《物联网工程实训教程》习题与思考题答案

物联网工程实训教程习题与思考题答案第1章答案1第2章答案3第3章答案5第4章答案5第5章答案7第6章答案9第7章答案10第8章答案11第9章答案13第10章答案15第11章答案18第12章答案20第13章答案23第14章答案24第1章答案1-1 无线传感器网络的定义和作用是什么？答：无线传感器网络(Wireless Sensor Network，WSN)是由密集部署于监控区域内的微型传感器节点组成的一种无中心节点的全分布系统。这些低成本、低功耗、具有感知、数据处理和通信能力的节点通过无线信道相连，自组织构成了网络系统。传感器节点借助于其内置的形式多样的传感器，探测包括温度、湿度、噪声、光强度、等众多人们感兴趣的物理现象。1-2 典型的无线传感器网络节点分为哪几种节点？答：一般包括传感器节点 (Sensor node)、汇聚节点 (Sink node)和任务管理节点。1-3画出TinyOS的层次结构图。答：TinyOS的组件层次结构就如同一个网络协议栈，底层的组件负责接收和发送最原始的数据位，而高层的组件对这些位数据进行编码、解码，更高层的组件则负责数据打包、路由和传输数据。1-4 画出NesC的调用关系。答：NesC的调用关系如下图：1-5 NesC的应用程序分几类？答：NesC的应用程序概括为以下三种类型：1)接口定义文件app.ncc ；2)模块文件app_P.nc或app_M.nc；3)配置文件appC.nc。1-6 Telosb节点由哪些部件组成？答：Telosb节点包括串口转USB编程和数据接口，一个基于IEEE 802.15.4/ZigBee协议，工作在2.4G频段的收发芯片，一个内置的射频天线，一个带有扩展内存的低功耗微处理器以及一些可以选择的传感器等。1-7 查阅资料理解无线传感器的串口通信方法。答：略。1-8 AODV路由的原理是什么？答：AODV是一种按需单路径路由协议。它借用了按需路由协议DSR 中的路由发现和路由维护过程，以表驱动路由协议DSDV 的逐跳（Hop-by-Hop）路由、顺序编号和路由维护的周期更新机制。只有在需要时才去寻找路由，只有当源节点需要一条通往目的节点的路径时，它才在网络中发起一次路径发现过程。路径建立以后由维护程序进行维护。第2章答案2-1 什么是NS2？NS2能实现哪些功能？答：（1）NS2的英文全称是Network Simulator version 2，它是一种面向对象的网络仿真器，本质上是一个离散事件模拟器。它本身有一个虚拟时钟，所有的仿真都由离散事件驱动的。（2）NS2能实现的功能网络拓扑的动画演示，对有线和无线网络多种协议的仿真，对丢包率、吞吐量、抖动率、端到端时延等网络性能参数的记录和分析、绘图等。2-2 NS2有哪些功能模块和仿真元素？答：（1）NS2的功能模块事件调度器、节点、链路、代理、分组、应用层、数据记录、动画演示、数据分析、绘图工具。（2）NS2的仿真元素网络拓扑： 链路：连接器、分类器； 节点：TCP代理，发送代理有：TCP，TCP/Reno，TCP/Vegas，TCP/Sackl，TCP/FACK，TCP/FULLTCP等；接收代理有：TCPSINK，TCPSINK/DELACK，TCPSINK/SACK1，TCPSINK/SACKl /DELACK等。此外，还提供有UDP代理及接收代理Null、Loss Monitor。路由协议：静态、动态和会话三种单播路由策略。链路的带宽、时延和丢弃模型：Drop-tail（FIFO）队列、RED缓冲管和CBO。各种公平队列如FQ、SFQ和DRR等。通信量的仿真：FTP；Telnet。此外，NS2提供了EXPOO、POO、CBR和Traffic Trace四种不同类型的通信量产生器。2-3 NS2的仿真流程是什么？涉及哪两个层次？答：（1）NS2的仿真流程（2）NS2的仿真层次NS2仿真分两个层次： 基于OTcl编程的层次，利用NS2已有的网络元素实现仿真，无需修改NS2本身，只需编写OTcl脚本； 基于C+和OTcl编程的层次，如果NS2中没有所需的网络元素，则需要对NS2进行扩展，添加所需网络元素，即添加新的C+和OTcl类，编写新的OTcl脚本。2-4 生成Tcl脚本的方式有哪两种？答： 使用脚本编辑器（如PSPad）手工输入进行编写； 使用网络脚本生成器（如NSG）自动生成Tcl脚本，若需要进一步调整，再进行手工修改。2-5 什么是NSG？如何使用NSG2进行仿真？答：（1）NSG是一个专为NS2所设计的网络脚本生成器。（2）使用NSG2进行仿真的方法，见具体实验内容。2-6 NS2仿真后会产生哪些档案？这些档案有什么作用？该如何进行分析？答：NS2仿真后主要产生nam文件和trace文件：nam文件：使用nam工具对仿真结果进行动画演示，主要观察网络的拓扑结构、网络的组网过程、节点加入网络的过程。trace文件：使用gawk工具对仿真所得的trace文件进行分析，计算并分析丢包率、吞吐量、抖动率、端到端时延等网络性能参数。使用gnuplot工具将仿真所得到的参数绘制成图形，更加直观地进行分析。2-7 在物联网的理论研究和实际应用中，NS2能起到什么样的作用？答：此题无标准答案，可从以下方面思考：（1）理论研究：物联网建模，物联网环境下新的网络模型、网络协议的模拟仿真。（2）实际应用：物联网感知环境下的网络设计。第3章答案3-1. Windows Azure提供了哪几种存储方式？本实验中使用了哪种方式？为什么选择这种存储方式？答：Windows Azure主要提供了四种数据存储方式以满足应用程序的不同需求，这四种存储方式分别为Blob、Table、Queue和Drive(是Windows Azure为了提升兼容性而提供的一种存储方式，其底层实现实际上就是Blob的一种)。本实验使用了Blob，因为Blob方式是专门为存储大型的二进制对象而设计，如图片、视频和音乐文件等。3-2Windows Azure提供的存储服务和数据库系统提供的存储服务有何不同？答：Windows Azure 提供的存储不是一个关系型数据系统，并且它的查询语言也不是SQL，它主要被设计用来支持建于Windows Azure上的应用，它提供更简单容易扩展的存储。第4章答案4-1射频识别（RFID）系统由哪些组成？答：射频识别（RFID）系统是把内置微芯片的标签（Tag）、标记（Label）、卡（Card）等中储存的数据（UID=Unique Identification唯一标识），通过无线电频率，在阅读器中自动识别。RFID系统的基本目的是通过阅读器（Reader）识别存储在标签中的ID，利用各种方法，把获取的ID使用在适当的目标对象上。 基本工作原理是通过标签天线与阅读器天线，利用无线电波进行通信和接收数据。标签内置的天线接收阅读器发送的电波，标签内置的标签芯片利用接收到的电波（wave）获得驱动电源。获得驱动电源的标签IC对芯片内的信息进行编码，通过标签的天线发送信号。4-2简述HBE-RFID-REX系统功能？答：HBE-RFID-REX的原理部分是基于无线通信方式，学习RFID的标签与阅读器之间的空中接口工作原理。原理部分由编码（Encoding）模块和解码（Decoding）模块，以及3个调制解调模块构成。耦合到具备电源及其他IO的基础板上。4-3 HBE-RFID-REX有哪些模块？答：HBE-RFID-REX系统由编码模块、解码模块、ASK（Amplitude Shift Keying）模块、FSK（Frequency Shift Keying）模块、PSK（Phase Shift Keying）模块、阅读器、LCD模块、X-模块、基础板。4-4 HBE-RFID-REX系统工作流程是什么？答：HBE-RFID-REX原理部分是实现RFID阅读器与标签之间无线通信技术的部分。解码模块和解调模块实现了阅读器的功能，编码模块和调制模块实现了标签功能。载波信号通过代替了天线功能的变压器，传送到标签的调制部分后，进行调制过程。此时，可以通过各端的测试点（TestPoint），对调制部分结构的信号变化进行确认。被调制的信号在解调部分将经过增幅、滤波和再现等模块。此时，通过各端的测试点，可以确认信号的变化过程。被传送的信号在解码模块中确认为最终数据。4-5 HBE-RFID-REX编码原理是什么？答：编码部分对数据进行编码，解码部分由编码模块和解码模块构成。编码部分生成数据，能够生成用于RIFD的编码（Coding）信号的部分。用户直接操作的部分是设置开关（Setting Switch）和指针开关（Cursor Switch）的开关。4-6 HBE-RFID-REX解码步骤有哪些？答：与编码模块有相同的结构。在设置开关中，只有如下的SW被激活，其他处于非激活状态。 SW：选择编码种类 SW：选择调制种类 SW：编码系统重置 把SW设定为8bit时，利用指针开关的数据变更只能为下位的8bit。只有设定为64bit，才可以对全部64bit数据进行变更。4-7 HBE-RFID-REX调制解调由哪些部分组成？答：HBE-RFID-REX调制解调部分由ASK、FSK、PSK调制信号模块，确认标签背散射和电感耦合的数据传输。调制解调的基本模块由时钟发生器生成的时钟，经过增幅、变压器（Transformer），传送到在第二阶段生成标签电源的指示器（Indicator）部分。同时，与从编码模块传送的信号一起被调制。然后，再次传送到变压器第一阶段的调制信号，将进行解调过程。调制和解调过程的方式各由ASK、FSK和PSK构成。4-8 HBE-RFID-REX嵌入式系统由哪些部分组成？答：HBE-RFID-REX为了实现RFID的扩展概念手持阅读器，采用以PXA255处理器为基础的嵌入式系统模块。Intel PXA255处理器由高性能和低功耗的微架构组成。X-Module根据该处理器的应用规格支持系统开发的练习专用（开发用）模块，HBE-RFID-REX整体结构中右侧下端的两个模块，为了使手持阅读器能够实现嵌入式系统，由X-模块和4”LCD模块构成。第5章答案5-1 IEEE 802.15.4技术中物理层和MAC层的作用是什么？答：根据标准的定义，物理层实现了如下功能：信道进行能量检测(Energy Detected)、对收到的包进行链路质量指示(Link Quality Indication，LQI)、接收发送数据、空闲信道评估(Clear Channel Assessment， CCA)等。MAC层的完成如下六个方面的功能：协调器产生并发送信标帧，普通设备根据协调器的信标帧与协调器同步；支持PAN网络的关联(Association)和取消关联(Disassociation)操作；支持无线信道通信安全；使用CSMA-CA机制共享物理信道；支持时隙保障(Guaranteed Time Slot，GTS)与机制；为两个对等的MAC实体提供可靠的数据链路。5-2 ZigBee技术中网络层和应用层的作用是什么？答： ZigBee的网络层基于IEEE 802.15.4 标准负责ZigBee网络的维持及管理，路由路径搜索及设定以及提供上层与下层间的通信接口等作用。 ZigBee 标准化文件中，新定义了可以在网络层和应用层间起接口作用的Application Support Sub-layer (APS)层。对于ZigBee设备提供的服务，APS管理记述信息的Binding table，肩负最终应用层间数据接收发送的作用。5-3 RSSI定位的原理是什么？ 答：所谓RSSI（Received Signal Strength Indicator），指对周围节点将传输的数据的电波强度进行测定的值。依据节点间的坐标和信号强度及以下公式可以计算出实际距离。RSSI=(10nlgd+A)上式中：RSSI值为在工作信道上开始接收数据包后，8个符号周期(symbol period)中测得的信号能量平均值，它被转换为一个8bit二进制数添加到数据包中向上层传输；d为发射节点与接收节点之间的距离，单位为m；n反映了在具体的传播环境下信号能量随收发器间距离增加而衰减的速率，为了简化运算，实际写入定位引擎的n值是通过查表得到的整数索引值，具体可参考数据手册；A为天线全向模式下距发射节点1m处接收信号的RSSI绝对值，与信号发射强度有关。A值和n值在程序中采用默认设置。盲节点首先向射频范围内的参考节点广播一系列（程序中为5次）信息(ClusterID:0x0019)，等待一定时间后，盲节点在一跳范围内广播位置请求信息(ClusterID:0x0011)，参考节点收到一系列的Cluster ID为0x0019的消息后将计算RSSI的平均值，然后将自己的坐标和计算的RSSI平均值回复给盲节点(Cluster ID:0x0012)。第6章答案6-1、什么是M2M？M2M架构包含哪五个重要技术部分？答：M2M（Machine/Man-to-Machine/Man）是一种以机器智能交互为核心的、网络化的应用与服务。简单地说，M2M是指机器之间的互联互通。广义上来说，M2M可代表机器对机器、人对机器、机器对人、移动网络对机器之间的连接与通信，它涵盖了所有实现在人、机器、系统之间建立通信连接的技术和手段。M2M 技术综合了数据采集、GPS、远程监控、通信、信息等技术，能够实现业务流程的自动化。M2M 技术使所有机器设备都具备连网和通信能力，它让机器、人与系统之间实现超时空的无缝连接。现有的M2M标准，都涉及5个重要的技术部分：机器、M2M终端、通信网络、中间件、应用。机器机器具备信息感知、信息加工能力，即为M2M(machine to machine)中的machine。M2M终端进行信息的提取，从各种机器/设备那里获取数据，传送到通信网络，有一部分硬件封装了M2M协议。通信网络信息传送的通道，如GPRS，3G网络，因特网。中间件在通信网络和应用间起桥接作用。应用对获得数据进行加工分析，实现预期的功能。6-2、串口通信中用到的RS232串口，我们经常使用的是哪几个引脚？具体作用是什么？答：TXD，RXD，GND。三者组成异步串行通信模式。TXD:数据发送口。RXD:数据接收口。GND:接地。6-3、什么是AT指令？常用的AT指令有哪些？答：AT 命令是用来控制 TE（Terminal Equipment）（如PC等用户终端）和 MT（Mobile Terminal）（如移动台等移动终端）之间交互的规则。常用的AT指令如下：功能AT指令详细拨号命令ATD后面紧跟拨打电话号码挂机命令ATH挂机短消息格式AT+GMGF选择短消息模式（TEXT或PDU）读取短消息AT+CMGR读取短消息新消息提示AT+CNTI选择新消息到来时的提示方式发送短消息AT+CMGS发送短消息TCP/UDP 连接初始化AT+CGDCONT初始化TCP/UDP连接建立TCP/UDP连接AT+IPSTART与设定的IP建立TCP/UDP连接服务器侦听命令AT+IPLISTEN打开服务器侦听功能TCP/UDP 数据发送AT+IPSEND选定链路发送数据TCP/UDP 接收数据缓存查询AT+IPGETDATA查询某链路是否有数据到达TCP/UDP 数据到达指示AT+CIPDATA当有数据到达时可主动上报关闭TCP/UDP连接AT+CIPCLOSE关闭指定的连接第7章答案7-1简述智慧城市的起源和发展。答：智慧城市起源于数字地球。“数字地球”是以地球为对象，以地理坐标为依据，具有多源、多尺度海量数据的融合，能用多媒体和虚拟现实技术进行多维的表达，具有数字化、网络化、智能化和可视化特征的虚拟地球。7-2什么是智慧城市？答：智慧城市是以科学发展观为指导，充分发挥城市智慧型产业优势，集成先进技术，推进信息网络综合化、宽带化、物联化、智能化，加快智慧型商务、文化教育、医药卫生、城市建设管理、城市交通、环境监控、公共服务、居家生活等领域建设，全面提高资源利用效率、城市管理水平和市民生活质量，努力改变传统落后的生产方式和生活方式。7-3简要介绍智慧城市的架构。答：智慧城市的构架可以分为四个部分：感知层、网络层、平台层、应用层。感知层负责收集各类信息。网络层主要实现更广泛的互连功能，能够把感知层感知到的信息无障碍、高可要靠性、高安全性地进行传送。平台层从网络层得到了信息就需要对信息进行智能数据处理，为智慧城市的数据支撑，为业务应用层提供真实的基础数据支持。业务应用层通过大脑的信息处理和智能分析，形成对智慧城市各领域应用的具体解决方案。7-4简述物联网与智慧城市的关系。答：物联网为智能城市提供了坚实的技术基础。物联网为智慧城市提供了城市的感知能力，并是得这种感知更加深入、智能。物联网与智慧城市联系最直观的联系就是M2M。M2M（Machine/Man to Machine/Man）是一种以机器智能交互为核心的、网络化的应用与服务。7-5简述数字城管呼叫中心的总体结构。答：见书7.2.3节。第8章答案8-1 地质灾害预警有何意义?答：从社会效益看，通过区域地质灾害预警工程的实施，对区域地质灾害演化和发生机制有更为清楚的了解，为减灾防灾预案的编制和实施提供科学合理的依据，以确保人民的正常生活和生产秩序，安居乐业和社会稳定。从经济效益看，预警工程的实施，将使地质灾害防治规划和实施做到系统合理，有的放矢，将大大地节省治理费用。从环境效益看，建成现代化的旅游风景区，预警工程的实施，为地质灾害的防治提供了基础，将使地区社会经济开发战略走向可持续发展，地质环境得到合理保护和利用。8-2 野外信息采集和发送系统组成框图?答：8-3 北斗卫星导航系统有哪些功能?答：快速定位：北斗导航系统可为服务区域内用户提供全天候、高精度、快速实时定位服务。简短通信：北斗系统用户终端具有双向数字报文通信能力，注册用户利用连续传送方式可以传送多达120个汉字的信息。精密授时：北斗导航系统具有单向和双向两种授时功能。根据不同精度要求，利用授时终端，完成与北斗导航系统之间的时间和频率同步，提供100ns（单向授时）和20ns（双向授时）的时间同步精度。8-4 地质灾害软件管理中心组成框图？答：8-5 滑坡监测数据处理系统各模块的主要功能？答：数据录入维护模块：用于输入或修改各类数据；数据查询模块：用于筛选用户需要的数据，生成数据曲线、统计变形量；数据处理模块：打印滑坡或监测点信息，分类打印监测数据或监测仪器、人员、仪器生产厂商等辅助性信息，主要是报表和图形的生成与输出，数据的导入与导出；数据维护模块：数据库的加密与解密，用户管理等8-6 灾害监测系统存在哪些不足?应如何改进？答：（1）增加传感器的种类与数量，扩大监测内容滑坡远程监测系统可以进一步引入深部位移计测量深部位移，并且将GPS测量的地表三维位移量通过北斗系统传输，增加滑坡灾害分析的参考数据。在目前滑坡远程监测系统通过测试的条件下，扩充监测内容在数据传输方面没有太大难度。（2）扩大监测范围，实现多区域联合测试在多个区域进行测试，并回传数据。这种情况下，涉及多套野外信息采集发送系统的时间同步的问题，北斗卫星导航定位系统具备授时功能，随着北斗系统的稳定与完善，时间同步并不难解决。第9章答案9-1智能电网的三层体系架构及各层功能分别是什么？答：感知层包括感知控制子层和通信延伸子层。智能电网通过感知控制子层实现各环节电气量、非电气量、微环境等信息的采集，并通过通信延伸子层接入物联网的网络层。网络层包括接入网和核心网，实现感知层与应用层间的信息传递、路由和控制。鉴于智能电网对数据安全、传输可靠性及实时性的严格要求，物联网的信息传递、汇聚与控制主要依托电力专用通信网实现，在不具备条件或特殊条件下也可借助公网。应用层包括应用基础设施/中间件和各种应用。应用层通过先进的信息分析处理技术实现智能电网智能化的决策、控制和服务。9-2“统一坚强智能电网” 四个体系分别是什么？答：“四个体系”指:电网基础体系，技术支撑体系，智能应用体系和标准规范体系。 电网基础体系是坚强智能电网的物质载体，是实现“坚强”的重要基础;技术支撑体系是先进的通信、信息、控制等应用技术，是实现“智能”的技术保障;智能应用体系是保障电网安全、经济、高效运行，提供用户增值服务的具体体现;标准规范体系是指技术、管理方面的标准、规范，以及试验、认证、评估体系，是建设坚强智能电网的制度依据。9-3智能电网用电环节支撑技术有哪些？ 答：1） 智能计量：包括先进的微传感器技术、远程抄表设备、监测系统和负荷管理技术等实现电网故障检测、电力消费预测、电力系统互动自动控制管理等。2） 需求侧管理：大大地改变用户的用电行为，客户的各种要求也可以通过需求侧管理得到满足，要求电力公司具有各种增值服务能力。3） 智能电器：智能温度调节器、智能开关、智能用电器等的采用将吸引各种产品制造商参与进来。9-4简述智能用电系统信息流程 答：9-5简述微电网定义答：微电网是一种由微型电源和负荷共同组成的系统，它可同时提供电能和热量；微电网内部的电源主要由电力电子器件负责能量的转换，并提供必要的控制；微电网相对于外部大电网表现为单一的受控单元，并可同时满足用户对电能质量和供电安全等方面的要求。9-6微电网与传统集中式能源系统相比优势有哪些？答：1) 微电网接近负荷, 线损显著减少, 建设投资和运行费用较省。2) 分布式能源具备发电、供热、制冷等多种服务功能, 可实现更较高的能源综合利用效率。3) 有利于各类可再生能源( 太阳能发电、风力发电、生物质发电等) 的利用, 减少了排放总量、征地、电力线路走廊用地和高压输电线的电磁污染, 缓解了环保压力。4) 可以解决部分调峰和备用问题, 做到与季节性和地域性的电力需求变化相适应, 使得电力系统的经济性和安全性达到最佳平衡。5) 可以提高供电可靠性、供电质量和电网的安全性。6) 发展微电网技术可形成和谐多元化的电网格局。第10章答案10-1 智能交通系统的简称是什么？答：ITS(Intelligent Transportation system)10-2 车联网指的是什么？答：车联网是物联网的重要应用分支，是指装载在车辆上的电子标签通过无线射频等识别技术，实现在信息网络平台上对所有车辆的属性信息和静、动态信息进行提取和有效利用，并根据不同的功能需求对所有车辆的运行状态进行有效的监管和提供综合服务。10-3 车联网的体系架构是什么？答：见表10-1。 结构 硬件 软件 协议 调试 知识点服务层车载导航仪、ETC主控芯片云计算嵌入式网络层以太网控制芯片 以太网GPRSTCP/IP网络协议控制层 感知层RFID、GPS、传感器GPS接收驱动GPS技术RFID10-4 车联网的研究领域和意义是什么？答：研究领域：不停车收费 ( Electronic Toll Collection，ETC ) 系统、全球定位系统GPS(Global Positioning System)。意义：1、缓解交通压力； 2、车联网发展具有极大的收益潜力； 3、车联网能够改变多个领域的生产和生活方式。10-5 车载导航GPS主要有哪些功能？答：1、定位功能 通过接收GPS卫星信号，可以准确地定出其所在的位置，并可以在地图上相应的位置用记号标记出来。同时 GPS 还可以取代传统的指南针显示方向，取代传统的高度计显示海拔等信息。 2、导航功能 用户在车载 GPS 导航系统上任意标注两点后，导航系统便会自动根据当前的位置为车主设计最佳路线，包括最快的路线、最简单的路线、通过高速公路路段次数最少的路线等供车主选择。3、语音提示功能 如果前方遇到路口或者转弯，系统自动给出转向语音提示，以避免车主走弯路。能够提供全程语音提示，驾车者无需观察显示界面就能实现导航的全过程，使行车更加安全方便。 4、信息查询功能 车载系统均配备电子地图。电子地图含有全国的各大省会城市及各中小城市，驾车者可以随时查看任一地点的交通、建筑、旅游景点、宾馆、医院等情况。 5、测速功能 通过对 GPS 卫星信号的接收计算，可以测算出行驶的具体速度，比一般的里程表准确很多。 10-6 车载导航系统硬件平台结构是什么？答：如图10-1：图10-110-7 简述本系统的软硬件选型。答：车载嵌入式操作系统的选择：综合考虑车载环境的特殊性、电子地图软件的支持性和嵌入式操作系统软件开发难度，Windows CE 是个较适合的选择。 系统开发环境的选择： 本系统使用的 Platform Builder 5.0 是微软公司提供的基于 WinCE5.0 平台下嵌入式操作系统定制的集成开发环境。 嵌入式微处理器的选择：本系统采用ARM作为嵌入式微处理器。10-8 车载导航系统硬件有哪些模块？答：系统硬件主要有：触摸屏、音频输入输出、GPS天线、SD卡、Nand Flash、SD RAM、USB接口、RS232串口、以太网接口。10-9 画出GPS数据提取算法的流程图答：如图10-2：图10-210-10 GPS数据提取算法包括那几个部分？答：GPS 数据提取算法主要包括以下几个部分：初始化、接收 GPS 数据、GPS 信息处理、超时处理判断等。第11章答案11-1简述智慧校园的体系结构。答：一是只能教育管理体系，另一是智能化的教学环境。11-2通过你经历的校园，谈谈数字校园的发展历程。答：略。11-3智能化教育环境是怎样的？答：智能化教育环境是指校园内楼宇智能化和安防智能化。11-4简述智能教育管理体系。答：智能教育管理系统是由数据服务系统，网络通信系统以及智能终端系统共同构成的。数据服务系统包括用户信息数据库和用户信息管理服务器以及图书借阅管理、校内消费管理等各类应用服务器及其相应的应用数据库、数据备份服务器，主要用于智能校园系统中用户基本信息的存放与管理、师生学习和工作中相关信息的管理及其处理以及用户基本信息、用户个人账户信息、图书借阅信息、多媒体教室和实验室使用信息、校内消费信息等数据的备份；网络通信系统包括互联网、校内无线通信网和移动通信网组成，主要用于智能数字校园相关数据信息的交换与实时通信等。智能终端系统包括具有SIM卡的智能终端，标签识别器，主要用于实时采集存储在手机SIM卡中的用户信息。这样，通过师生手机SIM卡提供的统一用户识别机制，可方便地实现智能终端校园系统内各类数据信息的高效管理与校内共享以及现有各类信息管理系统、数字化办公系统的集成11-5智慧校园如何实现绿色低碳、节能减排？答：通过相关的控制器，如载波电器控制器，家电自动监测控制器来有效的控制电视机、计算机、音响设备、空调以及其他电器设备并可以有效地保证它们的安全。卫生间排气扇控制，水、电、气阀门控制以及自动抄表（水表、电表、气表）等，能保证我们的学习生活的良好和舒适的环境，使得我们的生活更加便捷。总之，通过配电水表、电子煤气表、门磁开关、红外探测器、紧急救助按钮、煤气泄漏报警器以及其他传感器等等来实现校园管理中心对每一住宿师生的安全监控。11-6发挥你的想象力，探讨未来有可能出现在校园里的智能设备有哪些？它们能给我们带来怎样的方便。答：略。第12章答案12-1 什么是智能家居？答：智能家居，也称智能住宅，在英文中常用Smart Home。与智能家居含义相近的还有家庭自动化（Home Automation）、电子家庭（Electronic Home）、数字家园（Digital Family）、家庭网络（Home Networking）、网络家居（Network Home）和智能家庭/建筑（Intelligent Home/building）,在我国香港、台湾等地区还有数码家庭、数码家居等称法。通俗地说，智能家居是利用先进的计算机、嵌入式系统和网络通讯技术，将家庭中的各种设备(如照明系统、环境控制、安防系统、网络家电)通过家庭网络连接到一起。一方面，智能家居让用户有更方便的手段来管理家庭设备，比如，通过无线遥控器、电话、互联网或者语音识别方式控制家用设备，还可以执行场景操作，使多个设备形成联动；另一方面，智能家居内的各种设备相互间可以通信，不需要用户指挥也能根据不同的状态互动运行，从而给用户带来最大程度的高效、便利、舒适与安全。简言之，智能家居是以住宅为平台，兼备建筑、网络通信、信息家电、设备自动化，集系统、结构、服务、管理为一体的高效、舒适、安全、便利、环保的居住环境。12-2 智能家居实现的功能有哪些？答：智能家居实现的功能可概括为：1）可视对讲、实时监视控制、灯光控制、电动窗帘控制、智能插座控制、红外电器控制、远程电脑控制、电话控制、门禁控制、安防报警、信息发布、背景音乐及多媒体娱乐；2）采用红外无线遥控、GPRS 技术，引入人性化理念，赋予用户更多、更智能的操控方式，外观设计典雅、精致、大方；3）远程监视功能，确保时时获悉家中安全状况，并可监视小区其他活动区域；4）其他功能；12-3 分析智能家居的体系结构。答：智能家居系统通过家庭网络和外部网络来连接家庭设备、家庭网关/家庭服务中心和远程终端三类设备，其结构如下：12-4 智能家居具有什么样的特点？答：智能家庭网络随着集成技术、通信技术、互操作能力和布线标准的实现而不断改进。它涉及对家庭网络内所有的智能家具、设备和系统的操作、管理，以及集成技术的应用。其技术特点表现如下：1） 通过家庭网关及其系统软件建立智能家居平台系统；2） 统一的平台；3） 通过外部扩展模块实现与家电的互联；4） 嵌入式系统的应用。12-5 智能家居有哪些关键的技术？ 答：关键的技术有：家庭网络内部组网技术、家庭网络中间件技术和远程控制技术。12-6 什么是家庭网关？答：作为智能家居系统的核心，家庭网关还没有形成统一的定义。以下列出一些有代表性的定义。Residential Gateway Group将家庭网关定义为：一种简单的、智能的、标准化的、灵活的整个家庭网络接口单元，它可以从不同的外部网络接收通信信号，通过家庭网络传递信号给某个消费设备。借助引入家庭网关的概念，希望能够为集成不同的外部网络和丰富新的应用提供一个有效的途径。Cisco System公司的家庭网关定义是：一个在家庭内的网络化信息设备与智能宽带接入网之间的智能化网关。2Wire公司的家庭网关定义是：一种将家庭网络无缝连接到宽带网络，使所有家庭内连网设备同时享有高速连接的设备。12-7 家庭网络与局域网的区别有哪些？答：家庭网络不同于纯粹的“家庭局域网/家庭内部网络”。人们常提到的“家庭局域网/家庭内部网络”是指连接家庭里的PC、各种外设及与因特网互联的网络系统，只是家庭网络的一个组成部分。12-8 采用中间件设计信息家电可以完成哪些功能？答：首先可以使信息家电具有在家庭网络中宣布自身存在的能力，信息家电可以自动发现网络中存在的设备，其次，信息家电可以相互描述自身所独具的功能，信息家电可以相互之间查询、理解所具有的功能，家庭网络无需人工参与，可以自动完成网络设置，信息家电之间可以进行无缝互操作。12-9 家庭网络内部组网有哪几种？答：当前在家