物联网城市沙盘信息平台方案

1.1 物联网城市沙盘信平台简介

物联网城市沙盘仿真信息平台以光载无线交换机和上层应用程序为核心，构建WiFi无线局域网，覆盖物联网实验室及其周边区域，配合实验室现有的有线网络

交换机、网络路由器，建立融合有线网络、无线局域网络的物联网关键部分——网络层。

物联网信息平台是物联网综合应用实训室整体解决方案的核心和基础，在此基础上配合解决方案中的其他物联网接入设备和控制设备可以实现物联网基础教学

、物联网基础实验、无线传感器网络教学、RFID技术的应用、传感器的学习及应用、智慧教室、物联网创新应用等功能，学生可亲身真实体验和感受到物联网

技术给未来生产和生活带来的改变。

图（1）物联网信息平台组网图

图（2）物联网信息平台组网图

1.2 物联网城市沙盘互动仿真信息平台创新点

以物联网信息平台为核心构建的物联网综合应用实训室在实验教学、学生学习、教学管理、科学研究等方面都有创新：

实验室建设的创新

以工程实践为背景，将物联网感知层、网络层、应用层等3层架构清晰、完整地体现出来，构建整体化的物联网综合应用实训室，实现系统内的物与物、物与

人的泛在链接，使各个实验区和实验设备不再是信息孤岛； 

同时，系统是一个开放的平台，具有高拓展性，方便实验设备接入和实验室扩展，充分体现统一规划、分布实施的思路；

实验教学的创新

以物联网信息平台为核心构建的物联网综合应用实训室系统为教师、学生提供了一个开放的环境平台，可承载各种物联网基础实验、综合性实验、创新应用实

验以及跨课程、跨专业的实验；

学习的创新

物联网信息平台的接入采用标准计算机网络协议（TCP/IP），方便智能设备（笔记本电脑、平板电脑、智能手机等）的移动接入，同时系统预留外网接口RS23

2或者RS485 ，提供学生本地、远程网络访问实验室系统，开展本地/远程网络实验；

物联网信息平台配置数据服务器，提供远程网络授权访问，支持资料下载、远程实验和远程授课、学习；

提供物联网科研平台

物联网信息平台提供一个开放的专业平台，包括硬件资源、网络资源、软件资源，是教师和学生开展物联网相关科研的极好平台，可以开展感知层基础研究、

分布式天线系统研究、无线网络分布研究、室内定位研究、分布式数据库和云计算研究、以及应用系统研究。

二、物联网城市沙盘系统建设方案

2.1 系统概述

物联网沙盘系统接入统一的物联网信息平台，信息汇聚于统一的数据服务器，真正体现信息化的智能交通实训系统。

利用物联网沙盘系统，配置智能小车、道路交通控制与管理设备、物联网信息平台（包括网络设备、数据库与应用系统服务器），实现基于物联网技术的智能

交通实训系统，主要功能模块包括：1、以智慧园区为主题，搭建园区管理及交互效果。

2、能耗监测：模拟园区用水用电情况。

3、安防监控：模拟有陌生人员翻墙闯入园区的情况。

4、气象监控：模拟园区小型气象站，进行气象数据采集。

5、智能救灾：模拟园区发生火灾后的救灾场景。

6、智能巡检：模拟巡检机器人在园区进行巡检。

7、智能灯控：模拟园区的灯光开关。

8、绿电管理：模拟园区利用风能发电、储电及绿电利用。

9、软件支持：供应商需要协助配合我司完成硬件设备接入物联网管理平台。

系统等，其系统拓扑图如下图所示：

智能交通实训系统拓扑图

系统能够完整体现物联网三层结构（感知控制层、网络通信层、硬件应用层），以及物联网城市沙盘系统的主要功能单元，能够开展从底层的感知与控制、设

备联网与数据传输，到上层的应用与管理等不同层次和领域的课程实验和综合实训，要求支持以下课程的实验和实训教学：

1）专业技术课程：硬件技术与应用、物联网城市洛溪系统工程应用、城市照明系统工程应用、物联网概论、RFID技术及应用、PLC与接口技术、网络与通信技

术、传感器应用与检测技术、数据库设计及应用、嵌入式编程、无线网络技术、综合布线工程设计与施工；

2.2 以智慧园区为主题，搭建园区管理及交互效果。需包含办公园区楼栋，显示牌，停车场，小型气象站，电站，路灯，巡检机器人等园区基本设施。

2.3 智能停车系统:

功能介绍

智能停车系统模拟区域停车信息系统及停车场管理系统。区域停车信息系统包括区域停车场信息实时发布、停车场位置导航等。停车场管理系统包括停车场车

位信息显示、停车导引、取车导引、RFID读卡器、电动道闸及控制器、视频监控、车辆感知传感器、车位传感器、停车场收费系统等。

区域停车信息系统

通过电子地图实时显示区域停车场信息，包括位置、车位信息、收费标准等，并提供位置导航指引，引导车辆到达指定停车场。

停车场管理系统

功能包括：停车场车位信息显示、停车指引、车辆进出管理、停车收费系统等。

RFID读卡器：读取车载停车卡，并与数据库比对，自动控制电动道闸动作。RFID读卡器接入物联网信息平台。

电动道闸及控制器：控制道闸的开启/关闭，控制器接入物联网信息平台。

车辆感知传感器：包括车辆进/出道闸的感知传感器，采用地感线圈或光电传感器。

车位传感器：通过地感线圈或地磁传感器及信号变送器，感知车位状态，并将状态信息上传数据服务器。

停车场收费信息显示：显示车牌、进场时间、停车时间、停车费等信息。

主要设备

LCD显示屏（与智能交通共用、显示区域停车场位置及车位信息）、停车场信息显示器、RFID读卡器、电动道闸及控制器、车辆感知传感器（道闸前、后）、

车位传感器、停车场收费信息显示器等。

支持的课程实验

物联网概论、RFID技术及应用、单片机与接口技术、网络与通信技术、传感器应用与检测技术、数据库设计及应用、嵌入式编程、无线网络技术、综合布线

工程设计与施工、城市停车管理系统集成。

3.能耗监测：模拟园区用水用电情况

能耗监测沙盘模型是一种集成化的展示工具，旨在通过可视化手段帮助用户理解和分析园区内的能源使用情况。该模型不仅能够实时监测园区的水电消费，还

能提供历史数据对比，帮助管理者做出更为科学的决策。以下是对沙盘模型的详细介绍。

模型构成

沙盘模型主要由以下几个部分构成：

物理模型：采用3D打印或手工制作的园区物理模型，精确反映园区的地理布局和建筑结构。

传感器网络：在模型中嵌入多种传感器，包括水流传感器、电流传感器等，用于时收集能耗数据。

数据处理单元：负责接收传感器数据并进行初步处理，确保数据的准确性和实时性。

可视化界面：通过计算机软件或移动应用，将收集到的数据以图表、仪表盘等形式直观展示。

功能特点

实时监测：模型能够实时更新园区内的水电消耗情况，管理者可以随时查看当前的能耗状态。

历史数据对比：系统能够存储历史数据，用户可以选择特定时间段进行对比分析，识别能耗变化趋势。

预警机制：当能耗超过设定阈值时，系统会自动发出警报，提醒管理者及时采取措施。

多维度分析：通过对不同区域（如办公区域、生产区域、休闲区域）的能耗进行分类，帮助管理者优化资源配置。

应用场景

沙盘模型适用于多种场景，包括但不限于：

企业园区：帮助企业了解自身能耗情况，提升能源管理水平。

城市规划：为城市管理者提供能源使用的整体视图，支持可持续发展决策。

教育培训：作为教学工具，帮助学生和企业员工理解能源管理的重要性及其实施方法。

技术实现

传感器技术：采用高精度传感器，确保数据采集的准确性和稳定性。

数据通信：使用无线通信技术（如LoRa、Zigbee等）将传感器数据实时传输至数据处理单元。

数据分析算法：运用数据挖掘和机器学习技术，对能耗数据进行深入分析，发现潜在问题。

智能化升级：引入人工智能技术，实现更加智能的能耗预测和优化建议。

云平台集成：将模型与云计算平台结合，实现数据的集中管理和更强大的分析能力。

用户互动：开发用户互动功能，允许用户通过移动设备参与能耗管理，提高参与感和责任感。