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智能交通场景化教学实训沙盘，智能交通沙盘

DB-GSS05 智能交通教学实训沙盘


 
智能交通教学实训沙盘
一、沙盘介绍：
智能交通教学实训沙盘是以城市道路交通、社区商圈为原型，综合运用无线传输网络、单片机、RFID射频识别、传感器与控制器、AI人工智能、电磁导航驾驶、智能语音、云计算等技术，依托部署在实景沙盘中的传感器与控制器、无线通信模组、RFID模组、智能实训小车以及智能网关等设备，实现智能交通的控制与管理，帮助学生熟悉智能交通系统相关项目的开发与应用。
  智能交通教学实训沙盘为各个系统提供相应的场景，场景中布置对应功能的传感器与执行器，传感器将采集到的信息通过ZigBee进行传输，并控制相应执行器作出反应，使得智能城市、自动驾驶、车辆追踪、ETC抬杆控制、城市环境监测、智能路灯、城市灯光控制、交通灯指示、物联网实训智能车、智能网关、物联网云服务器等系统融合在一起，形成一套完整的智能交通模型。
 
二、沙盘特点：
智能交通教学实训沙盘构造图
智能交通教学实训沙盘是一款以综合实训为主的实景沙盘，通过将交通道路、路灯、红绿灯、监控摄像、公交站、ETC抬杆以及智能城市等场景相结合，实现通过沙盘内部物联网模块，控制智能小车完成在交通沙盘内不同场景的运行，完成智能交通系统的实训实验。
u  智能交通沙盘采用高强度铝合金骨架，外形尺寸1.2m*1.2m*0.25m；
u  智能交通沙盘包含智能小车、智能路灯系统、红绿灯系统、公交语音播报系统、传感器系统、报警器系统、红绿灯系统、自动抬杆系统、城市灯光系统、车牌识别以及车辆定位系统，均可通过沙盘内实验模块进行采集和控制；
u  智能交通沙盘采用一体式供电结构，整个沙盘只需连接一根电源线即可，通过一根电源线可以为13路模块供电，省去繁杂的接线工作，便于学生使用操作；
u  智能交通沙盘表面集成13个实验模块插槽，所有实验插槽均可进行磁吸式连接，并且集成防短路设计，支持至多个模块的联动实验，可在单个知识点学习的基础上，进行多模块综合应用实验，可完成无线传感网络实验等多种复杂的联网实验；
u  智能交通沙盘内部电器与物联网模块底板连接，可通过物联网模块直接控制智能交通的灯光和，代码开源，支持二次开发；
u 提供NewIOT物联网实验平台，用于实验调试及相关物联网模块基础配置
 
三、沙盘系统：
1.智能小车
智能小车
  智能实训小车采用STM32高性能处理器，小车搭载四种不同的运动套件，可实现红外寻迹、电磁寻迹、红外避障以及控制功能，支持磁吸搭积木的连接方式，可搭配不同的模块实现不同实训功能，小车还集成RFID射频识别模块、ZigBee通信模块、高频卡片以及车牌号卡片等，提供开放的源代码和实验例程。
2.智能网关和无线传输系统
智能网关和无线传输系统智能网关和无线传输系统
  智能网关采用ZigBee和WiFi的双网关，整个系统的底层采用ZigBee技术进行无线传输，其中ZigBee网关负责连接局域网，而WiFi网关负责将采集的传感器信息传输至云平台端，实现云端显示和控制；
3.公交语音播报系统
公交语音播报系统
采用智能语音播报模块和125k低频度读卡器，当内置125k读卡器的小车经过并读取到预置在公交站旁的低频卡片时，小车识别卡片数据，将公交报站指令通过ZigBee网络传输到语音播报模块上，此时小车停止，并播报到站信息，待延时结束后，播报小车启动信息，小车自动启动，实现模拟公交的报站和自动启停。
4.智能路灯系统
智能路灯系统
智能路灯系统主要由模拟路灯、继电器控制器和低频读卡器组成，每路路灯与继电器连接，小车运行时识别预置在道路下的低频卡片，并通过ZigBee无线传感网发送继电器开启和关闭的指令，联动继电器进行路灯的自动开合，从而实现智能路灯，即车走哪条路，哪条路的路灯才亮起，节约能源；
5.城市灯光系统
城市灯光系统
城市灯光系统由光照度传感器、继电器执行器以及内置在建筑物内的LED灯组成，当环境亮度降低时，达到预设的临界值时，建筑灯光会自动亮起，亮度恢复正常后，建筑灯光自动熄灭；
 
6.交通信号灯系统
交通信号灯系统
  交通信号灯系统由红绿灯模块、红外对射模块和漫反射模块组成，通过传感器和交通信号灯的协调配合，实现小车自动启停和行人避让，当小车经过进入到红绿灯路口，并触发传感器，红绿灯模块将此时信号灯的状态通过ZigBee网络发送给小车，小车接收信息后，执行相应操作。
7.ETC自动抬杆系统
ETC自动抬杆系统
ETC自动抬杆系统由915M高频读卡器和舵机执行器组成，当小车驶入ETC入口时，915M高频读卡器识别小车预设的高频卡片，并将道闸打开的指令通过ZigBee网络传输到舵机执行器，由舵机执行器完成自动抬竿，待检测到小车经过后，自动关闭道闸；
 
8.城市环境感知系统
城市环境感知系统
  城市环境感知系统由多个环境感知传感器组成，包括：空气温湿度、二氧化碳浓度、光照度、雨雪、风速等，传感器配套ZigBee无线模块进行组网，并通过WiFi网关将环境传感器数据上传至云端，实现云端采集；
9.城市居民安防系统
城市居民安防系统
  城市安防系统由多种组成，包括：人体红外报警、烟雾报警、火焰报警、红外对射报警等，配套ZigBee无线模块进行组网，并通过WiFi网关将环境传感器数据上传至云端，实现云端采集；
 
 
10.AI车牌识别系统
AI车牌识别系统
  AI车牌识别系统主要采用AI摄像头识别技术，提供配套的摄像头模组和屏幕模组，既可识别车牌，也可以识别物体，通过对小车车牌的识别，比对数据库数据，实时显示采集的车牌号码信息，也可自主进行Python的相关开发，实现不同的应用功能；
11.车辆定位系统
车辆定位系统
  在沙盘道路下方，预置了多个低频卡片，通过小车在沙盘上运行，小车上的低频读卡器读取每个卡片，通过每个卡片的ID不同，实现小车在各个不同位置的定位，整个系统是通过ZigBee网络进行数据传输，将小车位置信息发送至上位机软件端，实现软件动画与小车运行轨迹同步，同时软件还具备显示红绿灯和路灯状态的功能；
四、配置清单：
序号 项目 名称 数量 备注
1 沙盘 智能交通实训沙盘 1 1.2m*1.2m*0.25m
2 调试平台 物联网实验平台 1 一体化供电平台
3 供电底板 3.3V/5V供电底板 13 支持磁吸搭积木
4 单片机 嵌入式STM32模块 13 支持磁吸搭积木
5 无线通讯 ZigBee无线通信模块 13 支持磁吸搭积木
WIFI无线通信模块 1 支持磁吸搭积木
6 射频识别 UHF超高频模块(915M) 1 含天线和标签
LF低频模块（125k） 1 智能小车内置
7 传感器 空气温湿度传感器 1 支持磁吸搭积木
光照传感器 1 支持磁吸搭积木
人体红外传感器 1 支持磁吸搭积木
气体传感器 1 支持磁吸搭积木
火焰传感器 1 支持磁吸搭积木
红外对射传感器 1 支持磁吸搭积木
信号采集传感器 1 支持磁吸搭积木
8 执行控制器 双路继电器执行器 3 支持磁吸搭积木
舵机执行器 1 支持磁吸搭积木
风扇模块 1 支持磁吸搭积木
语音播报模块 1 支持磁吸搭积木
LED红绿灯模块 1 支持磁吸搭积木
9 智能小车 智能小车 1 支持磁吸搭积木
智能小车处理器模块 1 支持磁吸搭积木
自动驾驶碰撞预警传感器 1 支持磁吸搭积木
自动驾驶磁性巡线传感器 1 支持磁吸搭积木
自动驾驶红外巡线传感器 1 支持磁吸搭积木
AI摄像识别模块 1 支持磁吸搭积木
10 云平台 公有云平台 1 支持上云
 
 
五、硬件参数：
智能交通实训沙盘参数
序号 名称 参数 图片
1 智能交通实训沙盘 l   采用铝合金骨架，尺寸1.2m*1.2m*0.25m；
l   采用5V-12V安全电压，提供1路电源总开关；
l   内置智慧城市与智能交通沙盘模型，支持智慧路灯、智能小车、城市灯光、公交语音播报、交通信号灯、ETC自动抬杆、车牌识别、车辆定位、交通信号灯、传感器与报警器系统；
l   提供zigbee和wifi网关，支持无线传感网和多网络融合；
l   提供13路磁吸模块连接板，支持物联网模块磁吸搭积木连接，至少支持3层模块叠加；
l   提供8路接线插座，用于接线连接；
l   支持云平台系统；		 图片1
2 物联网实验平台 l   外观尺寸：长415*宽310*高50（mm），材质：铝合金楔形结构；
l   实验平台采用一体式供电结构，整个实验过程只需连接一根电源线和数据线即可。
l   采用全新的教学模式：磁吸积木式教学，所有模块可以进行叠罗汉式(搭积木)的组装连接，支持多层模块叠加，无需外数据线与电源线；
l   提供5V供电接口（Type-C）、以太网接口、双路USB接口、J-link下载器接口、CC-Debugger下载器接口、RS232/RS485串口，其中J-link下载器、CC-Debugger下载器均为平台内置，下载程序时只需将模块吸附到平台对应下载端即可，无需接线；
l   内置USB串口服务设备,通过1路USB虚拟出多路串口，根据端口虚拟出不同的串口，最多可拓展8路串口接口，其中包含普通TTL串口4路，485串口4路；
l   实验平台具备8个通用实验模块插槽，每个插槽集成12路接触点，供模块进行数据通讯及供电，并且插槽集成防短路功能，可直接将模块吸附到插槽内,支持最多8个模块联动实验；
l   实验平台上集成了485选择键、ZigBee仿真器复位键、J-Link仿真器启动键和虚拟仪器启动键，在使用不同功能的时候，方便切换和使用，同时实训平台内部集成还原功能模块，当通讯及仿真调试出现混乱时，只需关闭电源再重启，即可恢复出厂设置；		 图片2
3 3.3v/5v供电底板 l   提供3.3v/5v供电触点，为上层模块进行持续供电；
l   提供“通用平台”弹性探针接触点，用于程序下载、串口调试、供电等作用。提供搭积木弹性接触针，用于搭积木形式教学。		 IMG_20220401_120907
4 嵌入式STM32处理器 l   采用STM32F103处理器，内核：ARM 32位的Cortex™-M3 CPU；最高72MHz工作频率，在存储器的0等待周期访问时可达1.25DMips/MHz (Dhrystone 2.1)；
l   存储器：
l   从16K到32K字节的闪存程序存储器；
l   从6K到10K字节的SRAM；
l   支持USB、CAN、6个定时器、2个ADC 、6个通信接口；
l   提供485选择端、BOOT0两路接口；提供1个复位键；
l   程序下载方式为实验平台内部下载，即无须外部接线，节省接线操作时间，带有电源保护电路；
l   提供“通用平台”弹性探针接触点，用于程序下载、串口调试、供电等作用。提供搭积木弹性接触针，用于搭积木形式教学。
5 ZigBee无线通信模块 l   主芯片：CC2530F256，256K Flash，8K RAM，内置8051单片机及无线收发器，支持11-26信道更改，支持点播、组播、广播多种类型数据通信，支持自动组网及网络自愈功能；
l   串行速率：9600-115200bps多种速率可选；
l   无线频率：2.4GHz；
l   无线协议：ZigBee2007/PRO；
l   通讯接口：UART；
l   无障碍传输距离：200米；
l   集成串口切换功能，通过跳线方式，可将通讯线路进行切换；
l   具备协调器、路由器及终端功能，可通过串口指令让设备在三种类型中自由切换；
l   提供“通用平台”弹性探针接触点，用于程序下载、串口调试、供电等作用。提供搭积木弹性接触针，用于搭积木形式教学。
6 Wifi无线通信模块 l   主芯片集成MAC、基频芯片及射频收发单元，内置低功耗运行机制，可以有效的降低功耗运行；
l   支持WiFi@2.4GHz802.11b/g/n无线标准；
l   支持WEP/WPA-PSK/WPA2-PSK安全模式；
l   支持AP、STA、AP+STA工作模式；
l   完全集成的串口转无线TCP/UDP传输功能，多个串口速率选择；
l   支持TCP/UDPClient注册包机制；
l   支持SimpleConfig/Airkiss/usrlink快速联网配置；
l   支持AT+指令集配置；
l   集成串口切换功能，通过跳线方式，可将通讯线路进行切换；
l   通过参数配置，可通过WiFi无线节点，将传感器数据传入云端；
l   提供“通用平台”弹性探针接触点，用于程序下载、串口调试、供电等作用。提供搭积木弹性接触针，用于搭积木形式教学。
7 UHF超高频模块 l   工作频率：915MHz；
l   最大读卡距离：10M；
l   采用陶瓷天线，增益10DBi,最大功率50W；
l   模块采用超高频RFID专用芯片模拟电路和先进DSP技术；
l   支持EPCC1/GEN2/ISO18000-6C与ISO 18000-6B多协议；
l   软件可调输出功率10dBm~27dBm；
l   全面支持国际常用超高频RFID标准，包括所有码率和编码选项；
l   提供“通用平台”弹性探针接触点，用于程序下载、串口调试、供电等作用。提供搭积木弹性接触针，用于搭积木形式教学。
8 LF低频模块 l   工作频率：125Khz－134.2KHz；
l   非接触式IC卡读写器的操作方法简捷、方便，读卡速度快最大读写距离可达10CM；
l   采用ISO11784/85标准设计；
l   支持TK4100,GK4100,EM4100及其兼容芯片；
l   支持TEMIC 5557,ATA5567,ATA5577；
l   支持hitag-s；
l   支持EM4469,EM4302,EM4305；
l   提供“通用平台”弹性探针接触点，用于程序下载、串口调试、供电等作用。提供搭积木弹性接触针，用于搭积木形式教学。
9 空气温湿度传感器 l   采用DHT11传感器；
l   温度：检测范围0-50度，精确到可以达到0.5℃；
l   湿度：
l   检测范围20%RH-95%RH, 精确到可以达到2%RH；
l   支持电容型湿度传感实验；
l   支持湿度值脉冲信号输出；
l   输出形式：数字量；
l   提供“通用平台”弹性探针接触点，用于程序下载、串口调试、供电等作用。提供搭积木弹性接触针，用于搭积木形式教学。
10 光照度传感器 l   采用ROHM原装BH1750FVI芯片；
l   输出形式:数字量、模拟量；
l   使用宽电压LM393电压比较器,工作稳定；
l   光照度范围：0-65535lx
l   传感器内置16bitAD转换器，直接数字输出，省略复杂的计算，省略标定，不区分环境光源，接近于视觉灵敏度的分光特性，可对广泛的亮度进行1勒克斯的高精度测定；
l   提供“通用平台”弹性探针接触点，用于程序下载、串口调试、供电等作用。提供搭积木弹性接触针，用于搭积木形式教学。
11 人体红外传感器 l   采用SR602感应传感器；
l   感应距离：0-5M；
l   支持红外对射、红外漫反射传感实验；
l   同时提供传感器的模拟量信号；
l   提供“通用平台”弹性探针接触点，用于程序下载、串口调试、供电等作用。提供搭积木弹性接触针，用于搭积木形式教学。
12 气体传感器 l   采用可拆卸结构，支持MQ系列半导体气敏元件；
l   支持1路数字量输出；
l   支持1路模拟量AD输出功能；
l   支持灵敏度可调；
l   检测浓度：300-10000ppm；
l   提供“通用平台”弹性探针接触点，用于程序下载、串口调试、供电等作用。提供搭积木弹性接触针，用于搭积木形式教学。
13 火焰传感器 l   探测角度：60°；
l   检测波长：760nm-1100nm；
l   输出形式：开关量；
l   支持灵敏度可调；
l   提供“通用平台”弹性探针接触点，用于程序下载、串口调试、供电等作用。提供搭积木弹性接触针，用于搭积木形式教学。
14 红外对射传感器 l   采用H2010直射型光电传感器，槽宽10mm；
l   使用宽电压LM393电压比较器,工作稳定；
l   具有信号输出指示灯，输出高电平灯灭，输出低电平灯亮；
l   输出形式：开关量；
l   提供“通用平台”弹性探针接触点，用于程序下载、串口调试、供电等作用。提供搭积木弹性接触针，用于搭积木形式教学。
15 信号采集器 l   采用工业生产的机械限位器，限位器被触发后可以选择高电平输出或者低电平输出形式；
l   提供双路限位器，支持外接设备控制；
l   提供NO、COM、NC三路输出端；
l   可以模拟一些工业传感器的触发采集，如红外栅栏、人体红外等；
l   输出形式：开关量；
l   提供“通用平台”弹性探针接触点，用于程序下载、串口调试、供电等作用。提供搭积木弹性接触针，用于搭积木形式教学。
16 双路继电器执行器 l   采用5V控制继电器，实现双路控制开关；
l   继电器规格3A-200VAC；3A-30VDC；
l   提供NO、COM、NC三路输出端，可外接控制设备；
l   提供双路指示灯，显示继电器状态；
l   提供“通用平台”弹性探针接触点，用于程序下载、串口调试、供电等作用。提供搭积木弹性接触针，用于搭积木形式教学。
17 舵机执行器 l   采用单路舵机控制器，通过对舵机的控制实现对云台的自由转动；
l   工作扭矩1.6kg/cm；
l   转动速度：0.12-0.13秒/60°；
l   采用PMW信号进行传输；
l   舵机运转角度：0-360°；
l   可通过单片机编程，实现舵机自由运转；
l   提供“通用平台”弹性探针接触点，用于程序下载、串口调试、供电等作用。提供搭积木弹性接触针，用于搭积木形式教学。
18 风扇模块 l   提供1路直流风扇模块，提供单片机和外接电路两种控制方式；
l   工作电流：0.09-0.25A；
l   转速：2000RPM；
l   风量：2.37CFM；
l   可通过对单片机编程实现开关控制；
l   提供“通用平台”弹性探针接触点，用于程序下载、串口调试、供电等作用。提供搭积木弹性接触针，用于搭积木形式教学。
19 语音播报模块 l   提供3W/4Ω语音播报喇叭；
l   支持MP3、WAV解码格式；
l   支持采样率（Khz）：8/11.025/12/16/22.05/24/32/44.1/48；
l   板载32Mbit（4MByte）flash存储，可通过USB连接更新音频文件；
l   提供“通用平台”弹性探针接触点，用于程序下载、串口调试、供电等作用。提供搭积木弹性接触针，用于搭积木形式教学。
20 LED红绿灯模块 l   工作电压：5V；
l   提供红黄绿3路LED灯，与智能小车配合使用，可实现可模拟红绿灯功能：红灯停，绿灯行；
l   集成数码管，实时显示红绿灯倒计时；
l   通过对单片机编程，可实现灯光顺序、时间控制及倒计时等功能；
21 智能小车 l   采用4个独立的减速电机控制，型号GA12-N20 ，额定负载200g.cm；
l   板载7.4V大容量锂电池，电池容量3000 mA，带有电源开关和电池保护功能，并集成电量显示模组，实时显示电池电量；
l   小车主板（车身）表面集成24路弹性插针接触点，支持搭积木教学形式，可通过磁吸连接方式与不同的模块进行连接，实现不同功能；
l   提供小车处理器模块，采用STM32F103C8T6处理器芯片，可与小车主板进行磁吸连接；
l   提供三种不同运动模式硬件，通过与小车主板底部集成的10路ACC智能寻迹接口和磁吸接触点进行连接，可实现红外避障自动驾驶、红外巡线自动驾驶及磁性巡线自动驾驶三种功能；
l   支持云端及上微机软件端控制；
22 智能小车处理器模块 l   采用STM32F103C8T6处理器芯片，支持程序下载及修改，可进行二次开发；
l   提供485选择端和BOOT0插针；
l   提供1路复位按键；
l   提供TX1、RX1、TX3、RX3四路数据收发指示灯；
23 自动驾驶碰撞预警  传感器 l   采用模块化设计，支持与智能小车进行磁吸连接，方便拆卸；
l   提供4路独立的红外收发探头，可从4个不同方向进行避障，减少死角；
l   灵敏度可调，通过电位器调节，可设置水平方向2-30cm感应距离；
l   提供左右双路避障指示灯，当检测到障碍物时，避障指示灯亮起，小车反向转动；
l   使用宽电压LM393电压比较器,工作稳定；
24 自动驾驶磁性巡线   传感器 l   采用模块化设计，支持与智能小车进行磁吸连接，方便拆卸；
l   提供4路独立的TCRT5000光电传感器模组，探测面积更大，保障循迹行驶；
l   灵敏度可调，通过电位器调节，可设置距地面1mm-8mm感应距离；
l   每个TCRT5000光电传感器模组对应1路状态指示灯，当传感器被触发时，指示灯熄灭；
25 自动驾驶红外巡线  传感器 l   采用模块化设计，支持与智能小车进行磁吸连接，方便拆卸；
l   提供4路独立的电感元件及1路电位调节器，可调节电磁感应灵敏度，电感容量10uH；
l   提供3路独立的红外收发探头及1路电位调节器，可调节红外感应距离；
l   提供6路传感器状态指示灯，实时显示传感器触发状态；
l   使用宽电压LM393电压比较器,工作稳定；
26 AI摄像识别模块 l   采用人工智能AI核心模组，内置常用算法模型，支持多达48个GPIO和16个专用IO接口；
l   提供2.4寸LCD显示屏，分辨率240*320，接口24PIN；
l   提供1路200万高清摄像头模组，支持最大1632*1232分辨率；
l   支持拓展TF卡；
l   通过编程算法可进行车牌识别、实时画面显示及图像识别等功能；
27 公有云平台 l   支持传统工业上云：可通过多种通讯方式，如: 5G（NB-IOT）、4G、GPRS（2.5G）、 Lora、 WiFi等，将工业上传统硬件（包括教学传感器模块）接入云端，实现对工业生产环境数据的全面监控；
l   Modbus协议：采用工业上常用的Modbus协议，可将工业级别传感器完全移植到教学实践中，并提供源代码，让学生更快的与社会接轨；
l   可以通过wifi、4g、nb-iot无线模块，将传感器数据直接采集到云端显示；
l   支持云组态设置；
l   支持手机接收传感器报警信息；
l   支持微信小程序显示组态内容，及控制设备等功能；
 
六、实训项目：
通过将各个实验模块与实训沙盘相结合，可进行多种实训实验：
智能交通沙盘实训项目
实验1、智能小车巡线实验 实验9.车牌识别实验
实验2、125k低频读卡实验 实验10.光照度采集实验
实验3、建筑灯光控制实验 实验11.温湿度采集实验
实验4.公交语音播报实验 实验12.智能小车定位实验
实验5.ETC自动抬杆实验 实验13.云平台采集控制实验
实验6.915M超高频读卡实验 实验14.ZigBee无线传感网实验
实验7.智能路灯运行控制实验 实验15.智能小车行人自动避让实验
实验8.智能小车公交站自动启停实验 实验16.智能小车红绿灯自动启停实验...
 
实验中提供开源的实验代码，可自行修改、编译代码，支持二次开发，可根据以上基础实验，自行拓展更多智能交通实验，实现交通系统的开发与应用；

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