物联网实验室建设方案

物联网实验室建设方案由物联网下的电子商务认知、应用、创新三个层次构成。物联网技术和行

业应用协调支撑三个层次，贯穿了物联网的整个科研过程，认知层是通过观察、感受物联网的典

型行业应用和物联网感知、处理、通讯、控制等各个部分的工作过程完成教学、研究任务的。

一、博星卓越物联网实验室建设方案概述

物联网是通过信息传感设备，按约定的协议实现人与人、人与物、物与物全面互联的网络。

物联网的主要特征是通过射频识别、传感器等方式获取物理世界的各种信息，结合互联网、移动

通信网等网络进行信息的传送与交互,采用智能计算技术对信息进行分析处理，从而提高对物质

世界的感知能力，实现智能化的决策和控制。

物联网技术和产业的发展将引发新一轮信息技术革命和产业革命，是信息产业领域未来竞争

的制高点和产业升级的核心驱动力。物联网概念是庞大和丰富的，其中涵盖了大量现有的专业门

类和技术体系，而在其系统集成和应用端,可以说物联网技术将能够应用于工业、农业、服务业、

环保、军事、交通、家居等几乎所有的领域.

无线传感网络正是适应于这样背景下的全新网络技术。无线传感器网络（WirelessSensor

Networks，WSN）是当前国际上备受关注的、涉及多学科高度交叉、知识高度集成的前沿热点

研究领域.它综合了传感器、RFID技术、嵌入式计算、现代网络及无线通信和分布式信息处理等

技术，能够通过各类集成化的微型传感器协同完成对各种环境或监测对象的信息的实时监控、感

知和采集，这些信息通过无线方式被发送，并以自组织多跳的网络方式传送到用户终端，从而实

现物理世界、计算世界以及人类社会这三元世界的连通。

物联网下的电子商务科研平台是在物联网已经从概念、规划阶段发展成为日新月异地高速发

展、基于物联网的应用大量诞生阶段，同时，物联网与互联网高度结合、融合的背景下提出的物

联网与互联网的结合。

博星卓越物联网实验室建设方案由物联网下的电子商务认知、应用、创新三个层次构成.物

联网技术和行业应用协调支撑三个层次，贯穿了物联网的整个科研过程,认知层是通过观察、感

受物联网的典型行业应用和物联网感知、处理、通讯、控制等各个部分的工作过程完成教学、研

究任务的。应用层是在物联网认知层的基础上，通过对支撑物联网的各种硬件设备、软件资源、

1亿个，

1亿个，

探索，从而支撑创新型的研究、开发和应用。创新层是在物联网应用层研究的基础上，进行物联

网条件下的电子商务技术、模式等创新研究，科研平台能够提供技术、实现、应用验证,开展创

新型的研究，并形成成果，同时，能够对中试阶段的成果进行技术支撑.

博星卓越物联网实验室建设方案科研层次图:

二、博星卓物联网实验室建设方案建设的项目意义

无线传感网络的商用迄今可以划分为三个阶段：

2003-2004年，无线传感网络开始被试用,以验证投资回报；

2005-2006年，无线传感网络的使用量持续增长，重点关注可靠性和集成度；

2007—2010年为无线传感网络的起飞期，新应用不断涌现，出货量高速增长,这一时期为消

费者驱动,重点关注成本和尺寸。

根据美国多家知名市场公司预测，到2008年，无线传感网络节点全球量将超过

市场销售总额超过20亿美元。专门致力于无线技术研究的美国加利福尼亚圣迭戈（原圣地亚哥）

市场调研公司ONWorld近期发布的一份报告，预计到2011年，世界市场无线传感器网络（WSN）

系统与服务将飞升至约46亿美元，并呈现爆炸式增长，现阶段国内市场应用正在整体评估和试

探阶段，但是相应的研究工作已经开展；近期主要用户为高校、研究机构（包含为交通、环境、

农业、能源、国防等政府部门服务的科研院所），企业研发中心；中长期目标用户为海量使用的

政府和企业（包括交通、环境、农业、能源、国防等政府部门）以及未来可能使用无线传感器网

络的各类企业提供平台和应用案例.到目前为止，国内外己经推出了几十种成型的无线传感器网

络节点设备。

《国家中长期科学与技术发展规划（2006—2020年）》和“新一代宽带移动无线通信网”重

大专项中均将传感网列入重点研究领域。传感器网络标准工作组组长、上海微系统所副所长刘海

涛表示，我国的技术研发水平已处于世界前列.中科院早在10年前就启动了传感网研究，先后投

入数亿元，目前，中国与德国、美国、英国、韩国等国一起，成为国际标准制定的主要国家之一。

目前,我国传感网标准体系已形成初步框架，向国际标准化组织提交的多项标准提案被采纳。2009

年8月7日，温家宝总理在无锡考察中科院无锡高新微纳传感网工程技术研发中心时曾表示，至

少三件事情可以尽快去做，一是把传感系统和3G中的TD技术结合起来；二是在国家重大科技

专项中，加快推进传感网发展;三是尽快建立中国的传感信心中心,或者叫“感知中国”.并指出，要

早一点谋划未来，早一点攻破传感网核心技术，要依靠科技和人才,占领科技和经济发展制高点，

保证我国具有可持续发展的能力和可持续的竞争力.

综上所述，物联网条件下的电子商务科研平台建设项目是符合世界技术发展趋势和我国科技

发展方向的，同时，对相关学科发展具有重要的战略意义.

博星卓越物联网综合实验室涉及重点学科及可支撑的主要学科方向有:电子商务、计算机科

学与技术、软件工程、网络工程、信息管理与信息系统。在当今信息技术高速发展的情况下，这

些专业都面临物联网条件下的技术升级、改造，物联网应用模式创新的挑战与机遇，综合来看，

电子商务是这些技术最为综合应用的部分。所以,博星卓越物联网综合实验室定位于物联网下的

电子商务科研平台。

三、博星卓物联网实验室建设方案建设的项目目标

博星卓越物联网综合实验室建设目标一：建成物联网条件下的电子商务科研实验室

要研究物联网条件下的电子商务新技术、新模式,适应这种需要的科研环境和平台是基本保

障.博星卓越物联网综合实验室首要目标是建成能够支持科研工作和部分教学任务的实验室。实

验室分为物联网基础认知科研实验区、物联网应用科研实验区和物联网创新科研实验区。

物联网基础认知科研实验区开展物联网的信息采集、处理、通讯、控制等研究实验和物联网

相关技术的应用研究，应用科研实验区开展典型应用认识型研究实验和典型物联网应用的应用型

研究实验，创新科研实验区开展物联网条件下的电子商务技术、模式等创新研究。

博星卓越物联网综合实验室建设目标二：支撑物联网条件下的电子商务科研

传感网把所有物品通过射频识别等信息传感设备与互联网连接起来，实现智能化识别和管

理，是继计算机、互联网与移动通信网之后的又一次信息产业浪潮，是一个全新的技术领域。早

在1999年，在美国召开的移动计算和网络国际会议提出，“传感网是下一个世纪人类面临的又一

个发展机遇”；2003年，美国《技术评论》提出传感网络技术将是未来改变人们生活的十大技术

之首；2005年，在突尼斯举行的信息社会世界峰会（WSIS）,国际电信联盟（ITU）发布了《ITU

互联网报告2005:物联网》，正式提出了“物联网物联网的概念。报告指出：无所不在的“物联网物联网通信

时代即将来临，世界上所有的物体从轮胎到牙刷、从房屋到纸巾都可以通过因特网主动进行信息

交换。射频识别技术（RFID）、传感器技术、纳米技术、智能嵌入技术将得到更加广泛的应用.

博星卓越深入研究电子商务与物联网，经过多年的发展，积累了良好的科研、教学实力,能

够积极抓住电子商务的创新特点，形成了注重实践、勇于探索的良好研究氛围,在新一次产业浪

潮形成的时候,博星卓越做好了迎接挑战与机遇的准备，组建专门物联网研究团队,积极联系相关

物联网企业，目前已经获得了一批社会需要、极具研究价值的物联网条件下的电子商务项目需求，

如果能及时建成科研平台,早日投入运行，不但能很好地抓住市场机遇，也会在为博星卓越物联

网实验室项目建设、团队培养、研究能力提高创造良好的条件,为我国物联网教学与物联网发展

作出更大贡献。

博星卓越物联网综合实验室建设目标三:支撑电子商务实践教学

物联网技术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.博星卓越物联网综合实验室可以培养学生合理的知识结构、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，并且具备在物联网领域跟踪新理论、新知识、新技术的能力

以及较强的物联网创新实践能力。

根据物联网相关知识模块将物联网科研实验设计到相应的学科课程实验中，具体设计根据以

下体系进行设计:

1、单片机和嵌入式认知科研实验

2、无线片上系统认知科研实验

3、无线通讯和无线网络认知科研实验

4、RFID认知科研实验

5、物联网传输层认知科研实验

6、物联网综合应用科研实验

7、物联网创新科研实验

四、博星物联网实验室建设方案的项目内容

（一）建设物联网基础认知科研实验区

物联网基础认知科研实验区开展物联网的信息采集、处理、通讯、控制等研究实验和物联网

相关技术的应用研究。

本实验区开展的物联网认知科研实验涵盖如下专业内容:

1、单片机和嵌入式认知知识群

本实验群涵盖的实验研究内容：8051单片机、ARM嵌入式技术、微机原理，接口技术、

微控制器体系和原理、实时操作系统、C语言编程技术。

2、无线片上系统认知知识群

本实验群涵盖的实验研究内容：无线单片机通讯接口结构和原理，无线有线收发器结构和原

理，通讯结构和原理，嵌入式软件基础等。

3、无线通讯和无线网络认知知识群

本实验群涵盖的实验研究内容：短距离无线数据通讯基础和原理,无线自组网技术,ZIGBEE

无线技术和802.15.4无线标准.网络安全和加密技术，C语言和无线网络算法高级技术原理。

4、RFID认知知识群

本实验群涵盖的实验研究内容：电磁技术基础，RFID标签算法，EPC通讯协议和原理;大

功率RFID读卡器原理和设计，RFID和物联网数据库结构和原理。

5、物联网传输层认知知识群

本实验群涵盖的实验研究内容:物联网网关原理和结构，GSM/GPRS技术原理，3G技术原

理和结构，M2M数据传输和远程通讯，嵌入式和高级实时操作系统在物联网系统设计技术等.

本实验区可以支持以下认知型科研实验：

1、数据感知检测类

图像采集、声音采集、温度采集、湿度采集、气压采集、CO含量采集、振动采集等等常规

采集。

2、近距离蜂窝通讯类

基于2。4G无线的通讯RF2401A、基于433M的通讯、ZigBee、CC1100等的近距离通讯过

程.

3、远距离无线传输类

GPRS无线传输、3G无线传输实验、2KM数传电台数据传输实验。

4、有线类数据通信过程

SOCKET模式、WEBSERVERS模式、HTTP模式、TCP/UDP模式、RS232模式、485模式、

电流环等任意,达到双方的通讯过程.

5、数据汇总处理类

常规算法实现例如求和、求平均、数据分布与趋势等.

6、界面展示类

PC界面展示、LED屏幕界面展示、嵌入式平台界面展示。

7、输出控制类

输出LED灯闪烁报警、继电器动作进行拉闸操作、摇杆动作等，输出声音或者语音提示标

识等。

(二）建设物联网应用科研实验区

物联网应用科研实验区开展典型应用认识型研究实验和典型物联网应用的应用型研究实验。

物联网应用实验包含物联网应用场景描述、需求分析、系统集成流程,基于现有产品面向具

体应用的监测体系建设和运行.

1、智能农业系统

博星卓越物联网综合实验室智能农业系统

(1）实验研究背景

农业物联网是将大量的传感器节点构成监控网络，通过各种传感器采集信息，以帮助农民

及时发现问题，并且准确地确定发生问题的位置，这样农业将逐渐地从以人力为中心、依赖于孤

立机械的生产模式转向以信息和软件为中心的生产模式,从而大量使用各种自动化、智能化、远

程检测和控制的生产设备。

（2)实验研究内容

①、光照、温度、湿度传感器对模拟大棚进行管理和检测，并把相关的数据通过无传输模块

传回服务器，服务器上的管理系统对这些数据作出控制算法。研究光照、温度、湿度传感器的工

作机理、适应领域以及偏差处理，梳理、优化信息传递过程、路线以及控制信息的智能反馈机制。

②、架设超声波、音量和音频传感器，通过模拟老鼠的小动物穿过传感器，系统接收到这些

信号后，发出警报,采取相应的灭鼠、灭虫等应对策略。研究超声波、音量和音频传感器的工作

机理、适应领域以及偏差处理，对策略、时效、动作控制等进行归类和性能优化。

③、使用流量传感器，利用计算机系统模拟自动控制农田水利灌溉。研究流量传感器的工作

机理、适应领域以及偏差处理。

④、假设加温设备、通风设备、光照等模拟设备,在控制中心按照算法需要进行加温、通风、

光照时给出相应的控制动作，达到温室大棚环境的自动调节处理.

2、智能超市系统

（1）、实验背景

射频识别技术应用于超级市场,能迅速查询、调用各商品的信息,能对商品的信息实时改写和

对商品进行远距离的群识别，达到宏观管理、实现信息共享、提高工作效率的目的;而且能加快

顾客支付速度，提高顾客的满意度和忠诚度，降低超市的风险度。

(2）、实验研究内容

①、实验室模拟超市设立货架，利用RFID标签打印机打印商品一维和二维条码，贴至虚拟

商品上,然后用手持RFID对货品扫描并分类摆放。研究物联网条件下的出库、上架、盘点业务特

点。

②、模拟一个超市收货通道,收货通道是集成了RFID阅读器的收货口，当带有贴有RFID电

子标签的货物经过通道时，系统可以自动扫描，并显示在系统的计价单中。研究物联网条件下的

超市点货、支付过程的特点.

③自主设计超市卖场的产品从进库上架、购买、付款等过程，探索新的超市服务模式.

3、智能楼宇系统

（1）、实验背景

通过教室模拟的形式呈现未来家居楼宇的物联网交互方式,传感网控制单元内嵌到各个家居

设备实物中，实现智能控制、智能安防、智能消防。智能楼宇系统能实时监控家中的温湿度、光

强等环境因素，并根据监测结果自动控制窗帘、窗户的开启和关闭。通过烟雾、可燃气体、浸水、

红外等传感器，对家中安全状况进行监控。

博星卓越物物联网实验室建设方案智能楼宇系统

（2）、实验研究内容

①、基于声音传感的背景音乐控制实验。实验室应用科研实验区中安装声音传感器，传感器

将收集的声音数据传输给主机，主机连接一台音响，然后在主机系统中设置一个参数，当这个传

感器传回的数据大于这个参数时，系统自动将音响的声音调大,反之降低音响的音量。

②、基于人体动态感知的智能灯控实验。在应用科研实验区摆放一个人体红外传感器，传感

器连接一个照明装置，当有人员经过此传感器的时候，自动亮起，检测长期无人活动区域则关灯

节能。

③、基于光线强度的智能灯控实验。在应用科研实验区安装光照传感器模块,传感器连接一

个台灯，当学生用手遮挡传感器时,传感器发出信号，使台灯点亮。

④、基于电子商务模式的远程家居楼宇管理维护模拟实验。将安装在楼宇中的多种感知器件

和动作器件（例如入侵检测和声光报警器）融合在系统中，模拟出远程对于楼宇状态的感知和展

现，同时，通过网络模式进行远程的楼宇维护、动作器件的控制。

4、物联网物流系统

（1）、实验背景

物联网物流系统是一个基于识别技术为货物识别追踪、管理和查验货物信息的平台，系统将

先进的识别技术和计算机的数据库管理查询相结合，自动识别货物信息，该系统的应用能大大节

约人力物力。

(2）、实验研究内容

①存货管理实验。模拟货物流通的过程，利用标签打印机，分类打印标签贴纸将货物放置货

架。系统记录货物所在区域和数量，当某种商品数量少于预警值时，系统自动提醒.研究物联网

条件下的库存管理特点.

②防窃控制实验。在应用科研实验区的物流实验所有出口都装上读写器,当贴有标签的货物

被拿出出口时，系统提示货物被盗。

③货物信息实时性实验.通过扮演收件员、地区代理站、派件员的模拟货物流动、交付体现

物流过.每人手持一个读写器，当读写器扫描货物时，将扫描到的信息利用无线传输到主机，主

机将详细的信息公布在网站上的实时查询系统,为客户提供实时查询，提高客户满意度。

5、智能医疗

（1)、实验背景

通过传感器检测人体医疗指标，并通过各种网络将检测信息传递给医生或检测人员将会大大

提高医疗效率，减轻病人负担,在远程医疗、应急医疗等领域有极高的应用价值。

（2)、实验内容

①体温检测实验。将无线温度传感器贴至受检者的身体,无线温度传感器将数据传输到主机，

主机将得到的数据显示，检查者可根据主机显示的数据来判断病情。

②综合智能医疗实验。通过各种传感器在手指、手臂等部位，无损伤地测血糖、量血压、心

电图的测试,受检者自助开展健康监测。通过本实验研究人体医疗信息的传感过程,研究应用领域，

设计应用模式，进行设计成果检验。

（三）建设物联网创新科研实验区

物联网创新科研实验区开展物联网条件下的电子商务技术、模式等创新研究.创新科研实验

区支持以下科研实验：

1、传感采集控制开发

通过图像采集、声音采集、温度采集、湿度采集、气压采集、CO2含量采集、振动采集等

等常规采集方法、处理流程的实验，研究掌握现有的和未来可能发展的各种传感数据采集方式以

及传感数据采集设备、传感及控制设备的设计和开发。根据实际应用环境设计、开发、使用、维

护不同的物联网数控设备进行创新性地科研。

2、通信网络开发

通过学习研究数据、设备的通信、网络传输、数据接入等方面的内容，掌握基于2.4G无线

的通讯、基于433M的无线通讯、ZigBee、CC1100、数传电台等的近距离通讯过程和GPRS无

线传输、3G无线等远距离无线传输，掌握有线类数据通信例如SOCKET模式、WebService模式、

HTTP传输模式、TCP/IP协议、UDP协议、RS232模式、485模式、微根模式等的应用和开发特

点。根据实际应用环境创新性地设计、开发、使用、维护在各类通信系统中组织传感和控制信号

的应用设备等。

3。系统应用开发

通过研究和掌握物联网技术在不同应用领域的上层应用设计、数据安全、系统集成、数据使

用，可以根据实际应用领域和应用实例创新性地设计、开发、使用、维护全面的物联网行业应用

系统等。

五、博星卓越物联网实验室建设方案建设的项目实施

（一）博星卓越物联网综合实验室项目硬件设备

1、物联网基础认知科研实验区

2、物联网应用科研实验区

(1）、博星卓越物联网农业管理平台

博星卓越物联网实验室建设方案:物联网农业管理平台

博星卓越物联网农业管理平台能够完成对于各个感知器件采样、传输的参数，完务逻辑

的定义和实现,对于感知器件所获取的数据进行处理，并向输出控制器件发出动作指令，并以直

观界面在平台中进行展现。

博星卓越物联网综合实验室：物联网农业电子商务平台

平台提供农产品在线购买，在商品的详细信息中用户能查看到农作物的生长环境,生长市场，

生长过程中的湿度、温度、光照时长等详细信息展现现代化智能农业完整生产管理详细数据和情

况，完成对于农作物生长环境状态的远程监控.

（2）、博星卓越物联网智能超市系统

博