北科大物联网方案.docx

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北科大物联网方案

北京科技大学物联网教学实训方案

一:

面向基础课程的实验教学

通过对各技术方向教学实验系统的动手操作，学生可以加深对物联网基础理论知识的了解和掌握.

ATOS物联网教学实验开发系统是一款融合了传感器技术、嵌入式技术、分布式信息处理技术、无线通讯技术、网络安全技术，智能控制等一系列先进技术的物联网产品。

ATOS实验开发系统在网络安全协议、大规模传感器网络中的节点移动性管理、网络的自组织、自愈性和系统功耗问题等一系列关键技术方面处于市场的前沿。

其包含了一整套完善的解决方案：

应用决策层:

AtoApp：

应用决策软件，基于各种行业应用，可实现数据的远程即时获取，迅速做出决策

中央服务器层:

AtoServer：

中央数据库服务器，存储海量传感器数据

采集汇集层:

AtoSink：

汇聚节点网络数据，通过3G、Internet等将数据远程上传至中央服务器

WSN网络:

Atosenet：

节点网络，自组织、自恢复、低功耗、网状路由

数据感知层:

AtoSensor：

可接入各种标准传感器及用户自定义传感器，用于感知各种物理

推荐实验室配置如下:

产品型号ATOS3010F

以CC2430为射频芯片的无线传感网络节点及带RFID及二维码的系统

系统配置

无线网络节点（CC2430）

8个

网关板

1个

USB基站

1个

多频段RFID读卡器

1个

多频段电子标签

5个

二维码读写器

1个

二维码标签

2个

在线烧录器

1个

网络分析仪

1个

传感器

8个

射频天线

9个

串口线、烧录线、充电器

3根

ATOS实验平台光盘

内容包含：

开发环境、源代码、实验教学体系、应用DEMO、开发工具等

二:

面向项目开发教学应用

物联网属于前沿技术领域，具有重大的科学研究及应用价值。

基于本系统的学习,可以开发简单实用项目.让学生对所学习的内容能转化为实际应用的案例.

实验室的建设将紧密结合物联网产业的发展，物联网的应用已经在食品溯源、智能建筑、智能交通、智能电网、医疗卫生等行业都有极好的应用前景.通过对物联网的实训平台，让学生了解物联网的整个应用环节，从而激发学生兴趣，培养其物联网工程应用及设计的综合能力，达到真正的学以致用。

“物联网”是众多学科交叉的技术，在实际应用中，需要跟应用领域紧密的结合起来，形成有机的整体，才能最大限度的发挥“物联网”的能力。

针对各个应用领域，主要解决如下问题：

●传感器的多样性

●数据采集参数的要求

●存储数据的多样性

●决策终端的多样性

●传输协议的特殊性

ATOS应用开发系统秉承ATOS解决方案的框架优势，在传感器设置、数据采集、数据库存储、数据访问等各个部分均提供了合理易用的二次开发接口，用户可以将注意力集中在自己所关注的部分，进行合理的改造，就可以实验应用系统的开发工作

推荐实验室配置如下:

产品型号ATOS3020E

这是一款所有节点、网关等设备都直接插在底板上，电源可用交流供电的,包括八个节点，网关、ARM网关、M2M模块、WiFi模块等，若干可选的扩展板，留给用户的扩展部分，平台形式的实验箱

系统配置

无线网络节点（CC2430）

8个

网关板

1个

嵌入式网关（S3C2440）

1个

M2M模块

1个

WIFI模块

1个

网络分析仪

1个

在线烧录器

1个

传感器模块

8种

射频天线

9个

串口线、烧录线、充电器

3根

电源线

1根

ATOS实验平台光盘

内容包含：

开发环境、源代码、实验教学体系、应用DEMO、开发工具等

以上配置的硬件说明

名称

说明

CC2430节点

ATOS基本节点

采用TinyOS2操作系统，可构建实时传感器网络

网关板

ATOS仿真设备

用于程序下载，在线调试，仿真

USB小基站

ATOS数据汇集设备

嵌入式网关

ATOS终端设备

提供WindowsCE/Linux系统，支持以网络拓扑、数据、曲线等方式显示传感器各节点的数据

M2M模块

ATOS终端设备

提供将WSN网络高效、快捷接入M2M网络/Internet网络的能力

在线烧录器

ATOS专用烧录设备

支持在线烧录节点程序，无需插拔式编程

网络分析仪

ATOS网络数据分析设备

可以捕获网络中的所有数据包，进行网络数据分析

传感器模块

ATOS传感器

统一接口设计，根据需要多种配置

应用软件光盘

内容包含：

开发环境、源代码、实验教学体系、应用DEMO、开发工具等

硬件参数说明

节点板

硬件配置

微处理器

CC2430（SoC设计，工业标准增强型，128KbyteFlashAD10bit1Ch）

2.4GHz（IEEE802.15.4）

传送速率

最大250Kbps

传输通道

16个可选频段

传输距离

0-100m可调（增强型节点可在0-800m可调）

超低功耗

睡眠：

0.6-0.9uA

电源

1.5vAA2

传感器

模块搭配温度，湿度，光及多种传感器

软件配置

TinyOS

开源操作系统，组件式、事件驱动

Z-STACK

TI标准ZIGBEE协议实现

网络协议

兼容XMesh网状协议和ZigBee标准协议，支持Z-MAC（集成CSMA、TDMA机制）、X-MAC等，可实现1000+节点自组网

低功耗协议

实现UltraLowPower，电池使用最大化

安全传输

AES、XXTEA等可选加密方式，实现安全传输

开发环境

NesC编译器、IAR编译器

工具

Atosenet控制台程序、ATOS配置系统工具

网关板

硬件配置

微处理器

C8501F320（全速USB2.0接口；16KbyteFlash）

节点插座

支持节点模块热插拔，通过标准接口与节点连接

调试接口

网关调试接口，可在线调试节点程序

RS232接口

支持标准RS232接口，速率9600bps~115200bps可选

USB接口

USB2.0Fullspeed

LED调试

3个LED调试信号灯

电源

USB口5V供电/外接5V电源/2.7-3.3V电池供电

软件配置

工具

ISP在线下载工具

IAR在线调试工具

KEIL在线调试工具

网络分析仪

硬件配置

微处理器

CC2430Embedded,128KbyteFlash

USB接口

USB2.0Fullspeed，分析仪接口，传输捕获的数据

软件配置

工具

网络数据抓包及分析工具

在线烧录器

硬件配置

微处理器

C8051F320（全速USB2.0接口；16KbyteFlash）

USB-B接口

烧录器接口，供电及USB通讯

Mini-USB接口

连接节点，可以在线烧录程序

软件配置

工具

ISP在线下载工具

M2M模块

硬件配置

数据业务

支持GPRS,最大下行速率85.6Kbps，最大上行速率21.4Kbp，支持CSD,支持传输速率:

2.4,4.8,9.6,14.4ps，支持USSD补充业务

接口

50PIN连接器，B2B连接器

发射功率

Class4（2W）EGSM900,Class1（1W）GSM1800

频段

EGSM900,GSM1800

串口

支持RTS/CTS流控、支持虚拟多串口、支持波特率:

300bps-115.2Kbps、不支持自适应波特率。

兼容CM320的AT指令

标准电压

3.5V-4.7V

待机电流

4mA

软件配置

应用软件

支持华为、中国电信、中国移动M2M通信协议WMMP标准,可以注册、登陆华为服务端

嵌入式网关

硬件配置

处理器

处理器S3C2440A主频400MHz最高533MHzSDRAM-64M

NANDFLASH-256M

NORFLASH-2M

LCD

7寸LCD屏

分辨率:

800x480

接口

10Mbps网卡100M网络Rj-45接口，采用DM9000网卡芯片

3个串口接口，分别有RS232接口和TTL接口引出

4个USBHost（USB1.1协议）

1个USBSlave（USB1.1协议）

标准音频输出接口

6个用户按键

标准SD卡接口

一个可调电阻，用于AD转换测试

标准配备网关调试器

JTAG

标准配备节点调试器

JTAG、CCDebugger

标准配备网关PAN控制器

SINK节点，USB蓝牙模块

标准配备网关WI-FI客户端

802.11B/G/N全速WI-FI客户端

GSM/GPRS/3G

网络控制器

选配GPRS或者3G无线网络控制器

软件配置

操作系统

Linux2.6,WindowsCE5.0

应用软件

ISP在线下载工具

网络配置工具

数据采集软件

网络诊断工具

软件配置说明

名称

说明

TinyOS

WSN专用操作系统，组件式软件机构，事件驱动多线程机制，硬件抽象层，含Atosenet网络协议，高速路由，低功耗控制。

Z-Stack

完整支持Zigbee所有协议，通用API接口，便捷的应用程序开发。

AtoStudio

WSN数据采集分析软件，兼容TinyOS和Z-Stack两种数据模式。

支持数据自动上传SQL服务器，节点地图信息显示，网络拓扑信息显示，历史数据显示/统计/绘图分析，报警设置，自定义解析插件等功能。

AtosEX

嵌入式平台数据采集分析软件，运行于可移动平台。

支持采集节点数据，历史数据显示/统计/绘图，自动将数据上传至远端服务器，进行网络参数配置等。

AtoServer

中央服务器软件，包含大型数据库管理软件，接收Atosenet和AtosEX控制台上传数据。

支持WebService接口，支持WEB浏览器访问，支持多地域数据存储。

AtoSniffer

基于网络分析设备，可以截取网络中的所有射频数据信息，进行数据分析，诊断网络问题。

AtosDemoCenter

丰富的应用DEMO演示，包括：

温度场演示程序，光场演示程序，流量监控程序，实用定位演示程序等。

硬件配置图片

CC2430+CC2591增强型射频芯片CC2430芯片

基本节点网关板

在线烧录器Sniffer工具

ARM嵌入式网关

与华为公司合作，基于本系统开发M2M网关，支持最新WMMP协议，系统内传感数据通过3G网络无障碍传送至华为远程数据平台，为各种M2M应用提供完善解决方案。

M2M模块

上层软件图片

AtoStudio界面一（节点数值）

AtoStudio界面二（数据图表）

AtoStudio界面三（报警系统）

光场监控

Sniffer工具

静态路由演示

三:

智能家居实训系统

整个系统既包含分立模块化设计的节点原理讲解，又有高度集成化的节点组网应用；从各模块独立实验到整个系统的综合应用实验，系统思路清晰，帮助学生轻松掌握物联网中应用到的知识和体系架构，又能让学生注重实际应用，提高动手操作能力的教学要求。

ATOS智能家居实训系统，在阐述物联网基本理论与实现方法的基础上，将物联网技术上层重要应用之一的智能家居作为一个实训载体，突出无线传感网络技术与RFID技术的实际应用，系统的开放性以及模块化的软、硬件，完善的二次开发包以及参考说明文档，可以良好的支撑教学及实践过程当中的课程设计与创新应用。

ATOS智能家居实训系统的主要功能模块包含：

●智能门禁系统

●智能门窗及生态家居系统

●煤气泄漏检测系统

●火灾预警系统

●智能家电控制系统

●室内人体红外感知系统

●智能视频监控系统

●家居能耗监控系统

●智能家居主控终端、软件系统与数据库系统

四:

实验列表

实验类别

实验列表

TinyOS

1.如何创建一个TinyOS应用程序

4.TinyOS任务实验

2.TinyOS接口及组件实验

5.TinyOS带参数接口实验

3.TinyOS命令及事件实验

6.TinyOS通用组件实验

基础实验

1.LED实验

12.AES加密模块

2.定时器实验

13.外部中断唤醒实验

3.串口调试实验

14.PWM控制电机

4.串口通信实验

15.继电器实验

5.看门狗

16.AD类传感器（光）

6.RTC实时时钟实验

17.流量传感器

7.IIC接口的EPPROM读写实验

18.数字式传感器（SHT）

8.FLASH读写

19.GPS实验

9.片内温度传感器

20.CMOS摄像头实验

10.硬件随机序列生成

21.分贝传感器实验

11.设置功耗模式

无线射频实验

1.点对点通信实验

4.发射功率设置实验

2.无线控制实验

5.频道设置实验

3.无线监听实验（Sniffer）

6.RSSI采集实验

综合实验

1.动态演示实验

6．Wince采集综合实验

2.静态演示实验

7．串口通讯实验

3.低功耗演示实验

8．网络通讯实验

4.RSSI定位实验

9．Wifi通讯实验

5.反向控制协议

10．采集透传实验

M2M系统实验

1.PDU短信发送实验

3.数据透传

2.PDU短信反向控制实验

4.数据加密透

应用演示实验

1.温度场实验

4.应力监控实验

2.流量监控实验

5.磁场分布实验

（注：

文档可能无法思考全面，请浏览后下载，供参考。

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