实验室概述

实验室名称

项目名称：窄带物联网综合应用实训室

建设目标

本实训室旨在建设支撑物联网专业学生实验、专业技能实训、创新能力培养的系统。系统包括软件、硬件、课程、资源和服务，支撑专业课程实训环节的教学，涵盖物联网感知层、网络层、应用层三个层次的知识体系，切合物联网专业人才培养要求，适应物联网技术发展趋势，符合物联网行业人才岗位技能要求。

人才培养目标

着力培养适应物联网产业及信息化建设需要，知识结构合理，掌握物联网系统的传感层、传输层与应用层关键设计等专门知识和技能，具备通信技术、网络技术、传感技术等信息领域的专业知识，并具备较强的创新意识和扎实的工程实践能力，具备物联网关键技术层面和系统应用层面的规划与开发、应用与管理能力的高素质应用型专门人才。

建设方案

实验室简介

实验室采用窄带物联网（NB-IoT）实验箱、窄带物联网（LoRa）实验箱等两套实验设备满足物联网通信实训要求；为了展现窄带物联网在实际生产生活中的应用，实验室同时提供感知树监测系统，及配套的实验实训课程。

窄带物联网综合应用实训室，实验室以当前的前沿NB-IoT、LoRa技术代表的窄带技术为主要无线传输技术，覆盖AT指令、南北向开发、云平台应用技术等NB-IoT知识、WPAN、LoWPAN、6LoWPAN、LPWAN等通信协议和技术，并依托传感器应用技术、嵌入式技术等技术为实用目标载体，使学生在实训过程中充分掌握物联网通信技术专业知识和相关应用场景。

实验室设备部署规划

实验室布局图：

实验室设备简介

窄带物联网（NB-IoT）实验箱

NB-IoT实验箱以去云端化的技术，整合了运营商和解决方案提供商的服务，使NB-IoT数据存储及应用本地化，并提供了丰富的API接口。该种模式下，在学习了NB-IoT协议的基础上，又掌握了NB-IoT技术的实际应用，增强了学生的实践能力。

NB-IoT实验箱实景图

如上图所示，NB-IoT实验箱，将所有NB-IoT模块，包括本地服务器、NB-IoT节点、传感器开发套件等，集成在实验箱里面，便于学生学习以及教师教学。

NB-IoT实训平台有配套的课程实验体系，其设计目标是为NB-IoT的学习提供便利的开发、测试、应用以及展示环境。

产品特点

• 以去云端化的技术，使NB-IoT的学习与实践相结合，增强了实训平台的可操作性。

• 模块化的产品设计，由点及面的详尽剖析了NB-IoT技术的应用点。

• 配备多个应用场景设备开发，满足应用教学需求。

功能概述

NB-IoT实训平台主要由NB-IoT本地服务器、NB-IoT节点、传感器开发套件、教辅资料组成。

窄带物联网（Lora）实验箱

LoRa实训实验箱可以搭建一套完整的LoRa通信网络，LoRa通信网络是一种基于扩频技术的远距离、低带宽、低成本的广域无线通信网络。本套LoRa实训平台以LoRaWAN为核心内容介绍该协议的工作原理和使用方法，包括Class A类低功耗模式、Class C类强实时模式，以及LoRaWAN的功能架构，进而搭建一个专属的低功耗广域覆盖网络，实现温度、湿度、GPS定位数据的采集与传输，并通过云服务平台展示相关的数据结果。

图 1 Lora网络架构

如图 1所示，LoRa通信网络主要由LoRa基站和LoRa终端节点构成，LoRa基站和LoRa终端节点采用星形的组网方式优化网络结构。

在LoRa通信网络中，LoRa终端节点可以集成感知类传感器，使其具有前端感知功能；LoRa基站分为本地版（在实训平台中统称LoRa网关）和云在线版本，本地版数据都在本地存储展示，云在线版则可以接入互联网，数据存储在云端，实现数据的运程访问；LoRa通信网络符合标准的LoRaWAN协议，支持上下行链路通信。

LoRa实验箱有配套的课程实验体系，其设计目标是为LoRa的学习提供便利的开发、测试以及展示环境。

该设备作为LoRa教学设备，主要用于教学、开发以及实验，为物联网专业相关课程提供良好的教学、实验环境，方便展示和教学，使同学们能够迅速掌握LoRa关技术。教师借助该设备及相关教学软件能够方便地在课堂上演示LoRa的开发过程和运行实例，同时还能辅助教师和学生高效地进行课程实践。

产品特点

• 系统由终端（可内置LoRa模块）、网关（或称基站）、Server和云四部分组成，应用数据可双向传输。

• 课程学习学习与实训实践相结合，增强了实训平台的可操作性。

• 模块化的产品设计，由点及面的详尽剖析了LoRa技术的应用点。

功能概述

LoRa实训实验箱主要由LoRa网关、LoRa终端节点、传感器开发套件、教辅资料组成。

NB-IoT环境监测系统

NB-IoT环境监测系统能够实时采集校园温度、湿度、光照、CO₂浓度等环境参数，以直观的图表和曲线的方式显示给用户。软件利用监测的环境数据，指导用户注意校园环境的安全。

系统由物联网NB-IOT气象监测站、NB-SENSOR系列传感器、环境监测系统软件、服务器组成。

产品特点

• 体积小、重量轻、安装方便。

• 测量精度高，性能可靠，确保正常工作。

• 响应速度快，数据传输效率高。

• 支持多种总线连接，可满足用户自行灵活扩展传感器的实际应用需求。

• 太阳能供电方式可满足户外市电无法到达的安装地点灵活部署设备。

• 使用抗氧化性强的铝合金材料作为外壳，内部电路采用三防处理，防止仪器仪表在野外恶劣的条件下快速老化。