物聯(lián)網(wǎng)實驗室建設(shè)方案及物聯(lián)網(wǎng)實驗教學(43張)課件

1、物聯(lián)網(wǎng)實驗室建設(shè)方案及物聯(lián)網(wǎng)實驗教學提 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：由具有標識、虛擬個性的物體/對象所組成的網(wǎng)絡(luò)，這些標識和個性運行在智能空間，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，它是以標準、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

2、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RF

3、ID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DCM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、計算機科學導(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)、計算機體系結(jié)構(gòu)、計算機網(wǎng)絡(luò)、微機接口技術(shù)、信號與系統(tǒng)、自動控制原理 微控制器接口技術(shù)、計算機圖形學、

4、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： 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

5、/ TI Cortex-A8等三種主流處理器構(gòu)架嵌入式教學； 配備全速WIFI/藍牙系統(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)繕耍?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： 以模型、沙盤等形式構(gòu)建的物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用場

6、景； 有助于學生了解物聯(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)細節(jié)教學及大班教學，學生參與度有限，適合于體驗式教學。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、準確的展示物聯(lián)網(wǎng)在多個領(lǐng)域的應(yīng)用，達到有效展示物聯(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

7、點： 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、標準化的物聯(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)方式比較移動通信運營商無線局域網(wǎng)WiFi光載無線局域網(wǎng)覆蓋范圍覆蓋范圍大

8、模擬光纖覆蓋2005000米；遠端射頻單元無線覆蓋50100米；滿足實驗室網(wǎng)絡(luò)覆蓋需要安 全 性屬于公用網(wǎng)絡(luò)，受運營商限制，安全性較低信號可測、可管、可控，中央集中管理，安全性高設(shè)備投入1、采用GPRS卡，設(shè)備投入費用較小2、自建基站，設(shè)備投入昂貴實驗室鋪設(shè)光纖和遠端節(jié)點，初期成本較高，可支持通用WiFi設(shè)備接入運行費用長期依賴移動運營商和實驗設(shè)備提供商，長期成本高內(nèi)部局域網(wǎng)，無需支付費用，運行成本極低網(wǎng)絡(luò)速度低高，802.11g:54Mbps、802.11b:11Mbps網(wǎng)絡(luò)擴展擴展需要添加設(shè)備、不方便內(nèi)部局域網(wǎng)、擴展方便實驗靈活性不靈活靈活、支持通用WiFi設(shè)備接入物聯(lián)網(wǎng)課程實驗教學（1）

9、 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、（網(wǎng)絡(luò)設(shè)備、終端設(shè)備）、單片機及接口設(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、藍牙） 傳感設(shè)備（條碼掃描儀、RFID讀卡器、各類傳感器、POS機等）； 嵌入式計算機技術(shù)：單片機設(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（2）3、網(wǎng)絡(luò)層： 有線網(wǎng)絡(luò)（Inte

10、rnet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、WiFi無線接入點） 網(wǎng)絡(luò)拓撲結(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 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（3）-（網(wǎng)絡(luò)層）網(wǎng)絡(luò)拓撲結(jié)構(gòu)、網(wǎng)絡(luò)布局、設(shè)備使用維護物聯(lián)網(wǎng)課程實驗教學（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)議標準規(guī)范。特色：低速、低耗電、低成本、支持

11、大量網(wǎng)絡(luò)節(jié)點、支持多種網(wǎng)絡(luò)拓撲、低復(fù)雜度、快速、可靠、安全。 物聯(lián)網(wǎng)課程實驗教學（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 頻率讀取距離應(yīng)用LF125khz10cm動物識別、防盜HF13.56Mhz1m交通卡、校園卡UHF900Mhz7m供應(yīng)鏈、商品標簽wave2.4Ghz10m交通收費物聯(lián)網(wǎng)課程實驗教學（6）-（傳感層：無線數(shù)傳） 433MHz無線數(shù)傳：抗干擾能力強、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

12、線通訊系統(tǒng)物聯(lián)網(wǎng)課程實驗教學（7）-（傳感層：硬件電路）單片機技術(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（8）-（應(yīng)用層）應(yīng)用層：信息處理、人機交互，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（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、交換機無線網(wǎng)絡(luò)設(shè)備：WiFi無線接入點、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)備無線傳感網(wǎng)（ZigBee）射頻識別（RFID）無線數(shù)傳（433MHz）傳感層底層綜合設(shè)計（MCU+傳

13、感器）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：硬件電路設(shè)計、底層程序開發(fā)（匯編語言、C語言）、單片機接口32位單片機（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：硬件設(shè)計、固件設(shè)計、應(yīng)用軟件設(shè)計（Linux、Android）8/16位MCU32位MCU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)費可以包含在設(shè)備采購預(yù)算中；好

14、處：1、對教師有利：提高教師專業(yè)水平2、對學校有利：節(jié)約設(shè)備經(jīng)費、避免設(shè)備采購的盲目性3、對學生有利：老師水平的提高，學生直接受益應(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)層遠端天線2005000米50100米WiFi傳感器WiFi/RFID讀卡器WiFi條形碼掃描儀ZigBee/WiFi以光載無線交換機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、標準化的物聯(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（

15、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（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

16、詢溫度？物聯(lián)網(wǎng)實驗舉例（3）-實驗方案介紹2、C/S模式服務(wù)器端軟件開發(fā)：WiFi設(shè)備服務(wù)器已內(nèi)置服務(wù)器端軟件，不用開發(fā)；客戶端軟件開發(fā)：（Linux平臺/Andriod平臺）下載Andriod開發(fā)平臺，搭建開發(fā)環(huán)境：/sdk/index.html開發(fā)客戶端軟件、下載到智能手機上查詢溫度問題：異地如何查詢溫度？物聯(lián)網(wǎng)實驗舉例（4）-問題問題：異地如何查詢溫度？THANK YOU凝聚物聯(lián)網(wǎng)智慧，打造專業(yè)物聯(lián)網(wǎng)工程實驗室！激勵學生學習的名言格言220、每一個成功者都有一個開始。勇于開始，才能找到成功的路。221、世界會向那些有目標和遠見的人讓路（馮兩努香港著名推銷商）222、絆腳石乃是進身之階。2

17、23、銷售世界上第一號的產(chǎn)品不是汽車，而是自己。在你成功地把自己推銷給別人之前，你必須百分之百的把自己推銷給自己。224、即使爬到最高的山上，一次也只能腳踏實地地邁一步。225、積極思考造成積極人生，消極思考造成消極人生。226、人之所以有一張嘴，而有兩只耳朵，原因是聽的要比說的多一倍。227、別想一下造出大海，必須先由小河川開始。228、有事者，事竟成；破釜沉舟，百二秦關(guān)終歸楚；苦心人，天不負；臥薪嘗膽，三千越甲可吞吳。229、以誠感人者，人亦誠而應(yīng)。230、積極的人在每一次憂患中都看到一個機會，而消極的人則在每個機會都看到某種憂患。231、出門走好路，出口說好話，出手做好事。232、旁觀者的姓名永遠爬不到比賽的計分板上。233、怠惰是貧窮的制造廠。234、莫找借口失敗，只找理由成功。（不為失敗找理由，要為成功找方法）235、如果我們想要更多的玫瑰花，就必須種植更多的玫瑰樹。236、偉人之所以偉大，是因為他與別人共處逆境時，別人失去了信心，他卻下決心實現(xiàn)自己的目標。237、世上沒有絕望的處境，只有對處境絕望的人。238、回避現(xiàn)實的人，未來將更不理想。239、當你感到悲哀痛苦時，最好是去學些什么東西。學習會使你永遠立于不敗之地。240、偉人所達到并保持著的高處，并不是一飛就