物联网实验室建设方案及物联网实验教学.pptx

Click to edit Master title style,Click to edit Master text styles,Second level,Third level,Fourth level,Fifth level,*,*,Click to edit Master title style,Click to edit Master text styles,Second level,Third level,Fourth level,Fifth level,*,物联网信息平台解决方案,Achieve More.,SanDisk Confidential,*,Click to edit Master title style,Click to edit Master text styles,Second level,Third level,Fourth level,Fifth level,*,SanDisk Confidential,*,Click to edit Master title style,Click to edit Master text styles,Second level,Third level,Fourth level,Fifth level,*,Click to edit Master title style,Click to edit Master text styles,Second level,Third level,Fourth level,Fifth level,*,物联网信息平台解决方案,物联网试验室建设方案,及物联网试验教学,广州飞瑞敖电子科技有限企业,物联网实验室建设方案及物联网实验教学,第1页,提 纲,什么是物联网,物联网专业主要课程,物联网试验方案,物联网课程试验教学,物联网试验设备配置,FRO,物联网试验方案,物联网试验举例,物联网实验室建设方案及物联网实验教学,第2页,什么是物联网（,1,）,定义1：由含有标识、虚拟个性物体/对象所组成网络，这些标识和个性运行在智能空间，使用智慧接口与用户、社会和环境上下文进行连接和通信。5月，欧洲智能系统集成技术平台（EPoSS）Internet of Things in,定义2：物联网是未来互联网整合部分，它是以标准、互通通讯协议为基础，含有自我配置能力全球性动态网络设施。在这个网络中，全部实质和虚拟物品都有特定编码和物理特征，经过智能界面无缝链接，实现信息共享。9月，欧盟第七框架RFID和互联网项目组汇报,定义3：指经过信息传感设备，按照约定协议，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、监控和管理一个网络。它是在互联网基础上延伸和扩展网络。3月，我国政府工作汇报所附注释中物联网定义,物联网实验室建设方案及物联网实验教学,第3页,邬贺铨院士：,物联网是互联网应用拓展，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，能够说假如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,物联网实验室建设方案及物联网实验教学,第4页,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,D,C,M,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,物联网实验室建设方案及物联网实验教学,第5页,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,）,关键技术,：电子技术、计算机技术、通信技术,物联网实验室建设方案及物联网实验教学,第6页,物联网试验方案（,1,）,-,试验箱方案,特点：,主要表达传感层；缺乏表现网络层；应用层简单、难以表达复杂应用；适合课程基础试验、验证试验、简单编程试验、教师工作量小；教师参加度低、无法表现物联网整体架构及开展复杂综合试验；单价,1,3,万，试验室一次性投入大。,物联网实验室建设方案及物联网实验教学,第7页,物联网试验方案（,2,）,-,试验箱方案,感知,RF-2,物联网试验箱全方面集成,WinCE6.0/LINUX/ANDRO,三大平台。经过简单更换关键模块，能够实现对,ARM9/ARM11/TI Cortex-A8,等三种主流处理器构架嵌入式教学；配置全速,WIFI/,蓝牙系统，,RFID,，,ZigBee,摄像头，各种传感器等等；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。,物联网实验室建设方案及物联网实验教学,第8页,物联网试验方案（,3,）,-,试验箱方案,试验目标：,了解,RFID,基本概念；了解,RFID,系统设计技术；了解,ISO/IEC,协议；了解防撞系统；了解,RFID,应用设计；了解,LF,工作模式；了解传感器工作模式；了解无线传输功效组网设计；掌握嵌入式系统下对,RFID,模块、,WSN,模块编程控制；掌握嵌入式系统下对物联网应用系统项目开发设计技能。,物联网实验室建设方案及物联网实验教学,第9页,物联网试验方案,（,4,）,-,体验式试验方案,特点：,以模型、沙盘等形式构建物联网应用场景；,有利于学生了解物联网架构、物联网应用系统、传感器使用和组网；,系统各节点及控制设备采取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，学生参加度有限，适合于体验式教学。,物联网实验室建设方案及物联网实验教学,第10页,物联网试验方案,（,5,）,-,体验式试验方案,物联网智能家居应用沙盘,宣传语：,物联网应用体验沙盘套件：巧妙地将各种传感器和无线,SOC,等，布设在精巧实景沙盘和模型上面，能够生动、形象、快速、准确展示物联网在多个领域应用，到达有效展示物联网技术与各行业相结合所带来辽阔应用前景,物联网实验室建设方案及物联网实验教学,第11页,物联网试验方案,（,6,）,-,体验式试验方案,智能交通物联网,宣传语：,经过微缩模型实现轨道交通智能化建设和管理,物联网实验室建设方案及物联网实验教学,第12页,物联网试验方案,（,7,）,-,整体式试验方案,特点：,以物联网网络为关键，经过有线局域网络、无线局域网覆盖物联网试验室及其周围区域，将专业课程试验箱（套件）和综合应用试验箱统一接入网络，组成完整物联网工程平台；全方面表达物联网三个层面（应用层、网络层、感知层）、开方、标准化物联网工程试验平台,物联网实验室建设方案及物联网实验教学,第13页,物联网试验方案,（,8,）,-,整体式试验方案,物联网实验室建设方案及物联网实验教学,第14页,物联网试验方案,（,9,）,-,网络层组网方式,网络层主要组网方式：有线、无线（移动公网、,WiFi,、,ZigBee,？,）,基于移动互联网数据传送,基于短信数据传送,物联网实验室建设方案及物联网实验教学,第15页,物联网试验方案,（,10,）,-,网络层组网方式,基于,WiFi,物联网组网,物联网实验室建设方案及物联网实验教学,第16页,物联网试验方案,（,11,）,-,网络层组网方式比较,移动通信运行商无线局域网,WiFi,光载无线局域网,覆盖范围,覆盖范围大,模拟光纤覆盖2005000米；远端射频单元无线覆盖50100米；满足试验室网络覆盖需要,安 全 性,属于公用网络，受运行商限制，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、采取GPRS卡，设备投入费用较小,2、自建基站，设备投入昂贵,试验室铺设光纤和远端节点，早期成本较高，可支持通用WiFi设备接入,运行费用,长久依赖移动运行商和试验设备提供商，长久成本高,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,试验灵活性,不灵活,灵活、支持通用,WiFi,设备接入,物联网实验室建设方案及物联网实验教学,第17页,物联网课程试验教学,（,1,）,掌握物联网体系结构、网络布局、设备使用、设备安装、设备维护、（网络设备、终端设备）、单片机及接口设计、应用软件开发,掌握主要技能：,1,、物联网系统整体架构：,三个层次：应用层、网络层、传感层,各个层次功效、包含技术以及相互之间关联关系,2,、传感层：,已知、未知数据采集（传感器、条形码、二维码、,RFID,射频识别）；,有线传感网（,RS232,、,RS485,设备联网）；,无线传感网（,ZigBee,、无线数传、无线射频识别、蓝牙）,传感设备（条码扫描仪、,RFID,读卡器、各类传感器、,POS,机等）；,嵌入式计算机技术：单片机设计、嵌入式开发、接口电路设计,物联网实验室建设方案及物联网实验教学,第18页,物联网课程试验教学,（,2,）,3,、网络层：,有线网络（,Internet,有线网络）,无线网络（,WiFi,无线局域网、移动通信无线公共网络）,网络设备（有线路由器、有线交换机、,WiFi,无线接入点）,网络拓扑结构,网络设备安装,网络施工,网络管理、维护,4,、应用层：,系统软件（操作系统、数据库、服务器软件）,应用软件（网络浏览器、物流管理软件、工业控制软件）,软件操作、使用及维护,软件开发：应用软件设计、中间件设计、数据库应用,物联网实验室建设方案及物联网实验教学,第19页,物联网课程试验教学,（,3,）,-,（网络层）,网络拓扑结构、网络布局、设备使用维护,物联网实验室建设方案及物联网实验教学,第20页,物联网课程试验教学,（,4,）,-,（传感层：,ZigBee,）,ZigBee,：低速、短距离无线网络协议，底层由,IEEE 802.15.4,协议标准规范。,特色,：低速、低耗电、低成本、支持大量网络节点、支持各种网络拓扑、低复杂度、快速、可靠、安全。,物联网实验室建设方案及物联网实验教学,第21页,物联网课程试验教学,（,5,）,-,（传感层：,RFID,）,RFID,：一个无线通信技术，经过无线电讯号识别特定目标并读写相关数据，,RFID,技术应用广泛，如：图书馆，门禁系统，食品安全溯源等,频率,读取距离,应用,LF,125khz,10cm,动物识别、防盗,HF,13.56Mhz,1m,交通卡、校园卡,UHF,900Mhz,7m,供给链、商品标签,wave,2.4Ghz,10m,交通收费,物联网实验室建设方案及物联网实验教学,第22页,物联网课程试验教学,（,6,）,-,（传感层：无线数传）,433MHz,无线数传：抗干扰能力强、抗衰减性好、传输速率低、覆盖范围大、网络结构简单；微网高通,WiMi-net,：,基于最底层射频芯片实现一个自组网无线通讯,系统,物联网实验室建设方案及物联网实验教学,第23页,物联网课程试验教学,（,7,）,-,（传感层：硬件电路）,单片机技术：硬件电路、底层编程接口技术：数据接口、通信接口,物联网实验室建设方案及物联网实验教学,第24页,物联网课程试验教学,（,8,）,-,（应用层）,应用层：信息处理、人机交互，提供各种特定服务。主要技术：软件技术、数据库技术、数据分析技术、智能控制,物联网实验室建设方案及物联网实验教学,第25页,物联网课程试验教学,（,9,）,-,（中间件,1,）,中间件：,位于平台（硬件和操作系统）和应用之间通用服务,物联网实验室建设方案及物联网实验教学,第26页,物联网试验设备配置,（,1,）,-,网络层试验设备,有线网络设备：路由器、交换机无线网络设备：,WiFi,无线接入点、,GPRS,通信模块,物联网实验室建设方案及物联网实验教学,第27页,物联网试验设备配置,（,2,）,-,传感,层试验设备,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）,物联网实验室建设方案及物联网实验教学,第28页,物联网试验设备配置,（,3,）,-,嵌入式试验设备,8/16,位,MCU,：,数据采集、处理及数据上传，与传感器接口、与传感层网络接口，普通不嵌入操作系统,重点,：硬件电路设计、底层程序开发（汇编语言、,C,语言）、单片机接口,32,位单片机（,ARM,）,：传感层数据网关、传感层终端设备，普通内置操作系统，结构复杂,重点,：硬件设计、固件设计、应用软件设计（,Linux,、,Android,）,8/16,位,MCU,32,位,MCU,物联网实验室建设方案及物联网实验教学,第29页,物联网试验设备配置,（,4,）,-,教师参加试验室建设,方式：,1,、教师开发配套试验设备：难度较大、周期较长、经费难以确保；,2,、教师参加试验设备供给商设备开发（如应用软件开发）：难度小、周期短、经费能够包含在设备采购预算中；好处：,1,、对教师有利：提升教师专业水平,2,、对学校有利：节约设备经费、防止设备采购盲目性,3,、对学生有利：老师水平提升，学生直接收益,物联网实验室建设方案及物联网实验教学,第30页,应用层,传感层,资产管理环境监测工业信息化。,网络层,远端天线,2005000,米,50100,米,WiFi,传感器,WiFi/RFID,读卡器,WiFi,条形码扫描仪,ZigBee/WiFi,以光载无线交换机为关键,以工程实践为背景,全方面表达物联网三个层面,开放、标准化物联网工 程试验平台,FRO,物联网试验方案（,1,）,-,物联网工程信息平台,物联网实验室建设方案及物联网实验教学,第31页,FRO,物联网试验方案（,2,）,-,物联网试验室整体架构,物联网实验室建设方案及物联网实验教学,第32页,FRO,物联网试验方案（,3,）,-,传感层试验,物联网实验室建设方案及物联网实验教学,第33页,分布天线试验,有线、无线混合组网试验,无线网络试验,跨网段网络试验,FRO,物联网试验方案（,4,）,-,网络层试验,物联网实验室建设方案及物联网实验教学,第34页,FRO,物联网试验方案（,5,）,-,应用层试验,物联网实验室建设方案及物联网实验教学,第35页,无线传感网,+,无线局域网络,+,有线局域网,FRO,物联网试验方案（,6,）,-,应用层试验,物联网实验室建设方案及物联网实验教学,第36页,工业化,+,信息化,FRO,物联网试验方案（,7,）,-,应用层试验,物联网实验室建设方案及物联网实验教学,第37页,FRO,物联网试验方案（,8,）,-,试验扩展、设备接入,物联网实验室建设方案及物联网实验教学,第38页,物联网试验举例,（,1,）,-,试验方案介绍,试验题目：移动温度监控试验要求：用智能手机显示室内温度整体试验框图：有线路由器、,WiFi,无线网络、温湿度传感器、,WiFi,设备服务器、智能手机（,WiFi+,浏览器）,物联网实验室建设方案及物联网实验教学,第39页,物联网试验举例,（,2,）,-,试验方案介绍,1,、,B/S,模式：设计服务器端程序、安装服务器软件、设计服务器网页、公布网页、手机无线接入,WiFi,网络、浏览器打开服务器网页查询温度问题：异地怎样查询温度？,物联网实验室建设方案及物联网实验教学,第40页,物联网试验举例,（,3,）,-,试验方案介绍,2,、,C/S,模式服务器端软件开发：,WiFi,设备服务器已内置服务器端软件，不用开发；客户端软件开发：（,Linux,平台,/Andriod,平台）下载,Andriod,开发平台，搭建开发环境：,YOU,凝聚物联网智慧，打造专业物联网工程试验室！,物联网实验室建设方案及物联网实验教学,第43页,