物联网实验室建设方案
时间:2020-08-12 15:46

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  物联网实验室建设方案 物联网是通过各种传感设备,把物品与互联网连接起来,进行信息交换和通讯,以实现智 能化识别、定位、、和管理的一种网络,可广泛应用于各行各业,如把各种传感器 嵌入或装备到电网、铁、桥梁、隧道、公、建筑、供水系统、大坝、油气管道等各种物 体中,形成物联网,通过无线信息的收发,便于通讯和监管,不用数据线,成本低,使用便 利。 1999 年美国麻省理工学院(MIT)首次提出物联网的概念,是指把所有物品通过射频识 别(RFID)等信息传感设备与互联网连接起来,实现智能化识别和管理的网络。国际电信 联盟(ITU)在 2005 年的年度报告中对概念的涵义进行了扩展,该报告中指出,信息与通 信技术的目标已经从任何时间、任何地点连接任何人,发展到连接任何物品的阶段,而 的连接就形成了物联网。在这份报告所提到的物联网中,除 RFID 技术外,更多的新技术, 例如:传感器、纳米、嵌入式芯片等技术被广泛应用。 2009 年初, 美国已将新能源和物联网列为振兴经济的两大武器, 世界其它国家、 公司、 团体都将物联网的发展提升到了战略高度,相关的技术、应用、产品也得到了极大的发展。 我国也开始加速推动物联网的进程, 我国的物联网发展与世界基本同步, 目前传感网标准体 系已形成初步框架, 向国际标准化组织提交的多项标准提案也被采纳。 2009 年下半年以来, 物联网概念火遍中国,中央、地方、企业都从各自角度展开了一系列行动谋划和进入物联网 —2009 年 10 月,科技部同意在无锡太湖国际科技园建立国家(无锡)传感网国际科技合 作,以加快引进国际领先的传感信息技术,推进国内传感信息产业的发展。 1 在物联网的产业价值链中,有着众多的参与者,传感器企业、RFID 芯片企业、RFID 读 卡器企业是最早被关注的,各种传感器不断翻新;还有各种电子设备制造企业,海尔已经让 其冰箱上网了, 交通管理系统根据行车的速度和随时发布各条道的交通状况, 广告公 司利用物联网随时更新其户内和户外电子广告内容, 联邦快递可以在每个物流环节更新其递 送物品的, 供其内部管理人员和客户的查询。 物联网相关技术的人才的培养需要相关的 各种条件,主要包括物质条件、人力资源条件、技术积累等。 物联网可划分为一个由层、网络层和应用层组成的三层体系,层主要包括二维码 标签和识读器、RFID 标签和读写器、摄像头、GPS、传感器以及 M2M 终端、传感器网络 和传感器网关等,在这一层次要解决的重点问题是、识别物体,采集、捕获信息。 层要突破的方向是具备更、更全面的能力,解决低功耗、小型化和低成本的问题。 完备的无处不在的移动通信网络是物联网发展的基础条件,中国移动在物联网的实践与创 新是把移动通信能力向下与层结合起来,通过在机器内部嵌入 GSM/TD 通信模块,以 无线通信等为接入手段, 为客户提供综合的信息化解决方案, 以满足客户对、 指挥调度、 数据采集和测量等方面的信息化需求,即 M2M 应用。目前中国移动在 M2M 领域已形成 一整套拥有自主知识产权的技术标准、解决方案和相关产品,并已面向、行业和家庭开 展多样化的物联网应用实践。 物联网创新实验系统可实现多种物联网构架, 面向各大高校及大专院校的专业教学及创新 和竞赛,提供了众多实验例程,便于学生熟悉和掌握物联网的构成及实际应用。 2 物联网实验系统包括硬件设备、软件资源、实验资源三大部分。硬件设备包括微型无线传 感器、RFID、GPS、TD-SCDMA 和其他配套设备。软件资源包括系统网络软件,嵌入式网 关软件,PC 数据管理与分析软件,实验资源包括基于控制器的基础实验、传感器信息采集 实验、无线信号收发实验、Zigbee 网络通讯实验、及组件控制实验等,通过对这三部分资 源的充分学习,可为物联网工程应用打下的基础,并能通过不同传感器的特性,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。 硬件设备 物联网 Zigbee 技术教学实验平台 实验平台实验内容组成 1、协议分析层面: Z-Stack 寻址:间接传送;单播传送;多播(组播)传送;传送 多对一由选择协议 等。2、网络拓扑层面:星型无线传感器网络;树簇型无线网络;网 络同步;加入/退出网络 等。3、传感器节点层面:温湿度传感器实验;光电传感器实验; 压力传感器实验 等。 微型无线传感器 微型无线传感器分为温度,湿度,光电,触力等多种传感器。每个节点由 MCU/RF 部分、 3 传感器部分和电源管理部分组成,包括智能三项传感节点与智能触力传感节点。 (1)智能三项传感节点 支持温度,湿度,光电三种传感器,支持 2.4G 无线组网,配备按键输入和 LED 输出,支持 电池工作,并配套电池充电功能。 (2)智能触力传感节点 支持压力传感器,支持 2.4G 无线组网,配备按键输入和 LED 输出,支持电池工作,并配套 电池充电功能。 通用传感器以及被控对象 通用传感器以及被控对象包括通用调试器母板, 红外模拟传感器母板, 超声波模拟传感器 母板,酒精浓度传感器母板,电机控制器母板等。每种母版均支持对微型无线传感器的程序 更新与调试,母板可控制自身硬件,也可联合微型无线传感器进行联网,实现网络化控 制。系统配置一个无线线网络电源充电模块,同时支持 8 个无线模块的供电或充电。 嵌入式网关 嵌入式网关采用嵌入式 PXA270 系统。 4 (1)核心板 CPU:Intel XScale PXA270 520MHz SDRAM:64Mbyte FLASH:32Mbyte 以太网:100M Ethernet controller (LAN91C111) CPLD:Xilinx 95144 (117 User IO) 接口:160 PIN 接口 (2)底板 以太网接口:100M 以太网接口 1