物联网虚拟仿真实验平台

1、系统概述 物联网虚拟仿真实验系统是针对物联网WSN教学和应用,物联网和人工智能AIOT应用而设计的一套仿真系统。本系统可开展物联网理论、硬件接口、感知层编程、案例工程部署模拟、应用开发、创新实验等一系列物联网、人工智能等教学课程,有效的解决了在物联网教学过程中,学生使用实验设备时间少、硬件依赖高、教师教学难、设备管理维护难等专业建设问题,平台支持本地部署,同时兼容线上教学网络管理部署。系统以“智能硬件一致性、传感器一致性、教学过程一致性、应用协议及开发一致性”四个一致性为硬件基础,结合配套物联网工程、系统应用开发等体系课程,保证虚实结合,以虚助实,真正满足高校物联网基础、实训等相关课程的建设与需求。 2、系统优势介绍 ①、循序渐进的虚拟实验及的教学资源，并与真实实验设备配套资源一致. 感知层 1、设备及传感器介绍 2、STM32基础开发 3、STM32传感器开发 网络层 1、无线网关、节点程序烧写 2、无线模块程序烧写及配置 3、物联网场景接线、配置及应用开发 应用层 1、物联网场景接线、配置及应用开发 2、Android应用开发 3、C#应用开发 4、Python应用开发 5、人工智能AIOT开发 ②、多种语言应用开发 开放应用层通讯协议及编程接口，支持多种语言应用开发。软件内部支持stm32底层c语言开发；Android物联网开发；C#物联网开发。通过图形化编程，做到对应课程的预习、复习及整套系统的运行，为后期（进阶）编程开发打下了基础。亦可满足K12、编程入门阶段。 进阶开发：提供Android开发编程示例、C#开发编程示例、Python开发示例、人工智能开发示例等；通过以上任意一种编程示例，均可完成与虚拟仿真系统或真实实验设备数据交互。 ③、硬件误操作现象 本系统包含硬件误操作，导致的器材损坏等动画现象，加深学生真实感体验，为之后在真实设备上，顺利进行实验操作打下重要基础。 电源电压错误，导致的电路板烧毁，如图： ④、全3D实验场景之模块模型3D化、视图多样化 虚拟仿真系统中里每个器材（嵌入式中控网关，无线网关、节点，传感器，控制器，调试线、仿真器等）均按照真实的硬件设备1:1进行缩放，建立3D模型。并在复杂设备中，配有”视图“和“拆机视图”独特视角，及可掌握硬件设备的形状、线序、接口、功能等各种参数。 每个红色的小红点，当鼠标靠近时，都可出现对应文字介绍。 ⑤、全3D实验场景之实验过程3D化、操作真实性强 虚拟仿真系统中的每个实验过程均采用3D模型进行实验，通过更好的沉浸式体验，增强操作真实性。使用户在实验、物联网工程布线、开发应用等真实场景中，得心应手。 虚拟仿真系统中的每个场景应用均采用3D场景中拖拽控件，同时支持线路（电源、仿真器、传感器接线等）动态验证，轻松掌握工业级传感器接线技术。 ⑥、智能纠错（校验及验证） 本系统在线路连接、电源连接、仿真器连接、网络配置等诸多环节，加入智能纠错环节。遵循学生动手、验证、纠错原则，辅助学生理解实验，并正确完成实验 ⑦、感知层stm32与传感器编程结果多样化 物联网虚拟仿真系统配套感知层stm32基础、传感器开发实验，解决感知层stm32编程学习难点，采用图形化编程风格，不同代码语句，执行结果不同，与真实设备实验效果一致。 ⑧、数据接口（虚拟数据、真实数据） 本系统采用C/S架构，通过Socket方式实现与外围设备通讯。仿真设备的数据接口与真实设备完全一致，从而使仿真设备可以完全替代真实设备。 虚拟数据：当传感器数据设置为虚拟数据时，本系统作为服务端server，可供任意客户端（虚拟仿真系统本身、PC电脑、手机、平板等）设备进行连接，根据应用层通讯协议，编写相关代码、解析相关数据即可完成应用开发。 真实数据：当传感器数据设置为真实数据时，本系统作为客户端client，接入真实实验设备，则对应传感器的取值来自于实际传感器的给予，而不是虚拟数据。 ⑨、实验步骤、进度提示 系统中自带实验步骤和进度。界面下方“实验步骤”配合对应内容高亮显示，辅助学生实验的进行。界面左侧“实验进度”，使学生掌握实验总体框架、合理分配学习实验内容及进度。 ⑩、智能、精准的进度、评分系统 本系统配套智能评测系统，包含学生实验进度统计、实验评分等功能。 3、系统功能 （1）登录界面 采用的Unity3D技术为基础，通过学生个人账户和密码登录，收集每次学生实验的操作及测评数据，存于数据库中，对接教师管理平台，便于教师对学生实验进度、实验操作、实验易错点等信息的掌握，从而在教学过程中加强和重视相关部分，提高学生实验操作熟练度。 （2）实验器材介绍 物联网虚拟仿真系统，包含“实验器材及展览”模块，其中每个器材均按照真实的硬件设备1:1进行缩放，建立3D模型。并在复杂设备中，配有”视图“和“拆机视图”独特视角。 详细器材包括以下内容： 序号 虚拟器件名称 序号 虚拟器件名称 公共基础公用 1 嵌入式中控网关平台 2 物联网4in1异构网关 3 智能无线节点 4 Zigbee无线模块 5 Bluetooth无线模块 6 WiFi无线模块 7 LoRa无线模块 8 物联网WiFi中间件模块 9 ST-LINK仿真器 10 CC3000无线仿真器 11 zigbee无线配置器 12 RFID卡片 13 其他配线 14 开发电脑 传感器与执行器 15 温湿度传感器 16 空气质量传感器 17 大气压力传感器 18 光照传感器 19 风速传感器 20 风向传感器 21 雨雪感应传感器 22 风扇控制器 23 声光报控制器 24 13.56M-RFID读卡器 25 门磁感应传感器 26 多普勒人体感应传感器 27 电磁锁控制器 28 紧急按钮传感器 29 红外对射传感器 30 烟雾传感器 31 燃气传感器 32 背景音乐控制器 33 喇叭 34 900M-RFID读卡器 35 舵机控制器 36 交通灯控制器 37 墙面智能插座控制器 38 220V风扇控制器 39 调光灯控制器 40 红外学习 41 空调面板显示控制器 42 八路继电器（窗帘控制器） 43 电动窗帘 44 多通道读卡器 45 多通道天线 46 14443RFID卡 47 二氧化碳传感器 48 酸碱度PH传感器 49 土温传感器 50 土湿传感器 51 盐分传感器 52 自动灌溉喷淋 53 智能气表 54 智能电表 55 智能水表 综合应用中，动态器材库拖动选择 在系统配套的综合应用实验中，配套3D器材库，用户根据实验案例，在3D器材库中选择需要的器材，拖拽至实验桌面中个，进行后面实验内容即可。 感知层虚拟仿真STM32（C语言）基础开发 在本系统中，以图形化编程风格为基础，不同代码语句、执行结果不同，同时保证与真实设备实验效果一致为原则，配套感知层stm32（C语言）基础开发课程，配套实验如下： Stm32开发基础实验 序号 实验 1 开发环境安装及ST-LINK驱动安装 2 新建工程及程序下载与调试 3 LED灯实验 4 按键输入实验 5 外部中断实验 6 串口UART通信实验 7 ADC采集实验 8 定时器实验