1、第11卷第2期2011年6月南京工業職業技術學院學報Jour nal o fNan ji n g Institute o f I ndustry Techno logyV o.l 11,N o .2J un .,2011 收稿日期:2011 04 14基金項目:江蘇智能傳感器網絡工程技術研究開發中心開放基金項目(編號:ZK10 04 02作者簡介:戴娟(1966 ,女,江蘇丹陽人,南京工業職業技術學院副教授,高級工程師;倪瑛(1979 ,女,江蘇丹徒人,南京工業職業技術學院講師。智能傳感器物聯網綜合實訓平臺的設計戴 娟,倪 瑛(南京工業職業技術學院 電氣與電子工程學院,江蘇 南京 210046

2、摘 要:提出了智能傳感器物聯網綜合實訓平臺的設計方案。此方案的硬件結構是以先進的ARM 9系列的S3C2440為控制核心,通過增加外圍模塊來實現的。此綜合實訓平臺解決了高職院校物聯網專業實驗、實訓對象缺乏的問題,彌補了相關操作及儀器設備的空缺。關鍵詞:智能傳感器;物聯網;綜合實訓平臺;ARM 9中圖分類號:G642.44 文獻標識碼:A 文章編號:1671 4644(201102 0064 03引言物聯網1是通過信息傳感設備,按約定的協議實現人與人、人與物、物與物全面互聯的網絡,其主要特征是通過射頻識別、傳感器等方式獲取物理世界的各種信息,結合互聯網、移動通信網等網絡進行信息的傳送與交互,采用

3、智能計算技術對信息進行分析處理,從而提高對物質世界的感知能力,實現智能化的決策和控制。在今年下半年,全國共22所高職院校將招收物聯網專業的學生。高職院校的人才培養目標,一直是以就業為導向,培養高技能應用型人才。物聯網本身是應用性很強的學科,僅僅傳授基本概念和基礎知識是不夠的,要從實驗和應用入手,切實培養出符合企業和社會需求的物聯網實用人才。因此在高職院校物聯網專業的課程體系中,每一學期都安排相應的綜合實訓課程或課程設計環節。綜合實訓的目的就是將學生學習的專業知識融合到實際的項目中,通過實訓項目的實施,使學生進一步鞏固專業知識,從而掌握專業的工作技能。在高職院校,正是通過綜合實訓來培養學生的綜合

4、素質,其中就包括工作技能的培養,因此綜合實訓的重要性不言而喻。傳感網絡作為物聯網的重要組成也受到了越來越多的關注。傳感網絡是一種全新網絡技術,它綜合了傳感器、通訊以及微機電等技術,可以預見,在不久的將來,傳感網絡將給我們的生活方式帶來革命性的變化。1 平臺設計的基本原理今年很多高職院校依據國家十二五發展規劃,成立了物聯網專業。為了促進物聯網專業的順利開展和運作,配合物聯網專業配套的實驗、實訓內容開發,開發和設計了智能傳感器物聯網綜合實訓平臺,具有一定的現實意義。據收集的資料可知,目前國內已有幾家企業在做這方面的開發,但我們發覺他們在設置項目、開發模塊時,沒有充分考慮到學生現有的基礎,沒有遵循知

5、識學習的遞進、層次關系規律,所以開發出的許多項目并不適合學生的相應實驗、實訓及學習,也不適應老師的項目試驗。因此本平臺設計的核心是解決物聯網專業的實驗、實訓對象及教學內容缺乏的問題,彌補相關操作及儀器設備的空缺。在目前很多高職院校新成立的物聯網專業有很多教學條件空缺的形勢下,該平臺的成功研究將對該專業的學科建設可起很大的積極作用。本實訓平臺的設計定位于物聯網新專業課程和綜合實訓項目開發建設,由多種物理量的模數傳感器模塊、無線數據采集傳輸模塊和嵌入式智能控制模塊2三大功能模塊構成,實現由無線傳感器節點采集、嵌入式計算機對前端的網絡數據發布、網絡遠端的檢測系統(PC 機對數據分析和處理完整功能的物

6、聯網系統,完整再現了傳感器網絡的全部內涵,全面呈現網絡技術中各個層面的細節,使學生能夠通過學習全面系統的掌握知識。針對國內目前多家教科研機構都在研究或已經研究了相關的教學平臺的不足,我們提出平臺的設計思路,主要包含:基于S3C2440的實驗3、傳感器信息采集實驗、無線信號收發實驗、Z i gbee 網絡通信實驗及上位機QT 軟件應用4、L I NUX 內核5裁減應用等,滿足物聯網和嵌入式相關專業的教學科研需求。平臺原理結構如圖1所示。圖1 智能傳感器物聯網綜合實訓平臺的原理結構圖第11卷第2期 戴 娟,倪 瑛:智能傳感器物聯網綜合實訓平臺的設計2 平臺設計的電路原理圖實訓平臺的電路結構圖如圖2

7、所示。通過對S3C2440(ARM 9控制核心的目標板開發和設計,加載按鍵模塊、數碼顯示模塊、觸摸液晶模塊、三軸加速度傳感器模塊、溫度傳感器模塊、壓力傳感器模塊等多種物理量傳感器模塊信號,借助攝像頭、無線上網卡完成圖像與數據的網絡通信,遠程監控電機、繼電器等控制設備,達到感知世界的物聯網境界。該平臺能在PC 上實現:遠程現場監視;各種監測數據的管理與維護;通過數字和圖表的方式可實時顯示有線、無線傳感器網絡中各節點的狀態,以及交互控制傳感網絡節點上的設備。 圖2 智能傳感器物聯網綜合實訓平臺的電路結構圖本設計針對高職院校物聯網專業的課程體系和實訓教學項目的開發。在平臺中設置了多種傳感器的驅動控制

8、、傳感器組網通信、無線模塊設計與數據通信、網絡和無線網絡處理器的配置方法;嵌入式系統的驅動控制及基于物聯網網關應用的案例;L INUX 指令運用的典型案例;PC 機上的Q t 典型案例;現場圖像的網絡實時傳輸、監視操作步驟的典型案例等。所有開發的項目都具有極高的實用性,可直接用于真實的目標開發。本設計平臺的創新之處在于:(1采用新式無線功能模塊與傳統無線基本模塊的搭配,豐富了項目的開發功能和提升了項目實驗功能的靈活性;(2可搭配任意類型的傳感器,形式新穎,具有極強的靈活性和實際使用價值;(3可開發內65南京工業職業技術學院學報第11卷第2期容豐富的實驗,包括基礎教學內容、動手實驗內容,增強實驗

9、體驗感和易用性。更具有極強的實用性能,可直接用于實際相關項目開發;(4采用液晶屏實現數據顯示和控制功能,便于老師和學生理解,使教學具有更強的直觀性。圍繞該綜合實訓平臺,可完成開發大量的具體的實驗、實訓項目。例如多物理量傳感器的驅動控制;傳感器組網通信;無線模塊設計與數據通信;網絡、無線網絡處理器的配置方法,實現一點對多點、兩點間對等通信;快速組網自動配置、自動恢復;任意兩個傳感器之間可相互協調,實現數據通信;嵌入式系統的驅動控制;基于物聯網網關應用;L I NUX指令運用;PC機上的Q t典型案例;現場圖像的網絡實時傳輸、監視操作步驟的典型案例。3 結束語智能傳感器物聯網綜合實訓平臺集成多種傳

10、感器模型以及無線組網模式,提供一個開放、可真實操作的實訓平臺,使學生能夠了解無線傳感網絡的基本組成和原理,促進學生在傳感器技術、嵌入式技術、分布式信息處理技術、通信技術、測控技術等方面的學習,使計算機網絡技術、高級語言編程等運用技能得到實際的訓練,激發學生的學習興趣,使學生的設計、編程、調試能力得到綜合提高。參考文獻:1龍妍.物聯網技術及其發展趨勢J.科技信息,2010(35:86 87.2劉淼.嵌入式系統接口設計與L i nux驅動程序開發M.北京:北京航空航天大學出版社,2006.3楊宗德.嵌入式ARM系統原理與實例開發M.北京:北京大學出版社,2006.4丁林松.Q t4圖形設計與嵌入式

11、開發M.北京:人民郵電出版社,2009.5陳莉君.L i nux內核設計與實現M.北京:機械工業出版社,2006.A D esign of Integrated Trai ni ng Platfor m of S mart Sensor Internet of Thi ngsDA I J uan,N I Y ing(Nanjing Institute of Indu stry Technology,N anjing210046,ChinaAbstrac t:Th is paper proposes a des i gn o f i nteg rated tra i n i ng platfo r m o f s ma rt sensor internet o f thi ngs.The ha rd w are structure of t h is desi gn i s built a round S3C2440o f advanced ARM9ser i es,and rea lized t hrough added pe ri phera lmodu les.T his i ntegrated trai n i ng p lat for m fills up t he i n