物联网平台应用与规划.docx

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物联网平台应用与规划

物联网服务平台及应用

——Zigbee设备的广泛应用

上海汉创科技有限公司

1.3技术特点6

1.4商业模式及主要客户8

2.1.2基本功能14

2.2.1Zigbee网络设备16

2.2.2数据收集器20

3行业应用31

3.1行业应用31

3.1.1物联网在农业中的应用31

3.1.2物联网在工业中的应用32

3.1.3物联网在服务产业中的应用33

6人员配置41

7项目首批资金需求42

1业务描述

1.1基本描述

物联网是在互联网基础上利用传感器、射频识别技术、全球定位系统等技术，实时采集任何需要监控、连接、互动的物体或过程，采集其声、光、热、电、力学、化学、生物、位置等各种需要的信息，通过各类可能的网络接入，实现物与物、物与人的泛在链接，实现对物品和过程的智能化感知、识别和管理，从而构造一个覆盖世界上万事万物的“InternetofThings”即M2M网络。

完整、完美应用整个物联网系统的关键部件是射频设备，它将决定整个系统的成败。

射频设备要求具有可靠性、稳定性、可控性、低功耗以及灵活的通信方式，Zigbee设备是一类世界领先的射频设备。

Zigbee是一个由可多到65000个无线数传模块组成的一个无线数传网络平台，十分类似现有的移动通信的CDMA网或GSM网，每一个Zigbee网络数传模块类似移动网络的一个基站，在整个网络范围内，它们之间可以进行相互通信；每个网络节点间的距离可以从标准的75米，到扩展后的几百米，甚至几公里；另外整个Zigbee网络还可以与现有的其它的各种网络连接与兼容。

例如，你可以通过互联网在北京监控云南某地的一个Zigbee控制网络。

不同的是，Zigbee网络主要是为自动化控制数据传输而建立，而移动通信网主要是为语音通信而建立；每个移动基站价值一般都在百万元人民币以上，而每个Zigbee"基站"却不到1000元人民币;每个Zigbee网络节点不仅本身可以监控对象，例如传感器连接直接进行数据采集和监控，它还可以自动中转别的网络节点传过来的数据资料;除此之外，每一个Zigbee网络节点（FFD）还可在自己信号覆盖的范围内，和多个不承担网络信息中转任务的孤立的子节点（RFD）无线连接。

每个Zigbee网络节点（FFD和RFD）可以可支持多到31个的传感器和受控设备，每一个传感器和受控设备终可以有8种不同的接口方式。

可以采集和传输数字量和模拟量。

1.2应用领域

Zigbee技术的目标就是针对旅游业、工业，家庭自动化，遥测遥控，汽车自动化、农业自动化和医疗护理等，例如智能导游机、灯光自动化控制，传感器的无线数据采集和监控，油田，电力，矿山和物流管理等应用领域。

另外它还可以对局部区域内移动目标例如城市中的车辆进行定位。

（定位专利：

成都西谷曙光数字技术公司的专利技术）

通常，符合如下条件之一的应用，就可以考虑采用Zigbee技术做无线传输：

●需要数据采集或监控的网点多；

●要求传输的数据量不大，而要求设备成本低；

●要求数据传输可性高，安全性高；

●设备体积很小，不便放置较大的充电电池或者电源模块；

●电池供电；

●地形复杂，监测点多，需要较大的网络覆盖；

●现有移动网络的覆盖盲区；

●使用现存移动网络进行低数据量传输的遥测遥控系统。

●使用GPS效果差，或成本太高的局部区域移动目标的定位应用。

1.3技术特点

1低功耗。

在低耗电待机模式下,2节5号干电池可支持1个节点工作6～24个月,甚至更长。

蓝牙能工作数周、WiFi可工作数小时。

现在，TI公司和德国的Micropelt公司共同推出新能源的Zigbee节点。

该节点采用Micropelt公司的热电发电机给TI公司的Zigbee提供电源。

2低成本。

通过大幅简化协议（不到蓝牙的1/10）,降低了对通信控制器的要求,按预测分析,以8051的8位微控制器测算,全功能的主节点需要32KB代码,子功能节点少至4KB代码,而且Zigbee免协议专利费。

每块芯片的价格大约为2美元。

3低速率。

Zigbee工作在20～250kbps的较低速率,分别提供250kbps（2.4GHz）、40kbps（915MHz）和20kbps（868MHz）的原始数据吞吐率,满足低速率传输数据的应用需求。

4近距离。

传输范围一般介于10～100m之间,在增加RF发射功率后,亦可增加到1～3km。

这指的是相邻节点间的距离。

如果通过路由和节点间通信的接力,传输距离将可以更远。

5短时延。

Zigbee的响应速度较快,一般从睡眠转入工作状态只需15ms,节点连接进入网络只需30ms,进一步节省了电能。

相比较,蓝牙需要3～10s、WiFi需要3s。

6高容量。

Zigbee可采用星状、片状和网状网络结构,由一个主节点管理若干子节点,最多一个主节点可管理254个子节点;同时主节点还可由上一层网络节点管理,最多可组成65000个节点的大网。

7高安全。

Zigbee提供了三级安全模式,包括无安全设定、使用接入控制清单（ACL）防止非法获取数据以及采用高级加密标准（AES128）的对称密码,以灵活确定其安全属性。

8免执照频段。

采用直接序列扩频在工业科学医疗（ISM）频段,2.4GHz（全球）、915MHz（美国）和868MHz（欧洲）。

1.4商业模式及主要客户

应用开发及网络运作（物联网管理中心）

程序开发商

平台搭建商

（物联网服务平台）

提供技术

支持

无偿提供

根据实际应用进行定制

模式一：

模式二：

模式三：

应用开发及网络运作（物联网管理中心）

程序开发商

平台搭建商

（建立物联网服务平台）

根据实际应用进行定制

厂家提供

提供技术

支持

无偿提供

特定的商圈试用（试用时间为1-2个月，数量仅限需要限制），试用期满后或在此期间可以进行相应市场价销售

提供运行需求

试用期间为无偿提供，试用期满后以批发价出售

商业模式详解：

模式一面对的客户：

集团型企业、大型商场策划活动、特殊展览会、大型贸易市场等。

模式二面对的客户：

某些智能化需求的城市、某些商圈区域、某些旅游名胜区域、某些商业中心等。

模式三面对的客户：

模式三可以在前期产品未在市场上形成口碑、品牌影响力、公司形象力时采取此方式进行，当公司形象已经深入客户的核心、有一定的品牌影响力后同时模式一、模式二已经正常运作与大量推广后，可以将模式三进行升级升华。

如下图：

升级版模式三：

特定的商圈主根据商圈商户基于这个平台发放广告、促销信息收取相应的费用；同时提高销售额（厂家与商圈进行分享这部分的利润）

国内知名咨询公司或商圈的策划商

提供运行需求

程序开发商

平台搭建商

（建立物联网服务平台）

厂家提供

提供技术

支持

厂家已成本价出售于商圈中的商户

应用开发及网络运作（物联网管理中心）

根据实际应用进行定制

租赁方式

部分租用或无偿提供

提供商圈策划要求，提高商圈的销售业绩

商圈商户销售

进入商圈的个体用户

给客户带来的好处:

1、用户可以实时的收到各类最新有用的参考信息；

2、此平台可以与目前使用的各种服务平台进行兼容于集成；

3、管理用户可以根据最新收集到的准确的信息进行分析、处理，作出可靠、准确、有利于各个用户的措施与建议。

4、真正实现了物与物、物与人、人与人的沟通、交流。

5、有效的降低人力成本、有的领域的应用可以克服人无法做到的一些工作、有效的提高效率。

6、模块化工作，便于后期的维护与新设备的升级与功能的扩展。

7、平台不用投入或极少投入，降低了采购成本；

8、租用：

化一次性投入为分期投入，厂商平台商做了资金平台，为用户缓解资金压力；

9、由厂商做长期的技术支持和网络服务，用户只需一台可上网的电脑，即可进行维护和管理。

2产品/服务

2.1服务平台

2.1.1概述

物联网服务平台系统是一个分层的体系结构，充分利用先进的移动数据网络和专有关键设备，实现物联对象与应用中心灵活机动的组网，提高行业监测数据传输的实时性和灵活性，确保了集中监测的有效性和可管理性。

在计算机网络技术和通信网络技术不断普及的今天，将广泛分布的物联对象进行互联通信，实现广域网络连接特性，系统设计充分采用层次与模块设计结构。

依据实际的需求和当前的环境，系统平台网络结构组成划分为三个层面：

物联网应用层、物联网网络层、物联网感知层。

这三个层面通过专用无线监测设备和网络做到结构清晰、接口明确。

系统结构设计充分考虑三个层面实现过程中每层实现的相对独立性，提高系统的可扩展性和发展性，使得在某个层面的实现发生变化时不会导致整个系统体系的修改变更，易于今后随着相关要求进行系统扩充或调整。

图1物联网服务平台系统总体结构示意图

2.1.2基本功能

实现基于有线或无线IP、GPRS、GSM传输网络的联网平台，能够通过Zigbee网络的多种接入方式实现远程物联对象数据的监控、传输、存储和管理。

利用各种网络将分散、独立的物联对象采集点进行联网，为不同地域的行业用户提供一个跨地域的统一接入、分布存储、分级管理、多种模式应用、资源共享的物联监控服务。

物联网服务平台应集成各种物联监控和报警资源，为最终用户提供图像、语音、报警等信息远程采集、传输、储存、处理的强兼容性、高度集中管理网络服务系统。

平台可提供异构设备的互联、互通，并解决了各种系统之间的实时大容量数据交换、安全传输、授权认证、业务监管、多网融合等多方面问题，能够构建具备统一接警、迅速定位、快速反应、业务联动、集中监管、科学指挥、扩充性好等特点的一体化的物联网服务管理平台。

依据下述业务系统结构2，应用系统具有很好的扩展性和易用性，监测数据中心采用Web方式提供各种应用服务。

2.1.3产品优势

和目前一个应用建一个平台的方案比较，基于一家专业化集团型庞大企业物联网服务平台有如下的优势：

项目

目前使用平台

统一服务平台

成本

每一家分公司建一个平台，成本高，应用性不广泛。

整个集团建一平台，应用越多成本越低

数据处理

无法形成统一，总公司无法实时有效的得分部的信息，并且在短时间内作出有效的决策与导向。

数据统一、决策统一、信息上传于下方迅速。

其他运营成本

数据部统一导致其他运营成本升高，增加操作难度。

降低运营成本，傻瓜式操作。

可维护性

需要最终用户维护

统一维护

网管

考虑到成本一般不建

专业级的网管

系统升级

需要用户和厂家协调

统一考虑

2.2关键设备

2.2.1Zigbee网络设备（以下简称Z网设备）

Z网设备是整个物联网服务平台的关键部件，Z网设备设计要求具有高可靠性、稳定性、可控性以及灵活的通信方式支持。

Z网设备可靠性、稳定性在很大程度上决定着整个物联网服务平台系统的可靠性和稳定性，同时也决定着整个系统的成败。

依据不同的接口要求，Z网设备是一个系列产品，满足各类不同物联对象的连接要求，同时支持各种物联子网协议。

Z网设备的系列化也可以有效地提高设备的性价比。

Z网设备分：

1.Coordinator（发起者）它可以具备数据采集、数据发射等功能，具备服务器的功能。

*注意：

每个个网中只可有一个发起者，单个个网最多容纳65000多个设备。

2.FFD（路由者、网络节点）具备数据收集、发送，同时承担将其他RFD发送的数据转送出去的角色。

在功耗方面需要长期供电。

3.RFD（子节点）具备数据收、发功能。

Z网设备出现形式为：

个人终端、手机配件、U盘形式、电源插座设备、办公室中常见的一些办公