一套構思完整的物聯(lián)網(wǎng)實驗室建設方案

1、一套構思完整的物聯(lián)網(wǎng)實驗室建設方案 物聯(lián)網(wǎng)是通過各種傳感設備，把物品與互聯(lián)網(wǎng)連接起來，進行信息交換和通訊，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，可廣泛應用于各行各業(yè)，如把各種傳感器嵌入或裝備到電網(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，形成物聯(lián)網(wǎng)，通過無線信息的收發(fā)，便于通訊和監(jiān)管，不用數(shù)據(jù)線，成本低，使用便利。 1999年美國麻省理工學院（MIT）首次提出物聯(lián)網(wǎng)的概念，是指把所有物品通過射頻識別（RFID）等信息傳感設備與互聯(lián)網(wǎng)連接起來，實現(xiàn)智能化識別和管理的網(wǎng)絡。國際電信聯(lián)盟（ITU）在2005年的年度報告中對概念的涵義進行了擴展，該報告中指出，

2、信息與通信技術的目標已經從任何時間、任何地點連接任何人，發(fā)展到連接任何物品的階段，而萬物的連接就形成了物聯(lián)網(wǎng)。在這份報告所提到的物聯(lián)網(wǎng)中，除RFID技術外，更多的新技術，例如：傳感器、納米、嵌入式芯片等技術被廣泛應用。 2009年初，美國已將新能源和物聯(lián)網(wǎng)列為振興經濟的兩大武器，世界其它國家、公司、團體都將物聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展提升到了戰(zhàn)略高度，相關的技術、應用、產品也得到了極大的發(fā)展。我國也開始加速推動物聯(lián)網(wǎng)的進程，我國的物聯(lián)網(wǎng)發(fā)展與世界基本同步，目前傳感網(wǎng)標準體系已形成初步框架，向國際標準化組織提交的多項標準提案也被采納。2009年下半年以來，物聯(lián)網(wǎng)概念火遍中國，中央、地方、企業(yè)都從各自角度展開了一

3、系列行動謀劃和進入物聯(lián)網(wǎng)2009年10月，科技部同意在無錫太湖國際科技園建立國家（無錫）傳感網(wǎng)國際科技合作基地，以加快引進國際領先的傳感信息技術，推進國內傳感信息產業(yè)的發(fā)展。 在物聯(lián)網(wǎng)的產業(yè)價值鏈中，有著眾多的參與者，傳感器企業(yè)、RFID 芯片企業(yè)、RFID 讀卡器企業(yè)是最早被關注的，各種傳感器不斷翻新；還有各種電子設備制造企業(yè)，海爾已經讓其冰箱上網(wǎng)了，交通管理系統(tǒng)根據(jù)行車的速度和位置隨時發(fā)布各條道路的交通狀況，廣告公司利用物聯(lián)網(wǎng)隨時更新其戶內和戶外電子廣告內容，聯(lián)邦快遞可以在每個物流環(huán)節(jié)更新其遞送物品的位置，供其內部管理人員和客戶的查詢。物聯(lián)網(wǎng)相關技術的人才的培養(yǎng)需要相關的各種條件，主要包括

4、物質條件、人力資源條件、技術積累等。 物聯(lián)網(wǎng)可劃分為一個由感知層、網(wǎng)絡層和應用層組成的三層體系,感知層主要包括二維碼標簽和識讀器、RFID標簽和讀寫器、攝像頭、GPS、傳感器以及M2M終端、傳感器網(wǎng)絡和傳感器網(wǎng)關等，在這一層次要解決的重點問題是感知、識別物體，采集、捕獲信息。感知層要突破的方向是具備更敏感、更全面的感知能力，解決低功耗、小型化和低成本的問題。 完備的無處不在的移動通信網(wǎng)絡是物聯(lián)網(wǎng)發(fā)展的基礎條件,中國移動在物聯(lián)網(wǎng)的實踐與創(chuàng)新是把移動通信能力向下與感知層結合起來，通過在機器內部嵌入GSM/TD通信模塊，以無線通信等為接入手段，為客戶提供綜合的信息化解決方案，以滿足客戶對監(jiān)控、指揮調

5、度、數(shù)據(jù)采集和測量等方面的信息化需求，即M2M應用。目前中國移動在M2M領域已形成一整套擁有自主知識產權的技術標準、解決方案和相關產品，并已面向政府、行業(yè)和家庭開展多樣化的物聯(lián)網(wǎng)應用實踐。 物聯(lián)網(wǎng)創(chuàng)新實驗系統(tǒng)可實現(xiàn)多種物聯(lián)網(wǎng)構架，面向各大高校及大專院校的專業(yè)教學及創(chuàng)新和競賽，提供了眾多實驗例程，便于學生熟悉和掌握物聯(lián)網(wǎng)的構成及實際應用。 物聯(lián)網(wǎng)實驗系統(tǒng)包括硬件設備、軟件資源、實驗資源三大部分。硬件設備包括微型無線傳感器、RFID、GPS、TD-SCDMA和其他配套設備。軟件資源包括系統(tǒng)網(wǎng)絡軟件，嵌入式網(wǎng)關軟件，PC數(shù)據(jù)管理與分析軟件，實驗資源包括基于控制器的基礎實驗、傳感器信息采集實驗、無線信

6、號收發(fā)實驗、Zigbee網(wǎng)絡通訊實驗、及組件控制實驗等，通過對這三部分資源的充分學習，可為物聯(lián)網(wǎng)工程應用打下堅實的基礎，并能通過不同傳感器的特性，不同網(wǎng)絡的組成形式，開發(fā)出更多實用性強的物聯(lián)網(wǎng)應用模式。硬件設備物聯(lián)網(wǎng)Zigbee技術教學實驗平臺實驗平臺實驗內容組成1、協(xié)議分析層面： Z-Stack尋址：間接傳送；單播傳送；多播（組播）傳送；廣播傳送多對一路由選擇協(xié)議 等。2、網(wǎng)絡拓撲層面：星型無線傳感器網(wǎng)絡；樹簇型無線網(wǎng)絡；網(wǎng)絡同步；加入/退出網(wǎng)絡 等。3、傳感器節(jié)點層面：溫濕度傳感器實驗；光電傳感器實驗；壓力傳感器實驗 等。微型無線傳感器微型無線傳感器分為溫度，濕度，光電，觸力等多種傳感器。

7、每個節(jié)點由MCU/RF部分、傳感器部分和電源管理部分組成，包括智能三項傳感節(jié)點與智能觸力傳感節(jié)點。（1）智能三項傳感節(jié)點支持溫度，濕度，光電三種傳感器，支持2.4G無線組網(wǎng)，配備按鍵輸入和LED輸出，支持電池工作，并配套電池充電功能。（2）智能觸力傳感節(jié)點支持壓力傳感器，支持2.4G無線組網(wǎng)，配備按鍵輸入和LED輸出，支持電池工作，并配套電池充電功能。通用傳感器以及被控對象 通用傳感器以及被控對象包括通用調試器母板，紅外模擬傳感器母板，超聲波模擬傳感器母板，酒精濃度傳感器母板，電機控制器母板等。每種母版均支持對微型無線傳感器的程序更新與調試，母板可獨立控制自身硬件，也可聯(lián)合微型無線傳感器進行聯(lián)

8、網(wǎng)，實現(xiàn)網(wǎng)絡化控制。系統(tǒng)配置一個無線線網(wǎng)絡電源充電模塊，同時支持8個無線模塊的供電或充電。嵌入式網(wǎng)關嵌入式網(wǎng)關采用嵌入式PXA270系統(tǒng)。（1）核心板 CPU：Intel XScale PXA270 520MHzSDRAM：64MbyteFLASH：32Mbyte以太網(wǎng)：100M Ethernet controller (LAN91C111)CPLD：Xilinx 95144 (117 User IO)接口：160 PIN 接口（2）底板 以太網(wǎng)接口：100M 以太網(wǎng)接口1 個視頻：4.3寸 TFT LCD（包含觸摸屏和有機玻璃外殼）音頻：AC97標準音頻輸入輸出接口USB CLIENT：1

9、個 ，支持PC與設備同步串行接口：3 個，UART0是系統(tǒng)的調試端口；UART1是帶有流控制的5線串行接口，可以連接GPRS/GSM-Modem；UART2是標準的3線串口（等等）軟件資源1、無線傳感網(wǎng)軟件2、嵌入式網(wǎng)關軟件3、PC數(shù)據(jù)管理與分析軟件實驗資源實驗從無線網(wǎng)絡處理器的基本實驗，逐步進階到無線數(shù)據(jù)采集通信的高級實驗，即能滿足基礎的教學要求，又能加強學生的實際應用能力。基于CC2430的實驗CC2430是TI 2.4G無線網(wǎng)絡的主流控制器，是微型無線傳感器的核心控制器。實驗內容共計63個。 射頻識別（RFID）原理技術與應用實驗平臺給學生以具體的真實的系統(tǒng)感性認識，加強學生對RFID系

10、統(tǒng)原理的理解和認識，更好的幫助學生學好、學透RFID技術。同時也給非通信專業(yè)的學生增加通信方面的專業(yè)知識，實驗過程真實具體。產品特點結合具體RFID教材射頻識別（RFID）原理與應用，針對性強；增加通信基礎知識實驗內容，擴展非通信專業(yè)學生的通信專業(yè)知識；采用分立元件開發(fā)RFID原理機，展現(xiàn)RFID各個組成部分原理和具體電路，加深學生對RFID系統(tǒng)的理解；實驗中各部分信號都可以用示波器測試和觀看，實驗過程生動、真實；實驗平臺囊括目前實際應用的三套系統(tǒng)，實驗內容豐富、知識覆蓋全面；配有完整的的RFID讀寫器系統(tǒng)，可以開展相關的硬件電路測試實驗和相關軟件協(xié)議的測試和實驗。射頻識別（RFID）原理技術

11、與應用實驗平臺規(guī)格：1、載波頻率： 125KHz、13.56MHz、920-925MHz2、支持協(xié)議： ISO14443A,ISO14443B,ISO15693、 ISO18000-6B，ISO18000-6C（EPC GEN2）3、作用距離：ISO14443：7-15cm， ISO15693：10-30cm， ISO18000-6B：6-12m4、通信接口：RS2325、電 源：220V/AC RFID實驗平臺實驗項目 9大模塊有100個實驗內容。 (歡迎咨詢） Multi-Radio嵌入式WiFi開發(fā)平臺Multi-Radio嵌入式WiFi開發(fā)平臺采用兩個嵌入式WiFi模塊（G2M5477

12、），以ARM9（PXA270）為核心，平臺具有完全開放特性，可以開發(fā)嵌入式WiFi的MAC協(xié)議、路由協(xié)議、應用層協(xié)議等，同時平臺具有3個獨立的功耗測試電路，電路可以自行連續(xù)測量功率消耗。 目前傳感器網(wǎng)絡的一個發(fā)展趨勢為高速率傳輸，經過以CC1000系列和CC2420系列為代表的兩代傳感器網(wǎng)絡節(jié)點的發(fā)展，傳感器網(wǎng)絡節(jié)點進入高速嵌入式WiFi階段。G2M5477的小體積、超低功耗（電池更換周期可達3-4年以上）、高速率、高性能（模塊內包含44MHz RISC CPU），為無線傳感器網(wǎng)絡下一代節(jié)點的研究和應用提供了良好的研究平臺。 平臺以PXA270 CPU為核心，包含兩個嵌入式WiFi模塊，WiF

13、i模塊與PXA270之間采用SPI高速接口（44MHz），可以完成高速Multi-Radio的研究工作。也可以利用一套開發(fā)平臺上的兩個嵌入式WiFi模塊完成嵌入式WiFi的研究工作。 平臺的代碼全部開放，包括嵌入式WiFi的MAC層、網(wǎng)絡層、傳輸層，PXA270操作系統(tǒng)的代碼。 平臺可以通過串口連接計算機直接進行開發(fā)工作，不需另購在線編程器或調試器。 支持多種傳感器。平臺依靠高性能PXA270 CPU可以連接麥克風、攝像頭等傳感器,完成多媒體無線傳輸?shù)难芯抗ぷ鳌Ｍ瑫r，平臺的G2M5477模塊高精度AD接口可以直接連接溫度、濕度、加速度等傳感器，完成基于嵌入式WiFi無線傳感器網(wǎng)絡節(jié)點的研發(fā)工作

14、。 Multi-Radio開發(fā)平臺的主要性能指標：同時支持2個嵌入式WiFi模塊，每個模塊的特性如下：802.11b/g 2.4 GHz, 信道 1-11 和 14，數(shù)據(jù)速率6-54Mbps；ISO 24730-2 2.4 GHz 收發(fā)器以及125 kHz 低頻接收器；802.11 射頻發(fā)射功率 +18 dBm（802.11g），+20 dBm（802.11b）；32位 RISC CPU, 時鐘頻率44 MHz；SDIO，數(shù)據(jù)速率可達100 Mbps；SPI接口，最高44 Mbps；UART接口，最高2.7 Mbps；TCP/IP吞吐量可達 4 Mbps（包含WPA2加密）；RAM 128KB

15、；Flash ROM 8Mbit。高性能的CPU（ARM9）；兩個WiFi模塊以及整個平臺的電壓、電流、功率、溫度的連續(xù)自動測量；大容量存儲（U盤或SD卡）；支持音頻和視頻接口（可以直接連接攝像頭）；以太網(wǎng)、USB接口。3.4 Multi-Radio平臺的開發(fā)目的主要如下：面向目前廣泛使用的P2P應用（如網(wǎng)上電影播放、大文件下載等，特點為多點同時下載，增加速率，如常用的迅雷、快車、電驢等服務），將現(xiàn)有的有線網(wǎng)絡擴展到無線網(wǎng)絡中，研究無線網(wǎng)絡的P2P問題。由于無線帶寬和網(wǎng)絡特性（無線一般是廣播方式的，不像有線網(wǎng)絡是交換方式的，廣播方式有同信道干擾問題）的限制，采用多個無線模塊（即多個Radio）

16、在同一時間進行傳輸，每個模塊工作在不同的信道上，多個鏈路的同時傳輸增加了網(wǎng)絡傳輸?shù)耐掏铝?。可以進行嵌入式WiFi的研究，嵌入式WiFi是下一代傳感器網(wǎng)絡節(jié)點的發(fā)展方向之一，利用此平臺代碼開放的特點和強勁的CPU，可以進行多種多樣的開發(fā)工作，包括傳感器網(wǎng)絡多媒體的研究。由于G2M5477的開放特點，當應用多個Radio同時進行傳輸時，需要用新的MAC協(xié)議替代已有的協(xié)議（當然也可以在高層來完成此功能，效率會低一些），利用G2M5477的MAC協(xié)議的開放性，可以研發(fā)Multi-Radio的MAC協(xié)議。 GPS /GIS/GPRS綜合實驗平臺GPS/GIS/GPRS綜合實驗平臺是為了配合本科生、研究生

17、衛(wèi)星定位導航原理及其應用智能交通系統(tǒng)課程、ITS中的車輛定位導航方法課程、地理信息系統(tǒng)課程的學習而開設教學實驗的基礎平臺。據(jù)調研，國內開設類似課程的教學單位均沒有相應的實驗平臺，無法讓學生直觀的掌握基礎理論知識及其應用。GPS/GIS/GPRS綜合實驗平臺對衛(wèi)星導航定位、地理信息系統(tǒng)、無線數(shù)據(jù)傳輸深入研究的基礎上研究開發(fā)的、針對教學使用的綜合實驗平臺。也可用于研究機構了解掌握衛(wèi)星定位導航工作原理及其應用的培訓設備。5.1實驗平臺功能組成實驗平臺主要包含F(xiàn)PGA設置、GPS數(shù)據(jù)接收、DOP解算、衛(wèi)星位置解算、DOP與衛(wèi)星仰角等關系、偽距解算、位置解算、撥碼開關、擴展接口、GPRS數(shù)據(jù)傳輸協(xié)議實現(xiàn)

18、、GIS數(shù)據(jù)顯示等基本功能單元，供學生學習掌握衛(wèi)星定位導航的基本原理以及其中的數(shù)據(jù)處理流程設計、GPRS數(shù)據(jù)傳輸?shù)脑砼c實現(xiàn)方法、GIS顯示功能的實現(xiàn)等內容。 開放GPS數(shù)據(jù)結構和程序庫供學生編程實驗編程實驗：根據(jù)導航電文和接收機時間計算GPS衛(wèi)星三維位置；計算衛(wèi)星信號多普勒頻率計算衛(wèi)星信號經過電離層產生的延時誤差；計算衛(wèi)星信號經過大氣層產生的延時誤差；計算導航定位幾何精度因子，即HDOP、VDOP、PDOP、TDOP、GDOP；根據(jù)已知位置和時間，預測可視衛(wèi)星在軌道上的位置和多普勒頻率；建立導航方程并解方程，計算接收機ECEF坐標系內的位置、時間；ECEF坐標系與WGS84坐標系坐標變換編程

19、實驗GPS時間與UTC時間、本地時間坐標變換編程實驗。ECEF坐標系與WGS84坐標系坐標變換編程實驗；GPS時間與UTC時間、本地時間坐標變換編程實驗。根據(jù)實驗設計，實驗一和實驗四包含學生自己動手編程的部分，因此需要4課時的時間完成。學生可根據(jù)實驗指導教程進行實驗，并按要求完成實驗報告。實驗思考題用于加深學生對所做實驗的理解，同時可對實驗老師出實驗考題時起到參考作用。實驗教學部分大概需要14課時完成，加上前序知識的講解以及實驗考試的時間，大概需要18課時左右的時間完成。若一次實驗課為2課時，則需要9次課的時間。5.6適用范圍：適合通信、電子、信息、測量、自動控制、導航、遙控遙測等專業(yè)的本科生

20、、究生GPS基礎教學實驗、本科生a.畢業(yè)設計、碩士生課題研究；b.適合GPS應用系統(tǒng)的工程技術和維護人員使用。 T3G（TD-SCDMA）技術實訓系統(tǒng) TD-SCDMA技術實驗系統(tǒng)是國內首創(chuàng)的為高校相關專業(yè)開展3G技術相關課程配套的可視化的專業(yè)綜合實踐教學平臺。通過對各種比特級數(shù)據(jù)的發(fā)送、加擾、接受及分析，學生可以深入地理解與掌握 T3G通信系統(tǒng)的技術原理和運行機制。借助次平臺，還可以學習系統(tǒng)中的一些故障分析知識。本系統(tǒng)編排功能強調學生的動手實踐和專業(yè)綜合設計分析能力的提高，著力培養(yǎng)創(chuàng)新型人才。可完成的實驗設計：物理層結構實驗：實驗1 TD-SCDMA時隙結構實驗實驗2 TD-SCDMA幀結構

21、實驗實驗3 信道配置實驗實驗4 信道數(shù)據(jù)設置實驗空中接口信道實驗：實驗5 傳輸信道實驗實驗6 物理信道實驗實驗7 信道映射操作實驗信道編碼與復用實驗：實驗8 信道編碼復用結構實驗實驗9 差錯校驗實驗實驗10 傳輸塊的級聯(lián)和碼塊分段實驗實驗11 信道編碼實驗實驗12 無線幀尺寸均衡實驗實驗13 第一次交織實驗實驗14 無線幀分割實驗實驗15 速率匹配實驗實驗16 打孔或重發(fā)實驗實驗17 傳輸信道復用實驗實驗18 物理信道分割上實驗實驗19 第二次交織-幀相關實驗實驗20 第二次交織-時隙相關實驗實驗21 子幀分割實驗實驗22 物理信道映射實驗調制與擴頻實驗：實驗23 調制實驗實驗24 擴頻實驗實

22、驗25 擾碼實驗實驗26 脈沖成形實驗實驗27 載波輸出波形實驗物理層處理過程實驗（系統(tǒng)級）：實驗28 基站發(fā)送信息配置實驗 實驗29 無線傳輸環(huán)境配置實驗實驗30 小區(qū)搜索過程（SYNC-DL識別）實驗實驗31 小區(qū)搜索過程（Midamble碼識別）實驗實驗32 小區(qū)搜索過程（信道估計）實驗實驗33 隨機接入?yún)?shù)設置實驗實驗34 隨機接入（上行同步建立）實驗實驗35 隨機接入（上行同步保持）實驗實驗36 上行UpPTS開環(huán)功率控制實驗（免費升級）實驗37 上行PRACH功率控制實驗 （免費升級）實驗38 隨機接入沖突實驗 （免費升級）無線資源管理實驗實驗39 接力切換過程實驗 實驗40 動態(tài)

23、信道分配實驗 實驗41 系統(tǒng)碼分配實驗 二次開發(fā)實驗（5-8個）根據(jù)需要提供開放接口，自主進行程序設計，調試驗證。6.4產品特點：層次性：包含3G系統(tǒng)多個層次實驗，學生可以從通信網(wǎng)絡系統(tǒng)的層次上認識通信系統(tǒng)，擴展了學生的認識思路。系統(tǒng)性：以TD-SCDMA標準為技術平臺，有助于學生理解系統(tǒng)的組成及其在系統(tǒng)中的作用。綜合性：集成了通信原理、移動通信、數(shù)字信號處理、通信網(wǎng)絡與交換等門課程理論知識與技術，非常利于學生對專業(yè)知識綜合認識及應用能力的提高。先進性：實驗內容包含了當今通信專業(yè)一些最先進的理論，學生可以在較短的時間內掌握當今通信技術的最新發(fā)展動態(tài)，適應新技術發(fā)展的要求。實用性：該系統(tǒng)是對T3

24、G標準技術非常直觀的再現(xiàn)，促使學生全面而深層次理解3G的理論知識內容，為以后從事3G相關工作，提高就業(yè)競爭力打下堅實的基礎。開放與開發(fā)性：該實驗系統(tǒng)提供了一些開放的接口平臺，高水平的本科生、研究生及相關專業(yè)教師可以按照自己的想法進行程序設計，從而使他們的一些設計思路能很快的在該系統(tǒng)中得到驗證，也可作為課程設計與畢業(yè)設計平臺。二次開發(fā)實驗：嵌入式智能終端系統(tǒng)基本開發(fā)嵌入式網(wǎng)絡終端開發(fā)實驗雙核處理器的通信實驗嵌入式通信處理實驗嵌入式3G終端界面開發(fā)實驗meet the construction drawings provided strength and workability of constr

25、uction requirements, mixing ratio must be determined by test. Construction when you need to change the mix of cementitious material, retesting, and submitted to the supervisor for approval. (2) mixing of cementitious materials, should be carried out strictly according to the test to determine the in

26、gredients of ingredients, no tampering, ingredient weighing errors should be allowed subject to the following: cement 2%; sand, gravel is 3%, water, additives 1%. (3) the cementitious material in the mixing process should remain of coarse and fine aggregate water stability, according to changes in m

27、oisture content of aggregate and adjust water to ensure the accuracy of the water/cement ratio. (4) mixing time of cementitious materials: mechanical mixing of not less than 23min, not artificial mix. Local small artificial mixture of dry mix at least three times, then wet-mix to uniform color, can

28、be used. (5) with cementitious materials should be mixed. Cementitious materials allowed interval should be determined through experiments, or refer to the table selected. Segregation during transport and storage, water mortar and masonry before mixing again, initial setting of cementitious material

29、s shall not be used. Cementitious materials allow breaks when laying temperature () allowed interval (min), ordinary Portland cement and slag Portland cement 2030901201020135180510195/8.4.5 and pozzolana cement masonry masonry with Pu casting method, the process is: masonry preparation material selection puts pulp placed stone . 8.5 8.5.1 masonry mortar for construction of masonry sand in the sand, and sift the sand shall not include grass-roots and other debris. Sand clay does not exceed 5%. Mixing of mortar 350L mortar mixer. Mixing t