飞思卡尔-物联网实验室-解决方案

飞思卡尔物联网实验室解决方案2012-8-20提纲一、物联网概述二、物联网实验室筹建方案三、应用案例及开发计划附件1.1什么是物联网•（InternetofThings,IoT）•定义•通过射频识别（RFID）、红外感应器、全球定位系统、激光扫描器等信息传感设备，按约定的协议，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、监控和管理的一种网络。（维基百科）物联网将使人类社会进入“U时代”U社会:无处不在的网络社会（UbiquitousNetworkSociety）重要基础设施之一物物互联传感SensingnetworkE社会Anytime,anywhere,anyone美国：智慧地球”成为奥巴马政府的国家战略日本：U-Japan计划韩国：U-Koera战略欧洲：FP7InternetofThings中国：①《国家中长期科学技术发展规划（2006-2020）》在重大专项、优先主题和前沿领域三个层面明确列入传感网②2050年国家产业路线图（信息篇）网络分为无线网、有线网和传感网③基础科学研究973项目2010年电子信息领域8：3个物联网••••••••1.2主要应用领域智能家居精准农业建筑物监控环境监测与预警医疗健康工业自动化智能仪器仪表军事应用1.3与传感器网络的关系传感器网络泛在网络物联网1.4物联网系统组成1.5技术体系架构提纲一、物联网概述二、物联网实验室筹建方案三、应用案例及开发计划附件筹建物联网实验室•为了将物联网这一新兴热门技术引入到实验室教学体系，我们计划研制无线传感器网络，并通过与无线局域网（WLAN）以及蜂窝移动通信技术（GPRS/3G）相结合，为进一步的系统集成提供快速有效的物联网解决方案。•适用专业•电子信息、通信、计算机、自动化、工业控制、环境等专业的本科生教学和创新活动，研究生的自主开发与研究等。2.1物联网教学重点•物联网的核心技术是嵌入式软件技术，教学强调嵌入式软件开发设计能力的重要性。•教学涉及的主要知识点包括：（1）单片机和嵌入式知识模块（2）无线片上系统（SoC)知识模块（3）无线通讯和无线网络知识模块（4）高频微波知识模块（5）RFID知识模块（6）物联网传输层知识模块（7）高级无线网络知识模块2.2硬件平台搭建A.传感层•各种传感器、RFID、多媒体信息采集、二维码等•根据无线节点的类型不同，本实验室提供对4种类型的节点进行了研究与应用：①基于RFID的传感节点•采用RC531作为射频芯片，RC531集成了模拟电路用于解调和解码非接触卡，操作距离可达到10cm。RFID系统组成RFID传感器网络体系结构典型的RFID系统组成和传感器网络体系结构①基于RFID的传感节点RFID传感器网络实物②基于MC13213(Zigbee)的RF传感节点•基于MC13213的Zigbee解决方案硬件结构由4部分组成：RS232/485总线接口单元、数据处理单元、射频收发单元和电源管理单元模块硬件结构图②基于MC13213(Zigbee)的RF传感节点ZigBee模块(MC13211/MC13213)实物图③GSM/GPRS（2.5G）传感节点•采用高性能Freescale13211处理器和华为GPRS无线模块，使传感器节点之间实现大数据量、高适时性的无线远程数据传输平台GTM900④3G传感节点•采用华为公司的WCDMAM2MEM770模块•支持UMTS2100/1900/900/850和GPRS/GSM1900/1800/900/850频段，上行速率5.76Mbps，下行速率7.2MpsEM770W模块实物图••2.2硬件平台搭建B.网络层主要内容是网关设计。本实验室自主开发了eWSN交换机和EI-eWSN网关系统。eWSN交换是指对接收到的以太帧格式的无线数据进行过滤与转发的WSN交换机，用于延伸无线通信范围。EI-eWSN交换机是带以太网接口的eWSN交换机，实现无线通信与以太网的无缝结合。实物图eWSN交换机EI-eWSN交换机2.2硬件平台搭建C.应用层高污染企业3检测点高污染企业N检测点无线通讯链路GPRS通讯链路检测点高污染企业2检测点高污染企业1检测区域1检测区域2无线监测中心节点检测区域N环境监测中心物联网在环境监测中的体系结构••••••2.3软件平台搭建本实验室开发了一整套软件系统MQX操作系统符合IEEE802.15.4标准的通信实例从简单到复杂的实用实验实例支持不同网络拓扑的通信实例用于网络拓扑开发和维护的可视化软件工具用于传感器数据采集与管理的可视化软件工具2.3软件平台搭建网络可视化管理界面••••••••••2.4教学资源全部实验例程的工程文件内容翔实的实验指导书开发平台的快速使用说明书实验开发环境方便教学丰富的实验可开发资源实验一开发环境熟练实验实验二处理器基础实验实验三基础通信实验实验四自组织网络实验实验五基础ZigBee实验实验六高级ZigBee实验可选配Sniffer符合IEEE802.15.4标准的MAC软件C源代码符合IEEE802.15.4标准的安全软件包C源代码全部硬件原理图，接口说明传感器接口协议等提纲一、物联网概述二、物联网实验室筹建方案三、应用案例及开发计划附件三.应用案例及开发计划3.1仓库环境监测系统•利用现有产品成功建立仓库环境监控系统，针对仓库，特别是重要物品仓库中的温度、湿度、气压、火焰等关键数据的监测3.2道路交通灯控制系统物联网在城市路灯远程监控中的应用路灯节点手持探测仪3.3安全芯-电瓶车防盗系统安全芯-电瓶车防盗系统1板2附：物品清单物品清单序号设备名称设备性质备注处理器/射频处理器指标：支持多种功耗模式，最采用两节AA电池供大电流=8mA(活动)，=15u(睡眠)，内电，带51针扩展接部存储器=128K字节，外部存储器=口512K字节，EEPROM=4K字节，带UTRA串口通信，带8通道10比特模数转换控制器，带数字I/O，I，SPI接口；射频收发器指标：ISM频段为2.4GHZ，数据传输率=250kbps，最大电流20mA(接收模式),=20uA(空闲模式,调压)，传输范围(室外)，(室内)传感器板支持51针扩展接口，包括光、温度、工作温度范围：-10湿度、声音、压力、红外、距离（超摄氏度至60摄氏度声）传感器和蜂鸣器3板45678序设备名称设备性质备注号传感器数据采集=7个单端或3个差分ADC通道，=4个精密度I/O通道，带事件驱动中断，=64KEEPROM存储，外部I接口数据通信板使用USB接口，51针扩展接口（USB接口）数据通信板使用以太网接口（RJ45接头），（Ethernet接口）100Base，支持无线模块、802.11无线通信，支持ARP,UDP/IP,Telnet,DHCP,BOOTP,TFTP,AutoIP,HTTP协议，51针扩展接口用于实现在线编程和网关功能用于实现在线编程和网关功能软件开发系统PC机或ARM系统以太网交换机软件包与相应硬件平台兼容的软件包、开发接口、仿真试验环境以及详细文档环境支持平台24口要求提供与应用开发和试验直接相关的软件源代码标准配置，必需标准配置，必需