物联网实验室建设方案及物联网实验教学

物联网实验室建设方案及物联网实验教学广州飞瑞敖电子科技有限公司提纲什么是物联网物联网专业主要课程物联网实验方案物联网课程实验教学物联网实验设备配置FRO物联网实验方案物联网实验举例什么是物联网（1）定义1：由具有标识、虚拟个性的物体/对象所组成的网络，这些标识和个性运行在智能空间，使用智慧的接口与用户、社会和环境的上下文进行连接和通信。

2008年5月，欧洲智能系统集成技术平台（EPoSS）《InternetofThingsin2020》定义2：物联网是未来互联网的整合部分，它是以标准、互通的通讯协议为基础，具有自我配置能力的全球性动态网络设施。在这个网络中，所有实质和虚拟的物品都有特定的编码和物理特性，通过智能界面无缝链接，实现信息共享。

2009年9月，欧盟第七框架RFID和互联网项目组报告定义3：指通过信息传感设备，按照约定的协议，把任何物品与互联网连接起来，进行信息交换和通讯，以实现智能化识别、定位、跟踪、监控和管理的一种网络。它是在互联网基础上延伸和扩展的网络。

2010年3月，我国政府工作报告所附的注释中物联网定义邬贺铨院士：

物联网是互联网的应用拓展，与其说物联网是网络，不如说物联网是业务和应用。什么是物联网（2）来自网站：

物联网是未来发展趋势，可以说如果三五年之后我们不懂物联网，可能就跟现在不会上互联网一样，属于半文盲状态物联网专业主要课程（1）信号分布网络网络终端设备应用服务软件RFID射频识别器件传感器件嵌入式设备WiFi设备网络管理软件网络服务软件行业应用软件DCM信号分布网络(公网)GPRS网络(2G)CDMA网络(3G)LTE网络(4G)各种超3G网络信号分布网络(专网)有线以太局域网WiFi无线局域网主要课程：

物联网技术导论、计算机科学导论、程序设计基础（C语言）、数字电子技术、模拟电子技术、电路分析、数值分析

无线传感器网络、数据结构与算法设计、面向对象程序设计、数据库原理与设计、计算机组成原理、汇编语言程序设计、操作系统、编译原理与设计、软件工程基础、计算机体系结构、计算机网络、微机接口技术、信号与系统、自动控制原理

微控制器接口技术、计算机图形学、人工智能基础、嵌入式系统、多媒体技术、网络信息安全、软件体系结构、分布式计算原理与应用、Web软件技术、EDA技术物联网专业主要课程（2）核心技术：电子技术、计算机技术、通信技术物联网实验方案（1）--实验箱方案特点：

主要体现传感层；缺乏表现网络层；应用层简单、难以体现复杂的应用；

适合课程基础实验、验证实验、简单编程实验、教师工作量小；

教师参与度低、无法表现物联网的整体架构及开展复杂综合实验；单价1~3万，实验室一次性投入大。物联网实验方案（2）--实验箱方案感知RF-2物联网实验箱全面集成WinCE6.0/LINUX/ANDRO三大平台。通过简单更换核心模块，可以实现对ARM9/ARM11/TICortex-A8等三种主流处理器构架嵌入式教学；

配备全速WIFI/蓝牙系统，RFID，ZigBee摄像头，多种传感器等等；实现了将高端嵌入式教学和无线传感器网络，物联网完美结合。物联网实验方案（3）--实验箱方案实验目标：

理解RFID的基本概念；理解RFID系统设计技术；理解ISO/IEC协议；理解防撞系统；理解RFID应用设计；理解LF工作模式；理解传感器的工作模式；理解无线传输功能组网设计；掌握嵌入式系统下对RFID模块、WSN模块的编程控制；掌握嵌入式系统下对物联网应用系统项目开发设计的技能。

物联网实验方案（4）--体验式实验方案特点：

以模型、沙盘等形式构建的物联网应用场景；

有助于学生了解物联网架构、物联网应用系统、传感器的使用和组网；

系统各节点及控制设备采用低压供电或电池供电，与实际有差异；

不适合技术细节教学及大班教学，学生参与度有限，适合于体验式教学。物联联网网实实验验方方案案（5）--体验验式式实实验验方方案案物联联网网智智能能家家居居应应用用沙沙盘盘宣传语：：物联网应应用体验验沙盘套套件：巧巧妙地将将多种传传感器和和无线SOC等，布设设在精致致的实景景沙盘和和模型上上面，能能够生动动、形象象、快速速、准确确的展示示物联网网在多个个领域的的应用，，达到有有效展示示物联网网技术与与各行业业相结合合所带来来的广阔阔应用前前景物联网实实验方案案（6）--体验式实实验方案案智能交通通物联网网宣传语：：通过微缩缩模型实实现轨道道交通的的智能化化建设和和管理物联网实实验方案案（7）--整体式实实验方案案特点：以物联网网的网络络为核心心，通过过有线局局域网络络、无线线局域网网覆盖物物联网实实验室及及其周边边区域，，将专业业课程实实验箱（（套件））和综合合应用实实验箱统统一接入入网络，，构成完完整的物物联网工工程平台台；全全面体体现物联联网三个个层面（（应用层层、网络络层、感感知层））、开方方、标准准化的物物联网工工程实验验平台物联网实实验方案案（8）--整体式实实验方案案物联网实实验方案案（9）--网络层组组网方式式网络层主主要组网网方式：：有线、、无线（（移动公公网、WiFi、ZigBee？）基于移动动互联网网的数据据传送基于短信信的数据据传送物联网实实验方案案（10）--网络层组组网方式式基于WiFi的物联网网组网物联网实实验方案案（11）--网络层组组网方式式比较移动通信运营商无线局域网WiFi光载无线局域网覆盖范围覆盖范围大模拟光纤覆盖200~5000米；远端射频单元无线覆盖50~100米；满足实验室网络覆盖需要安全性属于公用网络，受运营商限制，安全性较低信号可测、可管、可控，中央集中管理，安全性高设备投入1、采用GPRS卡，设备投入费用较小2、自建基站，设备投入昂贵实验室铺设光纤和远端节点，初期成本较高，可支持通用WiFi设备接入运行费用长期依赖移动运营商和实验设备提供商，长期成本高内部局域网，无需支付费用，运行成本极低网络速度低高，802.11g:54Mbps、802.11b:11Mbps网络扩展扩展需要添加设备、不方便内部局域网、扩展方便实验灵活性不灵活灵活、支持通用WiFi设备接入物联网课课程实验验教学（1）掌握物联联网体系系结构、、网络布布局、设设备使用用、设备备安装、、设备维维护、（（网络设设备、终终端设备备）、单单片机及及接口设设计、应应用软件件开发掌握的主主要技能能：1、物联网网系统整整体架构构：三个层次次：应用用层、网网络层、、传感层层各个层次次功能、、包含的的技术以以及相互互之间的的关联关关系2、传感层层：已知、未未知数据据采集（（传感器器、条形形码、二二维码、、RFID射频识别别）；有线传感感网（RS232、RS485设备联网网）；无线传感感网（ZigBee、无线数数传、无无线射频频识别、、蓝牙））传感设备备（条码码扫描仪仪、RFID读卡器、、各类传传感器、、POS机等）；；嵌入式计计算机技技术：单单片机设设计、嵌嵌入式开开发、接接口电路路设计物联网课课程实验验教学（2）3、网络层层：有线网络络（Internet有线网络络）无线网络络（WiFi无线局域域网、移移动通信信无线公公共网络络）网络设备备（有线线路由器器、有线线交换机机、WiFi无线接入入点）网络拓扑扑结构网络设备备安装网络施工工网络管理理、维护护4、应用层层：系统软件件（操作作系统、、数据库库、服务务器软件件）应用软件件（网络络浏览器器、物流流管理软软件、工工业控制制软件））软件操作作、使用用及维护护软件开发发：应用用软件设设计、中中间件设设计、数数据库应应用物联网课课程实验验教学（3）--（网络层层）网络拓扑扑结构、、网络布布局、设设备使用用维护物联网课课程实验验教学（4）--（传感层层：ZigBee）ZigBee：低速、、短距离离无线网网络协议议，底层层由协议标准准规范。。特色：低速、、低耗电电、低成成本、支支持大量量网络节节点、支支持多种种网络拓拓扑、低低复杂度度、快速速、可靠靠、安全全。物联网课课程实验验教学（5）--（传感层层：RFID）RFID：一种无无线通信信技术，，通过无无线电讯讯号识别别特定目目标并读读写相关关数据，，RFID技术应用用广泛，，如：图图书馆，，门禁系系统，食食品安全全溯源等等

频率读取距离应用LF125khz10cm动物识别、防盗HF13.56Mhz1m交通卡、校园卡UHF900Mhz~7m供应链、商品标签μwave2.4Ghz10m交通收费物联网课课程实验验教学（6）--（传感层层：无线线数传））433MHz无线数传传：抗干干扰能力力强、抗抗衰减性性好、传传输速率率低、覆覆盖范围围大、网网络结构构简单；；

微网网高通WiMi-net：基于最底底层的射射频芯片片实现的的一种自自组网无无线通讯讯系统物联网课课程实验验教学（7）--（传感层层：硬件件电路））单片机技技术：硬硬件电路路、底层层编程接接口技技术：数数据接口口、通信信接口物联网课课程实验验教学（8）--（应用层层）应用层：：信息处处理、人人机交互互，提供供各种特特定服务务。主主要技术术：软件件技术、、数据库库技术、、数据分分析技术术、智能能控制物联网课课程实验验教学（9）--（中间件件1）中间件：：位于平台台（硬件件和操作作系统））和应用用之间的的通用服服务物联网实实验设备备配置（1）--网络层实实验设备备有线网络络设备：：路由器器、交换换机无无线网网络设备备：WiFi无线接入入点、GPRS通信模块块物联网实实验设备备配置（2）--传感层实验设备无线传感网（ZigBee）射频识别（RFID）无线数传

（433MHz）传感层底层综合设计

（MCU+传感器）物联网实验设设备配置（3）--嵌入式实验设设备8/16位MCU：数据采集、处处理及数据上上传，与传感感器接口、与与传感层网络络接口，一般般不嵌入操作作系统重点：硬件电路设设计、底层程程序开发（汇汇编语言、C语言）、单片片机接口32位单片机（ARM）：传感层数据据网关、传感感层终端设备备，一般内置置操作系统，，结构复杂重点：硬件设计、、固件设计、、应用软件设设计（Linux、Android）8/16位MCU32位MCU物联网实验设设备配置（4）--教师参与实验验室建设方式：1、教师开发配配套实验设备备：难度较大大、周期较长长、经费难以以保证；2、教师参与实实验设备供应应商的设备开开发（如应用用软件的开发发）：难度小小、周期短、、经费可以包包含在设备采采购预算中；；

好处：：1、对教师有利利：提高教师师专业水平2、对学校有利利：节约设备备经费、避免免设备采购的的盲目性3、对学生有利利：老师水平平的提高，学学生直接受益益应用层传感层资产管理环环境监测工工业信息化。。。。。。。。网络层远端天线200~5000米50~100米WiFi传感器WiFi/RFID读卡器WiFi条形码扫描仪ZigBee/WiFi●以光载无线交交换机为核心心●以工程实践为为背景●全面体现物联联网三个层面面●开放、标准化化的物联网工工程程实实验平台FRO物联网实验方方案（1）--物联网工程信信息平台FRO物联网实验方方案（2）--物联网实验室室整体架构FRO物联网实验方方案（3）--传感层实验分布天线实验验有线、无线混混合组网实验验无线网络实验验跨网段网络实实验FRO物联网实验方方案（4）--网络层实验FRO物联网实验方方案（5）--应用层实验无线传感网+无线局域网络络+有线局域网FRO物联网实验