CN206249662U - 一种模块化物联网技术实验箱 - Google Patents

Abstract

本实用新型实施例提供一种模块化物联网技术实验箱，所述模块化物联网技术实验箱包括：箱体，所述箱体包括上箱体和下箱体；实验底板，所述实验底板固定在下箱体上；物联网实验模块，所述物联网实验模块安装在所述实验底板上；电源与通信管理模块，所述电源与通信管理模块安装在所述实验底板上；嵌入式平台，所述嵌入式平台固定在所述实验底板上。上述技术方案具有如下有益效果：能够实现多种物联网教学任务，具有集成度高、实验内容丰富等特点。特别是该平台能够独立提供可移动、便携式的物联网整体教学系统，无需任何外部辅助设备，并克服教学空间和仪器重量限制的问题。

Description

一种模块化物联网技术实验箱

技术领域

本实用新型涉及一种实验装置，尤其是一种模块化物联网技术实验箱。

背景技术

物联网技术是通过射频识别(RFID)、红外感应器、全球定位系统、激光扫描器等信息传感设备，按约定的协议，将任何物品与互联网相连接，进行信息交换和通讯，以实现智能化识别、定位、追踪、监控和管理的一种网络技术。由于物联网技术的发展，对物联网人才的需求不断提高，传统的教学手段已经不能满足人才培养的需求，现阶段出现了一批新型的教学系统，但是这些系统相对固定，不够灵活，不便携带且不能适应物联网技术应用的空间差异性等。

实用新型内容

本实用新型实施例提供一种模块化物联网技术实验箱，以提供一种集成RFID技术、GPS技术、GPRS技术、Zigbee技术、物联网网关技术等多种物联网技术的便携式实验教学装置，与RFID、GPS等技术的应用相适应，同时具有一定技术先进性，对学生的专业教学起到良好的作用。

为了达到上述技术目的，本实用新型实施例提供了一种模块化物联网技术实验箱，所述模块化物联网技术实验箱包括：

箱体，所述箱体包括上箱体和下箱体；

实验底板，所述实验底板固定在下箱体上；

物联网实验模块，所述物联网实验模块安装在所述实验底板上；

电源与通信管理模块，所述电源与通信管理模块安装在所述实验底板上；

嵌入式平台，所述嵌入式平台固定在所述实验底板上。

上述技术方案具有如下有益效果：本实用新型的模块化物联网技术实验箱，是一种集成RFID技术、GPS技术、GPRS技术、Zigbee技术、无线通讯技术、物联网网关技术等多种物联网技术的便携式实验教学装置，能够实现多种物联网教学任务，具有集成度高、实验内容丰富等特点。特别是该平台能够独立提供可移动、便携式的物联网整体教学系统，无需任何外部辅助设备，并克服教学空间和仪器重量限制的问题。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本实用新型模块化物联网技术实验箱结构示意图。

图2是本实用新型模块化物联网技术实验箱下箱体结构示意图。

图3是本实用新型模块化物联网技术实验箱实验模块结构示意图。

图4是本实用新型模块化物联网技术实验箱电源与通信管理模块结构示意图。

图5是本实用新型模块化物联网技术实验箱插槽结构示意图。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

本实用新型提供一种集成RFID技术、GPS技术、GPRS技术、Zigbee技术、无线通讯技术、物联网网关技术等多种物联网技术的便携式实验教学平台，包括箱体、实验底板、物联网实验模块及嵌入式平台。所述箱体包括上箱体和下箱体；所述实验底板固定在下箱体上；所述物联网实验模块安装在实验底板上；所述嵌入式平板固定在所述实验底板上。本实验箱用于进行多种物联网实验，具有集成度高、实验内容丰富、便于携带等特点。

如图1所示，为本实用新型一种模块化物联网技术实验箱的结构示意图，包括箱体1、实验底板2、嵌入式平台3、电源与通信管理模块4及物联网实验模块7。

所述箱体1包括上箱体和下箱体，所述下箱体包括一个抽拉式的储物单元8。图2是本实用新型模块化物联网技术实验箱下箱体结构示意图。

图5是本实用新型模块化物联网技术实验箱插槽结构示意图，所述实验底板2固定在下箱体上，包括电源与通信管理模块插槽18、九个实验模块插槽19、九个实验模块通信开关与指示灯6、一个总通讯选择按钮与指示灯5；上述电源与通信管理模块插槽18用于安装电源与通信管理模块4。上述九个实验模块插槽19是通用的，不存在任何区别，均可为所有物联网实验模块提供电压与有线的通讯方式。上述九个实验模块通信开关6，打开其中一个则相应的实验模块插槽上的实验模块通信处于打开状态，状态指示灯相应的亮起。上述总通讯选择按钮5，管理整个实验箱的实验数据输出到嵌入式平台或通过串口输出到上位机；

所述嵌入式平台3带有显示器、蓝牙模块、WiFi模块，用于处理和显示所述物联网实验模块7的数据；所述嵌入式平台包括安卓平台。

所述电源与通信管理模块4，其结构如图4所述，是本实用新型模块化物联网技术实验箱电源与通信管理模块结构示意图，包括串口通讯单元14、总电源开关17、总电源接口15、总电源指示灯16；

上述串口通讯单元14用于连接电脑，将实验数据输出到电脑上；

上述总电源开关17打开则为整个实验箱开始供电，关闭则整个实验箱处于断电状态；

上述总电源接口15用于外部电源接入实验箱，为整个实验箱供电；

上述总电源指示灯16亮起则实验箱外部供电正常。

所述物联网实验模块7通过可插拔的方式安装在实验底板2的实验模块插槽19上，主要包括LF RFID实验模块、HF RFID实验模块、UHF RFID实验模块、GPS实验模块、GPS/BD实验模块、ZIGBEE实验模块、条码BARCODE实验模块、GSM/GPRS实验模块，还可以扩展其它模块，用于进行多种物联网实验。

图3是本实用新型模块化物联网技术实验箱实验模块结构示意图。所述LF RFID实验模块、HF RFID实验模块、UHF RFID实验模块、GPS实验模块、GPS/BD实验模块、ZIGBEE实验模块、BARCODE实验模块、GSM/GPRS实验模块，均包括：信息采集单元11、无线通信单元10、通用实验模块底板单元13；其中：

上述LF RFID实验模块的信息采集单元为125Khz RFID读写器及天线，用于读写低频RFID标签信息，LF RFID实验模块的无线通信单元可以是WiFi、蓝牙、ZigBee等无线通讯单元，用于将采集的数据通过无线通讯的方式传输出去，完成低频RFID实验；

上述HF RFID实验模块的信息采集单元为13.56MhzRFID读写器及天线，用以读写13.56Mhz RFID标签的信息，HF RFID实验模块的无线通信单元可以是WiFi、蓝牙、ZigBee等无线通讯单元，用于将采集的数据通过无线通讯的方式传输出去，完成高频RFID实验；

上述UHF RFID实验模块的信息采集单元为915Mhz RFID读写器及天线，用以读写915Mhz RFID标签的信息，UHF RFID实验模块的无线通信单元可以是WiFi、蓝牙、ZigBee等无线通讯单元，用于将采集的数据通过无线通讯的方式传输出去，完成超高频RFID实验；

上述GPS实验模块的信息采集单元为GPS芯片、卫星天线，GPS实验模块的无线通信单元可以是WiFi、蓝牙、ZigBee等无线通讯单元，用于将采集的数据通过无线通讯的方式传输出去，用以完成GPS定位技术实验；

上述GPS/BD实验模块的信息采集单元为北斗芯片、卫星天线，GPS/BD实验模块的无线通信单元可以是WiFi、蓝牙、ZigBee等无线通讯单元，用于将采集的数据通过无线通讯的方式传输出去，用以完成北斗定位技术实验；

上述ZIGBEE实验模块包括一个ZigBee主节点模块，若干个ZigBee网络子节点组成，ZigBee主节点与ZigBee子节点通过自组织网络进行通信，ZigBee子节点通过所述自组织网络将数据发送至ZigBee主节点；其中：

所述ZigBee主节点模块通过可插拔的方式安装与实验底板；

所述ZigBee子节点模块是独立于实验箱的自供电模块，用于实验中放置于周围环境中，采集环境信息；

所述ZigBee主节点模块的信息采集单元为ZigBee通讯设备，用于收集ZigBee子节点采集的环境信息，ZigBee主节点模块的无线通讯单元可以是WiFi、蓝牙等无线通讯单元，用于将采集的数据通过无线通讯的方式传输出去；

上述BARCODE实验模块的信息采集单元为一维或二维条码识别设备，用以识别一维或二维条码，BARCODE实验模块的无线通信单元可以是WiFi、蓝牙、ZigBee等无线通讯单元，用于将采集的数据通过无线通讯的方式传输至网关，完成条码识别实验；

上述GSM/GPRS实验模块的信息采集单元为GPRS模块或3G模块、天线、摄像头，用以完成利用GPRS/3G通信技术进行数据传输实验，GSM/GPRS实验模块的无线通信单元可以是WiFi、蓝牙、ZigBee等无线通讯单元，用于将采集的数据通过无线通讯的方式传输至网关，完成网络通讯实验；

本实用新型一种便携式物联网技术实验教学平台，使用步骤如下：

1、打开箱体，将电源线接头接入总电源接口15，查看总电源指示灯16是否亮起，确保外部电源给实验箱正常供电，并打开总电源开关17。

2、根据所要进行的实验需求选择相应物联网实验模块的信息采集单元11，并通过可插拔的方式安装在通用实验模块底板单元13上，将组装好的物联网实验模块7安装至任意物联网实验模块插槽19上。

3、打开物联网实验模块7的电源开关12，确保物联网实验模块处于供电状态。

4、打开相应物联网实验模块插槽19的实验模块通信开关6，并确保指示灯亮起。

5、通过通讯选择按钮与指示灯5，选择将实验数据通过串口单元14上传至电脑或通过电源与通信管理模块4上传至嵌入式平台，并进行相关实验；

6、若学生选择使用无线通讯的方式进行实验，则选择一种无线通讯单元，WiFi、蓝牙、ZigBee等，并安装至物联网实验模块7的无线通讯单元10的位置，并进行相关物联网实验。

7、实验结束后，学生关闭实验箱总电源开关17，拔下总电源接口15处的电源线，关闭实验模块通信开关6，卸下物联网实验模块，关闭箱体。

本实用新型的模块化物联网技术实验箱，是一种集成RFID技术、GPS技术、GPRS技术、Zigbee技术、无线通讯技术、物联网网关技术等多种物联网技术的便携式实验教学装置，能够实现多种物联网教学任务，具有集成度高、实验内容丰富等特点。特别是该平台能够独立提供可移动、便携式的物联网整体教学系统，无需任何外部辅助设备，并克服教学空间和仪器重量限制的问题。

应该明白，公开的过程中的步骤的特定顺序或层次是示例性方法的实例。基于设计偏好，应该理解，过程中的步骤的特定顺序或层次可以在不脱离本公开的保护范围的情况下得到重新安排。所附的方法权利要求以示例性的顺序给出了各种步骤的要素，并且不是要限于所述的特定顺序或层次。

在上述的详细描述中，各种特征一起组合在单个的实施方案中，以简化本公开。不应该将这种公开方法解释为反映了这样的意图，即，所要求保护的主题的实施方案需要比清楚地在每个权利要求中所陈述的特征更多的特征。相反，如所附的权利要求书所反映的那样，本实用新型处于比所公开的单个实施方案的全部特征少的状态。因此，所附的权利要求书特此清楚地被并入详细描述中，其中每项权利要求独自作为本实用新型单独的优选实施方案。

为使本领域内的任何技术人员能够实现或者使用本实用新型，上面对所公开实施例进行了描述。对于本领域技术人员来说；这些实施例的各种修改方式都是显而易见的，并且本文定义的一般原理也可以在不脱离本公开的精神和保护范围的基础上适用于其它实施例。因此，本公开并不限于本文给出的实施例，而是与本申请公开的原理和新颖性特征的最广范围相一致。

上文的描述包括一个或多个实施例的举例。当然，为了描述上述实施例而描述部件或方法的所有可能的结合是不可能的，但是本领域普通技术人员应该认识到，各个实施例可以做进一步的组合和排列。因此，本文中描述的实施例旨在涵盖落入所附权利要求书的保护范围内的所有这样的改变、修改和变型。此外，就说明书或权利要求书中使用的术语“包含”，该词的涵盖方式类似于术语“包括”，就如同“包括，”在权利要求中用作衔接词所解释的那样。此外，使用在权利要求书的说明书中的任何一个术语“或者”是要表示“非排它性的或者”。

本领域技术人员还可以了解到本实用新型实施例列出的各种说明性逻辑块(illustrative logical block)，单元，和步骤可以通过电子硬件、电脑软件，或两者的结合进行实现。为清楚展示硬件和软件的可替换性(interchangeability)，上述的各种说明性部件(illustrative components)，单元和步骤已经通用地描述了它们的功能。这样的功能是通过硬件还是软件来实现取决于特定的应用和整个系统的设计要求。本领域技术人员可以对于每种特定的应用，可以使用各种方法实现所述的功能，但这种实现不应被理解为超出本实用新型实施例保护的范围。

本实用新型实施例中所描述的各种说明性的逻辑块，或单元都可以通过通用处理器，数字信号处理器，专用集成电路(ASIC)，现场可编程门阵列或其它可编程逻辑装置，离散门或晶体管逻辑，离散硬件部件，或上述任何组合的设计来实现或操作所描述的功能。通用处理器可以为微处理器，可选地，该通用处理器也可以为任何传统的处理器、控制器、微控制器或状态机。处理器也可以通过计算装置的组合来实现，例如数字信号处理器和微处理器，多个微处理器，一个或多个微处理器联合一个数字信号处理器核，或任何其它类似的配置来实现。

本实用新型实施例中所描述的方法或算法的步骤可以直接嵌入硬件、处理器执行的软件模块、或者这两者的结合。软件模块可以存储于RAM存储器、闪存、ROM存储器、EPROM存储器、EEPROM存储器、寄存器、硬盘、可移动磁盘、CD-ROM或本领域中其它任意形式的存储媒介中。示例性地，存储媒介可以与处理器连接，以使得处理器可以从存储媒介中读取信息，并可以向存储媒介存写信息。可选地，存储媒介还可以集成到处理器中。处理器和存储媒介可以设置于ASIC中，ASIC可以设置于用户终端中。可选地，处理器和存储媒介也可以设置于用户终端中的不同的部件中。

在一个或多个示例性的设计中，本实用新型实施例所描述的上述功能可以在硬件、软件、固件或这三者的任意组合来实现。如果在软件中实现，这些功能可以存储与电脑可读的媒介上，或以一个或多个指令或代码形式传输于电脑可读的媒介上。电脑可读媒介包括电脑存储媒介和便于使得让电脑程序从一个地方转移到其它地方的通信媒介。存储媒介可以是任何通用或特殊电脑可以接入访问的可用媒体。例如，这样的电脑可读媒体可以包括但不限于RAM、ROM、EEPROM、CD-ROM或其它光盘存储、磁盘存储或其它磁性存储装置，或其它任何可以用于承载或存储以指令或数据结构和其它可被通用或特殊电脑、或通用或特殊处理器读取形式的程序代码的媒介。此外，任何连接都可以被适当地定义为电脑可读媒介，例如，如果软件是从一个网站站点、服务器或其它远程资源通过一个同轴电缆、光纤电缆、双绞线、数字用户线(DSL)或以例如红外、无线和微波等无线方式传输的也被包含在所定义的电脑可读媒介中。所述的碟片(disk)和磁盘(disc)包括压缩磁盘、镭射盘、光盘、DVD、软盘和蓝光光盘，磁盘通常以磁性复制数据，而碟片通常以激光进行光学复制数据。上述的组合也可以包含在电脑可读媒介中。

以上所述的具体实施方式，对本实用新型的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本实用新型的具体实施方式而已，并不用于限定本实用新型的保护范围，凡在本实用新型的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种模块化物联网技术实验箱，其特征在于，所述模块化物联网技术实验箱包括：

箱体，所述箱体包括上箱体和下箱体；

实验底板，所述实验底板固定在下箱体上；

物联网实验模块，所述物联网实验模块安装在所述实验底板上；

电源与通信管理模块，所述电源与通信管理模块安装在所述实验底板上；

嵌入式平台，所述嵌入式平台固定在所述实验底板上。

2.如权利要求1所述模块化物联网技术实验箱，其特征在于，

所述实验底板包括：电源与通信管理模块插槽、九个实验模块插槽、九个实验模块通信开关与指示灯、一个总通讯选择按钮与指示灯；

所述物联网实验模块通过可插拔的方式安装在实验底板的插槽上；

所述电源与通信管理模块通过可插拔的方式安装在实验底板的插槽上；

所述嵌入式平台带有显示器、蓝牙模块、无线保真WiFi模块，用于处理和显示所述物联网实验模块的数据；所述嵌入式平台包括安卓平台。

3.如权利要求2所述模块化物联网技术实验箱，其特征在于，

所述九个实验模块插槽是通用插槽，用于为所有物联网实验模块提供电压与有线的通讯方式；

所述九个实验模块通信开关，打开其中一个则相应的实验模块插槽上的实验模块通信处于打开状态，状态指示灯相应的亮起；

所述总通讯选择按钮，管理整个实验箱的实验数据输出到嵌入式平台或通过串口输出到上位机。

4.如权利要求1所述模块化物联网技术实验箱，其特征在于，

所述物联网实验模块，包括：低频LF射频识别RFID实验模块、高频HF RFID实验模块、特高频UHF RFID实验模块、全球定位系统GPS实验模块、GPS/北斗导航BD实验模块、紫蜂协议ZIGBEE实验模块、条码BARCODE实验模块、全球移动通信系统GSM/通用无线分组业务GPRS实验模块；

所述电源与通信管理模块，包括串口通讯单元、总电源开关、总电源接口、总电源指示灯。

5.如权利要求4所述模块化物联网技术实验箱，其特征在于，

所述串口通讯单元，用于连接电脑，将实验数据输出到电脑上；

所述总电源开关，打开则为整个实验箱开始供电，关闭则整个实验箱处于断电状态；

所述总电源接口，用于外部电源接入实验箱，为整个实验箱供电。

6.如权利要求4所述模块化物联网技术实验箱，其特征在于，

所述LF RFID实验模块、HF RFID实验模块、UHF RFID实验模块、GPS实验模块、GPS/BD实验模块、ZIGBEE实验模块、BARCODE实验模块、GSM/GPRS实验模块，均包括：信息采集单元、无线通信单元、通用实验模块底板单元；其中：

所述LF RFID实验模块的信息采集单元为125Khz RFID读写器及天线，用于读写低频RFID标签信息，LF RFID实验模块的无线通信单元为如下一种：WiFi无线通讯单元、蓝牙无线通讯单元、ZigBee无线通讯单元，用于将采集的数据通过无线通讯的方式传输出去，完成低频RFID实验；

所述HF RFID实验模块的信息采集单元为13.56MhzRFID读写器及天线，用以读写13.56Mhz RFID标签的信息，HF RFID实验模块的无线通信单元为如下一种：WiFi无线通讯单元、蓝牙无线通讯单元、ZigBee无线通讯单元，用于将采集的数据通过无线通讯的方式传输出去，完成高频RFID实验；

所述UHF RFID实验模块的信息采集单元为915Mhz RFID读写器及天线，用以读写915Mhz RFID标签的信息，UHF RFID实验模块的无线通信单元为如下一种：WiFi无线通讯单元、蓝牙无线通讯单元、ZigBee无线通讯单元，用于将采集的数据通过无线通讯的方式传输出去，完成超高频RFID实验；

所述GPS实验模块的信息采集单元为GPS芯片、卫星天线，GPS实验模块的无线通信单元为如下一种：WiFi无线通讯单元、蓝牙无线通讯单元、ZigBee无线通讯单元，用于将采集的数据通过无线通讯的方式传输出去，用以完成GPS定位技术实验；

所述GPS/BD实验模块的信息采集单元为北斗芯片、卫星天线，GPS/BD实验模块的无线通信单元为如下一种：WiFi无线通讯单元、蓝牙无线通讯单元、ZigBee无线通讯单元，用于将采集的数据通过无线通讯的方式传输出去，用以完成北斗定位技术实验；

所述ZIGBEE实验模块包括一个ZigBee主节点模块，若干个ZigBee网络子节点组成，ZigBee主节点与ZigBee子节点通过自组织网络进行通信，ZigBee子节点通过所述自组织网络将数据发送至ZigBee主节点；

所述BARCODE实验模块的信息采集单元为一维或二维条码识别设备，用以识别一维或二维条码，BARCODE实验模块的无线通信单元为如下一种：WiFi无线通讯单元、蓝牙无线通讯单元、ZigBee无线通讯单元，用于将采集的数据通过无线通讯的方式传输出去，完成条码识别实验；

所述GSM/GPRS实验模块的信息采集单元为GPRS模块或3G模块、天线、摄像头，用以完成利用GPRS/3G通信技术进行数据传输实验，GSM/GPRS实验模块的无线通信单元为如下一种：WiFi无线通讯单元、蓝牙无线通讯单元、ZigBee无线通讯单元，用于将采集的数据通过无线通讯的方式传输出去，完成网络通讯实验。

7.如权利要求6所述模块化物联网技术实验箱，其特征在于，

所述ZigBee主节点模块通过可插拔的方式安装于实验底板；

所述ZigBee子节点模块是独立于实验箱的自供电模块，用于实验中放置于周围环境中，采集环境信息；

所述ZigBee主节点模块的信息采集单元为ZigBee通讯设备，用于收集ZigBee子节点采集的环境信息，ZigBee主节点模块的无线通讯单元为如下一种：WiFi无线通讯单元、蓝牙无线通讯单元、ZigBee无线通讯单元，用于将采集的数据通过无线通讯的方式传输出去。

8.如权利要求6所述模块化物联网技术实验箱，其特征在于，

所述LF RFID实验模块、HF RFID实验模块、UHF RFID实验模块、GPS实验模块、GPS/BD实验模块、ZIGBEE实验模块、BARCODE实验模块、GSM/GPRS实验模块的信息采集单元、无线通信单元通过可插拔式的方式安装与通用实验模块底板单元，其中：

通用实验模块底板单元对所有实验模块是通用的，用于根据实验任意组装所需实验模块的信息采集单元与所支持的无线通讯模块；

所述通用实验模块底板单元包括电源供给接口、电源开关。

9.如权利要求8所述模块化物联网技术实验箱，其特征在于，

所述电源供给接口，用于物联网实验模块，在不安装在物联网实验模块插槽上时，用于通过所述电源供给接口接入电源线，进行独立实验；

所述电源开关打开则物联网实验模块处于供电状态。

10.如权利要求1所述模块化物联网技术实验箱，其特征在于，

所述下箱体包括一个抽拉式的储物单元。