2011年物联网发展专项资金项目申请报告.doc

2011年物联网发展专项资金项目申请报告项 目 名 称： xxxxx项目申报单位：xxxx(盖章)项目主管部门：xxxxx(盖章)申报日期：2011年5月29日ii目 录一、项目申报单位概况1二、项目概要、背景、目的和意义32.1 项目背景与概要32.2 项目目的与意义5三、项目前期开发情况及所具备的基础8四、项目目标和内容11五、项目组织实施方案135.1组织方式135.1.1 项目任务分工135.1.2 项目实施的组织措施135.2 技术路线155.2.1 针对研究内容1：wwww155.2.2 针对研究内容2：传感器标准化接口模块中间件设计215.2.3 针对研究内容3：可配置多目标参数智能终端215.2.3针对研究内容4：多目标参数智能终端应用开发平台研制245.2.5面向农业物联网的应用终端产品研发275.3 项目进度安排与实施期限315.3.1 项目进度安排315.3.2 预期目标32六、项目投资概况34七、申请物联网发展专项资金的理由43八、技术经济和社会经济效益分析45九、其他需要说明的情况48十、项目申报单位签章49十一、项目主管部门审核并盖章50ii一、项目申报单位概况本项目牵头单位xxxxx（以下简称“”）位于xx国家高新技术科技园，近年来一直致力于物联网关键技术的开发和应用系统集成，在农业物联网应用系统集成和开发方面具有深厚的技术积累和市场拓展能力。xxxxx现有办公面积xx平方米，拥有xx名专职员工，其中研发人员xx人，硕士及博士以上学历xx人，2010年销售收入达xx万元，自xx年x月成立至今，研究开发经费投入达xx万元。本项目合作单位xx是国家物联网基础标准传感器接口标准工作组召集单位，目前承担传感器信号接口、传感器数据接口及测试规范两项国家标准制定工作，同时承担“传感器物理接口标准化测试验证平台（xx，重大专项3,2009.7-2010.12）”与“传感器数字接口标准化测试平台（2011zx03005-002，重大专项3，2011.12012.12）”建设任务，在传感器敏感材料、敏感器件、信号处理和嵌入式软硬件方面有长期技术积累，承担了多项973、863、国家自然科学基金、中科院创新项目等重要研究项目。wwww在传感技术、智能计算、传感接口标准化以及农业领域应用等方面的技术积累为本项目的顺利实施奠定良好的工作基础。在安徽省政府的大力支持下，依托xxxxx与wwww共同组建xxx物联网工程技术研究中心（以下简称“工程中心”），本项目申请单位与合作单位以工程中心为依托，抓住国家加快发展物联网的重大机遇，秉承安徽在农业改革上一直引领全国的创新精神，充分利用科研院所的技术优势和公司产业化的丰富经验，利用民营资本来推动和发展物联网技术，大力发展和投入战略性新兴产业，通过“关键技术研发标准制定应用示范产业化”发展思路，实现“产学研用”的紧密合作和优势互补，在技术研发、示范应用、人才培养、产业化等方面取得了富有成效的业绩。二、项目概要、背景、目的和意义2.1 项目背景与概要物联网从体系架构上分为感知层、网络层和应用层，如图1所示，其中感知层是物联网信息获取基础，需要解决传感器互换、即插即用以及面向应用的软件复用问题。图 1物联网体系结构图目前在物联网感知层存在的问题主要有：（1）物联网体系存在众多不同类型的网络总线协议，传感器接口种类的不一致给传感器的接入与互联带来了困难，降低了系统的可扩展性和互操作性，不利于传感器的大规模部署，制约物联网技术与产业的发展。（2）传感器数据描述没有统一的规范，由于缺乏标准化接口组件，上层网络需要针对不同的传感器，进行信号适配、传感数据识别，既增加了接入成本，又影响了系统的稳定性；同时传感器数据描述不统一严重影响了传感数据共享和跨平台应用。（3）传感器的使用模式不统一，在进行应用系统集成时，需要对不同的传感器进行手动配置，导致集成难度提高，开发周期变长。自上世纪90年代开始，国际、国内相关人员开始传感器接口标准化方面的研究。2008年国际标准化组织iso/iec联合工作组jtc1开始了传感器接口标准制定工作，成立了传感网络标准工作组，我国作为发起人成员国，其中传感器接口标准是核心基础标准。传感器接口标准化主要是通过定义传感器信号接口与数据接口规范，建立普适性支持物联网应用的传感器模型和支持广泛互操作的数据描述体系，实现物联网感知层中各种传感器的无缝接入。我国于2009年9月成立了传感器网络标准化工作组，以建立我国的传感器网络标准体系，并主动参与国际标准的制定。传感器网络标准化工作组中设置传感器接口项目组，旨在跟踪国际对口标准和推动我国传感器接口标准的制定。为推进物联网技术的研究和标准的制定，2010年6月又成立了物联网标准联合工作组。随着国际、国家传感器接口标准制定工作的推进和与之紧密相关的物联网技术与产业化应用需求，基于传感器接口相关标准的应用组件与开发平台的研发也被推上日程。xxxxx与wwww作为国家物联网标准化联合工作成员单位，承担国家传感器信号接口、传感器数据接口及测试规范2项国家标准制定与传感器接口标准化测试平台的建设任务，在传感器接口标准化关键技术攻关与产品研发方面具有深厚的积累，在本项目中，双方将凭借自身优势，在前期工作基础之上开展基于传感器标准化接口的相关终端产品开发与应用，为传感器接口标准的推广以及物联网感知数据获取、共享和跨平台应用提供技术支撑。2.2 项目目的与意义目前，缺乏相关标准是物联网发展的主要瓶颈，为配合国家战略性新兴产业发展，物联网相关标准的制定工作已先行开展，其中传感器信号接口标准和数据接口成为国标委首批启动立项的2项物联网基础标准。目前，传感器接口标准制订工作推进顺利，在全国近百家传感器、传感网络企业、科研单位的支持下，传感器信号接口标准（草案）制订已进入公开征求意见阶段，传感器数据接口标准的制订工作正在进行中，已经完成数据接口标准体系的起草。在传感器接口（信号接口和数据接口）国家标准基础上，如何面向物联网应用，研制符合接口标准的系列化应用终端产品，解决各种不同物联网应用系统感知层软件复用程度低，系统集成和维护成本高的问题，对于传感器接口标准的推广应用与物联网技术与产业的发展十分关键。本项目的总体思路：基于传感器接口相关标准，设计传感器标准化接口模块、与中间件，解决传感器接入的信号适配、数据描述、协议转换等一系列关键技术问题。通过对传感器标准化接口模块与中间件进行集成，开发出支持传感器互换、即插即用的可配置多目标参数智能终端，实现传感器数据采集与获取，并针对不同场景需求，通过应用开发平台提供的开发环境对其进行配置，最终研发出面向农业物联网的终端产品，应用于涉及现代农业生产的各个场景，推动传感器接口标准的产业化应用。图 2 本项目实施思路本项目的实施，可以改变目前针对各种传感器的农业物联网应用终端产品与系统的制造模式，对物联网产业的发展具有重要意义，具体表现在以下几个方面：（1）标准化的组件支持多厂商传感器产品，支持不同的传感器信号规范与数据格式，使模块到产品化的过程中具有互操作性和互换性，降低系统开发成本与维护成本；（2）推动传感器、数据采集终端信号接口标准化，推动支持物理世界“广泛互联”的标准接口的传感器、数据采集终端产业化，推动物联网广泛应用。（3）应用开发平台使得各种应用终端产品的研制过程简化，增强产品开发的可靠性，推动上游系统集成厂商与相关产业的快速发展；综上，本项目承接传感器接口标准化制订工作，面向标准推广与物联网技术应用需求，研发针对物联网感知层的应用终端产品，走出“关键技术研发标准化应用示范产业化”的技术应用推广模式，从而带动我国物联网技术应用和产业的发展。三、项目前期开发情况及所具备的基础本项目牵头单位xxxxx与合作单位中科院合肥物质科学研究院在传感器接口标准化关键技术攻关、相关产品研发、应用与市场推广方面具有深厚的基础。在传感器接口标准理论研究与知识产权方面：自九十年代末期开始，本项目承担单位一直在跟踪网络化智能传感器国际标准的工作，在国内率先开展传感网络技术研究工作，2002年获得安徽省自然科学基金项目“嵌入式智能传感器/执行器与internet信息融合方法研究”是国内第一个关于传感网络方面的基金，与国际同步关注传感器接口标准化问题。近年来承担了近二十多项包括国家863、国家自然基金重点项目，安徽省科技攻关重大项目在内的相关项目，在智能传感器、传感器接口、机器人感知系统等方面具有丰富的技术积累。2008年作为主要成员参与了iso/iec jtc1 sgsn关于传感器网络标准化草案讨论工作，并提交了相关研究报告，具有良好的网络化传感器接口标准化研究基础。目前作为国家传感网络标准工作组成员单位，承担传感器网络接口标准和智能传感器标准的制订工作，是传感器接口国家标准工作组召集人单位，作为组长单位承担重大专项3课题1项（工信专项三函2011014号文）、安徽省科技攻关重大项目1项（皖科计字201142号文），提交传感器信号接口国家标准报批稿1项（文件编号：wgsn-pg7-w-12，传感器网络 接口 第一部分：信号接口规范），目前承担传感器数据接口国家标准1项，已经建立了典型的传感器接口标准化测试环境。目前，项目承担单位在智能传感器设计、标定测试方法以及应用系统方面授权国家发明专利8项，取得软件著作权23项和软件著作权受理通知书3项。在科技成果转化方面：本项目牵头单位xxxxx与wwww合作成立wwww物联网工程技术研究中心，建立产学研合作平台，开展物联网技术在农产品质量安全以及农产品现代物流支撑体系中的应用，目前在芜湖大浦国家现代农业科技园、吉林金塔集团辣椒全产业链、安徽徽王蓝莓基地、合肥市庐阳区三十岗蔬菜基地等开展物联网技术应用示范，利用开发的传感器数据采集终端实现农产品生产环境监测、农资流通、农产品流通、生产管理等环节的信息获取，并在安徽省科技厅与wwww支持下，在安徽省开展农产品质量安全追溯与农超对接科技示范行动（科农201154号），从全省范围内推广“从农田到餐桌”、“农超对接”中的农产品质量安全监测。在产品与应用系统研发与应用推广方面：针对于“三农”问题和我国食品安全现状，xxxxx重点针对农业物联网应用关键技术，重点围绕“从农田到餐桌”、“农超对接”中的农产品与食品质量安全开展科技攻关和应用示范，具体承担安徽省农业物联网技术平台和应用支撑平台的建设工作，并通过建立传感器接口标准与测试认证平台，从感知层、网络层和应用层三个层次开展研发和应用工作。近年来，在多个技术领域取得突破，目前已经开发出数据采集终端、执法终端等感知信息采集与获取系列产品，并围绕以上产品，通过基于农业物联网技术的系统集成，开发了安徽省农产品及食品质量安全追溯平台、放心肉屠宰监管平台等。其中农产品及食品质量安全追溯平台共与安徽省内9家企业、6家合作社协会和1家超市签订了委托开发建设项目协议，目前已完成该平台的建设，并应用到各家企业单位。在关键技术攻关、产品研发之外，xxxxx通过将核心技术与农业产业化应用需求结合，推动物联网技术的推广应用。在物联网技术推广方面，xxxxx主办了“安徽省农村物联网高峰论坛”与 “物联网技术与公共安全产业发展论坛”，应邀参加了北京“2010信息化与现代农业博览会”与 “第六届中国宿州黄淮海地区农资博览会”，在中国物联网大会上做了“物联网技术在食品安全中的应用”大会主题报告，通过资源整合、产学研合作、技术创新，营造出良好的安徽省物联网产业发展环境。综上所述，本项目承担单位与合作单位在物联网感知层关键技术攻关、产品研发与产业化应用方面都具有坚实的基础，尤其在传感器接口标准化方面具有深厚的技术积累，目前，已经提交传感器信号接口国家标准报批稿1项，传感器数据接口国家标准以及测试规范正在制订中。前期在国家相关计划的支持下开发的传感器接口模块测试验证平台将为本项目标准化传感器接口模块开发和应用提供测试验证环境。四、项目目标和内容项目目标：本项目在传感器信号接口标准与数据接口标准基础之上，研究典型传感器接入方式，设计标准化传感器接口模块与中间件，并进行集成，研制支持传感器互换、即插即用的可配置多目标参数智能终端，实现传感器数据采集与获取，并针对不同场景需求，通过应用开发平台提供的各种标准化组件与调试仿真环境对其进行配置，最终研发出面向农业物联网的应用终端产品，支持物联网感知层各种传感器互换、即插即用，实现传感数据共享与跨平台应用。围绕总体目标，项目包括以下五个方面内容：（1）wwww基于传感器信号接口国家标准，设计开发多种针对不同信号类型的传感器标准化接口模块，典型如电流型、电压型、电阻型、脉冲型、数字型等传感器标准化接口模块，实现传感器信号自适应适配，解决各种传感器的即插即用以及互换操作等问题；（2）传感器标准化接口模块中间件设计基于传感器数据接口国家标准基础，设计开发传感器标准化接口模块中间件，具体包括通道配置中间件、校准中间件以及故障检测中间件等，实现对各种信号输出类型传感器的识别、配置、校准以及状态检测。（3）可配置多目标参数智能终端研制研究传感器标准化接口模块、中间件、控制单元以及上层接口等组件的集成方法，研制面向传感器数据采集与获取的可配置多目标参数智能终端，支持不同类型传感器的接入，并通过相应的中间件服务提供对接入传感器的识别、配置、校准以及数据存储等功能。（4）多目标参数智能终端应用开发平台研制研制面向应用终端产品开发的应用开发平台，集成多种面向不同应用的标准化组件与公共仿真调试环境，可面向不同物联网应用实现对多目标参数智能终端的快速配置，开发出不同的应用终端产品；（5）面向农业物联网的应用终端产品研发利用应用开发平台针对农业物联网不同应用场景需求对多目标参数智能终端进行配置，研制开发面向农业物联网的应用终端产品，开展面向农业物联网的应用示范。五、项目组织实施方案5.1组织方式5.1.1 项目任务分工本项目的研究内容分为五个课题，根据各参加单位的研究优势，对项目研究任务与内容进行了内部分工。具体分工如下：课题一，“wwww”，由项目牵头组织单位xxxxx统一协调，由项目合作单位wwww完成；课题二，“传感器标准化接口模块中间件设计”，由项目牵头组织单位xxxxx统一协调，由项目合作单位xxxx完成；课题三，“可配置多目标参数智能终端研制”，由项目牵头组织单位xxxxx负责完成；课题四，“多目标参数智能终端应用开发平台研制”，由项目牵头组织单位xxxxx负责完成；课题五,“面向农业物联网的应用终端产品研发”，由项目牵头组织单位xxxxx负责完成。在本项目实施的同时，积极吸纳国内优势传感器生产、研发企业参与本项目研究，以形成企业、高校和科研院所为主体的产学研联盟，并进一步推进组织或成立物联网感知层标准化传感器接口研讨学会，推动我国标准化传感器接口产业化进程。5.1.2 项目实施的组织措施本项目的按照以下原则组织实施：（1）xxxxx作为本项目牵头组织与协调单位，联合wwww相关专家成立项目领导小组（由组长、副组长及2-3位专家组成），负责项目的总体技术方案的制定和课题的组织与协调工作。（2）项目协作单位根据任务分工成立各自的课题小组，根据项目任务合同书的要求认真完成所承担的研究任务。各协作单位保证按课题任务合同书积极推进项目研究，并积极配合项目总体管理要求，完成项目运行过程中的预算、检查、年报等任务。（3）课题的总体技术方案实施前，邀请国内同行专家进行研讨、技术评审，在充分吸收专家意见的基础上确定总体设计方案，并对任务进行详细分工，项目牵头单位xxxxx与合作单位wwww签订合同任务书，确定分工界面。（4）项目领导小组根据项目的研究内容和年度实施计划制定详细的各课题进度控制表，并对课题实施的关键节点进行检查和评审，提出存在的问题与整改措施。（5）项目组原则上每2个月召开一次会议，各课题负责人必须派课题相关人员参加，并按照课题任务合同书要求，提交相关论文、专利、技术报告、平台、软件、重要实验测试报告、调研报告等研究成果；并按照工信部要求参加现场的检查、演示和展览；课题组将主动地定期向领域办和专家组汇报课题的进展情况，听取指导意见。（6）课题经费围绕总体战略目标，统一管理。同时根据工信部有关要求和各单位完成任务情况，进行动态管理和调整。课题实施过程中严格按照项目管理和财务管理办法进行，做到专款专用。5.2 技术路线本项目在传感器信号接口国家标准基础上，设计开发基于嵌入式微处理器或数字信号处理芯片的标准化传感器接口模块；通过分析典型传感器接入方式、接口类型，建立基于标准化传感器接口模块的接口中间件和应用中间件设计；在此基础上，研究和开发传感器接口标准化应用开发平台，以最终解决物联网系统感知层传感器互换与即插即用，实现数据的共享和跨平台应用。图 3总体技术路线5.2.1 针对研究内容1：wwww面对不同类型的传感器接口，以传感器信号接口国家标准为基础，设计开发相应的传感器标准化接口模块，以解决传感器在信号接入时的电气不匹配等问题，并最终实现物联网感知层信息获取的各种传感器即插即用和互换集成等目标。按照传感器信号接口国家标准分类，针对典型的传感器输出接口类型，列举电流型、电压型、电阻型和脉冲型传感器标准化接口模块的技术实现方案。l 电流型传感器标准化接口模块电流型传感器标准化接口模块用于实现对标准电流信号（典型如4-20ma等）输出类型传感器的接入。根据传感器信号接口国家标准对电流型输出传感器的定义，电流输出型传感器分为2线制接口、3线制接口和4线制接口类型，因此设计的电流型传感器标准化接口模块满足上述情况的电流接入需求。为了实现对电流输出型传感器的统一接入处理，电流型传感器标准化接口模块采用了专用数字信号处理ic芯片为体系架构设计，整个模块结构设计如下图所示。图 4电流型传感器标准化接口模块结构图其中，i-v转换单元采用高精密型电阻阵列转换电路组成，用于实现对电流信号到电压信号的转换功能，便于后续单元的处理，也易于实现系统的集成处理；信号调理单元由信号匹配驱动电路、分立器件滤波电路和专用仪表放大器构成，负责对电压信号进行匹配处理、滤波处理以及放大处理，提高信号的测量有效性；数字处理单元采用高精度模数转换芯片、集成式数字化滤波芯片以及基准电压产生电路组成，实现对调理电压信号的数字化处理，具体包括模数转化、数字滤波和基准比较；控制单元由专用数字信号处理ic芯片、高稳定度时钟发生器以及时序逻辑电路组成，完成对整个标准化接口模块的功能分配、工作时序管理以及逻辑控制；接口访问单元则由接口控制芯片和电平驱动电路构成，提供了访问标准化接口模块数据处理结果的通道链路。l 电压型传感器标准化接口模块电压型传感器标准化接口模块用于实现对标准电压信号（典型如0-5v等）输出类型传感器的接入。根据传感器信号接口国家标准对电压型输出传感器的定义，电压输出型传感器分为对地信号形式接口和差模信号形式接口类型，因此设计的电压型传感器标准化接口模块满足支持上述情况的电压信号形式接入需求。为了实现对电压输出型传感器的统一接入处理，电压型传感器标准化接口模块采用了高性能嵌入式精简指令集微处理器为体系架构设计，整个模块结构设计如下图所示。图 5电压型传感器标准化接口模块结构图其中，信号调理单元由信号滤波电路、专用仪表放大器和可调式增益电路构成，负责对电压信号进行滤波处理和放大处理，提高信号的测量有效性；数字处理单元采用高精度模数转换芯片、集成式数字化滤波芯片以及基准电压产生电路组成，实现对调理电压信号的数字化处理，具体包括模数转化、数字滤波和基准比较；控制单元由高性能嵌入式精简指令集微处理器、高稳定度时钟发生器以及时序逻辑电路组成，完成对整个标准化接口模块的功能分配、工作时序管理以及逻辑控制；接口访问单元则由接口控制芯片和电平驱动电路构成，提供了访问标准化接口模块数据处理结果的通道链路。l 电阻型传感器标准化接口模块电阻型传感器标准化接口模块用于实现对标准电阻信号（典型热敏电阻等）输出类型传感器的接入。根据传感器信号接口国家标准对电阻型输出传感器的定义，电阻输出型传感器分为2线制接口、3线制接口和4线制接口类型，因此设计的电阻型传感器标准化接口模块满足支持上述情况的电阻信号接入形式需求。电阻信号一般都需要激励源提供激励转换为电压或电流信号再进行处理控制，为了实现对电阻输出型传感器的统一接入处理，电阻型传感器标准化接口模块采用了高性能嵌入式精简指令集微处理器为体系架构设计，整个模块结构设计如下图所示。图 6电阻型传感器标准化接口模块结构图其中，信号调理单元由激励源产生电路、信号滤波电路、补偿电路以及专用仪表放大器构成，负责对电阻型传感器进行激励供应，并对相应的激励输出信号进行滤波处理、信号补偿和放大处理，提高信号的测量有效性；数字处理单元采用高精度模数转换芯片、集成式数字化滤波芯片以及基准电压产生电路组成，实现对调理电压信号的数字化处理，具体包括模数转化、数字滤波和基准比较；控制单元由高性能嵌入式精简指令集微处理器、高稳定度时钟发生器以及时序逻辑电路组成，完成对整个标准化接口模块的功能分配、工作时序管理以及逻辑控制；接口访问单元则由接口控制芯片和电平驱动电路构成，提供了访问标准化接口模块数据处理结果的通道链路。l 脉冲型传感器标准化接口模块脉冲型传感器标准化接口模块用于实现对标准脉冲信号输出类型传感器的接入。根据传感器信号接口国家标准对脉冲型输出传感器的定义，脉冲输出型传感器分为频率型脉冲形式接口和幅值型脉冲形式接口类型，因此设计的脉冲型传感器标准化接口模块满足支持上述情况的脉冲信号接入形式需求。为了实现对脉冲输出型传感器的统一接入处理，脉冲型传感器标准化接口模块采用了可编程逻辑门阵列为体系架构设计，整个模块结构设计如下图所示。图 7脉冲型传感器标准化接口模块结构图其中，脉冲信号处理单元由脉冲信号滤波电路、可调式增益放大电路、脉冲捕获电路以及脉冲触发计数器构成，负责对脉冲信号进行滤波处理、放大处理、脉冲检测以及脉冲发生计数处理；控制单元由可编程逻辑门阵列、高稳定度同步时钟发生器以及时序逻辑驱动电路组成，完成对脉冲型传感器的接口配置、工作时序管理以及逻辑控制；接口访问单元则由接口控制芯片和电平驱动电路构成，提供了访问标准化接口模块数据处理结果的通道链路。对于其他符合传感器信号接口标准的传感器类型，可以在列举的电流型、电压型、电阻型和脉冲型传感器标准化接口模块技术路线基础上进行相应的修改，以实现对多种传感器信号输出类型的标准化接入过程适配处理。5.2.2 针对研究内容2：传感器标准化接口模块中间件设计在传感器数据接口国家标准基础上，设计开发传感器标准化接口模块中间件，通过使用标准化中间件访问接口或标准化中间件集成库，可实现传感器标准化接口模块能够快速的对接入不同输出类型的传感器进行识别、配置、校准和状态检测等，从而为传感器标准化接口模块在集成应用设计中提供规范化的配置过程和标准化的接口管理。针对不同类型传感器的接入，传感器标准化接口模块中间件包括通道配置中间件、校准中间件以及故障检测中间件。l 通道配置中间件通道配置中间件用于实现对不同类型传感器接入到传感器标准化接口模块不同通道时的配置工作，具体包括通道地址分配、通道采样速率设定、通道滤波截止频率设置等。l 校准中间件标准中间件用于在传感器被传感器标准化接口模块通道识别后，实现对传感器的数据校准工作，具体包括传感器在线标定和传感器信号输出补偿。l 故障检测中间件故障检测中间件用于实现传感器标准化接口模块对传感器工作状态的检测，以判断当前接入传感器是否工作于正常状态，具体包括故障提示信息、故障源分析以及可参考的故障诊断结果。5.2.3 针对研究内容3：可配置多目标参数智能终端以传感器信号接口标准和传感器数据接口标准为基础，设计开发面向传感器数据采集与获取的可配置多目标参数智能终端，支持不同类型传感器的接入，并通过相应的中间件服务提供对接入传感器的识别、配置、校准以及数据存储等功能。基于实际的应用任务和场景模式分析，可配置多目标参数智能终端终端需要实现如下的两个功能：l 实现多类型传感器接入智能终端需要能实现对多类型传感器接入的电气规范一致性匹配以及通用适配处理过程，同时能完成对接入传感器的通道配置和校准等任务。l 支持多应用任务配置根据应用场景模式和功能需求，智能终端支持多任务目标参数配置以及可重配置接口模块。为了满足上述功能需求，智能终端采用了专用集成芯片（asic）为体系架构设计，整个终端结构设计如下图所示。智能终端采用模块化设计方法，主要分为面向传感器接入的传感器标准化接口模块、通道访问模块、数据处理模块、数据存储模块、同步时钟模块、专用集成芯片处理模块、接口驱动模块以及面向应用网络接入的可重配置接口模块。图 8 可配置多目标参数智能终端系统结构图l 传感器标准化接口模块采用研究内容1研究内容2技术路线设计，重点解决多种类型传感器接入数据采集模块的信号接口和数据接口匹配问题。l 通道访问模块通道访问模块采用标准接口控制芯片和电平驱动电路构成，用于实现对标准化接口模块数据处理结果的通信访问。l 数据处理模块数据处理模块采用专用数字信号处理芯片和数字滤波电路构成，完成对数据的数字化滤波处理、数值分析以及模块校准等任务。l 专用集成芯片处理模块专用集成芯片（asic）处理模块由封装了第三方专业化ip的电路组成，具体包括数字化切比雪夫滤波器ip、可调式数字增益放大器ip和功耗控制器ip等。采用asic设计可有效减小数据采集终端体积，同时达到高性能的计算处理能力，从而完成一些复杂矢量级数据处理等任务。l 数据存储模块可配置多目标参数智能终端采用非易失性存储芯片组成，通常为电可擦除型rom或铁电型rom，用于实现数据处理模块的中间数据或专用集成芯片处理模块的用户数据的保存功能。l 同步时钟模块同步时钟模块采用高精度和高稳定型有源晶体发生器组成，为整个系统的工作提供统一的时钟参考源，保证系统的有序运行。l 接口驱动模块接口驱动模块采用标准接口控制芯片构成，用于提供对数据采集终端接入网络应用的接口驱动功能。l 可重配置接口模块可重配置接口模块采用现场可编程逻辑门阵列（fpga）芯片和电平驱动电路构成，通过使用fpga可根据应用接口形式进行编程模拟或下载相应总线组件库产生，并通过电平驱动电路转换为符合网络总线传输的电气特性，最终实现数据采集终端在多任务目标参数环境中的应用。5.2.3针对研究内容4：多目标参数智能终端应用开发平台研制终端应用开发平台为可配置多目标参数智能终端配置过程提供软硬件环境。该应用开发平台具有对智能终端的自动识别、配置等功能，整个终端应用开发平台结构图如下所示。图 9终端应用开发平台结构图终端应用开发平台主要包括典数据库系统、标准组件库、终端应用开发界面终端、应用开发集成环境以及必要的信息服务设备等。l 数据库系统存储满足接口标准的传感数据描述文件及其标准符合性检查，管理传感数据描述文件、接口标准配置结果、平台用户权限管理、设备状态管理等。l 终端应用开发界面完成终端应用开发过程中的用户交互功能，包括传感数据描述文件的输入输出、人工测试用例的选择、自动测试用例的产生、与接口组件与中间件交互、完成配置命令及结果的发送和获取，给出接口标准的符合性程度等。l 标准化组件库标准化组件库具体包括标准接口数据库访问组件、标准接口界面操纵组件、传感器系统开发环境组件、传感数据仿真模型组件以及与传感器模块相关的数据采集和处理组件等。（1）标准接口数据库访问组件：用以存储满足接口标准的传感数据描述文件及其标准符合性检查，管理传感数据描述文件、接口标准配置结果、平台用户权限以及设备状态。（2）标准接口界面操作组件：完成标准配置的用户交互功能，包括传感数据描述文件的输入输出、人工配置用例的选择、自动配置用例的产生、与接口组件与中间件交互、完成配置命令及结果的发送和获取，给出接口标准的符合性程度等。图 10应用开发平台架构标准化组件库的建立有助于智能终端的规范化配置，通过调用相应的组件库，能快速的实现传感器接口模块在面向底层终端应用时的驱动配置、固件裁剪以及功耗控制等要求，同时使得传感器接口模块在面向网络应用时的接口配置、类库开发以及数据处理等方面符合应用需求。基于可配置多目标参数智能终端，终端应用开发平台访问数据库系统，获得符合应用需求的标准化配置传感器数据描述文件，以实现标准化的传感数据描述，在此基础上，应用开发平台调用标准化组件库，以实现相应的功能目标。5.2.5面向农业物联网的应用终端产品研发分析农业物联网关键应用领域的功能需求，以可配置多目标参数智能终端为基础，利用应用开发平台提供的数据管理组件、通信类型组件、终端功能配置组件、应用服务组件等标准组件库对智能终端进行配置，研发符合农业物联网不同应用场景的终端产品。l 土壤环境监测终端近年来，由于农药、化肥的大量使用，大田环境中的土壤环境逐渐受到污染，为此，对大田作物赖以生存的土壤土质监测是保证农业生产安全和农产品质量安全的重要环节。在大田环境中，农作物分布广，耕种土地面积大，土壤土质的分布不均匀，且不同区域种植的农作物类型也不尽相同，如果采用人工方式来监测大田土壤土质状况，不仅浪费人力和时间，而且监测效果不佳。因此如何有效地对大田土壤土质状况进行监测是难点之一。为此，本项目基于多目标参数智能终端，通过应用开发平台对其进行配置，研发一种土壤环境监测终端，该终端能够通过内置的传感器标准化接口模块与实现土壤水分、养分、温度、气体等土壤环境监测传感器对接，读取大田土壤环境数据，构建一个大田土壤环境信息监测系统。土壤环境监测终端的系统结构如下图所示。图 11大田土壤环境监测终端结构图其中，土壤水分传感器用于测量大田土壤中的水分含量；土壤养分传感器采用市场上已有的土壤养分速测仪，用来测量土壤中的速效氮、速效磷、有效钾、全氮、全磷、全钾、有机质含量、土壤酸碱度以及土壤含盐量等参数；土壤气体传感器采用专用的土壤气体专用测量仪，主要用于测量土壤中的二氧化碳、氧气、氮气等成分；土壤温度传感器用于测量大田土壤中的温度值。土壤环境监测终端内置的传感器标准化接口模块提供了对以上不同信号输出类型土壤环境监测传感器的支持，使得传感器的接入方式标准化和通用化。l 农用水质监测终端近年来，由于农药、化肥的大量使用，农作物生长的水质环境逐渐受到污染。同时，由于气象变化无常，农作物经常受到旱涝的威胁。就大田作物而言，关键的生长要素就是大田中的水位和水质，为此，对大田作物赖以生存的水位和水质进行监测是指导农民安全生产的重要环节。在大田环境中，农作物分布广，耕种土地面积大，水质分布的情况不均匀，如果采用人工方式来监测大田土壤土质状况，不仅浪费人力和时间，而且监测效果不佳。因此如何有效地对大田农用水质状况进行监测是难点之一。为此，本项目基于多目标参数智能终端，通过应用开发平台对其进行配置，研发一种农用水质监测终端，该终端能够通过内置的传感器标准化接口模块与实现水位、水质、ph值等水质监测传感器对接，读取水质参数，构建一个大田农用水质信息监测系统。农用水质检测终端的系统结构如下图所示。图 12农用水质监测终端结构图其中，水分温度传感器用于测量大田农用水质的水分温度；水位传感器用于测量大田农用水质的水分含量；ph值传感器用于检测大田农用水质的酸碱度；水质传感器用于检测水分元素含量，如溶氧、盐度、tds、orp、海水比重、以及硝酸银、氯化物等成分。农用水质监测终端内置的传感器标准化接口模块提供了对以上不同信号输出类型水环境监测传感器的支持，使得传感器的接入方式标准化和通用化。l 农业气象灾害预警终端农业种植受农业气象条件的影响很大，例如当遭遇暴风雨等这样恶劣天气时，会极易对蔬菜、水果、茶叶、水稻和玉米等形成毁灭性的损害，不仅给当地的菜农、果农和茶农造成了大量的经济损失，而且还直接对人们的生命构成威胁。为此，建立对农业气象糟害预警终端是保证农业种植安全和防护的关键。由于区域性差别较大，此外即便在同一区域内的不同地理位置，气象影响的灾害程度也不尽相同，如果采用人工方式来建立农业气象灾害预警，不仅浪费人力和时间，而且预警效果不佳。因此如何有效地对农业气象灾害预警进行监测是难点之一。为此，本项目基于多目标参数智能终端，通过应用开发平台对其进行配置，研发一种农业气象灾害预警终端，该终端能够通过内置的传感器标准化接口模块与实现风速、雨量、能见度和空气温湿度传感器对接，构建一个农业气象灾害预警系统。图 13农业气象灾害预警终端结构图其中，风速传感器用于测量某特定农业区域的风速大小及风速方向；雨量传感器用于测量降雨量和降雨强度；能见度传感器用于测量大气消光系数，其中消光系数是散射系数和吸收系数的总和，用以表示空气中悬浮颗粒的程度；空气温湿度传感器用于检测某特定农业区域周围空气温度值和空气湿度值。农业气象灾害预警终端内置的传感器标准化接口模块提供了对以上不同信号输出类型农业气象监测传感器的支持，使得传感器的接入方式标准化和通用化。5.3 项目进度安排与实施期限本项目实施周期为2年，见表1所示。5.3.1 项目进度安排表 1项目实施计划和进度起止时间（每个阶段时间为半年）主要工作内容考核指标2011年6月至 2011 年 12月1、基于物联网标准体系，制定出物联网感知层应用服务描述协议、接口规范和装配标准2、制订标准化传感器接口规范、传感数据建模与传感数据描述协议3、进行wwww与开发完成10种传感器标准化接口模块的开发；申请发明专利1项,发表论文5篇；2012年1月至 2012 年 6月1、进行传感器标准化接口模块中间件的编写与调试2、基于传感器标准化接口模块与中间件，开发可配置多目标参数智能终端完成10传感器标准化接口模块中间件的开发，申请发明专利1项，申请软件著作权10项，发表论文5篇；2012年7月至 2012 年 12月进行终端应用开发平台硬件环境的搭建，并编写调试平台标准组件库完成多目标参数智能终端应用开发平台研制，申请发明专利1项，申请软件著作权5项，发表论文5篇；2013年1月至 2013 年 6月利用应用开发平台进行对多目标参数智能终端进行配置，开发面向农业物联网不同场景的应用终端产品完成面向农业物联网不同场景的10种应用终端产品研发；申请实用新型专利10项5.3.2 预期目标l 制定物联网传感器数据接口规范和测试规范，提交传感器数据接口国家标准1项；l 完成10种典型农用传感器的标准化接口模块与中间件的开发；l 完成1套面向物联网应用的多目标参数智能终端应用开发平台搭建；l 研制4种面向农业物联网的应用终端产品；l 申请发明专利3项，获得1项；申请实用新型专利10项，获得5项；获得软件著作权15项，发表论文15篇；l 培养物联网关键技术产品研发人才硕士、博士和博士后10名；l 产品实现产值xx万元以上，利税xx万元以上。六、项目投资概况项目总投资xx万，其中xx万是项目承担单位投入，主要用于接口模块开发工具、生产线专用设备购置，先期已投入xx万用于标准化接口模块设计、开发与试制。本次项目申请经费共xx万元，主要用于标准接口模块系列化产品研制、开发与批量化生产。其中项目依托单位申请经费xx万，用于系列化标准化接口模块的批量化工艺线、测试线建立以及标准接口数据采集终端开发、研制；项目合作单位经费xx万，用于系列化标准接口模块的设计、智能终端应用开发平台设计开发。表 2物联网专项课题预算表金额：学校万元 （其中申请物联网专项经费学校万元）序号预算科目名称合计专项经费自筹经费（1）（2）（3）（4）1一、经费支出21、设备费3（1）购置设备费4（2）试制设备费5（3）设备改造与租赁费62、材料费73、测试化验加工费84、燃料动力费95、差旅费106、会议费 117、国际合作与交流费128、出版/文献/信息传播/知识产权事务费139、劳务费1410、专家咨询费1511、管理费1612、1713、18二、经费来源191、申请从专项经费获得的资助202、自筹经费来源21（1）其他财政拨款22（2）单位自有货币资金23（3）其他资金专项经费拨付进度申请第1年第2年第3年第4年第5年金额比例（）（1）设备费购置/试制设备预算明细表金额：xx万元 填表说明：1、设备分类代码：a购置、b试制；2、试制设备不需填列本表（6）列、（7）列；3、单价5万元的设备需填写明细，并需提供三家以上产品报价单及其联系电话的详细资料；4、单价100万元的设备需编制“大型设备申请书”。序号设备名称设备分类单价 (元/台件)数量（台件）金额(万元) 设备型号设备生产地主要技术性能指标与课题研究任务的关系(1)(2)(3)(4)(5)(6)(7)(8)(9)1计算机a50002010联想中国研发用计算机2服务器a50000525曙光中国终端应用开发平台搭建与仿真用服务器2网络测试仪a15,00046中国用于网络测试3软件功能测试工具a30,00026中国用于软件测试4软件代码测试工具a30,00026中国用于软件测试5手持式信号发生校验仪a50,00015中国用于信号校验6数据存储a186,000118.6h3c ni0z1ex1500s中国终端应用开发平台存储系统7逻辑分析仪a108,000.00221.6泰克tla5201b美国采集和显示传感器数字信号高速数据采集器a218000.00121.8福禄克2686a美国传感器数据采集单价5万元以上购置设备合计92单价5万元以上试制设备合计0单价5万元以下购置设备28单价5万元以下试制设备0累计120（2）材料费预算明细表金额：xx万元填表说明：大宗及贵重材料，是指课题研究过程中消耗数量过多或单位价格较高、总费用在5万元及以上的材料，需填写明细。序号材料名称计量单位单价（元/单位数量）购置数量金额（万元）(1)(2)(3)(4)(5)1气体成分传感器只20,150612.092一体化温度变送器只4,500156.753电量变送器只8,80065.284功率变送器只52,200631.325超声波物位（液位、料位）变送器只8,50065.16角位移传感器只8,40065.047co2高精度传感器 只9,00065.48多通道多功能智能网络化传感器只95,0006579光照变送器只3,00061.810fpga固件工具包套80,0001811dsp软件工具包套98,00019.812xilinx ise开发平台套143,000114.313labview平台 套153,000115.3大宗及贵重材料费合计/177.18其他材料费/72.82累计/250（3）测试化验加工费预算明细表金额：68万元 填表说明：量大及价高测试化验，是指课题研究过程中需测试化验加工的数量过多或单位价格较高、总费用在5万元及以上的测试化验加工，需填写明细。序号测试化验加工的内容测试化验加工单位计量单位单价（元/单位数量）数量金额（万元）(1)(2)(3)(4)(5)(6)1传感器接口规范测试wwww物联网