物联网实验中心建设方案.SKY.2011

Ø第一部分建设物联网实验室的意义Ø第二部分物联网实验室建设方案介绍Ø第三部分实验室各组成模块和功能说明Ø第四部分总结及其他内容物联网概述1国家的支持2建设的意义3物联网是指通过传感器、RFID、GPS等技术，实时采集任何需要监控、连接、互动的物体的各种信息，通过可能的网络（如WIFI、3G）接入方式，实现物与物、物与人的泛在链接，实现对资产和过程的智能化感知、识别和管理。2009年8月，温家宝总理视察无锡物联网产业研究院，并做出重要指示：物联网技术是未来科技的制高点，是我国新兴战略型产业未来发展的方向之一！在国家近期出台的“十二五”规划中，物联网将重点投资智能电网、智能交通、智能物流、智能家居、环境与安全检测、工业与自动化控制、医疗健康、精细农牧业、金融与服务业、国防军事十大领域。下图为教育部2010年7月发文——对高校申报战略性新兴产业相关本科新专业的支持和部分审批结果。红色圆框为申报的“物联网工程”本科专业。版面限制不一一列举，另有21所高校申报“物联网工程”专业获得教育部批准。物联网实验室物联网实验室教师高校学生科研成果发表论文实践经验工作就业推动行业发展理论研究建设物联网实验室能使学生、教师、高校以及整个物联网行业共同受益，并满足社会各行各业对物联网相关人才、技术等的需求满足社会需求理论学习申报科技项目1实验室概述2方案的构成4相关的课程5布局及面积3实验的内容跨越学科物联网是跨学科跨行业的，对于使用者和研究者来说必须熟悉和掌握多种现有技术并能综合运用。应用为先物联网是来源于应用并服务于应用的，脱离实际应用需求的物联网技术研究没有意义。物联网绝大多数是物与物之间的联网通信，因此无线网络通信技术是构建物联网的基础。物联网并不涉及太多的新技术。它所涉及的硬件、软件及网络大多是现有技术的综合应用。综合技术无线为根应用层物流管理实验平台智能家居实验平台智能交通实验平台农业信息化实验平台环境监测实验平台传感层RFID传感器件环境监测器组件嵌入式模块组件工业控制器组件前端无线通信模块其他辅助器件网络层光载无线交换机构建WiFi与2G3G混合无线传输网络作为物联网信息传输核心}各实验平台可开设若干实验，包含基础理论、实践操作与深度研究并配套实验指导书}物流管理实验平台，应用于物流、资产、人员管理等，可满足仓库、港口等物流管理需求}环境监测实验平台，应用于环境监测、安全生产等，可满足工矿企业、重要场所等的需求}智能家居实验平台，应用于家电控制、家居环境监控、安保等，可满足家居智能管理需求}智能交通实验平台，应用于道路交通管理、行车与车辆安全等，可满足智能交通管理需求}农业信息化实验平台，应用于农业环境监测、精细农业管理等，可满足农业信息化的需求实验项目视频采集/存储、编码压缩、信号转换、网络传输、监控平台软硬件组建与开发RFID技术、RFID应用、WiFi技术网络协议、网络设计、系统开发传感原理、传感网设计、传感通信协议转换、嵌入式及微功耗设备、软件开发工业通信协议、工业化与信息化融合、嵌入式传感与通信模块设计及开发、系统软件开发有线及无线网络设计、交通传感系统交通监控系统、工业控制系统、管理系统开发嵌入式设备、传感器件、通信网络人机界面、节能系统、智能管理软件实验平台物流管理实验平台智能家居实验平台智能交通实验平台农业信息化实验平台环境监测实验平台物联网实验室可为以下专业和课程提供科研、教学及实践功能网络通信物流管理物联网软件工程自动化信息安全信息安全大型程序设计大型程序设计多媒体信息处理多媒体信息处理数据结构数据结构计算机网络计算机网络数字电路与逻辑设计数字电路与逻辑设计微机原理微机原理嵌入式系统设计嵌入式系统设计通信原理通信原理无线传感器网络无线传感器网络物联网数据处理物联网数据处理网络编程技术网络编程技术传感器技术传感器技术射频通信电路射频通信电路物联网工程导论物联网工程导论数字信号处理数字信号处理物联网体系结构物联网体系结构光通信原理光通信原理单片机原理与开发单片机原理与开发物联网应用系统设计物联网应用系统设计数据库系统数据库系统网络安全网络安全无线通信网络无线通信网络射频识别技术射频识别技术数字与模拟信号数字与模拟信号}布局建议：实验中心以实验室+若干外景组成。在固定房间设立实验室，在校内区域设立如视频监控系统、环境监测系统等实验演示点。}实验室面积以60-180平米为宜，是主要实验和演示区域，可供20到40名学生进行课程实验。}实验室应提供良好的功能展示区，以便外界参观和学习。}外围实验演示点面积不限，建议在在每个演示点处设立宣讲牌或张贴海报。}以上建议仅供参考，可根据学校具体情况而调整设置。1实验室规划2物流管理实验平台5智能交通实验平台6农业信息化实验平台4智能家居实验平台3环境监测实验平台初期规划以搭建传感网传输网络框架及基础实验模块为主初期中期基于教学与科研及面向实际需求，拓展和细化各项实验功能中期后期以实际需求为导向，形成系统化的物联网实验应用平台后期①编码器部分：编码模块②解码器部分：解码模块③调制部分：ASK调制模块④调制部分：FSK调制模块⑤调制部分：PSK调制模块⑥RFID读卡器：125KHZ、13.56MHZ、900MHZ（选配模块）⑦LCD模块：4“液晶宽频⑧处理器模块：MarvellPXA255/WinCEOS⑨基座：提供电源手持式读卡器射频识别标签无线射频识别实验平台}教学及实验内容1.HBE-RFID-REX简介2.第二章.RFID常规3.第三章.信息信号的转换及编码4.调制解调5.天线6.应答器7.125KHz阅读器硬件练习8.125KHz阅读器固件9.125KHz阅读器的软件练习10.RFID标准化动向11.ISO14443智能卡标准草案12.ISO15693智能卡标准草案13.13.56MHz阅读器硬件14.第十四章.13.56MHz阅读器软件15.第十五章.RFID手持型阅读器硬件16.第十六章.RFID手持型阅读器软件在物流管理实验平台，学校可根据实际情况搭建物流管理实验环境，比如对学校设备、书籍贴附射频识别标签，利用实验平台提供的软硬件基础对设备或书籍进行管理，由此进一步学习射频识别的基础理论并掌握各实践操作环节和常见软硬件。}结合物联网技术的校园湖水位水质监测实验演示系统◦第一部分，现场数据的采集及传送。针对校园湖的现场环境分别配置不同的水下传感器进行信息采集。传感器采集的信息先传送到附近的无线传感器网络（WSN）节点，再由节点完成数据格式转换后传送出去。◦第二部分，网络交互。网络交互部分主要由WSN节点、WiFi模组及天线端组成。这部分主要负责将无线传感器网络中的信息和WiFi摄像头的信息通过光载无线交换机送到连接Internet的服务器中。◦第三部分，数据管理与专家系统。前两部分主要是通过不同的通讯形式将实际的数据传送出去。第三部分要管理所有的数据，并通过专家系统对实际情况做出判断，最终进行决策。物联网实验室中期规划建议：拓展方向：智能家居、环境监测及基础技术的深入研究。物联网技术在智能家居领域的应用场景实验控制对象名称数量照明与检测单元燃气检测1燃气阀门1LED灯组3荧光灯组2温度检测1体温检测1人员检测1调光灯检测1安防与庭院控制单元窗帘控制1门锁控制1喷泉控制1周界检测1喷泉灯组控制1中央控制单元加湿器控制1风扇控制1电视控制1遥控器控制1物联网技术在智能家居领域应用网络图及控制组成1、Zigbee与FROHomenet2、开发环境设置3、TinyOS系统4、泛在传感器网络5、基础实验例题6、门锁控制7、燃气泄漏检测控制8、燃气切断器控制9、电源插头开关控制10、电灯亮度调节控制11、移动物体感测和门锁控制12、燃气探测与切断燃气控制13、系统联动样例14、整体演示场景及管理平台物联网技术在智能家居领域的应用涉及的相关实验物联网技术在校园水质监测的应用名称规格数量无线传感器网络基本节点JC-zigbex30无线传感器网络网关Ubi-Box223G网关JC-gateway2WiFi/3G网络摄像头JC-camera2水位监测传感器JC-SWsensor2水质监测传感器JC-SZsensor2气象检测传感器Zigbex-Weather2接近传感器Zigbex-Home2GPS传感器Zigbex-GPS2继电器模块Zigbex-relay2电机控制模块Zigbex-Motor23轴加速度传感器Zigbex-3Axis2CO2传感器Zigbex-CO22名称规格数量CO传感器Zigbex-CO2地磁传感器Zigbex-Compass2图像采集传感器Zigbex-Image2灰尘检测传感器Zigbex-Dust2臭氧检测传感器Zigbex-Ozone2一氧化氮检测传感器Zigbex-NO2有机气体检测传感器Zigbex-VOC2非接触体温检测传感器Zigbex-TN92传感器电源模块Zigbex-Adapter5血压检测模块Zigbex-Blood2血氧检测传感器Zigbex-SPO22心跳检测传感器Zigbex-Bio2RFID模块Zigbex-RFID2校园水质监测实验涉及的设备清单}[实验1]利用Task控制LED}[实验2]利用Timer控制LED}[实验3]利用LED的HelloWorld实例}[实验4]照度传感器控制}[实验5]温度和湿度传感器控制}[实验6]红外线传感器控制（RF通信）}[实验7]EEPROM及外部存储器的控制}[实验8]读取串行ID（RF通信）}[实验9]与电脑的串行通信}[实验10]无线MAC协议（MACI）}[实验11]节能MAC协议（MACII）}[实验12]RF电源控制与多信道}[实验13]利用TOSSIM的无线Ad－hoc网络实验}[实验14]USN网络应用程序}[实验15]利用树路由的多跳实例（适用于所有传感器）}[实验17]物联网水位监测演示实验}[实验18]物联网水质监测演示实验}[实验19]3G摄像头监测水流演示实验}[实验20]嵌入式网关设计实验}[实验21]3G路由器及联网设计实验}[实验22]多种监控上位机开发实验}[实验23]20种选项传感器模块演示实验物联网技术在环境监测领域的应用涉及的相关实验}多CPU模块化嵌入式智能系统名称技术参数CPU三星S3C2440A，主频400MHz,最高533HzSDRAM内存在板64MSDRAM,32bit数据总线，时钟频率高达100MHzFLASH存储在板128NandFlash,掉电非易失；在板2MNorFlash掉电非易失LCD显示板上集成4线电阻式触摸屏接口，支持3.5到12.1多级别液晶，1024*768分辨率接口1个100M以太网口（DM9000网络芯片），3个串口，1个USBHost,1个USBSlaveB型接口，1个SD卡接口，1路音频输出，1路麦克风，1个2.0mm间距10针JTAG接口，4个USERSLed,6个USERbutton,1个PWM控制蜂鸣器，1个可调电阻用于AD数模转换测试，1个I2C总线AT24C08芯片，1个摄像头接口，板载时钟电池，12M无源晶振，1个34针GPIO接口，1个40针系统总线接口支持系统Linux2.6.32.2+Qtopia-2.2.0;WindowsCE.NET6.0(R3)丰富多彩的实验例程及资源丰富多彩的实验例程及资源}产品特征◦提供了包含PXA270CPU模块的5种基本模块。◦可以把5种模块合而为一的灵活性结构。◦通过大容量存储的支援，可以运行多种应用程序。◦可以按所要构成的各课题（例如：MP3播放器，导航等）装配模块。◦用FPGA模块进行基本的数字逻辑电路练习。◦提供利用LCD，摄像机，AC‘97Codec等多种媒体实验练习课题。◦支持Ethernet、UART、Bluetooth、USB、WirelessLAN等多种形式的通信功能支持。◦支持应用ZigbeeTM,RFID等的USN功能（可选）。◦支持针对多媒体通信实验练习的DMB模块（可选）。◦支持针对位置识别实验练习的GPS模块（可选）。◦支持针对各