竞赛 任务一

项目背景介绍

某市根据客户要求需对一动感影院内部的停车场、公共空间走廊及4D动感影院厅三个部分进行升级改造,施工设计应充分保障信号的正常通讯,避免信号干扰导致设备不能稳定工作。动感影院的设计重在提高科技的智能化、自动化,创造一个舒适安全的游览环境,并让动感影院的管理更加轻松便捷。

2022年全国职业院校技能大赛高职组“物联网技术应用”任务书——02

整个改造计划大概分为以下几个模块。

1、网络传输层系统

2、停车场管理子系统

3、4D动感影院安全防范子系统

4、影院大厅人员跟踪子系统

5、公共走廊环境监测子系统

模块A:物联网工程设计与实施方案(45分)

*注:根据各子系统的描述要求,完成相应系统的实施部署。本模块的结果文件需保存到服务器电脑“D:\提交资料\模块 A”文件夹下。

1、网络链路系统

在搭建物联网网络链路环境,在网络链路系统区域安装相应的设备:交换机、RS485设备(数字量)、路由器、网关、串口服务器、协调器。

*如果物联网工程安装平台上已安装相应的设备,则可直接在此设备上进行配置与接线,如果设备安装松动,需将拧紧且固定。

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任务要求:

  • 根据“设备区域布局图”在物联网传输层系统区域补充安装相应的设备,搭建局域网,要求局域网内的网络设备可以访问物联网云平台。
  • 根据“附录:路由器配置表”配置路由器
  • 根据“附录:串口服务器配置表”完成串口服务器的各端口的配置
  • 根据“附录:ZigBee配置表”配置协调器及节点
  • 根据“附录:设备IP地址表”分配各个网络设备的IP地址。

完成以上任务后请做以下步骤:

  • 将路由器网络设置的界面截图,另存为A-1-1.jpg。
  • 将路由器无线设置的界面截图,另存为A-1-2.jpg。
  • 将路由器局域网设置的界面截图,另存为A-1-3.jpg。
  • 将串口服务器COM1端口WEB端配置的界面截图,另存为A-1-4.jpg。
  • 将串口服务器COM2端口WEB端配置的界面截图,另存为A-1-5.jpg。
  • 将串口服务器COM3端口WEB端配置的界面截图,另存为A-1-6.jpg。
  • 将串口服务器COM4端口WEB端配置的界面截图,另存为A-1-7.jpg。
  • 将ZigBee协调器的配置界面截图,另存为A-1-8.jpg。
  • 用IP扫描工具的扫描结果截图(IP地址至少需体现:网关、串口服务器、服务器、工作站),另存为A-1-9.jpg。
  • 打开浏览器,进入物联网云平台首界面截图,另存为A-1-10.jpg。

2、停车场管理子系统

部署一体化无人值守停车系统,通过微动开关1监测是否有车辆进场,开启道闸(电动推杆代替)自动放行。通过微动开关2监测是否有车辆出场,查询车辆是否有停车费待支付,司机通过二维码付费后自动开启道闸(电动推杆代替)放行,道闸可以远程通过云平台依据接近开关状态手动控制放行车辆离场。

LED显示屏显示当前停车场车位空闲统计信息,每个车位用红外对射检测车位空闲与否,通过车位占用时长计算停车费用。车位占用时,该车位LED指示灯熄灭;车位空闲时,该车位LED指示灯点亮,指引其他车辆到该车位停车,提高车位利用率。

任务要求:

  • 完成本系统的硬件设备选型,并安装到对应的区域。
  • 在云平台上完成各传感器、执行器的配置。
  • 将监测到的数据实时上报到云平台。
  • 使用Axure软件绘制本系统界面原型。
  • 使用Visio绘制该系统拓扑图。
  • 在云平台上使用组态软件创建应用,名为“停车场管理”,要求显示车位实时空闲状态、实时显示车辆进场、出场状态,可手动控制道闸,要求界面布局合理美观。
  • 按照方便用户使用、维护、维修和技术升级的原则提供该系统使用说明书。

完成以上任务后请做以下步骤:

  • 请将Axure软件绘制的界面原型文件,另存为“A-2-1停车场原型图.rp”。
  • 请将所创建完成应用界面截图,要求截图中可以看到各传感器显示的监控数据,另存为A-2-2.jpg。
  • 将编写的系统使用说明书文件,另存为“A-2-3停车场系统使用说明书.doc”。
  • 将使用Visio绘制该系统拓扑图文件,另存为“A-2-4停车场系统拓扑图.vsd”。

3、4D动感影院安全防范子系统

4D动感影院需要一个安全的观影环境,实时对该区域进行火焰、烟雾监测,如果发现烟雾或者火焰迹象,自动开启影院的排气风扇通风,同时开启影院大厅的报警灯报警。当烟雾、火焰都没有触发时才解除报警灯报警。

本区域设备选手自主选型,通过接入中心网关,上报云平台。

任务要求:

  • 完成本系统的硬件设备选型,并安装到对应的区域。
  • 在云平台上完成各传感器配置。
  • 将监测到的数据实时上报到云平台。
  • 用一条策略实现监测到异常情况时打开报警灯。
  • 用策略实现关闭报警灯。
  • 在云平台上使用组态软件创建应用,名为“动感影院厅”,显示实时火焰、烟雾状态,检测到异常时自动打开报警灯,并通过开关关闭报警灯,要求界面布局合理美观。

完成以上任务后请做以下步骤:

  • 请将触发异常情况的策略编辑界面截图,要求体现正确配置的参数,另存为A-3-1.jpg。
  • 请将带有烟雾数据的历史传感数据界面截图,另存为A-3-2.jpg。
  • 请将所创建完成应用界面截图,要求截图中可以看到各传感器显示的监控数据,另存为A-3-3.jpg。

4、影院大厅人员跟踪系统

当监测到人体信号,自动开启LED照明灯(没监测到时也可手动开启关闭照明灯),摄像头开始进行人脸识别,监测到匹配的黑名单人员后,报警灯闪烁报警。

任务要求:

  • 完成本系统的硬件设备选型,并安装到对应的区域。
  • 在云平台上完成各传感器与执行设备的配置。
  • 将监测到的数据实时上报到云平台。
  • 在云平台上完成摄像头人脸识别和报警灯的联动策略。
  • 在云平台上完成人体和LED照明灯联动的策略配置。
  • 在云平台上使用组态软件创建应用,名为“展览大厅人员监控系统”,要求实时展示照明灯、报警灯的工作状态,且通过开关按钮控制其开启和关闭,要求界面布局合理美观。

完成以上任务后请做以下步骤:

  • 请将云平台所配置设备后的界面截图,要求图中可以看到本任务添加的传感器和执行器信息,另存为A-4-1.jpg。
  • 请将云平台监测摄像头人脸识别和报警灯联动的策略编辑界面截图,要求体现正确配置的参数,另存为A-4-2.jpg。
  • 请将云平台监测人体变化自动控制照明灯的策略编辑界面截图,要求体现正确配置的参数,另存为A-4-3.jpg。
  • 请将所创建完成应用界面截图,另存为A-4-4.jpg。

5、公共走廊环境监测子系统

在AIoT平台上完成虚拟设备监测系统的搭建,通过zigbee四输入模块获取二氧化碳、温湿度和光照度的数据,完成仪表板的配置,同时根据光照关联三色灯辅助照明,实现该子系统的改造。

任务要求:

  • 通过一个仪表板看到传感器和执行器设备情况。
  • 要求能实现光照联动控制功能。该功能要求光照小于100开启三色灯黄灯,光照小于60开启红灯,光照大于等于60关闭红灯,开启黄灯后,光照大于120再关闭黄灯。

完成以上任务后请做以下步骤:

  • 请将使用在线虚拟设备仿真平台实现设备连接且正常运行后的界面截图,另存为A-5-1.jpg。
  • 请将物联网平台上主看板黄和红都关闭,传感器数据显示正常的界面截图,另存为A-5-2.jpg。
  • 请将物联网平台上主看板黄灯开启和红灯关闭,传感器数据显示正常的界面截图,另存为A-5-3.jpg。
  • 请将物联网平台上主看板黄灯和红灯都开启,传感器数据显示正常的界面截图,另存为A-5-4.jpg。

6、云平台的使用和配置

打开浏览器,进入物联网云服务平台(http://192.168.0.138),进行如下操作:

任务要求:

  • 注册一个新用户,选择个人注册,手机号为“189123456+2位组号”(如组号为5,则新用户名为18912345605),密码随意设置;然后退出,用新用户名重新登录,记住密码。(提示:务必使用记住该密码,否则将造成裁判无法进入云平台评分,由此造成的后果由选手自行承担。)
  • 进入云平台个人设置下的开发设置界面,生成调用API的密钥。
  • 打开云平台/开发文档/应用开发/API在线调试/API调试工具页面,默认处于用户登录API调试(users/login)界面,在包体请求参数,添加并输入新增的用户账号和密码,点击发送请求,调试工具右侧会显示返回登录结果。
  • 新增一个项目,项目名称为“新零售门店”,行业类别为“智慧城市”,联网方案为“以太网”。
  • 在这个项目下新增一个网关设备,设备名称为“物联网网关”,其相关参数选手按正确方法自行设置,设备标识选手自行查询中心网关设备而得。
  • 上述物联网网关设备显示上线状态后,通过“数据流获取”按钮同步中心网关已设置的传感器与执行器设备。

完成以上任务后请做以下步骤:

  • 请将用户登录正确并返回用户json详情信息页面截图,另存为A-6-1.jpg。
  • 将添加完成的物联网网关设备管理界面进行截图,要求截图体现物联网网关设备状态为“在线”,截图另存为A-6-2.jpg。
  • 同步成功后,将云平台设备传感器页面进行截图,要求截图体现“上报记录数”大于0,截图另存为A-6-3.jpg。

7、智能门店的安装与使用

注意事项:SQL Server 2008 R2数据帐号为sa,密码为123456,若无法登录到SQL Server企业管理器,请进入Windows服务自行检查SQL Server服务是否开启,若为停止请将它启动运行。

任务要求:

  • 在服务器上安装部署智能门店服务端程序、附加智能门店数据库。
  • 完成智能门店WEB服务端程序调试,使WEB服务端程序可正常工作。
  • 登陆Web服务端智能门店管理系统,根据下列信息,创建一个新门店。

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  • 根据以下表格所示的信息,在Web端智能门店管理系统为上述门店新增一个员工,其他未明确的内容请选手自行设定。

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  • 完成PC端智能门店管理系统的安装配置,使用新添加的员工账号进入PC端智能门店管理系统。在PC端智能门店管理系统中录入下表4个商品信息并完成商品的入库操作。商品图片位于“竞赛资料\模块A\图片素材”中,商品详情内容页中语音内容读取二维码后填写。

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完成以上任务后请做以下步骤:

  • 请将Web端智能门店管理系统“门店管理”界面截图,另存为A-7-1.jpg。要求截图中可以看到新添加的门店信息。
  • 请将Web端智能门店管理系统“员工管理”界面截图,另存为A-7-2.jpg。要求截图中可以看到新添加的员工信息。
  • 请将PC端智能门店程序“商品管理”界面截图,另存为A-7-3.jpg。要求截图中可以看到要求录入的商品和库存信息。
  • 在商品管理页面,通过点击“打印商品二维码” 打印商品二维码,每种商品至少打印1张二维码,共打印四张不同的二维码,留在打印机上不用撕下,待裁判评判。

模块B:物联网系统维护与性能优化(20分)

*注:根据各子系统的描述要求,完成相应的任务,本模块的结果文件需保存到服务器电脑“D:\提交资料\模块 B”文件夹下。

1、Windows系统运行维护

任务要求:

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  • 在项目实施和调试过程中,按照上图和配置信息搭建的环境,物联网中心网关无法采集传感器实时数据,请找出上图错误的地方。
  • 请用U盘资料中的“NetAsstant”工具,辅助计算下表更改设备地址的数据帧的CRC校验值。

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完成以上任务后请做以下步骤:

  • 在“U盘资料/模块A/zigbee.png”上用画图工具打开并用红圈圈出错误之处,用文字工具标注修改方案,完成后另存为“B-1-1-zigbee.png”。
  • 完成CRC校验值计算后,将完整的发送配置帧,另存为“B-1-2.txt”

2、Ubuntu系统安全维护

在物联网系统中通常会发生一些安全问题,作为物联网工程师需对系统进行安全的配置。请在服务器电脑上,部署Ubuntu虚拟机操作系统,对其进行安全维护工作,并使用账号、密码登录系统,完成安全策略的配置。

任务要求:

  • 使用给定的ova虚拟机系统文件在服务器电脑上还原Ubuntu系统。
  • 登录系统 (登录账号密码见“附录:设备IP地址表”)。
  • 根据“附录:设备IP地址表”配置网络IP地址。
  • 将root用户登录密码更改为iot123456。
  • 给Ubuntu系统开通root用户SSH权限。
  • 利用提供的PC客户端软件xShell,以root用户登录Ubuntu系统。

完成以上任务后请做以下步骤:

  • 利用虚拟机管理工具成功登录Ubuntu系统后界面截图,另存为B-2-1.jpg。
  • 完成虚拟机IP地址设置后,请使用命令查询当前网络IP地址,请将查询结果界面截图(要求截图中可以看到具体的命令),另存为B-2-2.jpg。
  • 将root用户登录密码更改为iot123456,将设置界面截屏,要求体现更改密码的命令行语句,截图另存为B-2-3.jpg。
  • 给Ubuntu系统开通root用户SSH权限设置界面截屏,在截图上用红圈圈出关键的设置项,截图另存为B-2-4.jpg。
  • 利用ssh客户端软件成功登录Ubuntu系统后的界面截图,要求截图体现登录客户端的IP地址,截图另存为B-2-5.jpg。

3、SQL Server系统维护

现有,请根据任务要求完成数据库维护。

任务要求:

  • 在服务器SQLSERVER上,利用U盘“U盘资料/test.sql”还原AD_Accounts(用户表),AD_Roles(角色表),AD_AccountsRole(用户角色关系表)三张数据表。
  • 统计三张表的记录数,查询结果要求如图

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  • 手动添加一个日志表

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  • 添加一个触发器,当删除AD_AccountsRole表一条记录时,自动往AD_log插入一条删除日志。
  • 删除AD_AccountsRole表中不属于AD_Accounts用户的关系数据。

 

完成以上任务后请做以下步骤:

  • 写出触发器的SQL语句,另存为“B-3-trigger.sql”。
  • 写出删除AD_AccountsRole无关联数据的SQL,另存为:“B-3-del.sql”。
  • 删除AD_AccountsRole无关联数据后,重新统计四张表的记录数并截图(要去截图提现SQL语句和执行结果),截图另存为B-3-1.jpg,

竞赛 任务二

模块C:物联网应用开发与调试(35分)

*注:根据各子系统的描述要求,完成相应的任务,本模块的结果文件需保存到服务器电脑“D:\提交资料\模块 C”文件夹下。

1、网络链路系统

搭建物联网网络链路环境,在网络链路系统区域安装相应的设备:交换机、RS485设备(数字量)、路由器、串口服务器、ZigBee协调器,为后续的各个子系统提供稳定的网络传输链路。

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任务要求:

  • 根据“设备区域布局图”在网络链路系统区域安装相应的设备,搭建局域网,要求局域网内的网络设备可以访问物联网云平台。
  • 根据“附录:路由器配置表”配置路由器
  • 根据“附录:串口服务器配置表”完成串口服务器的各端口的配置
  • 根据“附录:ZigBee配置表”配置协调器及节点
  • 根据“附录:设备IP地址表”分配各个网络设备的IP地址。

完成以上任务后请做以下步骤:

  • 将路由器网络设置的界面截图,另存为C-1-1.jpg。
  • 将路由器无线设置的界面截图,另存为C-1-2.jpg。
  • 将路由器局域网设置的界面截图,另存为C-1-3.jpg。
  • 将ZigBee协调器的配置界面截图,另存为C-1-4.jpg。
  • 用IP扫描工具的扫描结果截图(IP地址至少需体现:串口服务器、服务器、工作站),另存为C-1-5.jpg。

2、设备无线通讯控制系统功能开发

4D动感影院改造过程中提出新的需求,要求部分设备需要支持短距离无线通讯控制风扇功能,该功能需要选手通过编程自行设计并实现。

任务要求:

  • 使用两块黑色ZigBee开发板,分别命名为A、B并用标签纸贴上。
  • 为板A上装一个光照模块。
  • 为板B上装一个继电器并连接一个风扇。
  • 用手遮挡板A的光照模块,控制板B连接的风扇启动。
  • 移开遮挡板A光照模块的手恢复正常采光,控制板B连接的风扇停止。

完成以上任务后请做以下步骤:

  • 开发完成后请将可以运行此要求的板A、板B安装到物联网工程安装平台A面答题区,通上电等待裁判评判。
  • 请将完整的工程项目文件保存到U盘提交资料\模块C\题2”目录下

3、NBIOT模块控制液晶屏

利用提供的NBIOT通用库项目工程,找一块NB-IOT模块进行开发。

任务要求:

  • 运行二维码识别生成具,在文本信息输入框中,输入“2022年物联网高职赛项”+【工位号】+“号工位”,版本自动,模块大小5,生成二维码并保存图片至“提交资料\模块C\题3”目录下。
  • 在NB-IOT节点盒模块的液晶屏上显示上面生成的二维码图片,要求最终液晶屏显示的二维码高度不小于液晶屏1/2高度。

完成以上任务后请做以下步骤:

  • 开发完成后将这些相关设备贴上“题3”标签纸,安装到物联网工程安装平台C面答题区,接上电源,待裁判评判。
  • 请将完整的工程项目文件保存到U盘“提交资料\模块C\题3”目录下。

4、停车时长监测系统

该任务通过串口服务器,连接红外对射,实时采集开关数据,再转换成车辆停车时长。新建Android 项目,利用提供的软件资源,完成停车时长监测系统的开发。

任务要求:

  • 完成本系统的硬件设备选型,并将设备安装到物联网工程安装平台C面停车场/停车时长监测系统区域
  • 实时采集红外对射开关数据,当数据有变化时保存入库(如: True=>False 或 False=>True),数据保存参考下表,保存方式:AndroidSDK 中自带的 SQLite。

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红外对射传感器状态从“True”=>“False”为一个闭环,根据上表统计每个闭环的持续时长,以分钟计算,生成下面表格并显示在安卓屏幕上,界面自行设计。

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完成以上任务后请做以下步骤:

  • 开发完成后,请将程序以“停车时长监控”命名,发布到移动互联终端,并连接好网络。
  • 把源码拷贝到U盘“提交资料\模块C\题4”目录下。

5、动感影院RFID售票系统

新建Android工程,利用提供的软件资源实现功能,利用UHF射频读写器实现动感影院RFID售票系统,假定影院共10个4D座席,观众买票时指定空闲的座席,在售出的票上集成了RFID标签绑定了座位号,进入影厅时通过UHF射频读写器模拟检票入座。

界面参考软件效果图。

2022年全国职业院校技能大赛高职组“物联网技术应用”任务书——02

任务要求:

  • 完成本系统的硬件设备选型,并将设备安装到对应的物联网工程安装平台A面动感影院/RFID售票系统区域
  • 用放在工作站电脑桌旁的超高频桌面读卡器代替售票机,绑定RFID标签和座位号,绑定后代表票已售出,是否入座默认为否。
  • 售出未入座的票,出现退票按钮。已入座的不再出现退票按钮。
  • 点击退票按钮,确认后该条记录RFID清空,是否入座为否。
  • 用UHF射频读写器读取RFID标签模拟检票,自动对应座位号的是否入座状态变更为是。
  • 自动统计已售出和已就座数据,在RFID绑定座位号时或者退票确认时变更已售出数,在UHF射频读写器读RFID是变更已就座数。

完成以上任务后请做以下步骤:

  • 开发完成后,请将程序以“动感影院售票”命名,发布到移动互联终端,并连接好网络。
  • 把源码拷贝到U盘“提交资料\模块C\题5”目录下。

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