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序號

類別

貨物名稱

數量

1

框架

智慧工廠沙盤框架模型

1

2

主控

Cortex-A9網關（板載WIFI/BT二合一模塊、7寸電容式液晶觸摸屏）

1

3

ZigBee協調器通訊模塊

1

4

數據管理終端

1

5

無線路由器

1

6

原料

加工檢驗包裝存儲運輸

立體庫位

2

7

堆垛機

2

8

傳送臺

5

9

堆垛機智能控制器

2

10

雕刻機

1

11

雕刻機智能控制器

1

12

智能機器臂

3

13

傳送帶（含紅外對射傳感器和道閘）

4

14

殘次品檢測系統（含CCD攝像頭、檢測裝置）

1

15

貼標機

1

16

二維碼/RFID高頻讀卡裝置

1

17

智能通訊節點

5

18

智能通訊設備（智能通訊節點+驅動板）

4

19

AGV小車

2

20

工廠環境監控

點陣大屏

1

21

通風扇

1

22

溫濕度傳感器

1

23

二氧化碳傳感器

1

24

粉塵傳感器

1

25

光照傳感器

1

26

氣壓傳感器

1

27

WiFi網絡攝像頭

1

28

照明燈

1

29

軟件

ZigBee傳感器無線傳輸綜合軟件

1

30

機器視覺殘次品檢測軟件

1

31

生產線作業管理APP

1

32

生產線Web可視化監控平臺

1

33

其他

附件（電源、線纜、插排等）

1批

名稱

參數要求

數量

智慧工廠應用實訓系統

一、整體要求

要求包含原料立體倉庫、加工雕刻、機器視覺分揀、貼標包裝、成品立體倉庫五個區；生產線作業管理APP、生產線可視化監控平臺兩個軟件系統；ZigBee一種無線通信技術。

要求必須包含4行*6列立體倉庫、堆垛機、機器視覺檢測儀、多自由度機器臂、流水線傳送帶、AGV流轉小車、加工雕刻機、貼標機、二維碼識別器、光電傳感器、環境傳感器等工業制造裝備。

要求每個工業制造設備都配備智能通訊節點，用于自動化控制和ZigBee組網傳輸。

要求能夠通過C#上位機應用軟件自由設置智能通訊節點的ZigBee信道、PANID、以及唯一識別編碼。

要求配備本地數據中心管理終端、智能網關、機器視覺檢測儀。

管理終端采用ubuntu16.04版本，包含web服務端、MQTT broker、數據庫、以及Spring框架的生產可視化監控平臺軟件系統等。

網關采用Cortex-A9網關，Linux和Android雙系統，可一鍵切換。運行Android生產線作業管理APP，管理工業制造設備，與加工流程自定義；通過MQTT協議、HTTP協議與數據中心管理終端進行信息交互。

采用python語言，人工智能圖像處理算法對加工物品進行殘次品檢測，必須支持圓形和方形檢測，同時支持MQTT通訊協議，接收檢測命令反饋檢測結果，可通過MQTT客戶端軟件工具進行測試驗證。

沙盤尺寸不小于3.6m*2.5m*0.76m。

二、設備要求

1. 本地數據中心

1）Cortex-A9網關（1個）

核心板資源：

（1）CPU：Cortex-A9四核心的Samsung s5p4418，主頻1.4GHz；

（2）GPU：MAIL-400，3D圖形加速

（3）內存: 1GB DDR3；

（4）EMMC: 8GB；

（5）核心板+底板設計：核心板加裝屏蔽罩，郵票孔方式與底板連接，抗干擾能力更強，比插針式更穩定可靠。要求引出核心板信號線，不少于188PIN。

底板資源：

（1）LCD接口：7寸IPS電容屏（16:9），分辨率1024×600；

（2）USB接口：2路USB_HOST 2.0輸出，1路USB OTG；

（3）Ethernet接口：核心板內置千兆IP，外加不超過3RMB的PHY芯片即可，支持10/100/1000M，RJ45接口；

（4） 串口：2路3線RS232，1路TTL接口，1路RS485，1路Bluetooth；

（5）CAN總線接口：1路；

（6）RS485總線接口：1路；

（7）HDMI 接口：HDMI1.4a，最大支持1920*1080高清數字輸出;

（8）LVDS液晶屏接口：單通道，最大支持1920*1080；

（9）攝像頭接口：1路CMOS并行接口，最大支持800萬像素；

（10）AV接口：1路模擬視頻母口輸入；

（11）外部存儲擴展接口：SD卡、TF卡接口；

（12）音頻接口： 1路MIC輸入，1路1. 8w喇叭；

（13）按鍵：1個復位按鍵、1個休眠喚醒按鍵，2個音量鍵；

（14） 藍牙WiFi：板載藍牙WiFi二合一模塊，WiFi符合IEEE802.11 b/g/n；藍牙協議標準符合BT4.2；

（15）Mini PCIe接口：標準可插入4G通信模模塊；

（16）24Pins應用擴展接口：用于處理器外設接口擴展功能，包含3路串口、1路PWM、1路IIC、1路ADC、8個GPIO，5V電源。

2）ZigBee協調器模塊（1個）

采用CC2530單片機的射頻通信與ZStack協議棧的方案，具備Zigbee建網、節點入網申請驗證、路由信息維護、以及采集控制傳輸的功能。

板載PCB天線，通過TTL UART外設接口與A9網關 UART連接。

實時接收ZigBee傳感器采樣信息，并上報給上位機網關；同時接收網關下發的指令，通過ZigBee網絡傳輸給對應的傳感器節點。

供電電壓：DC3.3V。

3）數據中心管理終端（1套）

包含主機、顯示器、鍵盤、鼠標以及對應的軟件系統。

采用Windows 7以上操作系統，虛擬機采用Ubuntu16.04操作系統版本，運行Web服務端程序、MQTT Broker、mysql5.5以上數據庫、以及SpringMVC+MyBatis框架的生產可視化監控平臺軟件系統。

CPU主頻：不低于2.8GHz；

內存容量：不低于4GB(DDR3)；

硬盤類型：不低于100G。

4）無線路由器（1個）

支持有線、無線連接，DHCP自動分配IP地址。

2.工業制造類設備

1）立體倉庫（2套）

位于原料倉庫區和成品倉庫區。

框架結構采用20mm*20mm鋁合金方管型材設計。

總體長寬高尺寸：1000mm*600mm*600。

庫位數量：四行六列，共24個庫位。

每個庫位尺寸：寬*高=91mm*67mm。

2）立體倉庫堆垛機（2套）

用于原料和成品立體倉庫區貨物的存取。

采用三軸直線絲桿滑臺，滾珠絲杠直線滑臺模組密封防塵；

具有x、y、z三個運動行程，行程尺寸：1000mm、400mm、300mm。

絲桿滑臺采用3個閉環57規格步進電機驅動，機身長81mm；

轉矩：2.3N，步距角：1.8度（二相），

出線方式：二相四根引出線，黑色A+，綠色A-；紅色B+，藍色B-。

采用3個步進電機驅動器驅動二相四線步進電機，電流4.2A；

可檢測脈沖信號，支持3.3V、5V、24V；

細分數：6400細分；

供電電壓：DC9V-24V。

具有x、y、z三個軸的金屬探測器原點探測限位開關；

檢測距離：3mm；

遲滯距離：小于10%檢測距離

最小檢測物：0.8*2mm

額定電壓：DC10-30V。

出線方式：三線制，電源正、負、信號。

單元貨物重量：1g-1000g；

提升速度：5m/min

定位精度：±5mm

供電電壓：DC 24V。

3）傳送臺（5臺）

使用直流電機驅動器，可正反轉，實現托盤周轉。

安裝有紅外對射式限位開關檢測到托盤，電機停止轉動。

供電電源：DC12V

4）立體倉庫控制器（2套）

CPU： Cortex-M3內核處理器；

具有2相4線步進電機驅動接口；

可調試步進電機驅動器控制（寬電壓，脈沖速度可調）；

可擴展四路控制；

采用金屬探測傳感器實現庫位檢測；

通訊方式： ZigBee無線通訊；

供電電壓：DC12V。

5）工業柔性機械手（3臺）

可以實現伸縮、旋轉、抓放等多自由度控制。

主要由機械臂、電控板、機械手組成。

機械臂主要由全鋁合金機械臂，行星減速步進電機、AB相光電編碼器、鋁合金聯軸器、軸承等組成。電機帶有編碼器，具有位置閉合控制，重復精度大大提高。可安裝柔性機械手、吸盤機械手、手型機械手，根據應用場合選型。

機械臂負載能力：500g

機械臂重量：3.14Kg

采用3個步進電機驅動機械臂三個軸，每個步進電機二相四線。每個步進電機帶有編碼器輸出。

編碼器輸出線：3線。

機械手采用MG996舵機控制機械手張開閉合。

手爪采用兩面帶齒結構，使手爪抓取物件更牢固穩當。

舵機出線：三線制，電源正、負、信號。

電控板采用Cortex-M3以上內核微控制器，4路LV8731V驅動模塊驅動機械臂電機，板載OLED顯示屏，支持串口控制、CAN控制、按鍵控制等方式。

手爪采用兩面帶齒結構，抓取物品更牢固，采用舵機控制。

額定電壓：DC12V

額定電流：5A

 6）激光雕刻機（1臺）

采用激光雕刻機完成在原材料上雕刻不同圖案。激光發生器在頂部有按鍵，可以開啟或者關閉激光發送，在調試或者不需要雕刻時可以關閉激光發生器以防止出現意外。

采用兩項四線42步進電機驅動，X軸采用兩個步進電機，Y軸采用一個；

采用20MM*20MM鋁合金型材及亞克力材料制作，具有質量輕，強度高；

采用Cortex-M3內核處理器；

內置圓形、方形等多種雕刻算法可通過命令或者按鍵直接雕刻；

激光雕刻采用內置風扇冷卻；

步進電機驅動器驅動：TB6600 32細分 4.0A；

通信方式：ZigBee

機身尺寸：40CM*35CM*23CM；

雕刻尺寸：30CM*21CM；

激光功率 : 3.2W;

供電電壓 : DC12V。

7）傳送帶（4套）

實現產品在加工、檢驗、包裝環節的自動運輸、自動停止功能。

輸送帶：綠色PVC，耐油、耐腐蝕、防靜電；

機架：不銹鋼、鋁型材，高度可調；

托輥滾筒，支撐上方皮帶，減少摩擦阻力，保證運輸速度更快更平穩；

具有紅外對射一對，物品傳輸至探測器中間，皮帶自動停止；

具有道閘一個，阻擋物品。

采用減速直流電機控制傳送帶道閘，轉速18轉/分鐘；

工作電壓：DC12V。

采用紅外漫反射光電開關檢測傳送帶物品到位，型號：歐姆龍E3Z-D82；

具有靈敏度調節器，檢測范圍可調，動作轉換開關可調，常開/常閉可調。

8）包裝貼標機（1套）

由光纖檢測器、行程開關、供紙盤、電機、收料桶組成；

可調節供紙盤，可根據實際需求調節松緊；

收料滾輪，自動收料；

光纖檢測器，精度高，可手動調節能夠檢測不同長度標簽；

二維碼標簽采用30MM圓形標簽

電源：AC 220V 60W

配用氣壓：0.4MPa

貼標精度：± 1mm

機身尺寸：550x350x600MM

9）二維碼讀卡器（1套）

感應距離：3-15cm

讀卡速度：<0.2秒

輸出格式：韋根、RS485等

尺寸：86*86MM

工作電壓：DC12V

10）LED點陣顯示屏（1個）

設備信息：75 單色室內高亮LED；

紅色8字LED點陣，滾動顯示；

11）AI機器視覺檢測儀（1套）

主要由夜視CMOS攝像頭、AI主板、LCD顯示屏組成。

采用python語言編程，OpenCV視覺庫進行圖像處理，識別視頻范圍內加工零件的形狀是否合格；

采用MQTT消息發布訂閱模式接收數據中心的檢測請求，并反饋殘次品信息。

工作電壓：DC5V。

3.通訊類設備

1）智能通訊節點（5個）

功能：將有線的工業現場總線、I/O接口轉換為無線通信方式，同時將現場傳感器數據轉換為無線通信數據，或將無線通信數據轉換為現場總線數據，達到現場傳感設備的遠程實時監測與控制。

硬件：采用Cortex-M3微控制器，具有9組標準通信接口，5組RJ12電話線接口、4組RJ45以太網接口，包含RS232、RS485、CAN、IIC、SPI、4-20mA模擬量、I/O輸入輸出等多種有線信號，可通過扁平電話線、扁平網線直接與實際工業傳感器或外設連接，進行傳感器采集與執行器控制。

分別用于3個機械手、2個AGV小車的聯網控制。

標配0.95寸顯示屏，分辨率128*64；

無線通信方式：ZigBee；

工作電源：DC12V供電。

2）智能通訊設備（4套）

由智能通訊節點和采集驅動板組成，用于工業傳感器、貼標機、路燈、傳送帶、LED點陣顯示屏、非倉庫區傳送臺、二維碼讀卡器的遠程采集控制。

標配2.4寸顯示屏，顯示ID、組網狀態、數據收發狀態。

驅動板支持6路開關量輸入、2繼電器輸出，6路電機輸出，2路舵機輸出，1路RS232總線，1路RS485總線，1路TTL串口，通過RJ12電話線接口、RJ45以太網接口和扁平網線與智能通訊節點連接。

4.運輸類設備

1）AGV智能小車（2臺）

組成：由磁導航傳感器、高頻RFID讀卡器、核心控制板、直流減速電機、鋰電池供電板、傳送臺以及ZigBee智能通信節點組成。

采用Cortex-M3內核處理器，實時處理磁導航傳感器，驅動直流減速電機實現前進、后退、左轉、右轉行駛；控制RFID讀卡器讀取鋪設在路面的RFID標簽值，讀卡停車；控制車載傳送臺正轉、反轉實現托盤流轉；通過ZigBee模塊與智能網關協調器組網傳輸，實現車輛位置信息的上傳以及接收命令控制傳送臺轉動。

5.工廠環境監測設備

1）空氣溫濕度傳感器（1個）

溫度范圍：-20~65℃

濕度范圍：0~100%RH

刷新時間：1s

輸出信號：RS485

通訊協議：Modbus

供電電壓：DC 12V。

2）二氧化碳傳感器（1個）

測量范圍：400~5000PPM

輸出信號：RS485

通訊協議：Modbus

供電電壓：DC 12V。

3）粉塵傳感器（1個）

檢測PM2.5、PM1.0、PM10等不同的顆粒物

輸出信號：RS485

通訊協議：Modbus

供電電壓：DC 12V。

4）光照傳感器（1個）

測量范圍：0~65535Lux

輸出信號：RS485

通訊協議：Modbus

供電電壓：DC 12V。

5）氣壓傳感器（1個）

測量范圍：0~120Kpa

輸出信號：RS485

通訊協議：Modbus

供電電壓：DC 12V。

6）通風扇（1個）

繼電器輸出控制。

供電電壓：DC12V

7）路燈（若干）

繼電器輸出控制。

供電電壓：DC12V

6.視頻監控設備

1）WiFi網絡攝像頭（1臺）

用于視頻監控，通過控制云臺上下左右移動，以觀察智慧工廠內各個角落狀況及抓拍。

通信方式：WiFi、以太網。

三、軟件要求

詳細配套軟件資源包含如下：

1.ZigBee傳感器組網綜合應用程序（1套）

實現ZigBee網絡的建立、節點的自動組網、節點休眠與喚醒、節點之間數據傳輸、傳感器節點的采樣與傳輸、以及執行節點的傳輸控制等功能。

符合IEEE802.15.4標準規范，頻段范圍2.045G~2.484G；

支持TI Z-Stack 2007協議棧；

支持多任務處理；支持星形、樹型、網狀三種網絡拓撲結構；

支持Packet Sniffer抓包分析儀；

支持串口調試上位機軟件Z-Tool；

支持IAR for EW8051集成開發環境；

支持第三方SmartRF Flash燒寫工具；

同一個工程編譯ZigBee網絡所有節點程序，包括協調器、路由器和傳感控制終端節點。

2. 機器視覺檢測軟件（1套）

采用Python語言，內嵌MQTT協議，接收網關發布的檢測消息，調用OpenCV機器視覺庫對視覺區域內的物品形狀進行檢測，同時發布檢測結果。

開發環境：Pycharm

語言：Python。

3. 生產線作業網關管理APP（1套）

網關采用Android操作系統，運行“生產線作業管理APP”。網關與管理終端位于同一個局域網時，可與生產線可視化監控平臺互聯互通。

功能需求：

采用串口編程與ZigBee協調器進行數據交互，獲取工業制造設備運行狀態、以及發送控制命令。

采用MQTT協議獲取監控平臺工單，控制AGV小車按照原料、加工、檢驗、包裝、成品的路線完成工業制造流程。根據小車到達位置信息，控制工業設備按照后臺邏輯驅動控制器動作，并實時接收反饋，依次驅動下一個設備，實現加工環節的流暢運行。加工過程數據，通過Restful API接口反饋給監控平臺。

要求軟件具有語音提醒功能，如工單接收提醒、異常加工提醒、執行器未實時反饋信息的提醒等。

要求軟件包含原料區、加工區、校驗區、包裝區、成品區以及系統設置六個功能模塊。主界面能夠顯示網關連接監控平臺的狀態。

系統設置模塊要具備AGV小車位置信息與卡號綁定的功能，傳感器信息一鍵同步至服務器的功能，已添加設備手動調試、修改、刪除的功能，機械手運動坐標調節的功能，環境類傳感器聯動策略功能，以及連接服務器的配置功能。

五個作業區都要具備工業設備執行邏輯順序可編輯功能，可靈活添加傳感器、工業設備，具備點選設備更換邏輯順序、或刪除等功能。

要求能夠控制機械手伸縮、旋轉、抓放，控制堆垛機運動，控制貼標機在物品上貼標簽，控制車輛駛停，控制傳送帶啟停等功能。

開發環境：Android Studio

語言：Android

通訊協議：MQTT協議、HTTP協議Restful API接口。

4. 生產線Web可視化監控平臺（1套）

平臺部署在管理終端中，管理終端采用windows7以上操作系統，虛擬機ubuntu16.04操作系統，部署web應用服務器、MQTT Broker、mysql數據庫、以及運行生產線Web可視化監控平臺。

可以在局域網內通過瀏覽器訪問平臺查看工業生產狀況。

功能要求：

1）要求具有系統管理、庫位管理、工單管理、設備管理、以及視頻監控等功能模塊；

2）要求平臺主頁具有沙盤實時動態視圖，工單形狀與數量信息，原料與成品庫存信息，殘次品統計餅狀圖，加工數量柱狀圖，環境實時采樣數據。

3）要求主頁具有一鍵操作的功能，包括一鍵下單，一鍵清空成品庫，一鍵添加原料庫。

3）要求可設置立體庫位的層數、X坐標、Y坐標，以及庫位占用情況。

4）要求可查看工單編號、工單數據、工單數量、以及生產狀態。

5）要求可實現小車位置跟蹤，查看工廠環境信息，加工信息可查。

6）要求能夠添加攝像頭，可在頁面實時瀏覽工廠內情況。

參數要求：

1.平臺前端采用最新的HTML5編程技術，使用Bootstrap作為前端UI框架，自帶全局CSS設置，內嵌JQuery插件，使用echarts圖表庫，實現網頁上各種動態圖表；使用mqttJS作為消息即時傳輸等；滿足了物聯網項目多樣化的前端顯示效果。

2.后臺主要采用了Spring容器、Spring MVC框架、MyBatis ORM框架集成，采用Maven構建項目管理，保證了項目運行的健壯性和穩定性。

4. 平臺提供標準的Restful API接口，網關可通過調用接口實現網關信息、網關下傳感器信息的同步，支持二次開發。

5.平臺采用MQTT協議,標準的JSON數據包實現信息在網關、WEB之間傳輸。

6. 開發環境

開發環境：IDeaUL2016

開發語言：JAVA

通訊協議：MQTT協議、HTTP協議Restful API接口

 四、課程資源

該實訓系統主要提供工業設備的綜合實訓開發，案例不少于10個，如：

（1）AGV車輛運輸系統實訓開發：包含功能概述、系統組成、硬件電氣連接說明、控制原理說明、AGV小車尋跡控制、Android網關軟件流程處理、車輛遠程控制、道路RFID標簽遠程讀取、系統測試；

（2）立體倉庫堆垛系統實訓開發：包含功能概述、系統組成、硬件電氣連接說明、控制原理說明、堆垛機倉儲存取控制、Android網關軟件流程處理、堆垛機遠程控制、系統測試；

（3）工業多自由度機器臂系統實訓開發：包含功能概述、系統組成、硬件電氣連接說明、控制原理說明、多自由度控制、Android網關軟件流程處理、機器臂遠程控制、系統測試；

（4）流水線傳輸系統實訓開發：包含功能概述、系統組成、硬件電氣連接說明、控制原理說明、傳送帶到位檢測與控制、Android網關軟件處理、傳輸帶遠程控制、系統測試；

（5）激光雕刻系統實訓開發：包含功能概述、系統組成、硬件電氣連接說明、控制原理說明、激光雕刻機控制、Android網關軟件處理、激光雕刻遠程控制、系統測試；

（6）貼標機打包模擬系統實訓開發：包含功能概述、系統組成、硬件電氣連接說明、控制原理說明、Android網關軟件處理、貼標機遠程控制、系統測試；

（7）提供機器視覺實驗案例不少于3個，如OpenCV環境搭建、形狀識別、顏色識別等；

（8）提供二維碼識別實驗案例

（9）提供工業級RS485傳感器遠程采集與控制。

（10）提供工業互聯網Web信息管理開發實訓案例不少于5個，如SpringMVC+Mybatis環境搭建、工廠用戶登錄、工廠庫存及訂單查詢、工件信息統計圖展示、工廠環境實時監測等。

1套