LGWL-JT02型物聯(lián)網(wǎng)智慧城市交通實訓系統(tǒng)

一、產(chǎn)品簡介
LGWL-JT02型物聯(lián)網(wǎng)智慧城市交通實訓系統(tǒng)通過操作演示，讓學生對城市智慧化有直觀的了解，通過熟悉每個子系統(tǒng)的實現(xiàn)原理和業(yè)務邏輯，掌握物聯(lián)網(wǎng)關(guān)鍵技術(shù)在行業(yè)應用的方法。
系統(tǒng)綜合運用傳感器檢測技術(shù)、工業(yè)現(xiàn)場總線技術(shù)、無線通信技術(shù)、嵌入式系統(tǒng)開發(fā)、Android應用技術(shù)、系統(tǒng)集成、平臺運維等物聯(lián)網(wǎng)關(guān)鍵技術(shù)，將城市基礎設施監(jiān)測、垃圾環(huán)保監(jiān)測、道路交通管理、社區(qū)安防監(jiān)控、城市宜居環(huán)境監(jiān)測、城市水資源監(jiān)測、電力能耗監(jiān)測、智慧大棚等與城市息息相關(guān)的數(shù)據(jù)通過網(wǎng)關(guān)統(tǒng)一接入到中國移動Onenet平臺或泛太云服務平臺，由平臺進行感知層設備注冊、數(shù)據(jù)上傳、數(shù)據(jù)存儲、命令下發(fā)，可搭建城市應用子系統(tǒng)，實現(xiàn)信息可視化顯示、設備遠程控制；支持網(wǎng)關(guān)參數(shù)聯(lián)動，對非正常狀況作出判斷，實時聯(lián)動報警，實現(xiàn)城市信息的智慧化管理。

二、系統(tǒng)架構(gòu)
系統(tǒng)采用B/S架構(gòu)，由市政系統(tǒng)、環(huán)保監(jiān)控系統(tǒng)、交通管理系統(tǒng)、安全管理系統(tǒng)、環(huán)境監(jiān)測系統(tǒng)、水質(zhì)監(jiān)測系統(tǒng)、能源監(jiān)測系統(tǒng)、園林智慧大棚等系統(tǒng)組成，均采用WiFi無線通信技術(shù)與智能網(wǎng)關(guān)通信，網(wǎng)關(guān)支持MQTT協(xié)議接入中國移動Onenet平臺或泛太物聯(lián)網(wǎng)云平臺（二選一），將終端傳感器數(shù)據(jù)、執(zhí)行器狀態(tài)推送到平臺，接收平臺下發(fā)命令，實現(xiàn)云端遠程采集控制。系統(tǒng)架構(gòu)如圖所示：

三、系統(tǒng)功能
包含八個物聯(lián)網(wǎng)子系統(tǒng)。所有系統(tǒng)均通過WiFi無線通信技術(shù)與智能網(wǎng)關(guān)通信，將終端采集數(shù)據(jù)傳輸給網(wǎng)關(guān)，由網(wǎng)關(guān)建立數(shù)據(jù)流通過MQTT協(xié)議發(fā)布到Onenet平臺；同時網(wǎng)關(guān)接收Onenet平臺下發(fā)的MQTT命令，經(jīng)過協(xié)議轉(zhuǎn)換發(fā)送到終端通信節(jié)點，控制設備執(zhí)行相應的動作。
1、市政監(jiān)控系統(tǒng)：
系統(tǒng)包含路燈、井蓋、攝像頭、信息發(fā)布廣告屏及消防栓等市政基礎設施。
（1）路燈控制系統(tǒng)：由智能通信節(jié)點及外圍驅(qū)動電路板、路燈、光照傳感器組成。智能通信節(jié)點實時采集光照度，通過無線通信方式傳輸至網(wǎng)關(guān)。結(jié)合網(wǎng)關(guān)應用程序，可以實現(xiàn)路燈開關(guān)控制、環(huán)境光照度定時采集，設置光照傳感器與路燈控制器的聯(lián)動策略，根據(jù)光照強度，自動控制路燈開關(guān)；同時將光照度數(shù)據(jù)、路燈開關(guān)狀態(tài)上傳到云平臺進行可視化展示，遠程路燈控制。

（2）井蓋姿態(tài)監(jiān)測報警系統(tǒng)：由智能通信節(jié)點、傾角傳感器組成。智能通信節(jié)點實時采集井蓋傾角傳感器與水平面的傾角，并傳輸給網(wǎng)關(guān)。由網(wǎng)關(guān)根據(jù)設置的閾值，實現(xiàn)井蓋姿態(tài)異常報警。同時將井蓋傾角數(shù)據(jù)上傳到云平臺進行可視化展示。

（3）信息發(fā)布廣告屏顯示系統(tǒng)：由智能通信節(jié)點、LED點陣屏及控制器組成。智能通信節(jié)點驅(qū)動LED點陣屏控制器滾動顯示文字信息。可接收網(wǎng)關(guān)下發(fā)的文字編碼信息，更改顯示內(nèi)容。網(wǎng)關(guān)與平臺互聯(lián)互通，可接收云平臺用戶設置的任意文字信息，更改顯示內(nèi)容。

（4）視頻監(jiān)控系統(tǒng)：采用WiFi網(wǎng)絡攝像頭，可接入平臺，通過平臺實現(xiàn)遠程視頻監(jiān)控、云臺控制。

2、環(huán)保監(jiān)控系統(tǒng)
系統(tǒng)包含智慧公廁環(huán)保監(jiān)測、垃圾清運智能車等設施。
（1）智慧公廁環(huán)保監(jiān)測系統(tǒng)：廁所污物主要釋放氨氣，安裝氨氣傳感器實時監(jiān)測氨氣濃度，通過無線通信傳輸給智能網(wǎng)關(guān)，同時上傳氨氣濃度數(shù)據(jù)至平臺，由平臺統(tǒng)一展示。
（2）垃圾清運智能車系統(tǒng)：垃圾車模擬，采用磁尋跡方式，可實現(xiàn)尋磁自動行駛、垃圾清理點定點停車模擬垃圾清運、垃圾站位置信息上傳、無線接收命令控制車輛繼續(xù)尋磁行駛等功能。可通過平臺展示車輛行駛位置等。

3、智慧交通管理系統(tǒng)
包含交通燈控制系統(tǒng)、停車場系統(tǒng)、公交站顯示播報系統(tǒng)、公交車智慧小車等。
（1）交通燈控制系統(tǒng)：鋪設在十字路口、或丁字路口，南北方向、東西方向各兩個紅綠燈，由一個控制器控制。交通燈控制器內(nèi)置無線通信模塊，可與智能網(wǎng)關(guān)交互，當紅綠燈切換時，及時上報當前交通燈狀態(tài)；接收網(wǎng)關(guān)調(diào)度命令，即時更改紅綠燈狀態(tài)、時延等實現(xiàn)交通燈智能管控。

（2）停車場管理系統(tǒng)：可以實現(xiàn)智能車出入庫自動停車、出入庫道閘自動開關(guān)、出庫收費信息顯示、車位鎖狀態(tài)模擬等功能。智能通信節(jié)點與智能網(wǎng)關(guān)交互，可實現(xiàn)道閘遠程控制，道閘狀態(tài)信息上傳、收費信息上傳等。
（3）公交站顯示播報系統(tǒng)：可以實現(xiàn)公交車到站信息顯示、到站信息播報等功能。智能通信節(jié)點與智能網(wǎng)關(guān)交互，可以實現(xiàn)公交站牌顯示播報內(nèi)容更新等功能。
（4）公交智能車系統(tǒng)：公交車模擬，采用磁尋跡方式，可實現(xiàn)尋磁自動行駛、公交站定點停車模擬公交到站、站臺位置信息上傳、無線接收命令控制車輛尋磁行駛等功能。可通過平臺展示公交車輛行駛位置和路線等。

4、社區(qū)安全管理監(jiān)測系統(tǒng)
包含煙霧監(jiān)測報警系統(tǒng)、小區(qū)周界安防報警系統(tǒng)等。
系統(tǒng)安裝有紅外對射探測器、煙霧探測器、報警器等設備，智能通信節(jié)點實時監(jiān)測是否有人翻越圍欄，一旦探測到有人異常闖入，立即啟動聲光報警；實時檢測煙霧濃度，一旦煙霧濃度超標，立即啟動聲光報警。傳感器探測數(shù)據(jù)通過無線網(wǎng)絡傳輸給網(wǎng)關(guān)，再傳輸給云平臺顯示。
5、城市環(huán)境監(jiān)測系統(tǒng)
由空氣質(zhì)量傳感器、粉塵傳感器、噪音傳感器、智能通信節(jié)點等組成，具有空氣質(zhì)量監(jiān)測、揚塵監(jiān)測、噪音監(jiān)測功能。智能通信節(jié)點與網(wǎng)關(guān)互聯(lián)互通，上報環(huán)境監(jiān)測數(shù)據(jù)，通過網(wǎng)關(guān)發(fā)布到云平臺展示。
6、水質(zhì)監(jiān)測系統(tǒng)
由水溫傳感器、PH傳感器及濁度模擬傳感器、溶解氧模擬傳感器、氨氮模擬傳感器、智能通信節(jié)點組成，進行水質(zhì)溫度、PH酸堿性、濁度、含氧量、氨氮濃度等參數(shù)實時監(jiān)測的功能，可通過無線網(wǎng)絡與網(wǎng)關(guān)進行交互，同時可上傳到云平臺，實現(xiàn)水質(zhì)監(jiān)測指標實時監(jiān)測的功能。
7、電力能耗監(jiān)測系統(tǒng)
主要由電表傳感器、智能通信節(jié)點組成，可實時讀取電表傳感器采集的交流電電壓、電流、頻率、功率等參數(shù)，通過無線通信模塊與網(wǎng)關(guān)交互，將電力參數(shù)上傳到云平臺進行動態(tài)顯示。
8、園林智慧大棚系統(tǒng)
主要有二氧化碳傳感器、土壤濕度傳感器、風扇執(zhí)行器、水泵執(zhí)行器、及智能通信節(jié)點組成，智能通信節(jié)點實時采集大棚二氧化碳濃度、土壤濕度，通過無線通信傳輸給網(wǎng)關(guān)，由網(wǎng)關(guān)根據(jù)設置的閾值，控制風扇開關(guān)、水泵開關(guān)，調(diào)節(jié)大棚空氣二氧化碳濃度、土壤狀況。同時將傳感器采樣信息、執(zhí)行器狀態(tài)上傳到云平臺進行顯示，和遠程控制。

四、主要軟件
1、智慧城市網(wǎng)關(guān)應用軟件
具有WiFi通信功能，支持多個智能通信節(jié)點同時連接、具有心跳包節(jié)點在線狀態(tài)檢測機制，可實現(xiàn)傳感器添加、數(shù)據(jù)顯示、傳感器無線采集及執(zhí)行器無線控制等功能。同時支持傳感器與執(zhí)行器的聯(lián)動設置，可選擇傳感器、執(zhí)行器，設置觸發(fā)條件，實現(xiàn)自動控制。具有協(xié)議轉(zhuǎn)換功能，可實現(xiàn)感知層協(xié)議與平臺MQTT協(xié)議的相互轉(zhuǎn)換；具有平臺接入功能，內(nèi)置HTTP協(xié)議，可通過RESTFUL接口接入中國移動Onenet平臺或泛太云服務平臺，具有設備單獨接入平臺或聯(lián)網(wǎng)批量接入平臺的功能。內(nèi)置MQTT協(xié)議，可通過MQTT發(fā)布消息實現(xiàn)傳感器采樣數(shù)據(jù)流上傳到平臺展示，也可通過MQTT訂閱消息實現(xiàn)接收平臺下發(fā)的命令包控制執(zhí)行器動作。
2、智慧城市平臺展示界面
可通過Onenet開放式平臺搭建智慧城市系統(tǒng)的展示界面，首界面和部分子系統(tǒng)界面如下圖所示。
五、課程資源
1、課程目標：
（1）熟悉智慧城市的系統(tǒng)架構(gòu)。
（2）掌握基于嵌入式接口技術(shù)的工業(yè)傳感器采集和控制的編程方法。
（3）深入理解感知層物聯(lián)網(wǎng)通信協(xié)議和云端接入?yún)f(xié)議。
（4）掌握物聯(lián)網(wǎng)感知層通信協(xié)議解析的編程方法和消息發(fā)布訂閱的方法。
2、課程目錄：

章節(jié)	課程
需求分析	智慧城市子系統(tǒng)設計和需求分析
系統(tǒng)設計	系統(tǒng)技術(shù)路線、可行性分析
系統(tǒng)設計	硬件選型、感知層通信協(xié)議制定、云端接入?yún)f(xié)議分析、軟件功能設計、軟件界面設計
應用開發(fā)	路燈自動控制、城市基礎設施姿態(tài)監(jiān)測、公廁環(huán)境監(jiān)測、公交車行駛路線定位、社區(qū)安防監(jiān)控、城市環(huán)境監(jiān)測、水質(zhì)監(jiān)測、電力能耗監(jiān)測、大棚自動灌溉等

六、系統(tǒng)配置

序號	設備類別	名稱	數(shù)量
	框架	沙盤框架與模型	1
	本地網(wǎng)關(guān)	物聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)關(guān)	1
	通信模塊	智能通信節(jié)點	11
	市政監(jiān)測系統(tǒng)	光照度傳感器	1
		路燈控制器	1
		傾角傳感器	1
		WiFi網(wǎng)絡攝像頭	1
		信息發(fā)布廣告屏	1
		門磁傳感器	1
	環(huán)保監(jiān)控系統(tǒng)	氨氣傳感器	1
	環(huán)保監(jiān)控系統(tǒng)	智慧小車	1
	智慧交通管理系統(tǒng)	交通燈模組（4個方向交通燈）	3
		交通燈控制器	3
		公交站信息發(fā)布播放設備	3
		出入口道閘	2
		LED收費信息顯示屏	1
		智慧小車（模擬公交車、私家車）	2
	安全管理監(jiān)測系統(tǒng)	紅外對射探測器	1
		煙霧傳感器	1
		報警器	1
	環(huán)境監(jiān)測系統(tǒng)	光照溫濕度傳感器	1
		粉塵傳感器	1
		噪音傳感器	1
	水質(zhì)監(jiān)測系統(tǒng)	PH傳感器	1
		水溫傳感器	1
		濁度傳感器（模擬）	1
		溶解氧傳感器（模擬）	1
		氨氮傳感器（模擬）	1
	電力監(jiān)測系統(tǒng)	電能表	1
	智慧大棚管理系統(tǒng)	土壤濕度傳感器	1
		二氧化碳傳感器	1
		通風扇	1
		水泵	1
	局域網(wǎng)設備	無線路由器	1
		本地管理終端	1

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