窄帶物聯網綜合應用實訓室


實驗室概述

實驗室名稱

項目名稱:窄帶物聯網綜合應用實訓

建設目標

本實訓室旨在建設支撐物聯網專業學生實驗、專業技能實訓、創新能力培養的系統。系統包括軟件、硬件、課程、資源和服務,支撐專業課程實訓環節的教學,涵蓋物聯網感知層、網絡層、應用層三個層次的知識體系,切合物聯網專業人才培養要求,適應物聯網技術發展趨勢,符合物聯網行業人才崗位技能要求。

人才培養目標

著力培養適應物聯網產業及信息化建設需要,知識結構合理,掌握物聯網系統的傳感層、傳輸層與應用層關鍵設計等專門知識和技能,具備通信技術、網絡技術、傳感技術等信息領域的專業知識,并具備較強的創新意識和扎實的工程實踐能力,具備物聯網關鍵技術層面和系統應用層面的規劃與開發、應用與管理能力的高素質應用型專門人才。

建設方案

實驗室簡介

實驗室采用窄帶物聯網(NB-IoT)實驗箱、窄帶物聯網(LoRa)實驗箱等兩套實驗設備滿足物聯網通信實訓要求;為了展現窄帶物聯網在實際生產生活中的應用,實驗室同時提供感知樹監測系統,及配套的實驗實訓課程。

窄帶物聯網綜合應用實訓室,實驗室以當前的前沿NB-IoT、LoRa技術代表的窄帶技術為主要無線傳輸技術,覆蓋AT指令、南北向開發、云平臺應用技術NB-IoT知識、WPAN、LoWPAN、6LoWPAN、LPWAN等通信協議和技術,并依托傳感器應用技術、嵌入式技術等技術為實用目標載體,使學生在實訓過程中充分掌握物聯網通信技術專業知識和相關應用場景。

實驗室設備部署規劃

實驗室布局圖:



實驗室設備簡介

窄帶物聯網(NB-IoT)實驗箱

NB-IoT實驗箱以去云端化的技術,整合了運營商和解決方案提供商的服務,使NB-IoT數據存儲及應用本地化,并提供了豐富的API接口。該種模式下,在學習了NB-IoT協議的基礎上,又掌握了NB-IoT技術的實際應用,增強了學生的實踐能力。

NB-IoT實驗箱實景圖

如上圖所示,NB-IoT實驗箱,將所有NB-IoT模塊,包括本地服務器、NB-IoT節點、傳感器開發套件等,集成在實驗箱里面,便于學生學習以及教師教學。

NB-IoT實訓平臺有配套的課程實驗體系,其設計目標是為NB-IoT的學習提供便利的開發、測試、應用以及展示環境。

產品特點

  • 以去云端化的技術,使NB-IoT的學習與實踐相結合,增強了實訓平臺的可操作性。

  • 模塊化的產品設計,由點及面的詳盡剖析了NB-IoT技術的應用點。

  • 配備多個應用場景設備開發,滿足應用教學需求。

功能概述

NB-IoT實訓平臺主要由NB-IoT本地服務器、NB-IoT節點、傳感器開發套件、教輔資料組成。

窄帶物聯網(Lora實驗箱

LoRa實訓實驗箱可以搭建一套完整的LoRa通信網絡,LoRa通信網絡是一種基于擴頻技術的遠距離、低帶寬、低成本的廣域無線通信網絡。本套LoRa實訓平臺以LoRaWAN為核心內容介紹該協議的工作原理和使用方法,包括Class A類低功耗模式、Class C類強實時模式,以及LoRaWAN的功能架構,進而搭建一個專屬的低功耗廣域覆蓋網絡,實現溫度、濕度、GPS定位數據的采集與傳輸,并通過云服務平臺展示相關的數據結果。

1 Lora網絡架構

1所示,LoRa通信網絡主要由LoRa基站和LoRa終端節點構成,LoRa基站和LoRa終端節點采用星形的組網方式優化網絡結構。

LoRa通信網絡中,LoRa終端節點可以集成感知類傳感器,使其具有前端感知功能;LoRa基站分為本地版(在實訓平臺中統稱LoRa網關)和云在線版本,本地版數據都在本地存儲展示,云在線版則可以接入互聯網,數據存儲在云端,實現數據的運程訪問;LoRa通信網絡符合標準的LoRaWAN協議,支持上下行鏈路通信。

LoRa實驗箱有配套的課程實驗體系,其設計目標是為LoRa的學習提供便利的開發、測試以及展示環境。

該設備作為LoRa教學設備,主要用于教學、開發以及實驗,為物聯網專業相關課程提供良好的教學、實驗環境,方便展示和教學,使同學們能夠迅速掌握LoRa關技術。教師借助該設備及相關教學軟件能夠方便地在課堂上演示LoRa的開發過程和運行實例,同時還能輔助教師和學生高效地進行課程實踐。

產品特點

  • 系統由終端(可內置LoRa模塊)、網關(或稱基站)、Server和云四部分組成,應用數據可雙向傳輸。

  • 課程學習學習與實訓實踐相結合,增強了實訓平臺的可操作性。

  • 模塊化的產品設計,由點及面的詳盡剖析了LoRa技術的應用點。

功能概述

LoRa實訓實驗箱主要由LoRa網關、LoRa終端節點、傳感器開發套件、教輔資料組成。

NB-IoT環境監測系統

NB-IoT環境監測系統能夠實時采集校園溫度、濕度、光照、CO2濃度等環境參數,以直觀的圖表和曲線的方式顯示給用戶。軟件利用監測的環境數據,指導用戶注意校園環境的安全。

系統由物聯網NB-IOT氣象監測站、NB-SENSOR系列傳感器、環境監測系統軟件、服務器組成。

產品特點

  • 體積小、重量輕、安裝方便。

  • 測量精度高,性能可靠,確保正常工作。

  • 響應速度快,數據傳輸效率高。

  • 支持多種總線連接,可滿足用戶自行靈活擴展傳感器的實際應用需求。

  • 太陽能供電方式可滿足戶外市電無法到達的安裝地點靈活部署設備。

  • 使用抗氧化性強的鋁合金材料作為外殼,內部電路采用三防處理,防止儀器儀表在野外惡劣的條件下快速老化。


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