上海市星光计划第五届中等职业学校职业技能大赛物联网项目试题B卷文档格式.docx
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数量
1
硬件
物联网实训操作台
企想
CH-OP-2
2
物联网智能网关
CH-Z-M401
3
物联网环境监测套件
QXZIGWS-12-2
4
施工工具箱
QXPNT-12-2
5
物联网智能家居样板间
6
个人电脑
国产
耗材清单:
设备名称
单位
旋转式警示灯(不带蜂鸣器)1个
个
烟雾探测器1个
卡式门禁一体机
门禁门铃
门禁出门开关
门卡
7
万用表测量表1只
8
双DC线
根
9
10
2芯电源线
米
11
86明盒
套
12
公牛插座
13
缠绕管
14
电脑电源线
15
自攻螺丝
100
16
塑料卡扣
80
17
T型内六角螺丝刀
把
18
19
一字螺丝刀
20
十字螺丝刀(小)
21
十字螺丝刀(大)
22
4号尼龙扎带
50
23
剥线钳
24
6寸老虎钳
25
绝缘胶带
卷
26
剪刀
27
4芯电话线带1个水晶头
条
28
单头杜邦线
29
6410ARM开发板
30
SD卡(4G)
31
DB9串口线
32
SD卡读卡器
33
CH-ZB601-24AZigbee协调器
34
CH-ZB603-24AZigbee传感控制节点
35
CH-GK-GW100-25Zigbee协调器
36
CH-GK-ED030-25Zigbee传感控制节点
37
无线路由54M(含网线一根)
38
节点继电器板
39
电压继电器板
40
红外学习模块
41
20芯灰排线(15公分)
42
USB转TTL下载线
43
USB数据线
44
*5V电源适配器
45
电视遥控器及5号电池
46
空调遥控器及5号电池
47
DVD遥控器及7号电池
48
窗帘布(1.8m*2.2m)1套
49
平板电脑1个
三、竞赛题
赛题说明:
1.本次比赛包含三部分考核内容,考核内容相互独立,单独评分。
2.第一部分为智能家居模拟应用上位机软件开发考核,第二部分为智能家居模拟应用嵌入式开发考核,第三部分为真实智能家居样板间安装调试考核。
3.比赛时间总计180分钟,参赛选手可自由分配任务安排及时间安排。
4.参赛选手需仔细阅读试题,按照试题要求填写答案或提交竞赛成果。
(一)智能家居模拟应用上位机开发
1.硬件设备:
名称
☐电脑
☐USB转串口线
☐协调器
☐节点板
☐射频顶板
☐棒状天线
☐电源线
☐物联网实训操作台(智能家居模拟应用模块)
智能家居模拟应用拓扑结构图
A.连线操作
根据拓扑图进行连线操作,包括所有传感器与节点板之间以及协调器与PC1机的连线。
具体要求:
1)正确地按照拓扑连接ZigBee传感控制终端节点与传感器
2)接口与连接线线序正确
3)将协调器与PC通过串行口连接(协调器需要外接5V直流电源供电)
4)将LED灯组、模拟空调、温湿度传感器、可燃气体传感器、节点板1正确连接(节点板1需要外接5V直流电源供电)
5)将烟雾传感器、蜂鸣器、模拟风扇与节点板2正确连接(节点板2需要外接5V直流电源供电)
6)将光敏传感器、模拟电动窗帘与节点板3正确连接(节点板3需要外接5V直流电源供电)
7)依次打开“协调器→节点板1→节点板2→节点板3”的电源开关,给其供电,看到上述3块节点板联网状态指示灯为绿色时,表明设备组网成功,可以进行后续操作。
2、上位机开发
参赛者在Visual
Studio
2010集成开发环境下,使用C#开发语言,完成一套上位机软件的开发,软件界面要求布局合理美观,该软件使用Bizideal
Zigbee
V24开发包提供的方法,完成下列模块功能开发,各模块的功能按钮应需有相应文字表述。
配套开发文档存放在桌面\竞赛材料(上位机)文件夹中。
软件开发完成后,运行软件生成文本文件格式的答题结果,文件保存路径:
桌面\竞赛成果\参赛编号.doc。
模块一:
查询Zigbee网络基础信息
1.查询协调器MAC地址:
通过软件发送“查询协调器MAC地址”指令给协调器并接收响应,并按如下格式将交互过程记录于“参赛编号.doc”:
描述:
查询协调器MAC地址
发送指令:
XXXXXXXXXXXXXXXX…(16进制字符串,字节间以空格进行分隔)
响应指令:
协调器MAC地址:
2.查询Channel
ID:
通过软件发送“查询Channel
ID”指令给协调器并接收响应,并按如下格式将交互过程记录于“参赛编号.doc”:
查询ChannelID
ChannelID:
3.查询PANID:
通过软件发送“查询PANID”指令给协调器并接收响应,并按如下格式将交互过程记录于“参赛编号.doc”:
述:
查询PANID
PANID:
4.查询节点数:
通过软件发送“查询节点数”指令给协调器并接收响应,并按如下格式将交互过程记录于“参赛编号.doc”:
查询节点数
节点数:
1)长短地址映射:
1)软件发送“查询长短地址映射”指令给协调器并接收响应,并按如下格式将交互过程记录于“参赛编号.doc”:
查询节点板A地址映射
地址映射:
XXXXXXXXXXXXXXXX…=XXXX…(16进制字符串,字节间以空格进行分隔;
等号左侧为长地址(即MAC地址),等号右侧为短地址)
软件紧接着发送“灯光控制”指令点亮节点板1的L5指示灯并接收响应,并按如下格式将交互过程记录于“参赛编号.doc”:
灯光控制(L5)
XXXXXXXXXXXXXXXX…
2)软件发送“查询长短地址映射”指令给协调器并接收响应,并按如下格式将交互过程记录于“参赛编号.doc”:
查询节点板B地址映射
软件紧接着发送“LED控制”指令点亮节点板2的L6指示灯并接收响应,并按如下格式将交互过程记录于“参赛编号.doc”:
灯光控制(L6)
3)软件发送“查询长短地址映射”指令给协调器并接收响应,并按如下格式将交互过程记录于“参赛编号.doc”:
查询节点板C地址映射
软件紧接着发送“LED控制”指令点亮节点板3的L7指示灯并接收响应,并按如下格式将交互过程记录于“参赛编号.doc”:
灯光控制(L7)
模块二:
单步控制指令
1.模拟风扇控制:
通过软件发送“启动风扇”指令控制节点板2的风扇转动并接受响应,并按如下格式将交互过程记录于“参赛编号.doc”:
启动风扇
风扇启动15秒后,通过软件软件发送“停止风扇”指令控制节点板2的风扇停止转动,并按如下格式将交互过程记录于“参赛编号.doc”:
停止风扇
2.电动窗帘控制:
通过软件发送“启动电动窗帘”指令控制节点板3的电动窗帘逆时针旋转180°
并接收响应,并按如下格式将交互过程记录于“参赛编号.doc”:
启动电动窗帘
3.空调温度控制:
通过软件发送“空调温度控制”指令控制节点板1的空调温度显示(数码管显示)为22°
空调温度控制
4.灯光控制:
通过软件发送“灯光控制”指令控制节点板1的LED灯组并接收响应,并按如下格式将交互过程记录于“参赛编号.doc”:
灯光控制(全灭)
灯光控制(点亮L1)
灯光控制(点亮L2)
灯光控制(点亮L3)
灯光控制(点亮L4)
模块三:
实时环境数据采集
1.在软件中实现实时环境状态采集,以15秒/次的采样频率,在60秒内,实时采集并刷新温度、湿度、光照度、烟雾、可燃气体传感器的数据并显示在软件主界面中,并将数据采集期间的往来指令流按如下格式保存在文本文件中:
温度数据采集
温度数据上传
传感器数值:
XX…
湿度数据采集
湿度数据上传
光照度数据采集
光照度数据上传
烟雾数据采集
烟雾数据上传
可燃气体数据采集
可燃气体数据上传
注意:
在数据采集期间,每一种传感器数据的采集都会产生多对“数据采集/数据上传”指令,要求全部按上述格式保存在“参赛编号.doc”。
2.将湿度采样数据以二维图表的形式显示在软件的主界面(X轴为时间轴,Y轴为采样数据轴)。
模块四:
家居联动控制
连接在节点板3上的光照度传感器数值低于60时,连接在节点板3上的电动窗帘(步进电机)顺时针旋转180度1次,并同时点亮节点板3上的L5灯;
当连接在节点板3上的光照度传感器数值高于100时,连接在节点板3上的电动窗帘(步进电机)逆时针旋转180度1次,同时关闭节点板3上的L5灯。
光照度值:
电动窗帘控制
XXXXXXXXXXXXXXXXX…
灯光控制(L5)
(二)智能网关应用嵌入式开发
☐USB转串口
☐USB公母头串口连接线
☐6410开发板(带电源和液晶屏)
☐USB下载线
☐网线
☐SD(4G)卡
☐SD卡读卡器
☐物联网实训操作台(基础实验应用模块)
拓扑结构图
1.连接操作
根据拓扑图进行连线操作,包括所有传感器与节点板之间以及协调器与PC2或网关的连线。
5.正确地按照拓扑连接ZigBee传感控制终端节点与传感器
6.接口与连接线线序正确
7.正确的连接协调器和网关及电脑
2.建立Zigbee网络
1)开启协调器电源
2)顺序开启节点板电源
3)观察Zigbee节点板组网指示灯
3.SD卡的制作
将Superboot烧写到SD卡当中,烧写SD卡所需要资料放置于PC2桌面\竞赛材料(嵌入式)文件夹中。
4.Uboot的烧写
将Uboot烧写到网关中,烧写Uboot所需要的资料放置于PC2桌面\竞赛材料(嵌入式)文件夹中。
5.内核的烧写
将内核烧写到网关中,烧写内核所需要的资料放置于PC2桌面\竞赛材料(嵌入式)文件夹中。
6.数据采集
实现将温度、湿度、光照强度、燃气等传感器的反馈值显示在虚拟机的软件界面中。
说明:
打开虚拟机桌面上的考试标准文件夹中的contorl文件夹下的工程,实现代码的编写,Debug1文件夹中的libcontorl1.so为虚拟机上运行的动态链接库,Debug3文件夹中的libcontorl2.so为网关运行的动态链接库。
具体要求如下:
1)实现温度参数正常的显示在虚拟机中界面中
2)实现湿度参数正常的显示在虚拟机中界面中
3)实现光照度参数正常的显示虚拟机中界面中
4)实现燃气参数正常的显示在虚拟机中界面中
5)将功能实现的每一个功能的界面截屏
图片保存路径:
PC2\桌面\竞赛成果\第六题文件夹
7.智能家居模拟应用配置
在虚拟机开发环境下实现智能家居应用中的三种模式,分别是安防模式、白天模式、夜间模式。
1)实现安防模式,实现功能要求如下:
(1)、保持温度、湿度、光照、燃气传感器参数能够实时采集。
(2)、当温度高于10°
或者是求助按钮被按下的时候,要实现蜂鸣器响和将虚拟机中界面上的绿灯变成红灯且关闭窗帘(界面上和实际传感器都要变化)
2)实现白天模式,实现功能如下:
(2)、保持窗帘开启状态,保持灯的开启状态(LED模块和虚拟机界面中的灯状态同时关闭)
(3)、空调和风扇联动控制,空调的温度高于10°
的时就打开直流风扇,并将值显示到数码管上,并且关闭窗帘和灯(界面上和传感器都要发生相应的变化)
3)实现夜间模式,在夜间模式实现的功能如下:
(2)、保持窗帘开启的状态,保持灯的开启状态(LED模块和虚拟机界面中的灯状态同时关闭)
(3)、在安防模式到夜间模式或者是夜间模式到白天模式的切换中,窗帘保持转动且实现当从安防模式切换到夜间模式时灯灭掉,反之灯亮(界面上和真实的传感器都发生相应的变化)
8.NFS网络文件系统的挂载
9.第七题实现的功能全部移植到网关上,并能够正常的运行,实现相应的功能
(三)智能家居安装维护应用
注:
样板间里所有涉及220V强电部分都已经安装完毕,选手只针对弱电接线,节点板配置表存放在桌面\竞赛材料(样板间)文件夹中。
1.硬件设备:
☐无线路由器
☐平板电脑
☐CC2530协调器底板
☐CC2530节点板
☐CC2530节点板(板载温湿度传感器)
☐CC2530节点板(板载光照度传感器)
☐CC2530射频顶板
☐节点型继电器控制板
☐电压型继电器控制板
☐红外控制板
2.
样板间电器布局图
3.节点板配置
节点板根据节点板配置表设置对应的板号、板类型、传感器类型,配置好后依据布局图安装至指定位置。
4.设备安装
1)按照LED射灯接线图完成电源线连接、控制信号线连接;
要求连线预留不超过10公分,绑扎整齐。
2)按照报警灯接线图完成电源线连接、控制信号线连接;
3)按照电动窗帘接线图完成控制信号线连接;
4)按照门禁系统接线图完成控制信号线连接;
5)按照烟雾报警接线图完成电源线连接、控制信号线连接;
6)按照换气扇接线图完成控制信号线连接;
7)电视控制系统正确学习红外开关机功能,红外学习频道号为1频道,完成后依据布局图正确安装至指定位置。
8)空调控制系统正确学习红外开关机功能,红外学习频道号为1频道,完成后依据布局图正确安装至指定位置。
9)DVD控制系统正确学习红外进出仓功能,红外学习频道号为1频道,完成后依据布局图正确安装至指定位置。
10)依据布局图正确安装光照度传感器节点板至指定位置。
11)依据布局图正确安装温度传感器节点板至指定位置。
12)依据布局图正确安装湿度传感器节点板至指定位置。
5.软件调试
1)完成PC3及虚拟机的IP地址配置,实现样板间控系统组网。
PC3IP地址:
192.168.X.3
WEB服务器IP地址:
192.168.X.30
无线路由器的SSID:
wsnx
无线路由器的密码:
wsnxwsnx
X为对应工位号(如:
1,2,3.......10)。
2)正确开启虚拟机运行Web服务。
6.所有结果通过平板电脑接入配置好的无线网络,打开链接控制页面,进行操作控
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