全国高职技能竞赛样题

2013全国职业技能大赛高职组“物联网技术应用” 样题第一部分 应用功能描述 本赛题模拟一个基于物联网技术的校园固定资产借用管理的业务环节；要求实现该业务的如下几个部分：系统网络部署规划、仓库环境监测、资产借出登记、资产库房安防、资产归还、借用信息查询六个功能模块： （1）部署规划“校园固定资产借用管理系统”的网络环境（2）仓库环境监测：仓库管理员利用数据采集技术、无线传感网技术和监控软件，来查看网络拓扑结构及各种参数，实现对资产仓库环境监测；同时将采集温湿度环境参数上传至及Android平台终端显示。 （3）资产借出登记子功能：借用人刷IC卡，利用扫描枪读取资产的一维码标签；生成资产借用单二维码信息（包括“资产编号、借出日期、借用人”），将二维码标签贴在资产上；同时将资产编号、借用状态（值设为“1”表示已借用）信息写入附在固定资产上的超高频标签，并将“资产编号、借出日期”写入借用人的IC卡，完成资产借用。（4）资产库房安防子功能：当固定资产未办理借出手续时，固定资产上的超高频标签移开指定区域，系统进行报警，并采集现场图像。（5）资产归还子功能：刷借用人的IC卡，自动计算借出日期是否超过3个月，如果是则须刷磁条卡进行刷卡结算；将超高频标签的借用状态改写为“0”（表示：已归还），并打印小票；（6）借用信息查询：借用可随时通过二维码识读头读取二维码，获取借用单的详细信息。第三部分 竞赛任务任务一：传输数据分析（7分）一、任务要求“ZigBee测试模块”间隔往串口上发送一串数据，要求利用竞赛平台提供的示波器设备，来分析该“ZigBee测试模块”所发送的具体数据内容，并将分析好的数据填入下面作答区的划线处。二、任务说明将竞赛实验平台上逻辑分析仪的探针连接至“ZigBee测试模块”的串口引出线，根据采集的波形信号，分析所传送的具体数据内容和传输所采用的波特率，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（低位开始发送）、1位停止位、无奇偶校验”的格式。三、作答区：1.波特率： （应取值为常用的波特率）2.所传输的串数据（用十六进数表示，每个数据用空格分开）： 任务二：物联网传输层部署（12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） 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，各设备的主机标识由选手自行规划。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】.【主机标识】配置详见本节第三条2工作站RJ45192.168.【组号】.【主机标识】3开发机1RJ45192.168.【组号】.【主机标识】4开发机2RJ45192.168.【组号】.【主机标识】5摄像机1RJ45192.168.【组号】.【主机标识】使用“竞赛资料硬件网络摄像机”中的工具进行配置。（需要进行安装，安装后见桌面工具图标）6摄像机2RJ45192.168.【组号】.【主机标识】同摄像机17摄像机3RJ45192.168.【组号】.【主机标识】同摄像机18串口服务器RJ45192.168.【组号】.【主机标识】配置详见本任务第二小节9PDAWifi192.168.【组号】.【主机标识】10实验台Wifi192.168.【组号】.【主机标识】（2） 无线路由器配置说明在IE平台上，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（128 Bit）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“”，默认密码为空。2、 RFID读写器-串口服务器链路连接与配置（1） 串口服务器连接和配置参照“竞赛资料硬件串口服务器”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规划的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备注11#RFID读写器Serial1COM3，57600配置详见本节第二条22#RFID读写器Serial2COM4，57600同上33#RFID读写器Serial3COM5，57600同上说明：串口服务器默认IP地址为“”，默认密码为“11111”，。（2） 超高频RFID读写器配置将三个RFID读写器的工作模式设定为“应答模式”。RFID读写器的相关配置工具参考竞赛资料中的“竞赛资料硬件RFID读写器”内容。3、 标签打印机安装标签打印机驱动程序，驱动程序保存在“竞赛资料硬件标签打印机”中。任务三：物联网感知层设计开发（20分）1、 任务要求按照任务说明中的描述要求，利用数据采集区的硬件设备，完成对有线传感网传感器数据的获取；利用ZigBee点对点通信方式部分的硬件设备及相关程序，完成程序的下载及配置，实现点对点的组网；利用ZigBee组网通信方式部分的硬件设备以及提供的IAR工程代码的基础上，完成网络参数配置、完善数据传输功能，实现ZigBee的自组网，以监测各种环境信息。2、 任务环境硬件资源：实验台数据采集区，实验台无线传感网区；软件资源：提供的代码资源。3、 任务说明（1） 点对点部分ZigBee模块程序下载与配置 将提供的程序分别下载到温湿度传感器模块、1#继电器模块中； 按表3-4所给定的点对点参数配置任务要求，完成对温湿度传感器模块、1#继电器模块及板载ZigBee主模块的参数配置。表3-4 点对点参数配置设备参数值温湿度传感器模块网络号（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1#继电器模块网络号（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611接收地址自定义板载ZigBee主模块网络号（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说明：设备的下载、配置及相关操作说明文档参阅“竞赛资料”中的资料, “ZigBee配置工具”已部署在平板上。（2） ZigBee传感网自组网部分的网络参数设定按照每组提供的参数配置表参数，在提供ZigBee传感网中自组网部分的“协调器”及“传感器”工程代码中，对外挂ZigBee协调器模块、5个传感器模块（光照、人体、可燃气、火焰、一氧化碳）的“Pan_ID”（网络号）及“Channel”（物理信道）进行配置，并将相应工程代码进行编译，下载到相应模块中。编译不同传感器代码的方法为：在 IAR中打开传感器工程代码，选择到如图3-1条件编译的界面，更改 SENSOR_TYPE 的值，如设置SENSOR_TYPE=1，就可生成传感器类型编号为1的代码。其中，5个传感器的类型编号定义如表3-5所示：表3-5传感器类型编号传感器光电火焰人体可燃气一氧化碳CO类型编号12345图3-1 传感器代码编译设置界面说明：所提供的协调器模块及传感器模块的IAR工程已实现自组网功能及数据的上传，只需在代码中实现对网络参数的设定即可完成自组网络，相关文档可参考 “竞赛资料”。（3） 继电器模块程序的开发和实现按照每组提供的参数配置表参数，在提供的继电器模块工程代码中对“Pan_ID”（网络号）及“Channel”（物理信道）进行配置，要求2#继电器编号设置为“1234”，其中高位为“0x12”，低位为“0x34”，表示为。 要求在提供的继电器模块工程代码中，完善继电器接收到命令后的处理函数“SAPI_ReceiveDataIndication() ”(sapi.c文件中），要求该函数实现的功能为： 验证继电器模块接收到的数据域前2个字节“设备编号”Data1是否为该继电器的设备编号； 对继电器模块接收到的数据域后2个字节“数据”Data2H、Data2L进行“异或”运算，按应答数据包协议将运算后的结果发送给主模块； 对继电器输出做取反操作，以实现对继电器的通断。提示：本任务调试，可通过部署在Android平板上应用程序“继电器数据校验”的通信调试工具来实现。继电器模块数据协议要求如下：外挂ZigBee协调器（Coordinator）接收上位机的数据传输的命令格式，外挂ZigBee协调器（Coordinator）接收到命令后，转发给设备（2#继电器），格式为:HeadLenTypeDataLrc0xFF0xF50x050x01Data1HData1LData2HData2L0xXX如：FF F5 05 01 12 34 55 AA LRC：参数解析：Head：2个字节，数据包的帧头0xFF, 0xF5；Len：1个字节，命令数据块的长度0x05。即Type与Data的长度之和为5；Type：1个字节，数据传输命令0x01；Data：4个字节，接收的数据域；其中：Data1：2个字节，表示接收到的继电器设备编号（如：Data1H=0x12,Data1L=0x34）Data2：2个字节，表示主模块发送给继电器的随机数据（如：Data2H=55, Data2L=0xAA），Lrc：1个字节，校验位。即从Head开始到Data结束的各字节相加，结果取,反后加1。2#继电器收到Coordinator转发的命令后，判断设备编号，校验无误后发送应答，格式为：HeadLenTypeDataLrc0xFF0xF50x060x01Data1HData1LData2HData2LData30xXX如：对于：FF F5 05 01 12 34 55 AA LRC 命令的应答为：FF F5 06 01 12 34 55 AA FF LRC：参数解析：Head 、 Len、 Type、LRC的参数意义与接收到的数据包相同；Data：6个字节，回送的应答数据包；其中Data1、Data2参数意义与接收到的数据包相同；Data3：1个字节，应答码；为Data2H、Data2L异或所得到的值；如：应答码Data3= 0x55 异或 0xAA=FF；（4） ZigBee传感网自组网的操作和演示在实验台上，利用提供的网络拓扑监控软件“ZB_NETTREE”，来展示网络拓扑结构，完整地显示各种参数。要求5个传感器节点都参与组网，实验台上的网络拓扑监控软件能正确显示外挂ZigBee协调器模块的“Pan_ID”（网络号）与“Channel”（物理信道），及5个传感器的类型编号与实时数据。备注：在实验台上，组网拓扑监控软件“ZB_NETTREE”与 任务四完成的应用软件都用到个串口。所以，在运行另外一个软件之前，应关闭其所用到的串口，否则会出错。任务四：物联网Android平台应用设计开发（20分）1、 任务要求按照任务说明描述的要求，新建一个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，实现在实验台上显示实时温度值，并能对环境温度进行自动调节。完成的项目工程代码要求保存到工作站目录下。2、 任务环境硬件资源：实验台说明：本任务要求任务三中“点对点部分ZigBee模块程序下载与配置”部分已完成。软件资源：接口文件（jar、so文件）及其说明文档见竞赛资料。3、 任务说明（1） 串口通讯及用户界面新建Android项目，通过调用提供的软件资源，实现ZigBee主模块的串口通讯，串口的端口号为“COM3”,波特率为“38400”，并建立用户界面。（2） 在界面上显示温度值以及继电器的手动控制在界面上显示实时温度值，并通过控制开关实现对继电器模块的通断。（3） 在界面上实现自动逻辑控制及提示在界面上可以设定温度控制边界值，当传感器实际温度超过边界值时，界面文字描述为“温度过高，开启空调”，同时指示灯通过继电器控制亮起，模拟空调运转。任务五：物联网PC平台应用设计开发（35分）1、 任务要求按照任务说明描述的要求，利用提供的相关资源，建立.NET平台下的Windows项目，实现对资产借出登记、资产库房安防、资产归还、借用信息查询等业务环节。完成的项目工程代码要求保存到工作站目录下。2、 任务环境硬件资源：实验台、工作站PC、服务器PC、相关网络设备、2#RFID读写器、PDA、标签打印机、1#网络摄像机、超高频RFID标签。软件资源：数据库脚本、PDA动态库、二维码生成动态库、一维码生成动态库等资料以及相关文档资料，详见竞赛资料。3、 任务说明（1） 资产借出登记基于.NET平台，完成桌面应用程序，实现对借用单的生成。要求需实现： 从IC卡中读取数据，在界面中显示借用人的“借用人姓名、当前余额”卡信息，卡存储信息如表3-6所示； 扫描资产上的一维码标签，读取资产编号； 将“资产编号、借出日期、借用人姓名”信息生成二维码，并打印出二维码标签贴在资产上; 利用1#RFID，将“资产编号”信息写入超高频标签的EPC区，将资产“借用状态”的值“1”写入超高频标签的User区。 “借用状态”表示该资产是否借出或归还，其值为“1”表示借出，“0”表示归还；RFID标签的用户区的第一个字：0x00-0x01，用于存储“借用状态”标志，值为“1”表示为“0x31,0x00”，值为“0”表示为“0x30,0x00”。 将“资产编号、借出日期”写入IC卡, 存储信息如表3-6所示；表3-6 IC卡存储信息对照表扇区块卡中存放的值140借用人姓名（字符型）141当前余额（整型）150资产编号（字符型）151借出日期（数值型，4个字节）说明：IC卡中，各存储位置的密钥为默认密钥（FFFFFF），有关IC卡的开发文档及资源，在竞赛资料中，IC卡每扇区4段，每段16字节；超高频RFID读写器的工作频率为“57600”，详细资料请参阅竞赛资料。（2） 借用信息查询基于实验台，开发一个应用程序，通过二维码识读头扫描二维码，实现资产借用信息的检索功能。要求需实现： 通过实验台上的二维码识读头读取资产的“资产编号、借出日期、借用人姓名”的信息； 该信息能够显示在实验台的界面上。（3） 资产库房安防子功能：基于.NET平台，增加资产库房安防子功能，要求需实现： 利用2#超高频RFID读写设备，读取RFID标签EPC区的资产编号、User区的借用状态， 当固定资产未办理借出手续时（借用状态标志为“0”），若固定资产上的超高频标签移开指定区域， 可实现现场图像抓拍，抓拍的图像以“现场图像+组号”来命名文档（如：组号为1，则文档命名为“现场图像1.jpg”），存放至工作站目录中说明：超高频RFID读写器的工作频率为“57600”，详细资料请参阅对应的竞赛资料；摄像机的开发文档见竞赛资料,摄像机的当前用户user为“admin”，当前密码pwd为“空”。（4） 资产归还子功能基于.NET平台，增加商品IC卡结算功能，要求需实现： 从IC卡中读取数据，显示持卡借用人的“借用人姓名、当前余额、资产编号、借出日期”信息； 自动计算借用日期是否超过3个月（选手可直接调整计算机当前日期，以实现超期）。若超期，则直接从借用人IC卡中扣费（费用=超期天数*2元/天）。 利用3#RFID，将资产上超高频标签User区的“借用状态”值改写为“0”，代表该资产已归还。