北科大物联网方案

北京科技大学物联网教学实训方案一:面向基础课程的实验教学通过对各技术方向教学实验系统的动手操作，学生可以加深对物联网基础理论知识的了解和掌握.ATOS物联网教学实验开发系统是一款融合了传感器技术、嵌入式技术、分布式信息处理技术、无线通讯技术、网络安全技术，智能控制等一系列先进技术的物联网产品。ATOS实验开发系统在网络安全协议、大规模传感器网络中的节点移动性管理、网络的自组织、自愈性和系统功耗问题等一系列关键技术方面处于市场的前沿。其包含了一整套完善的解决方案：应用决策层:AtoApp：应用决策软件，基于各种行业应用，可实现数据的远程即时获取，迅速做出决策中央服务器层:AtoServer：中央数据库服务器，存储海量传感器数据采集汇集层:AtoSink：汇聚节点网络数据，通过3G、Internet等将数据远程上传至中央服务器WSN网络:Atosenet：节点网络，自组织、自恢复、低功耗、网状路由数据感知层:AtoSensor：可接入各种标准传感器及用户自定义传感器，用于感知各种物理推荐实验室配置如下:产品型号ATOS3010F以CC2430为射频芯片的无线传感网络节点及带RFID及二维码的系统系统配置无线网络节点（CC2430）8个网关板1个USB基站1个多频段RFID读卡器1个多频段电子标签5个二维码读写器1个二维码标签2个在线烧录器1个网络分析仪1个传感器8个射频天线9个串口线、烧录线、充电器3根ATOS实验平台光盘内容包含：开发环境、源代码、实验教学体系、应用DEMO、开发工具等二:面向项目开发教学应用物联网属于前沿技术领域，具有重大的科学研究及应用价值。基于本系统的学习,可以开发简单实用项目.让学生对所学习的内容能转化为实际应用的案例.实验室的建设将紧密结合物联网产业的发展，物联网的应用已经在食品溯源、智能建筑、智能交通、智能电网、医疗卫生等行业都有极好的应用前景.通过对物联网的实训平台，让学生了解物联网的整个应用环节，从而激发学生兴趣，培养其物联网工程应用及设计的综合能力，达到真正的学以致用。“物联网”是众多学科交叉的技术，在实际应用中，需要跟应用领域紧密的结合起来，形成有机的整体，才能最大限度的发挥“物联网”的能力。针对各个应用领域，主要解决如下问题：传感器的多样性数据采集参数的要求存储数据的多样性决策终端的多样性传输协议的特殊性ATOS应用开发系统秉承ATOS解决方案的框架优势，在传感器设置、数据采集、数据库存储、数据访问等各个部分均提供了合理易用的二次开发接口，用户可以将注意力集中在自己所关注的部分，进行合理的改造，就可以实验应用系统的开发工作推荐实验室配置如下:产品型号ATOS3020E这是一款所有节点、网关等设备都直接插在底板上，电源可用交流供电的,包括八个节点，网关、ARM网关、M2M模块、WiFi模块等，若干可选的扩展板，留给用户的扩展部分，平台形式的实验箱系统配置无线网络节点（CC2430）8个网关板1个嵌入式网关（S3C2440）1个M2M模块1个WIFI模块1个网络分析仪1个在线烧录器1个传感器模块8种射频天线9个串口线、烧录线、充电器3根电源线1根ATOS实验平台光盘内容包含：开发环境、源代码、实验教学体系、应用DEMO、开发工具等以上配置的硬件说明名称说明CC2430节点ATOS基本节点采用TinyOS2操作系统，可构建实时传感器网络网关板ATOS仿真设备用于程序下载，在线调试，仿真USB小基站ATOS数据汇集设备嵌入式网关ATOS终端设备提供WindowsCE/Linux系统，支持以网络拓扑、数据、曲线等方式显示传感器各节点的数据M2M模块ATOS终端设备提供将WSN网络高效、快捷接入M2M网络/Internet网络的能力在线烧录器ATOS专用烧录设备支持在线烧录节点程序，无需插拔式编程网络分析仪ATOS网络数据分析设备可以捕获网络中的所有数据包，进行网络数据分析传感器模块ATOS传感器统一接口设计，根据需要多种配置应用软件光盘内容包含：开发环境、源代码、实验教学体系、应用DEMO、开发工具等硬件参数说明节点板硬件配置微处理器CC2430（SoC设计，工业标准增强型，128KbyteFlashAD10bit1Ch）2.4GHz(IEEE802.15.4)传送速率最大250Kbps传输通道16个可选频段传输距离0-100m可调（增强型节点可在0-800m可调）超低功耗睡眠：0.6-0.9uA电源1.5vAA2传感器模块搭配温度，湿度，光及多种传感器软件配置TinyOS开源操作系统，组件式、事件驱动Z-STACKTI标准ZIGBEE协议实现网络协议兼容XMesh网状协议和ZigBee标准协议，支持Z-MAC（集成CSMA、TDMA机制）、X-MAC等，可实现1000+节点自组网低功耗协议实现UltraLowPower，电池使用最大化安全传输AES、XXTEA等可选加密方式，实现安全传输开发环境NesC编译器、IAR编译器工具Atosenet控制台程序、ATOS配置系统工具网关板硬件配置微处理器C8501F320（全速USB2.0接口；16KbyteFlash）节点插座支持节点模块热插拔，通过标准接口与节点连接调试接口网关调试接口，可在线调试节点程序RS232接口支持标准RS232接口，速率9600bps~115200bps可选USB接口USB2.0FullspeedLED调试3个LED调试信号灯电源USB口5V供电/外接5V电源/2.7-3.3V电池供电软件配置工具ISP在线下载工具IAR在线调试工具KEIL在线调试工具网络分析仪硬件配置微处理器CC2430Embedded,128KbyteFlashUSB接口USB2.0Fullspeed，分析仪接口，传输捕获的数据软件配置工具网络数据抓包及分析工具在线烧录器硬件配置微处理器C8051F320（全速USB2.0接口；16KbyteFlash）USB-B接口烧录器接口，供电及USB通讯Mini-USB接口连接节点，可以在线烧录程序软件配置工具ISP在线下载工具M2M模块硬件配置数据业务支持GPRS,最大下行速率85.6Kbps，最大上行速率21.4Kbp，支持CSD,支持传输速率:2.4,4.8,9.6,14.4ps，支持USSD补充业务接口50PIN连接器，B2B连接器发射功率Class4(2W)EGSM900,Class1(1W)GSM1800频段EGSM900,GSM1800串口支持RTS/CTS流控、支持虚拟多串口、支持波特率:300bps-115.2Kbps、不支持自适应波特率。兼容CM320的AT指令标准电压3.5V-4.7V待机电流4mA软件配置应用软件支持华为、中国电信、中国移动M2M通信协议WMMP标准,可以注册、登陆华为服务端嵌入式网关硬件配置处理器处理器S3C2440A主频400MHz最高533MHzSDRAM-64MNANDFLASH-256MNORFLASH-2MLCD7寸LCD屏分辨率:800x480接口10Mbps网卡100M网络Rj-45接口，采用DM9000网卡芯片3个串口接口，分别有RS232接口和TTL接口引出4个USBHost（USB1.1协议）1个USBSlave（USB1.1协议）标准音频输出接口6个用户按键标准SD卡接口一个可调电阻，用于AD转换测试标准配备网关调试器JTAG标准配备节点调试器JTAG、CCDebugger标准配备网关PAN控制器SINK节点，USB蓝牙模块标准配备网关802.11B/G/N全速WI-FI客户端WI-FI客户端GSM/GPRS/3G网络控制器选配GPRS或者3G无线网络控制器软件配置操作系统Linux2.6,WindowsCE5.0应用软件ISP在线下载工具网络配置工具数据采集软件网络诊断工具软件配置说明名称说明TinyOSWSN专用操作系统，组件式软件机构，事件驱动多线程机制，硬件抽象层，含Atosenet网络协议，高速路由，低功耗控制。Z-Stack完整支持Zigbee所有协议，通用API接口，便捷的应用程序开发。AtoStudioWSN数据采集分析软件，兼容TinyOS和Z-Stack两种数据模式。支持数据自动上传SQL服务器，节点地图信息显示，网络拓扑信息显示，历史数据显示/统计/绘图分析，报警设置，自定义解析插件等功能。AtosEX嵌入式平台数据采集分析软件，运行于可移动平台。支持采集节点数据，历史数据显示/统计/绘图，自动将数据上传至远端服务器，进行网络参数配置等。AtoServer中央服务器软件，包含大型数据库管理软件，接收Atosenet和AtosEX控制台上传数据。支持WebService接口，支持WEB浏览器访问，支持多地域数据存储。AtoSniffer基于网络分析设备，可以截取网络中的所有射频数据信息，进行数据分析，诊断网络问题。AtosDemoCenter丰富的应用DEMO演示，包括：温度场演示程序，光场演示程序，流量监控程序，实用定位演示程序等。硬件配置图片CC2430+CC2591增强型射频芯片CC2430芯片基本节点网关板在线烧录器Sniffer工具ARM嵌入式网关与华为公司合作，基于本系统开发M2M网关，支持最新WMMP协议，系统内传感数据通过3G网络无障碍传送至华为远程数据平台，为各种M2M应用提供完善解决方案。M2M模块上层软件图片AtoStudio界面一（节点数值）AtoStudio界面二（数据图表）AtoStudio界面三（报警系统）光场监控Sniffer工具静态路由演示三:智能家居实训系统整个系统既包含分立模块化设计的节点原理讲解，又有高度集成化的节点组网应用；从各模块独立实验到整个系统的综合应用实验，系统思路清晰，帮助学生轻松掌握物联网中应用到的知识和体系架构，又能让学生注重实际应用，提高动手操作能力的教学要求。Internet智能家居主控终端智能手机基于RFID的智能门禁二氧化碳探测节点光照强度探测节点执行节点M打开/关闭窗户执行机构家电控制继电器执行节点可燃气体探测节点C摄像头视频监控节点其他功能节点3G/Internet便携式笔记本台式电脑智能家居功能模块监控终端ATOS智能家居实训系统，在阐述物联网基本理论与实现方法的基础上，将物联网技术上层重要应用之一的智能家居作为一个实训载体，突出无线传感网络技术与RFID技术的实际应用，系统的开放性以及模块化的软、硬件，完善的二次开发包以及参考说明文档，可以良好的支撑教学及实践过程当中的课程设计与创新应用。ATOS智能家居实训系统的主要功能模块包含：智能门禁系统智能门窗及生态家居系统煤气泄漏检测系统火灾预警系统智能家电控制系统室内人体红外感知系统智能视频监控系统家居能耗监控系统智能家居主控终端、软件系统与数据库系统四:实验列表实验类别实验列表TinyOS1.如何创建一个TinyOS应用程序4.TinyOS任务实验2.TinyOS接口及组件实验5.TinyOS带参数接口实验3.TinyOS命令及事件实验6.TinyOS通用组件实验基础实验1.LED实验12.AES加密模块2.定时器实验13.外部中断唤醒实验3.串口调试实验14.PWM控制电机4.串口通信实验15.继电器实验5.看门狗16.AD类传感器（光）6.RTC实时时钟实验17.流量传感器7.IIC接口的EPPROM读写实验18.数字式传感器（SHT）8.FLASH读写19.GPS实验9.片内温度传感器20.CMOS摄像头实验10.硬件随机序列生成21.分贝传感器实验11.设置功耗模式无线射频实验1.点对点通信实验4.发射功率设置实验2.无线控制实验5.频道设置实验3.无线监听实验（Sniffer）6.RSSI采集实验综合实验1.动态演示实验6．Wince采集综合实验2.静态演示实验7．串口通讯实验3.低功耗演示实验8．网络通讯实验4.RSSI定位实验9．Wifi通讯实验5.反向控制协议10．采集透传实验M2M系统实验1.PDU短信发送实验3.数据透传2.PDU短信反向控制实验4.数