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LGWL-JT02型物聯網智慧城市交通實訓系統
一、產品簡介
LGWL-JT02型 物聯網智慧城市交通實訓系統通過操作演示，讓學生對城市智慧化有直觀的了解，通過熟悉每個子系統的實現原理和業務邏輯，掌握物聯網關鍵技術在行業應用的方法。
系統綜合運用傳感器檢測技術、工業現場總線技術、無線通信技術、嵌入式系統開發、Android應用技術、系統集成、平臺運維等物聯網關鍵技術，將城市基礎設施監測、垃圾環保監測、道路交通管理、社區安防監控、城市宜居環境監測、城市水資源監測、電力能耗監測、智慧大棚等與城市息息相關的數據通過網關統一接入到中國移動Onenet平臺或泛太云服務平臺，由平臺進行感知層設備注冊、數據上傳、數據存儲、命令下發，可搭建城市應用子系統，實現信息可視化顯示、設備遠程控制；支持網關參數聯動，對非正常狀況作出判斷，實時聯動報警，實現城市信息的智慧化管理。
LGWL-JT02型 物聯網智慧城市交通實訓系統通過操作演示，讓學生對城市智慧化有直觀的了解，通過熟悉每個子系統的實現原理和業務邏輯，掌握物聯網關鍵技術在行業應用的方法。
系統綜合運用傳感器檢測技術、工業現場總線技術、無線通信技術、嵌入式系統開發、Android應用技術、系統集成、平臺運維等物聯網關鍵技術，將城市基礎設施監測、垃圾環保監測、道路交通管理、社區安防監控、城市宜居環境監測、城市水資源監測、電力能耗監測、智慧大棚等與城市息息相關的數據通過網關統一接入到中國移動Onenet平臺或泛太云服務平臺，由平臺進行感知層設備注冊、數據上傳、數據存儲、命令下發，可搭建城市應用子系統，實現信息可視化顯示、設備遠程控制；支持網關參數聯動，對非正常狀況作出判斷，實時聯動報警，實現城市信息的智慧化管理。
二、系統架構
系統采用B/S架構，由市政系統、環保監控系統、交通管理系統、安全管理系統、環境監測系統、水質監測系統、能源監測系統、園林智慧大棚等系統組成，均采用WiFi無線通信技術與智能網關通信，網關支持MQTT協議接入中國移動Onenet平臺或泛太物聯網云平臺（二選一），將終端傳感器數據、執行器狀態推送到平臺，接收平臺下發命令，實現云端遠程采集控制。系統架構如圖所示：
系統采用B/S架構，由市政系統、環保監控系統、交通管理系統、安全管理系統、環境監測系統、水質監測系統、能源監測系統、園林智慧大棚等系統組成，均采用WiFi無線通信技術與智能網關通信，網關支持MQTT協議接入中國移動Onenet平臺或泛太物聯網云平臺（二選一），將終端傳感器數據、執行器狀態推送到平臺，接收平臺下發命令，實現云端遠程采集控制。系統架構如圖所示：
三、系統功能
包含八個物聯網子系統。所有系統均通過WiFi無線通信技術與智能網關通信，將終端采集數據傳輸給網關，由網關建立數據流通過MQTT協議發布到Onenet平臺；同時網關接收Onenet平臺下發的MQTT命令，經過協議轉換發送到終端通信節點，控制設備執行相應的動作。
1、市政監控系統：
系統包含路燈、井蓋、攝像頭、信息發布廣告屏及消防栓等市政基礎設施。
（1）路燈控制系統：由智能通信節點及外圍驅動電路板、路燈、光照傳感器組成。智能通信節點實時采集光照度，通過無線通信方式傳輸至網關。結合網關應用程序，可以實現路燈開關控制、環境光照度定時采集，設置光照傳感器與路燈控制器的聯動策略，根據光照強度，自動控制路燈開關；同時將光照度數據、路燈開關狀態上傳到云平臺進行可視化展示，遠程路燈控制。
包含八個物聯網子系統。所有系統均通過WiFi無線通信技術與智能網關通信，將終端采集數據傳輸給網關，由網關建立數據流通過MQTT協議發布到Onenet平臺；同時網關接收Onenet平臺下發的MQTT命令，經過協議轉換發送到終端通信節點，控制設備執行相應的動作。
1、市政監控系統：
系統包含路燈、井蓋、攝像頭、信息發布廣告屏及消防栓等市政基礎設施。
（1）路燈控制系統：由智能通信節點及外圍驅動電路板、路燈、光照傳感器組成。智能通信節點實時采集光照度，通過無線通信方式傳輸至網關。結合網關應用程序，可以實現路燈開關控制、環境光照度定時采集，設置光照傳感器與路燈控制器的聯動策略，根據光照強度，自動控制路燈開關；同時將光照度數據、路燈開關狀態上傳到云平臺進行可視化展示，遠程路燈控制。
（2）井蓋姿態監測報警系統：由智能通信節點、傾角傳感器組成。智能通信節點實時采集井蓋傾角傳感器與水平面的傾角，并傳輸給網關。由網關根據設置的閾值，實現井蓋姿態異常報警。同時將井蓋傾角數據上傳到云平臺進行可視化展示。
（3）信息發布廣告屏顯示系統：由智能通信節點、LED點陣屏及控制器組成。智能通信節點驅動LED點陣屏控制器滾動顯示文字信息。可接收網關下發的文字編碼信息，更改顯示內容。網關與平臺互聯互通，可接收云平臺用戶設置的任意文字信息，更改顯示內容。
（4）視頻監控系統：采用WiFi網絡攝像頭，可接入平臺，通過平臺實現遠程視頻監控、云臺控制。
2、環保監控系統
系統包含智慧公廁環保監測、垃圾清運智能車等設施。
（1）智慧公廁環保監測系統：廁所污物主要釋放氨氣，安裝氨氣傳感器實時監測氨氣濃度，通過無線通信傳輸給智能網關，同時上傳氨氣濃度數據至平臺，由平臺統一展示。
（2）垃圾清運智能車系統：垃圾車模擬，采用磁尋跡方式，可實現尋磁自動行駛、垃圾清理點定點停車模擬垃圾清運、垃圾站位置信息上傳、無線接收命令控制車輛繼續尋磁行駛等功能。可通過平臺展示車輛行駛位置等。
系統包含智慧公廁環保監測、垃圾清運智能車等設施。
（1）智慧公廁環保監測系統：廁所污物主要釋放氨氣，安裝氨氣傳感器實時監測氨氣濃度，通過無線通信傳輸給智能網關，同時上傳氨氣濃度數據至平臺，由平臺統一展示。
（2）垃圾清運智能車系統：垃圾車模擬，采用磁尋跡方式，可實現尋磁自動行駛、垃圾清理點定點停車模擬垃圾清運、垃圾站位置信息上傳、無線接收命令控制車輛繼續尋磁行駛等功能。可通過平臺展示車輛行駛位置等。
3、智慧交通管理系統
包含交通燈控制系統、停車場系統、公交站顯示播報系統、公交車智慧小車等。
（1）交通燈控制系統：鋪設在十字路口、或丁字路口，南北方向、東西方向各兩個紅綠燈，由一個控制器控制。交通燈控制器內置無線通信模塊，可與智能網關交互，當紅綠燈切換時，及時上報當前交通燈狀態；接收網關調度命令，即時更改紅綠燈狀態、時延等實現交通燈智能管控。
包含交通燈控制系統、停車場系統、公交站顯示播報系統、公交車智慧小車等。
（1）交通燈控制系統：鋪設在十字路口、或丁字路口，南北方向、東西方向各兩個紅綠燈，由一個控制器控制。交通燈控制器內置無線通信模塊，可與智能網關交互，當紅綠燈切換時，及時上報當前交通燈狀態；接收網關調度命令，即時更改紅綠燈狀態、時延等實現交通燈智能管控。
（2）停車場管理系統：可以實現智能車出入庫自動停車、出入庫道閘自動開關、出庫收費信息顯示、車位鎖狀態模擬等功能。智能通信節點與智能網關交互，可實現道閘遠程控制，道閘狀態信息上傳、收費信息上傳等。
（3）公交站顯示播報系統：可以實現公交車到站信息顯示、到站信息播報等功能。智能通信節點與智能網關交互，可以實現公交站牌顯示播報內容更新等功能。
（4）公交智能車系統：公交車模擬，采用磁尋跡方式，可實現尋磁自動行駛、公交站定點停車模擬公交到站、站臺位置信息上傳、無線接收命令控制車輛尋磁行駛等功能。可通過平臺展示公交車輛行駛位置和路線等。
（3）公交站顯示播報系統：可以實現公交車到站信息顯示、到站信息播報等功能。智能通信節點與智能網關交互，可以實現公交站牌顯示播報內容更新等功能。
（4）公交智能車系統：公交車模擬，采用磁尋跡方式，可實現尋磁自動行駛、公交站定點停車模擬公交到站、站臺位置信息上傳、無線接收命令控制車輛尋磁行駛等功能。可通過平臺展示公交車輛行駛位置和路線等。
4、社區安全管理監測系統
包含煙霧監測報警系統、小區周界安防報警系統等。
系統安裝有紅外對射探測器、煙霧探測器、報警器等設備，智能通信節點實時監測是否有人翻越圍欄，一旦探測到有人異常闖入，立即啟動聲光報警；實時檢測煙霧濃度，一旦煙霧濃度超標，立即啟動聲光報警。傳感器探測數據通過無線網絡傳輸給網關，再傳輸給云平臺顯示。
5、城市環境監測系統
由空氣質量傳感器、粉塵傳感器、噪音傳感器、智能通信節點等組成，具有空氣質量監測、揚塵監測、噪音監測功能。智能通信節點與網關互聯互通，上報環境監測數據，通過網關發布到云平臺展示。
6、水質監測系統
由水溫傳感器、PH傳感器及濁度模擬傳感器、溶解氧模擬傳感器、氨氮模擬傳感器、智能通信節點組成，進行水質溫度、PH酸堿性、濁度、含氧量、氨氮濃度等參數實時監測的功能，可通過無線網絡與網關進行交互，同時可上傳到云平臺，實現水質監測指標實時監測的功能。
7、電力能耗監測系統
主要由電表傳感器、智能通信節點組成，可實時讀取電表傳感器采集的交流電電壓、電流、頻率、功率等參數，通過無線通信模塊與網關交互，將電力參數上傳到云平臺進行動態顯示。
8、園林智慧大棚系統
主要有二氧化碳傳感器、土壤濕度傳感器、風扇執行器、水泵執行器、及智能通信節點組成，智能通信節點實時采集大棚二氧化碳濃度、土壤濕度，通過無線通信傳輸給網關，由網關根據設置的閾值，控制風扇開關、水泵開關，調節大棚空氣二氧化碳濃度、土壤狀況。同時將傳感器采樣信息、執行器狀態上傳到云平臺進行顯示，和遠程控制。
包含煙霧監測報警系統、小區周界安防報警系統等。
系統安裝有紅外對射探測器、煙霧探測器、報警器等設備，智能通信節點實時監測是否有人翻越圍欄，一旦探測到有人異常闖入，立即啟動聲光報警；實時檢測煙霧濃度，一旦煙霧濃度超標，立即啟動聲光報警。傳感器探測數據通過無線網絡傳輸給網關，再傳輸給云平臺顯示。
5、城市環境監測系統
由空氣質量傳感器、粉塵傳感器、噪音傳感器、智能通信節點等組成，具有空氣質量監測、揚塵監測、噪音監測功能。智能通信節點與網關互聯互通，上報環境監測數據，通過網關發布到云平臺展示。
6、水質監測系統
由水溫傳感器、PH傳感器及濁度模擬傳感器、溶解氧模擬傳感器、氨氮模擬傳感器、智能通信節點組成，進行水質溫度、PH酸堿性、濁度、含氧量、氨氮濃度等參數實時監測的功能，可通過無線網絡與網關進行交互，同時可上傳到云平臺，實現水質監測指標實時監測的功能。
7、電力能耗監測系統
主要由電表傳感器、智能通信節點組成，可實時讀取電表傳感器采集的交流電電壓、電流、頻率、功率等參數，通過無線通信模塊與網關交互，將電力參數上傳到云平臺進行動態顯示。
8、園林智慧大棚系統
主要有二氧化碳傳感器、土壤濕度傳感器、風扇執行器、水泵執行器、及智能通信節點組成，智能通信節點實時采集大棚二氧化碳濃度、土壤濕度，通過無線通信傳輸給網關，由網關根據設置的閾值，控制風扇開關、水泵開關，調節大棚空氣二氧化碳濃度、土壤狀況。同時將傳感器采樣信息、執行器狀態上傳到云平臺進行顯示，和遠程控制。
四、主要軟件
1、智慧城市網關應用軟件
具有WiFi通信功能，支持多個智能通信節點同時連接、具有心跳包節點在線狀態檢測機制，可實現傳感器添加、數據顯示、傳感器無線采集及執行器無線控制等功能。同時支持傳感器與執行器的聯動設置，可選擇傳感器、執行器，設置觸發條件，實現自動控制。具有協議轉換功能，可實現感知層協議與平臺MQTT協議的相互轉換；具有平臺接入功能，內置HTTP協議，可通過RESTFUL接口接入中國移動Onenet平臺或泛太云服務平臺，具有設備單獨接入平臺或聯網批量接入平臺的功能。內置MQTT協議，可通過MQTT發布消息實現傳感器采樣數據流上傳到平臺展示，也可通過MQTT訂閱消息實現接收平臺下發的命令包控制執行器動作。
2、智慧城市平臺展示界面
可通過Onenet開放式平臺搭建智慧城市系統的展示界面，首界面和部分子系統界面如下圖所示。
五、課程資源
1、課程目標：
（1）熟悉智慧城市的系統架構。
（2）掌握基于嵌入式接口技術的工業傳感器采集和控制的編程方法。
（3）深入理解感知層物聯網通信協議和云端接入協議。
（4）掌握物聯網感知層通信協議解析的編程方法和消息發布訂閱的方法。
2、課程目錄：
1、智慧城市網關應用軟件
具有WiFi通信功能，支持多個智能通信節點同時連接、具有心跳包節點在線狀態檢測機制，可實現傳感器添加、數據顯示、傳感器無線采集及執行器無線控制等功能。同時支持傳感器與執行器的聯動設置，可選擇傳感器、執行器，設置觸發條件，實現自動控制。具有協議轉換功能，可實現感知層協議與平臺MQTT協議的相互轉換；具有平臺接入功能，內置HTTP協議，可通過RESTFUL接口接入中國移動Onenet平臺或泛太云服務平臺，具有設備單獨接入平臺或聯網批量接入平臺的功能。內置MQTT協議，可通過MQTT發布消息實現傳感器采樣數據流上傳到平臺展示，也可通過MQTT訂閱消息實現接收平臺下發的命令包控制執行器動作。
2、智慧城市平臺展示界面
可通過Onenet開放式平臺搭建智慧城市系統的展示界面，首界面和部分子系統界面如下圖所示。
五、課程資源
1、課程目標：
（1）熟悉智慧城市的系統架構。
（2）掌握基于嵌入式接口技術的工業傳感器采集和控制的編程方法。
（3）深入理解感知層物聯網通信協議和云端接入協議。
（4）掌握物聯網感知層通信協議解析的編程方法和消息發布訂閱的方法。
2、課程目錄：
|
章節
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課程
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需求分析
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智慧城市子系統設計和需求分析
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系統設計
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系統技術路線、可行性分析
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硬件選型、感知層通信協議制定、云端接入協議分析、軟件功能設計、軟件界面設計
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應用開發
|
路燈自動控制、城市基礎設施姿態監測、公廁環境監測、公交車行駛路線定位、社區安防監控、城市環境監測、水質監測、電力能耗監測、大棚自動灌溉等
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