推荐厂家
暂无
暂无
物联网信息平台及应用 实验室建设方案什么是“物联网信息平台及应用实验室”?它与一般的物联网实验室有什么不同? 一般物联网实验室的特点: 以物联网传感层为核心,实验设备多为大量各种类型传感器,定位于小型传感器技术实验室; 忽视“物物相联”对于网络传输的极高要求,无法构建较大型的物联网实验平台; 与物联网应用层的需求脱节,偏重于传感原理实验,无法还原实际应用需求,导致所学难以致用。 物联网信息平台及应用实验室的特点:飞瑞敖物联网信息平台及应用实验室是结合了物联网传感层、网络层与应用层的特点,进行分层设计、整合实施、扎根应用、联系教学的模块化结构的整体解决方案。 前端传感器网络包括: 温湿度传感器等各类传感器件,通信接口包括WiFi无线、Zigbee无线、2G3G或工业串口等多种格式,可用于构建传感器网络; RFID设备(带RS232接口),可用于构建仓储、物流及人员管理的实验场景; 无线通信格式转换器件(如工业串口RS232或RS485转WiFi格式),可用于构建大型且复杂通信模式下的物联网实验场景; PLC(带RS232或RS485接口)及其控制的设备,可用于模拟工业生产现场控制与通信的实验场景; 视频采集设备,可用于模拟现场人员及场景监控的实验场景。 网络层无线传输设备: 网络层设备是由我司与北京邮电大学合作研发的第三代工业无线WiFi网络核心——“光载无线交换机”。 该产品将WiFi信号的产生、处理集中于内部(中央机房),以光纤实现大范围(200到5000米)分布,通过远端天线完成信号传输。 该产品可混合传输WiFi与2G3G4G以及其他无线信号,可为使用者节省大量的无线网络建设投资。 应用层设计与组成 本方案针对实际应用的多种需求而设计,包括物流管理、环境监测、智能楼宇、工业控制、视频监控等。 本方案可开设物联网基础性公共实验和专业性实验,包括室内电磁环境测试实验、环境监测实验、物流管理实验等多种实验。 本方案还包括配套软件平台及实验指导书,从基础到深入、从原理到应用,全面体现物联网的各个环节。2. 相关的课程 http://img.cjdby.com/attachments_cd/forum/201108/10/14282326ddmzkfh6dcvd6w.gif 3. 布局及面积 布局建议:实验中心以1间或几间主要实验室组成,根据学校实际情况可搭建外围实验(或应用)场景,如图书馆书籍管理、校园环境监测等实验场景。 主要实验室面积以60-180平米为宜,是主要实验和演示区域,可供20到40名学生进行课程实验。实验室和外围实验场景应提供良好的功能展示区,以便外界参观和学习。 外围实验场景面积不限,建议在每个演示点处设立宣讲牌或海报。以上建议仅供参考,可根据学校具体情况而调整设置。http://img.cjdby.com/attachments_cd/forum/201108/10/142822j7dj2vmjvjez0k2b.jpg 1. 环境监测实验详述 环境监测实验可根据学校实际情况,对实验室、实验楼、其他校园设施(如校园湖泊、水体等)进行现场环境的模拟监测,将现场的温度、湿度、气体、光照等各类重要的环境数据信息统一监控。该实验可由学校师生自行组织实施,主要包括以下几个环节。 第一,现场数据的采集及传送。针对校园的现场环境分别配置不同的环境传感器进行信息采集。传感器采集的信息先传送到附近的无线传感器网络(WSN)节点,再由节点完成数据格式转换后传送出去。 第二,网络交互。网络交互部分主要由WSN节点、WiFi模组及天线端组成。这部分主要负责将无线传感器网络中的信息和WiFi摄像头的信息通过光载无线交换机送到连接Internet的服务器中。 第三,数据管理与专家系统。前两部分主要是通过不同的通讯形式将实际的数据传送出去。第三部分要管理所有的数据,并通过专家系统对实际情况做出判断,最终进行决策。 通过该实验,学校师生可以掌握现场环境勘测、传感器选型与架设、现场网络设计、无线数据转换与传输、基础通信技术及后台软件系统开发等多方面的知识,并提高实践演练和动手能力。2. 物流管理实验详述http://img.cjdby.com/attachments_cd/forum/201108/10/142850k7kx808k5kct85bk.jpg 目前,物流管理在各行各业的应用非常普及,从仓库码头、机场货运到日常生活中的食品安全溯源、文件档案管理等等,RFID技术的应用日趋成熟并已成为当前物联网技术的主要部分。在本方案中,主要通过RFID标签和多种频率的读卡器以及网络层通信节点设备,来协助师生搭建物流管理实验平台,模拟真实应用场景,从理论学习入手,强化实践操作能力,为广大师生提供一个物联网科研与教学等方面的基础实验与应用平台。 搭建物流管理实验场景http://img.cjdby.com/attachments_cd/forum/201108/10/142850dazee6l7jx82ftzo.jpg 上图中描述的实验场景包括图书馆书籍管理、重要物资管理、资产设备管理、停车场管理及人员管理等多个物流管理实验场景,学校可根据实际情况选择搭建不同的实验场景,并可根据教学情况为师生提供灵活搭建其他物流管理实验平台的实验机会,锻炼学生的实际动手操作能力。物联网解决方案案例:1.北京邮电大学物联网实验中心2.广东四会市城市规划局物联网应用方案3.中国电信广东电信研究院物联网实验中心4.广东省科学院自动化工程中心物联网实验中心5.广东技术师范学院物联网实验室6.南昌工程学院物联网实验室7.合肥工业大学物联网实验室……
从机械化到电气化再到自动化,工业已经走过了三个阶段,同时也推动着制造业经历了三轮的升级换代。而伴随着物联网时代的到来,以智能化为特征的工业4.0时代已然开启。事实上日益竞争明显的市场也让传统制造企业感觉到转型、换一种商业模式经营的重要性,生产制造更加注重提升效率,利用物联网技术,将工业自动化和信息化融合,能够收集和分析机器间的数据,实现更快、更灵活和更高效的流程,以降低成本生产更高质量的产品,提高公司核心竞争力。[img]http://www.fptiot.com/qfy-content/uploads/2018/07/4a26eaaf0ab1594f9b4ef58fdc645d24.jpg?attachment_id=20586[/img]物联网IoT的发展使称重元器件和整机厂的战略定位开始变得模糊,称重产业从传统商业模式向物联网商业模式转型。物联网将加速推进称重产业从制造为主向服务为主转型,带动设备故障监管、产品生命周期跟踪、设备运营效率与选型分析、服务快速启动及服务管理信息化建设等全新服务需求。[img]http://www.fptiot.com/qfy-content/uploads/2018/07/8f23d22a1bff852c568bb1b177883196.jpg?attachment_id=20590[/img]智能制造必需打通物理世界和数字虚拟世界的隔阂,工厂运营者需要收集来自生产线底层数据信息,工业物联网成了智能制造升级的基础关键。如今,工业物联网(IIOT)正在入侵制造业,未来大多数设备都将是联网的,管理者通过有线或者无线技术采集更多的现场信息,这些数据可能包括机器运行数据、产品数据、质检和流程数据等。 然后通过数据分析和反馈,在制造工艺、生产流程、质量管理、设备维护和能源管理等具体场景中优化应用。[img]http://www.fptiot.com/qfy-content/uploads/2018/07/3ce272c0d965272205a7df78a6ac0f06.png?attachment_id=20592[/img]在企业的决策管理中,工业物联网通过企业内部数据的全面感知和综合分析,可以进行数据链决策,帮助企业根据市场需求变化和内部资源情况随时进行动态调整。而在企业信息化管理决策中,工业物联网可实现制造自动化和信息化的融合,形成完善的企业管理信息化决策体系。
ZigBee(物联网)无线网络电能管理系统1.1 概述 随着无线通信技术的不断发展,近年来出现了面向低成本设备无线联网要求的技术,称之为ZIGBEE,它是一种近距离、低复杂度、低功耗、低数据速率、低成本的双向无线通信技术,主要适合于自动控制、远程控制领域及家用设备联网。 由于ZIGBEE的优越特性,基于ZIGBEE技术的无线组网是一种比较合适的下行信道的实现手段。适合应用于一些短距离的无线网络的组网,例如写字楼、办公楼、宿舍楼、工厂等,适用于企业内部能耗监测及管理系统,尤其适用于一些布线困难旧楼改造的能耗管理系统中。而若将其与成熟的工业以太网和GPRS/CDMA上行信道结合,与后台管理主站组成一个完整的集抄和监控系统,则可以为远程管理提供一个有效的解决方案。ZIGBEE与其他“最后一公里”技术比较见表1。表1 ZIGBEE与其他“最后一公里”技术的比较 载波PLCRS485ZIGBEE无线建网难度简单困难简单一次性投资小一般较大运行维护困难比较困难容易通信速度低高高可靠性差一般好实时监控不能能能1.2 ZIGBEE技术特点 ZIGBEE协议基于IEEE 802.15.4标准,从2004年发布ZIGBEE V1.0到最新的增加了ZIGBEE-PRO扩展指令集的ZIGBEE2006版本,ZIGBEE功能不断强大。ZIGBEE具备强大的设备联网功能(见图1),它支持3种主要的自组织无线网络类型,即星型结构(Star)、网状结构(Mesh)和树型结构(Cluster Tree),特别是网状结构,具有很强的网络健壮性和系统可靠性。与目前普遍应用的wi-Fi、Bluetooth等短距离无线通讯技术相比较,ZIGBEE的特点主要有:http://www.acrel.cn/cn/products/common/upload/2011/03/04/134527c3.jpg图1 ZIGBEE网络拓扑分类 (1)工作周期短、收发信息功耗较低,并且RFD(Reduced Function Device,简化功能器件)采用了休眠模式,不工作时都可以进入睡眠模式。 (2)低成本。通过大幅简化协议(不到蓝牙的1/10),降低了对通信控制器的要求,以8051的8位微控制器测算,全功能的主节点需要32KB代码,子功能节点少至4 KB代码。 (3)低速率、短延时。ZIGBEE的最大通信速率达到250 kb/s(工作在2.4 GHz时),满足低速率传输数据的应用需求。ZIGBEE的响应速度较快,一般从睡眠转入工作状态只需15ms,节点连接进入网络只需30ms,进一步节省了电能。相比较,蓝牙需3~10 S、Wi-Fi需3 S。 (4)近距离,高容量。传输范围一般介于10~100 m,在增加RF发射功率后,亦可增加到1~3 km。这指的是相邻节点间的距离,若通过路由和节点间通信的接力,扩展后达到几百米甚至几公里。ZIGBEE可采用星状、片状和网状网络结构。由一个主节点管理若干子节点,最多一个主节点可管理254个子节点。 (5)高可靠性和高安全性。ZIGBEE的媒体接入控制层(Medium Access Control,MAC)采用CSMA/CA的碰撞避免机制,同时为需要固定带宽的通信业务预留了专用时隙,避免了发送数据时的竞争和冲突。ZIGBEE还提供了3级安全模式,包括无安全设定、使用接人控制清单防止非法获取数据以及采用高级加密标准(AdvancedEncryption Standard,AES)的对称密码,以灵活确定其安全属性。 (6)免执照频段。采用直接序列扩频在工业科学医疗(Industrial Scientific Medical,ISM)频段,分别为2.4 GHz(全球)、915 MHz(美国)和868 MHz(欧洲)。1.3 ZIGBEE(物联网)无线网络电能管理系统的体系结构 图2为ZIGBEE(物联网)无线网络电能管理系统网络拓扑图,整个网络主要由四部分组成:计量仪表、本地无线通信网络、远方通信网络以及数据交换设备。整个网络由计量仪表、ZIGBEE采集器(负责与仪表之间的通信)、ZIGBEE网络终端(负责与上层通讯网络的对接,譬如工业以太网等)、上层通信网络和数据交换存储设备。ZIGBEE无线通信管理系统一般采用的组网方式是MESH的网状网络,MESH网络能更好得保证通信质量,保证单一节点出现故障时不影响其他节点通信状态。http://www.acrel.cn/cn/products/common/upload/2011/03/04/134623ue.jpg图2 无线网络拓扑图1.4 ZIGBEE(物联网)无线网络电能管理系统解决方案 安科瑞为生产基地——江苏安科瑞电器制造有限公司设计的针对生产用电进行管理的电能管理分析系统,是基于ZIGBEE(物联网)无线网络的电能管理系统,整个系统的组网采用ZIGBEE与RS485混合组网模式。 整个厂区共设8个集中监测点,分别位于配电间、层配生产动力柜、空调动力柜、排风机控制箱及位于配电末端的几个照明控制箱。每个监测点各设置无线ZIGBEE采集器一只,通过RS485总线对位于该监测点的电能计量仪表进行通讯组网;监控中心设置ZIGBEE网络终端一只,结合现场实际情况及考虑通讯的可靠性,于适当位置设置数只ZIGBEE中继路由器。系统的组网示意如图3http://www.acrel.cn/cn/products/common/upload/2011/03/04/13474we.jpg图3 ZIGBEE(物联网)无线网络电能管理系统解决方案组网示意图http://www.acrel.cn/cn/products/common/upload/2011/03/04/1347584v.jpg 公司通过建立ZIGBEE(物联网)无线网络电能管理系统解决方案的工厂试点工程,对ANEZB无线ZIGBEE通讯模块的实际参数进行了验证。详细参数见表2。表2 ANEZB系列ZIGBEE通讯模块性能参数表参数备注系统容量 工作频段2.4GHz不同信道,不同ID可以组成不同的子网。无线信道16个网络ID数255个子网容量 ZIGBEE网络终端1个网络中有时需要牺牲一些ZIGBEE采集器只作中继路由,防止个别节点通信不上。ZIGBEE采集器≤30个表计容量≤254个条件穿透距离(单位:米)备注空旷无障碍地方传输距离1200 24cm厚砖墙,宽4米的房间16(3堵墙)[/t