CN103034177A - 物联网教学科研实验系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种物联网教学科研实验系统，它包括中央控制单元(1)、模块控制单元(2)和货架(3)，所述货架(3)上设有多个用于读取RFID标签的标签读取器(31)，所述模块控制单元(2)包括传感器单元(21)和控制器(22)，所述传感器单元(21)、控制器(22)分别与中央控制单元(1)相连，所述标签读取器(31)与控制器(22)相连。本发明具有能够系统方便完成物联网科研和教学、能够方便管理实验设备、使用直观方便、适用范围广泛的优点。

Description

物联网教学科研实验系统

技术领域

本发明涉及物联网教学科研领域，具体涉及一种用于物联网教学科研的物联网教学科研实验系统。

背景技术

物联网是通过信息传感设备，按约定的协议实现人与人、人与物、物与物全面互联的网络，其主要特征是通过射频识别、传感器等方式获取物理世界的各种信息，结合互联网、移动通信网等网络进行信息的传送与交互，采用智能计算技术对信息进行分析处理，从而提高对物质世界的感知能力，实现智能化的决策和控制。

目前的物联网实训装置提供基础的物联网实验教学，提供简单的模拟应用，但没有提供对实验设备的管理，不能直观地展现多种应用，因此不能满足物联网教学科研的需要，影响了物联网行业的推广和发展。

发明内容

本发明的目的是提供一种能够系统方便完成物联网科研和教学、能够方便管理实验设备、使用直观方便、适用范围广泛的物联网教学科研实验系统。

为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案为：一种物联网教学科研实验系统，它包括中央控制单元、模块控制单元和货架，所述货架上设有多个用于读取RFID标签的标签读取器，所述模块控制单元包括传感器单元和控制器，所述传感器单元、控制器分别与中央控制单元相连，所述标签读取器与控制器相连。

作为上述技术方案的进一步改进：

所述标签读取器呈分布式布置于货架上的不同位置。

所述模块控制单元还包括RFID天线多路器，所述标签读取器包括RFID读写模块和平板天线，所述RFID天线多路器通过RFID读写模块与平板天线相连。

所述传感器单元包括温度传感器、湿度传感器、光照度传感器、人体感应传感器、烟雾探测传感器中的至少一种。

所述模块控制单元还包括通信接口单元，所述控制器通过通信接口单元分别与标签读取器、中央控制单元相连，所述通信接口单元包括无线网络接口、RS232接口、RJ45接口、USB接口中的至少一种。

所述无线网络接口为ZigBee通信模块、WiFi通信模块、蓝牙通信模块、GPRS通信模块中的一种。

本发明具有下述优点：本发明型作为物联网科研教学平台，采用多功能模块化的设计模式，可以根据实际需求选配各种模块组建具有行业特色的物联网应用，与实际应用紧密结合，并采用创新的智能货架对物联网教学设备模块进行集中管理，集教学、实训、创新、演示和研发功能于一体，既可满足日常教学要求，同时注重项目实训及创新试验，各设备之间可以灵活组合。学生可以基于各种模块，按照自身的独特设计及应用，融合各种技术，进行创新试验。本发明型具有很强的灵活性和扩展性，使得操作使用更加方便直观高效。

附图说明

图1为本发明实施例的框架结构示意图。

图例说明：1、中央控制单元；2、模块控制单元；21、传感器单元；22、控制器；23、RFID天线多路器；3、货架；31、标签读取器；311、RFID读写模块；312、平板天线。

具体实施方式

如图1所示，本发明实施例物联网教学科研实验系统包括中央控制单元1、模块控制单元2和货架3，货架3上设有多个用于读取RFID标签的标签读取器31，模块控制单元2包括传感器单元21和控制器22，传感器单元21、控制器22分别与中央控制单元1相连，标签读取器31与控制器22相连。本实施例中，标签读取器31呈分布式布置于货架3上的不同位置。

中央控制单元1则采用计算机实现，中央控制单元1上安装有物联网管理软件，通过物联网管理软件模拟多种典型的物联网应用。

模块控制单元2包括控制电路底板和设于控制电路底板上的控制器22。控制器22及其周边电路构成基础实验控制区，基础实验控制区通过传感器单元21和标签读取器31采集传感数据，并输出采集信息给中央控制单元1。当标签读取器31读取货物上的RFID标签时，控制器22通过标签读取器31的ID对应货架3上的位置信息来获取货物的位置，再结合温度传感器、湿度传感器、光照度传感器、人体感应传感器、烟雾探测传感器中的至少一种，使得货架3则成为具备物联网终端功能的“智能货架”。本实施例提供的物联网教学科研实验系统不仅是物联网基础实验教学系统，而且能利用智能货架对实验设备进行集中管理，这种管理其本身也是物联网的一个典型应用，同时还能直观地展现多种模拟的物联网典型应用。

模块控制单元2还包括RFID天线多路器23，标签读取器31包括RFID读写模块311和平板天线312，RFID天线多路器23通过RFID读写模块311与平板天线312相连。传感器单元21包括温度传感器、湿度传感器、光照度传感器、人体感应传感器、烟雾探测传感器中的至少一种。模块控制单元2还包括通信接口单元，控制器22通过通信接口单元分别与标签读取器31、中央控制单元1相连，通信接口单元包括无线网络接口、RS232接口、RJ45接口、USB接口中的至少一种。无线网络接口可采用ZigBee通信模块、WiFi通信模块、蓝牙通信模块、GPRS通信模块中的一种。

模块控制单元2还包括用于显示输出的数码管，模块控制单元2的开关电源包括5V开关电源，9V开关电源和12V开关电源，开关电源为教学实训操作台提供电能，USB接口用于连接仿真器。

本实施例中，标签读取器31通过RS232接口与中央控制单元1相连，模块控制单元2提供多种接插口为基础控制区和多种物联网应用功能区提供便利的接口。中央控制单元1将扩展的RS232串口连接到接插座上的RS232串口，各实验设备模块将通过接插座RS232连接到PC终端上，有些设备模块将通过USB连接仿真器进行程序烧写，还可以将有些设备模块通过RJ45以太网口连入网络，所有的设备模块将利用面板上的直流电源接口供电。

模块控制单元2的开关电源包括5V开关电源，9V开关电源和12V开关电源，开关电源为教学实训操作台提供电能。

根据教学需求编写物联网教学实训操作台智能货架上位机管理软件，中央控制单元1通过RS232串口与货架3的标签读取器31通信，读取和设置货架3上的实验模块信息，例如，该模块名称、ID、位置，以及某层货架上货品数量等，实验前必须要求学生领用设备，否则将会报警，货品数量也会自动更新，当完成实验后，学生要归还设备。具体使用时，学生可以从智能货架上取下实验设备模块，结合基础控制区中的各种传感器和输入输出设备，利用ZigBee、WiFi、蓝牙、GPRS多种无线技术，采集温度、温湿度、光照度、人体感应、烟雾探测等多种传感器数据，同时结合输入输出设备进行控制，完成数据采集和控制实验。同时也可以利用模拟应用区演示多种物联网应用。

以上所述仅为本发明的优选实施方式，本发明的保护范围并不仅限于上述实施方式，凡是属于本发明原理的技术方案均属于本发明的保护范围。对于本领域的技术人员而言，在不脱离本发明的原理的前提下进行的若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (6)

1.一种物联网教学科研实验系统，其特征在于：它包括中央控制单元(1)、模块控制单元(2)和货架(3)，所述货架(3)上设有多个用于读取RFID标签的标签读取器(31)，所述模块控制单元(2)包括传感器单元(21)和控制器(22)，所述传感器单元(21)、控制器(22)分别与中央控制单元(1)相连，所述标签读取器(31)与控制器(22)相连。

2.根据权利要求1所述的物联网教学科研实验系统，其特征在于：所述标签读取器(31)呈分布式布置于货架(3)上的不同位置。

3.根据权利要求2所述的物联网教学科研实验系统，其特征在于：所述模块控制单元(2)还包括RFID天线多路器(23)，所述标签读取器(31)包括RFID读写模块(311)和平板天线(312)，所述RFID天线多路器(23)通过RFID读写模块(311)与平板天线(312)相连。

4.根据权利要求3所述的物联网教学科研实验系统，其特征在于：所述传感器单元(21)包括温度传感器、湿度传感器、光照度传感器、人体感应传感器、烟雾探测传感器中的至少一种。

5.根据权利要求1或2或3或4所述的物联网教学科研实验系统，其特征在于：所述模块控制单元(2)还包括通信接口单元，所述控制器(22)通过所述通信接口单元分别与标签读取器(31)、中央控制单元(1)相连，所述通信接口单元包括无线网络接口、RS232接口、RJ45接口、USB接口中的至少一种。

6.根据权利要求5所述的物联网教学科研实验系统，其特征在于：所述无线网络接口为ZigBee通信模块、WiFi通信模块、蓝牙通信模块、GPRS通信模块中的一种。

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