砂盤には砂盤モデル、スマート車両管理システム、車両追跡システム、AIスマート駐車場システム、ETC制御システム、スマートコミュニティシステム、都市環境監視システム、都市灯火制御システム、危険区間警報システム、交通灯指示システム、交通量検出システム、中央制御システム、VR仮想現実体験システム、モバイル端末制御システム、スマートゲートウェイシステム、モノのインターネットクラウドサーバから構成されている。シーンには主にスマートバス制御、交通指示灯、ETC制御システム、スマート駐車場、危険区間監視、環境監視、モノのインターネット応用、スマート街灯、車の流量監視、ナンバープレート識別、車両位置測定などが含まれ、シーンには対応機能のセンサーとアクチュエータが配置されている。沙盤は総合的に以下の機能を体現し、実現した：スマートコミュニティ、スマート交通、スマート駐車場、環境モニタリング、物理ネットワーク応用、経路計画及びVR仮想現実応用など。その中で、スマート交通は主に砂盤上の道路網、バス、駐車場で体現され、その他の機能はそれぞれ砂盤上の具体的な地域に対応している。このシステムの全面的な学習を通じて、学生にゼロから始めて、IoT技術のスマート都市分野での応用と開発を徐々に理解するよう指導するとともに、現代都市の交通渋滞、道路事故、駐車難、都市消防、公衆交通機関管理、コミュニティセキュリティ、都市照明管理、交通ひき逃げ、ETC料金などを解決するために技術解決策を提供した。

図1製品実物図

砂盤上のスマート小型車はAGV磁気ナビゲーション方式を採用して運行し、その中で砂盤の中で小型車の磁気ナビゲーションに提供する磁気ストライプは砂盤路面以下に埋設され、砂盤から磁気ストライプが見えず、砂盤全体の美観を破壊しない。

グループネットワークはZigBee技術を用いて相互接続を実現し、その中でZigBee部分はCC 2530プロセッサを採用し、独立したCC 2530モジュールノードを提供し、CC 2530ノードのインストールはカードコネクタ方式を採用し、いかなるツールを用いずにノードを解体することができ、糊やネジ固定を使用する必要がなく、学生の解体と二次再構成を容易にする。

VR仮想現実は砂盤の体験度を高め、スマートカーの第一視点を通じて、砂盤モデル上のスマートカーの運動ルートを体験し、この砂盤をより現実に近づける。

図2 VRスマートシティシステムインタフェース

1.インテリジェント車両管理システム

システムは完全なバス路線を標識し、スマートバス停を配置し、スマートバス停はリアルタイムにバス位置とバス路線を表示し、ユーザーに最新のバス位置を与え、ユーザーが適切なバスを選択するのに便利である、また、IoTアプリケーションシステムからのリアルタイム環境情報を表示し、ユーザーに最新の気象情報を提供します。

設備：スマートカー、シリアルディスプレイ、M 3ノードコントロールボード、ZigBee通信コアボードなどのコンポーネントに関する。

2.車両追跡システム

本システムは、画像処理の技術を組み合わせてコンピュータに砂盤の中の車両を自動的に識別、追跡させ、位置情報を中央制御システムに送信する。本システムの主な機能は、特定の標識測位機能、運動物体の追跡などの機能を含む。

関連設備：USB信号増幅延長線、画像測位カメラなどのコンポーネント。

3.ETC制御システム

砂盤にはETC出入口が付いており、過去の車両に対してスマート料金を徴収しており、人手による介入は必要ない。車両の型番、必要なサービスに応じて料金を徴収する。車両がUHF（実際のETCリーダライタを模擬する）リーダの範囲内に走行した後、UHFリーダは車両情報を自動的に読み取り、リアルタイムでIoTアプリケーションシステムにフィードバックし、そしてアプリケーションシステムによってスケジューリングを行い、ETCシステムは電子ゲートを自動的に制御し、車両が通過する時、ゲート手すりが自動的に持ち上がり、自動料金を模擬し、車両が通過した後、手すりが自動的に落下し、駐車しない料金を実現する。

関連設備：915 M超高周波読み書きモジュール、ZigBee通信コアボード、ゲート制御モジュール、赤外拡散反射センサなどのコンポーネント

4.スマートコミュニティシステム

砂盤にはスマートコミュニティシステムが搭載されており、家庭消防センシングポイントの相互接続、家庭警報、団地調査、消防自動スケジューリング、最適ルートスケジューリング及び消防優先通行などを通じて、消防の隠れた危険の第一時間警報を実現し、未来の消防はIoT相互接続に構築されたスマート消防である。システムは適切な位置にIoT応用検査の関連センサーを配置し、主に煙、可ガス、炎、人体赤外線などのセンサーがあり、センサーデータ収集後ZigBee無線を通じてリアルタイムにスマートゲートウェイシステムにアップロードし、スマートゲートウェイシステムシステムは対応するデータをまとめてサーバーにアップロードし、IoT応用システムなどの情報取得とスケジューリングを行う。

設備：煙センサー、ガスセンサー、火炎警報器、人体赤外線センサーなどの部品に関する。

5.都市環境モニタリングシステム

本システムはセンサーを通じてリアルタイムに環境データを収集し、特殊な環境状況に遭遇した場合、タイムリーに警報を鳴らすことができる。センサは485を介してノード制御ボードと通信し、Modbusバスプロトコルを採用する。ZigBeeを介してスマートゲートウェイにアップロードすると、スマートゲートウェイはデータをまとめてサーバに送信します。

設備：光照射センサー、空気温湿度センサー、PM 2.5センサー、風速センサーなどの部品に関する。

6.都市照明制御システム

砂盤は区間の両側に街灯を備え、実際の街灯制御をシミュレーションし、知能街灯制御システムは知能制御モードと時間帯制御モードの2種類を提供する。

インテリジェント制御モード：システムはリアルタイム照明データに基づいて街灯の全体制御を行う。

期間制御モード：予め設定された時間パラメータによる街灯の全体制御。

設備：M 3ノード制御板、ZigBee通信コア板、街灯モジュールなどの部品に関する。

7.危険区間警報システム

高速道路区間に危険区間監視を設置し、異常が発生すると局所音響光学警報をトリガするとともに、当該区間の警報情報をスマートゲートウェイにアップロードし、スマートゲートウェイは当該区間に緊急閉鎖処理を実施する。

設備：音響光警報器、シングルビーム赤外線対射検出器、雨雪センサ、無線Webカメラなどのコンポーネントに関する。

8.交通灯指揮システム

固定時間と動的調整の2つのモードを提供します。動的調整モードでは、システムは車の流量の大きさに応じて信号の時間間隔を動的に調整することができる。システムはまた、中央制御システムに合わせて特定の車両を優先的に通過させるなどの機能を実現することもできる。

設備：M 3ノード制御ボード、ZigBee通信コアボード、交通LEDなどのコンポーネントに関する。

9.車両流量測定システム

交差点に赤外線拡散反射センサを埋設して過去の車両を計数し、リアルタイムで幹線道路車の流量を監視し、交通情報板を通じて交通情報の通報と早期警報を行うことを実現する。

設備：M 3ノード制御板、ZigBee通信コア板、赤外拡散反射センサなどの部品に関する。

10.中央制御システム

グラフィカルなインタフェースを提供し、オペレータが直感的にデバイスを管理するのに便利です。スマート駐車場システムのパラメータ設定とリアルタイム監視、交通ランプシステムのパラメータ設定とリアルタイム監視、ETCサブシステムのパラメータ設定とリアルタイム監視、環境監視ステーションシステムのリアルタイム監視、危険リンクシステム監視、IoT応用システム監視及び各システムの連携スケジューリングなどの機能を実現する。

関連機器：縦型タッチ一体機などのコンポーネント。

11.携帯端末制御システム

ユーザーは携帯端末、PADまたはその他のAndroidデバイスを通じてシステムにアクセスし、実訓練システムの環境情報、バス情報、高速道路区間情報などのリアルタイム状態照会を実現することができる。

関連機器：オープンソース携帯端末などのコンポーネント。

12.インテリジェントゲートウェイシステム

ユビキタスネットワーククラウドサービスシステムに基づいて、データ集約、データ分析、データアップロードとインタラクション機能を実現する。ゲートウェイはスマートバス、交通標識灯、ETC制御、スマート駐車場、危険区間監視、環境監視、モノのインターネット応用、スマート街灯、車流量監視などのシステムのデータをリアルタイムにまとめてサーバーにアップロードすると同時に、中央制御システムの指令を転送し、各システムにダウンロードする。

デバイス：IoTゲートウェイ、ワイヤレスコーディネータ、ワイヤレスルータなどのコンポーネントに関連しています。

プロジェクトの背景：

現代社会では、コンピュータ技術の絶えずの発展に伴い、情報化応用レベルは絶えず向上し、伝統的な都市モデルは大きな衝撃を受けた。民生、環境保護、公共安全、交通、都市サービスなどの面でのインテリジェント化の需要は日増しに増加しており、どのように先進的な情報技術を利用して、都市のインテリジェントな管理と運行を実現することができて、さらに都市の中の人のためにもっと美しい生活を創造して、都市の調和を促進して、持続的に成長することができて、それぞれの国、各大手企業の新しい思考方向になりました。この背景の下で、スマート都市建設が誕生した。これは伝統的な意味での都市の新型スマート都市への進化を推進しただけでなく、スマート都市の建設と発展に対応する高素質技術人材の育成に対してより高い要求を提出し、能力を核心とするカリキュラムを構築し、理論課程と実際の応用間のつながりを強化し、学生の実際の着手能力を育成し、完全な実訓練基地を構築するなどの需要も、すでに目前に迫っている。

プロジェクト1：ETC非駐車料金システムの場面

場面紹介：模擬車両がETCを使って高速料金所を通過する場面。砂盤にはETC出入口が付いており、過去の車両に対してスマート料金を徴収しており、人手による介入は必要ない。車両の型番、必要なサービスに応じて料金を徴収する。車両がUHF（実際のETCリーダライタを模擬する）リーダの範囲内に走行した後、UHFリーダは車両情報を自動的に読み取り、リアルタイムでIoTアプリケーションシステムにフィードバックし、そしてアプリケーションシステムによってスケジューリングを行い、ETCシステムは電子ゲートを自動的に制御し、車両が通過する時、ゲート手すりが自動的に持ち上がり、自動料金を模擬し、車両が通過した後、手すりが自動的に落下し、駐車しない料金を実現する。

関連設備：シリアルポートディスプレイ、915 M超高周波読み書きモジュール、M 3ノード制御ボード、ZigBee通信コアボード、ゲート制御モジュール、赤外線拡散反射センサなどのコンポーネント。

プロジェクト2：救急車が車の流れに閉じ込められているシーン

場面紹介：患者を乗せた救急車が交差点の渋滞で停滞し、システムが自動的に調整して病院にスムーズに通過し、到着する場面をシミュレーションする。まず、中央制御システムは画像処理の技術を結合してコンピュータに砂盤の中の車両を自動的に識別、追跡させ、位置情報を中央制御システムに送信する。その後、中央制御システムは、交差点に赤外線拡散反射センサを埋設してリアルタイムにフィードバックした交差点の車の状況に基づいて、救急車が最も早く病院に到着できるルートを手配した。最後に中央制御システムは、交通量の大きさに応じて信号の時間間隔を動的に調整し、救急車を優先的に通過させることができる。

関連システム：車両追跡システム、交通灯指示システム、車両流量検出システム、中央制御システム

設備：USB信号増幅延長線、無駆動カメラ、M 3ノード制御板、ZigBee通信コア板、交通ランプ、赤外線拡散反射センサなどの部品に関する。