前不久,2014年全国大学生物联网设计竞赛(TI)杯全国总决赛圆满落幕,我校信息学院张琴琴、叶碧绿、赵一锋、陈恺霖等学生组成的“LED智能型”代表队设计完成的作品“基于Zigbee技术的道路照明系统”,获得华东赛区特等奖、全国总决赛二等奖。
物联网是继计算机、互联网之后,世界信息产业的第三次浪潮。近年来,全球掀起了“物联网热”,比如美国的“智慧地球”等。在中国,自2009年温家宝提出“感知中国”战略计划之后,我国物联网产业作为国家确立的战略新兴产业,其技术研究、产业开发、应用推广和人才培养受到了前所未有的关注与重视。从2011年开始,我校信息学院每年都组织学生参加各类物联网相关的学科竞赛,也出台了相应的参赛鼓励政策,为高质量物联网工程应用人才的培养,搭建了丰富的交流、展示与合作平台。
本次竞赛虽然是教育部计算机教指委举办的首届物联网大赛(之前学长参加的是“利尔达”杯全国物联网应用设计大赛),但得到了国内各高校学生的积极参与,非常不易。来自全国200多所高校的500余支队伍参赛,经过全国6个分赛区的角逐,最终50支队伍进入全国总决赛。
一个有关道路照明的创意项目
今年6月,接到比赛通知,对物联网知之甚少的张琴琴,在征求了王晓东老师的意见后,决定做一个有关道路照明方面的创意性项目。此时正值大三快结束时期,同学们都忙于各谋出路,虽然经历了一些曲折,但总算如期组好了“LED智能型”四人队伍,于6月中旬正式启动项目,全员投入到紧张的战斗。
其间,他们也遇到了诸多困难。团队面临最大的问题,是一个“新”字,物联网新技术、新知识、物联网学科竞赛……一切都得从零开始。他们通过广泛收集资料来学习从没接触过的“物联网”,关键是碰到问题也只能慢慢摸索着解决,有些时候,碰到一个问题几天都解决不了。炎炎夏日,日渐接近的比赛日,都让他们陷入焦虑。好在指导老师、高年级学长们都给予了他们很大的帮助和支持,其中一直致力于物联网专业建设的王晓东老师、陈芬老师、周宇老师给予了他们大力支持。最终,团队们所有碰到的问题,都一点一点地解决了,成功设计完成了“基于Zigbee技术的道路照明系统”。
他们的作品“基于Zigbee技术的道路照明系统”,以智能的节能、防护和检测为核心,以单片机控制为基础,结合Zigbee和GPRS组网方式,实现了集数据采集、发送和控制为一体的控制体系,并能根据环境变化自动调整照明方案,实现单灯多灯控制、按时按需亮灭的智能节能模式。
该作品主推的特色功能为两方面:智能和节能。运行模块中有四种模式。首先是常规模式,分为白天模式和黑夜模式。黑夜模式,与传统照明一样,太阳落山,路灯就会自动点亮,这个系统中,照明系统会根据历史数据做出分析和判断,在当前季节的落日时间开启路灯。而白天模式,就是在遇到雷雨天气时,光线不足,系统会根据光感亮和灭。第二种是深夜模式,午夜后,路灯采取单双间隔点亮,一旦有车经过,红外对射发挥作用,所有灯点亮,当车子经过该路段,路灯恢复单双点亮,充分体现了智能和节能功能。第三是故障检测,一旦照明路灯出现问题,不按要求亮灭,通过上位机,可以知道是哪个区域的灯发生故障,并直接发送短信至工作人员处,以及时维修。最后是雾霾防护,通过天气预报API接口,如果是“雾霾”,则会有防雾小黄灯亮起,增强可见度,减少交通事故的发生。
这一套道路照明系统,通过软件设置自动开关,实现了自动化管理,同时控制灵活,有浏览器的地方即可监控,其中应用的Zigbee组网,无需布线,节约成本;能根据环境变化自动调整照明方案,实现单灯多灯控制、按时按需亮灭的智能节能模式。未来,这一技术可应用于电缆防盗,监控路灯的电流状况间接监测电缆状态,及时发现并处理电缆偷盗事件;利用手机客户端,方便工作人员随时随地检测、调控道路照明系统;交通测速:辅助监测道路车辆行驶速度;交通拥塞指示:实时监测路段的车流量,通过信号灯来指示前方路段拥塞情况,帮助司机朋友选择合适的行驶路段。
一群肯吃苦钻研的“IT码农”
从华东赛区走向全国总决赛,他们对自己的作品又进行了改进和完善,与来自哈尔滨工业大学、上海交通大学和浙江大学等众多高校的参赛队伍同台竞技,最终斩获二等奖。
在华东赛区的比赛中,还上演了一个小插曲。比赛分小组进行,每组四支队伍按顺序进行答辩和作品展示,“LED智能型”代表队是小组第二位序。运用GPRS技术需要连接网络才可以,但由于现场的网络非常差,自带网卡也没能解决这火烧眉毛的急,眼看答辩和展示临近,作品也一直演示不成功,调试总是失败。就在队长答辩之前,队员说已调试成功,但答辩环节结束后,却因网络问题又无法展示。一直到所有队伍都展示完,网络状况才好转。待网络畅通、作品调试成功之后,组长张琴琴还是找到评委老师们争取了一个展示作品的机会。当所有人都以为得奖无望的时候,现场念到了“LED智能型”团队荣获二等奖,此时,他们的兴奋和激动真是难以言表。
这次比赛,团队四位成员各司其职,分别负责系统架构、硬件、Zigbee和GPRS。他们没日没夜地在实验室里钻孔、焊板、调试电路,每一个小小进步,都要尝试很多很多次的反复实验。但他们始终没有放弃。短短两个多月,从无到有,他们这群肯钻研、肯吃苦的“IT码农”终于看到了风雨之后炫丽的彩虹,“LED智能型”代表队最终取得了优异成绩,团队成员也在比赛中收获了很多很多!