，进而对检测到的人脸进行脸部识别的一系列相关技术，通常也叫做人像识别、面部识别。

人脸识别主要用于身份识别。由于视频监控正在快速普及，众多的视频监控应用迫切需要一种远距离、用户非配合状态下的快速身份识别技术，以求远距离快速确认人员身份，实现智能预警。人脸识别技术无疑是最佳的选择，采用快速人脸检测技术可以从监控视频图象中实时查找人脸，并与人脸数据库进行实时比对，从而实现快速身份识别。

基于深度学习的人脸检测和人脸对齐方法，它可以同时完成人脸检测和人脸对齐的任务，基于模型的训练与使用，提取人脸区域和特征点，例如性别、年龄表情等。

4.2 仿生机械应用系统

仿生机械手控制系统以主从控制结构式处理机制进行系统开发，仿生机械手控制系统分为两部分――仿生机械手控制系统（从）和数据手套控制系统（主）。主控制器和从控制器均采用STM32F1系列微控制器作为核心处理器，NRF24L01无线模块、Flex 2.2弯曲传感器和MPU6050姿态传感器为主要传感器，使用角度舵机作为机械手的动力输出。主控制器对弯曲、姿态传感器数据采集并处理，传感器数据实时更新保证机械手状态的改变。从控制器可配置无线模式、舵机模式、自检模式、校准模式和手势模式等多种中的其中一种。

4.2 智能迎宾应用系统

（1）VIP迎宾

主动识别来参观的访客，以趣味性的欢迎语迎接，吸引参观者的注意力，促进更多的互动，并与客人打招呼人脸识别握手，让客人在第一时间就感受到星级VIP服务。

（2）咨询互动

根据体验厅内场景具体数据和建立相关海量知识库，向客户解答各种业务咨询问题，把体验厅内场景常见问题进行自定义，赋予机器人一个体验厅内场景智能百事通的角色。

（2）展品讲解

通过手机APP客户端或者语音指令，让机器人按主人指令行走循环讲解展示品，自动循环运作，完成高效的宣讲接待工作。

（4）展示宣传

机器人有强大的数据支撑，依托前沿人工AI智能技术可以为体验厅来宾提供包括体验厅内设备介绍；并可以循环播放视频宣传，留给客户时刻的印象。

（5）引导指路

机器人可根据客人的问答咨询以语音、文字或者图片的方式实现智能位置指引或者通过导航功能带领到指定目的地，并推荐体验厅参观路线。

5 智慧健康

5.1 基本介绍

物联网已经从概念进入发展时代，在各个细分领域中，尤其以智能家居、智慧城市、智慧医疗、人工智能、大数据和智能制造等垂直领域发展迅猛。伴随物联网普及应用，智能家居交互将会越来越友好，越来越无感；在智慧城市应用中，将使得对重要的城市部件和运行要素的持续动态的采集、测量、分析和优化成为可能。

在智慧医疗领域， 智慧的人体健康体征数据测量、采集、分析与干预是物联网与医疗健康领域跨界融合的一个热点领域。 如今，“智慧医疗”正在逐渐走进百姓的生活，庞大“大健康”产业来临，前景广阔。在国家层面，健康中国升级为国家战略，在未来五年，智慧医疗将迎来黄金发展时期，融合物联网、云计算、人工智能等技术，推动健康服务产业进入新时期。

5.2 系统构成

（1）血压监测

（2）血氧监测

（3）沉浸式动感单车

沉浸式智能动感单车在设计的时候皆会把科学性的健身服务指南放于第一位的位置，智能型的动感自行车在实操的时候会供给极多的坡度以及速度方式来给使用者自行选取，使用者透过这些方式的选取把把控命令传输到下方的控制面板中，数值透过了分析之后，可以达到对于驱动马达以及升降机的绝对管控。

6 建设清单