CN209515004U - 一种物联网工程教学实训装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及教学设备领域，具体为一种物联网工程教学实训装置，其技术方案要点是包括安装架、物联网模块和为整个装置供电的电源模块，物联网模块可拆卸连接于安装架，物联网模块包括感知模块、网络模块和应用模块，感知模块对外部环境进行检测并传输至网络模块，网络模块根据感知模块的输出控制应用模块的工作模式；在进行物联网教学时，根据不同课程的需要，选择不同的模块安装在安装架上，构件适应教学的物联网应用系统，网络模块通过感知模块感知外部环境的变化，并根据感知模块的输出控制应用模块的工作模式，通过简单的接线和配置既能够灵活地组件不同的物联网系统，使学生更直观地感受物联网系统的基本架构，方便教学。

Description

一种物联网工程教学实训装置

技术领域

本实用新型涉及教学设备领域，更具体地说，它涉及一种物联网工程教学实训装置。

背景技术

目前物联网技术是国内乃至国际最新兴的产业之一，目前国家各个部门正在大力推广物联网技术，物联网作为一个新兴的概念，这几年得到一个突飞猛进的进步发展空间越来越大，现在几乎所有的工科院校、职业学校都在着手建立这方面的专业、实验室等，很多专科职业技术学校也看到了物联网的朝气，看到他们以后就业的便利，也都在开设这方面的课程。

开设物联网课程，做好物联网技术的讲解，少不了的就是物联网的教学实训装置的支撑，目前市面上面的物联网实训设备多以实验箱的方式，即将物联网相关的传感器、传输节点、控制器等集成到一个箱子里面，这样的方式大大影响了系统演示的直观性，使学生在课程上不能很直观地感受到物联网系统的基本架构。

实用新型内容

本实用新型的目的是提供一种物联网工程教学实训装置，可根据需要安装对应模块，通过灵活的组合构件不同的物联网应用系统，使学生更直观地感受物联网系统的基本架构，方便教学。

本实用新型的上述技术目的是通过以下技术方案得以实现的：一种物联网工程教学实训装置，包括安装架、物联网模块和为整个装置供电的电源模块，所述物联网模块可拆卸连接于安装架，所述物联网模块包括感知模块、网络模块和应用模块，所述感知模块对外部环境进行检测并传输至网络模块，网络模块根据感知模块的输出控制应用模块的工作模式。

通过采用上述技术方案，在进行物联网教学时，根据不同课程的需要，选择不同的模块安装在安装架上，构件适应教学的物联网应用系统，网络模块通过感知模块感知外部环境的变化，并根据感知模块的输出控制应用模块的工作模式，通过简单的接线和配置既能够灵活地组件不同的物联网系统，使学生更直观地感受物联网系统的基本架构，方便教学。

优选的，所述感知模块包括检测模块和收集模块，检测模块为光照度传感器、温湿度传感器、空气质量传感器、烟雾传感器、红外对射模块、人体探测器、风速传感器、PM2.5传感器、土壤温湿度传感器和温度传感器的一种或多种的组合，所述收集模块对检测模块的输出进行收集并传输至网络模块。

通过采用上述技术方案，可通过多个层面对外部环境进行检测，方式灵活多变，有利于教学的进行与拓宽学生的思维。

优选的，所述网络模块包括物联网网关和zigbee模块，收集模块和zigbee模块均连接于物联网网关，所述zigbee模块对检测模块的输出进行收集，并传输至物联网网关。

通过采用上述技术方案，通过zigbee无线组网技术，能实现多个zigbee模块组成一个无线网络，其中物联网网关和zigbee模块能组成zigbee网关，实现多个zigbee无线组网模块无线节点的信息接入网络，并且zigbee模块作为终端节点，采集各传感器的信息。

优选的，所述物联网网关通过网络交换机连接有无线路由器。

通过采用上述技术方案，可以通过手机或平板电脑联接wifi网络实现和物联网网关进行通信，可以在手机或平板电能上编写程序实现对物联网系统传感器数值的采集并对应用模块进行控制。

优选的，所述物联网网关连接有显示屏模块。

通过采用上述技术方案，用于显示感知模块检测到的数值与当前网联网系统的工作状态，方便学生更直观地了解物联网系统的工作状态。

优选的，所述网络交换机连接有串口服务器。

通过采用上述技术方案，串口服务器提供串口转网络功能，串口服务器能够将RS232/485串口转换成TCP/IP网络接口，实现RS232/485串口与TCP/IP网络接口的数据双向透明传输，使得串口设备能够具备TCP/IP网络接口功能，连接网络进行数据通信，提高物联网系统的多样性。

优选的，所述应用模块包括开关控制模块和电器设备模块，所述开关控制模块连接于物联网网关与电器设备模块之间。

通过采用上述技术方案，物联网网关通过开关控制模块控制电器设备模块的工作状态，使得实验结果更直观地体现在学生面前。

优选的，所述应用模块还包括RFID读卡模块、红外伴侣模块和模拟空调模块，所述RFID读卡模块连接于物联网网关与电器设备模块之间，所述红外伴侣模块连接于物联网网关与模拟空调模块之间。

通过采用上述技术方案，通过RFID读卡模块读取RFID芯片，可控制电器设备模块的工作模式，提供更多控制电器设备模块工作的方式，物联网网关通过红外伴侣模块控制模拟空调模块的工作模式，丰富教学内容。

优选的，所述安装架上设置有用于安装物联网模块的网孔板。

通过采用上述技术方案，网孔板便于安装多种尺寸的物联网模块，方便实现多种物联网系统的组件。

优选的，所述安装架上设置有收纳柜。

通过采用上述技术方案，方便备用功能模块的存放保管和灵活取用。

综上所述，本实用新型具有以下有益效果：

1、通过简单的接线和配置既能够灵活地组件不同的物联网系统，使学生更直观地感受物联网系统的基本架构，方便教学；

2、通过多个层面对外部环境进行检测，方式灵活多变，有利于教学的进行与拓宽学生的思维；

3、网孔板便于安装多种的模块，方便实现不同物联网系统的组件；

4、收纳柜方便各模块的取用和收纳。

附图说明

图1是本实施例的原理框图；

图2是本实施例中的安装架的结构示意图；

图3是本实施例中物联网模块在安装架上的排布示意图。

附图标记：1、安装架；2、电源模块；3、检测模块；4、收集模块；5、物联网网关；6、zigbee模块；7、网络交换机；8、无线路由器；9、显示屏模块；10、串口服务器；11、摄像头；12、开关控制模块；13、电器设备模块；14、RFID读卡模块；15、红外伴侣模块；16、模拟空调模块；17、网孔板；18、收纳柜；19、光照度传感器；20、空气质量传感器；21、人体探测器；22、烟雾传感器；23、土壤温湿度传感器；24、排气风扇；25、灯光；26、PM2.5传感器；27、风速传感器；28、报警器。

具体实施方式

以下结合附图对本实用新型作进一步详细说明。

以下具体实施例仅仅是对本实用新型的解释，其并不是对本实用新型的限制，本领域技术人员在阅读完本说明书后可以根据需要对本实施例做出没有创造性贡献的修改，但只要在以下实用新型的权利要求范围内都受到专利法的保护。

一种物联网工程教学实训装置，如图1和图2所示，包括安装架1、物联网模块和为整个装置供电的电源模块2，其中安装架1的上部为网孔板17，网孔板17中布满网孔，用于固定多种不同尺寸的模块组件，网孔板17中的网孔可全部横向设置、竖向设置或横竖交错设置。

安装架1的下部设置有收纳柜18，收纳柜18的上方为操作平台，其包含1个双开柜门和2个抽屉柜，用于放置各个模块，减少教学材料的丢失，并为操作平台腾出更多空间，方便教学的进行。

安装架1的底部设置有具备自锁功能的脚轮，方便装置的移动。

电源模块2设置在安装平台与网孔板17的底部之间，电源模块2实现对整个装置的电源供给，电源模块2包含了漏电开关、10A过流保护、3路220V电源三插座和5V、12V、24V稳压电源输出，5V、12V、24V稳压电源分别配有指示灯、电源开关和过流保险丝（图中未示出）。

物联网模块包括感知模块、网络模块和应用模块，并且感知模块、网络模块和应用模块可拆卸安装在网孔板17上，各模块可插接或通过绑扎线等方式固定在网孔板17上，方便不同模块的组合。

感知模块包括检测模块3和收集模块4，检测模块3为光照度传感器19、温湿度传感器、空气质量传感器20、烟雾传感器22、红外对射模块、人体探测器21、风速传感器27、PM2.5传感器26、土壤温湿度传感器23和温度传感器等多种传感器的一种或多种的组合，也可根据教学需要增添其他种类的传感器，收集模块4对检测模块3的输出进行收集并传输至网络模块，其中收集模块4为模拟量采集模块和数字量采集模块的一种或两种的组合，分别对不同类型的输出量进行收集。

网络模块包括物联网网关5和zigbee模块6，收集模块4和zigbee模块6均连接于物联网网关5，通过zigbee无线组网技术，能实现多个zigbee模块6组成一个无线网络，其中物联网网关5和zigbee模块6能组成zigbee网关，实现多个zigbee模块6无线节点的信息接入网络，并且其余zigbee模块6作为终端节点，采集各传感器的信息并传输至物联网网关5。

物联网网关5通过网线连接有网络交换机7，网络交换机7连接有无线路由器8，用于与手机或平板电脑实现无线WIFI连接，可以通过手机或平板电脑联接wifi网络实现和物联网网关5进行通信，可以在手机或平板电能上编写程序实现对物联网系统各传感器数值的采集并对应用模块进行控制。

网络交换机7还通过网线连接有串口服务器10和摄像头11，串口服务器10提供串口转网络功能，串口服务器10能够将RS232/485串口转换成TCP/IP网络接口，实现RS232/485串口与TCP/IP网络接口的数据双向透明传输，使得串口设备能够具备TCP/IP网络接口功能，连接网络进行数据通信，提高物联网系统的多样性，摄像头11可与其他模块组成物联网监控系统，丰富教学模式。

应用模块包括开关控制模块12和电器设备模块13，开关控制模块12连接于物联网网关5与电器设备模块13之间，开关控制模块12采用智能触摸开关，物联网网关5通过开关控制模块12控制电器设备模块13的工作状态，使得实验结果更直观地体现在学生面前，并且可通过触摸控制电气设备模块的工作模式，其中电气设备模块为灯光25、排气风扇24和报警器28等用电设备的一种或多种的组合，也可根据教学需要增添其他用电设备。

应用模块还包括RFID读卡模块14、红外伴侣模块15和模拟空调模块16，RFID读卡模块14连接于物联网网关5与电器设备模块13之间，红外伴侣模块15连接于物联网网关5与模拟空调模块16之间，通过RFID读卡模块14读取RFID芯片，可控制电器设备模块13的工作模式，提供更多控制电器设备模块13工作的方式，物联网网关5通过红外伴侣模块15控制模拟空调模块16的工作模式，丰富教学内容。

物联网网关5还连接有显示屏模块9，用于显示感知模块检测到的数值与当前网联网系统的工作状态，方便学生更直观地了解物联网系统的工作状态，其中显示屏模块9可以为LED显示屏或组态显示屏的一种或两种的组合。

物联网网关5提供RS232和RS485接口，RS485接口可以连接模拟量采集模块、开关量采集模块、RFID读卡模块14、红外伴侣模块15，RS232接口可以连接zigbee模块6和显示屏模块9等模块。

本实施例中各模块的其中一种排布方式如图3所示，网孔板17分为4排，显示屏模块9安装在网孔板17的顶部即第一排，此处采用LED显示屏以显示各传感器模块的检测值，网孔板17下数的第二排安装有收集模块4、zigbee模块6、报警器28和物联网网关5，其中收集模块4模拟量采集模块和数字量采集模块各安装有1个，网孔板17下数的第三排安装有光照度传感器19、空气质量传感器20、PM2.5传感器26、人体探测器21、烟雾传感器22和土壤温湿度传感器23，网孔板17的最后一排安装有排气风扇24、灯光25、zigbee模块6和风速传感器27，通过不同模块的组合可搭建不同类型的物联网系统。

有益效果：在进行物联网教学时，根据不同课程的需要，选择不同的模块安装在安装架1上，构件适应教学的物联网应用系统，通过简单的接线和配置既能够灵活地组件不同的物联网系统，使学生更直观地感受物联网系统的基本架构。

Claims (6)

1.一种物联网工程教学实训装置，其特征是：包括安装架(1)、物联网模块和为整个装置供电的电源模块(2)，所述物联网模块可拆卸连接于安装架(1)，所述物联网模块包括感知模块、网络模块和应用模块，所述感知模块对外部环境进行检测并传输至网络模块，网络模块根据感知模块的输出控制应用模块的工作模式，所述感知模块包括检测模块(3)和收集模块(4)，检测模块(3)为光照度传感器(19)、温湿度传感器、空气质量传感器(20)、烟雾传感器(22)、红外对射模块、人体探测器(21)、风速传感器(27)、PM2.5传感器(26)、土壤温湿度传感器(23)和温度传感器的一种或多种的组合，所述收集模块(4)对检测模块(3)的输出进行收集并传输至网络模块，所述网络模块包括物联网网关(5)和zigbee模块(6)，收集模块(4)和zigbee模块(6)均连接于物联网网关(5)，所述zigbee模块(6)对检测模块(3)的输出进行收集，并传输至物联网网关(5)，所述应用模块包括开关控制模块(12)和电器设备模块(13)，所述开关控制模块(12)连接于物联网网关(5)与电器设备模块(13)之间，所述应用模块还包括RFID读卡模块(14)、红外伴侣模块(15)和模拟空调模块(16)，所述RFID读卡模块(14)连接于物联网网关(5)与电器设备模块(13)之间，所述红外伴侣模块(15)连接于物联网网关(5)与模拟空调模块(16)之间。

2.根据权利要求1所述的一种物联网工程教学实训装置，其特征是：所述物联网网关(5)通过网络交换机(7)连接有无线路由器(8)。

3.根据权利要求2所述的一种物联网工程教学实训装置，其特征是：所述物联网网关(5)连接有显示屏模块(9)。

4.根据权利要求3所述的一种物联网工程教学实训装置，其特征是：所述网络交换机(7)连接有串口服务器(10)。

5.根据权利要求1所述的一种物联网工程教学实训装置，其特征是：所述安装架(1)上设置有用于安装物联网模块的网孔板(17)。

6.根据权利要求1所述的一种物联网工程教学实训装置，其特征是：所述安装架(1)上设置有收纳柜(18)。