基于物联网的空气净化系统的软件设计研究论文[精选五篇]

第一篇：基于物联网的空气净化系统的软件设计研究论文

0 概述

本软件系统的核心是微控制器（STM32F103R—ARM-based 32-bit MCU），本论文以该微控制器为中心单元，而电源控制模块、电机控制模块、紫外灯控制模块、LED显示模块、负离子控制模块、触摸按键模块以及空气质量检测传感器模块和WIFI模块组成的空气净化系统的运行将全部以该微控制器为核心，因此构成了智能可远程控制的空气净化系统。本论文针对空气净化器控制系统的研究采用了多传感器数据采集模块的集成，实现了空气净化器的数据采集和工作状态的自动调整等功能；同时，研究集成了将无线通信模块WIFI模块与空气净化器结合，实现了空气净化器的远程控制和物联网化，实现了真正的无线互联。总体设计

1）本论文所研究的空气净化器控制系统的软件程序主要包括了系统初始化程序、电机控制程序、紫外灯和负离子控制程序、LED显示和触摸按键控制程序、传感器数据采集程序和无线WIFI通信程序等各功能模块的程序设计。针对本设计采用的STM32F103R微控制器的实现包括了中断、查询、A/D转换、GPIO、SDIO、UART等功能。

2）根据控制系统的功能需求分析，本文描述的空气净化器对于软件程序的需求可分为以下几个部分：系统初始化程序、电机驱动程序、紫外灯和负离子控制程序、LED显示和触摸按键程序、传感器数据采集程序、无线WIFI通信程序设计。

其中，紫外灯、负离子、LED显示为微控制器的控制程序，电机、WIFI模块为微控制器的驱动程序；传感器数据采集和触摸按键为微控制器的参数输入程序。各个部分都是紧密相关，每个功能模块对于程序的整体设计都是非常重要的，都是通过STM32F103R微控制器程序，才能使得空气净化器控制系统运行起来。

根据程序总体设计，各模块处理子程序依赖于主程序的调度，共同完成控制系统的功能。系统根据功能需要，在初始打开空气净化器电源时，直流电机、紫外灯、负离子、传感器、WIFI模块等均不工作，只有当电源按键或者无线WIFI模块通过远程打开电源开关时，空气净化器控制系统才启动工作。系统初始化程序设计

系统初始化程序主要针对本系统的系统参数进行初始化，包含了STM32F103R微控制器的初始化程序、I/O口的配置、程序各参数、变量、标志位的设定、系统默认运行参数的设定、默认显示程序运行等。默然上电后系统初始化过程中，空气净化器的电机、紫外灯、负离子等负载并不工作，设备的LED显示模块显示默认的参数和配置。空气净化系统的各个模块的软件设计

3.1 电机驱动程序设计

本论文研究中使用的是无刷直流电机，电机的驱动是利用微控制器输出PWM调压来实现电机的速度变化。在电机的运行过程中，需要根据空气净化器的工作状态来调整电机的转动速度。

3.2 紫外灯和负离子控制程序设计

紫外灯管的驱动是利用低电平导通信号的输出来实现的，输出驱动信号的引脚为PB4；负离子发生器的驱动同样是利用低电平导通信号的输出来实现的，输出驱动信号的引脚为PB4。

3.3 LED显示和触摸按键控制程序设计

本文描述的空气净化器显示模块的显示内容主要有：定时时间指示、灯光指示、工作模式指示、空气质量指示、杀菌等指示、PM指示等数据。主要来自按键的更改和数据采集对于的数据变化。

按键的控制程序主要是进行外部中断的处理过程，空气净化器控制系统的按键主要有六个，包括了电源开关Kl、工作模式选择K2、负离子/紫外灯键K3、定时设置K4、电机风速调节键K5以及空气质量指示灯光键K6。同时按住定时键和电机风速键启到过滤网的状态复位功能，按键的程序设计主要是通过中断来实现的，当发生按键操作的时候，单片机引脚将根据信号进行程序处理。程序对于按键的触发信号判断为串行流程，依次判断每个按键的操作指令，执行相应的子程序。

3.4 传感器数据采集程序设计

根据电路原理图和实际工作过程，设计出空气质量传感器和粉尘传感器的数据采集程序，系统启动后，控制信号中断程序开始工作，并且ADC使能打开，检测系统开始工作。由传感器特性分析可知，传感器在数据采集过程中，在控制信号作用下开始采集数据，实时检测室内空气污染状况。为了得到实用数据，需要对室内空气质量进行大量测试和实验，最后得出想要的数据结果。

3.5 无线WIFI通信程序设计

根据实际应用，无线WIFI通信部分需要将当前空气净化器的状态值（空气质量、工作模式、风速、PM指数、定时状态等等）传输到服务器端，并且能够将服务器端发送来的控制命令成功接收，以实现能够远程控制空气净化器的工作状态，系统启动后，首先对WIFI模块进行初始化，包括SDIO设备枚举，加载设备固件等操作，然后扫描WIFI网络，扫描结束后，根据配置的WIFI账号和密码进行关联网络，关联成功后进行IP、子网掩码、网关等的设置，接着就是建立TCP SOCKET的客户端，具体工作有绑定本地及服务端的IP和端口。最后就是从服务端接收数据，判断是否为获取设备状态或者控制设备的命令，进行相应的操作。结束语

本论文主要研究和探讨了室内空气净化系统的软件设计，而本文对物联网空气净化器控制系统的研究还是一个开始，结合目前新技术的发展，需要深入研究的方向还有很多，而本文所说明的空气净化系统的软件设计，还存在很多的不足，还有者许许多多可以改进的地方，这都将随着我们对未来空气净化器一步一步的深入研究，不断地改造创新与发展，以后一定会使其在该领域越来越完善，而技术也一定会越来越成熟。

【参考文献】

刘林茂，李杰.负离子空气净化器展望.东北师范大学学报：自然科学，1996（03）.刘洪亮，侯常春，马蔚，马永民.臭氧宅气净化器对甲醛、苯净化效果的实验研究.闰其年，刘志强，杨景发，张子生.一种光触媒高效空气净化器的实验研究.河北大学学报：自然科学版，2011（01）.林忠宁.空气负离子在卫生保健中的作用.生态科学，1999，18（02）：1112.亢燕铭，荣美丽，沈恒根，王明星.空气净化过程中的电晕放电与离子风.自然杂志，2002（03）.

第二篇：物联网论文

浅谈应用物联网技术的智能校园

摘要：物联网产生以来在很多领域给人创造了更多的便利。为改善教学水平、提高管理水平，将物联网技术引入校园，推动了智能校园的建设。未来，应用物联网技术的智慧校园将有大好的发展前景。本文简要概述智能校园与传统校园对比、物联网技术在智慧校园中的部分具体应用关键词：物联网、智能校园、传统校园 正文

一、物联网

1、物联网概念

物联网最早出现于 1995 年比尔。盖茨写的《未来之路》，在该书中，他已经提到物物互联。1999 年，美国麻省理工学院最先提出了物联网的概念。

物联网一开始的概念局限于使用射频识别（RFID）的技术设备和互联网相结合，使物品信息实现智能化识别和管理，实现物品的信息互联而形成的网络。互联网将来自世界各地的计算机都连接起来形成网络，让人与人的信息交互得以实现，物联网拓展了互联网，通过运用传感器、RFID 等技术，将任意时间、不同地点的物体接入网络，以实现物品的识别，达到物与物、人与物之间的联通，让彼此的信息能够共享。随着相关技术和应用的发展，物联网的内涵也在不断扩展。

二、智能校园

1、智能校园的概念

智能校园是指通过物联网、云计算、虚拟化等新技术来改变学生、教师和校园资源交互的方式，将学校的教学、科研、管理与校园资源和应用系统进行整合，以提高应用交互的明确性、灵活性和响应速度，从而实现智能化服务和管理的校园模式。

智能校园是一个开放的、创新的、协作的、智能的综合信息服务平台。教师、学生和管理者在这个智能校园里会全面感知不同的教学资源，获得及时的互动、最大的共享、最佳协作的学习、工作和生活环境，实现相关信息资源的有效的采集、合理的分析、高效的应用和便携的服务。智能校园的重点在于智能。及教学的智能，学生生活中体现出来的智能，图书馆里所体现出来的智能等等，他强调的是教务部门、教学机构及科研部门的信息资源的融合能力。其最重要的核心在于整合校园内各种资源，尤其高度重视通过技术手段加强信息的互通性和协作能力。

2、智能校园的特点

2.1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； 2.2将基于计算机网络的信息服务融入到学校的各个应用服务领域，实现互联和协作

2.3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互相感知的接口

3、智能校园与传统的数字校园的区别

3.1数字校园

数字校园是校园内教学和管理的信息化，是互联网发展到一定程度的产物。随着信息技术的发展，数字校园被赋予了不同的层次，不同深度的应用内含。例：

3.1 用户不再需要用多个账号登录。数字校园的用户只需要使用唯一确定的用户名和密码单点登录即可完成所有网络下的学习和管理工作，并且能够使用该校园内所有的信息服务。

3.2 实现了校园网内多不同的应用系统对数据的共享。数字校园网内使用统一共享的数据库平台，解决了不同应用系统下数据的重复采集或转移等，共享数据的一次输入可以供整个校园网内的所有相关

教学和管理的应用系统使用，实现了不同应用系统的集成，减少了无意义的重复工作，节省人力和物力。3.3 不同部门不用再分别进行应用系统的管理。数字化校园网只需要一个部门管理，无需每个部门都要设置一个管理人员。节约了人力资源。

智能校园是数字校园升级到一定阶段的表现。智慧校园的核心内容是”智能化“，是通过全球的物联网实现信息交流，是物联网时代的产物，交流对象更侧重于“物”而非“人”。而物联网是互联网的延伸，互联网是物联网的基础。由此看来，智慧校园是建立在数字校园基础上的。因此，智慧校园是以网络化和数字化为基础的，数字校园所采用的的单点登录及其所提供的数字化编码等都是智慧校园建设 所必须具备的基础。

三、物联网技术在智能校园中的应用： 消费管理 ：学生的消费主要是指一日三餐及生活购物。每位同学都有一张含有 RFID 电子标签的校园卡，卡内附有个人信息。学校食堂等消费场地都安装有RFID 识读器，当学生要去食堂吃饭或去超市购物时，只需在识读器上刷一下卡，卡内信息就被读取出来，利用网络传至系统数据中心，通过后台数据库的查询来正确读取卡内余额，系统会自动扣除本次消费所该支付的实际金额，并进行电子钱包的实时更新。

后勤管理 ：主要包括校园的照明和浴室管理。资源是有限的，而且学校每天在水电等方面开支很大，运用物联网技术可以使这个问题得到有效缓解。比如将某些传感设备安装在教室等场所，应用无线遥感、声控等技术，完成自动照明，同时可以根据教师的环境来调节灯光强度，当感应器感应到所有人都离开教室后会给系统相应的指令将灯关闭，不仅为学生提供了一个更为舒适的学习环境，还能避免浪费。还可以在澡堂里的浴室内安装上用水消费的传感设备，学生在洗澡时只需将卡放在读卡器上，喷头将自动出水并根据水的流量进行计算，当感应到人离开时又会自动停止送水和金额扣费，从而既达到节水的目的也达到避免误扣费的目的。

安防管理 ：近年来，各大高校安全事故频频发生，发生的根本原因与外来员的随意进出有很大关系。目前许多高校的校园安全管理机制不够完善，比如前段时间南京某高校女生被外来人员用用来捕狗的麻醉弩误射。这些事件令学生和家长感到担忧。在校园安全管理中运用物联网技术可以有效解决存在的潜在危险。在校园安防管理中，利用射频识别、无线传感等技术，与视频监控系统结合起来，将传感器合理部署在学校某些地区，计算机系统会汇总处理这些信息，恰当进行提醒或是自动报警，如果有人擅自强行闯入学校的警戒区，系统将通过布署在该场所的传感终端，来判断闯入者实际位置，使用调整后的移动摄像头对该区域进行重点监控，并记录下图像资料，方便安保人员进行处理。通过应用物联网技术来感知学校周边环境，实现校园安全管理。

图书管理 ：智能图书馆是利用物联网技术来实现无需人员值守的智能服务和高效管理。智能校园系统中的图书管理主要是 RFID 电子标签在图书馆中的应用。在图书管理过程中，可以考在每一本书中安装上 RFID 卡，用它来记录该书籍所属的分类、放在哪个书架、被谁借阅等信息，并根据该信息对书籍进行查询、定位等操作，方便工作人员进行高效率的归架整理。

考勤管理 ：现在高校中较为普遍存在对学生的要求较低，所以有部分学生对自己不负责，认为期末时好好背背书就不会挂科而逃避上课，而且学校屡禁不止。教师对学生的课堂考勤也耗费了太多的精力，使教学的时间缩短了，合理有效的考勤系统既节约了时间，又能提高了效率。学生都需要在课前进入教室时主动向安装在教室内的读卡器刷一下卡，当智能设备接收到本次刷卡记录后，便会把数据马上发送到系统服务器，该数据也会实时更新到后台数据库，那么教师就可以了解到学生课堂出勤情况，教务部门也不需要再专门安排人员查各个班的出勤情况。

改善教学：改善传统教学模式，改变以往老师一人在讲台上不停地讲课的灌输式教学，将学生与老师时时紧密联系起来，增加互动，提升学生的学习兴趣。在教室中安装摄像头和录音设备，实时记录老师讲课的内容并上传到学校网络中的学生学习模块中，方便学生课后复习与巩固。结语：智能校园比传统校园更好的整合了学校中的各项有效资源，提高了教师的工作环境和学生的学习与生活环境。虽然目前智能校园的发展还受到诸多条件的限制，但我相信未来通过政府、学校和社会等多方的共同努力，将会有更好的发展前景。

运用物联网技术的智能校园将是未来学校发展的必要趋势，未来的学校会越来越“智能”。参考文献：[1]马建 物联网技术概论 [M] 机械工业出版社 2016.7 [2]乔蕊，崔春英 物联网环境下智慧校园建设与发展问题研究 [J] 周口师范学院学报 2015.2 [3]刘志龙 物联网技术在高校智慧校园中的应用研究［J］无线互联科技2015.12

第三篇：物联网导论论文

物联网导论

论物联网导论中的感知层

摘要：物联网是现今整个信息化产业的新宠和发展方向，从“智慧地球”到“感知中国”，“物联网”成为全球瞩目的关键词。将物联网作为新的科技革命以推进社会变革，使其成为创新型济的巨大推动力物联网产业具有产业链长、涉及多个产业群的特点，其应用范围几乎覆盖了各行各业，在其发展的同时还带动传感器、微电子、视频识别等一系列产业的同步发展，带来巨大的产业集群生产效益。未来各种通信技术将从平行、独立地发展最终逐步走向融合。

关键词：物联网、感知层、技术关键

物联网分为感知层、网络层和应用层，感知层由各种具有感知能力的设备组成，主要用于感知和采集物理世界中发生的物理事件和数据。感知层至关重要，是物物相连的基础，深入的了解物联网感知层的网络层部分为建立低成本、高效、灵敏的物联网络提供一定得一局。因此，这篇论文将针对物联网的感知层结构以及其相关内容进行探讨研究。

一、国内外研究现状和未来发展趋势

在当前，物联网发展进程中，技术趋势呈现出融合化、嵌入化、可信化和智能化的特征。国内新一代宽带无线通信、高性能计算与大规模并行处理技术、光子和微电子器件与集成系统技术、传感网技术、物联网体系架构及其演进技术等研究与开发取得重大进展，先后建立了传感技术国家重点实验室、传感器网络实验室和传感器产业基地等一批专业研究机构和产业化基地，开展了一批具有示范意义的重大应用项目。

欧盟委员会认为，物联网的发展应用将在未来的5~15年中为解决现代社会问题带来巨大的贡献。RFID技术被列为欧洲发展的重点

物联网被美国列为振兴经济的两大工具之一，被欧盟定位成使欧洲领先全球的基础战略。业界认为“物联网”是继计算机与互联网后的又一次信息化浪潮。物联网产业正在逐步成为各地战略性新兴产业发展的重要领域。在未来的一段时间内，我们将深刻的感受到物联网给我们的生活带来的巨大改变。

二、物联网概述

“物联网”是我国对物物相连的概念，国际上面还是称呼其为Interner of Things，简称IoT，也是“传感网”在国际上的通称。通俗的讲，物联网就是万物都可以上网，物体通过装入射频识别设备、红外感应器、全球定位系统或其他方式进行连接，然

物联网导论

后接入到互联网或移动通信网络，最终形成智能网络，通过电脑或手机实现对物体的智能化管理。

物联网是一次代表未来计算机和通信发展水平的技术改革，而且它的发展也取决于许多重要领域的动态技术创新。将人们需要感知的物体连成网，便于感知、监控、操作、处理等，使物体更好的为人们所用。

从技术角度讲，物联网应该具备3个特征，一是全面感知，二是可靠传递，三是智能处理。

植入感应器而后有感知，感知后有信息，而后有信息分析处理，反向就可以监控状态、操作方向、处理问题，当然中间会通过各种方式双向传送信息。基本应用大体分为三类：信息识别及位置监控、动态监测类、智能控制类。物联网的一个突出特点就是将跨行业的物品信息，通过统一的接口标准和标识标准，集中存储、处理，实现跨行业信息资源共享，更广范围的协调处理，让世界变得更有“感知力”，更加“智慧”。

三、物联网的关键技术

物联网的结构大致可以分为3个层次：首先是传感网络。以二维码、RFID、传感器 为主，实现物的识别；其次是传输网络，通过现有的互联网、广电网络、通信网络或者未来的NGN（下一代网络），实现数据的传输与计算；第三是应用网络，即输入/输出控制终端，可基于现有的手机、PC等终端进行。

物联网的核心技术包括射频识别、WSN、红外感应器、全球定位系统、internet与移动网络、网络服务、行业应用软件。在这些技术中，又以底层嵌入式设备芯片开发最为关键，引领整个行业的上游发展。

四、物联网感知层标准体系架构

物联网技术体系架构分为感知层、网络层、应用层3个层次。感知层由各种具有感知能力的设备组成，主要用于增加传感器网络接入及管理能力。感知和采集物理世界中发生的物理事件和数据；网络层包括各种通信网与物联网形成的承载网络，可以将感知层感知和采集的数据通过现有通信网络上传给应用层，完成感知层和应用层之间的信息通信。

物联网感知层不但包含网络、通信、信息处理、传感器、安全、服务技术、标识、定位、同步等传统技术，还涉及到协同处理等新技术，覆盖范围较宽。国际国内相关标准化组织已经开始进行物联网感知层的标准架构研究，但各自的定义不统一，物联网导论

针对性也不同。

物联网感知层分为两个层面：基础平台标准和应用层面。基础平台标准是根据物联网感知层的共同特征和技术需求提炼出来的，包含技术术语、接口、通信与网络、协同信息处理、信息服务支持、网络安全与隐私、一致性和互用性测试等模块。应用层面中的典型应用可以通过对基础平台标准的剪裁进行定制。

五、关于物联网的感知层

在感知层，物联网的终端形态包括普通物联网终端、M2M终端、感知接入网关、感知子网节点、终端外设及卡识读物。

普通物联网终端是指嵌入远距离通信模块的通信设备，包含终端中间件和终端应用两部分，终端中间件是终端能力的汇集、封装和开放的部件，终端应用是驻留在终端上的应用。终端外设是指传感器、控制器、GPS、摄像头、条码读写器、RFID读写器等外部装置。感知接入网关是指将感知层子网接入运营商网络的网关设备，包括网关中间网和网关应用两部分。

物联网感知层的研究还处于起步阶段，需要研究和解决的问题很多，感知层标准体系的搭建无疑是感知层各种技术研究的前提和基础，对感知层功能的有效实现至关重要。

六、学习体会及启发

以前未涉足物联网领域的大门的时候，对这个领域的东西的了解仅限于这三个字而已。后来学习了这门课程，慢慢的知道了物联网的基本功能在于人与人、人与物、物与物之间在任何时间和任何地点都能够通过任何的网络获取任何的服务。简单说来就是将各个行业的多种物品通过网络联系到一起。

我觉得这门技术在未来的发展前景是非常好而且巨大的，因为无论是哪一种技术，其最终的终极目标也是要融合在一起，像顶端的学术研究里数理化三者是并不分家而融为一体的一样。而物联网恰恰有这样的能力，将不同的事物及人联系到一起，在世界这个大家庭下是非常重要的技术。

第四篇：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。

第五篇：物联网论文

光纤通信技术前景

王瑾

辽宁工程技术大学大学 电子与信息工程学院，辽宁省葫芦岛市 邮编：125000

摘要：作为全球新一代信息技术革命的重要标志之一，光纤通信技术已经变为当今信息社会中各种多样且复杂的信息的主要传输媒介，并深刻的、广泛的改变了信息网架构的整体面貌，以现代信息社会最坚实的通信基础的身份，向世人展现了其无限美好的发展前景。自上世纪光纤通信技术在全球问世以来，整个的信息通讯领域发生了本质的、革命性的变革，光纤通信技术以光波作为信息传输的载体，以光纤硬件作为信息传输媒介，因为信息传输频带比较宽，所以它的主要特点是:通信达到了高速率和大容量，且损耗低、体积小、重量轻，还有抗电磁干扰和不易串音等一系列优点，从而备受通信领域专业人士青睐，发展也异常迅猛。此时因为通信距离影响，导致利用率的不断下降，所以为光纤通信取得进一步发展,必须寻找新的途径,采用新的技术。本文概述光纤通信技术原理，然后阐明光纤通信新技术的实践应用，最后进行对光纤通信新技术的趋势研究探讨。

关键词：光纤；通信原理；关键技术；应用趋势

The prospect of optical fiber communication technology WANG Jin

（Liaoning Technical University，Huludao 125000，china.E-mail：1360895355@qq.com）Abstract: as an important indicator of a new generation of global information technology revolution, the main transmission medium optical fiber communication technology has become today's information society in a variety of diverse and complex information, and profound, extensive changed the whole world information network architecture, with the modern information society communication most solid foundation status, show the bright development prospect to the world.Since the last century since the advent of optical fiber communication technology in the world, the nature of the whole, a revolutionary change in the field of information and communication, optical fiber communication technology uses light wave as the carrier of information transmission, the hardware to optical fiber as transmission media, because the information transmission bandwidth is wide, so it's main features are: communication at high speed and large capacity, low loss, small volume, light weight, and anti electromagnetic interference and is not easy to crosstalk and a series of advantages, so much communication professionals favor, but also extremely rapid development.At this time because the

communication distance influence, falling to the utilization rate of optical fiber communication, so as to achieve further development, we must find a new way, using new technology.In this paper

the principle of optical fiber communication technology, practical application and then clarify the new technology in optical fiber communication, finally discusses the trend of research on new technology of optical fiber communication.Keywords: optical fiber communication principle, key technology, application, trend

1光纤通信技术

光纤通信是利用光作为信息载体、以光纤作为传输的通信方式。可以把光纤通信看成是以光导纤维为传输媒介的“有线”光通信。光纤由内芯和包层组 成，内芯一般为几十微米或几微米，比一根头发丝还细；外面层称为包层，包层的作用就是保护光纤。实际上光纤通信系统使用的不是单根的光纤，而是许多光纤聚 集在一起的组成的光缆。由于玻璃材料是制作光纤的主要材料，它是电气绝缘体，因而不需要担心接地回路；光波在光纤中传输，不会发生信息传播中的信息泄露现 象；光纤很细，占用的体积小，这就解决了实施的空间问题。2光纤通信技术的原理

2.1光纤通信是利用半导体激光器或半导体发光二极管作为光源器件，把电信号转换为光信号并将其耦合进石英光纤中进行传输，在接收端使用半导体 检测器件，如雪崩光电二极管或光电二极管等，将光信号再还原为电信号的一种通信方式。光纤的结构是由：纤芯、包层、涂敷层和护套组成。2.2纤芯的作用是传到光波，包层的作用是将光波封闭在光纤中传播。为了达到传到光波的目的，需要使纤芯材料的折射率大于包层的折射率。为了实 现纤芯和包层材料的折射率差，必须使纤芯和包层的材料有所不

同。目前实用的光纤主要是石英系光纤，其主要材料是石英。如果在石英中掺入折射率高于石英的掺 杂剂，则就可以作为纤芯材料。同样，如果在石英中掺入折射率比石英低的掺杂剂，则就可以作为包层材料，经这样掺杂后，上述的目的就可以达到了。2.3目前广泛应用的掺杂剂主要是：二氧化锗、五氧化二磷、三氧化二硼、氟。前两种用于提高适应材料的折射率，后两种用于降低石英材料的折射 率。实际应用中的光纤，外面加几层塑料涂层，以保护光纤，增加光线的强度。经过涂料以后的光纤成为光纤心线。根据光纤心线的涂料结构的不同，可以分为紧套 光纤和松套光纤。3光纤通信技术发展的现状 3.1波分复用技术

波分复用技术可以充分利用单模光纤低损耗区带来的巨大带宽资源。根据每一信道光波的频率(或波长)不同，将光纤的低损耗窗口划分成若干个信道，把光波作为信号的载波，在发送端采用波分复用器(合波器)，将不同规定波长的信号光载波合并起来送入一根光纤进行传输。在接收端，再由一波分复用器(分波 器)将这些不同波长承载不同信号的光载波分开。由于不同波长的光载波信号可以看作互相独立(不考虑光纤非线性时)，从而在一根光纤中可实现多路

光信号的复用传输。充分利用光纤的低损耗波段,增加光纤的传输容量,使一根光纤传送信息的物理限度增加一倍至数倍。目前我们只是利用了光纤低损耗谱(1310nm-1550nm)极少一部分,波分复用可以充分利用单模光纤的巨大带宽约25THz,传输带宽充足。对已建光纤系统,尤其早期铺设的芯数不多的光缆,只要原系统有功率余量,可进一步增容,实现多个单向信号或双向信号的传送而不用对原系统作大改动,具有较强的灵活性。由于大量减少了光纤的使用量,大大降低了建设成本、由于光纤数量少,当出现故障时,恢复起来也迅速方便。3.2光纤接入技术

光纤接入网是信息高速公路的“最后一公里”。实现信息传输的高速化，满足大众的需求，不仅要有宽带的主干传输网络，用户接入部分更是关键，光纤 接入网是高速信息流进千家万户的关键技术。光纤接入网技术是信息传输技术的一个崭新的尝试，它实现了普遍意义上的高速化信息传输，满足了广大民众对信息传输速度的要求，主要由宽带的主干传输网络和用户接入两部分组成。其中后者起着更为关键的作用，即FTTH(意思是光纤到户)，作为光纤宽带接入的最后环节，负责完成全光接入的重要任务，基于光纤宽带的相关特性，为通信接收端的用户提供了所需的不受限制的带宽资源。在光纤宽带接入中，由于光纤到达位置的不同，有FTTB、FTTC、FTTCab和FTTH等不同的应用，统称 FTTx。FTTH(光纤到户)是光纤宽带接入的最终方式，它提供全光的接入，因此，可以充分利用光纤的宽带特性，为用户提供所需要的不受限制的带宽，充 分满足宽带接入的需求。目前，国内的技术可以为用户提供FE或GE的带宽，对大中型企业用户来说，是比较理想的接入方式。4光纤通信技术的广泛应用 4.1在电力系统中的应用

电力系统通信与邮电公用网相比，有着自身的特点，比如要求高可靠性、业务多、大部分业务容量小、具有丰富的杆路资源。因此，在电力通信光纤网络建设的过程中，通常会针对电力通信的特点并充分利用电力部门的特征进行光纤通信的建设。4.1.1通过电力系统所独有的线路杆塔资源架设的电力特种通信光缆称为电力特种光缆。电力特种光缆分为以下几类：OPGW、ADSS、OPAC、OPPC、MASS、GWWOP、ADL，电力特种光缆由于其自身结构以及安装形式比较特殊，所以遭到外力破坏的可能性相对来说比较小。目前，应用最为广泛的是OPGW和ADSS这两种光缆。4.1.2 OPGW有以下几个方面的优点：光缆同时与地线相复合，从而节省了重复建设的巨大费用；传输信号损耗小，且有着较高的通信质量；具有 较好的安全性，不容易被偷盗。其缺点是在应用中有雷击损伤的问题。另一种较常应用于电力通信中的光缆ADSS光缆由于其材料采用绝缘介质，具有重量轻、不 会对铁塔照成较大影响等优点，可应用于强电场和长跨距。同时由于其杆塔添加型的安装形式，光缆的架设对输电线的运作影响较小，所以在其安装、维护的过程中 可以不用停电。

4.1.3 ADSS光缆在实际使用中最大的问题是电腐蚀

根据其各自的特点，通常在新建线路时，会采用OPGW光缆；在老线路加挂光缆时，会使用ADSS光缆。而新型特种光缆光纤复合相线(OPPC)同时具备电能传输功能，国外已应用多年，国内应用处于起步阶段。与ADSS和OPGW等常用光缆比较，OPPC具有一系列优点，包括与相导线复合，基本不 存在OPGW雷击断缆问题；不存在ADSS电腐蚀断缆问题；处于高电压状态，具有防盗功能。当无法找到合适的ADSS和OPGW的敷设空间时，OPPC是 适当的选择。目前，在波长1260～1680nm范围内，光纤可以传输的波段有6个。利用波分复用(WDM)技术，每个波段可同时传输多个信道。不同类型 的光纤所能传播的光波波长范围也不同。

4.2光纤在舰艇及水下系统中的应用光纤通信在舰艇上的应用主要基于光纤优良的传输性能,同时也由于光纤对电磁现象的不敏感性,而且能减少重量和尺寸等,舰用光纤通信就是在这一背 景下产生的。当前舰船电子技术深入到各种电器设备和控制系统,舰用雷达、导航、传感器和指挥系统的信号电缆,加上其它电器设备和电力电缆,带来了严重的电 磁干扰、射频干扰和电磁泄漏等问题,使得电磁兼容性的矛盾日益加剧。虽然各种设备的电磁信号在严格的控制之下,但干扰依然存在,只能在某种程

度上减少干 扰,而无法从根本上消除。光纤是一种无源、不导电的介电波导材料,对电磁现象不敏感,其自身也不产生辐射,以光纤作为信息传输材料,可以免除各种信号之间 的干扰,传输数据的准确率、灵敏度将大大提高,保密性也大大增强。特别对于通信监视设备尤为适宜,可使舰船电磁兼容性矛盾大大缓解。舰艇采用光纤通信技术 可使传输的频带增宽、信息容量增大、传输速率提高,同时还可以极大地节约空间和重量,而且可以简化安装。

4.2.1光纤的固有化学稳定性和物理特性,使得它作为传输材料绝缘性能好,能承受舰艇及水下的恶劣环境耐高湿、抗潮湿和盐份的腐蚀,而且光纤不会自燃也提高了舰船的安全性。

4.3应用于广播电视行业

光纤技术有很多优点，它传输速度快、有较强的抗干扰能力，光纤较细，体积小、占用空间少，频带宽、传输和铺设也非常方便，这些优点使得它对信号的质量不会产生影响，也容易受到干扰，传输速度也非常快，因此可以在广播电视网中发挥作用。光纤已经成为广播电视行业的主要传输信号的介质，广播电视领域已经形成了机遇光纤网络的电视网。光纤可以传导出高质量的音频、视频，非常适合在数字化的节目制作网络中应用，因此现在城市中主要就是应用光纤进行传输。另外，广播电视网络是建立在光网络基础上的，所使用的光缆的传输质量和传输效果都非常好，从而确保信号能够可靠地

进行传输。

5光纤通信技术的发展趋势

5.1光接入网通信技术的更进一步发展。过去几年间，网络的核心部分发生了翻天覆地的变化，无论是交换，还是传输都已更新了好几代。不久，网络的这一部分将成为全数字化的、软件主宰和控制的、高度集成和智能化的网络。现存技术上的接入网依旧是双绞线铜线的连接，仍然是原始的、落后的模拟系统，而网络中的光接入技术的应用使其成为了全数字化的，且高度集成的智能化网

络。

光接入网通信技术所要达到的主要目标有:最大程度的使维护费用得到降低，故障率得到明显下降;可以用于新设备的开发和新收入的不断增加;与本地网络相结合，达到减少节点数目和扩大覆盖面范围的目的;通过光网络的建立，为多媒体时代的到来做好准备;另外，可以最大化的利用光纤本身的一

些优势特点。

5.2光纤通信技术中光传输与交换技术的融合一光接入网通信技术的后延。基于上述光接入网通讯技术的成熟发展，网络的核心架构己经得到了翻天覆地的改变，并正在日新月异的变化发展着，在交换和传输两方面来讲也都早已进行了好几代的更新。光接入网技术和光输与交换技术的融合技术，前者较后者在技术应用上有了一些技术上改进，从而也就提高了全网的往前的进一步有效发展，但此项技术相对来讲仍不成熟。5.3新一代的光纤在光纤通信技术中的应用。传统意义上的G.652单模光纤已经在长距离且超高速的传送网络发展中表现出了力不从心的缺点，新一代光纤的研发己成为当今务实之需，它也构成了新一代网络基础设施建设工作的一个重要组成部分。在目前普遍需求的干线网和城域网的背景下，基于不同的发展需要，己经发展出了两种新一代光纤一非零色散光纤和全波光纤。过去几年间，网络的核心部分发生了翻天覆地的变化，无论是交换，还是传输都已更新了好几代。不久，网络的这一部分将成为全数字化的、软件主宰和控制的、高度集成和智能化的网络。

5.4向超高速系统的发展。网络容量的需求和传输速率的提高一直是一对主要矛盾。传统光纤通信的发展始终按照电的时分复用(TDM)方式进行，每当传输速率提高4倍，传输 每比特的成本大约下降30％～40％：目前商用系统已从45Mbps增加到10Gbps，其速率在20年时间里增加了2000倍，比同期微电子技术的集成 度增加速度还快得多。

5.5向超大容量WDM系统的演进。采用电的时分复用系统的扩容潜力已尽，然而光纤的200nm可用带宽资源仅仅利用了不到1％，99％的资源尚待发掘。6结语

光纤通信是利用光波在光导纤维中传输信息的通信方式，是现代通信网的主要传输手段，技术作为信息技术的重要支撑平台,在未来信息社会中将起到重要作用。从现代通信的发展趋势来看,光纤通信也将成为未来通信发展的主流。光纤通信技术现已作为一种重要的现代信息传输技术之一，在现在的信息社会背景下得到了普遍意义上的应

用，在全球通信领域及相关行业在全球处于非常低迷的状态时，光纤通信技术仍得到了一些发展。依照我国现行的通信技术领域的发展模式，光纤通信技术的应用必会代替一切其他的信息传送方式，而成为未来通信领域发展的主流技术，带领人类进入全光时代!参考文献：

[1]邓大鹏,光纤通信原理（第二版），人民邮电出版，2009[2]赵梓森,光纤通信的回顾与展望，《光通信研究》,2003[3]袁国良,光纤通信原理,清华大学出版社,2004[4]黎正祥,浅谈光纤通信技术，科技资讯，2008[5]蒋耀明,谈光纤通信在我国的发展现状及前景,2009[6]刘增基,光纤通信,西安电子科技大学出版社[7]中国期刊网，小议我国光纤通信技术的现状与发展[8]阙大顺.光纤在舰艇及水下系统中的应用[J].舰舶电子工程1999年第2期

[9]李超.浅谈光纤通信技术发展的现状与趋势.沿海企业与科技.2007.7

[10]王磊，裴丽.光纤通信的发展现状和未来[J].中国科技信息.2006.(4).[11]何淑贞，王晓梅.光通信技术的新飞跃[J].网络电信.2004.(2).