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HYZNJT-6智能交通系統綜合實(shí)訓臺
1、智能交通物系統綜合實(shí)訓臺以智能車(chē)為主體，代替真實(shí)的車(chē)輛在智能交通沙盤(pán)上進(jìn)行智能交通各種功能特征的模擬與仿真；系統匯聚了智能車(chē)、RFID定位、圖像識別與傳輸、無(wú)線(xiàn)傳感網(wǎng)等技術(shù)。綜合實(shí)現了智能公交、ETC、智能停車(chē)場(chǎng)、智能紅綠燈、智能路燈、車(chē)輛定位等智能交通中的各種先進(jìn)案例及功能。
智能交通教學(xué)沙盤(pán)包含交通道路、橋梁、城市建筑物、紅綠燈、停車(chē)場(chǎng)、ETC收費站、郊區山丘等等。
沙盤(pán)上智能小車(chē)，可實(shí)現單獨控制，自動(dòng)循跡或手動(dòng)模式，自動(dòng)檢測應該行駛的道路，自動(dòng)讀取紅綠燈信息，按照交通規則行駛，系統匯聚了智能車(chē)、RFID定位、圖像識別與傳輸、無(wú)線(xiàn)傳感網(wǎng)等技術(shù)。綜合實(shí)現了智能公交、ETC、智能停車(chē)場(chǎng)、智能紅綠燈、智能路燈、車(chē)輛定位等智能交通的各種先進(jìn)及典型的功能。
2 鍛煉學(xué)生使用感知、控制和智能化技術(shù)，開(kāi)發(fā)智能交通應用，提出緩解交通擁堵，使得出行更加方便方案；
2 鍛煉學(xué)生對沙盤(pán)感知到信號、進(jìn)行采集、傳輸并搭建應用場(chǎng)景；
2 鍛煉學(xué)生利用如下開(kāi)發(fā)平臺和工具開(kāi)發(fā)智能交通和物流調度系統：
2 鍛煉學(xué)生團隊合作，開(kāi)發(fā)一套完整物聯(lián)網(wǎng)應用系統的能力。
1.1.1. 系統構成
智慧交能物聯(lián)網(wǎng)實(shí)訓系統傳感器節點(diǎn)采用ZigBee無(wú)線(xiàn)通信方式，與網(wǎng)關(guān)所帶的協(xié)調器組成星型網(wǎng)絡(luò )。協(xié)調器將接收到的數據通過(guò)串口發(fā)送給網(wǎng)關(guān)并通過(guò)串口接收網(wǎng)關(guān)下發(fā)的指令信息。PC客戶(hù)端與手機客戶(hù)端均采用TCP的方式與網(wǎng)關(guān)通信從而實(shí)現對ZigBee節點(diǎn)的控制，并接口ZigBee節點(diǎn)上傳的傳感器數據。此次實(shí)驗設計按照以上功能模塊進(jìn)行劃分，每一個(gè)模塊設計響應的實(shí)驗，讓中小學(xué)生通過(guò)沙盤(pán)進(jìn)行簡(jiǎn)單的認知，對智能交通，對物聯(lián)網(wǎng)，對周邊的科技世界。
1.1.2. 交通實(shí)訓沙盤(pán)
實(shí)訓模型是學(xué)生實(shí)訓操作的主體，微分電子除了提供標準版的軟件實(shí)訓系統外，模型主體可以根據學(xué)校的需求進(jìn)行定制，包括外形尺寸、材質(zhì)、街道設計，功能定義等，力求為學(xué)校提供*好的解決方案，實(shí)現與學(xué)校的教學(xué)和項目課題的無(wú)縫對接。
1.1.2.1. 盤(pán)體模型
沙盤(pán)大小可定制，高度模擬生活中的各類(lèi)場(chǎng)景：公交系統、紅綠燈 系統、ETC不停車(chē)收費系統、智慧社區、智能停車(chē)場(chǎng)、環(huán)境監測系統、環(huán)境災害預警系統等等。
沙盤(pán)上集成了自動(dòng)停車(chē)場(chǎng)、ETC智能收費電動(dòng)閘門(mén)、RFID讀寫(xiě)設備、信息發(fā)布屏、停車(chē)計費系統；紅綠燈倒計時(shí)數字顯示；智能路燈的燈光控制、光強傳感設備；智能公交站顯示牌；車(chē)流量監測紅外反射模塊；智能網(wǎng)關(guān)；圖像識別道路監控攝像頭等。
1.1.3. 系統功能
1.1.3.1. 環(huán)境監測系統
實(shí)時(shí)監測沙盤(pán)場(chǎng)景中智能社區中的溫濕度、光照等環(huán)境情況，并在點(diǎn)陣屏上顯示。
另外，結合溫濕度、PM2.5等傳感器監測交通環(huán)境，并將這些數據在顯示屏上發(fā)布出去。災害出現時(shí)，無(wú)線(xiàn)傳感網(wǎng)會(huì )將數據發(fā)送到控制網(wǎng)關(guān)，網(wǎng)關(guān)對行駛在相關(guān)路段上的車(chē)輛進(jìn)行險情播報，并啟動(dòng)應急預案，沿路發(fā)布信息情報板上的應急指揮信息。當車(chē)輛收到險情和應急指揮之后，會(huì )響應應急方案拐彎繞道、停車(chē)或掉頭返回。
1.1.3.2. 智能公交實(shí)訓系統
公交車(chē)根據設計好的公交線(xiàn)路行駛，每一個(gè)公交站牌實(shí)時(shí)顯示下一路公交到站時(shí)間，并可進(jìn)行公交報站。
公交車(chē)是城市交通里*重要的一環(huán)，如何保障公交系統的快捷、便利的運行也是智能交通系統里*重要命題。
公交車(chē)自動(dòng)停站、語(yǔ)音播站；站牌實(shí)時(shí)顯示全線(xiàn)路公交到站信息；手機端可查詢(xún)公交到站信息，智能搜索推薦路線(xiàn)。
1.1.3.3. 紅綠燈控制系統
紅綠燈倒計時(shí)設計，根據交通東西向擁堵情況，智能改變或者手動(dòng)改變東西向的倒計時(shí)；實(shí)現紅燈停、綠燈停的基本功能
1.1.3.4. 停車(chē)場(chǎng)收費系統
智能小車(chē)可以自行選擇空閑停車(chē)位進(jìn)行停車(chē)，并自動(dòng)計費，離開(kāi)時(shí)自動(dòng)扣費；智能停車(chē)場(chǎng)兩個(gè)技術(shù)特點(diǎn)：
1、每個(gè)車(chē)位安裝有車(chē)輛檢測傳感器，系統檢測車(chē)位上是否有車(chē)輛�？�。
2、停車(chē)場(chǎng)全面支持ETC系統，自動(dòng)進(jìn)行停車(chē)計時(shí)、費用統計、自動(dòng)扣費，實(shí)現無(wú)人值守。
3、車(chē)位空余信息通過(guò)控制網(wǎng)關(guān)實(shí)時(shí)統計并顯示，在停車(chē)場(chǎng)的信息屏。
1.1.3.5. 視頻監控系統
在停車(chē)場(chǎng)和紅綠燈路口安裝云臺攝像頭，實(shí)時(shí)監控道路狀況，可違章拍照。
1.1.3.6. 智能小車(chē)自動(dòng)巡航
沙盤(pán)上智能車(chē)可根據提前設計好的路線(xiàn)行駛，例如高速路線(xiàn)、公交路線(xiàn)、停車(chē)路線(xiàn)以及根據路況改變行駛軌跡
1.1.3.7. ETC不停車(chē)收費系統
在高速路口設置ETC不停車(chē)收費系統，車(chē)輛上高速時(shí)模擬高速ETC不停車(chē)收費系統。智能車(chē)經(jīng)過(guò)ETC路口，系統自動(dòng)感應車(chē)載電子標簽，完成車(chē)輛信息的識別，對車(chē)輛自動(dòng)扣費，抬竿放行，路口豎立的電子顯示屏，會(huì )顯示扣費情況及小車(chē)信息，并且語(yǔ)音播報。
1.1.3.8. 智能路燈系統
路燈根據智能車(chē)行駛位置自動(dòng)打開(kāi)和關(guān)閉，實(shí)現節能效果的展示
1.1.3.9. 語(yǔ)音播放系統
語(yǔ)音播報系統主要分為公交報站、停車(chē)場(chǎng)、高速ETC三部分功能，在這三個(gè)系統環(huán)節中會(huì )進(jìn)行語(yǔ)音播報提醒相關(guān)事宜。
1.1.3.10. 智能車(chē)實(shí)時(shí)定位系統
公交車(chē)、私家車(chē)等智能車(chē)的實(shí)時(shí)定位及顯示。
1.1.4. 系統軟件
PC端軟件控制、網(wǎng)關(guān)控制、手機Android控制，根據整體功能，相互結合補充，PC端面向管理者、網(wǎng)關(guān)為現場(chǎng)控制、手機面向用戶(hù)。
1.1.4.1. PC端
1) 環(huán)境監測，實(shí)時(shí)監測當前沙盤(pán)的溫濕度、光照等環(huán)境信息；
2) 公交系統：實(shí)時(shí)監測公交車(chē)位置信息
3）紅綠燈系統：監控紅綠燈狀態(tài)，并可以對紅綠燈時(shí)間進(jìn)行調節，實(shí)現定時(shí)、公交優(yōu)先等場(chǎng)景模式
4）停車(chē)場(chǎng)：實(shí)時(shí)監控停車(chē)場(chǎng)空余停車(chē)位，實(shí)現引導車(chē)輛進(jìn)入空余車(chē)位，扣費提示、停車(chē)抓拍的功能
5）車(chē)輛控制：控制車(chē)輛路徑修改、前進(jìn)、后退、停止
6）ETC：實(shí)現自動(dòng)收費模式，顯示車(chē)型
7）車(chē)輛監控：車(chē)輛在線(xiàn)實(shí)時(shí)監測和位置顯示
1.1.4.2. 手機端
1) 環(huán)境監測，實(shí)時(shí)監測當前沙盤(pán)的溫濕度、光照等環(huán)境信息；
2) 公交系統：實(shí)時(shí)監測公交車(chē)位置信息
3）紅綠燈系統：監控紅綠燈狀態(tài)，并可以對紅綠燈時(shí)間進(jìn)行調節，實(shí)現定時(shí)、公交優(yōu)先等場(chǎng)景模式
4）停車(chē)場(chǎng)：實(shí)時(shí)監控停車(chē)場(chǎng)空余停車(chē)位，實(shí)現引導車(chē)輛進(jìn)入空余車(chē)位，扣費提示、停車(chē)抓拍的功能
5）車(chē)輛控制：控制車(chē)輛路徑修改、前進(jìn)、后退、停止
6）ETC：實(shí)現自動(dòng)收費模式，顯示車(chē)型
7）車(chē)輛監控：車(chē)輛在線(xiàn)實(shí)時(shí)監測和位置顯示
1.1.4.3. 智能交通傳感網(wǎng)安全測評系統
無(wú)線(xiàn)傳感網(wǎng)的使用目前僅限于民用級，保密級別并不高的系統中，主要原因是在暴露的無(wú)線(xiàn)環(huán)境下，安全問(wèn)題并沒(méi)有很好地得到解決；本系統能夠對Zigbee無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò )的安全性進(jìn)行檢測，漏洞掃描并可以對網(wǎng)絡(luò )的連接狀況進(jìn)行直觀(guān)顯示以便于評估節點(diǎn)故障和顯示拓撲結構。
自動(dòng)識別所有連接的Zigbee節點(diǎn)
系統軟件能自動(dòng)識別所有連接的ZigBee節點(diǎn)；可以區分出節點(diǎn)身份；實(shí)時(shí)顯示拓撲結構，可隨意拖動(dòng)，拓撲結構不會(huì )發(fā)生變化。
支持Log窗口顯示
Log窗口顯示：當前網(wǎng)絡(luò )中有節點(diǎn)加入到網(wǎng)絡(luò )中時(shí)，在Log窗口中會(huì )打印出節點(diǎn)加入網(wǎng)絡(luò )的Log信息，包括節點(diǎn)的網(wǎng)絡(luò )地址和IEEE地址。
統計視圖：可視化的圖表分析
統計出當前網(wǎng)絡(luò )中到目前為止出現的所有類(lèi)型的幀的直方圖和餅狀圖，給出本統計的目的。
實(shí)時(shí)滾動(dòng)顯示Zigbee MAC/NWK/APS數據幀詳細的數據
實(shí)時(shí)滾動(dòng)顯示ZigBee MAC/NWK/APS數據幀詳細的數據。如果傳感網(wǎng)是加密的，可以對加密的數據根據正確的秘鑰進(jìn)行解密，并顯示解密后的數據域。
顯示數據包的樹(shù)狀結構和ASCII碼
一鍵測評：傳感網(wǎng)基本檢測項+安全算法性能檢測+統計視圖
一鍵式全過(guò)程自動(dòng)測評，根據通過(guò)項，得出測評分數，測評項主要包含：
檢測安全性：基本項檢測、網(wǎng)絡(luò )安全檢測、攻擊檢測、數據傳輸安全檢測、協(xié)議中安全算法的性能。
檢測協(xié)議中安全算法的性能：密文隨機性檢測、跟隨性檢測、明密文獨立性檢測、明文雪崩檢測、密鑰雪崩檢測、消息雪崩、消息摘要隨機性檢測、明密文相關(guān)性檢測、互補性檢測等；
測評報告
可以對檢測和認證數據進(jìn)行匯總、統計和數據分析，形成統計分析報表供評估分析使用。
安全監測系統軟件在檢測完一個(gè)zigbee網(wǎng)絡(luò )后會(huì )自動(dòng)生成物聯(lián)網(wǎng)安全等級測評報告。
報告中詳細描寫(xiě)了一鍵測評指標的作用、測試結果等信息。
1.1.5. 硬件設備
1.1.5.1. 交通網(wǎng)關(guān)
核心Samsung Cortex-A9，主頻1.5GHz，內存 1GB/2GB，FLASH 4GB/16GB；豐富的應用接口：USB、串口、SPI、IIC、485、CAN、音頻輸入輸出、網(wǎng)口、VGA、攝像頭、HDMI等，可配置3G、GPS、藍牙、WIFI等；7寸多點(diǎn)觸摸電容屏；支持嵌入式系統：Linux-3.0/ Linux-3.5/ QT4.8.5/Android4.0/ Android4.2；網(wǎng)關(guān)支持雙系統(Android-linux)一鍵切換；
1.1.5.2. ARM智能車(chē)
① 小車(chē)采用ARM Cortex M3的stm32 開(kāi)發(fā)底板，車(chē)身全部為電路板搭建完成，上層車(chē)身和下層底盤(pán)全部為PCB板。
② 編程平臺：Keil uVision4.0；
③ 功能：循跡、避障、遙控、藍牙、wifi；
④ 無(wú)線(xiàn)控制方式多樣化：ARM小車(chē)上有wifi模塊接口、藍牙模塊接口、zigbee模塊接口、433M模塊接口，433M接口和zigbee模塊接口兼容；
⑤ 視頻傳輸：USB攝像頭模塊接口，可以實(shí)現WIFI視頻傳輸；
⑥ 安裝超聲波傳感器，可以實(shí)現測距、避障；
1.1.5.3. 傳感器底板
適配無(wú)線(xiàn)通訊模塊和傳感器模塊，1路撥動(dòng)開(kāi)關(guān)控制電源、可選配STM32F103 MCU芯片; Cortex-M3內核、STM32F103調試接口；
1.1.5.4. 射頻模塊
MCU：CC2530，加強型8051內核，CC-DEBUG調試接口;協(xié)議棧：Z-STACK；
1.1.5.5. 環(huán)境檢測傳感器
空氣溫濕度傳感器、光照強度傳感器、火焰傳感器、紅外檢測傳感器若干；
1）溫濕度傳感器1個(gè)：測量范圍 20－90％RH 0－50℃；測濕精度 ±5％RH；測溫精度 ±2℃；分辨率 1，8bit；
2）光照強度傳感器1個(gè)：測量范圍 min. 0.11 lx, max. 100000 lx；分辨率 65536；功耗 260mW；
3）火焰傳感器1個(gè)：型號 YS-17；光源波長(cháng) 波長(cháng)在760納米～1100納米；探測火焰距離 80cm；探測角度 60度；工作電壓 3.3V-5V；輸出 開(kāi)關(guān)量輸出和模擬電壓輸出；EEPROM 支持，采用HT2201芯片。
4）紅外檢測傳感器
1.1.5.6. 道路小區監控攝像頭
1.1.5.7. 13.56RFID讀卡器
? 控制芯片為 stc15l104w；讀寫(xiě)卡芯片為 MFRC522；
? 讀卡距離：5cm(讀卡距離與卡及讀卡的方向有關(guān)）；
? 接口：UART TTL；
? 數據傳輸速率：*大10Mbit/s；
? 讀卡速度：讀ID每秒7次，讀塊數據每秒3次；
? 協(xié)議：符合ISO14443A標準，支持Mifare1 S50、Mifare1 S70。
? 高頻電子標簽2張
1.1.5.8. Zigbee捕獲器
采用CC2530芯片解決方案，USB高速2.0接口，程序燒寫(xiě)口，免驅動(dòng)安裝，可截獲空中的Zigbee信號。
1.1.5.9. 電子顯示屏
用于智能公交站點(diǎn)、ETC、停車(chē)場(chǎng)信息顯示。
1.1.6. 教學(xué)資源
a.系統概述實(shí)驗：智能交通概念、實(shí)訓系統概述；
b.智能車(chē)系統實(shí)訓：串口通信實(shí)驗、ucos移植實(shí)驗，智能車(chē)高頻RFID讀寫(xiě)實(shí)驗、電機驅動(dòng)實(shí)驗、小車(chē)電磁循跡實(shí)驗、超聲波測距實(shí)驗等；
c.智能網(wǎng)關(guān)實(shí)驗；Linux開(kāi)發(fā)實(shí)驗、Qt下信號、編程、通訊實(shí)驗，環(huán)境監測實(shí)驗；
d.綜合實(shí)驗：ETC模擬系統智能停車(chē)場(chǎng)自動(dòng)扣費系統、智能公交系統、紅綠燈控制系統、智能交通環(huán)境監測和災害預警系統、車(chē)輛實(shí)時(shí)定位系統 |
