SG-WL369智能感知物联网传感器系统采用较为先进的WiFi-mesh网络作为无线传感器网络通讯技术，配合Linux上位机完成智能传感器的监控能力，可以让学生更加切实的体会无线传感器网络目前应用的方向、了解传感器的工作原理、通讯过程，了解Linux操作系统的使用方法和流程；与此同时，了解4G物联网平台搭建思路和应用方向，熟悉相关理论技术在实际项目中的应用，为该领域社会输送专业人才。
该物联网平台主要是一个基于WiFi-mesh网络的多传感器智能监控平台，平台将CCD,红外传感器、非接触式红外测温传感器、红外热释电传感器、毫米波雷达传感器、温湿度传感器、微波传感器、光照传感器、可燃气体传感器与基于ESP32芯片的WiFi-mesh网络相结合，通过自组网的方式完成实时的多传感器数据监测任务；同时通过上位机平台可通过WiFi-mesh网络实时对实验箱上的继电器、蜂鸣器以及光源完成实时的控制指令。
硬件终端采用硬件核心板基于22nm制程、4核Cortex-A55平台打造，主频高达2.0 GHz，运行内存2 GB，Flash为32 GB，GPU为Mali G52 4核心，工作频率最高可达600MHz ，支持OpenGL ES3 .0、DirectX 11.1 API，以及OpenCL 1.1 API。配置≥10寸电容式全视角触摸屏，主频≥1 . 8Ghz ，运行内存≥2GB ，FLASH≥8GB EMMC，至少配置4路USB HOST ，1 路10/100Mbps自适应网络接口。1路HDMI2 .0通用接口，1路TF卡接口，1路标准SIM卡。

1.2平台组成

1、平台相关：
树莓派4B；

2、物联网智能网关部分：
1) 智慧农业园艺实验实训平台的智能网关，基于安卓操作系统开发，可以与农业传感器与执行器完成Zigbee或WiFi方式进行组网通信，或采用485有线的方式完成数据监控，采用独立化模块设计，实现与云平台的联动。
2) 智能网关采用22nm制程、4核Cortex-A55平台打造，主频高达2.0 GHz，运行内存2 GB，Flash为32 GB，GPU为Mali G52 4核心，工作频率最高可达600MHz ，支持OpenGL ES3 .0、DirectX 11.1 API，以及OpenCL 1.1 API。
3) 智能网关采用10.1寸电容式全视角触摸屏，MIPI通信协议，分辨率为800*1280，支持双屏异显。
4) 集成蓝牙/Wi-Fi二合一模块，采用双核的Tensilica LX6微控制器，支持WiFi 802.11 b/g/n，支持蓝牙4.2协议，可支持4G扩展。至少配置4路RS232 ，2路RS485接口，至少配置4路USB HOST ，1 路10/100Mbps自适应网络接口。1路HDMI2 .0通用接口，1路TF卡接口，1路标准SIM卡，4路IO接口。

5、感知检测节点模块部分：
ESP32是一款基于 ESP32 的系统级封装 (SiP) 模组，可提供完整的 Wi-Fi 和蓝牙功能。该模组的外观尺寸仅为 (7.000±0.100) mm × (7.000±0.100) mm × (0.940±0.100) mm，整体占用的 PCB 面积最小，已集成1个 4 MB 串行外围设备接口 (SPI) flash。ESP32 是集成 2.4 GHz Wi-Fi 和蓝牙双模的单芯片方案，采用台积电(TSMC) 超低功耗的 40 纳米工艺。不再需要外围元器件即可工作。此时，由于无需外围器件，模组焊接和测试过程也可以避免，因此 ESP32具备体积紧凑、性能强劲及功耗低等特点，适用于任何空间有限或电池供电的设备，比如可穿戴设备、医疗设备、传感器及其他 IoT 设备。

1) 智能节点与协调器布局相似，可参考协调器整体布局。由Zigbee模组+WiFi/蓝牙模组及底板组成，除了无线方式与智能网关通信之外，同时支持485总线的方式与网关完成数据传输。
2) 协调器的底板具有可扩展的外设接口，包括但不限于本平台涉及的农业传感器：空气温湿度变送器、土壤温湿度传感器、光照度变送器、二氧化碳传感器、风速传感器、风向传感器、雨雪传感器等。学生可以通过该接口下载烧录程序，完成二次开发，同时底板板载资源包括但不限于：4个功能按键，4个LED指示灯，不小于2寸的全彩液晶显示屏，用于显示节点的状态。
3) Zigbee通信模组支持ZigBee3 .0技术规范，可实现节点与网关之间组网与互联。
4) WiFi/蓝牙模组支持WiFi及蓝牙协议技术规范，同样可实现节点与网关之间组网与互联。
5) 485通信单元支持有线方式与网关完成数据传输功能。

6、农业用传感器
1) 环境温湿度传感器：温度范围：-40 ~125℃ , 温度精度：±0 .2℃，分辨率可达0.01℃；相对湿度范围：0 ~ 100%RH（非结露），湿度精度：±2%，分辨率可达0.01%RH；响应时间约8秒。
2) 土壤温湿度传感器：温度范围：-40 ~125℃, 温度精度：±0.2℃(5~60℃)；湿度范围：0 ~ 100%RH（非结露），湿度精度：±2%；响应时间约8秒。
3) 光照度传感器：测量范围：0 ~65535 lx，分辨率达1 lx最小误差约为±20%，支持50Hz/60Hz光噪声抑制功能。
4) 二氧化碳传感器：测量范围：400-5000ppm，测量精度：±(40ppm+5%MV)，响应时间 (τ63%)≈60秒，工作温度：-20 ~ +60℃ , 0% ~80%RH。
5) 风速传感器：测量范围：0-70m/s，测量精度：±(0 .2+0 .03V）m/s，分辨率：0. 1m/s，响应时间：1s，工作温度：-20 ~ +60℃ , 0% ~80%RH。
6) 风向传感器：测量范围：8个指示方向或0-360 °，分辨率： ±1 °（360°型）；启动风速： 0 .2m/s，响应时间：0.5s，工作温度：-20 ~ +60℃, 0% ~80%RH。
7) 雨雪传感器：输出信号为报警或正常，启动环境温度： 15℃，工作温度：-20 ~ +60℃。
8) 畜牧动物体温红外热成像检测传感器：像素尺寸32*24；温度检测精度：±1℃；刷新速率：0.5-64Hz；目标温度：-40℃～+300℃；热成像温度检测，热源轮廓图像显示。工作电压：3.3V/5V，工作电流： 23mA，视场角(水平视角×垂直视角) ：110°×75°，刷新速率：0.5Hz～64Hz。
支持3种监测方式：（1）通过WiFi使用移动设备进行热力图和温度数据监测；（2）通过USB有线方式在计算机中使用软件显示热力图和温度数值；（3）通过液晶屏幕实时显示热力图方式。嵌入式端程序支持二次开发，具有自主的技术支持，投标时提供客户端演示视频。支持二次开发。采集成像养殖动物如牛羊猪的体温辐射强度数据。
9) 火焰检测传感器：由比较器LM393、火焰传感器与可调电阻组成。可检测波长在760~1100纳米范围的光源，探测角度60度左右对火焰光谱特别灵敏。可调电阻用于调节比较器的阈值翻转电压，实现火焰探测灵敏度调节。
供电：默认DC 3.3V；
10) 烟雾探测器：采用先进的单片机技术制造，为开放区域提供保护。
探测器实时采集现场烟雾浓度，当探测到初期明火或者烟雾达到一定浓度时，工作指示灯变成快速连续闪烁，蜂鸣器发出持续报警声音，同时通过无线方式向报警器发出报警信号，及时发现火灾隐患。工作环境：温度-10℃~+50℃，相对湿度<95%无冷凝；
11) 一氧化碳可燃气体复合传感器：适合气体：天然气、人工煤气、液化石油气；
报警设定值：＜25%LEL；环境温度范围：-10℃～55℃（室内使用）；
湿度范围：＜95/%；
输入电压范围：AC180～270V/50Hz；
贮存温度范围：-25℃～55℃；
压力限制：86～106KPa；
功耗：静态功耗＜1.2W，动态功耗＜2W；
使用场所：室内；
12) 红外热释电传感器：工作电压3-12V，延时时间2s，感应范围2-5米，≤120度锥角，工作温度-20℃ ～60℃。
13) 毫米波雷达传感器：24GHz毫米波，抗干扰能力强，发射功率9dBm，探测距离8-10米，探测角度水平±57°，垂直±24°.
14) 微波传感器：宽电压工作范围4-28V供电，探测距离5m左右。
15) 射频传感器：IC、ID卡信息读取应用。
16) 溯源标贴RFID传感器模块：RFID标签防冲突算法，EPC和IS0-18000－6C通讯协议和原理；大功率RFID读卡器原理和设计RFID。
17) WiFi网关：同时支持6路mesh子节点的收发测试，与Qt上位机通过串口完成数据的本地通讯，并完成云端远程的物联网服务器的搭建。
18) 电机、水泵远程继电器控制模块;DC5V，水泵、电机控制。

6、农业园艺模拟用执行器
1) 遮阳设备：模拟保温帘电机控制。支持根据作物生长的需要，调节光照强度和光照时间，具有电机驱动器、限位开关等组件，控制器控制通路的通断，实现遮阳罩的自动化控制，支持有线+无线双控制方式。
2) 植物补光灯：通过控制补光灯的开关时间，模拟不同的光照时长，满足植物在不同生长阶段对光周期的需求，诱导植物开花、结果等。支持与光照度传感器配套使用，根据设定值，实现自动化控制，支持有线+无线双控制方式。
3) 通风风扇：通过强制空气流动，打破大棚空气的静止状态，从而改善大棚空气质量和温度调节。支持与温湿度传感器配套使用，根据设定的温湿度值，实现自动化控制，支持有线+无线双控制方式。
4) 滴灌设备：由水泵和软管组成，能够根据作物的需水特性和不同生长阶段的需求，精确控制水量和灌溉时间，支持与土壤温湿度传感器配套使用，根据设定的温湿度值，实现自动化控制，支持有线+无线双控制方式。
5) 模拟加热器：PTC热敏电阻传感器，模拟加热控制，支持与温湿度传感器配套使用，根据设定的温湿度值，实现自动化控制，支持有线+无线双控制方式。

7、上位机部分：
基于Qt平台的物联网客户端，主要实现数据信息的人机交互功能。

1.3 实验目标

（1）熟悉传感器组网结构知识，包括形成原理与实现、组网概念与应用流程、微处理器控制方式、Linux平台的使用、总线通讯学习与实现，嵌入式驱动。
（2）了解WiFimesh的实现原理，网关组建、与通讯、WiFi无线控制，并通过驱动硬件的形式完成从理论到实践的过程，达到学以致用的目的；
（3）通过该平台让操作者可以模拟实际物联网场景中组网通信方案，让学生可以通过实际动手操作接触电子设计，了解各硬件部分的工作原理、数据的通讯方式和相关技术的落地与基本应用，培养学生独立思考、学习、实践的能力。

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