人工智能教学平台
AI桌面综合实训平台
实训台面向人工智能相关专业，集成了计算机视觉系统、语音处理系统、以及工业级温湿度传感器、报警灯、电磁锁执行器等多种嵌入式应用模块，通过搭建边缘计算终端，配合17.3寸边缘计算显示单元、人工智能场景应用资源包、虚拟仿真系统、为人工智能专业相关的应用开发提供统一的通讯协议和、接口及AIOT场景。
系统预装Ubuntu18.04操作系统，所有环境代码库文件均已安装，开机即用。基于多维度学习实践平台，由浅入深循序渐进，采用Python语言进行课程资源的开发，适用于Python编程、OpenCV、机器学习、深度学习、数字图像处理、计算机视觉、语音识别、嵌入式系统及应用等课程的教学和实践。
（一）主要设备介绍
系统由边缘计算网关、边缘显示屏幕、AI视觉摄像头、智能节点模块、温湿度传感器、PWM可控风扇、鼠标键盘、报警灯等设备构成。
1.边缘计算网关
（1）极小空间占用
JETSON NANO 模组仅有 70 X 45 毫米是体积非常小的JETSON设备。为多个行业(从智慧城市到机器人)以提供强大支持。
（2）更大限度提高性能
JETSON NANO 提供 472 GFLOP。 它可以并行运行多个神经网络，同时外理多个高分辨率传感器，非常适合入门级网络硬盘录像机(NVR)家用机器人以及具备全面分析功能的智能网关等应用。
（3）优化能效
JETSON NANO 为您节约时间和精力,助力您实现边缘创新。体验功能强大且高效的 AI、计算机视觉和高性能计算,功耗仅为 5至10 瓦。
2.边缘显示屏幕
采用HDMI高清IPS屏，画面稳定颜色纯真显示，给你强烈的视觉震撼。
（1）IP65级防尘防水。纯平面板正面防水，可有效阻止水滴及灰尘侵入机。
（2）节能低耗 循环散热。24小时全天候运行不到1度电，支持通电开机，具365*24小时全天稳定运作能力，适用于工业场所。
（3）1670万色色彩饱满真实。原装IPS面板 呈现真实色彩
（4）十点电容触摸。高速传输、触控灵敏、稳定性高、触摸灵敏速度快，满足高效工作需求。
3.麦克风阵列
麦克风阵列可以实现声源定位(分辨率是1)并对语义进行解析，结合扬声器可以进行语音播报。支持二次开发，提供详细开发教程资料和使用应用例程如TTS文字转语音、会议定向录音、实时翻译和语音机器人控制等。同时支持接入讯飞语音云服务，可实现发音纠正、声纹识别等丰富强大功能。可应用在语音智能家居、会议录音、实时翻译、机器人交互、口音矫正、交通工具智能座舱等领域。
4.工业摄像机
深度体感摄像头是VR/AR、机器人和无人驾驶最核心的技术支撑之一，而深度摄像头就是这类硬件的眼睛。只有机器对“看到的”东西，定位定姿精度更高时，才能更好地识别和做出判断，从而提升机器的可用性和产品化速度。利用双目立体视觉成像原理实现三维定位，即可进行手势、肢体动作的综。
5.异构网关
智能异构网无线网关与网络中间件为数据通讯的关键模块，核心MCU采用基于ARM Cortex-M4内核的32位微控制器STM32F429ZGT6。预留4个通用无线模块接口，支持Zigbee、Wifi、蓝牙、Lora、433等无线模块进行组合配置，配有1块3.2寸TFT触摸显示屏用于显示和交互，分辨率为320*240，并板载了TTL串口、232串口、USB转串口、以太网口等多种通信接口。
利用STM32F429其强大处理能力及其自适应实时存储器加速器功能，使得智能异构无线网关能实时处理应用层设置的联动信息，将不同联动内容分地址存储，互不干扰，从而实现多种异构网络数据的汇聚与转发。
另外板载了1个802.11 b/g/n的模组作为网络中间件，主频高达580MHz，输距离可达280米。它带有Wifi功能和以太网接口，支持透明传输、串口指令、HTTPd Client等多种工作模式，支持网页配置、串口AT指令、网路AT指令配置等，其Wifi支持AP、STA、AP+STA配网模式。网络中间件能实现UART、Wifi、以太网三者间的数据互传。
6.智能节点
无线工业节点的核心MCU采用基于ARM Cortex-M3内核的32位微控制器STM32F103ZET6，M3位于屏幕下面；配有1块3.2寸TFT触摸显示屏用于显示和交互，分辨率为320*240。对外提供多种可编程的硬件接口，包括485、CAN、ADC、SPI、PWM、GPIO、UART、IIC等。预留了通用双排防反插接口，支持Zigbee、Wifi、Lora、433等无线模块的自由切换。此外，智能节点与AIOT虚拟仿真设备统一协议互联互通。
（二）产品功能
1.硬件设计采用立式台体结构，一体化设计，结合15.6寸边缘计算显示单元，方便教学
2.边缘计算终端预装Ubuntu18.04操作系统及环境代码库文件。支持键盘、鼠标，并集成15.6寸边缘计算显示单元，上电即用，用户无需配置任何外设；
3.安装面板采用插接式设计，所有组件均需支持自由插拔，并预留USB、网口等接口，用户可根据需要自行拓展其他组件；
4.满足Python编程、机器学习、深度学习、数字图像处理、计算机视觉、语音识别、嵌入式系统及应用等课程或知识点的教学；
5.平台集成工业摄像机、麦克风阵列，配合提供的算法源代码，可完成包括人脸检测、车牌识别、垃圾分类、目标检测、语音唤醒、语音识别、语音合成、智慧交互音箱、语音控制等实验实训。兼容Caffe/TensorFlow/MXNet训练模型和API，可以让学生对机器视觉的流程、处理方式等有更好的了解，熟悉相关算法，了解实际应用场景，贴近工程化应用。
6.结合AIOT虚拟仿真系统，可完成AIOT工程应用实现。完成人脸识别门禁系统（真实人脸识别通过后，根据应用协议，虚拟仿真系统中，电磁锁3D动画打开）、语音交互控制系统等。
虚拟仿真系统中的每个实验过程均采用3D模型进行实验，通过更好的沉浸式体验，避免用户操作真实性的问题。使用户在实验、AIOT工程布线、开发应用等真实场景中，得心应手。传感器模型在发送虚拟数据或接收真实数据时，传感器模型根据虚拟数据的设定或真实数据的接收，产生对应的动画效果，从而使实验更加生动，形象。虚拟仿真系统中的每个场景应用均采用3D场景中拖拽控件，同时支持线路（电源、仿真器、传感器接线等）动态验证，轻松掌握工业级传感器接线技术。
一、台体结构
▲安装面板采用插接式设计，所有组件均需支持自由插拔，并预留USB、网口等接口，用户可根据需要自行拓展其他组件；
形态：一体化桌面式操作台
材质：金属钢结构板材，表面烤漆
尺寸：长≧480mm，高≧620mm，底宽≧200mm。
二、边缘计算网关
CPU：四核ARMA57@143 GHZ
GPU：128核Maxwell
AI算力：473GFLOPS
显存：4GB 64位LPDDR425.6 GB/s
▲存储：16GB eMMC
视频编码器：4K @30|4x 1080p @3019x 720p @30(H.264/H.265)
视频解码器：4K @6012x4K @3018x1080p @30118x 720p @30(H.264/H.265)
摄像头接口：2个MIPI CSI-2DPHY通道；
连接：千兆以太网，M.2 KeyE
显示：HDMI和DP
USB：4个USB 3.0、USB 2.0 Micro-B
▲网络：支持USB高速网卡，支持M.2双频高速网卡
其他：GPIO、12C、12S、SPI、UART
规格尺寸：100 mm x80 mm x29 mm
三、边缘交互单元
1、工业显示屏
屏幕尺寸：15.6寸
分辨率：1920*1080
▲触控方式：电容触摸
屏幕比例：16:9
屏幕类型：TFT
功耗：≦20W
亮度：300cd/㎡
对比度：700:1
可视角度：80/80/70/60
工作温度：-20℃-60-20℃。
净/毛重：3.0kg/4.0kg
非触摸屏接口：BNC/VGA/HDMI/AV/USB
触摸屏接口：VGA/HDMI/AV/USB
四、麦克风阵列
麦克风数量:6个
声源定位分辨率:1°
拾音距离:10m
多唤醒词:支持
自定义指令词：支持
音频降噪：支持
回声消除：支持
离线识别：支持
词条识别限制：词条数量不限，字数限制10个词
▲Linux开发：提供完整SDK例程，可实现离线命令词识别，返回识别结果、唤醒角度、音频等等
windows/linux系统串口控制：可通过串口开启录音、获取唤醒状态、设置唤醒词、获取唤醒角度
Windows/linux系统直接读取音频：支持
▲支持Jetson Nano，提供Jetson Nano的开发资料和ROS源码。
五、工业摄像机
传感器类型：CMOS
帧速：30 FPS
拍照格式：BMPJPG
输出格式：M-JPEG
闪烁控制：50Hz
调焦范围：20mm
麦克风：内置麦克风
录像格式：AVI
分辨率：1920*1080P
接口类型：USB2.0
产品尺寸：70.0*50.7*44.0mm
▲驱动类型：免驱动即插即用。
支持设备：支持主流电脑Windows，2000,XPVista,Win7/8/10Macos,Linux等操作系统。
六、异构网关（含中间件）
▲处理器：核心MCU采用基于ARM Cortex-M4内核。
▲显示单元：3.2寸TFT触摸显示屏，可提供良好的人机交互界面
无线单元：板载支持ZIGBEE、WIFI、蓝牙、LORA、433等无线模块，汇聚多种异构网络
板载功能：对外TTL串口、232串口、USB转串口等多种通信接口。
▲联动存储功能：利用STM32F429其强大处理能力及其自适应实时存储器加速器功能，使得智能异构无线网关能实时处理应用层设置的联动信息，将不同联动内容分地址存储，互不干扰。
▲网关中间件功能：板载802.11 b/g/n的模组,主频高达580MHz,带WIFI功能和以太网接口。板载嵌入式工业级网关中间件模块，实现UART、Wi-Fi、以太网间的三者互传功能。
七、智能节点
▲双MCU设计：无线模块(支持Zigbee、WIFI等)+Cortex-M3核心
▲3.2寸TFT触摸显示屏，分辨率320*240，提供良好的人机交互界面；
核心MCU采用Cortex-M3 32位微控制器。
无线节点配备人机交互界面，显示屏尺寸3.2寸（截图证明）
板载功放电路；485、CAN、ADC、IO口、串口接口等。
模块的自由切换：单排双列12pin直插接口，
支持zigbee，WIFI，蓝牙等无线模块的自由切换。
无线模块：标准双排防反插接口，处理器CC2530
无线模块协议：符合IEEE802.15.4 ZigBee标准规范；
▲AIOT虚拟仿真平台教学知识点互通：与AIOT虚拟仿真设备统一协议互联互通，AIOT虚拟仿真平台的虚拟设备能够完全仿真软硬件模块设备，3D仿真效果硬件模块的外观、接线端口完全一致；
▲真实传感器数据支持接入虚拟仿真互联互通（提供功能讲解演示视频U盘，含视频播放软件）
▲虚拟仿真平台控制可与真实硬件同步实现控制效果（提供功能讲解演示视频U盘，含视频播放软件）
八、AIOT传感器
1、RS485温湿度传感器
材质：外壳采用ABS材质
▲显示：液晶显示器实时显示数据
工作电压：10V-30V DC
最大功耗：0.3W
输出信号：RS485
响应时间：≤ 15S
温度长期稳定性：≤ 0.1℃/y
湿度长期稳定性：≤ 1%RH/y
工作温度：-40℃ T0 +80℃
温度分辨率：0.1℃
湿度分辨率：0.1%RH
耗电：≤0.15W（12V DC,25℃）
2、RS485光照传感器
供电电压：12VDC～30VDC
感光体：带滤光片的硅蓝光伏探测器；
波长测量范围：380nm～730nm；
准 确 度：±7％
重复测试：±5%；
温度特性：±0.5%/℃；
测量范围：0～200000Lux
输出形式：485总线信号
九、AIOT执行器
1、风扇
额定电压：12VDC
转速：650-1800RPM
轴承：液压
额定电压：5VDC
额定电流：0.25A
风压：1.60mmH20士10%
噪音值：6-28dBA
灯光接口：3-Pin
电源接口：4-Pin
2、电磁锁
工作电压：12V
额定电流：600mA
消耗功率：7.5W
插销伸缩长度：10mm
开锁时间：1S
3、报警灯（立式）
款式：立式
颜色：红色
产品功率：10W
工作电压：12V
底座：24V圆盘短管
十、无线网络路由器
Wi-Fi协议：Wi-Fi5
处理器性能：单核580MHz，
2.4GHz最高速率：300Mbps
5GHz最高速率：867Mbps
信号放大器：集成
网口：3个百兆网口
带机量：64台
双频合一：支持
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第一章 |
机器视觉 |
1.OpenCV |
视频显示 |
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画面绘图 |
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图像变化 |
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图像处理 |
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边缘检测 |
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图像变换 |
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2.通用目标识别 |
颜色识别 |
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手写字识别 |
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目标检测 |
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目标识别 |
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运动检测 |
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3.人脸识别 |
人脸检测 |
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人脸识别 |
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表情识别 |
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4.人体识别 |
姿态识别 |
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第二章 |
自然语言 |
1.语音处理 |
语言唤醒 |
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语音识别 |
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语音合成 |
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2.文本处理 |
中文分词 |
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词性标注 |
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文本摘要 |
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情感分析 |
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3.深度学习 |
智能问答 |
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智能聊天 |
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智能翻译 |
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4.语音云服务 |
语音识别与合成 |
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文本相似度 |
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文本纠错 |
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智能写诗 |
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第三章 |
综合案例 |
1.垃圾分类系统 |
垃圾照片 |
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分类提示 |
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语音合成播报 |
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2.人脸识别系统 |
人脸识别 |
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识别开锁真实硬件或虚拟仿真 |
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安防报警真实硬件或虚拟仿真 |
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3.语音交互音箱 |
唤醒词唤醒 |
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语音识别命令 |
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语音控制真实硬件或虚拟仿真 |
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语音合成播报结果 |
