物联网实验室建设方案及物联网实验教学.doc

物联网实验室建设方案及物联网实验教学物联网实验室建设方案及物联网实验教学广州飞瑞敖电子科技有限公司提 纲什么是物联网物联网专业主要课程物联网实验方案物联网课程实验教学物联网实验设备配置FRO物联网实验方案物联网实验举例什么是物联网（1）定义1：由具有标识、虚拟个性的物体/对象所组成的网络，这些标识和个性运行在智能空间，使用智慧的接口与用户、社会和环境的上下文进行连接和通信。 2008年5月，欧洲智能系统集成技术平台（EPoSS）Internet of Things in2020定义2：物联网是未来互联网的整合部分，它是以标准、互通的通讯协议为基础，具有自我配置能力的全球性动态网络设施。在这个网络中，所有实质和虚拟的物品都有特定的编码和物理特性，通过智能界面无缝链接，实现信息共享。 2009年9月，欧盟第七框架RFID和互联网项目组报告定义3：指通过信息传感设备，按照约定的协议，把任何物品与互联网连接起来，进行信息交换和通讯，以实现智能化识别、定位、跟踪、监控和管理的一种网络。它是在互联网基础上延伸和扩展的网络。 2010年3月，我国政府工作报告所附的注释中物联网定义邬贺铨院士： 物联网是互联网的应用拓展，与其说物联网是网络，不如说物联网是业务和应用。什么是物联网（2）来自网站： 物联网是未来发展趋势，可以说如果三五年之后我们不懂物联网，可能就跟现在不会上互联网一样，属于半文盲状态物联网专业主要课程（1）信号分布网络网络终端设备应用服务软件RFID射频识别器件传感器件嵌入式设备WiFi设备网络管理软件网络服务软件行业应用软件DCM信号分布网络(公网)GPRS网络 (2G)CDMA网络 (3G)LTE网络 (4G)各种超3G网络信号分布网络(专网)有线以太局域网WiFi无线局域网主要课程： 物联网技术导论、计算机科学导论、程序设计基础（C语言）、数字电子技术、模拟电子技术、电路分析、数值分析 无线传感器网络、数据结构与算法设计、面向对象程序设计、数据库原理与设计、计算机组成原理、汇编语言程序设计、操作系统、编译原理与设计、软件工程基础、计算机体系结构、计算机网络、微机接口技术、信号与系统、自动控制原理 微控制器接口技术、计算机图形学、人工智能基础、嵌入式系统、多媒体技术、网络信息安全、软件体系结构、分布式计算原理与应用、Web软件技术、EDA技术物联网专业主要课程（2）核心技术：电子技术、计算机技术、通信技术物联网实验方案（1）-实验箱方案特点： 主要体现传感层；缺乏表现网络层；应用层简单、难以体现复杂的应用； 适合课程基础实验、验证实验、简单编程实验、教师工作量小； 教师参与度低、无法表现物联网的整体架构及开展复杂综合实验；单价13万，实验室一次性投入大。物联网实验方案（2）-实验箱方案 感知RF-2物联网实验箱全面集成WinCE61.0/LINUX/ANDRO三大平台。通过简单更换核心模块，可以实现对ARM9/ARM11/ TI Cortex-A8等三种主流处理器构架嵌入式教学； 配备全速WIFI/蓝牙系统，RFID，ZigBee摄像头，多种传感器等等；实现了将高端嵌入式教学和无线传感器网络，物联网完美结合。物联网实验方案（3）-实验箱方案实验目标： 理解RFID的基本概念；理解RFID系统设计技术；理解ISO/IEC协议；理解防撞系统；理解RFID应用设计；理解LF工作模式；理解传感器的工作模式；理解无线传输功能组网设计；掌握嵌入式系统下对RFID模块、WSN模块的编程控制；掌握嵌入式系统下对物联网应用系统项目开发设计的技能。 物联网实验方案（4）-体验式实验方案特点： 以模型、沙盘等形式构建的物联网应用场景； 有助于学生了解物联网架构、物联网应用系统、传感器的使用和组网； 系统各节点及控制设备采用低压供电或电池供电，与实际有差异； 不适合技术细节教学及大班教学，学生参与度有限，适合于体验式教学。物联网实验方案（5）-体验式实验方案物联网智能家居应用沙盘宣传语：物联网应用体验沙盘套件：巧妙地将多种传感器和无线SOC等，布设在精致的实景沙盘和模型上面，能够生动、形象、快速、准确的展示物联网在多个领域的应用，达到有效展示物联网技术与各行业相结合所带来的广阔应用前景物联网实验方案（6）-体验式实验方案智能交通物联网宣传语：通过微缩模型实现轨道交通的智能化建设和管理物联网实验方案（7）-整体式实验方案特点： 以物联网的网络为核心，通过有线局域网络、无线局域网覆盖物联网实验室及其周边区域，将专业课程实验箱（套件）和综合应用实验箱统一接入网络，构成完整的物联网工程平台； 全面体现物联网三个层面（应用层、网络层、感知层）、开方、标准化的物联网工程实验平台物联网实验方案（8）-整体式实验方案物联网实验方案（9）-网络层组网方式网络层主要组网方式：有线、无线（移动公网、WiFi、ZigBee？）基于移动互联网的数据传送基于短信的数据传送物联网实验方案（10）-网络层组网方式基于WiFi的物联网组网物联网实验方案（11）-网络层组网方式比较高，802.11g:54Mbps、802.11b:11Mbps低网络速度实验室铺设光纤和远端节点，初期成本较高，可支持通用WiFi设备接入1、采用GPRS卡，设备投入费用较小2、自建基站，设备投入昂贵设备投入灵活、支持通用WiFi设备接入不灵活实验灵活性信号可测、可管、可控，中央集中管理，安全性高属于公用网络，受运营商限制，安全性较低安 全 性内部局域网，无需支付费用，运行成本极低长期依赖移动运营商和实验设备提供商，长期成本高运行费用内部局域网、扩展方便扩展需要添加设备、不方便网络扩展模拟光纤覆盖2005000米；远端射频单元无线覆盖50100米；满足实验室网络覆盖需要覆盖范围大覆盖范围WiFi光载无线局域网移动通信运营商无线局域网物联网课程实验教学（1） 掌握物联网体系结构、网络布局、设备使用、设备安装、设备维护、（网络设备、终端设备）、单片机及接口设计、应用软件开发掌握的主要技能：1、物联网系统整体架构： 三个层次：应用层、网络层、传感层 各个层次功能、包含的技术以及相互之间的关联关系2、传感层： 已知、未知数据采集（传感器、条形码、二维码、RFID射频识别）； 有线传感网（RS232、RS485设备联网）； 无线传感网（ZigBee、无线数传、无线射频识别、蓝牙） 传感设备（条码扫描仪、RFID读卡器、各类传感器、POS机等）； 嵌入式计算机技术：单片机设计、嵌入式开发、接口电路设计3、网络层： 有线网络（Internet有线网络） 无线网络（WiFi无线局域网、移动通信无线公共网络） 网络设备（有线路由器、有线交换机、WiFi无线接入点） 网络拓扑结构 网络设备安装 网络施工 网络管理、维护4、应用层： 系统软件（操作系统、数据库、服务器软件） 应用软件（网络浏览器、物流管理软件、工业控制软件） 软件操作、使用及维护 软件开发：应用软件设计、中间件设计、数据库应用 物联网课程实验教学（2）物联网课程实验教学（3）-（网络层）网络拓扑结构、网络布局、设备使用维护物联网课程实验教学（4）-（传感层：ZigBee）ZigBee：低速、短距离无线网络协议，底层由IEEE 802.15.4协议标准规范。特色：低速、低耗电、低成本、支持大量网络节点、支持多种网络拓扑、低复杂度、快速、可靠、安全。 物联网课程实验教学（5）-（传感层：RFID）RFID：一种无线通信技术，通过无线电讯号识别特定目标并读写相关数据，RFID技术应用广泛，如：图书馆，门禁系统，食品安全溯源等 交通收费10m2.4Ghzwave供应链、商品标签7m900MhzUHF交通卡、校园卡1m13.56MhzHF动物识别、防盗10cm125khzLF应用读取距离频率物联网课程实验教学（6）-（传感层：无线数传） 433MHz无线数传：抗干扰能力强、抗衰减性好、传输速率低、覆盖范围大、网络结构简单；微网高通WiMi-net：基于最底层的射频芯片实现的一种自组网无线通讯系统物联网课程实验教学（7）-（传感层：硬件电路）单片机技术：硬件电路、底层编程接口技术：数据接口、通信接口物联网课程实验教学（8）-（应用层）应用层：信息处理、人机交互，提供各种特定服务。主要技术：软件技术、数据库技术、数据分析技术、智能控制物联网课程实验教学（9）-（中间件1）中间件：位于平台（硬件和操作系统）和应用之间的通用服务物联网实验设备配置（1）-网络层实验设备有线网络设备：路由器、交换机无线网络设备：WiFi无线接入点、GPRS通信模块物联网实验设备配置（2）-传感层实验设备无线传感网（ZigBee）射频识别（RFID）无线数传（433MHz）传感层底层综合设计（MCU+传感器）物联网实验设备配置（3）-嵌入式实验设备8/16位MCU： 数据采集、处理及数据上传，与传感器接口、与传感层网络接口，一般不嵌入操作系统重点：硬件电路设计、底层程序开发（汇编语言、C语言）、单片机接口32位单片机（ARM）：传感层数据网关、传感层终端设备，一般内置操作系统，结构复杂重点：硬件设计、固件设计、应用软件设计（Linux、Android）8/16位MCU32位MCU物联网实验设备配置（4）-教师参与实验室建设方式：1、教师开发配套实验设备：难度较大、周期较长、经费难以保证；2、教师参与实验设备供应商的设备开发（如应用软件的开发）：难度小、周期短、经费可以包含在设备采购预算中；好处：1、对教师有利：提高教师专业水平2、对学校有利：节约设备经费、避免设备采购的盲目性3、对学生有利：老师水平的提高，学生直接受益应用层传感层资产管理环境监测工业信息化。网络层远端天线2005000米50100米WiFi传感器WiFi/RFID读卡器WiFi条形码扫描仪ZigBee/WiFi以光载无线交换机为核心以工程实践为背景全面体现物联网三个层面开放、标准化的物联网工 程实验平台FRO物联网实验方案（1）-物联网工程信息平台FRO物联网实验方案（2）-物联网实验室整体架构FRO物联网实验方案（3）-传感层实验分布天线实验有线、无线混合组网实验无线网络实验跨网段网络实验FRO物联网实验方案（4）-网络层实验FRO物联网实验方案（5）-应用层实验无线传感网+无线局域网络+有线局域网FRO物联网实验方案（6）-应用层实验工业化+信息化FRO物联网实验方案（7）-应用层实验FRO物联网实验方案（8）-实验扩展、设备接入物联网实验举例（1）-实验方案介绍实验题目：移动温度监控实验要求：用智能手机显示室内温度整体实验框图：有线路由器、WiFi无线网络、温湿度传感器、WiFi设备服务器、智能手机（WiFi+浏览器）物联网实验举例（2）-实验方案介绍1、B/S模式：设计服务器端程序、安装服务器软件、设计服务器网页、发布网页、手机无线接入WiFi网络、浏览器打开服务器网页查询温度问题：异地如何查询温度？物联网实验举例（3）-实验方案介绍2、C/S模式服务器端软件开发：WiFi设备服务器已内置服务器端软件，不用开发；客户端软件开发：（Linux平台/Andriod平台）下载Andriod开发平台，搭建开发环境：/developer.android3/sdk/index.html开发客户端软件、下载到智能手机上查询温度问题：异地如何查询温度？物联网实验举例（4）-问题问题：异地如何查询温度？凝聚物联网智慧，打造专业物联网工程实验室！飞瑞敖物联网工程实验室 /.frotech/飞瑞敖物联网工程实验室 /.frotech/飞瑞敖物联网工程实验室 /.frotech/飞瑞敖物联网工程实验室 /.frotech/飞瑞敖物联网工程实验室 /.frotech/飞瑞敖物联网工程实验室 /.frotech/飞瑞敖物联网工程实验室 /.frotech/飞瑞敖物联网工程实验室 /.frotech/飞瑞敖物联网工程实验室 /.frotech/飞瑞敖物联网工程实验室 /.frotech/飞瑞敖物联网工程实验室 /.frotech/飞瑞敖物联网工程实验室 /.frotech/飞瑞敖物联网工程实验室 /.frotech/飞瑞敖物联网工程实验室 /.frotech/飞瑞敖物联网工程实验室 /.frotech/飞瑞敖物联网工程实验室 /.frotech/飞瑞敖物联网工程实验室 /.frotech/飞瑞敖物联网工程实验室 /.frotech/飞瑞敖物联网工程实验室 /.frotech/飞瑞敖物联网工程实验室 /.frotech/飞瑞敖物联网工程实验室 /.frotech/飞瑞敖物联网工程实验室 /.frotech/飞瑞敖物联网工程实验室 /.frotech/飞瑞敖物联网工程实验室 /.frotech/飞瑞敖物联网工程实验室 /.frotech/飞瑞敖物联网工程实验室 /.frotech/飞瑞敖物联网工程实验室 /.frotech/飞瑞敖物联网工程实验室 /.frotech/飞瑞敖物联网工程实验室 /.frotech/飞瑞敖物联网工程实验室 /.frotech/飞瑞