上海企想物联网实训室方案.doc

1、物联网实训室设计与实施方案上海企想信息技术有限公司物联网实训室方案建议书上海有限公司二O一一年三月 机密文件 目录1概述11.1物联网技术背景介绍11.2物联网实训室建设意义21.3建设目标和特色42实训室总体设计62.1设计思想62.2区域规划73产品介绍133.1Zigbee模块包133.2Gprs模块163.3蓝牙模块183.4Wifi模块193.5RFID模块203.6操作台234实训内容设计274.1Zigbee274.2GPRS294.3蓝牙304.4Wifi314.5RFID324.6综合演示335项目实施385.1项目阶段385.2项目实施过程385.3提供师资培训与手册385

2、.4技术服务396涉及专业和课程设计406.1物联网涉及专业406.2物联网实训室课程体系407公司简介44 机密文件 第 II页 1 概述1.1 物联网技术背景介绍物联网是通过信息传感设备，按约定的协议实现人与人、人与物、物与物全面互联的网络，其主要特征是通过射频识别、传感器等方式获取物理世界的各种信息，结合互联网、移动通信网等网络进行信息的传送与交互，采用智能计算技术对信息进行分析处理，从而提高对物质世界的感知能力，实现智能化的决策和控制。物联网技术和产业的发展将引发新一轮信息技术革命和产业革命，是信息产业领域未来竞争的制高点和产业升级的核心驱动力。物联网概念是庞大和丰富的，其中涵盖了大量

3、现有的专业门类和技术体系，而在其系统集成和应用端，可以说物联网技术将能够应用于工业、农业、服务业、环保、军事、交通、家居等几乎所有的领域。随着信息采集与智能计算技术的迅速发展和互联网与移动通信网的广泛应用，大规模发展物联网及相关产业的时机日趋成熟，欧美等发达国家将物联网作为未来发展的重要领域。美国将物联网技术列为在经济繁荣和国防安全两方面至关重要的技术，以物联网应用为核心的“智慧地球”计划得到了奥巴马政府的积极回应和支持；欧盟2009年6月制定并公布了涵盖标准化、研究项目、试点工程、管理机制和国际对话在内的物联网领域十四点行动计划。2009 年8月7日，国务院总理温家宝视察中科院无锡高新微纳传

4、感网工程技术研发中心时发表重要讲话：提出了“在激烈的国际竞争中，迅速建立中国的传感信息中心或感知中国中心”的重要指示；2009年11月3日让科技引领中国可持续发展的讲话中，温家宝总理再次提出“要着力突破传感网、物联网关键技术，及早部署后IP 时代相关技术研发，使信息网络产业成为推动产业升级、迈向信息社会的发动机”。2010年两会期间，物联网再次成为热议话题。随着感知中国战略的启动及逐步展开，中国物联网产业发展面临巨大机遇。目前，物联网技术还属于一个新兴技术，正在快速发展。学习与掌握物联网的技术理论，发展方向及其行业应用是目前高等教育的核心目标。2010年最新的教育部通知已将物联网、传感网作为战

5、略性新兴产业相关专业的重点，开始鼓励各高校申报相关专业。可以预见，在不久的将来，无线传感网络将给我们的生活带来革命性的变化。物联网是在计算机互联网的基础上，利用RFID、无线数据通信等技术，构造一个覆盖世界上万事万物的“Internet of Things”。在这个网络中，物品(商品)能够彼此进行“交流”，而无需人的干预。其实质是利用射频自动识别等各种传感技术，通过计算机互联网实现物品的自动识别和信息的互联与共享。目前业界对物联网还没有一个完全统一的概念，但普遍认可的概念是通过射频识别（RFID）、红外感应器、全球定位系统（GPS）、激光扫描器、环境传感器、图像感知器等信息传感设备，按约定的协

6、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。物联网可分为三层：感知层、网络层和应用层。 物联网三层框架感知层是物联网的皮肤和五官，识别物体、采集信息。感知层包括条码扫描、RFID标签和读写器、摄像头、GPS、各种传感器、终端、传感器网络等，主要是识别物体，采集信息与控制。网络层是物联网的神经中枢，就像大脑的信息传递和处理。网络层包括通信与互联网的融合网络、网络管理中心、信息中心和智能处理中心等。网络层将感知层获取的信息进行传递和处理，类似于人体结构中的神经中枢和大脑。应用层是物联网的“社会分工”，与行业需求结合，实现广泛智能化。应用层

7、是物联网与行业专业技术的深度融合，与行业需求结合，实现行业智能化。中国物联网产业的发展，应该坚持“典型应用是导向、智慧处理是重点”的方针，物联网本身当前不可能呈现为一个整体形式而是以局部和行业的应用为当前的主要发展特征，物联网的未来是对获取的海量并冗余信息的智能处理，智慧应用是关键。抓住以上两个要点，才能从当前阶段和未来阶段把握中国物联网的发展机会。1.2 建设物联网实训室意义1.2.1 教学意义物联网技术面向现代信息处理技术，培养从事物联网领域的系统设计、系统分析与科技开发及研究方面的高等工程技术人才。可以培养学生合理的知识结构、具备扎实的电子技术、现代传感器和无线网络技术、物联网相关高频和

8、微波技术，有线和无线网络通信理论、信息处理、计算机技术、系统工程等基础理论，掌握物联网系统的传感层，传输层与应用层关键设计等专门知识和技能，并且具备在本专业领域跟踪新理论、新知识、新技术的能力以及较强的创新实践能力。目前，物联网教育体系将物联网专业技术分为“传感采集控制”、“通信网络”、“系统应用”三个专业方向。此分类基于对物联网产业的层次化理解，物联网作为一个宏大的产业，并不是一个简单的领域，其最终应用应为一个复杂的链条网，下层是与物理世界联系的纷繁复杂的数据采集方式，中间层将数据以各种接入方式进入互联网等各种通讯网络，使数据自由迅速的流动，而在应用端高层是各行各业的专家和用户智能的对数据进

9、行远程、智慧的使用。基于此理解“传感采集控制”、“通信网络”、“传感采集控制”专业方向主要培养学生学习和掌握现有的和未来可能发展的各种传感数据采集方式以及传感数据采集设备、传感及控制设备的设计和开发，学生完成试验课程后能够根据实际应用环境设计、开发、使用、维护不同的物联网节点、数控设备等。“通信网络”专业方向主要培养学生学习和掌握数据和设备的通信、网络传输、数据接入等方面的内容，学生完成试验课程后能够根据实际应用环境设计、开发、使用、维护在各类通信系统中组织传感和控制信号的应用设备等。“系统应用”专业方向主要培养学生学习和掌握物联网技术在不同应用领域的上层应用设计、数据安全、系统集成、数据使用

10、等能力，学生完成试验课程后能够根据实际应用领域和应用实例设计、开发、使用、维护全面的物联网行业应用系统等。通过基础课程教学结合实训室的实验和实训，让学生充分动手，接触各种无线有线通讯技术和实际训练，并且使用无线单片机设计微功耗无线网络节点，各种网络路由器，无线有线网关；最终达到能够独立使用无线单片机，构架设计各种物联网应用系统。通过教学和实践的结合，感知体验与动手开发的结合、方案设想与实际验证的结合，提高学生的动手能力，积累实践经验，从而整体上提高教学质量水平。1.2.2 科研水平提高的意义物联网把所有物品通过射频识别等信息传感设备与互联网连接起来，实现智能化识别和管理；是继计算机、互联网与移

11、动通信网之后的又一次信息产业浪潮，是一个全新的技术领域。早在1999年，在美国召开的移动计算和网络国际会议提出，“传感网是下一个世纪人类面临的又一个发展机遇”；2003 年，美国技术评论提出传感网络技术将是未来改变人们生活的十大技术之首；2005年，在突尼斯举行的信息社会世界峰会（WSIS），国际电信联盟（ITU）发布了ITU 互联网报告2005：物联网，正式提出了“物联网”的概念。报告指出：无所不在的“物联网”通信时代即将来临，世界上所有的物体从轮胎到牙刷、从房屋到纸巾都可以通过因特网主动进行信息交换。射频识别技术（RFID）、传感器技术、纳米技术、智能嵌入技术将得到更加广泛的应用。国家中长

12、期科学与技术发展规划（2006-2020年）和“新一代宽带移动无线通信网”重大专项中均将传感网列入重点研究领域。传感器网络标准工作组组长、上海微系统所副所长刘海涛表示，我国的技术研发水平已处于世界前列。中科院早在10年前就启动了传感网研究，先后投入数亿元，目前，中国与德国、美国、英国、韩国等国一起，成为国际标准制定的主要国家之一。目前，我国传感网标准体系已形成初步框架，向国际标准化组织提交的多项标准提案被采纳。8月7日，温家宝总理在无锡考察中科院无锡高新微纳传感网工程技术研发中心时曾表示，至少三件事情可以尽快去做，一是把传感系统和3G中的TD技术结合起来；二是在国家重大科技专项中，加快推进传感

13、网发展；三是尽快建立中国的传感信心中心，或者叫“感知中国”。并指出，要早一点谋划未来，早一点攻破传感网核心技术，要依靠科技和人才，占领科技和经济发展制高点，保证我国具有可持续发展的能力和可持续的竞争力。从“物联网”的应用来看，我们认为有三个层次：一是传感网络，即以二维码、RFID、传感器为主，实现“物”的识别。二是传输网络，即通过现有的互联网、广电网络、通信网络或未来的NGN网络，实现数据的传输与计算。三是应用网络，即输入输出控制终端，可基于现有的手机、PC等终端进行。由此可以看到，“物联网”的关键在于射频标签（RFID）、传感器、嵌入式软件及传输数据计算等领域。通过理论研究和物联网实训室的实

14、验水平来进一步提高学校在物联网领域的科研水平。1.2.3 提高学生的竞争力“物联网”被称为下一个世纪人类面临的又一发展机遇，传感网络技术将是未来改变人们生活的十大技术之首。物联网的关键技术：传感器技术、智能嵌入式技术、射频识别技术等将得到更加广泛的应用。根据预测，到2035年前后，我国的传感网络终端将达到数亿个；到2050年，传感器将在生活中无处不在。据初步统计，未来5-10年内，拥有物联网专业相关学历或受过专业培训的人才将成为人力市场上最受青睐的技术人才。通过教学和实践的结合，感知体验与动手开发的结合、方案设想与实际验证的结合，提高学生的动手能力，积累实践经验，提升学生在相关行业的竞争力，培

15、养基本功扎实、专业知识精通的专业技术人才，以满足日益蓬勃发展的行业人才需求。1.3 建设目标和特色1.3.1 主要建设目标l 建设一个完整的物联网实训室中心，可进行各种无线传感器网络、无线射频等教学实验，能够模拟典型物流、农业和智能家居等实际应用，同时也可以作为其他相关多个学科的实训基地。l 建设一个教学研的统一实训平台，集教学、实训、创新、演示和研发功能于一体，围绕物联网主题,同时兼顾当前流行技术的发展趋势，注重各种技术之间的融合与灵活应用，既可满足日常教学要求。同时注重项目实训及创新试验，各设备之间可以灵活组合。学生可以基于各种模块，按照自身的独特设计及应用，融合各种技术，进行创新试验。1.3.2 我们的特色l 多学科：支持多种学科实验。l 可扩展：系统设计预留传感器和执行器件接口，可以任意外接其它器件。基于接口,学生可以扩展创新硬件和软件创新，实现学习 +