物联网在智慧农业系统中的应用

第一篇：物联网在智慧农业系统中的应用

物联网在智慧农业系统中的应用

摘要：介绍了物联网及智慧农业系统的内涵，结合农业智能化生产的实际情况设计了智慧农业物联网架构，主要包括物联网感知层、物联网网络层和物联网应用层。同时，通过农产品疾病识别与治理系统，具体研究了物联网在智慧农业中的应用。

关键词：智慧农业系统；物联网；架构；疾病识别 0引言

我国是农业大国，传统农业在国际市场上的优势主要依赖于丰富的自然资源和低廉的劳动力成本。随着物联网等高新技术的发展，我国传统农业正在加快向现代农业转型，而智慧农业将成为现代农业未来发展的趋势。要建设智慧农业，就要依托物联网等先进的科学技术，大力推进农业科技创新，研究多功能、智能化、能推动农业生产力发展的农业科技成果，并及时地将科技成果转化为农业生产所需的技术产品，应用于农业生产的整个过程。

托普物联网指出：智慧农业系统是将全球定位系统、遥感、地理信息系统、人工智能等高新技术用于对农作物精确的管理方法。这种定位技术用于农业生产，主要是针对农田因土壤构成、肥力状况、作物生长情况等因素的差异而对种籽、化肥、除草剂和杀虫剂施用量提出的不同要求。在目前情况下，农民一般难以顾及这些因素，在同一地区不同条块的农田上使用等量的种籽和农用化学品，这除了用量过多而造成经济上的浪费之外，还导致了土壤中残余化学物质的积累和地下水资源的污染。物联网

物联网(The Intemet of Things，简称IOT)的概念是在1999年提出的，2005年国际电信联盟(ITu)发布的n’U互联网报告，对物联网做了如下定义：通过二维码识读设备、射频识别(RFID)装置、红外感应器、全球定位系统和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相连接，进行信息交换和通信，以实现智能化识别、定位、跟踪、监控和管理的一种网络¨J。自2009年8月温家宝总理到中国科学院无锡高新微纳传感网工程技术研发中心(国家传感网工程中心、无锡物联网产业研究院)考察时提到“尽快建立中国的传感信息中心或者叫‘感知中国’中心”以来，物联网被正式列为我国5大新兴战略性产业之一。

物联网的体系结构如图1所示。它可分为3层：感知层、网络层和应用层。感知层相当于人体的皮肤和五官，主要用于识别物体，采集信息包括二维码标签和识读器、RFID标签和读写器、摄像头、传感器及传感器网络等。网络层相当于人体的神经中枢和大脑，主要用于信息传递和处理，包括通信与互联网的融合网络、物联网管理中心、物联网信息中心和智能处理中心等。应用层相当于人的社会分工，与行业需求结合，实现广泛智能化，是物联网与行业专用技术的深度融合旧。目前，物联网技术已经在智慧农业、智慧城市、智慧家居、智慧医疗、智慧交通和智慧物流等领域得到了广泛的应用。智慧农业

智慧农业是最近兴起的一个概念，目前国内外还没有一个公认的定义。中国农业大学李道亮教授认为：智慧农业是以最高效率地利用各种农业资源，最大限度地降低农业成本和能耗、减少农业生态环境破坏以及实现农业系统的整体最优为目标，以农业全产业、全过程智能化的泛在化为特征，以全面感知、可靠传输和智能处理等物联网技术为支撑和手段，以自动化生产、最优化控制、智能化管理、系统化物流和电子化交易为主要生产方式的高产、高效、低耗、优质、生态和安全的一种现代农业发展模式与形态13]。中国农业科学院周国民研究员认为：智慧农业是充分利用信息技术，包括更透彻的感知技术、更广泛的互联互通技术和更深入的智能化技术，使得农业系统的运转更加有效、更加智慧，以使农业系统达到农产品竞争力强、农业可持续发展、农业资源有效利用和环境保护的目标。

智慧农业系统主要内容包括：

1)通过各种无线传感器实时采集农业生产现场的温湿度、光照、CO：浓度等参数，利用视频监 控设备获取农作物的生长状况等信息，远程监控农业生产环境，同时将采集的参数和获取的信息进行数字化转换和汇总后，经传输网络实时上传到相关农业智能管理系统中；系统按照农作物生长的各项指标要求，精确地遥控农业设施自动开启或者关闭(如远程控制节水浇灌、节能增氧等)，实现智能化的农业生产。

2)利用RFID电子标签，搭建农产品安全溯源系统，加强农业生产、加工、运输到销售等全流程数据共享与透明管理，实现农产品全流程安全溯源，促进农产品的品牌建设，提升农产品的附加值。

3)组建无线传感器网络，开发智能农业应用系统，对空气、土壤、作物生长状态等数据进行实时采集和分析，系统规划农业产业园分布、合理选配农作物品种、在线疾病识别和治理、科学指导生态轮作。在未来的现代农业生产过程中，智慧农业的应用将更加广泛，农户将选择合适的农业生产智能化系统，以提高农产品产量，增加收益。

3智慧农业系统物联网架构

通常情况下，应用于智慧农业系统的物联网架构，可以按物联网感知层、物联网网络层和物联网应用层3个层次来设计，如图2所示。

1)物联网感知层主要由常见的传感器、RFID设备、视频监控设备等数据采集设备组成，实现将数据采集设备获取到的数据通过ZigBee节点、CAN节点等通讯模块传送至物联网智能网关，做到现场数据信息实时检测与采集。此外，上层应用系统下发的控制命令，通过物联网智能网关传送到继电器控制设备，远程控制农业设施的开关(如智能浇灌等)，实现农业生产环境的改善。

2)物联网网络层通过LAN，WLAN，CDMA和3G等的相互融合，实现现场数据信息和上层控制命令实时准确地传输与交互。

3)物联网应用层主要包括农业生产环境管理、农业生产过程管理、农业疾病识别与治理等农业应用系统，实现对由物联网感知层采集的海量数据进行分析和处理，以及对农业生产现场的智能化控制与管理。同时，为合理生产提供决策支持。

4智慧农业物联网应用案例

农产品疾病识别与治理系统已成为推动农业经济可持续发展的重要动力和保障农民收入的必要手段，本文以农产品疾病识别与治理系统为例，阐述物联网在智慧农业中的应用。系统结构如图3所示。

1)在联网感知层采用智能化传感器和视频监控设备，建立农业生产现场监控网络，采集现场农作物生长环境数据(如日照、温湿度等)和农作物生长状态图像数据，并通过ZigBee节点、WiFi节点、485节点等传送到物联网智能网关，对数据进行汇总和处理后，自动将数据上传到物联网网络层。

2)物联网网络层通过LAN，WLAN，CDMA和3G等的相互融合，将获取的数据信息传输到物联网的应用层。

3)在物联网应用层建设标准化的农产品病虫害数据库和远程专家诊断中心，将现场采集的数据信息与农产品病虫害数据库中的数据进行比对分析，从而识别出农作物的病虫害信息；对于一些不能通过比对数据库来识别的病虫害，则可以通过远程专家诊断中心进行诊断，精确地确定农作物的疾病，并给出最合理的治理决策。此外，通过病虫害预警，利用相关途径(如手机短信息等)向农户传递即将可能发生的病虫害信息，提醒农户进行及时的防治。同时，利用公共信息展示平台(如电子大屏等)实时显示农作物的相关信息，如生长环境的状况、生长状态、可能出现的病虫害和防治方法等信息，供农户进行参考。

5前景展望

物联网的发展为加快实现我国农业智慧化提供了前所未有的机遇，也必将深刻影响现代农业的未来。现阶段，我国在运用物联网来加快智慧农业的发展已经具备了一定的技术和产业化基础。但是，在智慧农业物联网关键技术和标准体系等方面仍存在着一些问题，解决这些问题需要政府、企业、科研部门及各个行业的共同努力。可以预见，在不久的将来，物联网必将会给农业领域带来革命性的变化。

参考文献：

[1]朱仲英．传感网与物联网的进展与趋势[J]．微型电脑应用，2010(1)：1—3． [2]石军．“感知中国”促进中国物联网加速发展[J]．通信管理与技术，2009(5)：1—3． [3]李道亮．物联网与智慧农业[J]．农业工程，2012(1)：1—7． [4]周国民．浅议智慧农业[J]．农业网络信息，2009(10)：5—7．

[5]徐丹．“智慧农业”路在何方[J]．中国高新技术企业，2012(2)：96—98．

[6]刘春红，张漫，张帆，等．基于无线传感器网络的智慧农业信息平台开发[J]．中国农业大学学报，2011，16(5)：151—156．

[7] 大唐电信．大唐电信智慧农业物联网解决方案[J]．通信世界，2011(16)：10．

[8]卢闯，彭秀媛，宣锴，等．物联网在设施农业中的应用研究[J]．农业网络信息，2011(9)：10—13．

第二篇：浅论物联网在农业中的应用

浅论物联网在农业中的应用

徐炎 14级物联网工程 P71414052

摘要：物联网是新的信息技术变革，被认为是继计算机、互联网之后的实际信息产业的第三次浪潮，代表了信息产业的新一轮革命。本文介绍了物联网的概念、产生与发展及在农业中的应用现状，重点分析了农业物联网的发展趋势。最后，提出了农业物联网应用发展策略。

关键词:农业；物联网；精细管理；智能农业

1999年MIT提出物联网概念，即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。2008年末IBM提出了发展“智慧地球”的新概念，又进一步被奥巴马总统提升为促进经济复苏的国家战略。2009年8月7日，温总理在无锡考察“中科院高新微纳传感网工程中心”时，提出“感知中国”的概念。面对后经济危机时代的挑战，各国都在寻求新的经济增长点和着力点，物联网产业首当其冲。目前，物联网产业已被正式列为国家五大新兴战略性产业之一。温家宝总理在十一届全国人大三次会议上作政府工作报告时指出，要大力培育战略性新兴产业，加快物联网的研发应用。过去的十年间，互联网技术取得巨大成功．而物联网技术将成为推动下一个经济增长的特别重要推手。物联网在农业中的应用现状

欧洲智能系统集成技术平台2009年提交的物联网研究发展报告中，将物联网的种类划分为18大类。其中，”农业和养殖业物联网”是最重要的发展方向之一。报告指出，农业物联网分为三个层次：信息感知层、信息传输层和信息应用层。信息感知层由各种传感器节点组成，通过先进传感器技术，多种支持过程精细化管理的参数可通过物联网获取，如土壤肥力、作物苗情长势、动物个体产能、健康、行为等信息。在信息传输层中，传感器获取各类数据通过有线或无线方式，以多种通信协议，向局域网、广域网发布。信息应用系统对数据进行融合，处理后用于制定科学的管理决策，对农业生产过程进行控制。

近十年来，美国和欧洲的一些发达国家相继开展了农业领域的物联网应用示范研究，实现了物联网在农业生产、资源利用、农产品流通领域，物-人-物之间的信息交互与精细农业的实践和推广，形成了一批良好的产业化应用模式，推动了相关新兴产业的发展。同时还促进农业物联网与其他物联网的互联，为建立无处不在的物联网奠定了基础。我国在农业行业的物联网应用主要实现在农业资源、环境、生产过程、流通过程等环节信息的实时获取和数据分享，以保证产前正确规划以提高资源利用效率、产中精细管理以提高生产效率，实现节本增效，产后高效流通，实现安全溯源等多个方面，但大多数应用还处于实验示范阶段。

1.1 农业资源利用

在农业资源检测和利用方面，美国和欧洲利用资源卫星对土地利用信息进行实时检测，并将其结果发送到各级监测站，进入信息融合和决策系统，实现大区域农业的统筹规划。同时，在地面利用GPS定位设备，对地理位置进行标定，实现区域农业规划。

近年来，我国将GPS定位技术与传感器技术相结合，实现了农业资源信息的定位与采集；利用无线传感器网络和移动通信技术，实现了农业资源信息的传输；利用GPS技术实现了农业资源的规划管理等。目前GPS技术已开始应用于农业资源调查、土壤养分检测和施肥、病虫害检测和防止等方面。精细农业需要及时了解农田状态信息。卫星定位技术与农田信息采集技术相结合，可以实现定点采集、分析农田状态信息，生成农田信息空间分布图，指导生产者做出相应的决策并付诸实践。

1.2 农业生态环境检测

农业生态环境是确保国家农产品安全、生态安全、资源安全的重要基础。许多发达国家如美国、法国和日本特别注重对农业生态环境的检测和保护。一方面，加强立法等政策性保护措施；另一方面，综合运用高科技手段构建先进农业生态环境检测网络，通过利用先进的传感器感知技术、信息融合传送技术和互联网技术，将物联网技术融合其中，建立覆盖全国的农业信息化平台，实现了对农业生态环境的自动检测，保证了农业生态环境的可持续发展。

在美国，已形成生态环境信息采集-信息传输处理-信息发布的分层体系结构。加州大学的=伯克利分校和大西洋学院联合在大鸭岛上部署了由43个传感器节点组成的传感器网络，节点上安装有多种传感器以检测海岛上不同类型的数据。在法国，利用信息技术对土壤环境进行精确的数据分析，根据种植品种的具体要求，调节和改善种植环境。

1.3 农业生产精细化管理

精细农业是现有农业生产措施与信息高新技术应用的有机结合，它集成了信息技术与3s空间信息技术，从信息采集、高效运输、信息处理、模型建立、决策分析、农作管理等方面开展信息化技术研究。在美国，20%精细农业中应用了GPS、传感器等物联网感知技术，已成为农业生产信息获取、生产管理、辅助决策、智能实施的物联网关键技术。农业物联网应用发展趋势

未来的农业物联网大到一头牛，小到一粒米都将拥有自己的身份，人们可以随时随地地通过网络了解他们的地理位置、生长状况等一切信息，实现所有农牧产品的互联。要实现这些就必须解决如下问题:一是农业传感设备必须向低成本、自适应、高可靠、微能耗的方向发展；二是农业传感网必须具备分布式、多协议兼容、自组织和高通量等功能特征；三是信息处理必须达到实时、准确、自动和智能化要求。集成传感器技术、无线通信技术、嵌入式计算技术和分布式智能信息处理技术于一体，具有易于布置、方便控制、低功耗、灵活通信、低成本等特点的物联网技术已成为实践“农业物联网”的迫切应用需求。农业物联网应用发展策略

促进物联网在农业领域的应用发展，应遵循“自主创新、集成应用、培育产业”的发展模式。一是紧紧围绕发展现代农业的重大需求，重点突破农业专用传感器瓶颈性科学技术难题与新产品开发、农业传感器网络、智能化农业信息处理等一批重大共性关键技术，构建适于推广应用的重大技术、产品和应用系统示范原型；二是集成信息技术领域已有共性关键技术产品和农业领域多年来积累的无线传感器网络技术研究成果，着力开展面向产业应用的示范实验研究，构建产业化推广应用模式；三是培育一批农业物联网相关新兴产业，提供产业技术支撑，加快转变农业发展方式，提高土地产出率、资源利用率、劳动生产率，增强农业抗风险能力、国际竞争力和可持续发展能力。结论

物联网是全球信息化发展的新阶段。物联网产业的发展，为实现农业的信息化、产业化提供了前所未有的机遇。同时，农业也为物联网产业的发展提供了最为广阔的应用平台。物联网技术的发展，将是实现传统农业向现代农业转变的助推器和加速器，也将为培育物联网农业应用相关的信息技术和服务产业发展提供无限商机。

【参考文献】

耿军涛，周小佳，张冰洁。《基于无线传感器网络的大气环境检测系统设计》 孙忠富，曹洪太，李洪亮。《基于GPRS和WEB的温室环境信息采集系统的实现》

白红武，滕光辉，马亮。《蛋鸡健康养殖网络化管理信息系统》 王立方，陆昌华，谢菊芳。《家畜和畜产品可追溯系统研究进展》 张长利，沈维政.《物联网在农业中的应用》

第三篇：物联网在农业中的应用

物联网在农业中的应用

2011年12月7日下午2:30，信息科学技术学院在湖南农业大学八教学海厅组织了以“国内外物联网在农业中的应用”为主题的讲座，邀请了知名专家赵春江老师为主讲嘉宾，信息科学技术学院院长沈岳为主持人，另有信息科学技术学院各专业老师及09级、10级学生参与了本次讲座。

首先由沈院长对主讲嘉宾赵春江做了简短的介绍，然后由赵春江老师就物联网的发展及应用做了简明而深刻的阐述。以下是赵老师就物联网及农业谈论的几点重要观点。

一、物联网在国内外正以极快的速度发展，信息科学技术的发展远远超

过了”大家”的预言，如托马斯.沃泰曾说“5台计算机就能满足世界的发展”；从Information到Informatics,从IT到ICT再到IET，这一系列的发展已经证明信息技术已得到了广泛的应用。

二、物联网以更加精细和动态的方式认知、管理世界，提高人们认识复

杂事物的能力。赵老师重点强调“物联网不是互联网的下一代，而是互联网应用的拓展”。

三、农业物联网已得到了国家的高度关注，十二五期间对农业物联网已

提出规划，使物联网能识别、定位、跟踪、监控的功能。目前这些技术已得到了基本应用，如智能交通、健康护理、电子标签（RFID）在集装箱运输中的应用、阿尔卑斯山环境监测以及多种形式的无线传感器网络。利用物联网能实现农产品在运输过程中质量安全的实时监测、农机精准优化作业、设备的高效调度、及基于农机物连传感器的生产决策。

四、我国发展智能农业致力使原始创新与集成创新相结合，使产业培育

与示范应用相结合，并朝三大技术方向发展，即农业传感器物联网、精准作业与智能设备方向、农业信息云计算与云服务方向。

最后，赵春江老师给大家放映了几段视频并耐心解答了同学及老师提出的疑问。

到此，此次论坛圆满结束。

第四篇：基于物联网的智慧农业系统的设计

物联网综合应用实践课程设计

题 目: 基于物联网的智慧农业系统的设计 院(系): 计算机与通信学院 专业年级: 11级物联网1班 姓 名:

郭盛功

学 号: 112801012 指导教师: 马维俊

摘要..................................................................................................................................................3 1 绪论.............................................................................................................................................4

1.1 农业物联网技术.............................................................................................................4

1.1.1 农业物联网产生背景.........................................................................................4 1.2 物联网技术在农业种植环境中的应用.........................................................................5

1.2.1 物联网技术实现农业种植环境的智能化管理.................................................5 1.2.2 物联网技术实现农产品质量安全有效监管.....................................................5 基本原理.....................................................................................................................................6

2.1硬件方面............................................................................................................................6

2.1.1芯片SHT10介绍....................................................................................................6 2.1.2 CC2530介绍..........................................................................................................7 2.2 软件方面.........................................................................................................................9

2.2.1 ZigBee技术..........................................................................................................9 2.2.2 ZigBee特点........................................................................................................11 2.2.3 ZigBee协议栈结构..........................................................................................12 2.2.4 无线传感器网络...............................................................................................15 3 农业物联网种植环境监控系统设计.......................................................................................17 3.1 农业物联网种植环境监控系统关键技术...................................................................17 3.2 农业物联网种植环境监控系统建构...........................................................................17 3.3农业种植监控系统构建..................................................................................................18 3.3.1 系统硬件构建...................................................................................................18 3.3.2 系统软件构建...................................................................................................18 3.3．3 编码...................................................................................................................20 四 总结...........................................................................................................................................22 五 参考文献...................................................................................................................................23 六 致谢信.......................................................................................................................................24

基于物联网的智慧农业系统设计

摘要

智慧农业是农业生产的高级阶段，是集新兴的互联网、移动互联、云计算和物联网技术为一体，依托部署在农业生产现场的各种传感节点（环境温湿度、土壤水分、二氧化碳、图像等）和无线通信网络实现农业生产环境的智能感知、智能预警、智能决策、智能分析、专家在线指导，为农业生产提供精准化种植、可视化管理、智能化决策。

基于Zigbee技术的智慧农业解决方案，成本低廉，是一般人都能负担的价格；控制更简单，让每一位刚接触的人都能轻松使用；功耗更低、组网更方便、网络更健壮，给您带来高科技的全新感受。您的温室大棚规模越大，基于Zigbee技术的智慧农业解决方案在使用中，要准确及时地操控所有设备，最值得关注的应该就是网络信号的稳定性。鉴于温室大棚的网络覆盖区域比较广泛，我们贴心为您呈现物联无线组网！智慧农业能有效连接物联Internet通信网关和超出物联Internet通信网关有效控制区域的其它Zigbee网络设备，实现中继组网，扩大覆盖区域，并传输网关的控制命令到相关网络设备，达到预期传输和控制的效果。基于先进的Zigbee技术，物联无线中继器无需接入网线，就可自行中继组网，扩散网络信号，让您的网络灵活顺畅运行，保障您的所有设备正常运行。主要采集温湿度，从而控制农植物的水分和光照。

关键词：Zigbee，CC2530，智慧农业，云计算，物联网绪论

农业是关系着国计民生的基础产业，我国传统农业在向现代农业发展中面临着确保农产品总量、调整农业产业结构、改善农产品品质和质量，改善生产效益低下、资源严重不足且利用率低、环境污染等问题而不能适应农业持续发展的需要。因此，关于农业物联网技术的研究势在必行。物联网是以感知为目的的，实现人与人、人与物、物与物全面互联的网络。物联网可以很好地应用到诸多领域，农业即是其中之一。

文章在农业物联网的背景下，设计了农业中最为关键的种植环境智能化检测系统，一方面对其中的关键技术种植检测硬件系统和软件系统进行设计，主要包括农业物联网监管系列传感器，无线传感器网络通过模块采集温湿度光照登信息，经由无线收发模块传输数据，通过后台管理实现对环境信息的远程控制，随时进行调整和处理，实现对环境信息的远程控制。另一方面是设计了农业物联网下种植环境监控平台。文章旨在设计出基于物联网技术的农业种植环境监控系统，能够极大地推进高现代农业的自动化、智能化水平，降低资源占有率，提高农产品的生产效率及产品的质量。

1.1 农业物联网技术

1.1.1 农业物联网产生背景

农业信息技术是我国现代农业科技的重要内容，大力推进“信息化与农业现代化融合”是我国现代农业发展方向。“农业物联网”即利用物联网技术，即通过相应的智能传感器设备实时监控农业种植环境，并将各个相应的数据通过数据采集设备，经过无线网络系统传送到信息控制中心，进而对农业种植环境进行调节，智能控制农作物健康生长所需环境如温度、湿度以及光照、土壤温度、含水量，及时灌溉系统。实现农业种植综合生态信息的自动检测，对环境进行自动监控。1.2 物联网技术在农业种植环境中的应用

1.2.1 物联网技术实现农业种植环境的智能化管理

通过在农业种植系统中安装相应的只能控制系统，实现对整农作物种植环境中各个参数的实时监控，及时掌握农作物生长环境的一些参数，并根据参数变化适时调控来掌控农作物最佳的生长环境，将生物信息获取方法应用于无线传感器节点，为温室精准调控提供科学依据。

1.2.2 物联网技术实现农产品质量安全有效监管

农业物联网技术能够通过广泛采用电子标识、条形码、传感器网络、物联网中间件和网络平台技术等关键技术，实现产品从生产、储运、交易信息的透明化和实时监控，从而实现农产品从农田到餐桌的全程可管可控，农产品质量安全有效地监管。基本原理

本实验将使用CC2530读取温湿度传感器SHT10的温度和湿度数据，并通过CC2530内部的ADC得到光照传感器的数据。最后将采样到的数据转换然后在LCD上显示。其中对温湿度的读取是利用CC2530的I/O（P1.0和P1.1）模拟一个类IIC的过程。对光照的采集使用内部的AIN0通道。

2.1硬件方面

2.1.1芯片SHT10介绍

SHT10 是一款高度集成的温湿度传感器芯片，提供全标定的数字输出。它采用专利的CMOSens 技术，确保产品具有极高的可靠性与卓越的长期稳定性。传感器包括一个电容性聚合体测湿敏感元件、一个用能隙材料制成的测温元件，并在同一芯片上，与 14 位的 A/D 转换器以及串行接口电路实现无缝连接。SHT10 引脚特性如下：

1.VDD，GND SHT10 的供电电压为 2.4~5.5V。传感器上电后，要等待 11ms 以越过“休眠”状态。在此期间无需发送任何指令。电源引脚（VDD，GND）之间可增加一个 100nF 的电容，用以去耦滤波。

2.SCK 用于微处理器与 SHT10 之间的通讯同步。由于接口包含了完全静态逻辑，因而不存在最小 SCK 频率。

3.DATA 三态门用于数据的读取。DATA 在 SCK 时钟下降沿之后改变状态，并仅在 SCK 时钟上升沿有效。数据传输期间，在 SCK 时钟高电平时，DATA 必须保持稳定。为避免信号冲突，微处理器应驱动 DATA 在低电平。需要一个外部的上拉电阻（例如：10kΩ）将信号提拉至高电平。上拉电阻通常已包含在微处理器的 I/O 电路中。

向 SHT10 发送命令：

用一组“ 启动传输”时序，来表示数据传输的初始化。它包括：当 SCK 时钟高电平时DATA 翻转为低电平，紧接着 SCK 变为低电平，随后是在 SCK 时钟高电平时 DATA 翻转为高电平。后续命令包含三个地址位（目前只支持“000”，和五个命令位。SHT10 会以下述方）式表示已正确地接收到指令：在第 8 个 SCK 时钟的下降沿之后，将 DATA 拉为低电平（ACK位）。在第 9 个 SCK 时钟的下降沿之后，释放 DATA（恢复高电平）。

测量时序(RH 和 T)：

发布一组测量命令（‘00000101’表示相对湿度 RH，‘00000011’表示温度 T）后，控制器要等待测量结束。这个过程需要大约 11/55/210ms，分别对应 8/12/14bit 测量。确切的时间随内部晶振速度，最多有±15%变化。SHTxx 通过下拉 DATA 至低电平并进入空闲模式，表示测量的结束。控制器在再次触发 SCK 时钟前，必须等待这个“数据备妥”信号来读出数据。检测数据可以先被存储，这样控制器可以继续执行其它任务在需要时再读出数据。接着传输 2 个字节的测量数据和 1 个字节的 CRC 奇偶校验。需要通过下拉 DATA 为低电平，uC以确认每个字节。所有的数据从 MSB 开始，右值有效（例如：对于 12bit 数据，从第 5 个SCK 时钟起算作 MSB； 而对于 8bit 数据，首字节则无意义）。用 CRC 数据的确认位，表明通讯结束。如果不使用 CRC-8 校验，控制器可以在测量值 LSB 后，通过保持确认位 ack 高电平，来中止通讯。在测量和通讯结束后，SHTxx 自动转入休眠模式。通讯复位时序：

如果与 SHTxx 通讯中断，下列信号时序可以复位串口：当 DATA 保持高电平时，触发SCK 时钟 9 次或更多。在下一次指令前，发送一个“传输启动”时序。这些时序只复位串口，状态寄存器内容仍然保留。2.1.2 CC2530介绍

CC2530 是基于2.4-GHz IEEE802.15.4、ZigBee 和RF4CE 上的一个片上系统解决方案。其特点是以极低的总材料成本建立较为强大的网络节点。CC2530 芯片结合了RF 收发器，增强型8051 CPU，系统内可编程闪存，8-KB RAM 和许多其他模块的强大的功能。如今CC2530 主要有四种不同的闪存版本：CC2530F32/64/128/256，分别具有32/64/128/256KB 的闪存。其具有多种运行模式，使得它能满足超低功耗系统的要求。同时CC2530运行模式之间的转换时间很短，使其进一步降低能源消耗。

CC2530包括了1个高性能的2.4 GHz DSSS（直接序列扩频）射频收发器核心和1个8051控制器，它具有32/64/128 kB可选择的编程闪存和8 kB的RAM，还包括ADC、定时器、睡眠模式定时器、上电复位电路、掉电检测电路和21个可编程I/O引脚，这样很容易实现通信模块的小型化。CC2530是一款功耗相当低的单片机，功耗模式3下电流消耗仅0.2μA，在32 k晶体时钟下运行，电流消耗小于1μA。

CC2530芯片使用直接正交上变频发送数据。基带信号的同相分量和正交分量由DAC转换成模拟信号，经过低通滤波，变频到所设定的信道上。当需要发送数据时，先将要发送的数据写入128B的发送缓存中，包头是通过硬件产生的。最后经过低通滤波器和上变频的混频后，将射频信号被调制到2.4GHz，后经天线发送出去。CC2530有两个端口分别为TX/RX，RF端口不需要外部的收发开关，芯片内部已集成了收发开关。

CC2530的存储器ST-M25PE16是4线的SPI通信模式的FLASH，可以整块擦除，最大可以存储2M个字节。工作电压为2.7v到3.6v。

CC2530温度传感器模块反向F型天线采用TI公司公布的2.4GHz倒F型天线设计。天线的最大增益为＋3.3dB，天线面积为25.7×7.5mm。该天线完全能够满足CC2530工作频段的要求（CC2530工作频段为2.400GHz～2.480GHz）。

图1.CC2530芯片引脚

CC2530芯片引脚功能

AVDD1 28 电源（模拟）2-V–3.6-V 模拟电源连接 AVDD2 27 电源（模拟）2-V–3.6-V 模拟电源连接 AVDD3 24 电源（模拟）2-V–3.6-V 模拟电源连接 AVDD4 29 电源（模拟）2-V–3.6-V 模拟电源连接 AVDD5 21 电源（模拟）2-V–3.6-V 模拟电源连接 AVDD6 31 电源（模拟）2-V–3.6-V 模拟电源连接

DCOUPL 40 电源（数字）1.8V 数字电源去耦。不使用外部电路供应。DVDD1 39 电源（数字）2-V–3.6-V 数字电源连接 DVDD2 10 电源（数字）2-V–3.6-V 数字电源连接 GND-接地 接地衬垫必须连接到一个坚固的接地面。GND 1，2，3，4 未使用的连接到GND P0_0 19 数字I/O 端口0.0 P0_1 18 数字I/O 端口0.1 P0_2 17 数字I/O 端口0.2 P0_3 16 数字I/O 端口0.3 P0_4 15 数字I/O 端口0.4 P0_5 14 数字I/O 端口0.5 P0_6 13 数字I/O 端口0.6 P0_7 12 数字I/O 端口0.7 P1_0 11 数字I/O 端口1.0-20-mA 驱动能力 P1_1 9 数字I/O 端口1.1-20-mA 驱动能力 P1_2 8 数字I/O 端口1.2 P1_3 7 数字I/O 端口1.3 P1_4 6 数字I/O 端口1.4 P1_5 5 数字I/O 端口1.5 P1_6 38 数字I/O 端口1.6 P1_7 37 数字I/O 端口1.7 P2_0 36 数字I/O 端口2.0 P2_1 35 数字I/O 端口2.1 P2_2 34 数字I/O 端口2.2 P2_3 33 数字I/O 模拟端口2.3/32.768 kHz XOSC P2_4 32 数字I/O 模拟端口2.4/32.768 kHz XOSC RBIAS 30 模拟I/O 参考电流的外部精密偏置电阻 RESET_N 20 数字输入 复位，活动到低电平RF_N 26 RF I/O RX 期间负RF 输入信号到LNA RF_P 25 RF I/O RX 期间正RF 输入信号到LNA XOSC_Q1 22 模拟I/O 32-MHz 晶振引脚1或外部时钟输入 XOSC_Q2 23 模拟I/O 32-MHz 晶振引脚2 2.2 软件方面

2.2.1 ZigBee技术

蜜蜂在发现花丛后会通过一种特殊的肢体语言来告知同伴新发现的食物源位置等信息，这种肢体语言就是ZigZag行舞蹈，是蜜蜂之间一种简单传达信息的方式。借此意义Zigbee作为新一代无线通讯技术的命名。在此之前ZigBee也被称为“HomeRF Lite”、“RF-EasyLink”或“fireFly”无线电技术，统称为ZigBee。

简单的说，ZigBee是一种高可靠的无线数传网络，类似于CDMA和GSM网络。ZigBee数传模块类似于移动网络基站。通讯距离从标准的75m到几百米、几公里，并且支持无限扩展。

ZigBee是一个由可多到65000个无线数传模块组成的一个无线数传网络平台，在整个网络范围内，每一个ZigBee网络数传模块之间可以相互通信，每个网络节点间的距离可以从标准的75m无限扩展。

与移动通信的CDMA网或GSM网不同的是，ZigBee网络主要是为工业现场自动化控制数据传输而建立，因而，它必须具有简单，使用方便，工作可靠，价格低的特点。而移动通信网主要是为语音通信而建立，每个基站价值一般都在百万元人民币以上，而每个ZigBee“基站”却不到1000元人民币。每个ZigBee网络节点不仅本身可以作为监控对象，例如其所连接的传感器直接进行数据采集和监控，还可以自动中转别的网络节点传过来的数据资料。除此之外，每一个ZigBee网络节点(FFD)还可在自己信号覆盖的范围内，和多个不承担网络信息中转任务的孤立的子节点(RFD)无线连接。

ZigBee技术是一种具有统一技术标准的短距离无线通信技术，其物理层和数据链路层协议为IEEE 802.15.4协议标准，网络层和安全层由ZigBee联盟制定，应用层的开发应用根据用户的应用需要，对其进行开发利用，因此该技术能够为用户提供机动、灵活的组网方式。

根据IEEE 802.15.4协议标准，ZigBee的工作频段分为3个频段，这3个工作频段相距较大，而且在各频段上的信道数据不同，因而，在该项技术标准中，各频段上的调制方式和传输速率不同。它们分别为 868MHz，915MHz和2.4GHz，其中2.4GHz频段上分为16个信道，该频段为全球通用的工业、科学、医学（indus-trial，scientific and medical，ISM）频段，该频段为免付费、免申请的无线电频段，在该频段上，数据传输速率为 250Kb／s；另外两个频段为915／868MHz，其相应的信道个数分别为10个和1个，传输速率分别为40Kb／s和ZOKb／s，868MHz和 915MHz无线电使用直接序列扩频技术和二进制相移键控（BPSK）调制技术。2.4GHz无线电使用DSSS和偏移正交相移键控（O－QPSK）。

在组网性能上，ZigBee可以构造为星形网络或者点对点对等网络，在每一个ZigBee组成的无线网络中，连接地址码分为16b短地址或者64b长地址，可容纳的最大设各个数分别为216和264个，具有较大的网络容量。在无线通信技术上，采用CSMA－CA方式，有效地避免了无线电载波之间的冲突，此外，为保证传输数据的可靠性，建立了完整的应答通信协议。

ZigBee设备为低功耗设各，其发射输出为 0～3.6dBm，通信距离为30～70m，具有能量检测和链路质量指示能力，根据这些检测结果，设各可以自动调整设各的发射功率，在保证通信链路质量的条件下，最小地消耗设各能量。

为保证ZigBee设备之间通信数据的安全保密性，ZigBee技术采用了密钥长度为128位的加密算法，对所传输的数据信息进行加密处理。

2.2.2 ZigBee特点

ZigBee技术则致力于提供一种廉价的固定、便携或者移动设各使用的极低复杂度、成本和功耗的低速率无线通信技术。这种无线通信技术具有如下特点：

（1）数据传输速率低

只有10～250Kb／s，专注于低传输速率应用。无线传感器网络不传输语音、视频之类的大数据量的采集数据，仅仅传输一些采集到的温度、湿度之类的简单数据。

（2）功耗低

工作模式情况下，ZigBee技术传输速率低，传输数据量很小，因此信号的收发时间很短，其次在非工作模式时，ZigBee节点处于休眠模式，耗电量仅仅只有1μW。设各搜索时延一般为 30ms，休眠激活时延为15ms，活动设备信道接人时延为15ms。由于工作时间较短、收发信息功耗较低且采用了休眠模式，使得ZigBee设各非常省电，ZigBee节点的电池工作时间可以长达6个月到2年左右。同时，由于电池时间取决于很多因素，例如电池种类、容量和应用场合，ZigBee技术在协议上对电池使用也作了优化。对于典型应用，碱性电池可以使用数年，对于某些工作时间和总时间（工作时间＋休眠时间）之比小于t％的情况，电池的寿命甚至可以超过1年。（3）数据传输可靠

ZigBee的介质链路层（以MAC层）采用CSMA－CA碰撞避免机制。在这种完全确认的数据传输机制下，当有数据传送需求时则立刻传送，发送的每个数据包都必须等待接收方的确认信息，并进行确认信息回复，若没有得到确认信息的回复就表示发生了碰撞，将再传一次，采用这种方法可以提高系统信息传输的可靠性。同时为需要固定带宽的通信业务预留了专用时隙，避免了发送数据时的竟争和冲突。同时ZigBee针对时延敏感的应用做了优化，通信时延和休眠状态激活的时延都非常短。（4）网络容量大

ZigBee的低速率、低功耗和短距离传输的特点使它非常适宜支持简单器件。ZigBee定义了两种器件：全功能器件（FFD）和简化功能器件（RFD）。网络协调器（coordinator）是一种全功能器件，而网络节点通常为简化功能器件。如果通过网络协调器组建无线传感器网络，整个网络最多可以支持超过65 000个ZigBee网络节点，再加上各个网络协调器可互相连接，整个ZigBee网络节点的数目将十分可观。

（5）自动动态组网、自主路由

无线传感器网络是动态变化的，无论是节点的能量耗尽，或者节点被敌人俘获，都能使节点退出网络，而且网络的使用者也希望能在需要的时候向已有的网络中加人新的传感器节点。（6）兼容性

ZigBee技术与现有的控制网络标准无缝集成。通过网络协调器自动建立网络，采用CSMA-CA方式进行信道接入。为了可靠传递，还提供全握手协议。

（7）安全性

ZigBee提供了数据完整性检查和鉴权功能，在数据传输中提供了三级安全性。第一级实际是无安全方式，对于某种应用，如果安全并不重要或者上层已经提供足够的安全保护，器件就可以选择这种方式来转移数据。对于第二级安全级别，器件可以使用接人控制清单（ACL）来防止非法器仵获取数据。

在这一级不采取加密措施。第三级安全级别在数据转移中采用属于高级加密标准（AES）的对称密码。AES可以用来保护数据净荷和防止攻击者冒充合法器件。

（8）实现成本低

模块的初始成本估计在6美元左右，很快就能降到1.5～2.5美元，且ZigBee协议免专利费用。无线传感器网络中可以具有成千上万的节点，如果不能严格地控制节点的成本，那么网络的规模必将受到严重的制约，从而将严重地制约无线传感器网络的强大功能。2.2.3 ZigBee协议栈结构

ZigBee技术的协议栈结构很简单，不像诸如蓝牙和其他网络结构，这些网络结构通常分为7层，而ZigBee技术仅分为4层。

在ZigBee技术中，PHY层和 MAC层采用IEEE 802.15.4协议标准，其中，PHY层提供了两种类型的服务：即通过物理层管理实体接口对PHY层数据和PHY层管理提供服务。PHY层数据服务可以通过无线物理信道发送和接收物理层协议数据单元来实现。

PHY层的特征是启动和关闭无线收发器，能量监测，链路质量，信道选择，清除信道评估，以及通过物理介质对数据包进行发送和接收。同样，MAC层也提供了两种类型的服务：通过MAC层管理实体服务接人点向MAC层数据和MAC层管理提供服务。MAC层数据服务可以通过PHY层数据服务发送和接收MAC层协议数据单元。

MAC层的具体特征是：信标管理，信道接入，时隙管理，发送确认帧，发送连接及断开连接请求。除此以外，MAC层为应用合适的安全机制提供一些方法。

ZigBee技术的网络／安全层主要用于ZigBee的WPAN的组网连接、数据管理以及网络安全等；应用层主要为ZigBee技术的实际应用提供一些应用框架模型等，以便对ZigBee技术进行开发应用。

图2 ZigBee协议栈结构图

1.物理层

物理层由半双工的无线收发器及其接口组成，主要作用是激活和关闭射频收发器；检测信道的能量；显示收到数据包的链路质量；空闲信道评估；选择信道频率；数据的接受和发送。

2.媒体访问控制层

媒体访问控制（MAC）层建立了一条节点和与其相邻的节点之间可靠的数据传输链路，共享传输媒体，提高通信效率。在协调器的MAC层，可以产生网络信标，同步网络信标；支持ZigBee设备的关联和取消关联；支持设备加密；在信道访问方面，采用CSMA/CA信道退避算法，减少了碰撞概率；确保时隙分配（GTS）；支持信标使能和非信标使能两种数据传输模式，为两个对等的MAC实体提供可靠连接。

3.网络层

网络层负责拓扑结构的建立和维护网络连接，主要功能包括设备连接和断开网络时所采用的机制，以及在帧信息传输过程中所采用的安全性机制。此外，还包括设备的路由发现和路由维护和转交。并且，网络层完成对一跳(one—hop)邻居设备的发现和相关结点信息的存储。一个ZigBee协调器创建一个新网络，为新加入的设备分配短地址等。并且，网络层还提供一些必要的函数，确保ZigBee的MAC层正常工作，并且为应用层提供合适的服务接口。

网络层要求能够很好地完成在IEEE 802．15．4标准中MAC子层所定义的功能，同时，又要为应用层提供适当的服务接口。为了与应用层进行更好的通信，网络层中定义了两种服务实体来实现必要的功能。这两个服务实体是数据服务实体(NLDE)和管理服务实体(NLME)。网络层的NLDE通过数据服务实体服务访问点(NLDE—SAP)来提供数据传输服务，NLME通过管理服务实体服务访问点(NLME—SAP)来提供管理服务。NLME可以利用NLDE来激活它的管理工作，它还具有对网络层信息数据库(NIB)进行维护的功能。在这个图中直观地给出了网络层所提供的实体和服务接口等。

NLDE提供的数据服务允许在处于同一应用网络中的两个或多个设备之间传输应用协议数据单元(APDU)。NLDE提供的服务有：产生网络协议数据单元(NPDU)和选择通信路由。选择通信路由，在通信中，NLDE要发送一个NPDU到一个合适的设备，这个设备可能是通信的终点也可能只是通信链路中的一个点。NLME需提供一个管理服务以允许一个应用来与协议栈操作进行交互。NLME需要提供以下服务：①配置一个新的设备(configuring a new device)。具有充分配置所需操作栈的能力。配置选项包括：ZigBee协调器的开始操作，加入一个现有的网络等。

4.应用层

应用层包括三部分：应用支持子层（APS）、ZigBee设备对象（ZDO）和应用框架（AF）。应用支持子层的任务是提取网络层的信息并将信息发送到运行在节点上的不同应用端点。应用支持子层维护了一个绑定表，可以定义、增加或移除组信息；完成64位长地址（IEEE地址）与16位短地址（网络地址）一对一映射；实现传输数据的分割与重组；应用支持子层连接网络层和应用层，是它们之间的接口。这个接口由两个服务实体提供：APS数据实体（APSDE）和APS管理实体（APSME）。APS数据实体为网络中的节点提供数据传输服务，它会拆分和重组大于最大荷载量的数据包。APS管理实体提供安全服务，节点绑定，建立和移除组地址，负责64位IEEE地址与16位网络地址的地址映射[4]。

ZigBee设备对象负责设备的所有管理工作，包括设定该设备在网络中的角色（协调器、路由器或终端设备），发现网络中的设备，确定这些设备能提供的功能，发起或响应绑定请求，完成设备之间建立安全的关联等。用户在开发ZigBee产品时，需要在ZigBee协议栈的AF上附加应用端点，调用ZDO功能以发现网络上的其他设备和服务，管理绑定、安全和其他网络设置。ZDO是一个特殊的应用对象，它驻留在每一个ZigBee节点上，其端点编号固定为0。

AF应用框架是应用层与APS层的接口。它负责发送和接收数据，并为接收到的数据寻找相应的目的端点。2.2.4 无线传感器网络

WSN是wireless sensor network的简称，即无线传感器网络。

无线传感器网络就是由部署在监测区域内大量的廉价微型传感器节点组成，通过无线通信方式形成的一个多跳的自组织的网络系统，其目的是协作地感知、采集和处理网络覆盖区域中被感知对象的信息，并发送给观察者。传感器、感知对象和观察者构成了无线传感器网络的三个要素。

微机电系统（Micro-Electro-Mechanism System，MEMS）、片上系统（SOC，System on Chip）、无线通信和低功耗嵌入式技术的飞速发展，孕育出无线传感器网络（Wireless Sensor Networks，WSN），并以其低功耗、低成本、分布式和自组织的特点带来了信息感知的一场变革。无线传感器网络就是由部署在监测区域内大量的廉价微型传感器节点组成，通过无线通信方式形成的一个多跳自组织网络。

很多人都认为，这项技术的重要性可与因特网相媲美：正如因特网使得计算机能够访问各种数字信息而可以不管其保存在什么地方，传感器网络将能扩展人们与现实世界进行远程交互的能力。它甚至被人称为一种全新类型的计算机系统，这就是因为它区别于过去硬件的可到处散布的特点以及集体分析能力。然而从很多方面来说，现在的无线传感器网络就如同远在1970年的因特网，那时因特网仅仅连接了不到200所大学和军事实验室，并且研究者还在试验各种通讯协议和寻址方案。而现在，大多数传感器网络只连接了不到100个节点，更多的节点以及通讯线路会使其变得十分复杂难缠而无法正常工作。另外一个原因是单个传感器节点的价格目前还并不低廉，而且电池寿命在最好的情况下也只能维持几个月。不过这些问题并不是不可逾越的，一些无线传感器网络的产品已经上市，并且具备引人入胜的功能的新产品也会在几年之内出现。

无线传感器网络所具有的众多类型的传感器，可探测包括地震、电磁、温度、湿度、噪声、光强度、压力、土壤成分、移动物体的大小、速度和方向等周边环境中多种多样的现象。基于MEMS的微传感技术和无线联网技术为无线传感器网络赋予了广阔的应用前景。这些潜在的应用领域可以归纳为:军事、航空、反恐、防爆、救灾、环境、医疗、保健、家居、工业、商业等领域。

农业物联网种植环境监控系统设计

3.1 农业物联网种植环境监控系统关键技术

物联网技术应用在农业种植环境监控系统控制中，关键技术为一下两部分：意识感知层的进行无线数据感知与采集，而是通过网络传输层远程智能化控制对采集到的数据通过计算机分析，控制农作物生长所需的空气、温度、水分等，进而实现精准农业。

3.2 农业物联网种植环境监控系统建构

基于物联网技术的农业种植环境监控系统如

图3 基于物联网技术的农业种植环境监控系统框图

基于物联网技术的农业种植监控系统核心包括以下几部分：

感知层：数据感知与采集，实现种植环境中的土壤湿度、空气温度湿度、光照及自动灌溉系统的实时感知的试纸传送到ZigBee协调器节点上；

应用层：该系统负责对采集的数据进行存储、信息处理和控制指令的下达，为用户提供分析 决策依据，用户可随时随地提供电脑灯终端进行查询。3.3农业种植监控系统构建

3.3.1 系统硬件构建

1）无线节点模块：ZigBee是基于IEEE802.11.4协议的一簇展集，主要针对于低成本、低功耗的射频应用一部分是网关协调器及传感节点； 2）传感及控制模块：温度传感器、湿度传感器、光照强度传感器； 3）电源板：提供无线节点模块和传感控制模块连接，同时为系统供电。农业种植环境监控系统硬件构建如图2所示。

图4 农业种植环境监控系统硬件构建

在以上设计的硬件系统中，以MCU为控制中心，电池模块对系统供电和连接，传感及控制模块对种植环境进行实施检测采集数据，通过ZigBee无线网络进行数据和信息并比对标准生长环境参数，各个硬件模块经由无线收发模块传输数据，实现对环境信息的远程控制。3.3.2 系统软件构建

系统的软件设计工作主要有：传感器节点程序设计如3所示，ZigBee协议栈程序设计如图4所示。

图5 传感器节点程序设计

图6 网络协调器软件流程图

3.3．3 编码

void main(){ int wendu;int shidu;char s[16];UINT8 adc0_value[2];float shuzi = 0;SET_MAIN_CLOCK_SOURCE(CRYSTAL);// 设置系统时钟源为 32MHz 晶体振荡器

GUI_Init();// GUI 初始化

GUI_SetColor(1,0);// 显示色为亮点，背景色为暗点

GUI_PutString5_7(25,6,“OURS-CC2530”);//显示 OURS-CC2530 GUI_PutString5_7(10,22,“Temp:”);GUI_PutString5_7(10,35,“Humi:”);GUI_PutString5_7(10,48,“Light:”);LCM_Refresh();while(1){ th_read(&tem,&hum);//从采集模块读取温度和湿度的数据

sprintf(s,(char*)“%d%d C”,((INT16)((int)tempera / 10)),((INT16)((int)tempera % 10)));//将采集的温度结果转换为字符串格式

GUI_PutString5_7(48,22,(char *)s);//显示采集的温湿度的结果

LCM_Refresh();sprintf(s,(char*)“%d%d %%”,((INT16)((int)humidity / 10)),((INT16)((int)humidity % 10)));//将采集的湿度结果转换为字符串的格式

GUI_PutString5_7(48,35,(char *)s);//显示采集结果 LCM_Refresh();

四 总结

本次为期两周的课程设计中，主要目的是设计一个基于物联网的农业种植环境温湿度数据采集系统。该系统是一个采用CC2530无线单片机进行温湿度的数据采集，并且结合Zigbee协议架构进行编程的设计，主要是基于CC2530的温湿度数据采集系统模块的设计，并在IAR集成环境开发环境中进行基于Zigbee架构的编程，节点模块的调试，最后，实现无线传感网络的构建。在基于Zigbee无线传感器节点模块上，可以实现数据的实时采集，处理以及传输等功能。

本设计可以实现在谷仓内的温湿度检测，工厂厂房内不同区域的温湿度控制以及大面积的温室培养等功能。

本次课程设计的完成，让我结道，在以后的工作中，还可以继续从以下几个方面着手，进行研究和改进：

1、减少节点的能量消耗。在无线传感网络中某个节点失效，不会导致整个网络瘫痪，减少节点的能量消耗是不可避免要面对的问题之一。

2、减少路由发现过程中的开销。这其实也是减少节点的能量消耗的一种措施，尽量减少在路由发现过程中所损失的能量。

3、路由选择。路由优化选择可以尽量避免不必要的路由请求的广播以及信息传输，做到这一点不仅可以提高效率，也可以在减少能量消耗方面做出贡献。

五 参考文献

[1] 孙利民 《无线传感器网络》.清华大学出版社.2005.[2] 张拓.无线多点温度采集系统的设计.武汉：武汉理工大学，2009.[3] 陈旭.基于zigbee的可移动温度采集系统.武汉：武汉科技大学，2009 [3] 雷纯 《基于ZigBee 的多点温度采集系统设计与实现》.自动化技术与应用.2010，29（2）43～47.[5] 王翠茹 《基于ZigBee技术的温度采集传输系统》.仪表技术与传感器.2008.No.7.103～105.[6] 景军锋《基于ZigBee 技术的无线温度采集系统》.微型机与应用.2009.No.23.33～35.[7] 《Zigbee协议栈中文说明》.[8] 《IAR使用指南》.周立功单片机有限公司.[9] 《Zigbee技术实用手册》.西安达泰电子.[10] 《IAR 安装与使用》.成都无线龙通讯科技有限公司.六 致谢信

这次课程设计，给我留下了很深的印象。虽然只是短暂的两周，但在这期间，却让我受益匪浅。

通过这次课程设计，使我物联网应用系统有了全面的认识，对课本的知识又有了深刻的理解，在之前物联网应用系统的学习以及完成课后的作业的过程中，对其有了一些基础的了解和认识。本次经过两周的课程设计，让我对物联网应用系统有了更深的理解，我把课上的理论知识运用到实际中去，让我更近一步地巩固了课堂上所学的理论知识，并能很好地理解与掌握物联网应用系统中的基本概念、基本原理、基本分析方法。

总的来说，通过这次课程设计使我了解了物联网应用系统的设计原理，设计步骤等方面有了了解。提高了分析和实践能力。同时我相信，进一步加强对物联网应用系统的学习与研究对我今后的学习将会起到很大的帮助！

在此要特别感谢我的指导老师的指导与督促，同时感谢他的谅解与包容。求学历程是艰苦的，但又是快乐的。

第五篇：物联网在智慧校园中的应用

物联网调研报告

题目：物联网在智慧校园的应用 班级：13电子信息工程技术4班

目录

一、物联网的相关知识.....................................................................................................3

1、物联网定义.........................................................................................................................3

2、物联网的分层.....................................................................................................................3

3、物联网的特点.....................................................................................................................4

4、物联网运行过程.................................................................................................................5

5、物联网的关键技术.............................................................................................................5

6、物联网的主要发展历程.....................................................................................................6

二、智慧校园........................................................................................................................7

1、智慧校园的提出背景.........................................................................................................7

2、智慧校园的概念.................................................................................................................7

3、智慧校园的核心特征.........................................................................................................7

三、物联网在智慧校园的应用.....................................................................................8

1、校园安防.............................................................................................................................8

2、校园生活...........................................................................................................................11

3、校园教学...........................................................................................................................13

四、物联网发展问题.........................................................................................................14

1、核心技术有待突破...........................................................................................................14

2、标准规范有待统一..........................................................................................................14

3、急需网络平台...................................................................................................................14

4、信息安全和保护隐私有待解决.......................................................................................15

五、结束语..............................................................................................................................15 参考文献...................................................................................................................................16

一、物联网的相关知识

1、物联网定义

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。其英文名称是：“Internet of things（IoT）”。顾名思义，物联网就是物物相连的互联网。这有两层意思：其一，物联网的核心和基础仍然是互联网，是在互联网基础上的延伸和扩展的网络；其二，其用户端延伸和扩展到了任何物品与物品之间，进行信息交换和通信，也就是物物相连。物联网通过智能感知、识别技术与普适计算等通信感知技术，广泛应用于网络的融合中，也因此被称为继计算机、互联网之后世界信息产业发展的第三次浪潮。物联网是互联网的应用拓展，与其说物联网是网络，不如说物联网是业务和应用。因此，应用创新是物联网发展的核心，以用户体验为核心的创新2.0是物联网发展的灵魂。

总的来说，物联网是利用局部网络或互联网等通信技术把传感器、控制器、机器、人员和物等通过新的方式联在一起，形成人与物、物与物相联，实现信息化、远程管理控制和智能化的网络。物联网是互联网的延伸，它包括互联网及互联网上所有的资源，兼容互联网所有的应用，但物联网中所有的元素（所有的设备、资源及通信等）都是个性化和私有化。

2、物联网的分层

物联网可分为三层：感知层、网络层和应用层。图1为分层结构

图1（1）感知层——感知信息。

作为物联网的核心，承担感知信息作用的传感器，一直是工业领域和信息技术领域发展的重点，感知层由各种传感器以及传感器网关构成，其主要功能是识别物体，采集信息，并且将信息传递出去，传感器不仅感知信号、标识物体，还具有处理控制功能。

（2）网络层——传输信息

传感器感知到基础设施和物品信息后，需要通过网络传输到后台进行处理，而网络层就起负责传递和处理感知层获取的信息的作用。

（3）应用层——处理信息

应用层是物联网和用户的接口，它与行业需求结合，实现物联网的智能应用。

3、物联网的特点

(1)连通性

连通性是物联网的基础。无论是专网、无线、有线或者是感知物体，都必须体现“连通”状态，并且和互联网连接在一起，这样才能体现出真正意义上的物联网。国际电信联盟认为，物联网的“连通性”有四个维度：一是任意时间的连通性：二是任意地点的连通性；三是任意物体的连通性：四是任何人的连通性。

(2)物物相联

在互联网中，人们利用电脑实现人与人之间相互交流：物联网通过传感器、射频识别技术、全球定位系统等技术实现物与物的交流。互联网实现人与人的远程交流，而物联网完成了人与物、物与物的即时互动，从而实现了由虚拟世界向现实世界的连接转变。

(3)智能化

智能化是利用计算机技术、传感技术和控制技术对系统中各个对象能够智能监控和智能控制，从这个角度看，物联网是智能化的重要环节，物联网的发展将推动智能化的进程。它使得世界中的物体不仅以传感方式也可以智能化方式关联起来。物联网具有智能化感知性，它可以感知人们所处的环境，最大限度地支持人们更好地洞察、利用各种环境资源以便做出正确的判断。

4、物联网运行过程

(1)标识物体属性，属性有静态和动态属性，静态属性直接存储在RFID标签中，动态属性可由传感器检测。

(2)由阅读器读取物体的属性，同时将信息转换为适合网络传输的数据格式。

(3)将数据通过网络传输到信息处理中心，再由处理中心完成物体通信的相关计算。

5、物联网的关键技术

（1）传感器技术：这也是计算机应用中的关键技术。大家都知道，到目前为止绝大部分计算机处理的都是数字信号。自从有计算机以来就需要传感器把模拟信号转换成数字信号计算机才能处理。

RFID标签：也是一种传感器技术，RFID技术是融合了无线射频技术和嵌入式技术为一体的综合技术，RFID在自动识别、物品物流管理有着广阔的应用前景。（3）嵌入式系统技术：是综合了计算机软硬件、传感器技术、集成电路技术、电子应用技术为一体的复杂技术。经过几十年的演变，以嵌入式系统为特征的智能终端产品随处可见；小到人们身边的MP3,大到航天航空的卫星系统。嵌入式系统正在改变着人们的生活，推动着工业生产以及国防工业的发展。如果把物联网用人体做一个简单比喻，传感器相当于人的眼睛、鼻子、皮肤等感官，网络就是神经系统用来传递信息，嵌入式系统则是人的大脑，在接收到信息后要进行分类处理。这个例子很形象的描述了传感器、嵌入式系统在物联网中的位置与作用。

6、物联网的主要发展历程

1990年物联网的实践最早可以追溯到1990年施乐公司的网络可乐贩售机——Networked Coke Machine。

1991年美国麻省理工学院（MIT）的Kevin Ash-ton教授首次提出物联网的概念。1999年美国麻省理工学院建立了“自动识别中心（Auto-ID）”，提出“万物皆可通过网络互联”，阐明了物联网的基本含义。早期的物联网是依托射频识别（RFID）技术的物流网络，随着技术和应用的发展，物联网的内涵已经发生了较大变化。

2005年11月17日，在突尼斯举行的信息社会世界峰会（WSIS）上，国际电信联盟（ITU）发布《ITU互联网报告2005：物联网》，引用了“物联网”的概念。物联网的定义和范围已经发生了变化，覆盖范围有了较大的拓展，不再只是指基于RFID技术的物联网。

2009年欧盟执委会发表了欧洲物联网行动计划，描绘了物联网技术的应用前景，提出欧盟政府要加强对物联网的管理，促进物联网的发展。

2009年1月28日，奥巴马就任美国总统后，与美国工商业领袖举行了一次“圆桌会议”，作为仅有的两名代表之一，IBM首席执行官彭明盛首次提出“智慧地球”这一概念，建议新政府投资新一代的智慧型基础设施。当年，美国将新能源和物联网列为振兴经济的两大重点。

2009年8月，温家宝“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。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。

二、智慧校园

1、智慧校园的提出背景

2008年11月，IBM公司正式提出“智慧地球”理念，2009年1月，“智慧地球”成为美国国家战略的一部分。2009年8月7日，国务院总理温家宝在无锡视察时，指示要迅速在无锡建立中国的“感知中国”中心。基于这种“智慧”的理念，学校作为知识与信息服务机构的前沿，应该抓住机遇，通过物联网的系统化发展与应用，打造智慧校园。

2、智慧校园的概念

智慧校园指的是以物联网为基础的智慧化的校园工作、学习和生活一体化环境，这个一体化环境以各种应用服务系统为载体，将教学、科研、管理和校园生活进行充分融合。具体的说，智慧校园是把感应器嵌入和装备到食堂、教室、图书馆、供水系统、实验室等各种物体中，并且被普遍连接，形成“物联网”，然后将“物联网”与现有的互联网整合起来，实现教学、生活与校园资源和系统的整合。2010年，在信息化“十二五”规划中，浙江大学提出建设一个“令人激动”的“智慧校园”。这幅蓝图描绘的是：无处不在的网络学习、融合创新的网络科研、透明高效的校务治理、丰富多彩的校园文化、方便周到的校园生活。简而言之，“要做一个安全、稳定、环保、节能的校园。”

3、智慧校园的核心特征

智慧校园的三个核心的特征：一是为广大师生提供一个全面的智能感知环境和综合信息服务平台，提供基于角色的个性化定制服务；二是将基于计算机网络的信息服务融入学校的各个应用于服务领域，实现互联和协作；三是通过智能感知环境和综合信息服务平台，为学校与外部世界提供一个相互交流和相互感知的接口。

三、物联网在智慧校园的应用

物联网在智慧校园中的应用主要包括校园安防、校园生活和校园教学三个方面。

1、校园安防

（1）校园安防的定义及意义

校园安防就是以一般人居环境安全防范系统为基础，结合高等学校建筑物多、人员密集复杂、环境功能主体繁杂的特点，充分运用信息技术手段，根据国家教育部门和公安部门的有关规定，对大学校园中重点要害部门进行实时监控，及时采取有力措施，使校园安全管理实现人防、物防、技防相结合的安全防范系统。

随着社会经济的不断发展，人类活动领域巨大延伸，人为的治安问题日趋动态化和复杂化，自然灾害也呈现突发性和严重危害性的特点，高技术犯罪上升，新安全问题突现，人们的工作和生活空间受到来自于多方面的威胁。为避免人身受到伤害、财务受到损失，使人们的工作和生活不受干扰，针对各种主要安全威胁的综合安防系统就应用而生。综合安防系统是指利用各种高科技的监控手段和信息处理技术，对各种居住环境加以监控，及时反馈环境中的各种事故、灾害和违法事件信息，从而对治安和安全进行预防和有效处理的安全防范系统。高校校园作为特定的人群居住环境，保证该环境的安全和稳定对于国家和社会的整体稳定有着重要的意义。

（2）校园安防的主要特点

重要性的特点。高等学校是国家培养高层次建设者和接班人的重要场所，在高校校园生活的学生属于特殊群体，其人身和财产安全影响着千家万户的的稳定，因此在高校校园建立的综合安防系统较其他人群居驻地有着独特的重要性，属于重点监控和防范的区域，不论是从技术上还是从认识上都具有重要性的特点。

高技术的特点。在我国，高校本身是技术生产的重要场所，与此相对应的治安案件、灾害事故也有着同样的高技术性质。学校聚集的人群由于受到环境的影响，其知识水平造就的治安案件或者违法事件以及灾害事故的技术水平也相应较其它区域有所提高。因此防御此类事故的发生必须与其相对应，使用高技术的手段和措施加以预防和处理，决定了高校校园综合安防系统的高技术的特点。

广泛性的特点。在其他人群聚居地，进行综合安防系统设计与管理的时候，公安部门或者安全保卫部门独立工作和行动的特点很突出。但是在高校这一特殊的环境中，综合治理的特点十分明显，它需要有着广泛地参与，调动环境中一切有利于系统实施的因素协同进行工作。因此便决定了高校校园综合安防系统的广泛性特点。

预防为主的特点。其它环境之中的安全防范系统除了强调预防功能之外，更加注重事件的事后处理问题，而系统主要是提供事件处理的各种重要信息。但是在高校校园这一特定的环境中，考虑到对整个社会的突出影响，一般不允许重大不稳定事件发生。因此高校校园综合安防系统必须注重于事前预警和防范功能，使各类事件的发生最大可能的被消灭在萌芽状态。所以说，高校校园综合安防系统必须是以预防各类治安案件的发生为主要功能。

（3）校园安防的主要应用

校园安防的主要应用包括入侵报警系统、车牌识别---校园内的电子警察、访客系统、移动智能卡等等。入侵报警系统主要有：通常用于办公室和机房的红外入侵探测器，通常用于围墙周界及部份通道的多光束红外对射探测器，通常用于办公室和机房的门磁感应器，用于报警信号联动的睿丝强光灯，用于报警提示的声光警号器，用于联动外部设备如联动关门的继电器模块，用于报警主机联动拨号通知管理人员的电话拨号器，对所有前端探测器编程控制的报警控制主机等。图2为校园入侵报警系统。

图2

防盗报警装置是校园安防中最实用和基础的组成部分，它可以在发生意外时让教师及时与外界联系，得到援助，也因此，北京等部分城市将其作为必备的安防设备。从安装范围看，防盗报警装置主要是分布在学校围墙、电教室、财务室、化学实验室等重点部位。在一些安全事故多发的地点，如大门口、学生宿舍门口、自行车存放处、学校财务室等地安装报警器，发生意外时可以迅速连接到学校的保卫处和附近的110接警中心，学校一旦遇险，学校值守人员可手工启动报警。在第一时间得到帮助，避免更大悲剧的发生。同时，由于中小学生好奇心强而自控能力差，报警系统在设计和安装时应注意避免“恶作剧”式的报警发生。因为有了车牌识别系统就像多了很多的电子眼，能全天候的从出入的视频数据中抓拍车辆出入并登记，但它更先进的是，能够根据车辆出入的方向和系统设定好的黑白名单决定应该不应该放这辆车进入校园。而且系统中心数据随时更新，你可以很清晰的看到校园内共有多少辆车，分别是什么时候进入校园的，不但提高了管理人员的工作质量和效率，更增加了校园的安全性。进出学校都要登记，但以前都由人工完成，在智慧校园都将由智能访客系统代替保安查看身份证件、登记、记录离开时间等一系列繁琐的程序。前来学校造访的人员只需拿着证件，在电子识别器上轻轻一按，访客信息就能瞬间获得，并出具访客单，大幅度加快访客登记及离开流程，从而提升了管理质量和效率。

借书要出示借书卡、吃饭要出示饭卡、坐公交要出示公交卡，是不是很烦呢？在智慧校园里一张移动智能卡就能通行校园，凡有现金、票证或需要识别身份的场合均只要出示这张卡就可以了。此外，这张卡还就以实现部分公交乘坐、校内考勤、图书借阅管理等功能，并可结合校讯通功能。此种管理模式代替了传统的消费及身份识别管理模式，为学生及员工的管理带来了高效、方便与安全。

2、校园生活

包括食堂管理、浴室水管理、考勤管理、智能照明管理、人员可视化管理、车辆精细化管理、智能化后勤保障、电子岗哨等等。

(1)食堂管理

食堂管理是智慧校园重要组成部分，基于RFID技术的食堂管理系统主要分成三部分： 含RFID电子标签的饭卡：师生每人拥有一张这样的饭卡，卡里面包含了用户信息。RFID阅读器：在每个食堂售饭窗口安置一个RFID阅读器，将读到的信息传至后台数据库查询，读取卡上金额，并扣除消费金额。后台数据库管理系统：将用户的注册信息存储在数据库中，可以方便管理员对食堂消费业务的查询。

(2)浴室水控管理

基于RFID技术的浴室水控管理，可以实现用水自动化管理，主要功能如下：

信息数据实时显示：当RFID卡位于阅读器感应区时，阅读器就显示卡上余额，然后可立即进入用水计费状态。

消费模式：消费模式采用实时计费模式，即读卡就出水，并根据用水量实时进行扣费；

计费方式：按使用的流量计费，即外接脉冲流量表，可根据计算产生的流量进行计费。

(3)考勤管理

学生考勤是学校日常教学过程中必不可少的一个组成部分。常规考勤工作主要都由教师承担，花费教师额外的时间与精力。

基于RFID技术的考勤管理工作流程：每次上课前，学生用含RFID标签的校园卡(或手机卡)刷卡进教室，教室内的设备在接收到读卡器发送来的学生刷卡记录数据后，将数据发送到远程服务器；远程服务器接收到数据后，将数据存储到数据库中；然后，教务人员或者教师通过浏览器登录到考勤查询网站，可以实时地远程查询某一节课或某一位学生或某个教室在某一段时间内的考勤情况；学期结束时，每门课程学生的出勤情况或者某个学生在一个学期的出勤情况可以自动统计出来。

(4)智能照明管理

智能照明是利用物联网技术，使校园内的灯能够无线自主组网，使每一盏灯都能遥测和遥控，教室和道路的灯接受控制中心的命令，反馈灯的各种状态，根据光强度和时段自动调节照明亮度。例如对教室照明智能控制，当教室光照比较暗，灯自动亮；当光照比较强时，灯自动关，如果发现教室里没人，可以远程控制灯的开关。

（5）人员可视化管理

为校园人员配备管理卡（可以与借书卡、饭卡、浴卡等功能合并，形成一卡通，该卡可以远距离读取），通过各门禁系统和遍布校园的感应点，可以实现对所属人员24小时不间断、全校园不留死角、全自动实时感知与定位。学院安保单位、各系辅导员、班主任可以通过智慧校园管理平台实时了解到所属人员在位情况。借助此卡，还可以实现对学生、职工的日常管理、电子签到、定位等，对学生、职工的在位、外出情况进行有效管控、实现电子点名、智能查岗等可视化管理。

（6）车辆精细化管理

通过为校园的车辆、重点装备设备等安装电子标签、嵌入传感器、卫星定位装置等，实现对交通工具、各种装备设备进行准确定位和实时跟踪，并通过嵌入的各类智能传感器，监控其工作状态、完好情况等，从而实现对其精细化管理。

（7）智能化后勤保障

为仓库、物资安装包含其型号、种类、数量等状态信息的电子标签，使得后勤物资的发放更加智能和快捷；为草皮配备温度、湿度传感器，使得灌溉更加合理；为路灯安装光学传感器使其更节能。

（8）电子岗哨

为财务、油库及校园的其他重点区域安装智能传感器，实现对其24小时不间断地安全检测，一旦发现可疑情况，可由感应点自动调整摄像头的方向进行视频监控，并向值班人员发出通知或巡视提醒，以便及时处理。

3、校园教学

校园教学又包括日常教学、智慧图书馆和实验室管理等方面。

（1）日常教学

利用物联网技术有利于建立全面和主动的教学管理体系，利用RFID技术的支持，可以完善教学管理的组织系统、评价和考核系统，从而对教学的质量建立保障和监控体系；有利于拓展学习空间、培养学习者自主学习能力，物联网能为学生的自主学习、合作学习等提供支撑环境。例如，无锡市感知生长校园数字化农植园系统，就是让学生通过“感知”动植物生长情况，利用计算机及网络收集、处理和发布观测信息，交流种植经验，展示研究成果，从而提升学生的科学素养。

（2）智慧图书馆

智慧图书馆通过物联网来实现智慧化的服务和管理。它的理想模式就是无需人工服务。目前物联网在图书馆中的应用，主要是RFID电子标签的应用，以智能书车为例来说明。

智能书车是一种移动式RFID文献归架管理设备，具有查询、定位、书架智能导航等功能，可实现文献架位信息收藏、文献分拣、新文献上架等功能。具体流程：书籍拣到书车上，通过阅读器识别书籍的RFID中存储的信息，记录并显示文献在书车上的位置，同时根据获取的书籍存储架位信息，将需要进行上架工作的位置和书车上对应的书的存放档位对应起来，并在书车的显示屏幕上按照书库的位置将该车书的具体上架位置显示和指引出来，方便工作人员进行高效率归架。

（3）实验室管理

物联网应用到实验室中主要包括设备管理、实验过程管理和智能插座等。

设备管理：RFID存储实验设备的基本属性等信息，利用阅读器方便地获取相关信息，然后再利用网络进行统一管理。

实验过程管理：首先，RFID可以帮助学生方便地获取实验步骤、操作要点、使用帮助等信息。其次，在实验过程中，使用不当时能自动警告并中断实验过程，避免不必要的损失。另外，实验数据可以被实时采集并以适当的方式提供给实验者，实现实验教学的数字化、网络化与智能化。

智能插座除了拥有传统电源插座功能外，它能够将各个实验设备的耗电量信息实时反馈给实验室管理员，管理员能随时开关插座，实现插座与人的对话，起到高效节能的作用。

四、物联网发展问题

1、核心技术有待突破

目前，物联网关键技术研发和规模化应用处于初始阶段，其中，传感器核心芯片和传感器接入技术和中间件技术有待进一步发展。一是当前传感器所能连接的通信距离受限，传感器对外部工作环境指标要求较高，受外部环境影响较大。二是传感器节点计算能力、存储能力和通信能力不足，能量有限。另外，为了能够快捷地实现传感器网络上的大量应用且保证应用程序的运行性能，传感器网络中间件技术将是未来传感器网络领域急需解决的问题。

2、标准规范有待统一

标准是推动物联网应用的保障，统一标准体系的缺乏将阻碍物联网的发展。目前，物联网标准体系尚在建立，中国、美国、德国和韩国是世界物联网领域标准的重要制定国。ISO/IEC在传感网络、IUT一在泛在网络、IEEE在近距离无线、IETF在IPv6的应用、3 GPP在M2M等方面纷纷启动了相关标准研究工作。由于物联网发展涉及国家间巨大利益，制定一种能被世界各国认可的统一的物联网国际标准，难度很大，短期内标准难以统一，规范协议难以形成。

3、急需网络平台

物联网的价值在于网，而不在于物。传感是容易的，但是感知的信息，如果没有一个庞大的网络体系，不能进行管理和整合，那网络就没有意义。因此，建立一个全国性的，庞大的，综合的业务管理平台，把各种传感信息进行收集，再进行分门别类的管理，进行有指向性的传输，是一个大问题。一个小企业都可以开发出传感技术和传感应用。但小企业没办法建立起一个全国性的高效网络。平台的建设者会在未来的物联网发展中，取得较好的市场地位，甚至是最大受益者。

4、信息安全和保护隐私有待解决

信息与网络安全是要保证被保护信息的机密性、完整性和可用性。与互联网和移动通信网相比，物联网还存在一些特殊的安全问题。

首先，物品的感知是物联网应用的前提，射频识别是物联网的关键技术。物联网中的物与物、物与人之间互联是通过RFID(射频识别)、传感器、二维识别码和GPS定位等技术来自由地自动感知和获取物品信息的。如不加控制，物品的信息会不受限制地被扫描、定位及追踪。这无疑对信息的隐私构成了极大的威肋、。在数据处理过程中同样存在隐私保护问题，如基于数据挖掘的行为分析等。因此要建立访问控制机制，控制物联网中信息采集、传递和查询等操作，保证不会由于个人隐私或机构秘密的泄露而造成对个人或机构的伤害。

其次，加密在较多情况下仍然是保证实现信息机密性的重要手段，保密现在己经成为物联网识别技术的关键问题。由于物联网的多源异构性，使密钥管理显得更为困难，而对感知网络的密钥管理更是制约物联网信息机密性的瓶颈。物联网的安全特征体现了感知信息、网络环境和应用需求的多样性，其网络的规模和数据的处理量大，决策控制复杂，给安全研究提出了新的挑战。

第三，IP地址有待扩充。物联网中的每个物件都需要一个唯一的IP地址，IPv4显然己不能满足地址需要，只能依靠IPv6来支撑。如何实现由IPv4向IPv6转型以及妥善解决与IPv4的兼容等一系列问题，也需要引起足够重视。

第四，设备生产成本需进一步降低。只有扩大物联网应用规模，具备一定数量，物联网相关设备生产成本才能降低到可以接受的程度，物品的网络智能化特征才能发挥应有作用。

五、结束语

智慧校园是通过物联网来实现智慧化的校园服务和管理，它通过物联网实现了校园内任何人、任何物、任何信息载体、任何时间、任何地点的互联互通，海量信息在物联网平台的聚合而产生新的信息，从而给广大师生提供了智慧化的业务和服务模式。目前，智慧校园还处于摸索阶段，前景不明朗，但从长远来看，由于物联网应用前景相当广阔，智慧校园一定会像浙江大学在信息化“十二五”规划中描绘的那样：无处不在的网络学习、融合创新的网络科研、透明高效的校务治理、丰富多彩的校园文化、方便周到的校园生活。

参考文献

[1]百度文库，物联网在智慧校园的应用，2013 [2]百度百科，智慧校园的概念

[3]中国安防展览网，安防在智慧校园中的应用,2013 [4]百度百科，物联网的概念 [5]百度百科，智慧校园的概念

[6]百度文库，物联网发展前景及问题分析研究，2015