[发明专利]一种分布式物联网实训系统及其工作方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种实训系统，具体涉及一种分布式物联网实训系统及其工作方法。

背景技术

物联网是通过射频识别（RFID）、红外感应器、全球定位系统、激光扫描器等信息传感设备，按约定的协议，把任何物品与互联网相连接，进行信息交换和通信，以实现对物品的智能化识别、定位、跟踪、监控和管理的一种网络。通俗地说，物联网是传感网加互联网，是互联网的延伸与扩展，把人与人之间的互联互通扩大到人与物、物与物之间的互联互通。物联网的关键技术包括：传感器技术、互联网技术、智能处理技术。

目前，在大力应用物联网技术的背景下，高校实训室的建设也获得了新的视角和启迪。众多高校都开设了物联网课程，教育信息化服务提供商也都提供了物联网实训室的解决方案，但是，各个高校的物联网实训室的建设大都处于嵌入式实训室的阶段，仅仅是以物联网实验箱的形式来建设物联网实训室，缺乏相对来说真实的实训室来进行物联网技术的学习，当然也不存在基于真实的物联网设备而建立起来的物联网系统，那么相关专业的学生对于物联网的学习并不能够真正的掌握。

发明内容

本发明的目的是提供一种分布式物联网实训系统，该物联网实训系统通过对各物联网模块组进行布局划分解决了学生在进行物联网实训时，组网构建布局混乱的技术问题。

为了解决上述技术问题，本发明提供了一种分布式物联网实训系统，包括：若干个由U型安装墙围成的实训间，且安装墙的内墙面划分为若干调试区，各调试区用于分别安装相应物联网模块组；所述物联网模块组中各物联网模块的后端设有至少两个插头，所述墙面分布有若干安装孔，所述插头与安装孔配合，以安装各物联网模块；所述实训间内还设有用于放置网络服务器的机架。

为了便于开展电容检测的相关实验课程，所述分布式物联网实训系统还包括：用于构建电容在线检测的实验装置，该实验装置包括：

超声波传感器，用于采集被测电容产生的声音信号，以获得相应电容声压级。

高频电流传感器，用于采集电容两端的电压向量。

所述超声波传感器、高频电流传感器分别通过相应数据调理单元与数据处理控制单元相连。

所述数据处理控制单元，包括：

电容叠加电压计算模块，适于将获得的电压向量分解出基波电压和n次谐波电压分量，即，所述被测电容两端的叠加电压，即，计算该叠加电压的有效值U，同时计算基波电压的有效值U₀。

电容量计算模块，建立电容声压级数据库，该数据库中包括：各类型电容在仅有各基波的有效值所对应的电容声压级；预设被测电容类型、额定电容量C₀，根据被测电容类型及当前基波电压的有效值U₀从所述电容声压级数据库获得相应电容声压级；通过被测电容产生的声音信号，以获得相应电容声压级，通过公式，计算出被测电容的实际电容量C_x。

被测电容寿命计算模块，适于根据被测电容的实际电容量C_x和叠加电压的有效值U建立电容量预估公式，即；其中，C为被测电容损坏时的极限电容值，t为电容损坏预期时间，k为单位时间内被测电容在当前基波电压的有效值U₀下对应的电容量变化系数，即，，其中，C_x1和C_x2为单位时间内被测电容的电容量初值和终值；并通过所述电容量预估公式推导出电容损坏预期时间t的计算公式，即，设定所述极限电容值C，以计算出被测电容发生损坏的预期时间。

进一步，所述n次谐波电压分量中n取5。

本发明还提供了一种分布式物联网实训系统的工作方法，其中，所述分布式物联网实训系统还包括：用于构建电容在线检测的实验装置，

所述实验装置的工作方法包括如下步骤：

步骤一：采集被测电容两端的电压向量，并将该电压向量分解出基波电压和n次谐波电压分量，即可得出所述被测电容两端的叠加电压，即，然后计算该叠加电压的有效值U，基波电压的有效值U₀；

步骤二：建立电容声压级数据库，该数据库中包括：各类型电容的与仅有各基波的有效值分别对应的电容声压级。

预设被测电容类型、额定电容量C₀，根据被测电容类型及当前基波电压的有效值U₀从所述电容声压级数据库获得相应电容声压级。

采集被测电容产生的声音信号，以获得相应电容声压级，通过公式，计算出被测电容的实际电容量C_x。