物聯(lián)網(wǎng)實(shí)驗(yàn)室建設(shè)探討

1、物聯(lián)網(wǎng)實(shí)驗(yàn)室建設(shè)探討什么是物聯(lián)網(wǎng) 使物體具有被感知的能力，能與外界溝通，數(shù)字化物體屬性 各種事物的數(shù)據(jù)被逐漸分享到互聯(lián)網(wǎng)，行業(yè)內(nèi)部數(shù)據(jù)橫向互通。 從信息到知識、從知識到洞察力的過程 ，最終到智慧物聯(lián)網(wǎng)層次結(jié)構(gòu)TD網(wǎng)絡(luò)的基站網(wǎng)絡(luò)的基站等基礎(chǔ)設(shè)施可等基礎(chǔ)設(shè)施可以作為中層的以作為中層的匯聚節(jié)點(diǎn)、及匯聚節(jié)點(diǎn)、及大容量傳感節(jié)大容量傳感節(jié)點(diǎn)點(diǎn)移動終端作為匯聚移動終端作為匯聚節(jié)點(diǎn)及網(wǎng)關(guān)節(jié)點(diǎn)及網(wǎng)關(guān)高層是利用現(xiàn)有高層是利用現(xiàn)有通信網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)通信網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)傳感網(wǎng)的業(yè)務(wù)應(yīng)用傳感網(wǎng)的業(yè)務(wù)應(yīng)用中層的目標(biāo)是針對匯聚中層的目標(biāo)是針對匯聚節(jié)點(diǎn)、網(wǎng)關(guān)以及高數(shù)據(jù)節(jié)點(diǎn)、網(wǎng)關(guān)以及高數(shù)據(jù)流量、低資源受限的大流量、低資源受限的大型傳感器節(jié)點(diǎn)

2、的網(wǎng)絡(luò)方型傳感器節(jié)點(diǎn)的網(wǎng)絡(luò)方案，該層與底層網(wǎng)共同案，該層與底層網(wǎng)共同感知緊密協(xié)同感知緊密協(xié)同底層的目標(biāo)是大規(guī)模低底層的目標(biāo)是大規(guī)模低速率、低功耗的傳感器速率、低功耗的傳感器節(jié)點(diǎn)和匯聚節(jié)點(diǎn)的網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)和匯聚節(jié)點(diǎn)的網(wǎng)絡(luò)方案方案物聯(lián)網(wǎng)發(fā)展目的 物聯(lián)網(wǎng)用途廣泛，遍及智能交通、環(huán)境保護(hù)、政府工作、公共安全、平安家居、智能消防、工業(yè)監(jiān)測、環(huán)境監(jiān)測、老人護(hù)理、個(gè)人健康、花卉栽培、水系監(jiān)測、食品溯源、敵情偵查和情報(bào)搜集等多個(gè)領(lǐng)域。 物聯(lián)網(wǎng)把新一代IT技術(shù)充分運(yùn)用在各行各業(yè)之中，具體地說，就是把感應(yīng)器嵌入和裝備到電網(wǎng)、鐵路、橋梁、隧道、公路、建筑、供水系統(tǒng)、大壩、油氣管道等各種物體中，然后將“物聯(lián)網(wǎng)”與現(xiàn)有的互聯(lián)

3、網(wǎng)整合起來，實(shí)現(xiàn)人類社會與物理系統(tǒng)的整合，在這個(gè)整合的網(wǎng)絡(luò)當(dāng)中，存在能力超級強(qiáng)大的中心計(jì)算機(jī)群，能夠?qū)φ暇W(wǎng)絡(luò)內(nèi)的人員、機(jī)器、設(shè)備和基礎(chǔ)設(shè)施實(shí)施實(shí)時(shí)的管理和控制，在此基礎(chǔ)上，人類可以以更加精細(xì)和動態(tài)的方式管理生產(chǎn)和生活，達(dá)到“智慧”狀態(tài)，提高資源利用率和生產(chǎn)力水平，改善人與自然間的關(guān)系。物聯(lián)網(wǎng)高校教育物聯(lián)網(wǎng)高校教育基礎(chǔ)課程： 物聯(lián)網(wǎng)工程導(dǎo)論、模擬電子技術(shù)、數(shù)字電子技術(shù)電路設(shè)計(jì)、C 語言程序設(shè)計(jì)、數(shù)字信號處理、計(jì)算器組成原理計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)、計(jì)算機(jī)體系結(jié)構(gòu)、嵌入式系統(tǒng)原理與開發(fā)傳感采集控制方向： 傳感器原理、高級嵌入式開發(fā)、單片機(jī)原理與應(yīng)用、RFID 原理及應(yīng)用、FPGA 原理及應(yīng)用、二維碼原理及應(yīng)用

4、、光電檢測技術(shù)、控制理論通信網(wǎng)路方向： 通信原理、無線自組織網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)與開發(fā)、無線數(shù)據(jù)接入設(shè)計(jì)與開發(fā)無線網(wǎng)絡(luò)安全技術(shù)物聯(lián)網(wǎng)高校教育 物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用方向： 物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用開發(fā)、系統(tǒng)工程、軟件工程、數(shù)據(jù)庫原理、數(shù)據(jù)挖掘、數(shù)字圖像處理、人工智能、多媒體技術(shù)與應(yīng)用（課程選擇附表：信息安全、大型程序設(shè)計(jì)、多媒體信息處理、數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)、計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)、數(shù)字電路與邏輯設(shè)計(jì)、微機(jī)原理、嵌入式系統(tǒng)設(shè)計(jì)、通信原理、無線傳感器網(wǎng)絡(luò)、物聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)處理、網(wǎng)絡(luò)編程技術(shù)、傳感器技術(shù)、射頻通信電路、數(shù)字信號處理、物聯(lián)網(wǎng)體系結(jié)構(gòu)、射頻識別原理、單片機(jī)原理與開發(fā)、物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計(jì)、數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)、網(wǎng)絡(luò)安全、無線通信網(wǎng)路、射頻識別技術(shù)等）物聯(lián)網(wǎng)高校教育

5、物聯(lián)網(wǎng)核心技術(shù)物聯(lián)網(wǎng)的關(guān)鍵技術(shù)物聯(lián)網(wǎng)的關(guān)鍵技術(shù)云計(jì)算云計(jì)算 通過互聯(lián)網(wǎng)實(shí)現(xiàn)的可擴(kuò)展的應(yīng)用程序，基于Web可提供網(wǎng)絡(luò)服務(wù)，全新的商業(yè)模式4G4G技術(shù)技術(shù)RFIDRFID技術(shù)技術(shù) 利用射頻通信實(shí)現(xiàn)的非接觸式數(shù)據(jù)采集技術(shù)，自動識別目標(biāo)，實(shí)現(xiàn)行業(yè)信息化的重要切入點(diǎn) WSNWSN技術(shù)技術(shù)無線傳感器網(wǎng)絡(luò)Zig BeeZig Bee無線數(shù)傳網(wǎng)絡(luò)平臺UWBUWB低功耗高帶寬無線通信技術(shù)傳感技術(shù)傳感技術(shù)感知感知/ /識別技術(shù)識別技術(shù)手機(jī)定位、GPS、識別通信、手機(jī)RFID、手機(jī)支付SOASOA面向服務(wù)的 體系構(gòu)架超低功耗芯片電路超低功耗芯片電路無源標(biāo)簽無線傳感器網(wǎng)絡(luò) 無線傳感器網(wǎng)絡(luò)（Wireless Senso

6、r Network, WSN）就是由部署在監(jiān)測區(qū)域內(nèi)大量的廉價(jià)微型傳感器節(jié)點(diǎn)組成，通過無線通信方式形成的一個(gè)多跳的自組織的網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，其目的是協(xié)作地感知、采集和處理網(wǎng)絡(luò)覆蓋區(qū)域中被感知對象的信息，并發(fā)送給觀察者。 WSN網(wǎng)絡(luò)為物聯(lián)網(wǎng)的重要組成部分目前主流的WSN協(xié)議 Zigbee 工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，完全支持 基于TinyOS系統(tǒng)設(shè)計(jì)的路由協(xié)議 WSN業(yè)界標(biāo)準(zhǔn)操作系統(tǒng)，既可以支持，同時(shí)可以方便的自添加、修改協(xié)議。TinyOS優(yōu)勢介紹 TinyOS是UC Berkeley（加州大學(xué)伯克利分校）開發(fā)的開源操作系統(tǒng)，專為嵌入式無線傳感網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)，操作系統(tǒng)基于組件（component-based）的架構(gòu)使得快速的更

7、新成為可能，而這又減小了受傳感網(wǎng)絡(luò)存儲器限制的代碼長度。 事件驅(qū)動、組件式系統(tǒng)、硬件抽象層 開源系統(tǒng)，同時(shí)包含大量成熟可靠、適用于不同應(yīng)用的協(xié)議 已有多種成熟的應(yīng)用南京鼎軒電子物聯(lián)網(wǎng)成果基于基于WSN物聯(lián)網(wǎng)物聯(lián)網(wǎng)解決方案體系架構(gòu)解決方案體系架構(gòu)ATOS平臺平臺ATOS物聯(lián)網(wǎng)開發(fā)平臺介紹 一、一、基于成熟的行業(yè)應(yīng)用基于成熟的行業(yè)應(yīng)用 ATOS系統(tǒng)是經(jīng)過了實(shí)際復(fù)雜環(huán)境應(yīng)用考驗(yàn)的一套系統(tǒng)：與華為公司合作，基于本系統(tǒng)開發(fā)M2M網(wǎng)關(guān)、徐州礦“全無線礦山井下人員精確定位系統(tǒng)”已通過國家安監(jiān)總局組織的成果鑒定，現(xiàn)已在全國礦業(yè)系統(tǒng)進(jìn)行推廣。與長江航道局合作的航道河標(biāo)燈物聯(lián)網(wǎng)項(xiàng)目已到實(shí)施階段。在提供眾多物聯(lián)網(wǎng)教

8、學(xué)設(shè)備廠家中，我公司是為數(shù)極少已實(shí)際運(yùn)行大型物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用項(xiàng)目的公司。二、一套設(shè)備兩套協(xié)議二、一套設(shè)備兩套協(xié)議 ATOS系統(tǒng)采用TI的CC2530芯片為射頻芯片，不僅完美的支持標(biāo)準(zhǔn)的Zigbee協(xié)議，同時(shí)公司提供基于TinyOS操作系統(tǒng)的一套開源的自主協(xié)議?？蛻糍徺I一套設(shè)備同時(shí)擁有兩套可使用的協(xié)議。三、源碼開放三、源碼開放 ATOS系統(tǒng)采用的開源TinyOS操作系統(tǒng)，不僅路由協(xié)議提供給用戶，上層軟件源碼也同樣公開，用戶可以根據(jù)各種應(yīng)用的需求對系統(tǒng)進(jìn)行修改，在傳感器設(shè)置、數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)庫存儲、數(shù)據(jù)訪問等各個(gè)部分均提供了合理易用的二次開發(fā)接口，用戶可以將注意力集中在自己所關(guān)注的部分，進(jìn)行合理的改造，就

9、可以實(shí)現(xiàn)應(yīng)用系統(tǒng)的開發(fā)工作。ATOS平臺系統(tǒng)說明 自主硬件平臺 自主操作系統(tǒng) 自主協(xié)議 可方便的修改路由層、網(wǎng)絡(luò)層協(xié)議 可以方便的添加自定義傳感器 提供全套硬件設(shè)計(jì)資料、操作系統(tǒng)代碼、協(xié)議代碼 目前市面上的產(chǎn)品通常為TI標(biāo)準(zhǔn)Z-stack，Zigbee協(xié)議底層的MAC、路由層是以二進(jìn)制庫提供的。無法根據(jù)應(yīng)用的需求修改相應(yīng)出合適的協(xié)議。 我司提供產(chǎn)品完全兼容TI標(biāo)準(zhǔn)Z-stack，其它公司所能完成的Zigbee功能，我司均可實(shí)現(xiàn)。 同時(shí)我司提供權(quán)威WSN操作系統(tǒng)TinyOS，在此基礎(chǔ)所完成的工作，包括協(xié)議、驅(qū)動等均為開源產(chǎn)品。用戶可以根據(jù)各種應(yīng)用的需求對系統(tǒng)進(jìn)行修改。 同時(shí)組件式的操作系統(tǒng)Tin

10、yOS給開發(fā)帶來了極大的便利。 真正實(shí)現(xiàn)了靈活方便的軟硬件開發(fā)ATOS平臺系統(tǒng)說明ATOS平臺提供完整解決方案 提供了一套完整的解決方案，解決了從傳感器數(shù)據(jù)到因特網(wǎng)再到最終用戶的整個(gè)流程。 囊括了傳感器采集、射頻組網(wǎng)數(shù)據(jù)收發(fā)、基站匯聚數(shù)據(jù)、網(wǎng)關(guān)對外發(fā)送到采集系統(tǒng)、采集系統(tǒng)解析數(shù)據(jù)并發(fā)送至遠(yuǎn)程服務(wù)器、遠(yuǎn)程服務(wù)器數(shù)據(jù)存儲、客戶端因特網(wǎng)數(shù)據(jù)獲取等等。 整套實(shí)驗(yàn)箱體現(xiàn)的是WSN網(wǎng)絡(luò)的基本框架，讓使用者能夠切實(shí)感受到從底層到應(yīng)用層再到終端的物聯(lián)網(wǎng)絡(luò)。物聯(lián)網(wǎng)教學(xué)實(shí)訓(xùn)方案一、工業(yè)自動控制方案國內(nèi)首家實(shí)現(xiàn)將“物聯(lián)網(wǎng)控制技術(shù)”與生產(chǎn)系統(tǒng)結(jié)合， 實(shí)現(xiàn)“零”的突破；一改過去實(shí)訓(xùn)是“現(xiàn)場觀摩為主、基本不予參與”的實(shí)驗(yàn)

11、模式， 學(xué)生可以根據(jù)系統(tǒng)提供的二次開發(fā)平臺，重現(xiàn)“控制系統(tǒng)”的既有功能， 或根據(jù)自己的需求改寫新的控制邏輯， 學(xué)習(xí)參與程度和效果較佳；采用硬件組態(tài)的設(shè)計(jì)模式，可以根據(jù)不同的需求選配不同模塊組建實(shí)驗(yàn)室實(shí)訓(xùn)環(huán)境，以適應(yīng)實(shí)驗(yàn)教學(xué)的需要；系統(tǒng)中絕大部分設(shè)備和器件都符合工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，如傳感器、氣動件等都是工業(yè)現(xiàn)場使用的標(biāo)準(zhǔn)工業(yè)級元件，使學(xué)生在一個(gè)能夠反映真實(shí)生產(chǎn)過程的系統(tǒng)中學(xué)到專業(yè)知識與操作技能。支持多種學(xué)科實(shí)訓(xùn)實(shí)驗(yàn)，系統(tǒng)的可擴(kuò)展性和二次開發(fā)特性是系統(tǒng)很容易覆蓋到其它應(yīng)用領(lǐng)域；提供豐富的教學(xué)實(shí)驗(yàn)資源，通過學(xué)生動手實(shí)踐，讓學(xué)生對物聯(lián)網(wǎng)理論知識有了更深層次的理解，同時(shí)還可以激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)動力和創(chuàng)新精神，真正的達(dá)

12、到學(xué)以致用。 三大模塊，三大模塊，分別是：模塊化分別是：模塊化生產(chǎn)控制系統(tǒng)裝生產(chǎn)控制系統(tǒng)裝置、前端智能模置、前端智能模塊和基于塊和基于ARMARM的的最小系統(tǒng)，它們最小系統(tǒng)，它們之間通過有線之間通過有線/ /無線通訊技術(shù)進(jìn)無線通訊技術(shù)進(jìn)行通訊，一基于行通訊，一基于ARMARM的最小系統(tǒng)的最小系統(tǒng)與前端智能模塊與前端智能模塊采用低能耗無線采用低能耗無線通訊協(xié)議，同時(shí)通訊協(xié)議，同時(shí)前端智能設(shè)備也前端智能設(shè)備也可以通過可以通過ZigbeeZigbee無線通訊協(xié)議直無線通訊協(xié)議直接與接與PCPC進(jìn)行通訊進(jìn)行通訊。物聯(lián)網(wǎng)教學(xué)實(shí)訓(xùn)方案CC2530CC2530調(diào)理板調(diào)理板CC2530CC2530網(wǎng)關(guān)板網(wǎng)關(guān)板

13、模塊化生產(chǎn)模塊化生產(chǎn)控制系統(tǒng)控制系統(tǒng)物聯(lián)網(wǎng)教學(xué)實(shí)訓(xùn)方案二、二、ATOSATOS定位實(shí)訓(xùn)方案定位實(shí)訓(xùn)方案 在無線傳感器網(wǎng)絡(luò)中，按節(jié)點(diǎn)位置估測機(jī)制，根據(jù)定位過程中是否測量節(jié)點(diǎn)間的實(shí)際距離或角度，可分為基于距離(Rangebased)的定位算法和距離無關(guān)(Rangefree)的定位算法。RSSI技術(shù)主要是用RF信號，而節(jié)點(diǎn)本身就具有無線通信能力，故其是一種低功耗、廉價(jià)的測距技術(shù)。 該實(shí)訓(xùn)方案實(shí)現(xiàn)室內(nèi)人員精確定位技術(shù)的演示與測試。結(jié)合ATOS物聯(lián)網(wǎng)教學(xué)實(shí)驗(yàn)平臺實(shí)現(xiàn)的簡單實(shí)用人員定位系統(tǒng)。 該實(shí)訓(xùn)方案采用無線基站定位技術(shù)，利用已知基站來定位移動點(diǎn)（移動人員）的位置，并加以收集、統(tǒng)計(jì)，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)定位、軌

14、跡、區(qū)域等功能。物聯(lián)網(wǎng)教學(xué)實(shí)訓(xùn)方案實(shí)際應(yīng)用案例展示一、礦山井下人員定位第一款將短距離無線定位技術(shù)應(yīng)用于礦井人員定位的系統(tǒng)實(shí)施地點(diǎn)：徐州吳莊利國鐵礦 該礦下人員實(shí)時(shí)定位系統(tǒng)，是國內(nèi)首款將具有自組織、自恢復(fù)機(jī)制的傳感網(wǎng)技術(shù)和無線定位技術(shù)應(yīng)用于安全生產(chǎn)的智慧礦山系統(tǒng)。該系統(tǒng)通過在礦井內(nèi)部署無線網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)和網(wǎng)關(guān)，構(gòu)建基于802.15.4協(xié)議的無線MESH通信網(wǎng)絡(luò)，并接入無線工業(yè)以太網(wǎng)，同時(shí)為井下工作人員配備移動終端，從而構(gòu)建具有實(shí)時(shí)監(jiān)測、通信和管理維護(hù)能力的一體化解決方案，實(shí)現(xiàn)井下人員實(shí)時(shí)定位、井道環(huán)境實(shí)時(shí)監(jiān)測、危險(xiǎn)警報(bào)、語音通信等各項(xiàng)安全生產(chǎn)管理功能，以便于及時(shí)采取應(yīng)對和保護(hù)措施。井下人員也可與地面管

15、理人員隨時(shí)隨地進(jìn)行雙向通訊，實(shí)現(xiàn)具備安全生產(chǎn)特征的智慧礦山。 2011年12月，在井下實(shí)際運(yùn)行了近兩年的徐州鐵礦“全無線礦山井下人員精確定位系統(tǒng)”通過國家安監(jiān)總局組織的成果鑒定。并獲得安標(biāo)認(rèn)證許可。系統(tǒng)特點(diǎn)：系統(tǒng)特點(diǎn)：1、實(shí)時(shí)即時(shí)定位，取代傳統(tǒng)的RFID刷卡式人員定位，真正實(shí)現(xiàn)人員隨時(shí)隨地定位2、快速無線自組網(wǎng)，數(shù)據(jù)收發(fā)采用無線多跳自組網(wǎng)絡(luò)，快速部署，成本低廉3、定位精度高，傳統(tǒng)RFID刷卡式定位，只能實(shí)現(xiàn)區(qū)域范圍人員定位，采用本系統(tǒng)可以實(shí)現(xiàn)人員在任意位置的即時(shí)定位，精度可達(dá)5m以內(nèi)實(shí)際應(yīng)用案例展示二、長江航標(biāo)數(shù)字化二、長江航標(biāo)數(shù)字化項(xiàng)目背景及情況項(xiàng)目背景及情況： “十二五”期長江航道將初步實(shí)現(xiàn)航道公共服務(wù)與維護(hù)管理的數(shù)字化、信息化。應(yīng)加快以長江電子航道圖為核心內(nèi)容的長江數(shù)字航道的研發(fā)，開發(fā)基于電子航道圖上的公共信息平臺，解決基于電子航道圖上的綜合管理系統(tǒng)關(guān)鍵技術(shù)，構(gòu)建基于電子航道圖上的航道維護(hù)輔助決策系統(tǒng)。 數(shù)字航標(biāo)燈產(chǎn)品