山东高职物联网技能竞赛试题总结

2014年山东省职业技能大赛高职组“物联网技术应用”项目任务书组号： 第一部分竞赛须知一、 竞赛要求1、 正确使用工具，操作安全规范；2、 竞赛过程中如有异议，可向现场考评人员反映，不得扰乱赛场秩序；3、 遵守赛场纪律，尊重考评人员，服从安排。二、 职业素养与安全意识1、 完成竞赛任务，所有操作符合安全操作规范，注意用电安全；2、 操作台、工作台表面整洁，工具摆放、导线头等处理符合职业岗位要求；3、 遵守赛场纪律，尊重赛场工作人员，爱惜赛场设备、器材。三、 扣分项1、 在完成竞赛过程中，因操作不当导致设备破坏性损坏或造成事故，视情节扣10〜20分，情况严重者取消比赛资格；2、 衣着不整、污染赛场环境、扰乱赛场秩序、干扰裁判工作等不符合职业规范的行为，视情节扣5〜10分，情节严重者取消竞赛资格。四、 选手须知1、 任务书共15页。如出现缺页、字迹不清等问题，请及时向裁判示意，并进行更换；考试结束后,所提供所有的纸质材料均须留在考场；2、 设备安装配置请严格按照任务书的要求及工艺规范进行操作；3、 参赛团队应在4小时内完成任务书规定的内容，任务实现过程中形成的文件必须存储到任务书指定的位置，未存储到指定位置的文件均不得分；4、 比赛过程中，选手认定设备或器件有故障可向裁判员提出更换；如器件或设备经测定完好属误判

时，器件或设备的认定时间计入比赛时间；如果器件或设备经测定确有故障，则当场更换设备，此过程中（设备测定开始到更换完成）造成的时间损失，在比赛时间结束后，酌情对该小组进行等量的时间延迟补偿；5、比赛过程中由于人为原因造成器件损坏，这种情况器件不予更换。第二部分竞赛设备及主要功能描述【第二部分主要给出竞赛设备清单及设备功能与项目背景。赛场提供新大陆NLE-PTS13型物联网工程应用实训系统设备一套，竞赛选手依照项目业务分析理解本竞赛项目的任务内容，完成任务书要求的相关操作与开发任务】一、注意事项1、 检查硬件设备、电脑设备是否正常。检查竞赛所需的各项设备、软件和竞赛材料等；2、 操作完成后，需要保存设备配置，不要关闭任何设备，不要拆动硬件的连接，不要对设备随意加密。二竞赛环境竞赛平台硬件设备见表2-1表2-1物联网工程实训平台设备清单名称型号规格数量物联网工程应用实训系统NLE-PTS131相关外设、辅材及工具ZigBee模块1个主控模块、2个继电器模块、1个电动窗帘、1个电表、1个数据验证、1个测试模块。7继电器底板6ZigBee天线6磁条卡PVC2,3轨高抗空白磁卡2超高频RFID标签915MHzUHF标签2高频RFID标签S702串口线母-母，公-母2USB调试线1网线用于组网6红里导线用于烟雾、火焰传感器连接1信号导线用于烟雾、火焰传感器连接2插头线夹大孔用于烟雾、火焰传感器实验台24V供电连接2

5V电源输出线大孔，用于实验台上ZigBee供电。612V电源输出线大孔，用于实验台上逻辑分析仪供电。1短接插头线用于实验台温度、光照传感器短接。25V电源输出线小孔，用于工位上ZigBee供电。212V电源输出线（带插座）小孔，用于工位上继电器供电。1螺丝刀十字1剥线钳1万用表1示波器1逻辑分析仪排线1ZigBee下载器1SD卡读卡器用于Android应用程序安装。1USB连接线用于ZigBee下载器和逻辑分析仪的连接。1笔纸中性笔和草稿纸。3三、业务分析本赛题模拟一个智慧校园的业务管理系统；提供宿舍、图书馆的智慧管理等功能；本赛题要求实现该业务的如下几个子功能：1、 部署规划“智慧校园”的网络环境；2、 宿舍环境监控：采集宿舍的温湿度、光照等环境参数，实现如下业务环节：•实时监测宿舍的温度、光照、火焰、烟雾参数值；•当实时的温度超过预设温度时，空调自动开启，若温度在预设温度之内，空调关闭；•当实时的烟雾、火焰等传感器发生报警时，监控中心（PC机）LED上发出报警信息。3、 IC卡充值环节：利用IC卡充值系统上的高频设备读取学生IC卡、并在POS机上刷银行卡，完成IC卡充值功能，并通过POS机打印充值小票；4、 图书馆环境监控：实时获取图书馆的温湿度、光照值；当阅览室的关照强度超过预设值时，窗帘

自动关闭，低于预设值时，窗帘打开；5、保安监控中心安防：监控中心实时接收来自宿舍的烟雾、火焰等传感器报警信息,LED上发出报警信息；当附带有超高频标签的设备未办理借阅手续时，校门口的超高频读写设备可实时监控到，并抓拍到此时的图像信息。

第三部分竞赛任务任务一：传输数据分析（10分）一、任务要求要求利用示波器或关键技术平台的逻辑分析仪，来分析所发送的具体数据内容，并将分析好的数据填入作答区的划线处。二、任务说明1、串口数据分析将竞赛提供的示波器或关键技术平台上逻辑分析仪的探针连接至“ZigBee测试模块”的uart信号tx输出端（逻辑分析仪的配套程序及使用文档参见“）：\竞赛资料\任务1\逻辑分析仪'文件夹），ZigBee测试模块的连接位置参见图3-1,根据采集的波形信号，分析所传送的具体数据内容，并将分析好的数据填入下面作答区的划线处。串口数据传输采用“1位起始位、8位数据位（低位先出LSB）、1位停止位、无奇偶校验”的格式,总共8个字节的数据，输出信号的波特率为“9600”。0f5£8Z图3-1ZigBee测试模块测试点作答区：所传输的串数据（用十六进数表示，每个数据用空格分开）：2、SPI数据分析运行关键技术实训平台上Android桌面端的“SPI数据分析”应用程序，并选择好自己的组号，“Android

平台”间隔往M0SI引脚发送一串数据（SPI协议），将竞赛平台提供的逻辑分析仪探针夹连接至关键技术实训台的“SPI0_M0SI、GND、SPI0_CLK、SPI0_CSn”探针输出脚，根据逻辑分析仪的协议分析功能，将SPI总线的具体数据填入下面作答区的划线处，采样时间为100ms、分辨率分为1ms。作答区：SPI总线的数据（用Ascii字符表示，每个字符用空格分开，不加单引号）：任务二：物联网传输层部署（15分）一、 任务要求按照任务说明中的描述对系统传输层各个设备进行安装、连接、配置、调试，完成系统传输层的部署,使系统传输层连接通畅并保证各个设备能正常工作。二、 任务说明1、局域网链路连接与配置（1） 传输层连接拓补结构在提供的系统设备基础上，根据下面的业务技术要求，用MicroSoftVisi。画出传输层局域网的拓补图，并实现连接。2个超高频RFID读写器（1#、2#）通过串口服务器连接至交换机；三个摄像机（1#、2#、3#）通过无线方式连接至交换机；关键技术实训平台通过网线连接至无线路由器；无线路由器直接连接至交换机；服务器（兼工作站）、1#开发机、2#开发机直接连接至交换机；非接触式读卡器（D8）连接至工作站；ZigBee主模块连接至2#开发机的COM1；其余ZigBee模块与主模块采用点对点的连接方式。说明：画好的网络拓补图以“拓补图+组号”来命名文档（如：组号为1,则文档命名为“拓补图doc”），存放到开发机1的“D:\提交资料\任务2”目录下。注意：窗帘供电为强电，均已连接好并引出弱点控制线，请勿触碰窗帘的供电继电器。（2） 局域网各设备IP配置表按照表3-1对局域网中各设备配置IP地址。这里的【组号】指的是参赛选手抽签到的组号，如您抽取到组号是1,并设无线路由器的主机标识为1,则无线路由器的IP地址是192.168.1.1。

表3-1局域网设备IP配置表序号设备名称设备接口设备IP地址备注1无线路由器RJ45192.168.【组号】.1配置详见本节第三条2服务器兼工作站RJ45192.168.【组号】.23开发机1RJ45192.168.【组号】.34开发机2RJ45192.168.【组号】.45摄像机1Wfi192.168.【组号】.5使用“D:\竞赛资料\任务2\网络摄像机，中的工具进行配置。（需要进行安装，安装后见桌面工具图标mi)6摄像机2Wfi192.168.【组号】.6同摄像机17摄像机3Wfi192.168.【组号】.7同摄像机18串口服务器RJ45192.168.【组号】.8配置详见本任务第二小节9关键技术实训平台RJ45192.168.【组号】.9（3）无线路由器配置说明在浏览器上，按照表3-2中的参数对无线路由器进行参数设置。表3-2无线路由器参数配置表序号设备参数值1无线网络名SSIDnewland【组号】2无线网络密钥按每组提供的《参数配置表》中指定配置3无线加密模式WEP加密模式（128Bit）4无线物理信道按每组提供的《参数配置表》中指定配置5路由器IP地址同局域网IP配置表中无线路由器IP地址说明：这里的【组号】指的是参赛选手抽签到的组号；路由器的默认IP地址为“192.168.0.1”,默认密码为空。

2、RFID读写器-串口服务器链路连接与配置参照“D:\竞赛资料\任务2\串口服务器，中的串口服务器相关配置工具及配置说明文档，完成该设备配置的相关任务，具体要求如下：按表3-1要求的IP地址配置串口服务器的IP地址；按表3-3对串口服务器与相关设备进行正确连接；在工作站PC上安装串口服务器的相关驱动；对串口服务器的端口号、波特率等参数进行配置。表3-3串口服务器连接配置表序号设备连接端口端口号及波特率工作模式11#RFID读写器Serial1COM3，57600应答模式22#RFID读写器Serial2COM4，57600应答模式说明：串口服务器默认IP地址为“192.168.1.254”，默认密码为“11111”，RFID读写器的相关配置工具参考竞赛资料中的"D：\竞赛资料\任务2\超高频RFID读写器”内容。（注意：切勿将串口服务器的IP地址与网关地址设定到不同网段）3、烟雾、火焰传感器连接将火焰、烟雾传感器的输出分别连接至关键技术平台的“DI5、DI6”外扩开关量输入端子上（见图3-2）。说明：两个传感器由实验台的24V供电，通过提供的插头线夹与供电导线连接。图3-2数字输入端子任务三：物联网感知层设计开发（20分）一、任务要求按照任务说明中的描述要求，利用ZigBee无线传感网部分的硬件设备、相关程序及工具，完成程序的下载及配置，建立无线传感网；利用无线传感网部分的硬件设备以及提供的IAR工程代码的基础上，实现任务说明中的要求。完成的项目工程代码要求保存到工作站的“D:\提交资料\任务3”目录下。二、 任务环境1、 硬件资源：PC机、1个ZigBee协调器（主控器）模块、6个传感器模块（温湿度、光照、人体、可燃气、火焰、空气质量）、3个继电器模块、1个电表抄表模块、1个数据通讯模块。2、 软件资源：见“D:\竞赛资料\任务3”。三、 任务说明1、ZigBee无线传感网模块程序下载与配置将“D:\竞赛资料\任务3\ZigBee烧写配^ZigBee烧写代码'中提供的程序分别下载到ZigBee协调器（主控器）、温湿度传感器模块、光照传感器模块、人体传感器模块、可燃气传感器模块、火焰传感器模块、3个继电器模块、电表抄表模块中（附带的下载工具在“D:\竞赛资料\任务3\ZigBee烧写配S\\ZigBee下载器”中，选手自行安装该下载工具“SmartRFFlashProgrammer”）；按表3-4所给定的参数配置任务要求，完成对主控器、传感器模块、继电器模块及电表抄表模块的参数配置。表3-4点对点参数配置设备参数值传感器模块（共5个）网络号（Pan_id）按《参数配置表》要求信道号(Channel)按《参数配置表》要求发送地址自定义继电器模块（包括电动窗帘模块）网络号（Pan_id）按《参数配置表》要求信道号(Channel)按《参数配置表》要求继电器序号取值范围6-10接收地址自定义电表抄表模块网络号（Pan_id）按《参数配置表》要求信道号(Channel)按《参数配置表》要求发送地址自定义接收地址自定义主控器网络号（Pan_id）按《参数配置表》要求信道号（Channel）按《参数配置表》要求发送地址自定义接收地址自定义说明：设备的下载、配置及相关操作说明文档参阅“D:\竞赛资料\任务3\ZigBee烧写配置”中的资料；下载配置完成后，将ZigBee主控器模块连接到PC机；利用“D:\竞赛资料\任务3\无线传感网演示”文件夹下的程序验证Pan_id、Channel及各种传感的数据。2、ZigBee传感网传感器代码设计按照“D:\竞赛资料\任务3\空气质量传感器目录下提供的源代码，完善空气质量传感器的设计。设计要求：在提供的空气质量传感器模块工程代码中，完善空气质量传感器的数据传输处理函数“send_sensor（）”（主文件中），要求该函数按如下格式将数据发送至主模块:HeadTypeLenDataCountChk0xFF0xFD0x040x040xXX0xXX保留保留Count[L]Count[H]0xXX其中：Head:2个字节，传感器端数据发送的固定头，固定为FFFDType：1个字节，传感器数据类型的标识，04为空气质量传感器的数据Len：1个字节，为传感数据长度（统一为04）Data：4个字节，前2个为电压的ascii码值，后两位无效，如3233xxxx表示2.3vCount：2个字节，传感器发送数据的次数（16位无符号数低端模式，低位在前，高位在后），初始值为0,每发送一次次数自动加1,溢出后归零Chk:从Head至Count校验值（相加取低8位）参照表3-4传感器模块的配置要求进行参数配置，加入已经建立的传感网。利用“D:\竞赛资料\任务3\无线传感网演示文件夹下的程序验证查看空气质量传感器的数据和发送的次数。3、数据通讯模块程序的开发和实现利用“D:\竞赛资料\任务3\数据通讯验证，中提供的源代码，完成数据通讯模块程序的开发。设计要求：在提供的数据通讯验证工程代码中，完善数据通讯模块接收到命令后的处理函数“data_reply（）”（主文件中），要求该函数实现的功能为：（1）接收如下格式的主模块命令（ZigBee数据）:HeadLenDataChk0xFA0xFDnData1Data2Datan0xXX其中：Head:2个字节，终端数据的固定头，固定为FAFDLen：1个字节，为所接收的Data数据长度值Data：n个字节，上位机实际传送的数据chk:从Head至Data结束校验值（相加取低8位）（2） 将所接收的数据域①atal、Data2、„Datan）每个字节加0x11，如:［Data］为：0x010x020x030x04，则处理后的响应数据［Rdata］应为：0x120x130x140x15；（3） 按如下格式将数据域处理后的的结果发送给主模块：HeadLenRdataChk0xFA0xFDnRdata1Rdata2Rdatan0xXX其中：Head、Len、Chk:含义同接收的格式RData：n个字节，处理后的响应数据参照表3-4继电器模块的配置要求进行参数配置，继电器序号设为11,加入已建立的传感网;通过“D:\竞赛资料\任务3\无线传感网演示文件夹下的程序来验证ZigBee数据通讯的正确性，要求通讯正确、数据处理正确。1.SPI数据分析，安卓实训平台数据，截图保存。2.增添用户卡，上点。3•网线连接/组网/调试/传感器接线。4•组网各设备通过软件查看是否互通，并截图，注意网络设备名称。5•无线摄像头拍照截图。6.Zigbee烧写配置组网，传感器数据采集（完善代码）并加入到网络中。7•跑马灯（当按键时从左到右依次亮——全亮——从右到左依次灭，当松开键时停止跑马,当重新按下时从上次停止的地方开始跑马）。任务四：物联网Android平台应用设计开发（25分）一、任务要求按照任务说明描述的要求，新建Android应用工程，利用提供的相关接口文件（jar、.so文件）及其说明文档，在关键技术平台上实现图书馆环境监控、IC卡充值环节业务需求。完成的项目工程代码要求保存到工作站的“D:\提交资料\任务4”目录下。说明：在PC上开发的Android应用程序可以通过实验台内置的SD卡拷贝到Android平台上（工具箱里配备了SD卡读卡器）。二、 任务环境1、硬件资源：物联网关键技术实训台。本任务要求任务一中烟雾、火焰传感器已连接至物联网关键技术实训台的对应端口。2、软件资源：接口文件（jar、so文件）及其说明文档见竞赛资料中的“D:\竞赛资料\任务4”。三、 任务说明1、 图书馆环境监控新建Android项目，利用提供的软件资源，参照“D:\竞赛资料\任务4\任务说明文档\题1任务说明.pdf”文档要求，完成宿舍环境监控程序的开发。设计要求：通过ModBus数据采集模块，实时采集宿舍的温度、光照、火焰、烟雾参数值，在界面中显示；当实时的温度超过预设温度时，空调自动开启（关键技术台上的电机转动），若温度在预设温度之内，空调关闭（关键技术台上的电机停止转动）；当烟雾、火焰等传感器发生报警，以“时间+报警信息”通过TCP协议将报警信息发送至PC端上。（提示：本题第三步要配合任务五第2题的第一步进行）2、 IC卡充值环节新建Android项目，利用提供的软件资源，参照“D:\竞赛资料\任务4\任务说明文档\题2任务说明.pdf”文档要求，完成IC卡充值程序的开发。设计要求：Android应用端接收来自POS机上的磁条卡的ID号、转账金额（1000元），要求在界面中显示卡号与转账金额；把转账金额（1000元）写入到IC卡上，要求在界面中显示IC卡的ID号、学号、姓名、当前余额。IC卡存储信息如表3-5所示；表3-5IC卡存储信息对照表扇区块卡中存放的值140学号（字符型,gb2312）141姓名（字符型,gb2312）142当前余额（整型，gb2312）说明：IC卡中，各存储位置的密钥为默认密钥（FFFFFF）•在POS机打印充值小票。充值小票（包含磁条卡号码后4位，本次扣款金额、当前操作时间）小票格式示例如下:********充值小1票********卡号：***5678扣款金额：1000兀*2013-03-3012:30:31*********谢谢車顾********提示：选手在P0S机上刷磁条卡，输入转账金额（1000元），利用程序接收“卡号、转账金额”信息；单击【读取I