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LGWL-JJ04型 物聯(lián)網(wǎng)智能家居應(yīng)用實(shí)訓(xùn)體驗(yàn)平臺(tái)

一、系統(tǒng)簡(jiǎn)介
   LGWL-JJ04型 物聯(lián)網(wǎng)智能家居應(yīng)用實(shí)訓(xùn)體驗(yàn)平臺(tái)是針對(duì)高等院校物聯(lián)網(wǎng)工程應(yīng)用的需求,綜合運(yùn)用智能傳感器、智能控制器、無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)、嵌入式中間件、移動(dòng)通信、軟件工程等物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)以及多學(xué)科技術(shù)的交叉融合,提出的面向?qū)嶋H生活的智能家居整體解決方案。
   實(shí)訓(xùn)體驗(yàn)平臺(tái)分為大門、玄關(guān)、客廳/餐廳、廚房、臥室?guī)讉€(gè)區(qū)域,采用現(xiàn)代家居裝修風(fēng)格,將智能設(shè)備直接融入設(shè)計(jì)中,依托部署在居室內(nèi)的各種傳感器節(jié)點(diǎn)、設(shè)備控制節(jié)點(diǎn)、智能網(wǎng)關(guān)、以及智能終端,實(shí)現(xiàn)家居生活環(huán)境的智能安全監(jiān)測(cè)、智能安防監(jiān)測(cè)、智能報(bào)警、智能情景控制、智能設(shè)備控制、遠(yuǎn)程視頻監(jiān)控等功能,覆蓋了家庭安全類、家庭安防類、宜居生活類,為用戶打造一個(gè)安全、舒適、智能化的家居生活體驗(yàn)館。用戶通過(guò)家居生活設(shè)施的聯(lián)動(dòng),感受到物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)給日常生活帶來(lái)的便利,激發(fā)了用戶對(duì)物聯(lián)網(wǎng)學(xué)習(xí)的興趣。
二、系統(tǒng)構(gòu)成
   充分利用各種傳感器測(cè)量家居環(huán)境參數(shù),結(jié)合嵌入式數(shù)據(jù)庫(kù)存儲(chǔ)技術(shù)將歷史數(shù)據(jù)統(tǒng)一保存管理;利用無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)統(tǒng)一管理各個(gè)節(jié)點(diǎn);利用自動(dòng)控制理論和反饋控制理論實(shí)現(xiàn)智能控制與無(wú)人值守;利用嵌入式 Linux 系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)智能網(wǎng)關(guān);利用 Android 系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)智能終端;利用 Web 服務(wù)器實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)化智能家居監(jiān)控終端,促使學(xué)生了解各種物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在智能家居現(xiàn)實(shí)環(huán)境的應(yīng)用。
1、系統(tǒng)外觀
 
2、系統(tǒng)拓?fù)?
 
三、硬件資源
1、硬件組成
   智能家居生活館主要由感知設(shè)備、安防設(shè)備、控制設(shè)備、監(jiān)控設(shè)備、家庭網(wǎng)關(guān)、智能終端、家居裝修材料等組成。
(1)感知設(shè)備:主要由傳感器調(diào)理板、ZigBee 通信模塊以及接口底板組成,涉及家庭安全類、宜居生活類、家庭安防類的所有傳感節(jié)點(diǎn)。系統(tǒng)傳感器支持 315、433、ZigBee 三種頻段,*后由 ZigBee 網(wǎng)絡(luò)統(tǒng)一管理所有傳感節(jié)點(diǎn)。具體包括空氣溫濕度傳感器、光照度傳感器、二氧化碳傳感器、火焰探測(cè)器、燃?xì)馓綔y(cè)傳感器、煙霧探測(cè)器、火焰探測(cè)器、以及人體紅外探測(cè)器等,可根據(jù)客戶需求定制不同類型的傳感器節(jié)點(diǎn)。
(2)安防設(shè)備:由 RFID 遠(yuǎn)距離身份識(shí)別裝置、反饋電子鎖,指紋識(shí)別系統(tǒng)、門/窗磁探測(cè)器組成,涉及家庭安防類的所有設(shè)備,實(shí)現(xiàn)射頻識(shí)別與指紋識(shí)別雙重權(quán)限解鎖功能,以及實(shí)現(xiàn)非法入侵檢測(cè)功能。
(3)控制設(shè)備:主要由執(zhí)行設(shè)備、ZigBee 通信模塊以及接口底板組成,涉及宜居生活類的所有控制節(jié)點(diǎn)。因被控對(duì)象不同,主要分為交流供電型控制設(shè)備、紅外控制設(shè)備。交流供電型控制設(shè)備,主要包括控制器和交流電器,控制器封裝在標(biāo)準(zhǔn)的 86 盒內(nèi),交流電器只需插入 86 盒的兩相或三相插座內(nèi)即可實(shí)現(xiàn)電器的開(kāi)關(guān)控制,如照明燈、吊燈、警笛、窗簾、電視、音響、空調(diào)等。紅外控制設(shè)備主要是學(xué)習(xí)遙控器的編碼,用一個(gè)紅外控制設(shè)備代替多個(gè)遙控器,如電視、空調(diào)、音響等。
(4)監(jiān)控設(shè)備:它是一種視頻服務(wù)器,具有 IP 地址和 MAC 地址,支持以太網(wǎng)、WiFi 兩種網(wǎng)絡(luò)接入方式,用于網(wǎng)絡(luò)視頻監(jiān)控。
(5)家庭網(wǎng)關(guān):安裝在玄關(guān)處,主要由 Cortex-A8 嵌入式主板組成,封裝在模具內(nèi),是整個(gè)智能家居生活館的控制中心。家庭網(wǎng)關(guān)集成 ZigBee 協(xié)調(diào)器、WiFi 通信模塊、以及 GPRS/3G 模塊。家居環(huán)境中所有傳感器、控制設(shè)備、智能家電等均可通過(guò) ZigBee 技術(shù)或 WiFi 無(wú)線通信技術(shù)連接到家庭網(wǎng)關(guān)。家庭網(wǎng)關(guān)即可通過(guò)以太網(wǎng)、WiFi 模塊實(shí)現(xiàn)互聯(lián)網(wǎng)的接入,也可通過(guò) GPRS、3G 模塊實(shí)現(xiàn)移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)的接入,為用戶遠(yuǎn)程監(jiān)控家居環(huán)境提供支持。同時(shí)系統(tǒng)支持短信收發(fā)、接打電話,可實(shí)現(xiàn)火情、水情、燃?xì)庑孤?、煙霧超標(biāo)、非法入侵的短信報(bào)警、電話報(bào)警等功能。
(6)智能終端:Android 平板電腦,運(yùn)行智能家居監(jiān)控軟件,實(shí)現(xiàn)家居環(huán)境監(jiān)測(cè)、設(shè)備遠(yuǎn)程控制、以及視頻監(jiān)控等功能。
(7)家居裝修材料:采用現(xiàn)代居室裝修風(fēng)格,將智能設(shè)備直接融入裝修中,按照家庭裝修方式鋪設(shè)電源線路、玄關(guān)處安裝總開(kāi)關(guān),分出大門、玄關(guān)、客廳、臥室、廚房等區(qū)域,放置沙發(fā)、電視柜、櫥柜、木桌、茶幾、花圃等輔助設(shè)備。
2、硬件配置
(1)主要硬件的技術(shù)參數(shù)
名稱與類型 技術(shù)參數(shù)
家庭網(wǎng)關(guān) (1)處理器:
    采用 ARM Cortex-A8 架構(gòu)的三星 S5PV210 芯片作為主處理器,其運(yùn)行主頻可高達(dá) 1GHz。S5PV210 包含很多強(qiáng)大的硬件編解碼功能,內(nèi)建 MFC(MultiFormat Codec),支持 MPEG-1/2/4,H.263,H.264 等格式的視頻編解碼,支持模擬/數(shù)字 TV 輸出。JPEG 硬件編解碼,*大支持 8000x8000 分辨率,集成了 PowerVR SGX540 高性能圖形引擎,支持 2D/3D 圖形加速,能夠支持OpenGL2.0 等 PC 級(jí)別顯示技術(shù)。具備 IVA3 硬件加速器,具備出色的圖形解碼性能,可流暢播放和錄制 30 幀/秒的 1920×1080 像素(即 1080P)的大尺寸高清視頻。同時(shí),內(nèi)建的 HDMIv1.3,可以將高清視頻輸出到外部顯示器上顯示。
(2)核心板資源:
尺寸:6cmX6cmX2.8mm;
采用 8 層盲埋設(shè)計(jì),郵票孔緊密連接;
采用 S5PV210A ARM A8 高性能嵌入式處理器;
主頻高達(dá) 1GHz;512M Byte DDR2內(nèi)存;512M Byte SLC Nand Flash;
集成 DM9000AEP 100M 以太網(wǎng)控制器,穩(wěn)定可靠傳輸;
集成低功率 WM9713 音頻編解碼器,完美音質(zhì);
集成 WM8310 智能電源管理芯片,節(jié)能功耗;
集成系統(tǒng)時(shí)鐘,HDMI 時(shí)鐘,RTC 時(shí)鐘,USB 時(shí)鐘;
通過(guò) EMC 測(cè)試認(rèn)證,追求穩(wěn)定與完美;除總線外引出 230 PIN 管腳。
(3)底板資源:
7寸真彩液晶屏(AT070TN92),分辨率 800X480;帶 7 寸多點(diǎn)電容觸摸屏,支持電阻式觸摸屏;支持 4.3 寸、7 寸多款液晶模塊;
1路 VGA 接口,支持 800×600 分辨率;
1路顯示輸出到電視的復(fù)合視頻輸出接口 TVOUT;
1個(gè) RJ45 以太網(wǎng)接口,帶連接和傳輸指示燈;
1 個(gè)主 USB2.0 OTG 接口,支持 USB 2.0 協(xié)議,使用 mini-USB AB 接口;板載 1 路 HDMI 接口;
板載 1 個(gè) RS232 調(diào)試串口 UART2;
1路立體聲 400mW 語(yǔ)音輸出,可接耳機(jī);
1路 MICIN 音頻輸入可接麥克;
1個(gè)高速 SD 卡座,可以實(shí)現(xiàn) SD Memory 功能;
1路 mini-PCI 接口,可插入 SDIO 協(xié)議的 WIFI 模塊;
2個(gè) USB HOST 插口,支持 USB1.1 協(xié)議,使用雙層 USB-A 母口;
板載一個(gè)標(biāo)準(zhǔn) JTAG 接口;1 個(gè) CMOS 攝像頭接口,支持 ITU-R BT601/656 8位模式;板載 1 個(gè) MIC 咪頭;
1個(gè) 8 位系統(tǒng)啟動(dòng)方式撥碼開(kāi)關(guān);5 個(gè) Android 專用鍵盤;
板載 1 個(gè) RTC 可充電鋰電池;
1個(gè)復(fù)位按鍵,采用專用芯片復(fù)位,穩(wěn)定可靠;
引出總線接口,用于連接擴(kuò)展模塊;
默認(rèn)配置 ZigBee 無(wú)線通信模塊,WiFi 模塊等;
選配 3G 移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)通信模塊、GPS 定位模塊等。
ZigBee 無(wú)線通
信模塊
采用 TI CC2530 芯片,內(nèi)置增強(qiáng)型 8 位 51 單片機(jī)和 RF 收發(fā)器;芯片內(nèi)置溫度傳感器、串口、A/D 轉(zhuǎn)換模塊、SPI 接口和 I/O 等多種接口;具有片內(nèi)128/256K 的可編程 Flash,8K 的 RAM;配置自主研發(fā)的 ZigBee 燒寫器 CCDEBUGGER。
默認(rèn)采用 TI Z-Stack2007 協(xié)議棧;符合 IEEE802.15.4 標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范,頻段范圍2.045G~2.484G;無(wú)線數(shù)據(jù)傳輸速率約為 20~250kbps,通信距離在 30~300米左右;支持在線調(diào)試下載燒寫方式和第三方 SmartRF Flash 燒寫方式;采用 IAR for EW8051 集成開(kāi)發(fā)環(huán)境;同一個(gè)工程編譯 ZigBee 網(wǎng)絡(luò)所有節(jié)點(diǎn)程序,包括協(xié)調(diào)器、路由器和傳感控制終端節(jié)點(diǎn)。
支持 TI Z-Stack 2006 和 TinyOS 兩種協(xié)議棧;支持多任務(wù)處理;支持星形、樹(shù)型、網(wǎng)狀三種網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu);支持 Packet Sniffer 抓包分析儀;支持串口調(diào)試上位機(jī)軟件 Z-Tool。
傳感節(jié)點(diǎn) 由 ZigBee 無(wú)線通信模塊、傳感器調(diào)理板、接口底板組成;默認(rèn) 5V DC 供電;
可配置多種傳感器:溫濕度傳感器、三軸加速度、紅外學(xué)習(xí)傳感器、光敏傳感器、光線傳感器、火焰?zhèn)鞲衅?、空氣質(zhì)量傳感器、氣壓傳感器、繼電器、霍爾傳感器、紅外反射傳感器、RFID 讀卡器等。
86 盒無(wú)線強(qiáng)電
控制器
由 ZigBee 無(wú)線通信模塊、變壓器、繼電器(或可控硅)、底板組成。
可驅(qū)動(dòng)繼電器、可控硅等設(shè)備,實(shí)現(xiàn)供電回路的斷開(kāi)和閉合。
技術(shù)參數(shù):電源:AC220V±10%,50/60Hz;負(fù)載電流:≤10A;無(wú)線傳輸頻
率:2.4GHz;無(wú)線傳輸距離:≥10~20 米;發(fā)射功率:≤10dBm;接收靈敏
度:<-108dBm;工作溫度:10℃~50℃;相對(duì)濕度:﹤90%RH;外形尺寸:
86mm×86mm×45mm;控制負(fù)載電路數(shù):一路。
可配置電器:所有采用 220V 交流市電供電的電器均可,如:自動(dòng)澆花控制系統(tǒng),電飯煲控制系統(tǒng),加濕器控制系統(tǒng)等。
86 盒窗簾無(wú)線
控制器
停在任意開(kāi)合位置;開(kāi)關(guān)狀態(tài)實(shí)時(shí)反饋;硬件和軟件雙重控制,手機(jī),網(wǎng)絡(luò)隨時(shí)控制;工業(yè)級(jí)電路設(shè)計(jì),高品質(zhì)阻燃材料制造,安全可靠。
技術(shù)參數(shù):電源:AC220V±10%,50/60Hz;負(fù)載電流:≤10A;無(wú)線傳輸頻率:2.4GHz;無(wú)線傳輸距離:≥10~20 米;發(fā)射功率:≤10dBm;接收靈敏度:<-108dBm;工作溫度:10℃~50℃;相對(duì)濕度:﹤90%RH;外形尺寸:86mm×86mm×45mm;控制負(fù)載電路數(shù):一路。
調(diào)光控制器 與 ZigBee 和繼電器節(jié)點(diǎn)配合,實(shí)現(xiàn)臺(tái)燈/吊燈的亮度控制能隨意調(diào)節(jié)燈光亮度,輕松營(yíng)造各種生活情調(diào);漸明漸暗的開(kāi)關(guān)效果,有效保護(hù)您的雙眼;
開(kāi)關(guān)狀態(tài)實(shí)時(shí)反饋;硬件和軟件雙重控制,平板、網(wǎng)絡(luò)隨時(shí)控制;
工業(yè)級(jí)電路設(shè)計(jì),高品質(zhì)阻燃材料制造,安全可靠;
電源:AC230V±10%  50/60Hz;負(fù)載電流:≤2A;
無(wú)線傳輸頻率:2.4GHz;無(wú)線傳輸距離:≥10~20 米;
發(fā)射功率:≤10dBm;接收靈敏度:﹤-108dBm;
工作溫度:10℃~50℃;相對(duì)濕度:﹤90%RH;
外形尺寸:86mm×86mm×45mm;控制負(fù)載電路數(shù):一路。
紅外控制系統(tǒng) 使用紅外控制模塊代替遙控器,實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程控制音響的開(kāi)關(guān);
由紅外自學(xué)習(xí)模塊與支持底板組成;
采用嵌入式系統(tǒng),可以學(xué)習(xí)多種遙控器的紅外編碼;
采用紅外通信協(xié)議,替代遙控器,實(shí)現(xiàn)家用電器如空調(diào)、電扇、電飯煲等的控制。
可配置電器:電視、空調(diào)、音響等。
433M 煙霧傳感
節(jié)點(diǎn)
由煙霧探測(cè)器、微處理器和 433MHz 無(wú)線通訊模塊組成;
具有報(bào)警鎖定特點(diǎn),當(dāng)檢測(cè)到煙霧時(shí),將一直鎖定在報(bào)警狀態(tài),除非掉電復(fù)位,否則無(wú)法解除報(bào)警;
供電電壓:12V DC;工作電流:<8mA,報(bào)警電流:<35mA;探測(cè)面積:<20㎡;探測(cè)煙霧濃度:>0.05% VOL;工作環(huán)境:-10~+50℃,5~95%RH,無(wú)凝露;
靈敏度等級(jí):符合(GB4715-93)4.22 火災(zāi)靈敏度試驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn);具有無(wú)線聯(lián)網(wǎng)功能;無(wú)線通訊距離:100m 以上,無(wú)障礙距離:<300m;獨(dú)立聲光報(bào)警;故障自檢功能;帶靜音功能。
315-ZigBee 轉(zhuǎn)
換器
將 315M 工作頻段轉(zhuǎn)到 ZIgBee 頻段
功能特點(diǎn):
   接收發(fā)射頻率為 315MHZ 的各種探測(cè)器、比如煙霧、紅外、燃?xì)?、門磁等并將其轉(zhuǎn)化為 ZIGBEE 所能接收的數(shù)據(jù)信息。
技術(shù)參數(shù):
電源:AC230V±10%,50/60Hz;負(fù)載電流:≤10A;無(wú)線傳輸頻率:2.4GHz;
無(wú)線傳輸距離:≥10~20 米;發(fā)射功率:≤10dBm;接收靈敏度:﹤-108dBm;
工作溫度:10℃~50℃;相對(duì)濕度:﹤90%RH;外形尺寸:86mm×86mm×45mm;
控制負(fù)載電路數(shù):>1 路。
433-ZigBee 轉(zhuǎn)
換器
將 433M 工作頻段轉(zhuǎn)到 ZIgBee 頻段
功能特點(diǎn):
接收發(fā)射頻率為 433MHZ 的各種探測(cè)器、比如煙霧、紅外、燃?xì)?、門磁等并
電源:AC230V±10%,50/60Hz;負(fù)載電流:≤10A;無(wú)線傳輸頻率:2.4GHz;
無(wú)線傳輸距離:≥10~20 米;發(fā)射功率:≤10dBm;接收靈敏度:﹤-108dBm;
工作溫度:10℃~50℃;相對(duì)濕度:﹤90%RH;外形尺寸:86mm×86mm×45mm;
控制負(fù)載電路數(shù):>1 路。
視頻監(jiān)控設(shè)備 1)內(nèi)置網(wǎng)絡(luò)視頻服務(wù)器
支持 IP 地址動(dòng)態(tài)分配,具有唯一的 MAC 地址;
支持 WEB 方式訪問(wèn),應(yīng)用于廣域網(wǎng)環(huán)境;
支持有線、無(wú)線兩種網(wǎng)絡(luò)連接方式,有線采用以太網(wǎng),無(wú)線支持 802.11b/g/n協(xié)議,信號(hào)穩(wěn)定、穿透能力強(qiáng);
視頻數(shù)據(jù)傳輸支持 HTTP、TCP、UDP、FTP 等多種網(wǎng)絡(luò)協(xié)議;
通過(guò)以太網(wǎng)(Ethernet)網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)攝像機(jī)的管理和配置;
支持主輔雙碼流輸出;
報(bào)警信息或數(shù)據(jù)使用 SMTP、FTP 傳輸;
2)內(nèi)置解碼器
采用高性能數(shù)字 DSP 技術(shù),穩(wěn)定可靠;
采用先進(jìn)的 H.264 視頻壓縮技術(shù),JPEG 抓圖,*大圖像尺寸為 640*480,幀率為 25fps 或 30fps;
3)云臺(tái)
支持云臺(tái)控制,支持水平 350°、上下 100°范圍內(nèi)轉(zhuǎn)動(dòng),外型小巧美觀,安裝方便,適合各種場(chǎng)合。
4)外部接口
1 個(gè) T/F 卡接口;
1 個(gè) RJ45 10M/100M 自適應(yīng)以太網(wǎng)口;
1 路開(kāi)關(guān)量報(bào)警輸入,1 路開(kāi)關(guān)量報(bào)警輸出;
內(nèi)置麥克風(fēng),實(shí)現(xiàn)語(yǔ)音采集,遠(yuǎn)程監(jiān)聽(tīng)現(xiàn)場(chǎng)聲音;
自帶紅外燈,支持 5 米夜視范圍,全天候監(jiān)控;
門禁指紋識(shí)別
系統(tǒng)
控制門鎖開(kāi)鎖,也可通過(guò)室內(nèi)主機(jī)進(jìn)行開(kāi)鎖。
功能特點(diǎn):
支持定時(shí)控制功能;支持無(wú)線遙控、手機(jī)、平板控制;開(kāi)關(guān)狀態(tài)實(shí)時(shí)反饋;
工業(yè)級(jí)電路設(shè)計(jì),高品質(zhì)阻燃材料制造,安全可靠;導(dǎo)電彈片采用高導(dǎo)磷銅制造,使用壽命超長(zhǎng)。
技術(shù)參數(shù):
電源:AC230V±10%,50/60Hz;負(fù)載電流:≤10A;無(wú)線傳輸頻率:2.4GHz;
無(wú)線傳輸距離:≥10~20 米;發(fā)射功率:≤10dBm;接收靈敏度:﹤-108dBm;
工作溫度:10℃~50℃;相對(duì)濕度:﹤90%RH;外形尺寸:86mm×86mm×45mm;
控制負(fù)載電路數(shù):一路。
超高頻識(shí)別裝
性能參數(shù):
支持協(xié)議標(biāo)準(zhǔn):ISO18000-6C(EPC Class1 GEN2);
防沖撞:每秒能讀取 300 張標(biāo)簽;
工作頻率:902-928MHz(中心頻率 915MHZ),865-868MHz;
讀取標(biāo)簽距離:穩(wěn)定讀取 4-6 米(可調(diào))
適用標(biāo)簽:UHF 頻段 EPC global Class1 Gen2 標(biāo)準(zhǔn)標(biāo)簽;
通信接口: RJ45 以太網(wǎng)接口;射頻接口:TNC 母頭;
電源:110~240V/50~60Hz,電源適配器:7.5V/3A;
整機(jī)功耗:小于等于 16W;
工作溫度:-20℃~+65℃。
四、軟件資源
1、軟件組成
  系統(tǒng)軟件默認(rèn)采用 C/S 結(jié)構(gòu),主要包括無(wú)線網(wǎng)絡(luò)傳感器數(shù)據(jù)透明傳輸軟件、基于 Qt 的家庭網(wǎng)關(guān)智能家居監(jiān)控系統(tǒng)軟件、基于 Android 的智能家居監(jiān)控系統(tǒng)軟件、基于 C#的智能家居系統(tǒng)軟件。同時(shí)系統(tǒng)提供 B/S 體系結(jié)構(gòu)的智能家居網(wǎng)絡(luò)化遠(yuǎn)程監(jiān)控軟件。如圖所示:
 
軟件結(jié)構(gòu)圖
(1)無(wú)線網(wǎng)絡(luò)傳感器數(shù)據(jù)透明傳輸軟件:
  主要實(shí)現(xiàn) ZigBee 網(wǎng)絡(luò)的建立、節(jié)點(diǎn)的自動(dòng)入網(wǎng)、節(jié)點(diǎn)休眠與喚醒、節(jié)點(diǎn)之間數(shù)據(jù)的透明傳輸、傳感器節(jié)點(diǎn)的采樣與傳輸、以及執(zhí)行節(jié)點(diǎn)驅(qū)動(dòng)設(shè)備的功能。
(2)基于 Qt 的家庭網(wǎng)關(guān)智能家居監(jiān)控系統(tǒng)軟件:
  智能網(wǎng)關(guān)運(yùn)行嵌入式 Linux 操作系統(tǒng),上電后即運(yùn)行基于 Qt 的智能家居系統(tǒng)軟件。它主要用來(lái)匯聚傳感層的各種傳感器節(jié)點(diǎn),控制節(jié)點(diǎn),并通過(guò)嵌入式數(shù)據(jù)庫(kù),保存所有節(jié)點(diǎn)的網(wǎng)絡(luò)屬性、傳感器采樣值、控制器狀態(tài)等,允許用戶在本地查看智能家居環(huán)境參數(shù)、安防設(shè)備的狀態(tài),以及控制家電設(shè)備等。同時(shí)它作為服務(wù)器,允許客戶端如平板電腦等設(shè)備與其建立連接,實(shí)現(xiàn) TCP/IP 通信。
(3)基于 Android 的智能家居監(jiān)控系統(tǒng)軟件:
  平板電腦運(yùn)行基于 Android 操作系統(tǒng)的智能家居監(jiān)控軟件。用戶可以在平板上瀏覽家居環(huán)境參數(shù)、安防設(shè)備狀態(tài),遠(yuǎn)程控制家用電器(開(kāi)關(guān)控制、紅外遙控)等,并且可以訪問(wèn)網(wǎng)絡(luò)攝像機(jī),實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程視頻監(jiān)控。
(4)基于 C#的智能家居監(jiān)控系統(tǒng)軟件:
  系統(tǒng)還支持C#智能家居系統(tǒng)軟件。該軟件不用智能網(wǎng)關(guān),而使用普通 PC 機(jī),通過(guò)串口與 ZigBee 協(xié)調(diào)器通信?;?C#的智能家居軟件就是通過(guò)串口編程、及時(shí)讀取串口緩沖數(shù)據(jù)實(shí)現(xiàn)對(duì)傳感層節(jié)點(diǎn)的管理的,主要實(shí)現(xiàn)家居環(huán)境監(jiān)測(cè)、家居安防監(jiān)測(cè)、家電設(shè)備控制以及視頻監(jiān)控等功能。
(5)基于 Web 的智能家居網(wǎng)絡(luò)化監(jiān)控軟件:
  該軟件以智能網(wǎng)關(guān)為 Web 服務(wù)器,結(jié)合 CGI 應(yīng)用程序接口、檢測(cè)與控制應(yīng)用程序、以及 HTML 網(wǎng)頁(yè),為用戶提供 B/S 方式的訪問(wèn)與控制傳感層節(jié)點(diǎn)的平臺(tái)。
2、軟件配置
設(shè)備名稱 組件 名稱 版本或軟件描述
無(wú)線網(wǎng)絡(luò)傳
感器
開(kāi)發(fā)環(huán)境 IAR IAR Embedded workbenchV7.60
協(xié)議棧 ZStack-CC2530-2.3.0-1.4.0
第三方燒寫工具 Smart RF Flash Programmer 和 USB 驅(qū)動(dòng)
應(yīng)用軟件 ZigBee 數(shù)據(jù)透明傳輸軟件 自主研發(fā),V2.4.2
家庭網(wǎng)關(guān) 交叉編譯開(kāi)
發(fā)環(huán)境
操作系統(tǒng) Ubuntu12.04.4 LTS、Ubuntu14.04 LTS
文件系統(tǒng) EXT4 文件系統(tǒng)
交叉編譯鏈 arm-linux-gcc 4.4.1、arm-2009q3.tar.gz
嵌入式
Linux 系統(tǒng)
啟動(dòng)代碼 Uboot-1.3.4.tar.gz
嵌入式操作系統(tǒng) Linux2.6.35.tar.gz
文件系統(tǒng) Yaffs 類型
QT 庫(kù) Qt-4.7.3 函數(shù)庫(kù)源碼
應(yīng)用軟件 開(kāi)發(fā)環(huán)境 Qt-Creator2.4.1
Qt-4.7.3 庫(kù)
C++語(yǔ)言等
Android 監(jiān)
控端
應(yīng)用軟件 開(kāi)發(fā)環(huán)境 Windows XP 以上
Eclipse IDE for Java Developers
Android-sdk_r16-windows
Java 語(yǔ)言等
PC 監(jiān)控端 應(yīng)用軟件 開(kāi)發(fā)環(huán)境 Windows XP 以上
Visual Studio2010 工具
C#語(yǔ)言等
Web 監(jiān)控端 嵌入式Linux 操作系統(tǒng) 檢測(cè)與控制應(yīng)用程序 Qt-Creator2.4.1 與 Qt-4.7.3 庫(kù)
CGI 應(yīng)用程序 CGI 庫(kù)以及 C 語(yǔ)言
Web 服務(wù)器 Apache 服務(wù)器
HTML 網(wǎng)頁(yè) Dreamweaver、文本編輯器等
五、功能特點(diǎn)
1、系統(tǒng)功能:
(1)大門區(qū)域的功能
◆身份識(shí)別功能:進(jìn)門時(shí),通過(guò) RFID 射頻識(shí)別裝置、指紋識(shí)別系統(tǒng)或者其他生物識(shí)別系統(tǒng)(如人臉識(shí)別)系統(tǒng),辨別來(lái)者的身份。如果身份驗(yàn)證通過(guò),即可打開(kāi)大門,播放“歡迎回家”的音頻,為勞累一天的人們送去一聲問(wèn)候。出門時(shí),只需識(shí)別系統(tǒng)驗(yàn)證通過(guò)即可打開(kāi)大門,或手動(dòng)打開(kāi)大門。
◆門禁安防功能:大門上安裝門磁系統(tǒng),當(dāng)身份識(shí)別未成功,而門磁系統(tǒng)卻檢測(cè)到異常,那么系統(tǒng)會(huì)立即啟動(dòng)警笛,向住戶發(fā)送警情短信,并向物業(yè)撥打報(bào)警電話。當(dāng)身份識(shí)別成功,門磁系統(tǒng)不會(huì)報(bào)警。
(2)玄關(guān)區(qū)域的功能
  玄關(guān)區(qū)域的功能分為感應(yīng)式無(wú)線照明功能、布撤防功能。
◆感應(yīng)式無(wú)線照明功能:住戶走進(jìn)玄關(guān)區(qū)域,人體感應(yīng)設(shè)備感應(yīng)到人體,且光線昏暗,系統(tǒng)自動(dòng)打開(kāi)玄關(guān)處的照明燈。當(dāng)住戶離開(kāi)玄關(guān)區(qū)域,此時(shí)人體感應(yīng)設(shè)備感應(yīng)不到人體,系統(tǒng)自動(dòng)關(guān)閉玄關(guān)處的照明燈。
◆布撤防功能:住戶身份識(shí)別成功后,進(jìn)入玄關(guān)處,點(diǎn)擊撤防按鈕,將系統(tǒng)設(shè)置為“居家模式”,布防撤銷。當(dāng)用戶離開(kāi)家時(shí),點(diǎn)擊布防按鈕,將系統(tǒng)設(shè)置為“離家模式”,布放生效。
(3)客廳區(qū)域的功能
◆感應(yīng)式照明功能:照明系統(tǒng)根據(jù)環(huán)境光照度和人體感應(yīng)狀態(tài),自動(dòng)控制吊燈的亮度,調(diào)整居室的明暗。
◆感應(yīng)式窗簾功能:窗簾支持遙控、聯(lián)動(dòng)、定時(shí)三種方式。系統(tǒng)根據(jù)當(dāng)前的時(shí)間自動(dòng)打開(kāi)關(guān)閉窗簾,如每到晚上就自動(dòng)關(guān)閉,早上就自動(dòng)打開(kāi)。系統(tǒng)可以設(shè)置定時(shí),定時(shí)時(shí)間到窗簾就自動(dòng)打開(kāi)或關(guān)閉。
◆室內(nèi)人體感應(yīng)功能:客廳頂部安裝的人體感應(yīng)設(shè)備感應(yīng)到人體后,系統(tǒng)自動(dòng)開(kāi)啟照明、打開(kāi)背景音響,播放背景音樂(lè),打開(kāi)飲水機(jī)自動(dòng)加熱。
◆感應(yīng)式沙發(fā)功能:住戶坐在沙發(fā)上時(shí),多點(diǎn)式觸摸屏茶幾會(huì)自動(dòng)開(kāi)啟,顯示多種設(shè)備的控制按鈕,用戶可以點(diǎn)擊調(diào)節(jié)頂燈亮度、打開(kāi)電視、調(diào)節(jié)音響、切換頻道,調(diào)節(jié)客廳氛圍。用戶離開(kāi)沙發(fā)時(shí),這些設(shè)備仍保持打開(kāi)狀態(tài),用戶可以點(diǎn)擊觸摸屏茶幾按鈕關(guān)閉,也可使用原有遙控器關(guān)閉,或者系統(tǒng)檢測(cè)不到室內(nèi)的人體時(shí),由控制系統(tǒng)自動(dòng)關(guān)閉。
◆餐廳功能:用戶坐在餐桌椅子上時(shí),系統(tǒng)控制餐廳照明燈打開(kāi),播放輕柔的音樂(lè),享受美好的用餐時(shí)間。用餐完畢,離開(kāi)椅子,系統(tǒng)照明燈調(diào)暗,關(guān)閉音樂(lè)。
◆空調(diào)無(wú)線控制功能:系統(tǒng)感應(yīng)到用戶在家時(shí),空調(diào)自動(dòng)打開(kāi),根據(jù)室內(nèi)溫度自動(dòng)調(diào)整。室內(nèi)植物的監(jiān)控功能:系統(tǒng)通過(guò)土壤溫濕度,日光強(qiáng)弱,實(shí)現(xiàn)自動(dòng)灌溉。
◆室內(nèi)監(jiān)控功能:客廳安裝網(wǎng)絡(luò)攝像頭,住戶可以通過(guò)智能手機(jī)隨時(shí)監(jiān)控居室內(nèi)的情況。
(4)臥室區(qū)域的功能
  情景模式支持看書、休息、起夜、起床模式。用戶走進(jìn)臥室,人體感應(yīng)設(shè)備感應(yīng)到人體后,自動(dòng)開(kāi)啟床頭燈,用戶可以坐在床上看書。如果需要休息,可以對(duì)床頭的語(yǔ)音識(shí)別設(shè)備說(shuō)“關(guān)燈睡覺(jué)”,系統(tǒng)會(huì)自動(dòng)關(guān)閉臥室燈光。起夜時(shí),只需對(duì)語(yǔ)音識(shí)別設(shè)備說(shuō)“起夜”,臥室的夜燈會(huì)緩緩點(diǎn)亮。天亮起床了,只需對(duì)語(yǔ)音設(shè)備說(shuō)“起床”,臥室燈光自動(dòng)打開(kāi),十分種后,窗簾自動(dòng)打開(kāi)。
(5)廚房區(qū)域的功能
◆廚房安全監(jiān)測(cè)報(bào)警功能:廚房安裝的燃?xì)馓綔y(cè)器、煙霧探測(cè)器,一旦監(jiān)測(cè)到燃?xì)饣驘熿F濃度超標(biāo),系統(tǒng)會(huì)自動(dòng)切斷煤氣閥,啟動(dòng)警笛,開(kāi)啟噴淋,給用戶發(fā)送報(bào)警短信,并給用戶和物業(yè)撥打電話。
2、系統(tǒng)特點(diǎn):
  智能家居監(jiān)控系統(tǒng),通過(guò)短距離無(wú)線通信方式,將監(jiān)測(cè)傳感器,家用電氣、多媒體設(shè)備等整合到一個(gè)界面友好,操作簡(jiǎn)單的嵌入式信息機(jī)中,由信息機(jī)統(tǒng)一收集家居環(huán)境與電氣設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)信息,通過(guò) WIFI/Ethernet/GPRS 等模塊連接互聯(lián)網(wǎng)。用戶即可以在家中通過(guò)信息機(jī)查看居室環(huán)境,控制電氣設(shè)備,也可以通過(guò)互聯(lián)網(wǎng)或者短信遠(yuǎn)程監(jiān)控家居系統(tǒng)。
◆科技遍布家居中的每一個(gè)角落:溫濕度、光線、指紋、吊燈、窗簾、加濕器、電視、音響、空調(diào)、攝像機(jī)等多種類型傳感器安裝在家居環(huán)境中;
◆方便靈活的布線方式:傳感器/執(zhí)行器采用 315、433 頻段,與信息機(jī)之間通過(guò)315-ZigBee/433-ZigBee 轉(zhuǎn)換器實(shí)現(xiàn) ZigBee 無(wú)線連接方式;信息機(jī)可選擇以太網(wǎng)或者 WIFI、3G、GPRS 等移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)模塊連接入網(wǎng);
◆Web 方式的遠(yuǎn)程維護(hù):支持 Web 方式的遠(yuǎn)程維護(hù),只需通過(guò) IE 瀏覽器,就可實(shí)現(xiàn)對(duì)系統(tǒng)的遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè)和控制;
◆ 多模式設(shè)置:系統(tǒng)支持離家,居家等模式。離家模式啟動(dòng)家庭安全、宜居生活、家庭防盜全開(kāi)啟的*高級(jí)別監(jiān)控;居家模式啟動(dòng)家庭安全、宜居生活的基本級(jí)別監(jiān)控。
3、典型功能:
 
六、教學(xué)資源
   智能家居監(jiān)控系統(tǒng)覆蓋了 ZigBee 無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)、Linux 智能網(wǎng)關(guān)、Android 智能終端、PC 監(jiān)控服務(wù)器、Web 遠(yuǎn)程監(jiān)控等五部分,因此系統(tǒng)提供了豐富的實(shí)驗(yàn),從基礎(chǔ)采集傳輸實(shí)驗(yàn),到網(wǎng)關(guān)匯聚分析處理實(shí)驗(yàn),到 Android 終端應(yīng)用實(shí)驗(yàn),再到 PC 監(jiān)控應(yīng)用程序?qū)嶒?yàn)、*后到 Web 遠(yuǎn)程監(jiān)控實(shí)驗(yàn),一條線貫穿,讓學(xué)生在實(shí)驗(yàn)中逐步領(lǐng)悟物聯(lián)網(wǎng)的體系結(jié)構(gòu),關(guān)鍵技術(shù)以及實(shí)現(xiàn)方式,培養(yǎng)學(xué)生動(dòng)手解決問(wèn)題的能力,激發(fā)學(xué)生的創(chuàng)新潛力。
為方便用戶教學(xué)和學(xué)習(xí),系統(tǒng)提供了一本使用手冊(cè)和一本實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書。使用手冊(cè)主要介紹如何安全正確操作這套系統(tǒng),使其正常運(yùn)轉(zhuǎn)。實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書詳細(xì)地介紹了系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu),網(wǎng)絡(luò)參數(shù),實(shí)驗(yàn)?zāi)康?,?shí)驗(yàn)功能,實(shí)驗(yàn)原理,以及實(shí)驗(yàn)步驟等。
1、基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)?zāi)芰?br />
序號(hào) 名稱 實(shí)驗(yàn)
1 無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)通信類實(shí)驗(yàn) IAR 集成開(kāi)發(fā)環(huán)境搭建實(shí)驗(yàn)
基于 Z-Stack 協(xié)議棧傳感節(jié)點(diǎn)透明傳輸程序的使用實(shí)驗(yàn)
2 Linux 智能網(wǎng)關(guān)實(shí)驗(yàn) 光線采集顯示實(shí)驗(yàn)
溫濕度采集顯示實(shí)驗(yàn)
燃?xì)馓綔y(cè)顯示實(shí)驗(yàn)
煙霧探測(cè)顯示實(shí)驗(yàn)
人體感應(yīng)探測(cè)實(shí)驗(yàn)
門磁探測(cè)實(shí)驗(yàn)
指紋識(shí)別實(shí)驗(yàn)
可視門禁實(shí)驗(yàn)
強(qiáng)電設(shè)備控制實(shí)驗(yàn)(燈光、警笛、窗簾等)
紅外學(xué)習(xí)控制實(shí)驗(yàn)(電視、空調(diào)、音響等)
3  Android 智能終端實(shí)驗(yàn) 光線采集顯示實(shí)驗(yàn)
溫濕度采集顯示實(shí)驗(yàn)
燈光設(shè)備控制實(shí)驗(yàn)
警笛控制實(shí)驗(yàn)
窗簾控制實(shí)驗(yàn)
電視紅外控制實(shí)驗(yàn)
空調(diào)紅外控制實(shí)驗(yàn)
音響紅外控制實(shí)驗(yàn)
4  PC 機(jī)監(jiān)控服務(wù)器實(shí)驗(yàn) 智能家居環(huán)境監(jiān)測(cè)實(shí)驗(yàn)(含光線、溫濕度等)
智能家居設(shè)備控制實(shí)驗(yàn)(含燈光、警笛、窗簾、空調(diào)等)
5 Web 監(jiān)控終端實(shí)驗(yàn) 基于 Web 的監(jiān)控軟件的使用實(shí)驗(yàn)
2、創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)?zāi)芰?br />
序號(hào) 名稱 實(shí)驗(yàn)
1 基于 QT 的智能網(wǎng)關(guān)創(chuàng)新實(shí)驗(yàn) 基于 QT 的智能家居環(huán)境監(jiān)測(cè)實(shí)驗(yàn)
基于 QT 的智能家居設(shè)備控制實(shí)驗(yàn)
基于 QT 的智能家居環(huán)境聯(lián)動(dòng)控制實(shí)驗(yàn)
2 基于 Android 的智能終端
創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)
Android 終端與 Linux 網(wǎng)關(guān)的網(wǎng)絡(luò)通信實(shí)驗(yàn)
基于 Android 的智能家居環(huán)境監(jiān)測(cè)實(shí)驗(yàn)
基于 Android 的智能家居設(shè)備控制實(shí)驗(yàn)
基于 Android 的智能家居環(huán)境聯(lián)動(dòng)控制實(shí)驗(yàn)
基于 Android 的智能家居視頻監(jiān)控實(shí)驗(yàn)
3 PC 機(jī)監(jiān)控端創(chuàng)新實(shí)驗(yàn) 基于 C#的智能家居環(huán)境聯(lián)動(dòng)控制實(shí)驗(yàn)
基于 C#的二次開(kāi)發(fā)應(yīng)用實(shí)驗(yàn)
4 Web 監(jiān)控終端實(shí)驗(yàn) 傳感層節(jié)點(diǎn)監(jiān)測(cè)與控制程序?qū)嶒?yàn)
CGI 采集與控制接口實(shí)驗(yàn)
HTML 編寫實(shí)驗(yàn)
3、科研實(shí)驗(yàn)?zāi)芰?br />
序號(hào) 名稱 實(shí)驗(yàn)
1 無(wú)線傳感器開(kāi)發(fā)實(shí)驗(yàn) 簡(jiǎn)單的無(wú)線收發(fā)實(shí)驗(yàn);誤碼率測(cè)試實(shí)驗(yàn);頻譜分析實(shí)驗(yàn)
Z-Stack 點(diǎn)對(duì)點(diǎn)通訊實(shí)驗(yàn)
Z-Stack 星狀網(wǎng)通訊實(shí)驗(yàn)
Z-Stack 樹(shù)狀網(wǎng)通訊實(shí)驗(yàn)
基于 Z-Stack2007 協(xié)議棧的 GenericApp 實(shí)例的移植實(shí)驗(yàn)
基于 Z-Stack2007 協(xié)議棧的無(wú)線數(shù)據(jù)傳輸實(shí)驗(yàn);基于 Z-Stack2007 協(xié)議棧溫濕度節(jié)點(diǎn)與協(xié)調(diào)器的無(wú)線數(shù)據(jù)傳輸;
基于 Z-Stack2007 協(xié)議棧多傳感器節(jié)點(diǎn)與協(xié)調(diào)器無(wú)線數(shù)據(jù)傳輸;基于 Z-Stack2007 協(xié)議棧的網(wǎng)絡(luò)拓?fù)涠ㄖ茖?shí)驗(yàn);
2 智能網(wǎng)關(guān)開(kāi)發(fā)實(shí)驗(yàn) 嵌入式 Linux 開(kāi)發(fā)環(huán)境建立實(shí)驗(yàn):
Uboot 啟動(dòng)代碼配置編譯實(shí)驗(yàn)
Linux 內(nèi)核配置編譯實(shí)驗(yàn)、Linux 內(nèi)核驅(qū)動(dòng)開(kāi)發(fā)實(shí)驗(yàn)
Linux 驅(qū)動(dòng)接口測(cè)試實(shí)驗(yàn)
Yaffs 根文件系統(tǒng)的制作實(shí)驗(yàn)
Qtopia2.2.0 圖形系統(tǒng)編譯實(shí)驗(yàn)
Qt-4.7.3 程序庫(kù)的編譯實(shí)驗(yàn)
  七、教學(xué)資源
類別 序號(hào) 設(shè)備名稱 數(shù)量
傳感節(jié)點(diǎn) 1 空氣溫濕度節(jié)點(diǎn) 1
2 光線檢測(cè)節(jié)點(diǎn) 1
3 火焰檢測(cè)節(jié)點(diǎn) 1
4 語(yǔ)音播放節(jié)點(diǎn) 1
5 語(yǔ)音識(shí)別節(jié)點(diǎn) 1
6 壓力(稱重)檢測(cè)節(jié)點(diǎn) 1
7 315 門磁傳感器 1
8 315 煙霧探測(cè)器 1
9 315 可燃?xì)怏w探測(cè)器 1
10 315 人體感應(yīng)器 1
11 315 轉(zhuǎn) ZigBee 通信節(jié)點(diǎn) 1
12 315M 情景面板 1
13 ZigBee 協(xié)調(diào)器 1
智能開(kāi)關(guān)控制設(shè)備 14 電飯煲 1
15 加濕器 1
16 自動(dòng)澆花裝置 1
17 自動(dòng)噴淋裝置 1
18 6 盒無(wú)線強(qiáng)電控制器 4
19 繼電器弱電控制節(jié)點(diǎn) 1
智能門禁設(shè)備 20 RFID 遠(yuǎn)距離射頻識(shí)別裝置 1
21 門磁+門鎖控制器 1
22 指紋+控制器 1
智能紅外控制設(shè)備 23 液晶電視 1
24 空調(diào)扇 1
25 音響 1
26 高清媒體播放器 1
27 (新)紅外 ZigBee 節(jié)點(diǎn) 1
智能調(diào)查光控制設(shè)備 28 臺(tái)燈或吊燈 1
29 86 觸摸調(diào)光控制器 1
智能窗簾控制設(shè)備 30 電動(dòng)窗簾電機(jī)導(dǎo)軌與雙開(kāi)窗簾 1
31 電動(dòng)窗簾控制器(新紅外節(jié)點(diǎn)) 1
視頻監(jiān)控設(shè)備 32 WiFi 網(wǎng)絡(luò)攝像機(jī) 1
33 可視門禁裝置 1
中央控制區(qū) 34 家庭智能網(wǎng)關(guān)(集成攝像頭、ZigBee、3G、WiFi 通信模塊) 1
35 Android 平板電腦 1
36 多點(diǎn)式觸摸屏茶幾 1
附件 37 線路由器 1
38 家庭網(wǎng)關(guān) DC5V3A 直流電源 3
39 智能家居生活館使用說(shuō)明書 1
40 智能家居生活館實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書 1
41 智能家居生活館裝修耗材:沙發(fā)+電視柜+櫥柜+木桌+茶幾+澆花等輔助設(shè)備 若干
42 網(wǎng)關(guān)系統(tǒng)搭建附件(交叉串口線、交叉網(wǎng)線、Mini USB數(shù)據(jù)線、方口 USB 同步線、FT-CC253-Debugger 調(diào)試器、SD 卡讀寫器、4G SD card) 若干
軟件 43 無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)透明傳輸軟件 1
44 基于 Qt 的智能家居生活館軟件 1
45 基于 Android 的智能家居生活館系統(tǒng)軟件 1
46 基于 C#的智能家居生活館系統(tǒng)軟件 1
47 基于 Web 的智能家居網(wǎng)絡(luò)化監(jiān)控軟件 1

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