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LGHL-SJ01B型工業(yè)數(shù)據(jù)采集與可視化實訓平臺
一、產(chǎn)品簡介
LGHL-SJ01B型工業(yè)數(shù)據(jù)采集與可視化實訓平臺是針對物聯(lián)網(wǎng)/工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)設(shè)計的，涵蓋數(shù)據(jù)采集、網(wǎng)絡(luò)傳輸、網(wǎng)關(guān)開發(fā)、標識解析、數(shù)據(jù)上云等技術(shù)，幫助學生掌握工業(yè)采集系統(tǒng)的需求分析、系統(tǒng)設(shè)計、設(shè)備選型、應用開發(fā)、系統(tǒng)測試等整體設(shè)計流程。
實訓臺支持0-5V/0-10V/4-20mA/0-20mA模擬量、開關(guān)量、數(shù)字量等常用工業(yè)信號采集；集成CAN、RS485工業(yè)現(xiàn)場總線和工業(yè)以太網(wǎng)絡(luò)，支持ModbusRTU、ModbusTCP協(xié)議；包含ZigBee、WiFi、BlueTooth短距離和LoRa、NB-IoT、LTE遠距離無線傳感網(wǎng)絡(luò)；集成工業(yè)以太網(wǎng)網(wǎng)關(guān)，具有ModbusRTU、CAN、無線傳感網(wǎng)等異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)協(xié)議解析功能，支持ModbusTCP工業(yè)以太網(wǎng)協(xié)議，可通過MQTT、CoAP、HTTP物聯(lián)網(wǎng)協(xié)議接入工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)云服務平臺；支持云服務平臺本地化部署或云端部署，提供API二次開發(fā)接口。提供基于智慧工廠、智慧城市、車載控制、危化品等行業(yè)的數(shù)據(jù)采集監(jiān)控系統(tǒng)的嵌入式開發(fā)、Android應用開發(fā)、Web應用開發(fā)、標識解析實訓案例。
二、產(chǎn)品特點
1、臺體符合人體工程學，站立與臺體齊平，坐下有操作臺面，底部安裝福馬輪，方便移動。
2、涵蓋標識解析實訓案例，支持《工業(yè)數(shù)據(jù)采集技術(shù)》（含物聯(lián)網(wǎng)控制技術(shù)）、《Web應用技術(shù)》、《工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)編程與實施》等工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)專業(yè)相關(guān)課程。
3、模塊加裝磁吸底板，引出端子排和插孔兩種形式接口，方便安裝布線、任意組合。
4、具有PLC采集控制模塊，可采集模擬量、開關(guān)量信號，支持RS485組網(wǎng)傳輸。
5、具有LoRa、NB-IoT、LTE遠距離無線數(shù)據(jù)傳輸功能。
6、支持RS485、CAN、工業(yè)以太網(wǎng)等工業(yè)現(xiàn)場總線，支持ModbusRTU/TCP、CAN協(xié)議。
7、工業(yè)數(shù)據(jù)采集網(wǎng)關(guān)，與傳感節(jié)點互聯(lián)互通，支持ModbusRTU、CAN、ZigBee、Bluetooth、WiFi等多傳感網(wǎng)協(xié)議解析，圖形化顯示傳感器的名稱、傳輸類型、數(shù)據(jù)趨勢曲線。
8、工業(yè)網(wǎng)關(guān)可通過MQTT、CoAP、HTTP協(xié)議接入云服務平臺，支持TCP/UDP/MQTT/CoAP協(xié)議接入平臺測試。具有WEB端行業(yè)應用系統(tǒng)搭建功能。
9、支持二次開發(fā)。通過調(diào)用Restful API接口，編寫自己的Android和web應用展示頁面。
10、可提供智慧工廠、智慧城市、車載控制、危化品等多種行業(yè)應用系統(tǒng)，提供標識解析實訓案例。
三、產(chǎn)品組成
實訓臺主要由工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)關(guān)、無線傳感節(jié)點、工業(yè)傳感器執(zhí)行器件、以及臺體框架（含電源接線端子、傳感器接線端子、通信接口面板等）組成。布局如圖所示。
1、標配網(wǎng)孔操作板、四組直流供電板、四組有線傳感器的供電通信板、六個無線傳感器節(jié)點、一個工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)關(guān)、兩個無線強電控制插座、四種交直流電源按鈕、指示燈、點陣顯示屏等，為行業(yè)應用創(chuàng)新設(shè)計提供硬件支持。
2、標配工業(yè)級傳感器，信號接口涉及電壓型模擬量、電流型模擬量，有源/無源開關(guān)量，通斷型繼電器信號等，采樣數(shù)據(jù)更準確，側(cè)重工業(yè)傳感器的工程布線及工業(yè)數(shù)據(jù)采集。
3、包含直流減速電機、舵機、電磁閥、水泵、通風扇等多種執(zhí)行機構(gòu)，支持供電回路通斷型控制、脈沖寬度調(diào)制控制、脈沖控制等多種方式。
4、具有RS485多路采集控制模塊、CAN總線測控終端、PLC可編程控制模塊、NB-IoT遠程測控終端等不同類型的采集器，涵蓋參數(shù)配置型、嵌入式開發(fā)型、工業(yè)現(xiàn)場可編程控制型、有線傳輸型、無線通信型等，可以滿足不同開發(fā)層次的用戶需求。
5、包含無線射頻轉(zhuǎn)發(fā)節(jié)點，可將433M/315M射頻轉(zhuǎn)換到ZigBee網(wǎng)絡(luò)；包含無線傳感器節(jié)點，支持ZigBee、WiFi、藍牙等類型。
四、產(chǎn)品功能
1、工業(yè)數(shù)據(jù)采集功能
具備工業(yè)設(shè)備數(shù)據(jù)采集接線、數(shù)據(jù)采集配置、數(shù)據(jù)采集編程的功能。通過對可燃氣體傳感器、接近開關(guān)、行程開關(guān)等工業(yè)元器件的模擬量、開關(guān)量、運行數(shù)據(jù)等信號的采集，可以滿足數(shù)據(jù)采集、通信協(xié)議認知、通信線纜制作、采集器配置與測試、嵌入式編程實現(xiàn)信號采集、PLC編程實現(xiàn)信號采集、采集線路簡單故障處理等技能點的學習。
2、工業(yè)設(shè)備控制功能
具有工業(yè)設(shè)備執(zhí)行器接線、數(shù)據(jù)采集模塊配置、執(zhí)行器控制編程的功能。通過對電磁閥、通風扇、減速電機、舵機、步進電機等工業(yè)小型執(zhí)行器的通斷控制、脈寬調(diào)制控制、脈沖信號控制，可以滿足工業(yè)采集器配置實現(xiàn)執(zhí)行器控制、嵌入式編程實現(xiàn)執(zhí)行器控制、PLC編程實現(xiàn)執(zhí)行器控制、控制線路簡單故障處理等技能點的學習。
3、工業(yè)數(shù)據(jù)傳輸功能
具有工業(yè)現(xiàn)場總線接線、工業(yè)現(xiàn)場總線傳輸測試、工業(yè)以太網(wǎng)傳輸測試、無線傳感網(wǎng)絡(luò)組網(wǎng)應用的功能。通過對RS485總線傳感器、RS485總線采集器、CAN總線測控終端、ZigBee無線傳感器、藍牙無線傳感器、WiFi無線傳感器、LoRa無線傳感器、NB-IoT遠程測控終端、工業(yè)以太網(wǎng)網(wǎng)關(guān)的應用測試，可以滿足工業(yè)現(xiàn)場總線數(shù)據(jù)傳輸、工業(yè)以太網(wǎng)數(shù)據(jù)傳輸、無線組網(wǎng)數(shù)據(jù)傳輸、ModbusRTU、ModbusTCP、無線傳感網(wǎng)協(xié)議、傳輸線路簡單故障處理等技能點的學習。
4、工業(yè)網(wǎng)關(guān)邊緣計算與分析展示
具有工業(yè)數(shù)據(jù)匯聚、設(shè)備層協(xié)議解析、數(shù)據(jù)信息展示、協(xié)議轉(zhuǎn)換轉(zhuǎn)發(fā)功能。通過對ModbusRTU協(xié)議數(shù)據(jù)、CAN協(xié)議數(shù)據(jù)、ZigBee協(xié)議數(shù)據(jù)、藍牙協(xié)議數(shù)據(jù)、WiFi協(xié)議數(shù)據(jù)、LoRa協(xié)議數(shù)據(jù)與實際物理量的計算解析，可以滿足數(shù)據(jù)采集網(wǎng)關(guān)的選型、數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的配置、數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的平臺接入配置、設(shè)備數(shù)據(jù)處理及應用等知識點的學習。
5、工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)云服務平臺的應用與運維
具有項目創(chuàng)建、網(wǎng)關(guān)添加、傳感器添加、執(zhí)行器添加、場景拖拽搭建、策略編輯等功能。通對搭建多種行業(yè)應用場景，遠程查看工業(yè)傳感器數(shù)據(jù)、工業(yè)設(shè)備運行數(shù)據(jù)、執(zhí)行器運行狀態(tài)、聯(lián)動策略等，可以滿足數(shù)據(jù)上云、平臺運維、平臺應用等技能點的學習。通過提供的二次開發(fā)接口開展Web端應用系統(tǒng)開發(fā)、Android端應用系統(tǒng)開發(fā)，可以滿足平臺開發(fā)等知識點的學習。
6、標識解析功能
基于危險化學品監(jiān)測實訓案例，融入標識解析技術(shù)，體驗標識解析的作用。具有標識規(guī)則定義、標識二維碼生成、標識注冊、標識解析二級節(jié)點平臺登錄、標識解析的功能。
7、具有物聯(lián)網(wǎng)行業(yè)應用實訓的功能
（1）智慧工廠行業(yè)應用實訓
1）工廠環(huán)境監(jiān)測：實時監(jiān)測環(huán)境中二氧化碳濃度、光照度、及環(huán)境溫濕度。
2）異常氣體泄漏監(jiān)測與自處理：根據(jù)二氧化碳濃度、燃氣濃度，判斷是否超限，并自動控制通風扇、電磁閥聯(lián)動，實現(xiàn)異常氣體監(jiān)測自保護功能。
3）工廠能耗分析：實時檢測工位用電的電壓、電流、電量、及工廠用水等能耗情況。
4）工件到位檢測：實時采集工件到位信號，根據(jù)到位信息，控制電機運轉(zhuǎn)模擬實現(xiàn)流水線自動加工功能。
（2）智慧城市行業(yè)應用實訓
1）城市環(huán)境：可實現(xiàn)城市空氣質(zhì)量、光照、溫濕度等環(huán)境參數(shù)監(jiān)測功能
2）城市照明：可實現(xiàn)路燈定時照明、自動照明功能
3）社區(qū)安防：可實現(xiàn)城市社區(qū)電子圍欄偵測功能
4）智能井蓋：實時監(jiān)測井蓋姿態(tài)，當姿態(tài)傾角超限，發(fā)生報警
5）城市洪澇：實時檢測城市河流水位，發(fā)生超限時，啟動報警。
（3）車載控制應用實訓的功能
1）具有車速油耗等車載信息檢測、車輛定位功能
2）實時檢測前方障礙物距離，根據(jù)預設(shè)的距離，自動控制車輛緊急制動。
五、課程體系
實訓臺能夠完成的課程任務如下：
1、《工業(yè)數(shù)據(jù)采集技術(shù)》實訓教學
包含綜合布線部分實訓，可以熟悉工程應用中電源線纜、通信線纜的顏色標識；認識各種傳感器、采集器、通信終端等設(shè)備接口線纜的屬性；能夠使用提供的線纜正確連接設(shè)備的電源，信號；掌握RS485等有線設(shè)備的布線方法；會使用網(wǎng)絡(luò)模塊、上位機應用軟件對已布線設(shè)備進行測試。
包含工業(yè)數(shù)據(jù)采集實訓，掌握電壓/電流等模擬量傳感器、開關(guān)量輸入輸出傳感器的接口采集方法；可以使用通用采集器進行信號采集；掌握RS232、RS485、CAN有線通信接口的傳感器的采集方法，能夠通過上位機應用軟件進行數(shù)據(jù)采集；掌握嵌入式編程方法對常用信號進行采集；掌握PLC梯形圖編程方法對工業(yè)常用信號進行采集，并通過485總線對設(shè)備進行控制；掌握NB-IoT遠程傳感器的數(shù)據(jù)采集或控制編程方法。
2、《Web應用技術(shù)》實訓教學
以智慧工廠、家居安防為應用背景設(shè)計的課程實驗案例，全面介紹了Web技術(shù)的三個主要組成部分HTML、CSS和Javascript，同時，介紹了Bootstrap Web開發(fā)框架的應用，而且介紹了SpringMVC Java Web開發(fā)框架的編程技術(shù)，使學生通過案例式教學全面掌握Web前端開發(fā)技術(shù)和一些典型的框架開發(fā)技術(shù)。
3、《工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)編程與實施》實訓教學
案例式實訓，進一步學習基于Android系統(tǒng)的物聯(lián)網(wǎng)行業(yè)應用開發(fā)，提供智慧工廠、智慧城市、車載控制、智能穿戴、智能倉儲等多個實訓案例。重點訓練ModbusRTU、CAN、ZigBee、藍牙、WiFi、LoRa通信等多種傳感網(wǎng)協(xié)議的解析，基于多種傳感網(wǎng)協(xié)議的傳感器采樣和計算機控制方法，基于MQTT/CoAP入網(wǎng)協(xié)議的傳感器數(shù)據(jù)發(fā)布、執(zhí)行器控制命令訂閱的開發(fā)技術(shù)，掌握終端與平臺之間M2M通信的節(jié)能；掌握基于HTTP協(xié)議Restful接口的調(diào)用方法。
4、云服務平臺應用與接口實訓開發(fā)
云服務平臺支持行業(yè)應用場景搭建，與終端傳感器、執(zhí)行器互聯(lián)互通，平臺展示傳感器采樣信息，遠程控制執(zhí)行器動作，提供基于Web的行業(yè)應用場景，掌握基于HTTP協(xié)議Restful接口調(diào)用的技能，支持自定義設(shè)計Web應用系統(tǒng)。
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