1、物联网实验室建设方案 及物联网实验教学,广州飞瑞敖电子科技有限公司,提 纲,什么是物联网 物联网专业主要课程 物联网实验方案 物联网课程实验教学 物联网实验设备配置 FRO物联网实验方案 物联网实验举例,什么是物联网（1）,定义1：由具有标识、虚拟个性的物体/对象所组成的网络，这些标识和个性运行在智能空间，使用智慧的接口与用户、社会和环境的上下文进行连接和通信。 2008年5月，欧洲智能系统集成技术平台（EPoSS）Internet of Things in2020,定义2：物联网是未来互联网的整合部分，它是以标准、互通的通讯协议为基础，具有自我配置能力的全球性动态网络设施。在这个网络中，所有
2、实质和虚拟的物品都有特定的编码和物理特性，通过智能界面无缝链接，实现信息共享。 2009年9月，欧盟第七框架RFID和互联网项目组报告,定义3：指通过信息传感设备，按照约定的协议，把任何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、跟踪、监控和管理的一种网络。它是在互联网基础上延伸和扩展的网络。 2010年3月，我国政府工作报告所附的注释中物联网定义,邬贺铨院士： 物联网是互联网的应用拓展，与其说物联网是网络，不如说物联网是业务和应用。,什么是物联网（2）,来自网站： 物联网是未来发展趋势，可以说如果三五年之后我们不懂物联网，可能就跟现在不会上互联网一样，属于半文盲状态,物
3、联网专业主要课程（1）,信号分布 网络,网络终端 设备,应用服务 软件,RFID射频识别器件传感器件嵌入式设备WiFi设备,网络管理软件网络服务软件行业应用软件,D,C,M,信号分布网络(公网) GPRS网络 (2G) CDMA网络 (3G) LTE网络 (4G) 各种超3G网络信号分布网络(专网) 有线以太局域网 WiFi无线局域网,主要课程： 物联网技术导论、计算机科学导论、程序设计基础（C语言）、数字电子技术、模拟电子技术、电路分析、数值分析 无线传感器网络、数据结构与算法设计、面向对象程序设计、数据库原理与设计、计算机组成原理、汇编语言程序设计、操作系统、编译原理与设计、软件工程基础、
4、计算机体系结构、计算机网络、微机接口技术、信号与系统、自动控制原理 微控制器接口技术、计算机图形学、人工智能基础、嵌入式系统、多媒体技术、网络信息安全、软件体系结构、分布式计算原理与应用、Web软件技术、EDA技术,物联网专业主要课程（2）,核心技术：电子技术、计算机技术、通信技术,物联网实验方案（1）-实验箱方案,特点： 主要体现传感层；缺乏表现网络层；应用层简单、难以体现复杂的应用； 适合课程基础实验、验证实验、简单编程实验、教师工作量小； 教师参与度低、无法表现物联网的整体架构及开展复杂综合实验；单价13万，实验室一次性投入大。,物联网实验方案（2）-实验箱方案,感知RF-2物联网实验箱
5、全面集成WinCE6.0/LINUX/ANDRO三大平台。通过简单更换核心模块，可以实现对ARM9/ARM11/ TI Cortex-A8等三种主流处理器构架嵌入式教学； 配备全速WIFI/蓝牙系统，RFID，ZigBee摄像头，多种传感器等等；实现了将高端嵌入式教学和无线传感器网络，物联网完美结合。,物联网实验方案（3）-实验箱方案,实验目标： 理解RFID的基本概念；理解RFID系统设计技术；理解ISO/IEC协议；理解防撞系统；理解RFID应用设计；理解LF工作模式；理解传感器的工作模式；理解无线传输功能组网设计；掌握嵌入式系统下对RFID模块、WSN模块的编程控制；掌握嵌入式系统下对物
6、联网应用系统项目开发设计的技能。,物联网实验方案（4）-体验式实验方案,特点： 以模型、沙盘等形式构建的物联网应用场景； 有助于学生了解物联网架构、物联网应用系统、传感器的使用和组网； 系统各节点及控制设备采用低压供电或电池供电，与实际有差异； 不适合技术细节教学及大班教学，学生参与度有限，适合于体验式教学。,物联网实验方案（5）-体验式实验方案,物联网智能家居应用沙盘,宣传语： 物联网应用体验沙盘套件：巧妙地将多种传感器和无线SOC等，布设在精致的实景沙盘和模型上面，能够生动、形象、快速、准确的展示物联网在多个领域的应用，达到有效展示物联网技术与各行业相结合所带来的广阔应用前景,物联网实验方
7、案（6）-体验式实验方案,智能交通物联网,宣传语： 通过微缩模型实现轨道交通的智能化建设和管理,物联网实验方案（7）-整体式实验方案,特点： 以物联网的网络为核心，通过有线局域网络、无线局域网覆盖物联网实验室及其周边区域，将专业课程实验箱（套件）和综合应用实验箱统一接入网络，构成完整的物联网工程平台； 全面体现物联网三个层面（应用层、网络层、感知层）、开方、标准化的物联网工程实验平台,物联网实验方案（8）-整体式实验方案,物联网实验方案（9）-网络层组网方式,网络层主要组网方式：有线、无线（移动公网、WiFi、ZigBee？）,基于移动互联网的数据传送,基于短信的数据传送,物联网实验方案（10
8、）-网络层组网方式,基于WiFi的物联网组网,物联网实验方案（11）-网络层组网方式比较,物联网课程实验教学（1）,掌握物联网体系结构、网络布局、设备使用、设备安装、设备维护、（网络设备、终端设备）、单片机及接口设计、应用软件开发,掌握的主要技能： 1、物联网系统整体架构：三个层次：应用层、网络层、传感层各个层次功能、包含的技术以及相互之间的关联关系2、传感层：已知、未知数据采集（传感器、条形码、二维码、RFID射频识别）；有线传感网（RS232、RS485设备联网）；无线传感网（ZigBee、无线数传、无线射频识别、蓝牙）传感设备（条码扫描仪、RFID读卡器、各类传感器、POS机等）；嵌入式
9、计算机技术：单片机设计、嵌入式开发、接口电路设计,物联网课程实验教学（2）,3、网络层：有线网络（Internet有线网络）无线网络（WiFi无线局域网、移动通信无线公共网络）网络设备（有线路由器、有线交换机、WiFi无线接入点）网络拓扑结构网络设备安装网络施工网络管理、维护4、应用层：系统软件（操作系统、数据库、服务器软件）应用软件（网络浏览器、物流管理软件、工业控制软件）软件操作、使用及维护软件开发：应用软件设计、中间件设计、数据库应用,物联网课程实验教学（3）-（网络层）,网络拓扑结构、网络布局、设备使用维护,物联网课程实验教学（4）-（传感层：ZigBee）,ZigBee：低速、短距离
10、无线网络协议，底层由IEEE 802.15.4协议标准规范。 特色：低速、低耗电、低成本、支持大量网络节点、支持多种网络拓扑、低复杂度、快速、可靠、安全。,物联网课程实验教学（5）-（传感层：RFID）,RFID：一种无线通信技术，通过无线电讯号识别特定目标并读写相关数据，RFID技术应用广泛，如：图书馆，门禁系统，食品安全溯源等,物联网课程实验教学（6）-（传感层：无线数传）,433MHz无线数传：抗干扰能力强、抗衰减性好、传输速率低、覆盖范围大、网络结构简单； 微网高通WiMi-net：基于最底层的射频芯片实现的一种自组网无线通讯系统,物联网课程实验教学（7）-（传感层：硬件电路）,单片机
11、技术：硬件电路、底层编程 接口技术：数据接口、通信接口,物联网课程实验教学（8）-（应用层）,应用层：信息处理、人机交互，提供各种特定服务。 主要技术：软件技术、数据库技术、数据分析技术、智能控制,物联网课程实验教学（9）-（中间件1）,中间件： 位于平台（硬件和操作系统）和应用之间的通用服务,物联网实验设备配置（1）-网络层实验设备,有线网络设备：路由器、交换机 无线网络设备：WiFi无线接入点、GPRS通信模块,物联网实验设备配置（2）-传感层实验设备,物联网实验设备配置（3）-嵌入式实验设备,8/16位MCU： 数据采集、处理及数据上传，与传感器接口、与传感层网络接口，一般不嵌入操作系统
12、 重点：硬件电路设计、底层程序开发（汇编语言、C语言）、单片机接口,32位单片机（ARM）：传感层数据网关、传感层终端设备，一般内置操作系统，结构复杂 重点：硬件设计、固件设计、应用软件设计（Linux、Android）,物联网实验设备配置（4）-教师参与实验室建设,方式： 1、教师开发配套实验设备：难度较大、周期较长、经费难以保证； 2、教师参与实验设备供应商的设备开发（如应用软件的开发）：难度小、周期短、经费可以包含在设备采购预算中； 好处： 1、对教师有利：提高教师专业水平 2、对学校有利：节约设备经费、避免设备采购的盲目性 3、对学生有利：老师水平的提高，学生直接受益,应用层,传感层,
13、资产管理 环境监测 工业信息化 。,网络层,远端天线,2005000米,50100米,以光载无线交换机为核心 以工程实践为背景 全面体现物联网三个层面 开放、标准化的物联网工 程实验平台,FRO物联网实验方案（1）-物联网工程信息平台,FRO物联网实验方案（2）-物联网实验室整体架构,FRO物联网实验方案（3）-传感层实验,分布天线实验,有线、无线混合组网实验,无线网络实验,跨网段网络实验,FRO物联网实验方案（4）-网络层实验,FRO物联网实验方案（5）-应用层实验,无线传感网+无线局域网络+有线局域网,FRO物联网实验方案（6）-应用层实验,工业化+信息化,FRO物联网实验方案（7）-应用
14、层实验,FRO物联网实验方案（8）-实验扩展、设备接入,物联网实验举例（1）-实验方案介绍,实验题目：移动温度监控 实验要求：用智能手机显示室内温度 整体实验框图：有线路由器、WiFi无线网络、温湿度传感器、WiFi设备服务器、智能手机（WiFi+浏览器）,物联网实验举例（2）-实验方案介绍,1、B/S模式： 设计服务器端程序、 安装服务器软件、 设计服务器网页、 发布网页、 手机无线接入WiFi网络、 浏览器打开服务器网页查询温度 问题：异地如何查询温度？,物联网实验举例（3）-实验方案介绍,2、C/S模式 服务器端软件开发：WiFi设备服务器已内置服务器端软件，不用开发； 客户端软件开发：（Linux平台/Andriod平台） 下载Andriod开发平台，搭建开发环境：http:/ 开发客户端软件、下载到智能手机上 查询温度 问题：异地如何查询温度？,物联网实验举例（4）-问题,问题：异地如何查询温度？,THANK YOU,凝聚物联网智慧，打造专业物联网工程实验室！,
