實驗室建設概述

實驗室名稱

實驗室名稱：無線傳感器網絡實訓實驗室

建設目標

本項目旨在建設支撐物聯網工程專業學生實驗、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，切合物聯網工程專業人才培養要求，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

本專業培養的學生能夠于畢業后，在物聯網相關企業從事物聯網通信架構、無線傳感器網絡、傳感技術、物聯網應用設計、相關程序開發等方面工作，也可在高?；蚩蒲袡C構從事物聯網領域的系統設計、系統分析、科技開發、研究等科研和教學工作。

實驗室建設規劃

實驗室系統架構

無線傳感器網絡實訓實驗室，主要以無線傳感器網絡為主題，以教學平臺和實驗箱為載體，讓學生時間課堂所學，掌握并驗證學生必要的專業基礎知識。

實驗室是無線傳感器網絡教學實訓系統組成，系統包括無線傳感器網絡實驗平臺和無線傳感器網絡實驗箱。系統主要設備為實驗平臺和SmartNode，支持TinyOS、Contiki、RFID系統實驗，充分滿足并發燒錄、協議驗證、數據解析等實驗要求。

系統以服務器為中心，通過網絡控制SmartNode感知教學實驗平臺、串口控制無線傳感網絡教學實驗平臺；允許教師和學生通過網絡登陸方式連接兩個平臺，控制單個和并發燒寫節點，執行不同操作。系統架構如圖所示。

無線傳感網絡教學實訓系統架構

實驗室設備簡介

無線傳感器網絡實驗平臺

無線傳感器網絡實驗平臺是整合了多種傳感器，自組織形成傳感器網絡，對網絡的組網通訊、協議、數據收集及應用等學習的教學實驗系統，方便運輸和網絡規模的擴充，該實驗平臺同時支持50個節點進行組網實驗，節點狀態通過有線發送至服務器。

該平臺架構為CS架構，服務器為主流Linux系統，保證了系統的穩定性和流暢性；客戶端支持Windows/Linux系統，便于兼容實驗室系統環境。教學平臺軟件內置豐富教程和代碼，便于教學活動的開展；同時軟件系統還提供了實驗報告模塊，簡化了教學環節收集報告的復雜流程，節省教學時間。教學平臺目前支持TinyOS系統和Contiki系統，可根據不同的教學需求定制其他無線傳感器操作系統，滿足無線傳感器網絡學習的不同需求。

無線傳感器網絡實驗平臺

教學應用

無線傳感網絡教學實驗平臺配套有驅動管理軟件、教學軟件，針對性地解決了物聯網專業的實驗教學中遇到的以上問題。教學實驗平臺上統一配置了實驗所需的傳感器節點，教師可以使用配套的教學軟件進行本地代碼編寫，程序編寫好之后，對程序進行遠程編譯和遠程燒錄，并將編譯后的代碼自動寫入到節點中。本實驗平臺通過精心的設計將這些繁瑣的過程變成了簡單點擊按鈕就可以完成的操作，使學生更加關注與課程內容的學習、節點程序的編寫。同時，驅動管理軟件支持并發燒錄程序，一次可同時對50個節點進行批量燒錄。

無線傳感器網絡實驗箱

SmartNode感知教學實驗平臺是面向各大本科和高職類院校設計的一套綜合性物聯網集成教學系統。

SmartNode感知教學實驗平臺以SmartNode設備為核心，搭配無線傳感網絡基礎節點，RFID設備以及多種傳感器的教學實驗系統。平臺采用瀏覽器/服務器的結構模式，使用者無需安裝任何客戶端，只需借助網絡通過瀏覽器訪問服務器就能遠程進行實驗操作。網站界面友好、操作方便，同時支持多種移動客戶端(手機、平板），大大的簡化了教學的復雜程度，提高了教學的效率和質量。一臺服務器可以接入多臺SmartNode，它們可通過無線連接，組網示意圖如下所示：

SmartNode物聯網組合集成教學實驗平臺組網結構圖

SmartNode實物圖

SmartNode感知教學實驗平臺以SmartNode設備為核心，SmartNode實物圖如上圖所示，該設備具有豐富的外圍接口，可滿足Telosb節點、CC2650節點、UHF-RFID和U-RFID等一系列物聯網知識熱點的教學。此外，超大容量鋰電池和220V市電的雙電源供電設計使得該設備在室內和室外都能長期工作，并具有良好的散熱措施，保障了設備長期運行的穩定性。

SmartNode可以通過擴展的USB接口和GPIO接口外接藍牙、WIFI、液晶屏、數碼管、UHF-RFID、U-RFID閱讀器以及Telosb和CC2650節點等現有產品。豐富的外圍接口可以為研究愛好者提供更為廣闊的開發平臺。

SmartNode的配置智能高端，它載有LCD顯示屏。LCD顯示屏可顯示用戶對SmartNode的操作過程。SmartNode采用超大容量蓄電鋰電池和220V市電的雙電源供電設計，在無市電條件下也能持久工作。另外SmartNode直接通過無線網絡與服務器連接，實驗室部署SmartNode時無需布線，簡易美觀。

實驗室設備部署規劃

    實驗室布局圖：

部分案例