基于物聯(lián)網(wǎng)路由器的智能控制系統(tǒng)

1、基于物聯(lián)網(wǎng)路由器的智能控制系統(tǒng)第一部分物聯(lián)網(wǎng)路由器概述無線傳感器網(wǎng)絡(luò)簡稱物聯(lián)網(wǎng)（WirelessSensorNetwork）是集信息采集、信息處理、信息傳輸于一體的綜合智能信息系統(tǒng)，在軍事、環(huán)境監(jiān)測、智能樓宇、智能電網(wǎng)、工業(yè)控制、物流和醫(yī)療護理等諸多領(lǐng)域都有廣闊的應(yīng)用前景。美國商業(yè)周刊和MIT技術(shù)評論在預(yù)測未來技術(shù)發(fā)展的報告中，分別將無線傳感器網(wǎng)絡(luò)列為21世紀(jì)最有影響力的21項技術(shù)和改變世界的10大技術(shù)之一。如果把它們與最新的互聯(lián)網(wǎng)協(xié)議（IPV6）軟件堆棧實現(xiàn)聯(lián)通，滿足超低功耗的要求，就有可能開創(chuàng)一個無處不在的計算時代。上海易教信息科技有限公司開發(fā)的底層基于802.15.4內(nèi)嵌微型IPV6協(xié)議

2、棧的低功耗物聯(lián)網(wǎng)模塊及物聯(lián)網(wǎng)路由器，實現(xiàn)了無線傳感器網(wǎng)絡(luò)與下一代互聯(lián)網(wǎng)（IPV6）直接互聯(lián)互通，解決了無線傳感器網(wǎng)絡(luò)直接INTERNET化問題，解決了無線傳感器網(wǎng)絡(luò)節(jié)點計算能力和存儲資源有限無法運行IPV6協(xié)議棧的問題，滿足了無線傳感器網(wǎng)絡(luò)對低功耗的要求。并采用自適應(yīng)的頻率捷變算法等，使這些工作在2.4GHz的無線模塊在低功耗的前提下，實現(xiàn)穩(wěn)定可靠的傳輸。物聯(lián)網(wǎng)模塊采用三合一設(shè)計，集成了CPU、2.4G收發(fā)模塊和flash存儲模塊，滿足了低成本的應(yīng)用需求。創(chuàng)新點如下:1、創(chuàng)新設(shè)計嵌入式微型IPV6協(xié)議棧，將幾兆甚至上百兆的IPV6協(xié)議精簡至200kb左右，從而實現(xiàn)性能優(yōu)越的IPV6在低功耗的無

3、線傳感器網(wǎng)絡(luò)的應(yīng)用，實現(xiàn)物聯(lián)網(wǎng)與互聯(lián)網(wǎng)的無縫連接。2、自主設(shè)計自適應(yīng)頻率捷變算法，與具有良好選擇性的射頻信號結(jié)合，有效防止駐波干擾、調(diào)頻干擾，使本項目路由器低功耗傳輸模塊在2.4Ghz頻帶內(nèi)穩(wěn)定傳輸，與該頻帶內(nèi)的其他無線模塊良好共存。3、基于IPV6協(xié)議的物聯(lián)網(wǎng)路由器以寬帶或3G為接入載體，與Wi-Fi技術(shù)、傳感器技術(shù)、RF無線傳輸技術(shù)等結(jié)合，應(yīng)用于智能家居、智慧課堂、智能能源管理系統(tǒng)，可設(shè)計出滿足無線寬帶覆蓋、安防預(yù)警的全方位智能數(shù)字產(chǎn)品。第二部分物聯(lián)網(wǎng)路由器市場與競爭一、市場概述1、產(chǎn)品市場概況及需求情況：本項目開發(fā)內(nèi)嵌微型IPV6協(xié)議棧的物聯(lián)網(wǎng)路由器，以寬帶或3G為接入載體，依托Wi-F

4、i技術(shù)、RF無線傳輸技術(shù)、傳感器技術(shù)、嵌入式智能、實時數(shù)據(jù)交換等多種技術(shù)組成智能家庭、智慧課堂、智能能源管理，旨在設(shè)計一套滿足無線寬帶覆蓋、安防預(yù)警、智能家電、家庭娛樂、家庭信息以及數(shù)字社區(qū)等需求的具有相當(dāng)技術(shù)前瞻性的全方位的智能數(shù)字產(chǎn)品，用以滿足現(xiàn)代家庭，小區(qū)住宅和學(xué)校在智能化、人性化、舒適性等方面的需要。人們通過3G手機、iPhone、iPad等具備Wi-Fi或3G功能的智能終端產(chǎn)品，遠程訪問物聯(lián)網(wǎng)路由器就可以實現(xiàn)對家電、教室設(shè)備的所有控制，例如：燈光控制、家電控制、安防報警控制、遠程監(jiān)控等功能。2、物聯(lián)網(wǎng)路由器產(chǎn)品的目標(biāo)市場：根據(jù)市場需求將物聯(lián)網(wǎng)路由器應(yīng)用于智能家居、智能大廈、智慧課堂、

5、安防、智能能源管理、工業(yè)控制、物流等行業(yè)，開發(fā)出全方位的智能數(shù)字產(chǎn)品。二、競爭優(yōu)勢分析1、項目產(chǎn)品的主要競爭者：在項目產(chǎn)品的目標(biāo)市場中，主要的同類產(chǎn)品名稱，產(chǎn)品開發(fā)企業(yè)，產(chǎn)品開發(fā)、產(chǎn)品銷售情況。Cisco、H3C、華為、Dlink、TPlink等網(wǎng)絡(luò)企業(yè)為傳統(tǒng)WiFi路由器的主要生產(chǎn)商。其生產(chǎn)的傳統(tǒng)路由器不具備物聯(lián)網(wǎng)功能。海爾、Control4等企業(yè)提供物聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)關(guān)產(chǎn)品，但其產(chǎn)品不具備IPv6和Wifi功能。2、項目產(chǎn)品技術(shù)性能比較優(yōu)勢：根據(jù)主要競爭對手的情況，分析本項目產(chǎn)品的技術(shù)性能比較優(yōu)勢，要有數(shù)據(jù)分析、對比。傳統(tǒng)路由器（WiFi路由器）物聯(lián)網(wǎng)路由器只支持WiFi設(shè)備接入支持WiFi設(shè)備接入

6、，同時支持IEEE802.15.4節(jié)點接入不支持802.15.4協(xié)議同時支持IEEE802.11和IEEE802.15.4通信協(xié)議一般不支持動態(tài)域名解析提供動態(tài)域名解析服務(wù)不提供各種設(shè)備控制接口集成了可遠程訪問和控制的物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備控制接口無法使和物聯(lián)網(wǎng)通信可使2.4G無線物聯(lián)阿節(jié)點與互聯(lián)網(wǎng)無縫鏈接不支持ZigBee、6LowPAN、IPV6同時支持ZigBee、6LowPAN、IPV6一般不集成數(shù)據(jù)庫內(nèi)嵌微型數(shù)據(jù)庫3、物聯(lián)網(wǎng)路由器創(chuàng)新點：A、創(chuàng)新設(shè)計嵌入式微型IPV6協(xié)議棧，將幾兆甚至上百兆的IPV6協(xié)議精簡至200kb左右，從而實現(xiàn)性能優(yōu)越的IPV6在低功耗的無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的應(yīng)用，實現(xiàn)物聯(lián)網(wǎng)與

7、互聯(lián)網(wǎng)的無縫連接。由于傳感器節(jié)點是一種低功耗的微型嵌入式設(shè)備，通常攜帶能量十分有限的電池，因此設(shè)計上要求其低功耗，必然導(dǎo)致其存儲器容量較??；隨著下一代互聯(lián)網(wǎng)協(xié)議IPv6的不斷發(fā)展和完善，在無線傳感器網(wǎng)路中引入IPv6協(xié)議具有無以類比的優(yōu)越性和巨大的市場應(yīng)用前景。然而IPv6設(shè)計之初并沒有考慮嵌入式應(yīng)用以及功耗問題，雖然在功能、性能等方面具有很大優(yōu)勢，但由于代碼體積較大（幾MB-幾百MB）,而無線傳感器網(wǎng)絡(luò)節(jié)點的存儲資源一般只有200KB左右，因而無法運行在計算能力和存儲資源受限的無線傳感器網(wǎng)絡(luò)節(jié)點中。本項目通過IPV6協(xié)議棧的微型化、嵌入式設(shè)計，將其應(yīng)用到物聯(lián)網(wǎng)中。由于嵌入式系統(tǒng)與PC機的差別

8、很大，在嵌入式系統(tǒng)中實現(xiàn)TCP/IP協(xié)議與在操作系統(tǒng)中的實現(xiàn)有很大不同，嵌入式系統(tǒng)的IPv6微型協(xié)議棧，直接面對硬件，沒有一個多任務(wù)操作系統(tǒng)平臺；如何使協(xié)議棧做到精細、通信可靠、功能相對完善，而且又能發(fā)揮單片機的特點成為IPv6微型協(xié)議棧設(shè)計的關(guān)鍵問題。本項目嵌入式、微型化IPV6協(xié)議棧的設(shè)計著眼于設(shè)計體積小，但又不影響運行的協(xié)議棧，對協(xié)議棧的裁剪進行深入研究，去掉不必要的組件、傳統(tǒng)的復(fù)雜調(diào)度機制和額外的擴展功能，甚至可以去除操作系統(tǒng)等。B、自主設(shè)計自適應(yīng)頻率捷變算法，與具有良好選擇性的射頻信號結(jié)合，有效防止駐波干擾、調(diào)頻干擾，使本項目路由器低功耗傳輸模塊在2.4Ghz頻帶內(nèi)穩(wěn)定傳輸，與該頻帶

9、內(nèi)的其他無線模塊良好共存。C基于IPV6協(xié)議的物聯(lián)網(wǎng)路由器以寬帶或3G為接入載體，與Wi-Fi技術(shù)、傳感器技術(shù)、RF無線傳輸技術(shù)等結(jié)合，應(yīng)用于智能家居、智慧課堂、智能能源管理系統(tǒng)，可設(shè)計出滿足無線寬帶覆蓋、安防警的全方位智能數(shù)字產(chǎn)品。避免了傳統(tǒng)智能家居系統(tǒng)等采取有線布網(wǎng)方案移動性差、擴展性差等問題。4、物聯(lián)網(wǎng)路由器的關(guān)鍵技術(shù)：(1)嵌入式微型IPV6協(xié)議棧設(shè)計(2)良好選擇性的傳輸信道的選擇(3)自適應(yīng)頻率捷變算法設(shè)計5、物聯(lián)網(wǎng)模塊的技術(shù)性能指標(biāo):1、 工作頻率帶寬：2.4002.483GHz2、數(shù)據(jù)傳輸速率達250kbps,碼片速率達2Mchips/s3、 通訊范圍：150m200m4、 輸

10、出功率可編程控制(18dbm-5dbm)5、高接受靈敏度(97dBm6、低功耗接收電流：24mA發(fā)射電流：29mA7、適應(yīng)2.4GHzIEEE802.15.4的RF攵發(fā)器；8、極高的接收靈敏度和抗干擾性能；9、8KBSRAM具備在各種供電方式下的數(shù)據(jù)保持能力；10 .、掉電方式下，電流消耗只有0.9uA,外部中斷或者實時時鐘(RTC能喚醒系統(tǒng)；11、掛起方式下，電流消耗小于0.6uA,外部中斷能喚醒系統(tǒng)；12、具有8路輸入814位ADC13、21個通用I/O弓I腳，其中2個具有20mA勺電流吸收或電流供給能力；14、小尺寸QLP-48封裝，5mm5mm開放端口：11 物理層采用異步串行通訊方式

11、。通信波特率為115200,10位長度，其中包含1起始位、8個數(shù)據(jù)位、1個停止位。僅使用其中的RDTDGNDE根引線對接。12 鏈路層所有命令和響應(yīng)的格式：DataLengthCMDDataFCSSOF0xFE1Byte1Byte2Byte0-lenByte1Byte6、物聯(lián)網(wǎng)路由器設(shè)計利用微處理器單元內(nèi)部數(shù)據(jù)總線、串行總線和以太網(wǎng)口擴展各無線網(wǎng)絡(luò)接入平臺，并在2.4G無線單元中內(nèi)嵌微型IPV6協(xié)議處理單元或ZigBee協(xié)議處理單元，實現(xiàn)多平臺無線網(wǎng)絡(luò)接入設(shè)備和與Internet無縫鏈接。本項目設(shè)計的物聯(lián)網(wǎng)路由器，實現(xiàn)紅外設(shè)備、1G以下無線設(shè)備、2.4G無線設(shè)備和GSM/GPRS/3GJ備的接入并與Internet無縫鏈接，滿足物聯(lián)網(wǎng)多平臺無線設(shè)備接入要求，降低物聯(lián)網(wǎng)組網(wǎng)成本。第三部分基于物聯(lián)網(wǎng)路由器智能控制系統(tǒng)配置清單：序號設(shè)備名稱技術(shù)參數(shù)數(shù)量單價總價1物聯(lián)網(wǎng)路由器支持802.15.4的2.4G無線網(wǎng)絡(luò)接入支持基于802.11b/g的2.4GWiFi網(wǎng)絡(luò)接入功能應(yīng)用：1、無線上網(wǎng)服務(wù)：滿足平板電腦、筆記本和智能手機等無線上網(wǎng)服務(wù)2、設(shè)備遠程智能管理：通過互聯(lián)網(wǎng)或局域網(wǎng)遠程控制室內(nèi)燈光、電視機、投影機、窗簾等設(shè)備，實現(xiàn)智能控制、狀態(tài)查看，節(jié)能減排。3.通過IPHONE、IPAD等智能設(shè)備不用安裝任何軟件，直接控制室內(nèi)各種設(shè)備1