物联网工程项目实战实训报告.doc

发布时间：2022-06-14 发布人：admin 分类：说明书资料大小：5.15M 资料格式：doc 举报版权申诉

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任务书

1 系统的需求分析

1.1 系统概述

1.1.1 系统的简要分析

1.1.2 系统的具体需求

1.2 系统的功能分析

1.2.1 智能照明控制系统

1.2.2防火防盗报警系统

1.2.3 智能限电系统

2 系统的设计与实现

2.1 系统感知层设计

2.1.1 智能照明功能设计与实现

2.1.2 防火防盗功能设计与实现

2.1.3 智能限电功能设计与实现

2.2 系统网络层设计

2.2.1 逻辑网络设计

2.2.2 物理网络设计

2.2.3 布线设计

2.2.2 设备互联

2.3 系统应用层设计

2.3.1 应用软件设计

2.3.2 应用功能设计与实现

2.4 系统管理与维护

2.4.1 硬件测试与分析

2.4.2 软件测试与分析

2.4.3 管理与维护

3 总结

沈阳工学院物联网工程项目实战实训报告信息与控制学院物联网工程学专学院：业：号：学生姓名：指导教师：成绩： 2019 年 7 月 11 日批改教师：批改日期：

任务书实训题目：智能寝室楼系统一、目的与意义物联网工程项目实战实训是物联网工程专业的一门培养学生对计算机网络技术、网络互联设备和物联网工程规划与设计等相关学科知识的综合应用能力和动手操作能力的重要实践课程，本课程通过理论和实践教学，使学生掌握物联网工程项目的规划与设计过程；进一步熟悉物联网设备的性能、调试技术；掌握物联网网络搭建技术；掌握物联网设计中各种文档的编写方法。二、实训任务本次实训的主要任务是用学过的知识进行物联网工程项目规划与设计，要求学生对物联网系统进行需求分析、感知层设计、网络层设计和应用层设计，并编写实训报告。学生采用个人或分组的方式进行任务实施，通过任务使学生掌握物联网工程规划与设计的过程和方法、掌握物联网搭建方法，同时具备严肃认真的科学态度和严谨求实的工作作风，树立正确的工程观念、生产观念、经济观念和全局观念。通过本次实训使学生受到工程实际的基本训练，培养开展科学研究工作的初步能力。三、实训要求 1、根据选取的物联网系统进行规划与设计，包括需求分析、系统感知层设计、网络层设计、应用层设计以及系统管理和维护等。 2、学生要发挥自主学习的能力，充分利用时间，安排好设计的时间计划，并在设计过程中不断检测自己的计划完成情况，及时向教师展示任务实施情况。 3、设计按照教学要求需要 4 周时间完成，其中后期 10 学时时间来完成实训报告的撰写。四、上交相关材料要求物联网工程项目实战实训报告：报告按照给定实训报告模板书写，按照项目的具体要求，认真完成，项目设计内容包括如下几个内容：

***系统的需求分析 1 1.1 ***系统概述应包括：系统的简要分析以及本系统的需求分析 1.2 ***系统功能分析应包括：系统功能模块图或者系统功能介绍 2 2.1 ***系统感知层设计 ***系统的设计与实现应包括：系统感知层设计涉及的设备选择、分析与描述；感知层设计过程以及部分关键代码等。 2.2 ***系统网络层设计应包括：逻辑网络设计、物理网络设计、布线设计以及设备互联等。 2.3 ***系统应用层设计应包括：应用软件设计、应用功能设计等。 2.4***系统管理与维护应包括：故障分析和处理、运行监测与管理维护等。 3 实训总结注：总结实训过程中的经验和心得体会。五、成绩评定参考 1、过程考核：实训出勤情况、实训的态度和表现，迟早、请假、早退、玩手机、玩游戏等情况，均相应扣分。 2、项目的设计与实施情况：系统需求分析的是否完整、合理；系统的感知层、网络层、应用层设计是否符合需求分析、是否完整、合理、是否达到预期效果等。 3、实训报告：内容的完整性；语言的通顺性，格式的规范性等。

沈阳工学院实训报告 1 系统的需求分析 1.1 系统概述 1.1.1 系统的简要分析随着物联网技术的不断发展，人们的生活水平也不断地提高，人们对生活的质量、方便快捷和舒适安逸的要求也会越来越高。因而，智能寝室楼将物联网技术应用于学生寝室，为当代大学生提供更安全、智能、快捷方便的学习和生活场所必将成为历史的必然。智能寝室楼系统是一个基于物联网技术、体系开放、结构松散而内部逻辑紧密的系统。宿舍内部控制网络中，所有的环境数据通过温湿度、气体传感器进行采集，并通过 ZigBee 子节点将采集到的数据发送到 ZigBee 协调器采集的数据读取。PC 终端将宿舍的数据发送至云端服务器，在终端可通过宿舍局域网对房中设备进行检测和监控。 1.1.2 系统的具体需求 1．用户需求在智能寝室楼系统中可以满足学生的日常生活的便捷性、实用性。需要实现寝室电器设备远程和集中智能化控制，弥补管理漏洞，避免人工误操作，减少工作强度，提高管理效率，降低人工成本。实现寝室安防监控管理，帮助管理人员实时监控、提高预警、准确定位、及时响应和快速处理。实现电器设备运行状态实时监控和能耗监测，方便管理者实时、全面了解设备运行状况和能耗情况，保证寝室电器设备能够高效运行，支持决策过程的智能化和科学化，为科学管理和决策提供有效的数据支撑和保障。实现寝室用电安全管理，减少用电安全隐患，对宿舍用电管理做到及时准确。通过环境监测和智能感知和自动触发智能设备做出智能控制和调节，保证电器设备的合理利用，满足节能的需要。 2．业务需求原有模式按照管理信息化系统和教学信息化系统的分类来投资和实施教育信息化项目。“技术导向”的思维模式，在实施过程中表现出明显的“重建设、轻应用”偏向，不仅导致教育信息化投资效率不高，而且对促进教育改革、推动学习方式变革、提高教育质量影响不大。需要实现业务的整合贯通，通过信息展示门户，提供面向学生和管理者风格统一的一站式服务。 1

沈阳工学院实训报告本系统要按照开放性和可扩展性原则设计。一方面，系统要采用开放性、标准化的平台设计以尽可能地利用已有的设备、软件及信息资源；另一方面，系统对于未来可能增添的新的功能、新的用户都要留有接口和二次开发，并符合国际工业标准和多协议标准，系统可以随教学需求的变化而不断扩展。社会向信息时代迅速发展的同时也有潜在的危机，即对信息技术的依赖程度越高，系统失效可能造成的危害和影响也就越大。因此，本系统的设计尽可能在有限的投资条件下，从系统结构、技术措施、设备选型以及厂商的技术服务和维修相应能力等方面综合考虑，确保系统整体运行的可靠性。系统应采用多种安全机制和防范措施，保证整个系统的安全性和可靠性。 3．应用需求寝室楼的基础设施应该满足学生日常的生活和学习，主要是生活方面。在生活方面应该满足每间寝室的空调、用电的需求。寝室楼作为信息传输基础的综合布线系统，必须支持现在以及未来语音、数据、视频传输、控制信息等高速传输的要求，并且随着现在生活条件的改善，基本上每个同学都有一台电脑，所以一定要保证网络的可扩展性良好。为此，综合布线系统应有一个整体全面的考虑。经过分析该系统应满足有服务效率、服务质量、网络吞吐率、网络响应时间、数据传输速度、资源利用率、可靠性、性能/价格比等要求。管理员通过应用层软件可以一键批量控制学生寝室的所有空调，也可以需要任意开启或关闭某个寝室的空调，满足特殊的使用需求，例如，当有学生不舒服在寝室休息时，宿舍管理员可单独为此宿舍开启空调，避免用电浪费。根据寝室管理的实际需求出发，学生在夜间休息要是关闭照明的，但是为了应对突发情况，又不能切断电源，则应定时同意关闭灯光，示意学生要休息了，但电源有不切断，以防突发情况学校能开灯处理，或夜晚上厕所时能开启卫生间的照明灯。而对于插座部分，又是严格控制，避免学生开台灯熬夜或给电器设备充电发生隐患。 4．网络需求在智能寝室楼系统中的网络分为有线区域和无线区域。有线区域：全网联通，配置相关子网，并配置 VLAN，对全校进行 VLAN 划分，每个三层交换机的接口都对应一个 VLAN，每个寝室楼的每层的二层交换机又划分了不同的 VLAN。 2

沈阳工学院实训报告无线区域：设计两个独立的子网，一个用于安全的专用无线局域网，另一个用于开放的公共无线局域网。使用这个解决方案，无线用户可以在整个寝室中上网，同时，在每栋建筑物内，开放式接入点和安全接入点连接到交换机不同端口上，这样外来用户可以轻而易举地和无线局域网建立关联。为了保证网络的安全，防止开放中用户的访问，在边界路由上配置 ACL，只允许少量的协议进行转发，如 80 端口；专用接入点进行身份认证，并进行流量计费，从而保证网络的安全。路由配置：在该寝室网中，要求核心交换、各汇聚层三层交换机上都配置 OSPF 路由协议，同时为了方便管理，要求为单区域 OSPF。在寝室网络出口处配置 NAT 地址转换实现私有地址内所有计算机与 Internet 的通信需求；同时配置访问控制列表，指定允许特定的外网地址访问内网，也可拒绝一切外网来源，同时可以控制内网访问的网站，防止学生登录不良网站。 1.2 系统的功能分析智能寝室楼系统的功能模块如图 1.1 所示。 1.2.1 智能照明控制系统图 1.1 功能模块图在智能照明控制系统中有四个功能，分别是定时控制功能、用户控制功能、调光控制功能、电动窗帘功能。 3

沈阳工学院实训报告在实时控制功能中实现对寝室楼的整体实时照明控制，实现对寝室房间内的照明定时控制与自我控制相结合的方式。在用户控制方式中实现学生可以通过登录的用户名和密码对具体某个房间的灯光和窗帘进行控制，也可以使用寝室管理员权限对整个寝室楼的灯光和窗帘等进行控制。在调光控制功能中实现对灯光的个性化设计，如强弱、颜色格调等，可以根据需要集中设定具有节能作用的几种模式，以供我们选择。在电动窗帘控制系统中实现遥控功能，用户可以通过登录实现对电动窗帘的控制，也可以通过智能控制终端、遥控器实现对电动窗帘的控制。 1.2.2 防火防盗报警系统防火防盗报警系统由网络视频摄像机、安防、后端的各类传感器组成。防火防盗报警系统有自动防盗报警功能、自动防火报警功能、求救求助功能。防盗报警功能支和防火报警功能持自动将报警信息（包括监控图像）通过通信网络发送到该寝室房间内的成员及宿舍管理员的手机上，并根据情况联系校内保安，并根据情况进行自动联系火警；探头的报警信号可以通过智能中控器与寝室内的设备进行联动，如：夜间报警可以自动开启相应位置的灯光。求救求助功能支持将求助信息通过网络发送到宿舍管理员的手机上，或选择性的联系保安、警察或医院，若发生错误报警，可以通过手机或电脑登陆智能宿舍管理系统客户端输入相应的用户名或密码后，再通过输入取消报警的密码取消报警。 1.2.3 智能限电系统在智能限电系统中有定时供电、自动供电、电路自查三个功能。三个功能相互合作实现对宿舍电源电路进行定时供电，对负载电源进行断电控制，并在违规用电设备离开后自动复位恢复和防盗防火报警启动后自动进行供电，进行电路安全的自查。 4

沈阳工学院实训报告 2 系统的设计与实现 2.1 系统感知层设计在该系统中，感知层主要负责采集数据，通过传感网络传给网络层，我们根据数据做出一些有效的措施。 2.1.1 智能照明功能设计与实现 1．硬件选择在智能照明功能中使用的传感器有光照传感器、声响传感器、红外对射传感器。光照传感器在本系统中选用的 KITOZER100P 照度传送器广泛应用在对光照需要测量控制的各种行业，如农业种植、生产车间、仓库、机房照明、智能楼宇自控、户外照明、交通灯控制等涉及光照度、灯光照明、自然光控制的各种场合。KITOZER 照度变送器选用已获得客户广泛认可的直流电压或电流输出形式，可以直接配接开拓者系列二次仪表或采集卡，实现对光照强弱的有效测量与控制。光照传感器如图 2.1 所示。图 2.1 光照传感器红外对射传感器在本系统中选择的是热型红外对射传感器，它的优点有：可常温动作下操作，波长依存性（波长不同感度有很大之变化者）并不存在，造价便宜。传感器如图 2.2 所示。图 2.2 红外对射传感器声音传感器选择的是驻极体传声器，因为它具有静电式电声器件的很多优点。如频带宽、音质好、失真小，瞬间响应好，对机械振动不敏感等。而且由于自身带有极化电 5

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