物联网课程设计

第一篇：物联网课程设计

吉林工程技术师范学院

信息工程学院

《基于WIFI技术的智能控制系统设计》

课程设计报告

题 目： 基于物联网的智能灯控系统设计

专 业： 电子信息工程 班 级：

姓 名：

学 号：

指导教师：

时 间： 2014/3/17—2014/3/28

目 录

第一章 绪 论.....................................................1

1.1 基本概念...................................................1 1.2 物联网的发展...............................................1 1.3 物联网在智能家居的应用.....................................2 第二章 智能灯控的实物仿真.........................................5

2.1 仿真编程...................................................5 2.2 WIFI模块的调试............................................6 2.3 仿真的硬件设置.............................................7 第三章 课程设计总结..............................................10 参考文献............................................................I 附 录..............................................................I

第一章

1.1 基本概念

绪 论

物联网被称为继计算机、互联网之后，世界信息产业的第三次浪潮。目前多个国家都在花巨资进行深入研究，物联网是由多项信息技术融合而成的新型技术体系。

“物联网”的概念于1999年由麻省理工学院的Auto-ID实验室提出，将书籍、鞋、汽车部件等物体装上微小的识别装置，就可以时刻知道物体的位置、状态等信息，实现智能管理。Auto-ID的概念以无线传感器网络和射频识别技术为支撑。1999年在美国召开的移动计算和网络国际会议Mobi—Coml999上提出了传感网(智能尘埃)是下一个世纪人类面临的又一个发展机遇。同年，麻省理工学院的GershenfeldNell教授撰写了“When Things Start to Think”一书，以这些为标志开始了物联网的发展。

1.2 物联网的发展

2009年8月7日，国务院总理温家宝到无锡微纳传感网工程技术研发中心视察并发表重要讲话，指出“在传感网发展中，要早一点谋划未来，早一点攻破核心技术”；“在国家重大科技专项中，加快推进传感网发展”；“尽快建立中国的传感信息中心，或者叫‘感知中国’中心”。温总理的号召进一步开启了中国全面关注和研究传感网的序幕。近来，北京、上海、福州、深圳、广州、重庆、昆山、成都、杭州等城市都加快了物联网发展的布局，工信部也表示正在编制“十二五”物联网发展专项规划。

物联网具有广阔的行业应用需求，但各行业发展并不均衡，整体来看，中国物联网产业发展仍处于初级阶段，技术、标准、产品以及市场并不成熟。细分市场方面，交通、安防、物流、零售、电力、金融、环保、医疗等将成为物联网行业应用的重点领域，但由于不同行业在物联网政策倾向、技术与市场成熟度、市场需求等方面差别较大，物联网的细分市场发展差距很大。物联网概念的基本 要点物联网概念是怎样兴起的，物联网的概念最初来自“传感网”，是作为重大IT技术提出来的。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》杂志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。到了2005年，在突尼斯举行的信息社会世界峰会上，国际电信联盟(ITU)发布了《互联网报告2005:物联网》一文，正式提出了“物联网”的概念。射频识别技术(RFID)、传感器技术将是其中的关键技术。可以说相当长的一个时期，物联网的概念还只是在技术界受到关注，情况的变化出现在奥巴马就任美国总统后。2009年初，奥巴马在与美国工商业领袖举行了一次会议上，IBM首席执行官彭明盛提出“智慧地球”的概念，并建议新政府投资新一代的智慧型基础设施。从此物联网的概念进人了国家的战略层，发达国家也纷纷效仿，提出相应的战略对策。随即物联网概念也在中国升温。

1.3 物联网在智能家居的应用

智慧家居（SmartHome），又称“智能家居”，意思是灵巧、敏捷、活泼、机警、时髦、漂亮的房子。它又有家庭自动化（HomeAutomation）、电子家庭、E家庭（ElectronicHome & E-Home）、数字家园（Digital Family）、家庭网络（Home Net）、网络家居（Network Home）以及智能化家庭（Intelligent Home）等叫法，在中国香港和台湾等地区还有数码家庭、数码家居等称呼。

目前通常把智能家居系统定义为：它是一个利用先进的计算机技术、网络通信技术和综合布线技术，依照人体工学，融合个性化需求，通过统一的家庭管理平台，将与家居生活息息相关的各种子系统有机地结合在一起的系统。以家居网络布线为基础平台，集中以Honeywell的家庭网关为核心设备，通过RS485等智能通信接口，对其他各个子系统进行有机的集成，形成了一个有机统一的整体，从而为住户营造一个安全、舒适、便捷、温馨的家居生活环境。整套系统包含了以下6个子系统：家居网络布线系统；可视对讲系统；门禁系统；家居安防系统；灯光和电动窗帘系统；网络家电控制系统。系统功能与特点：

智能家居系统，实现对访客的可视通话确认后再按钮开门这一最基本功能。在此基础上，对家居内的安全防范进行实时报警监控；对家居内的灯光照明采取调光、定时、场景等智能控制；对电动窗帘进行开、关、停等随心所欲的控制；对家居内的网络家电如网络冰箱、网络洗衣机等进行集中联网监控。系统还包括了家居内的所有语音、数据和有线电视等信息网络布线，并全面覆盖无线网络信号，给每个家庭成员接听拨打电话、收看电视和上网带来极大的方便。还可以就地或远程地以电话、手机、无线PAD以及Web等多种方式，很方便地对家居内各种智能家电设备设施进行实时监控。系统的主要设备（1）家庭网关

家庭网关（HomeGateway）是智能家居系统的心脏即核心设备，通过它实现系统信息的采集、信息输入、逻辑处理、信息输出、联动控制等功能。对外提供IP接口，联通小区局域网，对内提供RS485、RS232智能接口或干接点输入端口。安装在Est智慧家居配线柜里。（2）五寸彩色液晶终端

安装在家居内进门处墙上。通过它可以与访客、大堂管家、监控中心实现可视对讲，户户通对讲，按钮开门功能，布撤防功能，紧急报警功能，液晶显示、友好人机界面、电子地图功能，控制灯光、电动窗帘、网络家电等设备，“在家、外出、睡眠”3种安防设置模式。（3）浴室对讲分机

安装在浴室卫生间里，方便地实现对讲及开门功能。（4）厨房电视电话分机

安装在厨房里，除对讲和开门外，还可收看电视节目和拨打电话。（5）可视门铃

安装在家居门外墙上，带摄像头。按门铃后，可与室内进行对讲通话。（6）液晶触摸屏

带LCD显示界面，夜光指示，多达100个操控点。可方便设置开关、调光、场景等功能，具有密码保护功能，可遥控。一般安装在卧室、客厅的墙上。（7）Neo开关面板

可编程控制开关，分2键、4键和8键。兼具场景功能、调光功能。可配红 3 外遥控器进行遥控，安装在墙上。（8）网络冰箱

网络家电系统联网的网关功能（通信方式：内部PLC、对外RS485）；上网浏览、下载、音乐播放、拍照远传、音视频留言；自诊断、故障报警报修；食物管理（如牛奶过期提示）；远程网络监控。（9）网络洗衣机

可实现网络控制、视频监视，新洗涤程序下载，留言，自诊断故障和故障自动报警报修的功能。（10）网络微波炉

可实现网络控制、烹饪程序下载、自诊断故障、故障自动报警报修的功能。

第二章

2.1 仿真编程

智能灯控的实物仿真

首先，用C语言编一段程序，让它能够控制单片机接口，使单片机上的小灯按控制进行亮和灭，打开Keil软件编程并运行如图2-1所示编程界面、图2-2所示运行界面：

图2-1 运用Keil软件编程界面

图2-2 运用Keil软件运行界面

再将编好的程序通过STC52下载到单片机里，如图2-3所示：

图2-3 STC52的操作界面

2.2 WIFI模块的调试

为了测试串口到WIFI网络的通讯转换，我们将模块的串口与计算机连接，WIFI网络也和计算机建立连接。由于需要同时具有WIFI和串口的特殊要求，采用台式机（笔记本）加WIFI网卡的形式测试，如图2-4所示：

图2-4 WIFI模块连接示意图

当连接完成后，进行网络调试，先在台式机上插上USB网卡后，安装驱动。注意只安装驱动，搜索网络。如图2-5所示的HF-A22X_AP，即是模块的默认网络名称（ssid）。

图2-5 模块的默认网络名称

最后在进行收发测试，网络设置区选择TCP Client模式，服务器IP地址输入10.10.100.254，为此WIFI模块默认的IP地址，服务器端口号8899，为此模块默认监听的TCP端口号，点击连接建立TCP连接如图2-6所示进行设置。

图2-6 WIFI模块的设置

2.3 仿真的硬件设置

本次设计，我们使用USB网卡（如图2-7），AT89C51(如图2-8)，USB-232(如图2-9)7

图2-7 无线USB网卡 图2-8 AT89C51模块

图2-9 USB-232模块

将把编好的程序安装在手机上，待所有的软件调试完毕之后，将单片机模块、WIFI模块、手机和电脑相互连通。连接正确的硬件如图2-10所示。

图2-10 所示连通的硬件

连接通的硬件表现在手机能够自由控制任意一个小灯的亮灭，也就是说手机上的APP选中一个小灯点一下吸合，小灯的亮起来。反之，当选中任意一个小灯选断开，小灯灭，同时也可以使四个灯同时都亮起来。如图2-11所示手机的APP操作界面。用手机APP控制小灯全部亮起来，如图2-12所示。

图2-11 手机APP操作界面

图2-12 手机APP控制的小灯全亮

第三章 课程设计总结

通过这次课程设计使我懂得了理论与实际相结合是很重要的，只有理论知识是远远不够的，只有把所学的理论知识与实践相结合起来，从理论中得出结论，来提高自己的实际动手能力和独立思考的能力。在设计的过程中遇到很多问题，可以说得是困难重重，在设计的过程中才发现了自己有那么多的不足之处，对以前所学过的知识理解得不够深刻，掌握得不够牢固，通过这次课程设计，把以前所学过的知识重新温故得到了许多新的知识。

通过组队的形式进行的课程设计，使我认识到团结就是力量，大家每人出一份力，共同一心，什么问题都可以迎刃而解！在实际电路方案的分析比较中，队伍里的每一个人都认真地去上网或翻阅资料，提出几种实际的方案，然后大家再在一起进行讨论和对比，最终集体商讨选出最佳的结果，大家都是团结一心，共同完成任务的。这使得我们大家都初步掌握简单实用电路的分析方法和工程设计方法。在制作的过程中，团队合作的精神使得我深受鼓励和感动。当各自遇上不懂的问题时可以请教队伍里的伙伴帮助解决，要是碰上大家都不懂的时候，我们就会就一起学习、一起讨论，并且需要的时候还会请来老师为我们指导，最终解决我们的问题。在这种互帮互助的精神氛围里，使得我们队伍里的每一位同学都从这次课程设计中学习到不少自己遗漏或疏忽的理论知识，并且还提高了队伍里的每一位同学的解决问题和团队合作的能力，更加重要的是加深和巩固了我们同学们之间的友谊之情！

生活就是这样，汗水预示着结果也见证着收获。劳动是人类生存生活永恒不变的话题。通过实习，我才真正领略到“艰苦奋斗”这一词的真正含义。

这次课程设计终于顺利完成了，在设计中遇到了很多问题，最后在xxx和xx老师的精心指导下，终于迎逆而解。同时，在xxx和xx老师的身上我学得到很多实用的知识，在此我表示感谢！

参考文献

[1]肖慧彬.物联网中企业信息交互中间件技术开发研究.北京：北方工业大学，[2]赵瑞芬.关于物联网智能家居的初探.[J].科技信息2010 [3]周洪波《物联网：技术、应用、标准和商业模式》电子工业出版社.2010.7 [4]胡汉辉《传感器技术及应用》科学出版社.2009.2 [5]王龙《现代无线传感网概论》冶金工业出版社.2011.8 [6]赵军辉《射频识别技术与应用》机械工业出版社.2008.7 [7]王永华等《现场总线技术及应用教程》机械工业出版社.2007.1

I 附 录

#include #include #define uchar unsigned char #define uint unsigned int #define ON 0;#define OFF 1;sbit lamp1 = P0^0;sbit lamp2 = P0^1;sbit lamp3 = P0^2;sbit lamp4 = P0^3;uchar Arraydata[8]=0x00;uchar

Senddata[8];uchar

flag=0;uchar

countT=0;// uchar

countR=0;

//计数变量

-----------void delay1ms(uint w)

//1ms延时 { uint i,j;for(i=0;i

SCON=0x50;

TMOD=0x20;

TH1=0xFD;

TL1=0xFD;

TR1=1;

ES = 1;

EA = 1;

while(1)

{

Senddata[0]=0x22&0x33;

Senddata[1]=0x00;

Senddata[2]=0x00;

if(Arraydata[3] == 0x02)

{

lamp1 = ON;

I

Senddata[3]=0x02;}

else if(Arraydata[3] == 0x01)

{

lamp1 = OFF;

Senddata[3]=0x01;

}

else if(Arraydata[3] == 0x00)

{

Senddata[3]=0x00;

} if(Arraydata[4] == 0x02){ lamp2 = ON;

Senddata[4]=0x02;}

else if(Arraydata[4] == 0x01)

{

lamp2 = OFF;

Senddata[4]=0x01;

}

else if(Arraydata[4] == 0x00)

{

Senddata[4]=0x00;

} if(Arraydata[5] == 0x02){ lamp3 = ON;

Senddata[5]=0x02;}

else if(Arraydata[5] == 0x01)

{

lamp3 = OFF;

Senddata[5]=0x01;

}

else if(Arraydata[5] == 0x00)

{

Senddata[5]=0x00;

} if(Arraydata[6] == 0x02){ lamp4 = ON;

Senddata[6]=0x02;}

II

else if(Arraydata[6] == 0x01)

{

lamp4 = OFF;

Senddata[6]=0x01;

}

else if(Arraydata[6] == 0x00)

{

Senddata[6]=0x00;

} } }-----------void serial()interrupt 4 using 3 { if(RI){ RI = 0;

Arraydata[countR] = SBUF;

if(countR==7)

{

countR=0;

{

Senddata[7]=Senddata[0]+Senddata[1]+Senddata[2]+Senddata[3]+Senddata[4]+Senddata[5]+Senddata[6];

for(countT=0;countT<=7;countT++)

{

SBUF = Senddata[countT];

delay1ms(50);

TI=0;

}

}

}

else

{

countR++;

} } } III

第二篇：物联网课程设计论文

物联网是新一代信息技术的重要组成部分，也是“信息化”时代的重要发展阶段。顾名思义，物联网就是物物相连的互联网。下面我们来看看关于物联网的论文内容吧。

引言

物联网技术发展迅速，预计将成为继计算机、互联网与移动通信网之后的世界信息产业第三次浪潮。社会经济的发展与产业的转型是物联网发展的巨大推动力，经济全球化使得所有企业面临着激烈竞争的局面，企业需要及时获取世界各地对产品的销售情况和需求信息，为全球的采购、生产制定合理的计划，为了提高企业的核心竞争力，需要推进信息化与工业化的融合。人民生活水平的提高，也需采用包括物联网在内的新一代信息技术改造升级社会管理和民生服务行业，以提高社会管理、公共服务和家居生活的质量和效率。当前，世界各国的物联网基本都处于起步阶段：美、日、韩、欧盟等都正投入巨资深入研究探索物联网，并启动了以物联网为基础的“智慧地球”、“U-Japan”、“U-Korea”、“物联网行动计划”等国家性区域战略规划。

在中国，工信部于2012年2月正式发布了《物联网“十二五”发展规划》，规划的发布为物联网产业的发展提出了指导思想和发展目标。规划指出，“十二五”期间，我国将攻克一批物联网核心关键技术，在感知、传输、处理、应用等技术领域取得500项以上重要研究成果；研究制定200项以上国家和行业标准；培育和发展10个产业聚集区，100家以上骨干企业，一批“专、精、特、新”的中小企业，建设一批覆盖面广、支撑力强的公共服务平台，初步形成门类齐全、布局合理、结构优化的物联网产业体系。物联网技术正逐渐从实验室阶段走向实际应用，目前，物联网在工业制造、国家电网、机场安保、现代物流、医疗卫生领域、数字农林、环境保护、智能交通、智能家居、水系监测、食品溯源、敌情侦查和情报搜集等各个领域都得到了广泛的推广和应用。而从产业规模来看，据工信部预测，2015年我国物联网市场规模将超过5000亿元，2020年将达到万亿元级，预计未来5年复合年均增长率超过30%。

物联网“十二五”规划的颁布，中国将物联网产业的发展提高到了国家战略层面，物联网作为新一代信息技术的高度集成和综合运用，具有知识密集度高、成长潜力大、带动力强、综合效益好的特点。巨型产业的发展都离不开人才的培养，没有人才的支撑，这个行业就不能兴旺繁荣，人才的培养是产业发展的基石。物联网领域人才需求的大量增长，给高校专业的发展与改造带来了机遇和挑战。2011年，在《教育部关于公布2010高等学校专业设置备案或审批结果的通知》（教高[2010]4号）中，新增批准的物联网工程专业25所，传感器技术专业2所。两年来共获批准的专业64个，涉及高等院校59所。除了本科院校设置物联网专业外，目前，多所高职高专院校设置了物联网技术应用专业。从无锡职业学院周志德教授对无锡物联网创新示范区中的30多所企业的调研报告及其中的人才需求分析表（表1）可以看出，高职学生除了在研发、设计、测试岗位中，从事测试与辅助设计工作外，可以作为物联网设备维护、解决方案撰写、项目实施管理、售后服务与维保、项目与产品市场营销等多种工作岗位的中坚力量。

一、增设物联网课程的可行性分析

物联网技术既代表新一代信息技术的发展趋势，又立足于传统的学科之上，物联网融合了计算机技术、网络技术、电子技术、测控技术、电气工程及自动化和通信技术等多个技术领域，其中，物联网工程专业的主干学科为计算机科学与技术、通信工程、网络工程。物联网的技术架构被公认有三个层次：感知层、网络层和应用层。感知层利用RFID，传感器，二维码等及时地获取物体的信息；网络层则通过各种电信网络与互联网的融合，将物体的信息实时准确地传递出去；应用层是利用云计算，数据存储与数据挖掘等各种智能计算技术，对海量的数据和信息进行分析和处理，对物体实施智能化的控制。由于新增物联网专业需要较长时间的论证和审批，而基于物联网的体系架构和目前就业市场对物联网方向人才的岗位需求，优化并调整现有计算机网络技术专业课程，适当地增加物联网方向的专业课程，既可以补充学生在信息技术前沿领域的技能，又可拓宽毕业生在物联网方向的就业市场。

目前的计算机网络技术专业开设的核心课程主要有：计算机网络技术，网络服务器的配置与管理，网络设备安装与调试，局域网组建与管理，网络安全与维护，网络综合布线与工程实施，C语言软件开发，网络存储规划与实施，网络数据库管理与应用等，这些课程已经涵盖了物联网的传输层和应用层的大部分技术要点，但是对于感知层的技术的学习相对较少。由于目前学生的学时较紧张，建议在高职的第四学期或第五学期开设一门物联网基础课程，一方面用来拓宽学生的专业知识，另一方面作为网络技术专业的后续物联网课程设置研究的试点。

二、物联网课程建设的构想

2．1课程定位

根据调研，目前物联网方向的就业岗位主要集中在物联网系统集成，产品设计、研发和测试，物联网工程项目的实施、管理以及物理网的应用等。各相关企业也列举了从事物联网相关职位的职责信息（表2）。在计算机网络专业增设《物联网技术》课程，该课程是计算机网络技术专业根据专业培养目标和所面向的企业职业岗位要求而拟开设的一门专业课程，是基于物联网相关工作任务的项目化课程。本课程设置的主要目的是结合企业和劳动市场的需求，培养学生从事物联网设计、管理与维护的核心职业能力，使学生能够分析、设计、部署中小型企业物联网的网络结构和应用服务，维护网络安全，监控网络性能，具备管理物联网所需要的技术基础和能力基础。

2．2课程内容开

发《物联网技术》课程既是一门物联网方向的基础课程，又是一门涵盖内容广，技术综合性强的课程，它涉及了物联网的概念、架构、设计、组建、维护、应用等各个领域，采用工学结合模式的项目教学法进行设计，课程的开设将促进高职学生对新技术的理解与学习，又将在拓宽学生的就业领域等方面起到较好的作用。《物联网技术》课程按照学习领域认知、项目教学和综合实训的思路共设计了6个项目，18个任务，56个子任务，涵盖了物联网中的关键技术，主要包括：物联网的概念与应用，物联网的架构与技术体验，基于无线射频识别RFID的应用，无线传感网的组建与维护，现场总线网络的组建与维护，远程网络传输与多网络融合，小型物联网项目的设计与实施等内容。在每个项目中又提炼出各项关键技术的重要内容来设计成多个学习任务，例如在无线传感网的组建与维护项目中，包含了：感受短距离通信网和无线传感网，基于WiFi技术的传感网络，基于ZigBee的自组织网络，基于蓝牙技术的传输网络，无线传感网应用等任务，基本涵盖了无线传感网的重要知识点。图1为本课程的项目及任务，其中项目6中的四个任务为任选其一即可。

2．3教材开发

在对多家物联网企业进行调研和对人才需求的充分分析的基础上，准确把握物联网人才的培养目标、就业岗位、典型工作任务及专业知识与技能，由学校和公司共同开发工学结合模式的校企合作教材。

2．4师资培养

由于《物联网技术》课程涵盖的内容较广，涉及到无线传感网络（WSN）、传感器的应用与检测、无线射频技术（RFID）、现场总线技术、移动通信技术、物联网的设计与应用等多种技术，教师可能难以在较短的时间内深入的把握各项技术的内涵，可以请企业的专家与学校的教师共同讲述该课程，来培养教师的在教学内容和教学方法上的技能。学校创造条件支持教师参与企业培训、项目合作开发，做到教学信息和市场同步。

2．5实训室建设

物联网技术实训室的建设采用校企合作的模式，根据教学项目模块，采用先进的物联网产品进行设计、开发。它既可以为学生提供综合实训，也可以开展对外技术培训、职业技能鉴定工作。

三、结论及展望

本课程方案主要针对高职院校计算机网络专业的大专生，通过该课程建设可以拓宽学生对物联网的认识及相关技术的掌握，为学生从事相关领域的工作奠定基础。随着物联网技术课程的开设，学生将进一步掌握信息技术的前沿知识，拓宽学生的就业市场，也为其它的物联网课程的开设及物联网专业的申报进行了探索和实践。

第三篇：物联网12级课程设计题目

构建一个简单算法设计测试程序： 程序界面设计如下： 1.排序算法测试 要求步骤：

(1)用户指定长度和个数的随机字符串的基数排序(2)在屏幕上输出并且写入到输出文件sort.txt(3)同时记录算法的运行时间，添加在文件最后一行并显示在屏幕上(4)返回主界面

2.给出n*n线性无关的排列矩阵(n<=4)要求步骤：

(1)用户指定n值，求出线性无关的排列矩阵及对应的基(2)在屏幕上输出并且写入到输出文件indep_basis.txt(3)返回主界面

3.多项式乘积分治算法 要求步骤：

(1)输入两个多项式系数

(2)输出乘积系数并保存文件polynome.txt中(3)返回主界面

4.最长递增子序列问题线性规划算法 给定正整数序列x1,x2，xn。要求：

(1)计算其最长递增子序列的长度s(2)计算从给定的序列中最多可取出多少个长度为s的递增子序列

(3)如果允许在取出的序列中多次使用x1和xn，则从给定序列中最多可取出多少个长度为s的递增子序列 要求步骤：

(1)由文件input.txt提供输入数据。该文件第一行有一个正整数n，表示给定序列的长度，第二行有n个正整数x1,x2，xn。

(2)将本算法要求的任务(1)~(3)的解答分别输出到文件output.txt的第1~3行。5.算法文件统计： 要求步骤：

(1)输出本次运行算法及生成数据文件名称 6.退出

注意事项：

程序设计要符合一般逻辑,如你没有生成数据时,就不能进行后续步骤,有一定的报错功能 报告要求：

（1）画出总体流程图（2）给出具体模块流程图（3）给出程序源码（4）写出调试程序心得体会

第四篇：物联网技术导论 课程设计概要

物联网技术导论 课程设计

谢磊博士、讲师

南京大学计算机科学与技术系 主要内容:

一、课程简介

二、课程的定位与目标

三、课程的结构与内容

四、课程的教学形式

五、课程的考核形式

六、课程的参考书籍

七、目前的准备工作 课程简介-物联网的概念 •物联网的定义

–物联网是一个基于互联网、电信网等信息承载体,让所有能够被独立寻址的普通物理对象实现互联互通的网络。

•物联网的特点 –普通对象设备化

–自治终端互联化 –普适服务智能化 课程简介-物联网发展历程

MIT提出物联网概念1999日本U-Japan 韩国U-Korea 2004《ITU互联网报告2005:物联网》2005IBM向美国政府

提出“智慧地球”2009.1欧盟提出物联网行动计划2009.6感知中国2009.8 欧洲CERP-IoT项目启动2009.9中国传感器网络标准 工作组WGSN成立 2009.9中国物联网标准 联合工作组成立 2010.6 课程简介-物联网架构

课程的定位与目标 •课程定位

–作为研究生课程进行讲授 •课程目标

–讲授基础知识:通过讲授与“物联网”相关的技术知识与基础理 论,期望能够让学生系统性地学习“物联网”方面的相关知识, 深入了解“物联网”的内涵。为有志于在该领域的前沿学科进行 探索和研究的学生提供良好的基础知识储备。

–传授研究方法:针对该领域不同课题的研究特点来传授分析问题 与解决问题的研究方法,课程讲授过程中会重视与学生的探讨与

交互,旨在培养学生的主动性思维与科研技能,激发学生对该领 域的学习与研究兴趣。

–培养研究习惯:通过指导学生查找并阅读相关的学术论文,准备 专题报告,来启发学生形成合理的思维方式,培养良好的研究习惯。

课程的结构与内容

联互联互通信息交互信息共享知 深入智能数据分析综合汇总感 透彻感知数据采集数据获取 控指导实践

•感RFID(射频识别(4学时

自动识别技术;RFID的历史与现状;RFID的系统原理;RFID的标签冲突以及防冲突算法;RFID与物联网的关系。传感器网络(6学时

无线传感器网络的背景、应用和结构;传感器节点的硬件平台与操作系统;无线传感器网络与移动自组织网络的区 别和联系;无线传感器网络中的典型MAC层协议和协议设 计思想;无线传感器网络中的拓扑控制原理和代表性协议;无线传感器网络中的能耗效率问题;无线传感器网络中的 节能路由方法;无线传感器网络中的节点定位原理和方法。定位系统基础(2学时

当前普遍使用的定位系统;各种定位技术原理;物联网环 境下定位技术的挑战与发展前景。智能信息设备(1学时

智能设备概述;智能设备的运行平台;智能设备的发展新 趋势。

•联互联网基础(1学时

介绍互联网的网络协议及分层结构;介绍从互联网到物联 网的发展。

无线宽带网络(3学时

概述无线宽带网络;讲授无线局域网原理;讲授无线城域 网原理。

无线低速网络(3学时

介绍无限低速网络的需求;讲授当前的低速网络协议;讲 授低速网络组网与互联原理。移动通信网络(2学时

介绍移动通信发展历史;讲授3G通信技术与标准;介绍移

动互联网。

•知数据管理(1学时

介绍数据库的基本原理;介绍物联网数据管理的特点。海量信息存储(3学时

介绍物联网对海量信息存储的需求;讲授网络存储体系结 构;介绍数据中心的标准;介绍Google数据中心;介绍数 据中心的研究热点。信息检索(2学时

简介搜索引擎;讲授搜索引擎体系结构;介绍物联网搜索 引擎。

物联网信息安全与隐私保护(3学时

介绍网络信息安全的一般性指标;讲授RFID的安全隐私问 题及其保护手段;讲授位置信息与个人隐私问题及其保护 手段。

课程的结构与内容•控物联网综合应用(2学时 智能电网;智能交通;智能物流;智能绿色建筑;环境监测。教学内容的思考

•相对于传统的计算机网络课程,教学侧重点–更为底层(通讯原理 •无线通讯原理的讲授

–物理层性状(多径衰减、干扰的影响 –信息论的初步内容 –更为高层(以数据为中心 •物联网研究中的实用技术 –机器学习、数据挖掘、模式识别 –信息检索

–更为侧重方法论的讲授

•优化理论、随机过程、算法设计

•授课对象

–计算机系研一或研二学生;•先修课程

–计算机网络、操作系统、算法设计与分析•课时–课堂讲授17周,每周2学时 •教学方式

–教师为主导,学生积极互动 •基础知识讲授 •专题报告讨论 •课程Project

•两次报告+ 课程Project •对于两次报告的内容要求,报告需要对物联网研究领域中的一些热点问题进行思考、总结和探讨,并提交相应的Technical Report来论证自己的观点。

•课程Project可以选择如下之一的方式来完成:–结合课程内容的理解,实现一个无线网络或者普适计算方面的算

法或者原型系统;–针对某一具体研究课题提出相对成熟的理论解决方案,提交具有 原创性的Technical Report。

•打分方式:两次报告分数×50% + 期末Project分数×50%;课程的参考资源-教材

•《物联网导论》, 刘云浩著,科学 出版社

课程的参考资源-参考书籍 • 参考书籍 – 1.•《Wireless•Communications:•Principles•and•Practice》，Theodore•S.•Rappaport著，电子工业出版社（英文影印版）– 2.•《802.11.Wireless.Networks.The.Definitive.Guide》 Matthew•Gast著，东南大学出版社（英文影印版）– 3.•《无线传感器网络》，孙利民,李建中,陈渝,朱红松著，清华大 学出版社 – 4.•《无线通信与网络》，W.•Stallings著，何军译，清华大学出版 社 – 5.•《数据挖掘-实用机器学习技术》，Ian•H.•Witten，Eibe Frank著，机械工业出版社 – 6.•《模式分类》，Richard•O.•Duba，Peter•E.•Hart,•David•G.• Stock•著，机械工业出版社

第五篇：物联网

组成：宇宙空间部分：由24颗人造卫星构成，其中21颗工作，3颗备用。24颗卫星均匀分布在6个轨道面上，使地球表面任何地方在任一时刻都有至少6颗卫星在视线之内，可达到准确定位和跟踪。4

地面监控系统：由1个主控站、6个监测站、4个地面天线组成。负责收集由卫星传回的信息，并计算卫星星历、相对距离，大气校正等数据。

用户设备部分：即用户GPS信号接收机，主要功能是接收GPS卫星发射的信号，以获得必要的导航和定位信息，经数据处理，完成导航和定位工作

原理：GPS使用24颗人造卫星所形成的网络来三角定位接受器的位置，并提供经纬度坐标，可以达到准确定位。但GPS定位的位置需要在可看见人造卫星或轨道所经过的地方，因此只用于室外定位。

组成：GPS手机+网络基站+位置服务器+GPS

原理：1）AGPS手机将其的基站地址通过网络传输到位置服务器； 位置服务器将与该位置相关的GPS辅助信息（包含GPS的星历和方位俯仰角等）传输到手机；2）手机的AGPS模块根据辅助信息（以提升GPS信号的第一锁定时间能力）接收GPS原始信号； 3）手机解调GPS原始信号并计算手机到卫星的距离，通过网络传输到位置服务器；4）位置服务器据此完成对GPS信息的处理，估算手机的位置，并通过网络传输到定位网关或应用平台，完成手机用户的定位。

特点: 低功耗、成本低、时延短、网络容量大、可靠、安全

网络的拓扑结构主要有三种，星型网、网状（mesh）网和混合网。星型网是由一个PAN协调点和一个或多个终端节点组成的。

PAN协调点必须是FFD，它负责发起建立和管理整个网络，其它的节点（终端节点）一般为RFD，分布在PAN协调点的覆盖范围内，直接与PAN协调点进行通信。星型网通常用于节点数量较少的场合。

结构：Zigbee的体系结构由称为层的各模块组成。每一层为其上一层提供特定的服务：即由于数据服务实体提供数据传输服务；管理实体提供所有的其他管理服务。每个服务实体通过相应的服务接入点（SAP）为其上层提供一个接口，每个服务接入点通过服务原语来完成所对应的功能。

4.物联网概念及层次结构：

定义：把任何物品通过射频识别（RFID），红外感应器，全球定位系统，激光扫描器 等信息传感设备，按约定的协议与互联网连接起来，进行信息交换和共享，以实现智能化识别和管理的一种网络。

层次结构：物联网应用层（行业应用系统、行业应用平台），物联网网络层（业务支撑平台、核心网络、接入网络），物联网感知层（定位授时、摄像监控、传感器网、M2M终端、RFID读写）

RFID的结构：从结构上讲RFID是一种简单的无线系统，只有两个基本器件，该系统用于控制、检测和跟踪物体。系统由一个询问器和很多应答器组成。

RFID的组成：：由天线，耦合元件及芯片组成，一般来说都是用签作为应答器，每个标签具有唯一的电子编码，附着在物体上标识目标对象。阅读器：由天线，耦合元件，芯片组成，读取（有时还可以写入）标签信息的设备，可设计为手持式rfid读写器（如：C5000W）或固定式读写器。

应用软件系统 ：是应用层软件，主要是把收集的数据进一步处理，并为人们所使用。

原理：标签进入磁场后，接收解读器发出的射频信号，凭借感应电流所获得的能量发送出存储在芯片中的产品信息，或者由标签主动发送某一频率的信号，解读器读取信息并解码后，送至中央信息系统进行有关数据处理。

6.三要素：传感器、感知对象、观察者

特征：传感器网络是集成了监测、控制以及无线通信的网络系统，节点数目更为庞大(上千甚至上万)，节点分布更为密集；由于环境影响和能量耗尽，节点更容易出现故障；环境干扰和节点故障易造成网络拓扑结构的变化；通常情况下，大多数传感器节点是固定不动的。另外，传感器节点具有的能量、处理能力、存储能力和通信能力等都十分有限。传统无线网络的首要设计目标是提供高服务质量和高效带宽利用，其次才考虑节约能源；而传感器网络的首要设计目标是能源的高效利用，这也是传感器网络和传统网络最重要的区别之一。

关键技术：节点自定位技术、时间同步技术、（3）数据融合技术、（4）网络安全技术

概念：M2M是machine-to-machine的简称，即“机器对机器”的缩写，也有人理解为人对机器(man-to-machine)、机器对人(machine-to-man)等，旨在通过通信技术来实现人、机器和系统三者之问的智能化、交互式无缝连接

特点：（1）M2M通信与人和人之间的通信有本质的区别，因为M2M通信是面向机器的通信，它将遍布在日常生活中的机器设备连接起来，组成网络，所以具有常规通信所没有的特点。（2）M2M表达的是多种不同类型通信技术的有机结合，包括机器之间通信、机器控制通信、人机交互通信以及移动互联通信。

3）M2M让机器、设备在应用处理过程中与后台信息处理系统建立无线连接、共享信息，并与操作者共享信息。（4）M2M技术综合了数据采集、远程监控、GPS等系统，能够使业务流程自动化，集成公司的IT设备和非IT设备，并创造相关增值服务。

8.定义：云计算是一种动态的、易扩展的、通过互联网提供虚拟化的资源计算方式。狭义云计算是指IT基础设施的交付和使用模式；广义云计算是指服务的交付和使用模式。“云” 是指由成千上万台计算机和服务器集群，通过互联网实现网络服务的“电脑云”。

特点：以免费或付费使用的形式向用户提供各种计算服务的，主要包括：基础设施即服务IaaS（Infrastructure as a Service）、平台即服务PaaS（Platform as a Service）和软件即服务SaaS（Software as a Service）

9.古迹、古树实时监测，数字图书馆和数字档案馆

数字家庭，定位导航，现代物流管理，食品安全控制零售，数字医疗，防入侵系统

10.2009年8月，“感知中国”的讲话把我国物联网领域的研究和应用开发推向了高潮，无锡市率先建立了“感知中国”研究中心，中国科学院、运营商、多所大学在无锡建立了物联网研究院，无锡市江南大学还建立了全国首家实体物联网工厂学院。自温总理提出“感知中国”以来,物联网被正式列为国家五大新兴战略性产业之一，写入“政府工作报告”，物联网在中国受到了全社会极大的关注，其受关注程度是在美国、欧盟、以及其他各国不可比拟的。[1]

物联网的概念已经是一个“中国制造”的概念，它的覆盖范围与时俱进，已经超越了1999年Ashton教授和2005年ITU报告所指的范围，物联网已被贴上“中国式”标签。截至2010年，发改委、工信部等部委正在会同有关部门，在新一代信息技术方面开展研究，以形成支持新一代信息技术的一些新政策措施，从而推动我国经济的发展。物联网作为一个新经济增长点的战略新兴产业，具有良好的市场效益，《2013-2017年中国物联网行业应用领域市场需求与投资预测分析报告》数据表明，2010年物联网在安防、交通、电力和物流领域的市场规模分别为600亿元、300亿元、280亿元和150亿元。2011年中国物联网产业市场规模达到2600多亿元。

物联网本身的结构复杂，主要包括三大部分：首先是感知层，承担信息的采集，可以应用的技术包括智能卡、RFID电子标签、识别码、传感器等；其次是网络层，承担信息的传输，借用现有的无线网、移动网、固联网、互联网、广电网等即可实现；第三是应用层，实现物与物之间，人与物之间的识别与感知，发挥智能作用。