渝工物联网体验方案.docVIP

物联网实验室 体验教学篇年月日在第十一届全国人民代表大会第三次会议上温家宝总理提到：大力培育战略性新兴产业。国际金融危机正在催生新的科技革命和产业革命。发展战略性新兴产业,占领新兴产业的制高点，这些才真正决定着一个国家的未来!2010杰创科技WwW.2010-11-21目录一、项目概况31.1培养目标31.2杰创教学方案组成和优点41.3实验室改造方案41.4 物联网建设体验篇71.4.1 医学篇7血压计应用实例7血氧含量应用实例8心电模块应用实例81.4.2 环境篇9二、物联网教学10提供源代码实例10三、配置清单123.1 医疗检测123.1.1 血氧检测123.1.2血压检测133.1.3 心电检测143.2 家居控制改造模块143.2.1 继电器模块143.2.2 传感器节点153.2.3 下载器153.3 环境检测153.3.1 空气质量检测153.3.2 天气检测163.3.3 煤气检测163.3.4 二氧化碳检测163.4 手机通讯服务173.4.1 手机通讯平台173.4.2 3G无线通讯网卡183.5 配套PC183.6 GUI 服务19一、 项目概况 1.1培养目标 物联网专业面向现代信息处理技术，培养从事物联网领域的系统设计、系统分析与科技开发及研究方面的高等工程技术人才。 本学科专业培养的学生德智体全面发展、知识结构合理、具备扎实的电子技术、现代传感器和无线网络技术、物联网相关高频和微波技术，有线和无线网络通信理论、信息处理、计算机技术、系统工程等基础理论，掌握物联网系统的传感层，传输层与应用层关键设计等专门知识和技能，并且具备在本专业领域跟踪新理论、新知识、新技术的能力以及较强的创新实践能力。1.2杰创教学方案组成和优点 杰创物联网专业教学方案由教学大纲，物联网技术课程规划，基础理论教材和实验实训设备组成，构成一套完整的物联网专业教学方案；这套教学方案具有如下特点： 1、囊括了当今世界物联网主流技术和最新核心技术和理论。 2、相关知识支撑体系和教材支撑体系兼顾基础，兼顾研究，方便实验和实训，涵盖主流物联网，传感网主要国际标准和产业标准。 3、平滑衔接原来的嵌入式，单片机，自动控制，计算机软件等专业基础课程。 4、容易升级和方便跟踪物联网/传感网最新技术进展和进行高级研究开发。 1.3实验室改造方案原有智能楼宇系统的线控受地域性约束，当控制者在室外或较远的地区，无法进行实时信息获取和操作，控制延时较长，将系统进行物联网方案改造以后，可实现多种控制终端方式进行实时信息获取和智能控制。a. 可通过手机短信远程控制改造完成的设备,主要针对中低档手机用户，对手机和网络要求较低，通用性高，兼容性好。b. 也可通过手机上网远程登陆控制界面控制改造完成的设备，独创GUI人性化操作界面，易于控制，界面友好。各种信息控制直观。对手机操作和性能有一定要求。c. 通过PC利用互联网远程登陆控制界面控制改造完成的设备，界面完整，各种控制对象直观，功能齐全。各种层次操作者均可无碍使用。 1.4 物联网建设体验篇 1.4.1 医学篇物联网医学”，即利用无线传感技术，实现对居家病人的全天候检查和诊断。据悉，这项技术将于2-3年内在国内展开应用。 所谓物联网医学，即利用传感技术，将一枚大至手机、小到指甲片大小的传感器贴在患者身上，传感器的一个终端嵌入和装备到医疗检测设备中，医生通过自己的手机或电脑连接到另一终端后，可随时随地实现对病人的检查、诊断和治疗。医院利用无线传感技术，实现对居家病人的全天候检查和诊断。据悉，远程看病，两三年内就有可能实现。该技术有望将现有的“病发后到医院”的被动治疗模式改良为“在家预警和及早主动治疗”的现代医学模式，同时可以达到降低门诊就诊次数和就诊费用的目的。无线传感器网络节点信号调理板血压计应用实例腕式血压计无线传感器网络节点信号调理板血压计应用血氧含量应用实例血氧含量应用心电模块应用实例心电图应用1.4.2 环境篇环境监控系统，透过空气质量环境资讯的搜集，自动控制智能住宅系统进行供水、通风或供给动作，除了免去实体线路布署的繁琐过程与成本外，更有效率地协助管理者维护草皮的生长环境。首先透过感测器组件，监测环境中的湿度、温度与粉尘的数据，其次透过无线网路传输节点设备尘埃(mote)进行资料的无线传输，当资料传送至基地台并存入资料库后，管理者可透过个人电脑或智能型手机进入管理系统平台进行监控并决定后续控制动作。各个感测器与无线传输节点透过电池供电，电力约可持续数年之久;而且电池残存电量的资讯也可被同时被监测并传送至管理系统平台。当节点因外部因素或电力耗尽而无法正常运作时，其馀节点将会自动重新规划无线传输网路，确保资讯传递工作的稳定进行。此外，各节点间可双向进行资讯传输，因此管理者可透过无线网路对节点进行软体升级或更新动作。二、 物联网教学提供源代码实例平台基于专门适用于无线传感器网络的TinyOS操作系统;可根据需求选配模块，实现多种应用并提供相应源程序; 构建泛在传感器网络IEEE 802.15.4，进行普适计算研究，开发无线传感器网络的最佳平台。B.UEStudio 环境A、Eclispe环境1、ZIGBEX与UBI-HOMENET 7. 血氧检测练习 13. 远程控制操作练习2、开发环境设置 8. 血压检测练习3、TinyOS系统安装 9. 心电检测练习 4、泛在传感器网络 10. 天气检测练习5、基础练习例题 11. 空气质量检测练习 6、家庭设备控制练习 12. 煤气检测练习D.上位机C+界面及程序C.下位机样例程序三、 配置清单3.1 医疗检测3.1.1 血氧检测1. 特征 * 红外线光传感 (RED : 660nm / Infrared : 920nm)* 血氧饱合度 : 4099%* 精密度 : +/-2% 8099%+/-3% 8099%* 脉冲采样范围 : 30300 次每分钟* 脉冲精确度 : +/-2% 30300bpm2. 输出格式* 输出 : 数字输出* MCU 端口: UART3. 主要用途* 健康管理用血氧饱和度测量 3.1.2血压检测血糖 * 测量范围 : 20 600mg/dL(1.1 33.3 mmol/L)* 表示单位 : mg/dL, mmol/L* 血液量 : 最少 0.5?l* 测量时间 : 5秒 * 可用血液 : 新鲜的毛细管血液 * 液保证 : 血糖保证 * 测量方法 : 电气化学方式* 内存 : 存储150 次 * 工作范围 : +10+40 , 10 90%2. 血压 * 测量方法 : 逻辑矩阵方式* 测量范围 : 血压20300mmHg脉搏数40199回 * 精密度 : 血压 3mmHg, 5%* 内存 : 存储60次 3.1.3 心电检测- 感测脉搏及体温传感器1 测定心跳* 传感器名称 :仪器类型 * 种类 : ECG 类型* 输出 : 模块输出2. 测体温(非接触型)* 传感器名称 : GE ZTP115* 种类 :为环境影响的成分做补偿* 温度范围 : -20100* 工作电压 : 2.75.5 V * 输出 : 模拟输出3.2 家居控制改造模块3.2.1 继电器模块控制模块 交直流转换器： 输入：AC 100240V, 0.15A 50/60Hz 输出：DC 5V 1.0A 继电器：工作电压：5V 允许电压： 250V 5A3.2.2 传感器节点主控制单元(MCU)采用ATMEL公司ATmega128L.8 bit RISC,Flash 128 K, EEPROM 4KB,RAM 4KB, 8 通道 10 位 A/D A/D 。无线射频芯片 TI CC2420 2.4GHz (IEEE 802.15.4 PHY) 电源 2节AA电池供电 提供扩展电源插口，可外挂电池或外接电源 扩展接口 可同选配传感器及编程下载板相连 尺寸 4070mm 备注：提供Datasheet及原理图3.2.3 下载器汇聚无线传感器网络节点的数据，通过USB接口与上位机相连，上传至上位机进行处理。也可以通过USB口向传感网络子节点分发数据，控制执行节点的动作。3.3 环境检测3.3.1 空气质量检测* 测量范围 : 在清洁状态下烟气是到约 每立方米1.5粒(Particle Counter-1um以上范围到 2.0mg/m3 )* 输入电源条件 : 5V/90mA输出规格* 输出 : PWM* MCU 端口 : GPIO3.3.2 天气检测* 种类 : 绝对压力 / 绝对温度 * 范围 : 101100 mbar(A) / -40+125 (T)* 精确度 : 3.5% RH (H) / 2 (T)* 工作电压 : 0.34 V* 输出: 数字输出3.3.3 煤气检测特征* 精密度 : 0.52b0.58 50ppm* 输入电源条件 : DC5V输出规格* MCU 端口 : ADC3.3.4 二氧化碳检测1. 特征* 测量方式 : 非分散式的红外线* 测量范围: ?0 3000 ppm* 精密度 : 2% ppm (0 3000 ppm) 10 50* 应答时间 : 0 80% 30Sec* 信号更新间隔 : 2秒* 温升时间: 25 90Sec* 输入电源条件: DC5V 12V 输入 (建议 57V)* 消耗电流: 最高150mA, 最低 25mA (5VDC)2. 输出规格* 模拟 : 03VDC (03000ppm)3.4 手机通讯服务3.4.1 手机通讯平台模块：WAVECOM Q2403A频段：双频EGSM900/GSM1800标准：兼容GSM Phase2/2+ 标准服务：支持语音、数据、短消息和传真服务低功耗：Class4(2W900MHz)/ Class1(1W1800MHz)外形：耐震铝外壳设计天线：外置工业级天线，设备放置在任意地方均可接口：RS-232无线路由器类型：3G无线路由器最高传输速率：150Mbps无线频率：2.4-2.4835GHz固定广域网接口：10/100BaseT*1固定局域网接口：10/100BaseT*1天线：2dbi可拆卸天线安全标准：FCC, CE, RoHS Compli.天线接口：SMA接口3.4.2 3G无线通讯网卡主要参数：1、内置双天线 2、发射功率：0.32W3、接收灵敏度：-104DBM 4、最大传输率：3.1Mbps5、UIM卡符合中国电信标准，机卡分离，使用方便6、工作电压：3.3-5V 7、状态指示灯8、支持WINDOWS2000/2003/XP Vista windows 7 32、64位操作系统9、其它性能：发射频率：824-849MHZ3.5 配套PC联想 昭阳E46L 笔记本（集团大客户定制机型）处理器主频 2100MHz 主板芯片组 Intel GM45+ICH9M 内存容量 2GB 硬盘容量 250GB 光驱类型 DVD刻录机 屏幕