物聯(lián)網(wǎng)實驗室建設(shè)方案及物聯(lián)網(wǎng)實驗教學(xué).ppt

物聯(lián)網(wǎng)實驗室建設(shè)方案 及物聯(lián)網(wǎng)實驗教學(xué),廣州飛瑞敖電子科技有限公司,提 綱,什么是物聯(lián)網(wǎng) 物聯(lián)網(wǎng)專業(yè)主要課程 物聯(lián)網(wǎng)實驗方案 物聯(lián)網(wǎng)課程實驗教學(xué) 物聯(lián)網(wǎng)實驗設(shè)備配置 FRO物聯(lián)網(wǎng)實驗方案 物聯(lián)網(wǎng)實驗舉例,什么是物聯(lián)網(wǎng)（1）,定義1：由具有標(biāo)識、虛擬個性的物體/對象所組成的網(wǎng)絡(luò)，這些標(biāo)識和個性運(yùn)行在智能空間，使用智慧的接口與用戶、社會和環(huán)境的上下文進(jìn)行連接和通信。 2008年5月，歐洲智能系統(tǒng)集成技術(shù)平臺（EPoSS）Internet of Things in2020,定義2：物聯(lián)網(wǎng)是未來互聯(lián)網(wǎng)的整合部分，它是以標(biāo)準(zhǔn)、互通的通訊協(xié)議為基礎(chǔ)，具有自我配置能力的全球性動態(tài)網(wǎng)絡(luò)設(shè)施。在這個網(wǎng)絡(luò)中，所有實質(zhì)和虛擬的物品都有特定的編碼和物理特性，通過智能界面無縫鏈接，實現(xiàn)信息共享。 2009年9月，歐盟第七框架RFID和互聯(lián)網(wǎng)項目組報告,定義3：指通過信息傳感設(shè)備，按照約定的協(xié)議，把任何物品與互聯(lián)網(wǎng)連接起來，進(jìn)行信息交換和通訊，以實現(xiàn)智能化識別、定位、跟蹤、監(jiān)控和管理的一種網(wǎng)絡(luò)。它是在互聯(lián)網(wǎng)基礎(chǔ)上延伸和擴(kuò)展的網(wǎng)絡(luò)。 2010年3月，我國政府工作報告所附的注釋中物聯(lián)網(wǎng)定義,鄔賀銓院士： 物聯(lián)網(wǎng)是互聯(lián)網(wǎng)的應(yīng)用拓展，與其說物聯(lián)網(wǎng)是網(wǎng)絡(luò)，不如說物聯(lián)網(wǎng)是業(yè)務(wù)和應(yīng)用。,什么是物聯(lián)網(wǎng)（2）,來自網(wǎng)站： 物聯(lián)網(wǎng)是未來發(fā)展趨勢，可以說如果三五年之后我們不懂物聯(lián)網(wǎng)，可能就跟現(xiàn)在不會上互聯(lián)網(wǎng)一樣，屬于半文盲狀態(tài),物聯(lián)網(wǎng)專業(yè)主要課程（1）,信號分布 網(wǎng)絡(luò),網(wǎng)絡(luò)終端 設(shè)備,應(yīng)用服務(wù) 軟件,RFID射頻識別器件 傳感器件 嵌入式設(shè)備 WiFi設(shè)備,網(wǎng)絡(luò)管理軟件 網(wǎng)絡(luò)服務(wù)軟件 行業(yè)應(yīng)用軟件,D,C,M,信號分布網(wǎng)絡(luò)(公網(wǎng)) GPRS網(wǎng)絡(luò) (2G) CDMA網(wǎng)絡(luò) (3G) LTE網(wǎng)絡(luò) (4G) 各種超3G網(wǎng)絡(luò) 信號分布網(wǎng)絡(luò)(專網(wǎng)) 有線以太局域網(wǎng) WiFi無線局域網(wǎng),主要課程： 物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)導(dǎo)論、計算機(jī)科學(xué)導(dǎo)論、程序設(shè)計基礎(chǔ)（C語言）、數(shù)字電子技術(shù)、模擬電子技術(shù)、電路分析、數(shù)值分析 無線傳感器網(wǎng)絡(luò)、數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)與算法設(shè)計、面向?qū)ο蟪绦蛟O(shè)計、數(shù)據(jù)庫原理與設(shè)計、計算機(jī)組成原理、匯編語言程序設(shè)計、操作系統(tǒng)、編譯原理與設(shè)計、軟件工程基礎(chǔ)、計算機(jī)體系結(jié)構(gòu)、計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)、微機(jī)接口技術(shù)、信號與系統(tǒng)、自動控制原理 微控制器接口技術(shù)、計算機(jī)圖形學(xué)、人工智能基礎(chǔ)、嵌入式系統(tǒng)、多媒體技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)信息安全、軟件體系結(jié)構(gòu)、分布式計算原理與應(yīng)用、Web軟件技術(shù)、EDA技術(shù),物聯(lián)網(wǎng)專業(yè)主要課程（2）,核心技術(shù)：電子技術(shù)、計算機(jī)技術(shù)、通信技術(shù),物聯(lián)網(wǎng)實驗方案（1）-實驗箱方案,特點(diǎn)： 主要體現(xiàn)傳感層；缺乏表現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)層；應(yīng)用層簡單、難以體現(xiàn)復(fù)雜的應(yīng)用； 適合課程基礎(chǔ)實驗、驗證實驗、簡單編程實驗、教師工作量??； 教師參與度低、無法表現(xiàn)物聯(lián)網(wǎng)的整體架構(gòu)及開展復(fù)雜綜合實驗；單價13萬，實驗室一次性投入大。,物聯(lián)網(wǎng)實驗方案（2）-實驗箱方案,感知RF-2物聯(lián)網(wǎng)實驗箱全面集成WinCE6.0/LINUX/ANDRO三大平臺。通過簡單更換核心模塊，可以實現(xiàn)對ARM9/ARM11/ TI Cortex-A8等三種主流處理器構(gòu)架嵌入式教學(xué)； 配備全速WIFI/藍(lán)牙系統(tǒng)，RFID，ZigBee攝像頭，多種傳感器等等；實現(xiàn)了將高端嵌入式教學(xué)和無線傳感器網(wǎng)絡(luò)，物聯(lián)網(wǎng)完美結(jié)合。,物聯(lián)網(wǎng)實驗方案（3）-實驗箱方案,實驗?zāi)繕?biāo)： 理解RFID的基本概念；理解RFID系統(tǒng)設(shè)計技術(shù)；理解ISO/IEC協(xié)議；理解防撞系統(tǒng)；理解RFID應(yīng)用設(shè)計；理解LF工作模式；理解傳感器的工作模式；理解無線傳輸功能組網(wǎng)設(shè)計；掌握嵌入式系統(tǒng)下對RFID模塊、WSN模塊的編程控制；掌握嵌入式系統(tǒng)下對物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用系統(tǒng)項目開發(fā)設(shè)計的技能。,物聯(lián)網(wǎng)實驗方案（4）-體驗式實驗方案,特點(diǎn)： 以模型、沙盤等形式構(gòu)建的物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用場景； 有助于學(xué)生了解物聯(lián)網(wǎng)架構(gòu)、物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用系統(tǒng)、傳感器的使用和組網(wǎng)； 系統(tǒng)各節(jié)點(diǎn)及控制設(shè)備采用低壓供電或電池供電，與實際有差異； 不適合技術(shù)細(xì)節(jié)教學(xué)及大班教學(xué)，學(xué)生參與度有限，適合于體驗式教學(xué)。,物聯(lián)網(wǎng)實驗方案（5）-體驗式實驗方案,物聯(lián)網(wǎng)智能家居應(yīng)用沙盤,宣傳語： 物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用體驗沙盤套件：巧妙地將多種傳感器和無線SOC等，布設(shè)在精致的實景沙盤和模型上面，能夠生動、形象、快速、準(zhǔn)確的展示物聯(lián)網(wǎng)在多個領(lǐng)域的應(yīng)用，達(dá)到有效展示物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)與各行業(yè)相結(jié)合所帶來的廣闊應(yīng)用前景,物聯(lián)網(wǎng)實驗方案（6）-體驗式實驗方案,智能交通物聯(lián)網(wǎng),宣傳語： 通過微縮模型實現(xiàn)軌道交通的智能化建設(shè)和管理,物聯(lián)網(wǎng)實驗方案（7）-整體式實驗方案,特點(diǎn)： 以物聯(lián)網(wǎng)的網(wǎng)絡(luò)為核心，通過有線局域網(wǎng)絡(luò)、無線局域網(wǎng)覆蓋物聯(lián)網(wǎng)實驗室及其周邊區(qū)域，將專業(yè)課程實驗箱（套件）和綜合應(yīng)用實驗箱統(tǒng)一接入網(wǎng)絡(luò)，構(gòu)成完整的物聯(lián)網(wǎng)工程平臺； 全面體現(xiàn)物聯(lián)網(wǎng)三個層面（應(yīng)用層、網(wǎng)絡(luò)層、感知層）、開方、標(biāo)準(zhǔn)化的物聯(lián)網(wǎng)工程實驗平臺,物聯(lián)網(wǎng)實驗方案（8）-整體式實驗方案,物聯(lián)網(wǎng)實驗方案（9）-網(wǎng)絡(luò)層組網(wǎng)方式,網(wǎng)絡(luò)層主要組網(wǎng)方式：有線、無線（移動公網(wǎng)、WiFi、ZigBee？）,基于移動互聯(lián)網(wǎng)的數(shù)據(jù)傳送,基于短信的數(shù)據(jù)傳送,物聯(lián)網(wǎng)實驗方案（10）-網(wǎng)絡(luò)層組網(wǎng)方式,基于WiFi的物聯(lián)網(wǎng)組網(wǎng),物聯(lián)網(wǎng)實驗方案（11）-網(wǎng)絡(luò)層組網(wǎng)方式比較,物聯(lián)網(wǎng)課程實驗教學(xué)（1）,掌握物聯(lián)網(wǎng)體系結(jié)構(gòu)、網(wǎng)絡(luò)布局、設(shè)備使用、設(shè)備安裝、設(shè)備維護(hù)、（網(wǎng)絡(luò)設(shè)備、終端設(shè)備）、單片機(jī)及接口設(shè)計、應(yīng)用軟件開發(fā),掌握的主要技能： 1、物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)整體架構(gòu)： 三個層次：應(yīng)用層、網(wǎng)絡(luò)層、傳感層 各個層次功能、包含的技術(shù)以及相互之間的關(guān)聯(lián)關(guān)系 2、傳感層： 已知、未知數(shù)據(jù)采集（傳感器、條形碼、二維碼、RFID射頻識別）； 有線傳感網(wǎng)（RS232、RS485設(shè)備聯(lián)網(wǎng)）； 無線傳感網(wǎng)（ZigBee、無線數(shù)傳、無線射頻識別、藍(lán)牙） 傳感設(shè)備（條碼掃描儀、RFID讀卡器、各類傳感器、POS機(jī)等）； 嵌入式計算機(jī)技術(shù)：單片機(jī)設(shè)計、嵌入式開發(fā)、接口電路設(shè)計,物聯(lián)網(wǎng)課程實驗教學(xué)（2）,3、網(wǎng)絡(luò)層： 有線網(wǎng)絡(luò)（Internet有線網(wǎng)絡(luò)） 無線網(wǎng)絡(luò)（WiFi無線局域網(wǎng)、移動通信無線公共網(wǎng)絡(luò)） 網(wǎng)絡(luò)設(shè)備（有線路由器、有線交換機(jī)、WiFi無線接入點(diǎn)） 網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu) 網(wǎng)絡(luò)設(shè)備安裝 網(wǎng)絡(luò)施工 網(wǎng)絡(luò)管理、維護(hù) 4、應(yīng)用層： 系統(tǒng)軟件（操作系統(tǒng)、數(shù)據(jù)庫、服務(wù)器軟件） 應(yīng)用軟件（網(wǎng)絡(luò)瀏覽器、物流管理軟件、工業(yè)控制軟件） 軟件操作、使用及維護(hù) 軟件開發(fā)：應(yīng)用軟件設(shè)計、中間件設(shè)計、數(shù)據(jù)庫應(yīng)用,物聯(lián)網(wǎng)課程實驗教學(xué)（3）-（網(wǎng)絡(luò)層）,網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)、網(wǎng)絡(luò)布局、設(shè)備使用維護(hù),物聯(lián)網(wǎng)課程實驗教學(xué)（4）-（傳感層：ZigBee）,ZigBee：低速、短距離無線網(wǎng)絡(luò)協(xié)議，底層由IEEE 802.15.4協(xié)議標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范。 特色：低速、低耗電、低成本、支持大量網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)、支持多種網(wǎng)絡(luò)拓?fù)洹⒌蛷?fù)雜度、快速、可靠、安全。,物聯(lián)網(wǎng)課程實驗教學(xué)（5）-（傳感層：RFID）,RFID：一種無線通信技術(shù)，通過無線電訊號識別特定目標(biāo)并讀寫相關(guān)數(shù)據(jù)，RFID技術(shù)應(yīng)用廣泛，如：圖書館，門禁系統(tǒng)，食品安全溯源等,物聯(lián)網(wǎng)課程實驗教學(xué)（6）-（傳感層：無線數(shù)傳）,433MHz無線數(shù)傳：抗干擾能力強(qiáng)、抗衰減性好、傳輸速率低、覆蓋范圍大、網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)簡單； 微網(wǎng)高通WiMi-net：基于最底層的射頻芯片實現(xiàn)的一種自組網(wǎng)無線通訊系統(tǒng),物聯(lián)網(wǎng)課程實驗教學(xué)（7）-（傳感層：硬件電路）,單片機(jī)技術(shù)：硬件電路、底層編程 接口技術(shù)：數(shù)據(jù)接口、通信接口,物聯(lián)網(wǎng)課程實驗教學(xué)（8）-（應(yīng)用層）,應(yīng)用層：信息處理、人機(jī)交互，提供各種特定服務(wù)。 主要技術(shù)：軟件技術(shù)、數(shù)據(jù)庫技術(shù)、數(shù)據(jù)分析技術(shù)、智能控制,物聯(lián)網(wǎng)課程實驗教學(xué)（9）-（中間件1）,中間件： 位于平臺（硬件和操作系統(tǒng)）和應(yīng)用之間的通用服務(wù),物聯(lián)網(wǎng)實驗設(shè)備配置（1）-網(wǎng)絡(luò)層實驗設(shè)備,有線網(wǎng)絡(luò)設(shè)備：路由器、交換機(jī) 無線網(wǎng)絡(luò)設(shè)備：WiFi無線接入點(diǎn)、GPRS通信模塊,物聯(lián)網(wǎng)實驗設(shè)備配置（2）-傳感層實驗設(shè)備,物聯(lián)網(wǎng)實驗設(shè)備配置（3）-嵌入式實驗設(shè)備,8/16位MCU： 數(shù)據(jù)采集、處理及數(shù)據(jù)上傳，與傳感器接口、與傳感層網(wǎng)絡(luò)接口，一般不嵌入操作系統(tǒng) 重點(diǎn)：硬件電路設(shè)計、底層程序開發(fā)（匯編語言、C語言）、單片機(jī)接口,32位單片機(jī)（ARM）：傳感層數(shù)據(jù)網(wǎng)關(guān)、傳感層終端設(shè)備，一般內(nèi)置操作系統(tǒng)，結(jié)構(gòu)復(fù)雜 重點(diǎn)：硬件設(shè)計、固件設(shè)計、應(yīng)用軟件設(shè)計（Linux、Android）,物聯(lián)網(wǎng)實驗設(shè)備配置（4）-教師參與實驗室建設(shè),方式： 1、教師開發(fā)配套實驗設(shè)備：難度較大、周期較長、經(jīng)費(fèi)難以保證； 2、教師參與實驗設(shè)備供應(yīng)商的設(shè)備開發(fā)（如應(yīng)用軟件的開發(fā)）：難度小、周期短、經(jīng)費(fèi)可以包含在設(shè)備采購預(yù)算中； 好處： 1、對教師有利：提高教師專業(yè)水平 2、對學(xué)校有利：節(jié)約設(shè)備經(jīng)費(fèi)、避免設(shè)備采購的盲目性 3、對學(xué)生有利：老師水平的提高，學(xué)生直接受益,應(yīng)用層,傳感層,資產(chǎn)管理 環(huán)境監(jiān)測 工業(yè)信息化 。,網(wǎng)絡(luò)層,遠(yuǎn)端天線,2005000米,50100米,以光載無線交換機(jī)為核心 以工程實踐為背景 全面體現(xiàn)物聯(lián)網(wǎng)三個層面 開放、標(biāo)準(zhǔn)化的物聯(lián)網(wǎng)工 程實驗平臺,FRO物聯(lián)網(wǎng)實驗方案（1）-物聯(lián)網(wǎng)工程信息平臺,FRO物聯(lián)網(wǎng)實驗方案（2）-物聯(lián)網(wǎng)實驗室整體架構(gòu),FRO物聯(lián)網(wǎng)實驗方案（3）-傳感層實驗,分布天線實驗,有線、無線混合組網(wǎng)實驗,無線網(wǎng)絡(luò)實驗,跨網(wǎng)段網(wǎng)絡(luò)實驗,FRO物聯(lián)網(wǎng)實驗方案（4）-網(wǎng)絡(luò)層實驗,FRO物聯(lián)網(wǎng)實驗方案（5）-應(yīng)用層實驗,無線傳感網(wǎng)+無線局域網(wǎng)絡(luò)+有線局域網(wǎng),FRO物聯(lián)網(wǎng)實驗方案（6）-應(yīng)用層實驗,工業(yè)化+信息化,FRO物聯(lián)網(wǎng)實驗方案（7）-應(yīng)用層實驗,FRO物聯(lián)網(wǎng)實驗方案（8）-實驗擴(kuò)展、設(shè)備接入,物聯(lián)網(wǎng)實驗舉例（1）-實驗方案介紹,實驗題目：移動溫度監(jiān)控 實驗要求：用智能手機(jī)顯示室內(nèi)溫度 整體實驗框圖：有線路由器、WiFi無線網(wǎng)絡(luò)、溫濕度傳感器、WiFi設(shè)備服務(wù)器、智能手機(jī)（WiFi+瀏覽器）,物聯(lián)網(wǎng)實驗舉例（2）-實驗方案介紹,1、B/S模式： 設(shè)計服務(wù)器端程序、 安裝服務(wù)器軟件、 設(shè)計服務(wù)器網(wǎng)頁、 發(fā)布網(wǎng)頁、 手機(jī)無線接入WiFi網(wǎng)絡(luò)、 瀏覽器打開服務(wù)器網(wǎng)頁查詢溫度 問題：異地如何查詢溫度？,物聯(lián)網(wǎng)實驗舉例（3）-實驗方案介紹,2、C/S模式