CN209804040U - 一种物联网智能小车综合实训装置 - Google Patents

Abstract

本公开公开了一种物联网智能小车综合实训装置，包括至少两个以上无线传感器节点、环境数据检测模块、RFID读写器、RFID标签、智能小车和监控终端；所述环境数据检测模块与无线传感器节点连接，RFID读写器和RFID标签通过无线连接，智能小车分别与无线传感器节点、RFID读写器和监控终端通过无线连接；无线传感器节点之间通过无线通信建立无线自组网络。根据实训的内容将上述物联网智能小车综合实训装置的各个组成部分进行位置设置和连接，能够实现环境数据采集，RFID定位以及无线通信节点组网等物联网知识的实训。在实训中可以对实训装置连接和设置进行反复练习，大大提高了实训效果。

Description

一种物联网智能小车综合实训装置

技术领域

本公开物联网的相关技术领域，具体的说，是涉及一种基于物联网智能小车的综合实训装置。

背景技术

本部分的陈述仅仅是提供了与本公开相关的背景技术信息，不必然构成在先技术。

物联网是通过各种传感技术，如RFID、传感器、GPS、摄像机和激光扫描器等、各种通讯手段如有线、无线、长距和短距等，将任何物体与互联网相连接，以实现远程监视、自动报警、控制、诊断和维护，进而实现“管理、控制、营运”一体化的一种网络。物联网已经有越来越广泛的应用，在安防巡逻、抢险救灾等相关领域，利用多种类型的传感器和分布广泛的传感器网络，可以实现对某个对象的实时状态的获取和特定对象行为的监控。但是物联网的概念还是比较新兴的概念，物联网的只是还未广泛普及，物联网学科专业教学需要对学生进行教学，应用物联网的企事业单位需要对物联网使用和维护人员进行培训，如果通过课堂的理论讲解显然不能够使学员能够快速掌握，如果采用实际布设物联网的系统进行现场学习，由于布设的范围广泛，显然学习的时间和成本较大。

因此，如何设计一种便携的实训装置，能够在教学地点完成环境数据采集，RFID定位以及无线通信节点组网等物联网知识的实训，是本领域技术人员急需解决的技术问题。

实用新型内容

本公开为了解决上述问题，提出了一种基于物联网智能小车的综合实训装置，通过可移动的智能小车，完成环境数据采集，RFID定位以及无线通信节点组网等物联网知识的实训。

为了实现上述目的，本公开采用如下技术方案：

一种或多个实施例提供了一种物联网智能小车综合实训装置，包括至少两个以上无线传感器节点、环境数据检测模块、RFID读写器、RFID标签、智能小车和监控终端；所述环境数据检测模块与无线传感器节点连接，RFID读写器和RFID标签通过无线连接，智能小车分别与无线传感器节点、RFID读写器和监控终端通过无线连接；无线传感器节点之间通过无线通信建立无线自组网络。

进一步地，智能小车包括舵机、电机控制模块、电机、智能小车控制器模块、电源模块和第二无线通信模块，所智能小车控制器模块与舵机转向模块、电机控制模块、电源模块和第二无线通信模块分别连接，电机分别与舵机转向模块和电机控制模块连接。

进一步地，电机控制模块为H桥式电机驱动电路。

进一步地，第二无线通信模块为ZigBee无线通信模块，包括相互连接的第二控制器和第二射频模块。

进一步地，RFID读写器为有源读写器，RFID标签为有源标签。

进一步地，RFID读写器设置在智能小车上，所述标签设置在小车的通行路径上。

进一步地，所述无线传感器节点包括第一无线通信模块，所述无线通信模块为ZigBee无线通信模块，包括相互连接的第一控制器和第一射频模块。

进一步地，环境数据检测模块包括但不限于温度传感器、湿度传感器、光强传感器、烟雾传感器、红外传感器和超声波传感器。

进一步地，还包括实训箱，所述实训箱中设置容纳区域，所述容纳区域与实训装置中的组成部件外形相匹配。

进一步地，所述组成部件包括无线传感器节点、环境数据检测模块、RFID读写器、RFID 标签和智能小车。

与现有技术相比，本公开的有益效果为：

本实训装置实现了物联网环境数据采集、RFID定位以及自组网络的直观展示和实训，在实训时可以对实训装置连接和设置进行反复练习，大大提高了实训效果。

附图说明

构成本申请的一部分的说明书附图用来提供对本申请的进一步理解，本申请的示意性实施例及其说明用于解释本申请，并不构成对本申请的限定。

图1是根据一个或多个实施方式的装置的框图；

图2是本公开的H桥控制电机原理图。

具体实施方式：

下面结合附图与实施例对本公开作进一步说明。

应该指出，以下详细说明都是示例性的，旨在对本申请提供进一步的说明。除非另有指明，本文使用的所有技术和科学术语具有与本申请所属技术领域的普通技术人员通常理解的相同含义。

需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本申请的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。

在一个或多个实施方式中公开的技术方案中，如图1所示，一种物联网智能小车综合实训装置，包括至少两个以上无线传感器节点、环境数据检测模块、RFID读写器、RFID标签、智能小车和监控终端；所述环境数据检测模块与无线传感器节点连接，RFID读写器和RFID 标签通过无线连接，智能小车分别与无线传感器节点、RFID读写器和监控终端通过无线连接；

根据实训的内容将上述物联网智能小车综合实训装置的各个组成部分进行位置设置和连接，能够实现环境数据采集，RFID定位以及无线通信节点组网等物联网知识的实训。

无线传感器节点包括第一无线通信模块，通过第一无线通信模块与其他无线传感器节点或者智能小车进行无线通信。所述第一无线通信模块为ZigBee无线通信模块，包括相互连接的第一控制器和第一射频模块，无线传感器节点之间可以通过无线通信建立无线自组网络。无线传感器节点控制器可以使用TI公司的MSP430F1611，射频模块为CC2420。自组网为无中心网络，即通过通信协议编写可实现多个节点相互连接，其中任意一个节点都可以收发信息通过CTP协议进行通信实现自组网。

环境数据检测模块具有感知物理世界信息(如温度、湿度、光强等)的能力。环境数据检测模块通过有线或无线连接至无线传感器节点，可以实时传输采集的各种数据，具有质量轻、体积小、成本低、能耗低的特点，可以实现多节点协同处理数据。环境数据检测模块可以包括各种传感器，例如温度传感器、湿度传感器、光强传感器、烟雾传感器、红外传感器和超声波传感器等。

无线传感器节点之间组成无线传感网络，相比于传统的蓝牙以及WiFi控制小车，无线传感器网络不是单纯的点和点之间的通信，其可以通过邻居节点将数据一层一层的传递下去，控制小车的指令可以通过传感自组织网络传递给小车，从而达到控制智能车的作用。本实施例主要是从传感信号的检测与传输进行实训进行说明，小车控制指令的传输在图1中没有体现。

智能小车包括舵机、电机控制模块、电机、主控制器、电源模块和第二无线通信模块，所述主控制器与舵机转向模块、电机控制模块、电源模块和第二无线通信模块分别连接，电机分别与舵机转向模块、电机控制模块连接。第二无线通信模块可以为ZigBee无线通信模块，可以与无线传感器节点的第一无线通信模块的型号相同。

舵机是小车转向的控制机构，可以实现连续控制转角，具有体积小、力矩大、外部机械设计简单、稳定性高等特点，舵机主要包括舵盘、减速齿轮组、位置反馈电位计、直流电机和控制电路。

电机控制模块为H桥式电机驱动电路。如图2所示，H桥控制电机的原理：H桥式电机驱动电路包括4个开关管和一个电机。要使电机运转，必须导通对角线上的一对开关管。根据不同开关管对的导通情况，电流可能会从左至右或从右至左流过电机，从而控制电机的转向。通过控制电机的正传和反转实现小车的前进或后退。

电源模块为小车的运行提供电源可以为蓄电池。第二无线通信模块用于与无线传感器节点建立无线连接，无线传感器节点将与之连接的环境数据检测模块的数据通过无线传输网络传输至智能小车，智能小车再通过第二无线通信模块将接收到数据传输至监控终端，监控终端将数据分析并将相应的控制指令发送至小车。监控终端可以为电脑或者平板电脑。小车的主控制器可以STM32系列控制器，型号可以为ARMCortex-M3。智能小车的主控制器通过驱动电路连接舵机转向模块、电机控制模块和第二无线通信模块，驱动电路可以为集成驱动芯片BTN7971，可以是实现驱动小车的各个终端接口。

RFID定位可以采用tag定位，RFID标签为tag标签，tag标签是有源标签，通过有源tag 给发送数据包，数据包中包含了CRC校验码，ID号等多种信息，一个RFID读写器同一时刻能够接受6路数据。

在对小车进行定位的实训实验中可以将RFID读写器固定设置在小车上，将tag标签设置在路径上，当小车经过tag标签，RFID读写器接收有源tag标签发送数据包，通过检测到的 ID号，判断智能车所处的位置，并将此时的位置通过小车的第二无线通信模块传回监控终端。通过RFID定位可以实时监测小车的位置，可以实现对小车的运行路径的控制。

本公开的各模块可以实现便携，可以设置物联网智能小车综合实训箱，实训箱可以根据叶各个模块的结构大小设置相应的容纳区域，不进行实训或者实训装置运输时可以将各个组成部分放置在对应的容纳区域。组成部分包括无线传感器节点、环境数据检测模块、RFID读写器、RFID标签和智能小车。在进行实训实验时将各部分进行组装进行实训，通过本实训装置实现了物联网环境数据采集、RFID定位以及自组网络的直观展示和实训，在实训中可以对实训装置连接和设置进行反复练习，大大提高了实训效果。

以上所述仅为本申请的优选实施例而已，并不用于限制本申请，对于本领域的技术人员来说，本申请可以有各种更改和变化。凡在本申请的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请的保护范围之内。

上述虽然结合附图对本公开的具体实施方式进行了描述，但并非对本公开保护范围的限制，所属领域技术人员应该明白，在本公开的技术方案的基础上，本领域技术人员不需要付出创造性劳动即可做出的各种修改或变形仍在本公开的保护范围以内。

Claims (10)

1.一种物联网智能小车综合实训装置，其特征是：包括至少两个以上无线传感器节点、环境数据检测模块、RFID读写器、RFID标签、智能小车和监控终端；所述环境数据检测模块与无线传感器节点连接，RFID读写器和RFID标签通过无线连接，智能小车分别与无线传感器节点、RFID读写器和监控终端通过无线连接；无线传感器节点之间通过无线通信建立无线自组网络。

2.如权利要求1所述的一种物联网智能小车综合实训装置，其特征是：智能小车包括舵机、电机控制模块、电机、智能小车控制器模块、电源模块和第二无线通信模块，所智能小车控制器模块与舵机转向模块、电机控制模块、电源模块和第二无线通信模块分别连接，电机分别与舵机转向模块和电机控制模块连接。

3.如权利要求2所述的一种物联网智能小车综合实训装置，其特征是：电机控制模块为H桥式电机驱动电路。

4.如权利要求2所述的一种物联网智能小车综合实训装置，其特征是：第二无线通信模块为ZigBee无线通信模块，包括相互连接的第二控制器和第二射频模块。

5.如权利要求1所述的一种物联网智能小车综合实训装置，其特征是：RFID读写器为有源读写器，RFID标签为有源标签。

6.如权利要求1所述的一种物联网智能小车综合实训装置，其特征是：RFID读写器设置在智能小车上，所述标签设置在小车的通行路径上。

7.如权利要求1所述的一种物联网智能小车综合实训装置，其特征是：所述无线传感器节点包括第一无线通信模块，所述无线通信模块为ZigBee无线通信模块，包括相互连接的第一控制器和第一射频模块。

8.如权利要求1所述的一种物联网智能小车综合实训装置，其特征是：环境数据检测模块包括温度传感器、湿度传感器、光强传感器、烟雾传感器、红外传感器和超声波传感器。

9.如权利要求1所述的一种物联网智能小车综合实训装置，其特征是：还包括实训箱，所述实训箱中设置容纳区域，所述容纳区域与实训装置中的组成部件外形相匹配。

10.如权利要求9所述的一种物联网智能小车综合实训装置，其特征是：所述组成部件包括无线传感器节点、环境数据检测模块、RFID读写器、RFID标签和智能小车。