Trên bàn cát được trình bày ở chế độ bàn cát, bao gồm mô hình bàn cát, hệ thống quản lý xe thông minh, hệ thống theo dõi xe, hệ thống đỗ xe thông minh AI, hệ thống điều khiển ETC, hệ thống cộng đồng thông minh, hệ thống giám sát môi trường đô thị, hệ thống điều khiển ánh sáng đô thị, hệ thống cảnh báo sớm đoạn nguy hiểm, hệ thống chỉ báo đèn giao thông, hệ thống phát hiện lưu lượng xe, hệ thống điều khiển trung tâm, hệ thống trải nghiệm thực tế ảo VR, hệ thống điều khiển thiết bị đầu cuối di động, hệ thống cổng thông minh, máy chủ đám mây IoT. Kịch bản chủ yếu bao gồm điều khiển xe buýt thông minh, đèn báo giao thông, hệ thống điều khiển ETC, bãi đậu xe thông minh, giám sát phần nguy hiểm, giám sát môi trường, ứng dụng IoT, đèn đường thông minh, giám sát lưu lượng xe, nhận dạng biển số xe, định vị xe, v.v., trong kịch bản bố trí các cảm biến và thiết bị truyền động cho các chức năng tương ứng. Sa bàn tích hợp thể hiện và thực hiện các chức năng sau: cộng đồng thông minh, giao thông thông minh, bãi đậu xe thông minh, giám sát môi trường, ứng dụng mạng vật lý, quy hoạch đường đi và ứng dụng thực tế ảo VR, v.v. Trong đó giao thông thông minh chủ yếu thể hiện bằng mạng lưới đường bộ, xe buýt và bãi đỗ xe trên sa bàn, các chức năng khác lần lượt tương ứng với khu vực cụ thể trên sa bàn. Thông qua việc học tập toàn diện về hệ thống này, sinh viên được hướng dẫn từng bước tìm hiểu về ứng dụng và phát triển công nghệ IoT trong lĩnh vực thành phố thông minh, đồng thời cung cấp các giải pháp kỹ thuật để giải quyết ùn tắc giao thông đô thị hiện đại, tai nạn đường bộ, đỗ xe, chữa cháy đô thị, quản lý phương tiện giao thông công cộng, an ninh cộng đồng, quản lý ánh sáng đô thị, tai nạn giao thông và chạy, phí ETC, v.v.

Sơ đồ 1 Bản đồ hiện vật sản phẩm

Xe đẩy thông minh trên đĩa cát được vận hành theo phương pháp điều hướng từ AGV, trong đó các thanh được cung cấp trong đĩa cát để điều hướng từ xe đẩy được chôn dưới mặt đường của đĩa cát, không thể nhìn thấy thanh đĩa từ đĩa cát, không phá hủy vẻ đẹp tổng thể của đĩa cát.

Mạng lưới sử dụng công nghệ ZigBee để đạt được kết nối, trong đó một phần ZigBee sử dụng bộ xử lý CC2530, và cung cấp nút mô-đun CC2530 độc lập, cài đặt nút CC2530 sử dụng cách cắm thẻ, có thể tháo rời nút mà không cần bất kỳ công cụ nào, không cần sử dụng keo hoặc vít cố định, thuận tiện cho sinh viên để tháo rời và tái cấu trúc thứ cấp.

Thực tế ảo VR tăng thêm độ trải nghiệm của sa bàn, thông qua góc nhìn đầu tiên của xe thông minh, trải nghiệm tuyến đường vận động của xe thông minh trên mô hình sa bàn, khiến sa bàn này càng gần với thực tế hơn.

Hình 2 Giao diện hệ thống thành phố thông minh VR

1. Hệ thống quản lý xe thông minh

Hệ thống chuẩn bị một tuyến xe buýt hoàn chỉnh, đồng thời cấu hình một nhóm biển số trạm thông minh, biển số trạm thông minh hiển thị vị trí xe buýt và tuyến đường xe buýt trong thời gian thực, cho người dùng vị trí xe buýt mới nhất, thuận tiện cho người dùng lựa chọn xe buýt thích hợp; Đồng thời hiển thị thông tin môi trường thời gian thực từ hệ thống ứng dụng In - tơ - nét vật chất, cung cấp thông tin thời tiết mới nhất cho người dùng.

Các thiết bị liên quan: các thành phần như xe thông minh, màn hình cổng nối tiếp, bảng điều khiển nút M3 và bảng lõi truyền thông ZigBee.

2. Hệ thống theo dõi xe

Hệ thống này kết hợp với công nghệ xử lý hình ảnh để cho phép máy tính tự động xác định, theo dõi các phương tiện trong đĩa cát và gửi thông tin vị trí đến hệ thống điều khiển trung tâm. Các chức năng chính của hệ thống này bao gồm chức năng định vị đánh dấu cụ thể, theo dõi các vật thể chuyển động và các chức năng khác.

Thiết bị liên quan: cáp mở rộng khuếch đại tín hiệu USB, camera định vị hình ảnh và các thành phần khác.

3. Hệ thống điều khiển ETC

Sandboards được trang bị lối vào ETC để thu phí thông minh cho các phương tiện đi qua mà không cần sự can thiệp của con người. Thu phí theo loại xe, dịch vụ nhu cầu. Sau khi xe đi vào phạm vi đầu đọc thẻ UHF (đầu đọc ETC thực tế mô phỏng), đầu đọc thẻ UHF tự động đọc thông tin xe và phản hồi lại hệ thống ứng dụng IoT trong thời gian thực và được lập kế hoạch bởi hệ thống ứng dụng, hệ thống ETC tự động điều khiển cổng điện tử, khi xe đi qua, lan can cổng tự động nâng lên, mô phỏng phí tự động, sau khi xe đi qua, lan can sẽ tự động rơi xuống để nhận ra phí không dừng.

Thiết bị liên quan: Mô-đun đọc và ghi tần số cực cao 915M, Bảng lõi truyền thông ZigBee, Mô-đun điều khiển cổng, Cảm biến khuếch tán hồng ngoại và các thành phần khác

4 Hệ thống cộng đồng thông minh

Sandboard được trang bị hệ thống cộng đồng thông minh, thông qua kết nối các điểm cảm biến phòng cháy chữa cháy gia đình, cảnh báo sớm gia đình, kiểm tra khu phố, điều hành tự động phòng cháy chữa cháy, điều hành tuyến đường tối ưu và ưu tiên vượt qua phòng cháy chữa cháy, v.v., để nhận ra cảnh báo đầu tiên về các mối nguy hiểm cháy nổ, phòng cháy chữa cháy trong tương lai là phòng cháy thông minh được xây dựng trên kết nối IoT. Hệ thống bố trí các cảm biến liên quan đến phát hiện ứng dụng IoT ở vị trí thích hợp, chủ yếu là khói, khí đốt, ngọn lửa, hồng ngoại cơ thể và các cảm biến khác, sau khi thu thập dữ liệu cảm biến được tải lên hệ thống cổng thông minh không dây ZigBee trong thời gian thực, hệ thống cổng thông minh sẽ tổng hợp và tải lên dữ liệu tương ứng đến máy chủ để cung cấp cho hệ thống ứng dụng IoT và như vậy để thu thập thông tin và lập kế hoạch.

Thiết bị liên quan: cảm biến khói, cảm biến khí, báo cháy, cảm biến hồng ngoại cơ thể và các thành phần khác.

5. Hệ thống giám sát môi trường đô thị

Hệ thống này thu thập dữ liệu môi trường trong thời gian thực thông qua cảm biến, có thể báo động kịp thời khi gặp phải tình trạng môi trường đặc biệt. Các cảm biến giao tiếp với bảng điều khiển nút thông qua 485, sử dụng giao thức Modbus. Upload lên Smart Gateway thông qua ZigBee, nơi dữ liệu được tổng hợp và gửi đến máy chủ.

Thiết bị liên quan: cảm biến ánh sáng, cảm biến nhiệt độ và độ ẩm không khí, cảm biến PM2.5, cảm biến tốc độ gió và các thành phần khác.

6. Hệ thống điều khiển ánh sáng đô thị

Bàn cát được trang bị đèn đường ở hai bên của đoạn đường, mô phỏng điều khiển đèn đường thực tế, hệ thống điều khiển đèn đường thông minh cung cấp chế độ điều khiển thông minh và chế độ điều khiển thời gian hai loại.

Chế độ điều khiển thông minh: Hệ thống điều khiển tổng thể đèn đường theo dữ liệu ánh sáng thời gian thực.

Chế độ điều khiển thời gian: Điều khiển tổng thể đèn đường thông qua các thông số thời gian đặt trước.

Thiết bị liên quan: Bảng điều khiển nút M3, bảng lõi truyền thông ZigBee, mô-đun đèn đường và các thành phần khác.

7. Hệ thống cảnh báo sớm đoạn nguy hiểm

Trong đoạn đường cao tốc được thiết lập với giám sát đoạn đường nguy hiểm, khi có sự bất thường sẽ kích hoạt báo động âm thanh và ánh sáng cục bộ, đồng thời tải lên thông tin báo động của đoạn đường này đến cổng thông minh, cổng thông minh thực hiện xử lý đóng khẩn cấp cho đoạn đường này.

Thiết bị liên quan: báo động âm thanh và ánh sáng, máy dò tia hồng ngoại chùm đơn, cảm biến mưa và tuyết, webcam không dây và các thành phần khác.

8. Hệ thống chỉ huy đèn giao thông

Cung cấp hai chế độ điều chỉnh động và thời gian cố định. Trong chế độ điều chỉnh động, hệ thống có thể tự động điều chỉnh khoảng thời gian của đèn giao thông dựa trên kích thước lưu lượng xe. Hệ thống cũng có thể phối hợp với hệ thống điều khiển trung tâm để đạt được các chức năng như ưu tiên xe cụ thể.

Thiết bị liên quan: Bảng điều khiển nút M3, bảng lõi truyền thông ZigBee, đèn giao thông và các thành phần khác.

9. Hệ thống kiểm tra lưu lượng xe

Đặt cảm biến phản xạ khuếch tán hồng ngoại ở ngã tư để đếm các phương tiện đi qua, để thực hiện giám sát thời gian thực lưu lượng xe cộ trên đường chính, kịp thời thông báo thông tin giao thông và cảnh báo sớm thông qua bảng thông tin giao thông.

Thiết bị liên quan: Bảng điều khiển nút M3, bảng lõi truyền thông ZigBee, cảm biến khuếch tán hồng ngoại và các thành phần khác.

10. Hệ thống điều khiển trung tâm

Cung cấp giao diện đồ họa thuận tiện cho nhân viên điều hành quản lý thiết bị một cách trực quan. Thực hiện các chức năng như cài đặt thông số hệ thống bãi đậu xe thông minh và giám sát thời gian thực, cài đặt thông số hệ thống đèn giao thông và giám sát thời gian thực, cài đặt thông số hệ thống con ETC và giám sát thời gian thực, giám sát thời gian thực của hệ thống trạm giám sát môi trường, giám sát hệ thống khu vực nguy hiểm, giám sát hệ thống ứng dụng IoT và lập kế hoạch chung của các hệ thống khác nhau.

Thiết bị liên quan: các thành phần như cảm ứng thẳng đứng tất cả trong một.

11. Hệ thống điều khiển thiết bị đầu cuối di động

Bạn có thể truy nhập hệ thống thông qua đầu cuối điện thoại di động, PAD hoặc các thiết bị Android khác, thực hiện truy vấn trạng thái thời gian thực về thông tin môi trường hệ thống thực tập, thông tin xe buýt, thông tin đoạn đường cao tốc, v. v.

Thiết bị liên quan: các thành phần như thiết bị đầu cuối di động nguồn mở.

12. Hệ thống cổng thông minh

Dựa trên hệ thống dịch vụ đám mây IoT, thực hiện các chức năng tổng hợp dữ liệu, phân tích dữ liệu, tải lên dữ liệu và tương tác. Cổng tổng hợp và tải lên máy chủ dữ liệu từ các hệ thống như xe buýt thông minh, đèn giao thông, điều khiển ETC, bãi đậu xe thông minh, giám sát đoạn nguy hiểm, giám sát môi trường, ứng dụng IoT, đèn đường thông minh, giám sát lưu lượng xe và các hệ thống khác trong thời gian thực, đồng thời chuyển tiếp các hướng dẫn từ hệ thống điều khiển trung tâm đến các hệ thống khác nhau.

Các thiết bị liên quan: Cổng IoT, điều phối không dây, bộ định tuyến không dây và các thành phần khác.

Bối cảnh dự án:

Trong xã hội hiện đại, cùng với sự phát triển không ngừng của công nghệ máy tính, mức độ ứng dụng thông tin hóa không ngừng được nâng cao, mô hình thành phố truyền thống đã bị tác động lớn. Nhu cầu thông minh hóa về an sinh xã hội, bảo vệ môi trường, an toàn công cộng, giao thông, dịch vụ đô thị ngày càng tăng, làm thế nào bạn có thể sử dụng công nghệ thông tin tiên tiến để thực hiện quản lý và vận hành thông minh đô thị, từ đó tạo ra cuộc sống tốt hơn cho người dân trong thành phố, thúc đẩy sự hài hòa của thành phố, có thể tiếp tục phát triển, trở thành hướng suy nghĩ mới của các quốc gia và các doanh nghiệp lớn. Trong bối cảnh đó, việc xây dựng thành phố thông minh đã ra đời. Điều này không chỉ thúc đẩy sự phát triển của thành phố theo nghĩa truyền thống thành một loại thành phố thông minh mới, mà còn đặt ra yêu cầu cao hơn về việc xây dựng và phát triển thành phố thông minh tương ứng với đào tạo nhân tài kỹ thuật có trình độ cao, xây dựng hệ thống khóa học lấy năng lực làm cốt lõi, tăng cường liên kết giữa các khóa học lý thuyết và ứng dụng thực tế, bồi dưỡng khả năng thực hành thực tế của sinh viên và thiết lập cơ sở đào tạo thực tế hoàn hảo và các nhu cầu khác, cũng đã cấp bách.

Dự án 1: Hệ thống thu phí không đỗ xe ETC

Giới thiệu tình huống: Xe mô phỏng sử dụng ETC để đi qua các tình huống trạm thu phí tốc độ cao. Sandboards được trang bị lối vào ETC để thu phí thông minh cho các phương tiện đi qua mà không cần sự can thiệp của con người. Thu phí theo loại xe, dịch vụ nhu cầu. Sau khi xe đi vào phạm vi đầu đọc thẻ UHF (đầu đọc ETC thực tế mô phỏng), đầu đọc thẻ UHF tự động đọc thông tin xe và phản hồi lại hệ thống ứng dụng IoT trong thời gian thực và được lập kế hoạch bởi hệ thống ứng dụng, hệ thống ETC tự động điều khiển cổng điện tử, khi xe đi qua, lan can cổng tự động nâng lên, mô phỏng phí tự động, sau khi xe đi qua, lan can sẽ tự động rơi xuống để nhận ra phí không dừng.

Thiết bị liên quan: màn hình hiển thị cổng nối tiếp, mô-đun đọc và ghi tần số cực cao 915M, bảng điều khiển nút M3, bảng lõi truyền thông ZigBee, mô-đun điều khiển cổng, cảm biến phản xạ khuếch tán hồng ngoại và các thành phần khác.

Dự án 2: Cảnh xe cấp cứu mắc kẹt trong giao thông

Mô phỏng một cảnh trong đó một xe cứu thương chở bệnh nhân bị đình trệ do kẹt xe ở giao lộ và hệ thống tự động điều chỉnh để cho phép nó đi qua và đến bệnh viện một cách suôn sẻ. Đầu tiên, hệ thống điều khiển trung tâm kết hợp với công nghệ xử lý hình ảnh cho phép máy tính tự động xác định, theo dõi các phương tiện trong đĩa cát và gửi thông tin vị trí đến hệ thống điều khiển trung tâm. Sau đó hệ thống điều khiển trung tâm lại căn cứ vào tình trạng xe giao lộ được lắp đặt cảm biến phản xạ hồng ngoại ở ngã tư đường để sắp xếp tuyến đường đến bệnh viện nhanh nhất cho xe cứu thương. Cuối cùng, hệ thống điều khiển trung tâm có thể điều chỉnh khoảng thời gian đèn xanh đèn đỏ theo kích thước lưu lượng xe, để xe cứu thương ưu tiên đi qua.

Hệ thống liên quan: Hệ thống theo dõi xe, Hệ thống chỉ báo đèn giao thông, Hệ thống phát hiện lưu lượng xe, Hệ thống điều khiển trung tâm

Thiết bị liên quan: cáp mở rộng khuếch đại tín hiệu USB, camera không ổ đĩa, bảng điều khiển nút M3, bảng lõi truyền thông ZigBee, đèn giao thông, cảm biến khuếch tán hồng ngoại và các thành phần khác.