CN107331231A - 一种基于虚拟传感器组件的物联网教学与培训*** - Google Patents

一种基于虚拟传感器组件的物联网教学与培训*** Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种基于虚拟传感器组件的物联网教学与培训***，包括虚拟传感器组件***，其包括web页面的设计开发、应用软件的设计开发和串口数据通信的开发，进而通过软件编程模拟出传感器的工作过程并输出数据；模块化的数据传感和无线通信实验箱，数据智能管理平台和模拟应用场景，其包含智能电力、智能家居、智能安防、智能物流和智能教学五大应用模块。本发明的优点在于：本发明利用虚拟传感器组件***、模块化的数据传感和无线通信实验箱、数据智能管理平台和模拟应用场景来构建物联网的智能教学环境，把物联网技术首次应用在了教育行业，用于培养物联网专业人才。

Description

一种基于虚拟传感器组件的物联网教学与培训***
技术领域
本发明属于物联网技术领域，特别涉及一种基于虚拟传感器组件的物联网教学与培训***。
背景技术
随着互联网、物联网等技术的不断发展，物联网技术应用越来越广泛。物联网是在互联网基础上延伸和扩展的网络，其将网络用户端延伸和扩展到了任何物品与物品之间，进行信息交换和通信，实现物物相息。
在现有物联网应用中，高性能的物联网设备是当前技术发展的需求，高性能的物联网设备有助于构建更优异的物联网***，为人们提供更便捷和更智能化的服务。其中，为实现高性能要求，如何提高物联网设备的应用灵活性是本领域技术人员需要考虑和解决的一项问题。物联网产业的发展离不开人才的培养，人才的培养必须有实验实训设备为支撑，而目前国内的物联网学科建设和课程还未成体系，国内对物联网教学和实验设备的研发工作刚刚起步，物联网实验室建设技术标准尚未形成。已有的互联网教学实验设备，基本上都是在原来嵌入式***试验设备的基础上改造而成的，更多的是嵌入式***实验的功能扩展；不能体现出物联网实验方案的特点。
目前市场上已有的实验***生产厂家，具有多年的嵌入式产品生产与开发试验，物联网实验设备是在以前嵌入式基础上的扩展，不是专门为物联网人才培养定制开发的实验设备，将实验场景集成在一个箱子或柜子内，但仅有演示作用，模拟实际的应用场景较少，而且缺乏配套的教材、培训等服务。
发明内容
本发明要解决的技术问题是提供一种基于虚拟传感器组件的物
联网教学与培训***，利用虚拟传感器组件***、模块化的数据传感和无线通信实验箱、数据智能管理平台和模拟应用场景来构建物联网的智能教学环境，把物联网技术首次应用在了教育行业，用于培养物联网专业人才。
为解决上述技术问题，本发明的技术方案为：一种基于虚拟传感器组件的物联网教学与培训***，其创新点在于：包括
虚拟传感器组件***，包括web页面的设计开发、应用软件的设计开发和串口数据通信的开发，进而通过软件编程模拟出传感器的工作过程并输出数据；
模块化的数据传感和无线通信实验箱，包括数据采集模块、用于数据处理与控制的控制器、短距离无线通信模块、GRPS模块和3G模块；
所述数据采集模块包括RFID模块、GPS模块和传感器模块，所述短距离无线通信模块包括ZIGEE模块、蓝牙模块和RF模块，且所述用于数据处理与控制的控制器分别与GRPS模块、3G模块、RFID模块、GPS模块、传感器模块、ZIGEE模块、蓝牙模块及RF模块相连接；
数据智能管理平台，其包括相连接的数据库服务器，用于采集相关数据；内容管理服务器，用于对采集的数据进行管理与分析；WEB服务器，用于对分析后的数据文件进行存储，便于WEB客户浏览或下载相关数据文件；
模拟应用场景，包含智能电力、智能家居、智能安防、智能物流和智能教学五大应用模块。
进一步地，所述用于数据处理与控制的控制器设置有ARM9处理器。
进一步地，所述内容管理服务器包括支撑模块和应用模块，通过支撑模块支撑应用模块的实施，且支撑模块包括数据转换模块、信息抓取模块、检索引擎模块和数据共享模块；
所述应用模块包括参数配置模块，便于数据处理及分析过程中，参数的设置；
信息呈现模块，通过图形用户界面展现设备的工作状态、现场数据的显示，使使用人员可以清楚直观的了解设备的运行情况及相关参数；
数据分析查询模块，对历史数据可以很方便的进行查询并可以导出表格，通过历史数据的比较，可以很清楚的了解监控对象的运行状态以及导致该结果的原因；
实时告警模块，通过对参数的设置，来设定设备的告警状态，如果参数超出设定的值，***就会告警，提醒设备运行在危险的状态，便于及时排除问题；
远程控制模块，通过图形页面，远程控制设备的运行，便于实现集中统一管理。
进一步地，所述的参数配置模块包括建立用户、设置用户权限、管理设备和添加修改命令。
本发明的优点在于：
（1）本发明基于虚拟传感器组件的物联网教学与培训***，采用了虚拟传感器组件***，可模拟各种传感器，取代真实的传感器，可降低实验室的升级维护成本；实验箱部分采用了模块化的设计，不同的功能模块可任意组合，便于物联网***的构建和升级，此外，智能管理平台使数据的采集和处理过程可视化；进而本***利用这些技术的交叉与融合，建立一个“物物”相连的网络，从而完成远程实时数据交换与控制，形象直观的演示物联网应用的场景，把物联网技术首次应用在了教育行业，用于培养物联网专业人才；
（2）本发明基于虚拟传感器组件的物联网教学与培训***，其中，模块化的数据传感和无线通信实验箱可以延伸至蜂窝移动通信技术所难以涉及的区域， ZIGEE模块提供低功耗、低成本和轻量路由协议，可以组成传感器网络，不需要接入点，而且网络节点之间可以相互通信，进而可以扩大适用的范围，从而可以根据实际灵活的选择通信***；
（3）本发明基于虚拟传感器组件的物联网教学与培训***，用于数据处理与控制的控制器设置有ARM9处理器，通过嵌入式软件对采集的信号进行处理，把数据封装交给通信模块，进而保证了数据分析的准确性；
（4）本发明基于虚拟传感器组件的物联网教学与培训***，其中，数据智能管理平台，是软件的数据接收与处理平台，包括参数配置模块、信息呈现模块、数据分析查询模块、实时告警模块和远程控制模块的设计开发，将物联网***的智能处理过程进行了可视化管理，通过应用管理平台可以看到数据的收集与处理过程，有利于培养学生的兴趣以及认知度，利于高效的进行学习。
附图说明
下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。
图1为本发明基于虚拟传感器组件的物联网教学与培训***结构示意图。
图2为图1中模块化的数据传感和无线通信实验箱***结构示意图。
图3为图1中数据智能管理平台***结构示意图。
具体实施方式
下面的实施例可以使本专业的技术人员更全面地理解本发明，但并不因此将本发明限制在所述的实施例范围之中。
实施例
本实施例基于虚拟传感器组件的物联网教学与培训***，如图1所示，包括虚拟传感器组件***1，其包括web页面的设计开发、应用软件的设计开发和串口数据通信的开发，进而通过软件编程模拟出传感器的工作过程并输出数据；模块化的数据传感和无线通信实验箱2， 数据智能管理平台3和模拟应用场景4，其包含智能电力41、智能家居42、智能安防43、智能物流44和智能教学45五大应用模块。
本实施例基于虚拟传感器组件的物联网教学与培训***工作时，虚拟传感器组件***1在计算机上模拟出各种传感器，并输出对应的传感数据，这些数据通过通信接口传送到模块化的数据传感和无线通信实验箱2，实验箱把采集到的数据通过无线的方式传输到数据智能管理平台3，数据智能管理平台3对这些数据进行分析与处理，模拟应用场景4对业务进行管理并实现对终端的管理；本***利用这些技术的交叉与融合，建立一个“物物”相连的网络，从而完成远程实时数据交换与控制，形象直观的演示物联网应用的场景，把物联网技术首次应用在了教育行业，用于培养物联网专业人才。
其中，模块化的数据传感和无线通信实验箱2，如图2所示，包括数据采集模块21、用于数据处理与控制的控制器22、短距离无线通信模块23、GRPS模块24和3G模块25。
数据采集模块21包括RFID模块211、GPS模块212和传感器模块213，短距离无线通信模块23包括ZIGEE模块231、蓝牙模块232和RF模块233，且用于数据处理与控制的控制器22分别与GRPS模块24、3G模块25、RFID模块211、GPS模块212、传感器模块213、ZIGEE模块231、蓝牙模块232及RF模块233相连接。
作为实施例，更具体的实施方式为用于数据处理与控制的控制器设置有ARM9处理器，通过嵌入式软件对采集的信号进行处理，把数据封装交给通信模块，进而保证了数据分析的准确性。
实施例中，数据智能管理平台3，如图3所示，包括相连接的数据库服务器31，用于采集相关数据；
内容管理服务器32，用于对采集的数据进行管理与分析；
WEB服务器33，用于对分析后的数据文件进行存储，便于WEB客户浏览或下载相关数据文件。
其中，内容管理服务器32包括支撑模块321和应用模块322，通过支撑模块321支撑应用模块322的实施，且支撑模块321包括数据转换模块3211、信息抓取模块3212、检索引擎模块3213和数据共享模块3214。
应用模块322包括参数配置模块3221，参数配置模块3221包括建立用户、设置用户权限、管理设备和添加修改命令，便于数据处理及分析过程中，参数的设置；
信息呈现模块3222，通过图形用户界面展现设备的工作状态、现场数据的显示，使使用人员可以清楚直观的了解设备的运行情况及相关参数；
数据分析查询模块3223，对历史数据可以很方便的进行查询并可以导出表格，通过历史数据的比较，可以很清楚的了解监控对象的运行状态以及导致该结果的原因；
实时告警模块3224，通过对参数的设置，来设定设备的告警状态，如果参数超出设定的值，***就会告警，提醒设备运行在危险的状态，便于及时排除问题；
远程控制模块3225，通过图形页面，远程控制设备的运行，便于实现集中统一管理。
本实施例数据智能管理平台3是软件的数据接收与处理平台，包括参数配置模块3221、信息呈现模块3222、数据分析查询模块3223、实时告警模块3224和远程控制模块3225的设计开发，将物联网***的智能处理过程进行了可视化管理，通过应用管理平台可以看到数据的收集与处理过程，有利于培养学生的兴趣以及认知度，利于高效的进行学习。
以上显示和描述了本发明的基本原理和主要特征以及本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。

Claims (4)

1.一种基于虚拟传感器组件的物联网教学与培训***，其特征在于：包括
虚拟传感器组件***，包括web页面的设计开发、应用软件的设计开发和串口数据通信的开发，进而通过软件编程模拟出传感器的工作过程并输出数据；
模块化的数据传感和无线通信实验箱，包括数据采集模块、用于数据处理与控制的控制器、短距离无线通信模块、GRPS模块和3G模块；
所述数据采集模块包括RFID模块、GPS模块和传感器模块，所述短距离无线通信模块包括ZIGEE模块、蓝牙模块和RF模块，且所述用于数据处理与控制的控制器分别与GRPS模块、3G模块、RFID模块、GPS模块、传感器模块、ZIGEE模块、蓝牙模块及RF模块相连接；
数据智能管理平台，其包括相连接的数据库服务器，用于采集相关数据；内容管理服务器，用于对采集的数据进行管理与分析；WEB服务器，用于对分析后的数据文件进行存储，便于WEB客户浏览或下载相关数据文件；
模拟应用场景，包含智能电力、智能家居、智能安防、智能物流和智能教学五大应用模块。
2.根据权利要求1所述的基于虚拟传感器组件的物联网教学与培训***，其特征在于：所述用于数据处理与控制的控制器设置有ARM9处理器。
3.根据权利要求1所述的基于虚拟传感器组件的物联网教学与培训***，其特征在于：所述内容管理服务器包括支撑模块和应用模块，通过支撑模块支撑应用模块的实施，且支撑模块包括数据转换模块、信息抓取模块、检索引擎模块和数据共享模块；
所述应用模块包括参数配置模块，便于数据处理及分析过程中，参数的设置；
信息呈现模块，通过图形用户界面展现设备的工作状态、现场数据的显示，使使用人员可以清楚直观的了解设备的运行情况及相关参数；
数据分析查询模块，对历史数据可以很方便的进行查询并可以导出表格，通过历史数据的比较，可以很清楚的了解监控对象的运行状态以及导致该结果的原因；
实时告警模块，通过对参数的设置，来设定设备的告警状态，如果参数超出设定的值，***就会告警，提醒设备运行在危险的状态，便于及时排除问题；
远程控制模块，通过图形页面，远程控制设备的运行，便于实现集中统一管理。
4.根据权利要求3所述的基于虚拟传感器组件的物联网教学与培训***，其特征在于：所述的参数配置模块包括建立用户、设置用户权限、管理设备和添加修改命令。
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