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(shí)、從知識(shí)到洞察力的過(guò)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(dòng)終端作為匯聚移動(dòng)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(duì)匯聚中層的目標(biāo)是針對(duì)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(cè)、環(huán)境監(jiān)測(cè)、老人護(hù)理、個(gè)人健康、花卉栽培、水系監(jiān)測(cè)、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(shuō)，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(lái)，實(shí)現(xiàn)人類社會(huì)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(jí)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(dòng)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(yǔ)言程序設(shè)計(jì)、數(shù)字信號(hào)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(jí)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(cè)技術(shù)、控制理論通信網(wǎng)路方向： 通信原理、無(wú)線自組織網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)與開發(fā)、無(wú)線數(shù)據(jù)接入設(shè)計(jì)與開發(fā)無(wú)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(kù)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(wú)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(hào)處理、物聯(lián)網(wǎng)體系結(jié)構(gòu)、射頻識(shí)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(kù)系統(tǒng)、網(wǎng)絡(luò)安全、無(wú)線通信網(wǎng)路、射頻識(shí)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(guò)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(dòng)識(shí)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(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)Zig BeeZig Bee無(wú)線數(shù)傳網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)UWBUWB低功耗高帶寬無(wú)線通信技術(shù)傳感技術(shù)傳感技術(shù)感知感知/ /識(shí)別技術(shù)識(shí)別技術(shù)手機(jī)定位、GPS、識(shí)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(wú)源標(biāo)簽無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò) 無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)（Wireless Senso

6、r Network, WSN）就是由部署在監(jiān)測(cè)區(qū)域內(nèi)大量的廉價(jià)微型傳感器節(jié)點(diǎn)組成，通過(guò)無(wú)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(duì)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(shì)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(wú)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(chǔ)器限制的代碼長(zhǎng)度。 事件驅(qū)動(dòng)、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(tái)平臺(tái)ATOS物聯(lián)網(wǎng)開發(fā)平臺(tái)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(guò)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(wú)線礦山井下人員精確定位系統(tǒng)”已通過(guò)國(guó)家安監(jiān)總局組織的成果鑒定，現(xiàn)已在全國(guó)礦業(yè)系統(tǒng)進(jìn)行推廣。與長(zhǎng)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?gòu)買一套設(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(duì)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(kù)存儲(chǔ)、數(shù)據(jù)訪問(wèn)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(tái)系統(tǒng)說(shuō)明 自主硬件平臺(tái) 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(kù)提供的。無(wú)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(dòng)等均為開源產(chǎn)品。用戶可以根據(jù)各種應(yīng)用的需求對(duì)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(lái)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(tái)系統(tǒng)說(shuō)明ATOS平臺(tái)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(duì)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(chǔ)、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(dòng)控制方案國(guó)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(guò)去實(shí)訓(xùn)是“現(xiàn)場(chǎng)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(tái)，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(dòng)件等都是工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)使用的標(biāo)準(zhǔn)工業(yè)級(jí)元件，使學(xué)生在一個(gè)能夠反映真實(shí)生產(chǎn)過(guò)程的系統(tǒng)中學(xué)到專業(yè)知識(shí)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(guò)學(xué)生動(dòng)手實(shí)踐，讓學(xué)生對(duì)物聯(lián)網(wǎng)理論知識(shí)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(dòng)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(guò)有線之間通過(guò)有線/ /無(wú)線通訊技術(shù)進(jìn)無(wú)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(wú)線采用低能耗無(wú)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(guò)可以通過(guò)ZigbeeZigbee無(wú)線通訊協(xié)議直無(wú)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(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)中，按節(jié)點(diǎn)位置估測(cè)機(jī)制，根據(jù)定位過(guò)程中是否測(cè)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(wú)關(guān)(Rangefree)的定位算法。RSSI技術(shù)主要是用RF信號(hào)，而節(jié)點(diǎn)本身就具有無(wú)線通信能力，故其是一種低功耗、廉價(jià)的測(cè)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(cè)試。結(jié)合ATOS物聯(lián)網(wǎng)教學(xué)實(shí)驗(yàn)平臺(tái)實(shí)現(xiàn)的簡(jiǎn)單實(shí)用人員定位系統(tǒng)。 該實(shí)訓(xùn)方案采用無(wú)線基站定位技術(shù)，利用已知基站來(lái)定位移動(dòng)點(diǎn)（移動(dòng)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(wú)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(guó)鐵礦 該礦下人員實(shí)時(shí)定位系統(tǒng)，是國(guó)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(wú)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(guò)在礦井內(nèi)部署無(wú)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(wú)線MESH通信網(wǎng)絡(luò)，并接入無(wú)線工業(yè)以太網(wǎng)，同時(shí)為井下工作人員配備移動(dòng)終端，從而構(gòu)建具有實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)、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(cè)、危險(xiǎn)警報(bào)、語(yǔ)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(duì)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(wú)線礦山井下人員精確定位系統(tǒng)”通過(guò)國(guó)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(wú)線自組網(wǎng)，數(shù)據(jù)收發(fā)采用無(wú)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(zhǎng)江航標(biāo)數(shù)字化二、長(zhǎng)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(zhǎng)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(zhǎng)江電子航道圖為核心內(nèi)容的長(zhǎng)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(tái)，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