物联网行业应用实训

智能交通沙盘系统

         智能交通实训沙盘系统以城市道路交通为原型，综合运用嵌入式系统、RFID 射频识别技术、无线传感技术、图像识别技术、汽车导航定位、车联网及多种集成化智能技术，依托部署在实景交通沙盘中的智能网关、无线传感节点、智能小车、控制节点、网络摄像机等设备实现模拟交通的智能控制与管理。

         系统包含城市道路交通控制、智能公交、智能停车场、ETC 不停车收费、视频监控、道路环境监管等功能，帮助学生熟悉智能交通系统相关项目的开发，完成从具体基础知识点到综合应用的提高，同时也为解决现代城市交通拥堵、交通事故、违规逃逸、停车难等一系列问题提供了技术路线。

         整个实训系统采用项目式教学，以智能交通的系统完整功能为主线贯穿几十个实验，让学生循序渐进的学习并掌握智能交通及物联网相关的关键技术点，学会典型物联网应用系统的设计。系统具有标准接口，可供师生进行二次开发，从而提高实训的可扩展性。另外还可满足学校相关科研项目的成果应用实施与展示。

一、产品介绍

系统包含城市道路交通控制、智能公交、智能停车场、ETC不停车收费、视频监控、道路环境监管等功能，帮助学生熟悉智能交通系统相关项目的开发，完成从具体基础知识点到综合应用的提高，同时也为解决现代城市交通拥堵、交通事故、违规逃逸、停车难等一系列问题提供了技术路线。

整个实训系统采用项目式教学，以智能交通的系统完整功能为主线贯穿几十个实验，让学生循序渐进的学习并掌握智能交通及物联网相关的关键技术点，学会典型物联网应用系统的设计。系统具有标准接口，可供师生进行二次开发，从而提高实训的可扩展性。另外还可满足学校相关科研项目的成果应用实施与展示。

二、系统框架

智能交通实训沙盘系统是一种非常典型、完整的物联网应用案例，具有感知层、网络层、应用层的三层体系结构。

实训系统感知层承担车辆自身与道路交通信息的全面感知和采集，是智能交通的神经末梢，通过RFID读写器、磁导航传感器、光照传感器、烟雾传感器、温湿度传感器、雨雪传感器、网络摄像头等感知设备，以及智能小车、红绿灯控制器、路灯控制器、道闸控制器、站台引导屏等执行器，实现交通信息的实时采集、交通设施的监测，以及交通网设备的自动化控制。

网络层通过制定专用的能够协同异构网络（包括车与车、车与各模块、各模块与网关之间的ZigBee网络，网络摄像头和网关之间的WiFi网络）通信需要的网络架构和协议模型，整合感知层的数据，通过向应用层屏蔽通信网络的类型，为应用程序提供透明的信息传输服务。

应用层包括车辆定位、车辆调度控制、交通信号灯控制、ETC不停车收费、智能停车场、智能公交、智能路灯、道路环境监测、交通险情预警、视频监控等功能的设计和和实现。

 

  • 1. 整体框架

    三层架构：感知层（传感器 / 执行器 / 智能节点）→网络层 / 中间件（ZigBee/WiFi/ 蓝牙 / LoRa/433 异构网关）→应用层（上位机 / Android APP / 云平台）。

    2. 实体沙盘

  • 尺寸：长 4m× 宽 3m（可定制），底座高 50–70cm
  • 材质：硬质防火板、ABS 胶板、铝塑板，防火可扩展
  • 场景：CBD、住宅、公园、停车场、公交站、收费站、十字路口、高架 / 隧道

    3. 核心子系统参数

  • 环境监测：温湿度、光照、雨雪、烟雾传感器，实时采集上传
  • 智能路灯：光照感应，白天自动关闭、夜间自动开启
  • 智能停车：UHF RFID、ETC 舵机、3 个车位、收费诱导屏，自动计费放行
  • ETC 收费：RFID 识别，入口 / 出口自动抬杆、计费存储
  • 交通灯控制：4 路口微缩红绿灯，STM32 控制，支持策略调度
  • 视频监控：640×480 摄像头，270° 水平 / 120° 垂直旋转，车速监测、违规抓拍
  • 智能驾驶：1:24 仿真小车，磁循迹、红外避障、RFID 定位，四轮独立驱动
  • 公交播报：1:76 站台，语音芯片 + 3.5 寸 TFT 屏，自动报站与信息显示

  • 4. 硬件核心

  • 智能节点：STM32 Cortex‑M3/M4，支持多无线协议
  • 中控网关：Cortex‑A9，1GB DDR3，8GB EMMC，Android 系统
  • 小车：ARM Cortex‑M3 双核，72MHz，512K Flash，13.56MHz RFID，5 路磁传感
  • 无线通信：ZigBee 自组网，最远可视距 1000 米

 

1. STM32 节点开发实验

  • 开发环境搭建、LED / 按键 / 串口 / ADC / 定时器基础开发
  • 雨雪、烟雾、温湿度、光照、RFID 传感器开发
  • ZigBee、WiFi 无线通信实验

2. 智能小车 STM32 实验

  • 蜂鸣器、跑马灯、避障、马达、磁感应、射频卡读取
  • 沙盘联动：路灯、交通灯、语音播报、串口屏、读卡实验

3. Android 基础实验

  • 工程创建、布局、组件、数据存储、多线程、广播、服务、Socket 通信

4. 物联网 Android 综合开发

  • 环境数据采集、刷卡显示、小车控制、交通灯控制
  • 停车管理、ETC 收费、车辆定位寻迹综合实训

1. 教学实训解决方案

  • 项目式教学：以完整交通场景为主线，串联基础→进阶→综合实验
  • 分层培养：覆盖单片机、传感器、无线通信、移动开发、系统集成
  • 开放扩展：标准接口支持二次开发，适配物联网、智能交通、车联网等专业

2. 科研展示解决方案

  • 提供城市交通拥堵、事故、停车难等问题的技术验证与演示平台
  • 支持车联网、智慧调度、边缘计算、云平台等科研项目落地展示
  • 可视化中控：实时监控车辆、信号灯、设备状态，支持数据存储与回溯

3. 工程应用解决方案

  • 模拟真实交通业务流程：通行、收费、停车、监控、调度全闭环
  • 软硬件一体化交付，降低院校建设与维护成本
  • 兼容多协议、多设备，可对接企业真实系统，实现实训与就业无缝衔接