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天津高校物聯網實驗室建設方案
建設背景
隨著社會的快速發展，移動通信網和互聯網的廣泛應用，以及信息采集于計算機技術的迅猛發展，大規模的發展物聯網的相關產業時機日漸成熟。2009年8月溫家寶總理在視察中科院無錫物聯網產業研究所時，對于物聯網應用也提出了一些看法和要求。自溫總理提出“感知中國”以來,物聯網被正式列為國家五大新興戰略性產業之一，寫入“政府工作報告”，物聯網在中國受到了全社會極大的關注，其受關注程度是在美國、歐盟、以及其他各國不可比擬的。 同年奧巴馬就任美國總統后，與美國工商業領袖舉行了一次“圓桌會議”，作為僅有的兩名代表之一，IBM首席執行官彭明盛首次提出“智慧地球”這一概念，建議新政府投資新一代的智慧型基礎設施。當年，美國將新能源和物聯網列為振興經濟的兩大重點。“智慧地球”戰略能否掀起如當年互聯網革命一樣的科技和經濟浪潮，不僅為美國關注，更為世界所關注。

目前，物聯網技術仍一個新興技術階段，正在飛速發展。學習與掌握物聯網的技術理論，發展方向與行業應用是目前高等教育的重點核心目標。2010年最新的教育部通知已經將物聯網、傳感網作為戰略性新興產業相關專業的重點，鼓勵各大院校申報該專業。
為此可預測物聯網崛起以勢不可擋，在不久將來物聯網將給我們的生活帶來改革性的變化。
物聯網與建設實驗室意義
2.1物聯網介紹
物聯網是指通過GPS、傳感器、RFID、全球定位系統、激光掃面器等信息傳感技術，按約定的協議獲取物理世界的各種信息。通過網絡（如WIFI、2G、3G）接入方式，進行信息的傳遞與交互實現物與物、物與人的范在連接，通過智能計算機對信息分析處理，從而提高對物質世界的感知力，以實現智能化感知、識別、定位、跟蹤、監控和管理的一種網絡，可廣泛應用于各行各業，如把各種傳感器嵌入或裝備到電網、鐵路、橋梁、隧道、公路、建筑、供水系統、大壩、油氣管道等各種物體中，形成物聯網，通過無線信息的收發，便于通訊和監管，不用數據線，成本低，使用便利。物聯網將物理世界網絡化、信息化，對傳統的分離的物理世界和信息空間實現互聯整合，代表未來網絡發展的趨勢。是繼計算機、互聯網之后的信息產業又一次浪潮。目前物聯網理論與技術已成為中國以及各國競爭的焦點與制高點。
從構架上看物聯網可分為三層：感知層、網絡層和應用層。（如下圖所示）感知層由各種傳感器以及傳感器網關構成，包括二氧化碳濃度傳感器、溫度傳感器、濕度傳感器、二維碼標簽、RFID 標簽和讀寫器、攝像頭、GPS等感知終端。感知層的作用相當于人的眼耳鼻喉和皮膚等神經末梢，它是物聯網識別物體、采集信息的來源，其主要功能是識別物體，采集信息。

2.2建設意義
物聯網是國家大力發展的戰略性新產業是未來社會發展主流之一，物聯網的發展離不開高端人才的支撐，而物聯網高端人才儲備量將間接制約著中國社會經濟發展，因此培養物聯網高端人才成為國內教育事業的重點核心工作。
從“智能地球”到“感知中國”物聯網倍受國際關注。物聯網應用更是被評定為未來四大高新技術產業之一，可預見，物聯網是繼互聯網之后的又一個新興產業。物聯網的廣泛運用必然也會對傳統行業起著巨大的拉動作用。
建設物聯網高校實驗室有一下幾點優勢
①可以培養行業人才符合社會對物聯網人才的需求
②有利于學校自身的發展建設
③能使學生、教師、學校以及整個物聯網行業受益
方案建設
（一）建設物聯網基礎認知科研實驗區
　　物聯網基礎認知科研實驗區主要用來開展物聯網的信息采集、處理、通訊、控制等研究實驗和物聯網相關技術的應用研究，以及硬件產品的使用教程。
本實驗區開展的物聯網認知科研實驗涵蓋如下專業內容：
1、RFID 認知知識群　　
本實驗群涵蓋的實驗研究內容：電磁技術基礎，RFID 標簽算法，EPC通訊協議和原理；大功率RFID 讀卡器原理和設計，RFID 和物聯網數據庫結構和原理。
2、物聯網傳輸層認知知識群　　
本實驗群涵蓋的實驗研究內容：物聯網網關原理和結構，GSM/GPRS 技術原理，3G 技術原理和結構，M2M 數據傳輸和遠程通訊，嵌入式和高級實時操作系統在物聯網系統設計技術等。
3、單片機和嵌入式認知知識群　　
本實驗群涵蓋的實驗研究內容：8051 單片機、ARM 嵌入式技術、微機原理，接口技術、微控制器體系和原理、實時操作系統、C 語言編程技術。
4、無線通訊和無線網絡認知知識群　　
本實驗群涵蓋的實驗研究內容：短距離無線數據通訊基礎和原理，無線自組網技術，ZIGBEE 無線技術和802.15.4 無線標準。網絡安全和加密技術，C 語言和無線網絡算法高級技術原理。
5、無線片上系統認知知識群　　
本實驗群涵蓋的實驗研究內容：無線單片機通訊接口結構和原理，無線有線收發器結構和原理，通訊結構和原理，嵌入式軟件基礎等。
本實驗區可以支持以下認知型科研實驗：　　
1、數據感知檢測類　　
圖像采集、聲音采集、溫度采集、濕度采集、氣壓采集、CO含量采集、振動采集等等常規采集。
2、近距離蜂窩通訊類　　
基于2.4G無線的通訊RF2401A、基于433M的通訊、ZigBee、CC1100等的近距離通訊過程。
3、遠距離無線傳輸類　　
GPRS無線傳輸、3G無線傳輸實驗、2KM數傳電臺數據傳輸實驗。
4、有線類數據通信過程　　
SOCKET模式、WEBSERVERS模式、HTTP模式、TCP/UDP模式、RS232模式、485模式、電流環等任意，達到雙方的通訊過程。
5、數據匯總處理類　　
常規算法實現例如求和、求平均、數據分布與趨勢等。
6、界面展示類　　
PC界面展示、LED屏幕界面展示、嵌入式平臺界面展示。
7、輸出控制類　　
輸出LED燈閃爍報警、繼電器動作進行拉閘操作、搖桿動作等，輸出聲音或者語音提示標識等。
（二）建設物聯網應用科研實驗區　　
物聯網應用科研實驗區開展典型應用認識型研究實驗和典型物聯網應用的應用型研究實驗。
　　物聯網應用實驗包含物聯網應用場景描述、需求分析、系統集成流程，基于現有產品面向具體應用的監測體系建設和運行。
　　
1、物聯網物流系統　　
（1）實驗背景　　
物聯網物流系統是一個基于識別技術為貨物識別追蹤、管理和查驗貨物信息的平臺，系統將先進的識別技術和計算機的數據庫管理查詢相結合，自動識別貨物信息，該系統的應用能大大節約人力物力。
（2）實驗研究內容　　
①存貨管理實驗。模擬貨物流通的過程，利用標簽打印機，分類打印標簽貼紙將貨物放置貨架。系統記錄貨物所在區域和數量，當某種商品數量少于預警值時，系統自動提醒。研究物聯網條件下的庫存管理特點。
　　②防竊控制實驗。在應用科研實驗區的物流實驗所有出口都裝上讀寫器，當貼有標簽的貨物被拿出出口時，系統提示貨物被盜。
③貨物信息實時性實驗。通過扮演收件員、地區代理站、派件員的模擬貨物流動、交付體現物流過。每人手持一個讀寫器，當讀寫器掃描貨物時，將掃描到的信息利用無線傳輸到主機，主機將詳細的信息公布在網站上的實時查詢系統 ，為客戶提供實時查詢，提高客戶滿意度。
2、智能農業系統

（1）實驗研究背景　　
農業物聯網是將大量的傳感器節點構成監控網絡， 通過各種傳感器采集信息， 以幫助農民及時發現問題，并且準確地確定發生問題的位置，這樣農業將逐漸地從以人力為中心、依賴于孤立機械的生產模式轉向以信息和軟件為中心的生產模式，從而大量使用各種自動化、智能化、遠程檢測和控制的生產設備。
（2）實驗研究內容　　
①光照、溫度、濕度傳感器對模擬大棚進行管理和檢測，并把相關的數據通過無傳輸模塊傳回服務器，服務器上的管理系統對這些數據作出控制算法。研究光照、溫度、濕度傳感器的工作機理、適應領域以及偏差處理，梳理、優化信息傳遞過程、路線以及控制信息的智能反饋機制。
　　②架設超聲波、音量和音頻傳感器，通過模擬老鼠的小動物穿過傳感器，系統接收到這些信號后，發出警報，采取相應的滅鼠、滅蟲等應對策略。研究超聲波、音量和音頻傳感器的工作機理、適應領域以及偏差處理，對策略、時效、動作控制等進行歸類和性能優化。
　　③使用流量傳感器，利用計算機系統模擬自動控制農田水利灌溉。研究流量傳感器的工作機理、適應領域以及偏差處理。
④假設加溫設備、通風設備、光照等模擬設備，在控制中心按照算法需要進行加溫、通風、光照時給出相應的控制動作，達到溫室大棚環境的自動調節處理。
⑤生長周期監控，根據要求控制成熟率采摘。特定某種果物在生長幾分熟時進行采摘提示。
3、智能超市系統
（1）實驗背景　　
射頻識別技術應用于超級市場，能迅速查詢、調用各商品的信息，能對商品的信息實時改寫和對商品進行遠距離的群識別，達到宏觀管理、實現信息共享、提高工作效率的目的；而且能加快顧客支付速度，提高顧客的滿意度和忠誠度，降低超市的風險度。
（2）實驗研究內容　　
①實驗室模擬超市設立貨架，利用RFID標簽打印機打印商品一維和二維條碼，貼至虛擬商品上，然后用手持RFID對貨品掃描并分類擺放。研究物聯網條件下的出庫、上架、盤點業務特點。
　　②模擬一個超市收貨通道，收貨通道是集成了RFID閱讀器的收貨口，當帶有貼有RFID電子標簽的貨物經過通道時，系統可以自動掃描，并顯示在系統的計價單中。研究物聯網條件下的超市點貨、支付過程的特點。
　　③自主設計超市賣場的產品從進庫上架、購買、付款等過程，探索新的超市服務模式。
（三）建設物聯網創新科研實驗區　　
物聯網創新科研實驗區開展物聯網條件下的電子商務技術、模式等創新研究。創新科研實驗區支持以下科研實驗：　　
1、傳感采集控制開發　　
通過圖像采集、聲音采集、溫度采集、濕度采集、氣壓采集、CO2含量采集、振動采集等等常規采集方法、處理流程的實驗，研究掌握現有的和未來可能發展的各種傳感數據采集方式以及傳感數據采集設備、傳感及控制設備的設計和開發。根據實際應用環境設計、開發、使用、維護不同的物聯網數控設備進行創新性地科研。
2、通信網絡開發　　
通過學習研究數據、設備的通信、網絡傳輸、數據接入等方面的內容，掌握基于2.4G無線的通訊、基于433M的無線通訊、ZigBee、CC1100、數傳電臺等的近距離通訊過程和GPRS無線傳輸、3G無線等遠距離無線傳輸，掌握有線類數據通信例如SOCKET模式、WebService模式、HTTP傳輸模式、TCP/IP協議、UDP協議、RS232模式、485模式、微根模式等的應用和開發特點。根據實際應用環境創新性地設計、開發、使用、維護在各類通信系統中組織傳感和控制信號的應用設備等。
3. 系統應用開發　　
通過研究和掌握物聯網技術在不同應用領域的上層應用設計、數據安全、系統集成、數據使用，可以根據實際應用領域和應用實例創新性地設計、開發、使用、維護全面的物聯網行業應用系統等。
項目實施
1：確定項目人員。
由公司選取優秀團隊全力對此項目進行規劃、設計、施工、維護到試運行以及整個項目的完工投入使用以保證項目的順利完成。
2：前期調研與現場勘測。
由公司派遣負責人與用戶負責人溝通勘測，做好前期鋪墊工作。
3：規劃平面布置圖與設備清單
根據用戶意見以及場地的勘測制作出平面布置圖與客戶溝通并予以確認雙方達成最終共識。設備清單交予負責人并予以確認。
4：協定項目施工過程計劃書
與客戶協定施工計劃書，制定項目進度計劃，做好進度失控措施，以及嚴格的質量控制。
5：實驗室功能檢測與交付使用文檔
項目完工后可由公司項目負責人陪同客戶對設備以及功能進行演示、檢測以及確認，并對項目進行交接。
方案解決公司：摩佰爾（天津）電子科技有限公司
摩佰爾（天津）電子科技有限公司
聯系人：張博
電話：022-58268865
傳真：022-58218278
郵箱：77095609@qq.com
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