모래판에는 모래판 모드로 나타나며 모래판 모형, 스마트 차량 관리 시스템, 차량 추적 시스템, AI 스마트 주차장 시스템, ETC 제어 시스템, 스마트 커뮤니티 시스템, 도시 환경 모니터링 시스템, 도시 조명 제어 시스템, 위험 구간 경보 시스템, 교통등 지시 시스템, 차량 흐름 검측 시스템, 중앙 제어 시스템, VR 가상 현실 체험 시스템, 모바일 단말기 제어 시스템, 스마트 게이트웨이 시스템, 사물 인터넷 클라우드 서버로 구성된다.장면은 주로 스마트 버스 제어, 교통 표시등, ETC 제어 시스템, 스마트 주차장, 위험 구간 감시, 환경 모니터링, 사물 인터넷 응용, 스마트 가로등, 차량 흐름 모니터링, 차량 번호판 식별, 차량 위치 확인 등을 포함하며, 장면에 대응하는 기능의 센서와 집행기를 배치한다.모래판은 다음과 같은 기능을 종합적으로 구현하고 실현한다: 스마트 커뮤니티, 스마트 교통, 스마트 주차장, 환경 모니터링, 물리망 응용, 경로 계획 및 VR 가상현실 응용 등.그 중 스마트 교통은 주로 모래판 위의 도로망, 버스와 주차장으로 구현되며, 기타 기능은 각각 모래판 위의 구체적인 구역에 대응한다.이 시스템에 대한 전면적인 학습을 통해 학생들이 제로베이스에서 시작하여 스마트 도시 분야에서 사물인터넷 기술의 응용과 개발을 점차적으로 이해하도록 지도하는 동시에 현대 도시의 교통 체증, 도로 사고, 주차난, 도시 소방, 대중 교통수단 관리, 지역 사회 안전, 도시 조명 관리, 교통 뺑소니, ETC 요금 등을 해결하기 위해 기술 해결 방안을 제공했다.

그림 1 제품 실물도

모래판의 지능소형차는 AGV 자기네비게이션 방식으로 운행하는데 그중 모래판에서 소형차의 자기네비게이션에 제공하는 자기띠는 모래판로면 아래에 매설되여 모래판에서 자기띠를 볼수 없으며 모래판의 전반 미관을 파괴하지 않는다.

그룹망은 ZigBee 기술을 사용하여 상호 연결을 실현하는데, 그 중 ZigBee 부분은 CC2530 프로세서를 사용하고 독립적인 CC2530 모듈 노드를 제공하며, CC2530 노드 설치는 카드 플러그인 방식을 사용하여 어떤 도구도 사용하지 않고 노드를 분해할 수 있으며, 풀이나 나사로 고정할 필요가 없어 학생들이 쉽게 분해하고 2차 재구성할 수 있다.

VR 가상현실은 모래판의 체험도를 증가시켰다. 스마트카의 첫 번째 시각을 통해 스마트카가 모래판 모델에서의 운동 노선을 체험함으로써 이 모래판을 더욱 실제에 가깝게 한다.

그림 2 VR 스마트 도시 시스템 인터페이스

1.스마트 차량 관리 시스템

시스템은 완전한 버스 노선을 표시하고 일련의 스마트 정류장을 배치하며 스마트 정류장은 실시간으로 버스 위치와 버스 노선을 표시하여 사용자에게 최신 버스 위치를 제공하여 사용자가 적합한 버스를 선택할 수 있도록 한다;또한 사물인터넷 응용 시스템에서 온 실시간 환경 정보를 표시하여 사용자에게 최신 날씨 정보를 제공한다.

관련 장치: 스마트 카, 직렬 디스플레이, M3 노드 대시보드 및 ZigBee 통신 코어 보드 등의 구성 요소.

2. 차량 추적 시스템

이 시스템은 이미지 처리 기술을 결합하여 컴퓨터가 자동으로 모래판 속의 차량을 식별, 추적하고 위치 정보를 중앙 제어 시스템에 전송하도록 한다.이 시스템의 주요 기능은 특정한 표지 포지셔닝 기능, 운동 물체의 추적 등 기능을 포함한다.

관련 장치: USB 신호 확대 연장선, 이미지 위치 카메라 등 구성 요소.

3.ETC 제어 시스템

모래판에는 ETC 출입구가 딸려 있어 지나가는 차량에 대해 지능적으로 비용을 수취하며 인공적으로 간섭할 필요가 없다.차량의 모델, 필요한 서비스에 따라 요금을 받다.차량이 UHF (실제 ETC 읽기 및 쓰기 시뮬레이터) 카드 리더기 범위 내로 진입하면 UHF 카드 리더기는 자동으로 차량 정보를 읽고 실시간으로 사물 인터넷 응용 시스템에 피드백하며 응용 시스템이 스케줄링한다. ETC 시스템은 자동으로 전자 게이트를 제어한다. 차량이 통과할 때 게이트 난간이 자동으로 들어올리고 자동 요금이 시뮬레이션된다. 차량이 통과하면 난간이 자동으로 떨어져 무정차 요금이 부과된다.

관련 장비: 915M 초고주파 읽기 및 쓰기 모듈, ZigBee 통신 핵심 보드, 게이트 제어 모듈, 적외선 난반사 센서 등 부품

4. 스마트 커뮤니티 시스템

모래판에는 스마트 커뮤니티 시스템이 장착되어 있으며, 가정 소방 감지점의 상호 연결, 가정 경보, 단지 조사, 소방 자동 배치, 최적 노선 배치 및 소방 우선 통행 등을 통해 소방 위험의 첫 번째 시간 경보를 실현하며, 미래의 소방은 사물 인터넷 상호 연결에 구축된 스마트 소방이다.시스템은 적합한 위치에 사물인터넷 응용 검측 관련 센서를 배치하는데, 주로 연기, 가스, 화염, 인체 적외선 등 센서가 있으며, 센서 데이터 수집 후 ZigBee 무선을 통해 실시간으로 스마트 게이트웨이 시스템에 업로드하고, 스마트 게이트웨이 시스템 시스템은 해당 데이터를 종합하여 서버에 업로드하여 사물인터넷 응용 시스템 등이 정보를 획득하고 배치할 수 있도록 한다.

관련 설비: 스모그 센서, 가스 센서, 화염 경보기, 인체 적외선 센서 등 부품.

5.도시 환경 모니터링 시스템

이 시스템은 센서를 통해 실시간으로 환경 데이터를 수집하여 특수한 환경 상황에 부딪혔을 때 즉시 경보를 할 수 있다.센서는 485를 통해 노드 대시보드와 통신하며 Modbus 버스 프로토콜을 사용합니다.ZigBee를 통해 지능형 게이트웨이에 업로드하고 지능형 게이트웨이는 데이터를 모아 서버로 보냅니다.

관련 설비: 조명 센서, 공기 온도 습도 센서, PM2.5 센서, 풍속 센서 등 부품.

6.도시 조명 제어 시스템

모래판은 구간 량측에 가로등을 배치하여 진실한 가로등제어를 모의하고 지능가로등제어시스템은 지능제어모식과 시간대제어모식 두가지를 제공한다.

스마트 제어 모드: 시스템은 실시간 조명 데이터에 따라 가로등의 전체 제어를 진행한다.

시간 제어 모드: 미리 설정된 시간 매개 변수를 통해 가로등을 전체적으로 제어합니다.

관련 장치: M3 노드 대시보드, ZigBee 통신 코어 보드, 가로등 모듈과 같은 구성 요소.

7.위험구간 조기경보시스템

고속도로 구간에 위험 구간 모니터링을 설치하면 이상이 발생하면 국부 음광 경보를 촉발하는 동시에 이 구간의 경보 정보를 스마트 게이트웨이에 업로드하고, 스마트 게이트웨이는 이 구간에 대해 긴급 폐쇄 처리를 실시한다.

관련 설비: 음향 경보기, 단일 빔 적외선 대사 탐지기, 진눈깨비 센서, 무선 네트워크 카메라 등 부품.

8. 교통등 지휘체계

고정 시간 및 동적 조정 모드를 제공합니다.동적 조정 모드에서 시스템은 차량 흐름 크기에 따라 신호등의 시간 간격을 동적으로 조정할 수 있습니다.시스템은 또 중앙통제시스템에 배합하여 특정차량의 우선통과 등 기능을 실현할수 있다.

관련 장치: M3 노드 대시보드, ZigBee 통신 코어 보드, 교통 표시등 등의 구성 요소.

9. 차량 흐름 측정 시스템

사거리에 적외선만반사센서를 매설하여 지나가는 차량에 대한 계수를 계산하여 실시간으로 주요도로의 차량흐름량을 감시하고 제때에 교통정보판을 통해 교통정보통보와 조기경보를 진행한다.

관련 장치: M3 노드 대시보드, ZigBee 통신 코어 보드, 적외선 난반사 센서 등의 구성 요소.

10. 중앙 제어 시스템

작업자가 장치를 직관적으로 관리할 수 있도록 그래픽 인터페이스를 제공합니다.스마트 주차장 시스템 매개변수 설정과 실시간 모니터링, 교통 표시등 시스템의 매개변수 설정과 실시간 모니터링, ETC 서브시스템의 매개변수 설정과 실시간 모니터링, 환경 모니터링 스테이션 시스템의 실시간 모니터링, 위험 구간 시스템 모니터링, 사물 인터넷 응용 시스템 모니터링 및 각 시스템의 공동 스케줄링 등 기능을 실현한다.

관련 장치: 수직 터치 올인원 등 부품.

11. 모바일 단말기 제어 시스템

사용자는 휴대폰 단말기, PAD 또는 기타 안드로이드 기기를 통해 시스템에 액세스하여 실습 시스템 환경 정보, 버스 정보, 고속 구간 정보 등의 실시간 상태 조회를 실현할 수 있다.

관련 장치: 오픈 소스 모바일 터미널과 같은 구성 요소.

12.스마트 게이트웨이 시스템

사물 인터넷 클라우드 서비스 시스템을 기반으로 데이터 취합, 데이터 분석, 데이터 업로드 및 인터렉션 기능을 실현한다.게이트웨이는 스마트 버스, 교통 표시등, ETC 제어, 스마트 주차장, 위험 구간 감시, 환경 모니터링, 사물 인터넷 응용, 스마트 가로등, 차량 흐름 모니터링 등 시스템의 데이터를 실시간으로 취합하여 서버에 업로드하는 동시에 중앙 제어 시스템의 지령을 전달하여 각 시스템에 하달한다.

관련 설비: 사물인터넷 게이트웨이, 무선 조정기, 무선 공유기 등 부품.

프로젝트 배경:

현대 사회에서 컴퓨터 기술이 끊임없이 발전하고 정보화 응용 수준이 끊임없이 향상되면서 전통적인 도시 모델은 비교적 큰 충격을 받았다.민생, 환경보호, 공공안전, 교통, 도시서비스 등 방면의 지능화 수요가 날로 증가하고 있는데, 어떻게 선진적인 정보기술을 이용하여 도시의 지혜식 관리와 운행을 실현할 수 있는가, 나아가 도시 속의 사람들을 위해 더욱 아름다운 생활을 창조하고 도시의 조화롭고 지속적인 성장을 촉진할 수 있는가는 각 국가, 각 거대 기업의 새로운 사고 방향이 되었다.이런 배경에서 지혜도시건설이 생겨났다.이는 전통적인 의미에서의 도시를 신형의 지혜도시로 발전시켰을뿐만아니라 더우기는 지혜도시의 건설과 발전에 상대적으로 자질이 높은 기술인재의 양성에 대해 더욱 높은 요구를 제기하였다. 능력을 핵심으로 하는 과정체계를 구축하고 리론과정과 실제응용간의 련계를 강화하며 학생들의 실제손놀림능력을 양성하고 완벽한 실습훈련기지를 건립하는 등 수요도 이미 시급하다.

프로젝트 1: ETC 무주차 요금 시스템 장면

장면 소개: 모의 차량이 ETC를 사용하여 고속 톨게이트를 통과하는 장면.모래판에는 ETC 출입구가 딸려 있어 지나가는 차량에 대해 지능적으로 비용을 수취하며 인공적으로 간섭할 필요가 없다.차량의 모델, 필요한 서비스에 따라 요금을 받다.차량이 UHF (실제 ETC 읽기 및 쓰기 시뮬레이터) 카드 리더기 범위 내로 진입하면 UHF 카드 리더기는 자동으로 차량 정보를 읽고 실시간으로 사물 인터넷 응용 시스템에 피드백하며 응용 시스템이 스케줄링한다. ETC 시스템은 자동으로 전자 게이트를 제어한다. 차량이 통과할 때 게이트 난간은 자동으로 들어올리고 자동 요금을 시뮬레이션한다. 차량이 통과하면 난간이 자동으로 떨어져 무정차 요금을 실현한다.

관련 장치: 직렬 디스플레이, 915M 초고주파 읽기 및 쓰기 모듈, M3 노드 대시보드, ZigBee 통신 코어 보드, 게이트 제어 모듈, 적외선 난반사 센서 등의 구성 요소.

프로젝트 2: 구급차가 차량 흐름에 갇힌 장면

장면 소개: 환자를 태운 구급차가 길목이 막혀 정체되어 시스템이 자동으로 조절하여 순조롭게 통과하고 병원에 도착하는 장면을 시뮬레이션한다.우선 중앙제어시스템은 영상처리 기술과 결합해 컴퓨터가 모래판 속 차량을 자동으로 식별, 추적하고 위치정보를 중앙제어시스템에 전송하도록 했다.그리고 중앙통제시스템은 다시 사거리에 적외선만반사센서를 매설하여 실시간으로 피드백하는 길목의 차량상황에 근거하여 구급차를 위해 병원에 가장 빨리 도착할수 있는 로선을 배치하였다.마지막으로 중앙통제시스템은 차량흐름량의 크기에 따라 신호등의 시간간격을 동적으로 조절하여 구급차가 우선적으로 통과하도록 할수 있다.

관련 시스템: 차량 추적 시스템, 교통등 지시 시스템, 차량 유량 검측 시스템, 중앙 제어 시스템

관련 장치: USB 신호 증폭 연장선, 드라이브 없는 카메라, M3 노드 대시보드, ZigBee 통신 코어 보드, 교통 표시등, 적외선 난반사 센서 등의 부품.