物联网管理与工程实验平台建设方案37

物联网管理与工程实验平台建设方案湖南商学院工商管理学院二〇一二年十二月0一、实验平台基本情况名称：物联网管理与工程实验平台建设类型：中央财政资金支持项目建设资金：本项目主体建设资金预算安排：300万元（中央财政资金）。二、实验平台建设目标本实验平台建设根据物联网技术及其应用的发展趋势，立足湖南商学院的学科优势和实际条件，以行业应用为重点，以物联网市场对人才的需求为依据，建成一个能满足专业学生和教师的教学、实验、科研需要，具有市场前瞻性的、具有商科特色的物联网技术应用实验平台，为促进我校人才培养、科学研究和社会服务三位一体的协同发展发挥重要的作用，同时成为湖南省物联网技术应用人才培训的重要基地。三、实验平台建设思想物联网是一个应用型很强的学科，真正的物联网是必须以网络为依托，把下层传感层的物体和上层的应用层软件相互连接，构成一个可以互通信息的系统。简单地用物联网试验箱搭建的实验室，偏重于RFID、传感器、单片机、无线网络通信等模块的硬件技术实验，既不切合我校学科重点建设的要求，同时，因其在应用方面只是简单模拟场景，也不符合实际应用需要。物联网管理与工程实验应该包含传感层（信息采集层）、网络层（信息传输层）和应用层三个层面，而不是只偏向某一层。因此，本实验平台建设方案特征为：以物联网管理与工程信息网络为核心，以应用层方案设计为重点，根据应用实验需求，选择和配置物联网技术基础实验套件以及行业应用实验软硬件。实验平台建设的构想：（1）充分利用学校已有的资源，以降低建设成本。（2）实验室不仅有先进的设备，还要提供现代技术氛围和先进的管理软件。（3）实验室采用校企合作的模式，邀请技术公司一线工程师课堂授课，支持骨干教师参与企业项目合作开发，做到教学信息和市场同步。（4）实验室即可以为学生提供综合实训，也可以开展对外技术培训和未来的职业技能鉴定工作。1四、实验平台构成及其解决方案（一）物联网工程信息平台1、功能物联网工程信息平台作为整个实验室的统一网络及信息管理平台，能够融合有线IP网、宽带无线局域网（WiFi无线网）、远端射频单元、3G、无线传感网络、嵌入式设备以及系统软件和应用软件于一体。要求整体组网简单、实用、可靠，系统管理界面友好，可实现多种网络接入方式和数据传输交换，可扩展型强。物联网工程信息平台为各个实验室功能模块提供统一的网络平台及实验数据处理及软件存储服务。各区的器件和设备（如实验箱、实训套件）均可接入统一的物联网工程信息平台。在平台内实现各个实验区的物与物、物与人的泛在链接，使各个实验区不再是信息孤岛；同时，预留外网接口和设置权限可实现远程用户对本实验室的访问、控制和管理。物联网工程信息平台以其强大的兼容性，根据不同的实验和科研课题，为教师、学生提供了一个开放的环境平台去学习和研究，可承载各种物联网基础单项实验、综合性实验、应用实验以及相关科研项目的研发工作。2、技术方案物联网中一个关键的环节是公共网络以下具体的“物”与电脑之间的无线信息采集和传输。这包括感知信息的传输和反馈指令信息的传输。显然，无论是超级计算机、移动通信网、传感器网络或是射频识别系统本身，都不能单一满足物联网信息传输和处理的需要，它们中的任何一个都不能代表物联网。物联网不应该是一个单一性质的网络，而是可以包括WIFI设备、电子条码、无源射频标签、各种传感器、有源射频标签、2G/3G手机、各种通信公网和超级计算机等在内的综合组合。经过考查调研，目前通过光载无线通信ROF技术，利用光载无线交换机，通过模2拟光纤通信及射频交换技术实现了无线信号源的传输、分布、交换与控制，是一种较好的实验室平台解决方案。这种技术方案提高了物联网信息平台的安全性，可靠性，灵活性和可扩展性，将交互式宽带无线物联网应用到各个领域，拓宽了物联网信息平台的服务内容。光载无线交换机的主要功能有：内置10/100Mbps路由器，能自动分配局域网地址、支持端口镜像、网络自防御、智能过滤、流量控制；支持IP限速、上载单独限速和下载单独限速等；内置2-8个WiFi信号源，提供802.11b、802.11g标准接入；支持无线接入加密和VLAN；将WiFi射频信号通过光纤分布200~4000米，大大扩大WiFi无线局域网的覆盖范围；具有射频交换功能；无线接入点的集中配置和管理；远端天线的功率控制；WiFi接入点的频道自动分配；接入设备在远端天线间漫游时，实现无缝切换；移动信号本地连接，通过添加选配模块可支持2G/3G/4G/WiFi混合信号分布，可以把3G信号通过光纤传输再发射出去。采用光载无线交换机的系统技术特点主要是：光载无线交换机完成主要信号处理，其集中管理简单易行，功能强大；系统主要部件集中于光载无线交换机，安全性和可靠性得到极大增强；远端天线极为简单，其安装，维修和保养非常方便；不同网3序号实验项目适用专业备注1有线局域网组网实验物流管理电子商务信息管理与信息系统信息与计算机科学工程管理电子信息工程计算机科学与技术2无线局域网组网实验3有线和无线局域网混合组网实验4物联网工程信息平台组装实验5物联网工程信息平台测试实验6无线网络信号分布实验7物联网信息平台的管理与配置实验8数据服务器管理与配置实验9物联网网络编程实验10物联网WEB服务器设计实验11物联网远程访问及控制实验（B/S模式）络协议可共存于同一系统，加强网络间的互通性，降低建设成本；网络的升级与扩容简单方便，可任意附加各类增值业务。3、实验内容和适用专业物联网工程信息平台除了为各个实验室功能模块提供统一的网络平台及实验数据处理及软件存储服务外，本身还可支持以下实验课题：（二）物联网应用数据中心1、功能由性能先进的服务器、数据库系统及网络管理软件组成，实现相关行业物联网应用软件的网络应用及数据库支持，并能将相关数据信息传输到互联网上，支持物联网应用网站设计以及网站数据管理、页面分类管理、用户管理等。该功能主要通过校企合作开发行业物联网实时数据库系统及物联网信息服务来实现。2、技术方案物联网数据中心负责整个实验室的信息流存储和处理，采用双服务器冗余解决方案，支持千兆以太网接入，UPS电源保证停电中也能是中心正常工作。通过千兆以太网交换机连接物联网工程信息平台和校园核心服务器，实现实验室与校园网的连通，远程用户可授权访问实验室数据。（三）物联网基础实验室1、功能4能展示RFID系统基本运作原理，并对于感测距离、讯号干扰、读取正确性进行相关实验；对于工作在不同频率的Tag资料写入、读取以及其他Tag控制机制实验。旨在给学生以具体的真实的系统感性认识，加强学生对RFID系统原理的理解和认识，更好掌握RFID技术，增强技术应用能力，为物联网应用领域的管理与工程研究提供一个基础平台。能进行无线传感器网络的组建、无线信号收发实验、传感器信息采集实验、传感器控制等的基础实验。并能通过不同传感器的特性和不同网络的组成形式，开发出更多实用性强的物联网应用模式。具有3G及周边技术综合教学科研开发功能。可以真正支持通话、视频、语音类的3G应用开发项目。2、技术方案采用业界已开发的广泛用于高校教学科研的各种物联网实验箱系统，组成基础实验室。主要包括以下三个组成部分。（1）物联网射频识别（RFID）实验箱主要组件包括：处理器；低频、高频、特高频以及微波RFID模块；各频率配套标签；实验箱通信接口；板载键盘，LED数码管；LCD显示屏等。配备RFID教学实验软件，直观的感受RFID的应用，包括低频，高频，特高频，微波段RFID的读卡操作，高频RFID的写操作，修改密码等操作。具备完整的模块API接口，支持应用层的二次开发。（2）无线传感器网络（WSN）试验箱。主要组件包括：支持工作协议802.15.4ZigBee2007/PRO协议栈的天线射频板；支持CCDebugger仿真器，同时支持ZigBee和RF4CE协议，兼容TISmartRF05EB的全功能扩展板；支持CCDebugger仿真器，同时支持ZigBee和RF4CE协议，兼容TISmartRF05EB，板载温敏电阻，可外接多种传感板的传感器底板；配备黑白TFT液晶板、高精度温湿度传感板、3D加速度传感板、车位传感器、人体传感板、火焰传感器、可燃气体传感器等传感实验件；配有教学软件资源；提供完整的ZIGBEE协议源代码，支持二次开发。（3）3G物联网实验箱包括核心板、3G芯片、真彩LED显示屏、内存、外部存贮、网络设备、电源管理等基本构成；5实验项目适用专业备注RFID试验箱实验一、低频RFID实验实验二、高频RFID实验实验三、超高频RFID实验实验四、有源微波RFID实验实验五、端口操作实验实验六、中断操作实验实验七、时钟操作实验实验七、看门狗操作实验实验八、定时器A操作实验实验九、USART通信模块实验实验十、数码管驱动芯片ZLG7290实验实验十一、扫描键盘实验实验十二、LCD液晶屏操作实验实验十三、铁电存储器操作实验实验十四、温度传感器DS18B20实验实验十五、RTC实时时钟操作实验物流管理电子商务信息管理与信息系统信息与计算机科学工程管理电子信息工程计算机科学与技术WSN试验箱实验一、ZigBee无线传感网的搭建和抓包测试实验实验二、IAR开发环境的搭建及CC2530单片机程序编程实验实验三、BasicRF点对点通信实验实验四、Z-Stack点对点通信实验实验五、Z-Stack星状网络通信实验实验六、Z-Stack树状网络通信实验实验七、无线传感器网络实验-温湿度传感器实验八、无线传感器网络实验-车位传感器实验九、无线传感器网络实验-3D加速度传感器实验十、无线传感器网络实验-可燃气体传感器实验十一、无线传感器网络实验-人体传感器接口板：RS232接口、TTL电平UART接口、SPI总线接口、IIC总线接口、ADC、SD卡接口、TVS-Video接口、CVBS视频接口、MiniUSBOTG接口、USBHOST接口、RGBLCD接口、网络接口、喇叭和耳机接口、WIFI接口、GPS模块接口等构成多路输入和输出的音频设计，与GSM模块构成完美Phone解决方案同时支持GSM/GPRS模块SIM300板载接口与3G模块接口手机键盘设计模块用工业接口设计在开发板上适合教学和产品研发提供Android系统、linux系统和WindowsCE系统软件资源提供大量综合Demo及其源代码，免费配备基于Android的实验指导书、使用指导书、硬件原理图，免费提供丰富的资料库3、实验内容和适用专业6实验十二、无线传感器网络实验-火焰传感器3G物联网试验箱实验一、Android系统的烧写实验二、Uboot配置编译实验三、Linux内核配置编译实验四、Android开发环境建立实验五、Android编译、模拟、文件系统制作实验六、Android重要功能试验实验七、Eclipse的安装和使用实验八、Googlemap地图应用和开发实验（四）智能物流实验室1、功能基于物联网网络信息平台，综合RFID技术、无线WiFi技术、GPS/GIS技术和无线传感器网络技术等的实验设备以及行业应用管理系统软件构成，形成直观和形象的应用场景，模拟从采购入库、存储管理到出库包装、运输监控的完整物流流程，让学习者充分体验和感受物联网在物流中的应用，通过实训和课题创新达到提升综合运用和管理水平的目的。能使学生通过智能化物流基本内容的学习和实践，实现对物联网技术及其应用于智能化物流的基础知识的学习和理解，并进行小项目的实训开发；能兼容第三方实验管理系统进行有效管理，并预留接口可供师生进行二次开发，提高实验室的可扩展性。其中：（1）智能仓储管理能实现基于物联网的自动入库管理系统、储存系统和分拣系统的应用环境实验。实现到货检验、货品分类、入库管理、订单处理、货物分拣、出库管理、库存管理、仓库结算、人员管理、资产管理、环境监测等功能。（2）物流运输系统管理能实现：货物数量监控、运输环境监控、车辆定位、车载数据显示、3G数据传输、监控端数据显示等功能。2、技术方案（1）仓储管理系统围绕超高频RF