物联网管理与工程实验平台建设项目设计方案Word文档格式.docx
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础单项实验、综合性实验、应用实验以及相关科研项目的研发工作。
2、技术方案
物联网中一个关键的环节是公共网络以下具体的“物”与电脑之间的无线信息
采集和传输。
这包括感知信息的传输和反馈指令信息的传输。
显然，无论是超级计算
机、移动通信网、传感器网络或是射频识别系统本身，都不能单一满足物联网信息传
输和处理的需要，它们中的任何一个都不能代表物联网。
物联网不应该是一个单一性
质的网络，而是可以包括WIFI设备、电子条码、无源射频标签、各种传感器、有源
射频标签、2G/3G手机、各种通信公网和超级计算机等在的综合组合。
经过考查调研，目前通过光载无线通信ROF技术，利用光载无线交换机，通过模
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拟光纤通信及射频交换技术实现了无线信号源的传输、分布、交换与控制，是一种较
好的实验室平台解决方案。
这种技术方案提高了物联网信息平台的安全性，可靠性，
灵活性和可扩展性，将交互式宽带无线物联网应用到各个领域，拓宽了物联网信息平
台的服务容。
光载无线交换机的主要功能有：
•
置10/100Mbps路由器，能自动分配局域网地址、支持端口镜像、网络
自防御、智能过滤、流量控制；
支持IP限速、上载单独限速和下载单独
限速等；
置2-8个WiFi信号源，提供802.11b、802.11g标准接入；
支持无线
接入加密和VLAN；
将WiFi射频信号通过光纤分布200~4000米，大大扩大WiFi无线局域网
的覆盖围；
具有射频交换功能；
无线接入点的集中配置和管理；
远端天线的功率控制；
WiFi接入点的频道自动分配；
接入设备在远端天线间漫游时，实现无缝切换；
移动信号本地连接，通过添加选配模块可支持2G/3G/4G/WiFi混合信号
分布，可以把3G信号通过光纤传输再发射出去。
采用光载无线交换机的系统技术特点主要是：
光载无线交换机完成主要信号处
理，其集中管理简单易行，功能强大；
系统主要部件集中于光载无线交换机，安全性
和可靠性得到极大增强；
远端天线极为简单，其安装，维修和保养非常方便；
不同网
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络协议可共存于同一系统，加强网络间的互通性，降低建设成本；
网络的升级与扩容
简单方便，可任意附加各类增值业务。
3、实验容和适用专业
物联网工程信息平台除了为各个实验室功能模块提供统一的网络平台及实验数
据处理及软件存储服务外，本身还可支持以下实验课题：
（二）物联网应用数据中心
由性能先进的服务器、数据库系统及网络管理软件组成，实现相关行业物联网应
用软件的网络应用及数据库支持，并能将相关数据信息传输到互联网上，支持物联网
应用设计以及数据管理、页面分类管理、用户管理等。
该功能主要通过校企合作开发行业物联网实时数据库系统及物联网信息服务来
实现。
物联网数据中心负责整个实验室的信息流存储和处理，采用双服务器冗余解决方
案，支持千兆以太网接入，UPS电源保证停电中也能是中心正常工作。
通过千兆以太
网交换机连接物联网工程信息平台和校园核心服务器，实现实验室与校园网的连通，
远程用户可授权访问实验室数据。
（三）物联网基础实验室
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序号
实验项目
适用专业
备注
有线局域网组网实验
物流管理
电子商务
信息管理与信息系统
信息与计算机科学
工程管理
电子信息工程
计算机科学与技术
无线局域网组网实验
有线和无线局域网混合组网实验
物联网工程信息平台组装实验
5
物联网工程信息平台测试实验
6
无线网络信号分布实验
7
物联网信息平台的管理与配置实验
8
数据服务器管理与配置实验
9
物联网网络编程实验
10
物联网WEB服务器设计实验
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物联网远程访问及控制实验（B/S模式）
能展示RFID系统基本运作原理，并对于感测距离、讯号干扰、读取正确性进行
相关实验；
对于工作在不同频率的Tag资料写入、读取以及其他Tag控制机制实验。
旨在给学生以具体的真实的系统感性认识，加强学生对RFID系统原理的理解和认识，
更好掌握RFID技术，增强技术应用能力，为物联网应用领域的管理与工程研究提供
一个基础平台。
能进行无线传感器网络的组建、无线信号收发实验、传感器信息采集实验、传感
器控制等的基础实验。
并能通过不同传感器的特性和不同网络的组成形式，开发出更
多实用性强的物联网应用模式。
具有3G及周边技术综合教学科研开发功能。
可以真正支持通话、视频、语音类
的3G应用开发项目。
采用业界已开发的广泛用于高校教学科研的各种物联网实验箱系统，组成基础实
验室。
主要包括以下三个组成部分。
（1）物联网射频识别（RFID）实验箱
主要组件包括：
处理器；
低频、高频、特高频以及微波RFID模块；
各频率配套
标签；
实验箱通信接口；
板载键盘，LED数码管；
LCD显示屏等。
配备RFID教学实验软件，直观的感受RFID的应用，包括低频，高频，特高频，
微波段RFID的读卡操作，高频RFID的写操作，修改密码等操作。
具备完整的模块API接口，支持应用层的二次开发。
（2）无线传感器网络（WSN）试验箱。
支持工作协议802.15.4ZigBee2007/PRO协议栈的天线射频板；
支持CCDebugger仿真器，同时支持ZigBee和RF4CE协议，兼容TISmartRF05EB
的全功能扩展板；
支持CCDebugger仿真器，同时支持ZigBee和RF4CE协议，兼容TISmartRF05EB，
板载温敏电阻，可外接多种传感板的传感器底板；
配备黑白TFT液晶板、高精度温湿度传感板、3D加速度传感板、车位传感器、人
体传感板、火焰传感器、可燃气体传感器等传感实验件；
配有教学软件资源；
提供完整的ZIGBEE协议源代码，支持二次开发。
（3）3G物联网实验箱
包括核心板、3G芯片、真彩LED显示屏、存、外部存贮、网络设备、电源管理
等基本构成；
接口板：
RS232接口、TTL电平UART接口、SPI总线接口、IIC总线接口、ADC、
SD卡接口、TVS-Video接口、CVBS视频接口、MiniUSBOTG接口、USBHOST接口、
RGBLCD接口、网络接口、喇叭和耳机接口、WIFI接口、GPS模块接口等构成
多路输入和输出的音频设计，与GSM模块构成完美Phone解决方案
同时支持GSM/GPRS模块SIM300板载接口与3G模块接口
手机键盘设计
模块用工业接口设计在开发板上适合教学和产品研发
提供Android系统、linux系统和WindowsCE系统软件资源
提供大量综合Demo及其源代码，免费配备基于Android的实验指导书、使用指
导书、硬件原理图，免费提供丰富的资料库
RFID
试验箱
实验一、低频RFID实验
实验二、高频RFID实验
实验三、超高频RFID实验
实验四、有源微波RFID实验
实验五、端口操作实验
实验六、中断操作实验
实验七、时钟操作实验
实验七、看门狗操作实验
实验八、定时器A操作实验
实验九、USART通信模块实验
实验十、数码管驱动芯片ZLG7290实验
实验十一、扫描键盘实验
实验十二、LCD液晶屏操作实验
实验十三、铁电存储器操作实验
实验十四、温度传感器DS18B20实验
实验十五、RTC实时时钟操作实验
信息管理与信
息系统
信息与计算机
科学
计算机科学与
技术
WSN
实验一、ZigBee无线传感网的搭建和抓包测试实验
实验二、IAR开发环境的搭建及CC2530单片机程序
编程实验
实验三、BasicRF点对点通信实验
实验四、Z-Stack点对点通信实验
实验五、Z-Stack星状网络通信实验
实验六、Z-Stack树状网络通信实验
实验七、无线传感器网络实验-温湿度传感器
实验八、无线传感器网络实验-车位传感器
实验九、无线传感器网络实验-3D加速度传感器
实验十、无线传感器网络实验-可燃气体传感器
实验十一、无线传感器网络实验-人体传感器
（四）智能物流实验室
基于物联网网络信息平台，综合RFID技术、无线WiFi技术、GPS/GIS技术和无
线传感器网络技术等的实验设备以及行业应用管理系统软件构成，形成直观和形象的
应用场景，模拟从采购入库、存储管理到出库包装、运输监控的完整物流流程，让学
习者充分体验和感受物联网在物流中的应用，通过实训和课题创新达到提升综合运用
和管理水平的目的。
能使学生通过智能化物流基本容的学习和实践，实现对物联网技术及其应用于
智能化物流的基础知识的学习和理解，并进行小项目的实训开发；
能兼容第三方实验
管理系统进行有效管理，并预留接口可供师生进行二次开发，提高实验室的可扩展性。
其中：
（1）智能仓储管理能实现基于物联网的自动入库管理系统、储存系统和分拣系
统的应用环境实验。
实现到货检验、货品分类、入库管理、订单处理、货物分拣、出
库管理、库存管理、仓库结算、人员管理、资产管理、环境监测等功能。
（2）物流运输系统管理能实现：
货物数量监控、运输环境监控、车辆定位、车
载数据显示、3G数据传输、监控端数据显示等功能。
（1）仓储管理系统
围绕超高频RFID技术和物联网信息平台这两个核心，通过电子标签实现产品的
自动识别，利用无线WiFi物联网络获取产品原始信息并在自动生成入库清单，紧密
结合WMS系统，实现货品自动分配储位，自动搬运，以及智能化分拣等功能，提高仓
储配送管理的自动化和智能化水平。
实验系统主要包括数据查询模块、基础数据模块、入库模块、出库模块、盘点模
块、门禁管理模块、设备管理模块、环境监测模块、人员管理模块、智能管理分析模
实验十二、无线传感器网络实验-火焰传感器
3G
物联网试验
箱
实验一、Android系统的烧写
实验二、Uboot配置编译
实验三、Linux内核配置编译
实验四、Android开发环境建立
实验五、Android编译、模拟、文件系统制作
实验六、Android重要功能试验
实验七、Eclipse的安装和使用
实验八、Googlemap地图应用和开发实验
块和货位管理模块。
整体拓扑如下图：
①数据查询。
数据查询可提供不同的物流仓储子模块信息，了解整个物流仓储实
训过程中的所有信息动向，从整体上对智能化物流仓储的流程工作进行理解和掌握。
②基础数据。
基础数据模块包含仓库、货架、货位、托盘、供应商等基础数据信
息。
可以在实验过程中增加、删除或者修改相关信息。
③入库。
入库模块包含采购、入库作业、做托上架等数据添加和修改功能、其组
托与上架功能可实现系统自动完成。
④库存盘点。
根据仓库作业的实际情况，盘库方式选择循环盘库方式，为仓库按
照存储货物的不同分区，在每个分区选择冻结盘库方式，即分区盘库时，不允许
货物进、出此分区。
工作人员持手持设备，按工号下载盘点任务，把货物和货架位置
进行扫描，系统自动核对，每个分区盘库完成后生成分区盘库清单，整个仓库盘库完
成后生成仓库盘库清单。
⑤出库。
接到订单后，由多订单组成出库任务单，下发指令到操作人员中。
操
作人员根据该计划的拣货单进行拣货和包装，将货物运送至出库区待扫描，扫描经经
系统确认后，允许出库，运送货物出仓库完成出库流程。
⑥门禁及人员管理。
实现对操作人员的信息管理，入库区、存储区、出库区、运
输区均配置相应的信息读取设备，通过扫描人员信息以确保正确的操作。
⑦设备管理。
设备管理模块提供对各区设备信息增加修改等操作，并可查询设备
使用情况。
⑧环境监控管理。
系统集成环境监测功能，各个区域的传感器的数据实时记录在
系统里面，传感器报警次数将会直接影响仓库环境良好率指标。
传感器管理：
运行情况：
报警分析：
⑨智能管理分析
智能分析管理模块提供库存管理、KPI绩效考核分析、客户分析三大子模块。
库存管理：
客户分析：
KPI分析
（2）物流运输系统信息处理
通过对智能化运输管理的研究，将先进的信息技术及计算机处理技术等综合运用
于物流运输管理体系，使人—车—路有机地结合起来，建立起一种实时、准确、高效
的城市综合运输管理体系，最终实现最佳车流控制、交通运输服务和管理智能化。
从信息服务的角度来看，系统涉及到信息采集（运输订单、车辆信息）、信息处
理（车辆调度、装车作业）、信息发布（运输实时跟踪、GPS定位）等过程。
本实验拟在实验室外附近校园路段规划若干条运输路线，模拟货物从实验室出-
校园路段运输-实验室进一个完整的运输过程，并通过无线实时监控运输过程。
实现物流运输状态的远程监控。
室外运输管理信息采集点如下图所示：
图中描绘运输线路计划布置4个信息采集点，通过光纤链路将实验室的无线信号
分布到信息采集点，当设备经过信息采集点时，运输信息将通过无线WIFI传送至实
验室部的物联网工程信息平台服务器，从而实现室外运输的信息分布、处理和共享。
①车辆管理。
车辆管理主要有车辆信息添加、修改、和删除等操作。
对车辆信息
统一管理。
事故录入由人工根据实际情况进行录入，在KPI考核事故发生率中有相关
体现。
②司机管理。
司机管理主要有司机相关信息添加、修改、和删除等操作。
对司机
信息统一管理。
③装车管理。
装车管理实现运输集中调配。
针对不同的订单，安排不同的车辆进
行运输，完成产品配送。
④GPS定位。
GPS定位需要电脑能够连接网络，点击GPS后，电脑自动连接车载
GPS模块，然后调用GOOGLE地图座标数据显示车辆当前位置。
对车辆进行实时跟踪，
了解配送状况。
车辆行驶信息实时反馈至数据中心，实现实时监控。
数据中心对所有
行驶数据和路况进行分析，并作出判断，优化行车路线和调度。
⑤运输环境监测。
通过置车厢传感器，实时监控运输过程中的环境变化，通过
无线通信网络实时将信息传送回数据中心，做到全程监控。
支持供应链管理、物流学、物流运作管理、物流信息系统、物流系统规划与设计、
物流技术与设备、物流系统建模与仿真等与物流相关的专业课程，还支持电子、计算
机等面向物流行业应用的课程设计。
主要教学实验容包括：
实验一、智能仓储网络系统组建
实验二、入库操作实验
实验三、库存盘点实验
实验四、出库操作实验
实验五、仓库环境监测管理实验
实验六、智能管理分析实验
实验七、司机及车辆管理实验
实验八、装车管理实验
实验九、运输GPS定位实验
实验十、运输过程环境监测实验
（五）智慧商场实验室
通过整体RFID、无线传感器网络、条码及智能家居等物联网综合技术，加以配备
必要的卖场设施设备布置，实现智慧商场应用，通过应用的展示，让学生了解物联网
应用的方式与效果，并分解整个智慧商场的技术实现到各门课程的实验当中，配合各
门课程的教学，同时每门课程结束时，学生能够整体完成智慧商场的项目开发及物联
网工程实施。
实验功能主要包括：
人流量检测；
商品识读和动态监控、动态盘点、补货提醒、
智能上架、智能拣货等；
电子价签制作；
商品信息推送；
购物引导；
试穿体验统计；
环境监控；
自动结算；
商品追溯查询；
智能配送流程。
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智慧商场
人
流
量
监
商
品
动
态
电
子
价
签
信
息
购
物
引
导
试
穿
体
验
环
境
控
自
结
算
产
追
溯
制
作
推
送
统
计
查
询
（1）人流量监测
将展示区分为四个区域：
男鞋区、女鞋区、童鞋区、流行品牌区。
在四个区域分
别安装人流量监测设备，监测四个区域的人流量数据，并将数据上传到系统平台进行
数据处理。
四组红外对射，根
据遮挡先后顺序进
行方向判断
人流量探测模块
货
架
根据进出区域人数
判断人流量
（2）商品动态监控
采用RFID技术对货架上商品进行识读与监控，可以随时掌握货架上商品的品类
和数量。
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扩展功能：
动态监控、动态盘点、补货提醒、智能上架、智能拣货等。
（3）电子价签制作
通过WSN控制各个商品价签的价格显示，实现后台价格数据改动，前台价签实时
更新。
减轻每次价格变更的劳动强度，确保价格及时变更，同时避免价签粘贴错误的
问题。
同时，该电子价签还可以实现补货与拣货提醒。
（4）商品信息推送
通过布局在货架相关位置上的超高频RFID获取购物车当前所在的货架位置，向
购物车的屏幕上推送该货架上的特价商品信息以及相应的广告信息。
车
（5）购物引导
通过超高频RFID获取当前购物车位置，根据货架上的商品位置信息，能够迅速
的指引购物者找到商品。
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（6）试穿体验统计
在沙发前面采用踏板式高频RFID天线设计，只有在该围进行试穿，才进行
统计计数。
避免了超高频读取围过大，产生的错误统计
RFID场作用围
40cm
（7）环境监控
采用WSN技术对仓储或货架环境的整体温湿度进行监控。
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（8）自动结算
采用RFID一次性读取购物车中商品信息，进行快速结算。
（9）商品追溯查询
结合商品追溯实验室登记的信息，对所售卖的商品进行追溯查询。
查询终端样式
图如下。
查询机由RFID读写器、PC主机、触摸屏组成。
以上实验功能之数据经由物联网工程信息平台的无线网络上传至系统服务器，实
现实验信息的分布、处理与共享。
面向物流管理专业、电子商务专业、工商管理专业等专业中相关商业企业管理的
专业教学，也支持电子、计算机等面向零售行业应用的课程设计。
主要教学实验容
包括：
实验一、智慧卖场应用实训
实验二、人流量监控系统实施实训
实验三、人流量监控系统开发实训
实验四、RFID商品上架实施实训
实验五、RFID商品上架开发实训
实验六、电子价签实施实训
实验七、电子价签应用开发实训
实验八、智能货架系统实施实训
实验九、智能货架系统开发实训
实验十、信息推送及购物引导实施
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实验十一、信息推送及购物引导开发
实验十二、环境监控应用实施实训
实验十三、环境监控应用开发实训
实验十四、自动结算系统安装调试
实验十五、智慧超市综合应用开发
（六）物联网实验室管理系统
一是采用无线摄像头、视频监控系统、自动签到系统等对实验室进行自动、可视
化管理。
二是采用实验管理平台对实验室设备、开放情况、实验安排、实训实验资源管理
等方面进行管理。
（1）实验室监控
（2）实验教学管理
针对实验资源、计划、过程、成果可以进行综合管理。
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①管理员功能
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基础信息
管理
实验类别管理
管理可以开放的实验室的分类。
阶段评价管理
管理各阶段可选评价及评价对应的分数。
课节方
升级会员 