1、 物聯網信息平臺與應用實驗室 廣州飛瑞敖電子科技 番禺區番禺大道北555號天安節能科技園創新大廈410室 ：020 22883738 ：020 2288319725 / 25目錄一、實驗室建設背景3二、實驗室建設方案31. 實驗室建設核心理念32. 實驗室建設目標43. 實驗室建設技術分析54. 實驗室建設方案綜述65. 實驗容和設備75.1 物聯網網絡層實驗75.2 物聯網感知層實驗85.3 物聯網應用層實驗85.4 部分實驗簡介95.4.1 網絡層95.4.2 感知層115.4.3 應用層155.5 實驗設備175.6 物聯網信息平臺拓撲結構205.7 方案特點21三、典型案例211. 工

2、業大學物聯網聯合實驗室212. 更多案例222.1 行業案例222.2 實驗室案例23四、關于飛瑞敖公司24物聯網信息平臺與應用實驗室建設方案一、實驗室建設背景物聯網，顧名思義，就是物物相連的互聯網。這有兩層意思：第一，物聯網的核心和基礎仍然是互聯網，是在互聯網基礎上的延伸和擴展的網絡；第二，其用戶端延伸和擴展到了任何物品與物品之間，進行信息交換和通信。因此，物聯網是指運用傳感器、射頻識別（RFID）、智能嵌入式等技術，使信息傳感設備實時感知任何需要的信息，按照約定的協議，通過可能的網絡（如基于WiFi的無線局域網、2G/3G等）接入方式，把任何物體與互聯網相連接，進行信息交換和通信，實現物與

3、物、物與人的泛在，實現對物體的智能化識別、定位、跟蹤、控制和管理。從“智慧地球”到“感知中國”；從新的經濟增長點到政府支持鼓勵的一系列措施；從國家中長期科學與技術發展規劃到各高校、科研院所的研究，都可看出物聯網在在當今科學技術領域的重要地位。2009年8月，溫家寶總理視察物聯網產業研究院，并做出重要指示：物聯網技術是未來科技的制高點，是我國新興戰略型產業未來發展的方向之一！中國物聯網產業的總體規模，預計到2015年將超過1萬億、2020年將超過5萬億。毫無疑問，國家對物聯網的產業發展是大力支持的，而且在未來的四年中將有2000多所高校建成物聯網實驗室，為國家培養這方面的實用型人才。物聯網并非新

4、技術，而是將現有的傳感技術，計算機網絡技術，通信技術以與自動控制技術等各種技術的高度融合。因此，如何利用已有設備，構建符合產業需求的實驗環境將是物聯網實驗室建設的關鍵。二、實驗室建設方案1. 實驗室建設核心理念在可預見的未來，物聯網必將引領信息產業革命的又一次浪潮。作為培養市場需求人才的各類高等院校，職業教育院校與培訓機構，開設物聯網相關專業與課程，或者在現有專業中引入物聯網技術，建設物聯網相關實驗室，成為當務之急。教育部也發文明確支持各個學校建設物聯網相關專業與實驗室。圖1：教育部文件物聯網實驗室在教育行業的地位無容置疑，但目前各個學校實驗室的發展存在著偏重單項技能和素質的培養，實驗課程實用

5、性不強等問題。針對以上問題，飛瑞敖公司以“把握發展趨勢，提高應用能力”為目標，提出物聯網信息平臺與應用實驗室解決方案，其意義在于：提高教學科研水平，提高學生應用能力，促進學生就業，提升學校競爭力。其建設和發展的三個理念如下：u 充分體驗，激發興趣u 三個層次，全面覆蓋u 應用為先，提升能力圖2：物聯網三個層面2. 實驗室建設目標激發學生學習興趣，培養學生動手能力，助力學校科研工作。Ø 面向基礎性教學實驗的支持加深學生對物聯網技術基礎理論知識的了解；加深學生對物聯網技術在不同行業的應用的理解。Ø 面向行業的綜合應用性實驗的支持緊密結合物聯網產業技術的發展，規劃和建設若干個具有

6、行業應用背景的物聯網場景和實驗項目，激發學生興趣，培養其物聯網工程技術設計、應用和管理的綜合能力。Ø 面向學校科研項目的開放性平臺支持物聯網融合了多種技術，由于多學科的交叉融合和影響，使得新的技術創新成為可能。物聯網實驗室將構建射頻識別，無線傳感網，通信網絡，中間件技術與嵌入式技術等多種技術的平臺，為學校科研人員提供一個開放的環境平臺支撐，并為開展具體的行業應用與交叉學科的教學研究提供技術支持。圖3：實驗室建設目標和功能3. 實驗室建設技術分析以光載無線交換機為通信網絡之核心設備構建融合有線局域網、無線局域網、移動通信網，無線傳感網、各種嵌入式設備、終端感知器件以與系統管理和應用軟件

7、為一體的開放性物聯網綜合信息實驗平臺。此平臺通信主要是基于 802.11b/g/n的 WiFi標準和TCP/IP協議標準的，具有社會應用十分廣泛，聯網十分方便的優點。圖4：物聯網三個層面技術分析光載無線交換機構建的無線局域網與學校現有的有線局域網能夠很好地融合，互為補充，除了作為實驗用無線網絡外，還可在此平臺上為學校添加更多的實際應用。圖5：校園網絡圖與應用4. 實驗室建設方案綜述飛瑞敖公司的物聯網信息平臺是一個由以WiFi無線局域網與模擬光纖通信為核心技術的光載無線交換機，結合嵌入式M2M終端設備組建的物聯網綜合信息網絡平臺。以此為依托組建的教學與科研用物聯網實驗室之建設將遵循可靠性、開放性

8、、可擴展性和先進性原則，總體設計應符合實際教學與科研要求。飛瑞敖公司不僅為學校組建一套完整的物聯網信息平臺與應用系統，而且還將協助學校確定實驗容、編寫相關實驗指導手冊，并為學校提供師資培訓和完善的售后服務，以形成一個完整的物聯網實驗教學科研體系： 1） 實驗指導手冊是實驗教學的核心組成部分，它包括每個實驗的教學目的、實驗的真實環境、實驗設備、網絡拓撲、實驗操作步驟、實驗結果、驗證與論述等。 2） 我們還將協助學校對教師進行培訓。通過系統培訓，教師能夠快速熟悉相關概念和原理，掌握相關設備的配置、調試等技術，理解每個實驗的重點和難點，在較短的時間即可開展對學生的實驗教學，并將實驗課程結合到教學計劃

9、中。 3） 完善的售后服務。我們為學校提供實驗設備安裝、調試、維護和維修服務，以與日后的軟件升級，實驗容升級和教師科研項目技術交流和指導。除此之外，我們還可根據需要幫助學校搭建一個展示物聯網相關產品和應用的區域，可直觀地表現出物聯網應用，從而激發學生的學習興趣。在規劃實驗室的同時，我們建議將實驗室建設成為一個小型的物聯網應用環境。通過添加若干RFID標簽，RFID讀寫器，WiFi考勤機，WiFi攝像頭，溫濕度傳感器以與飛瑞敖提供的相關軟件，可以實現整個實驗室的固定資產設備自主管理和人員考勤管理；而且預留了接口和開放軟件源代碼，更可作為綜合性實驗項目。5. 實驗容和設備根據物聯網的三個層面可將實

10、驗規劃為三大類，分別是物聯網網絡層實驗，物聯網感知層實驗以與物聯網應用層實驗。飛瑞敖的光載無線物聯網信息平臺完美支持以上三大類實驗。5.1 物聯網網絡層實驗實驗1. 光載無線交換機組裝實驗實驗2. 光載無線交換機測試實驗實驗3. 模擬光纖鏈路實驗實驗4. 光纖、同軸電纜混合信號分布實驗實驗5. 分布式天線實驗實驗6. 無線網絡信號分布實驗實驗7. 室無線局域網絡干擾測試實驗(*)實驗8. 有線局域網組網實驗實驗9. 無線局域網組網實驗實驗10. 有線、無線混合組網實驗實驗11. 無線接入點（AP）管理與配置實驗實驗12. 無線局域網體系結構實驗(*)5.2 物聯網感知層實驗實驗13. WiFi

11、設備服務器管理與配置實驗實驗14. 基于433MHz的無線傳輸通信實驗實驗15. 基于433MHz的無線溫濕度傳感器實驗實驗16. 基于ZigBee的無線傳輸通信實驗實驗17. 基于ZigBee的無線溫濕度傳感器實驗實驗18. 短距離無線/WiFi數據網關實驗(*)實驗19. WiFi-低頻無源射頻識別（LF RFID）認識與讀寫實驗實驗20. WiFi-高頻無源射頻識別（HF RFID）認識與讀寫實驗實驗21. WiFi-特高頻無源射頻識別（UHF RFID）認識與讀寫實驗實驗22. WiFi-有源特高頻射頻識別(UHF RFID)認識與讀寫實驗實驗23. 無線溫濕度傳感器綜合設計實驗（*）

12、實驗24. WiFi設備服務器設計實驗（*）5.3 物聯網應用層實驗實驗25. 人員考勤管理系統設計與應用實驗26. 倉儲物資管理系統設計與應用實驗27. 無線環境監測系統設計與應用實驗28. 無線視頻監控系統設計與應用實驗29. 室智能燈光控制實驗實驗30. 物聯網綜合設計實驗（集有線傳感、無線傳感、人員考勤、物資管理，燈光智能控制、風扇控制、遠程監控于一體）(*)可擴展更多綜合應用類實驗容（需第三方軟硬件支持）。5.4 部分實驗簡介5.4.1 網絡層5.4.1.1 實驗5 - 分布式天線實驗：了解無線信號在某一指定圍的分布方法和特點，掌握相關元器件的特性，學會使用信號分/合路器、功率分配器

13、件、饋線、室天線等器件完成無線信號的均勻覆蓋。5.4.1.1.1 主要實驗設備：光載無線交換機遠端天線合/分路器射頻功率分配器射頻電纜單模光纖干線放大器室天線手提電腦（預裝信號測量軟件）5.4.1.1.2 網絡拓撲：A. 射頻無源分布系統圖6：無源分布架構圖B. 射頻有源分布系統圖7：有源分布架構圖測量各天線覆蓋區域的信號強度、信噪比、網路吞吐量。5.4.1.2 實驗6 - 無線網絡信號分布實驗了解無線信號的強度與天線距離的關系與特點，學會測量無線信號強度，學會不同距離點網絡通信速度的測量和初步分析。5.4.1.2.1 主要實驗設備物聯網信息平臺臺式電腦（帶無線網卡，預裝信號測量和通信速度測量

14、軟件）手提電腦（預裝信號測量和通信速度測量軟件）5.4.1.2.2 網絡拓撲與軟件測量圖8：雙向無線信號測量圖圖9：無線信號測量軟件測量和記錄與天線盒不同距離點的無線信號強度和上、下行吞吐量，兩機在不同距離點的通信質量評估。5.4.2 感知層5.4.2.1 實驗15 - 基于433MHz的無線溫濕度傳感器實驗了解無線溫濕度傳感器聯網方法，學會數據采集，認識傳感器通訊協議和點對多點無線傳感網組織方式。5.4.2.1.1 主要實驗設備物聯網信息平臺溫濕度傳感器無線數傳模塊WiFi設備服務器臺式機（帶無線網卡）或手提電腦串口線5.4.2.1.2 網絡拓撲圖10:基于433MHz的無線傳感網組織架構5

15、.4.2.2 實驗23 - 無線溫濕度傳感器綜合設計實驗（*）以溫濕度傳感器為例子，了解傳感器的工作原理，學會通過單片機或者嵌入式ARM來實現傳感器的設計，以與基本的無線傳感網組建和數據的采集處理。5.4.2.2.1 主要實驗設備物聯網信息平臺溫濕度傳感器模塊（元器件套件）WiFi設備服務器臺式電腦（帶無線網卡）或手提電腦5.4.2.2.2 設計架構：圖11：無線傳感器設計整體架構圖12：傳感器硬件電路圖13：傳感器時序圖圖14：時序的軟件代碼模擬5.4.3 應用層實驗26 - 倉儲物資管理系統設計與應用了解詳細的倉儲物流過程，親自對各種電子標簽進行選擇和信息初始化，設計出入庫計劃，對物料進行

16、出入庫的讀寫操作，對物料進行盤點，統計和查詢數據，對管理物料的相關責任人與物料進行定位。主要實驗設備：物聯網信息平臺固定式射頻讀寫器（低頻，高頻與特高頻）手持式射頻讀寫器（支持條碼掃描）各類電子標簽（低頻，高頻與特高頻）WiFi設備服務器射頻電纜天線臺式機（帶無線網卡）或手提電腦主要業務流程示意圖：A：物料電子標簽信息分類，注冊，貼附于實驗物料上，模擬產線掃描，出貨包裝，信息綁定，物資盤點等，如下圖15。圖15B: 物料出入庫信息讀取和處理，倉庫間運輸轉移，人與設備定位等，如下圖16。圖16C: 軟件模擬流程，如下圖17。圖17D：數據查詢，如下圖18。圖185.5 實驗設備序號功能模塊設備名

17、稱數量單位備注1基于光載無線交換機的物聯網信息平臺主機箱2臺無線信號光/電轉換，信號鏈路射頻交換，信道重構信號箱2臺無線信號發生，處理，基帶協議處理遠端射頻單元8臺遠端光/電轉換，天線，無線信號發射和接收系統管理軟件1套管理整個無線網絡2設備聯網模塊WiFi設備服務器25個用于各種設備與WiFi無線網絡的連接串口轉無線模塊6個RS232轉WiFi,設備服務器的設計3智能家居類WiFi智能家居綜合控制器6套實現燈光，窗簾，部分小家電等控制智能家居控制平臺軟件1套配套軟件無線攝像頭3個無線攝像頭，支持WiFi視頻監控平臺軟件1套配套軟件4無線傳感類溫濕度傳感器6個室溫濕度監測光照傳感器6個室光照度

18、監測紅外傳感器6個人體紅外探測Zigbee采集器18個作為傳感器ZigBee節點或數據中繼點ZigBee協調器6個作為傳感器ZigBee數據匯聚點433MHz無線數傳模塊24個作為傳感器通過433MHz無線通信傳輸節點和匯聚點溫濕度傳感器模塊6套作為傳感器設計基礎模塊，包含各類元器件環境監測平臺軟件1套配套軟件，支持多種WSN組網方式，管理各個傳感器狀態，提供數據實時顯示，數據查詢，預警等5倉儲物流管理類低頻RFID標簽50個低頻RFID標簽工作頻率：125KHz低頻閱讀器2個低頻RFID閱讀器工作頻率：125KHz特高頻RFID標簽150特高頻RFID標簽工作頻率：工作頻率：860960MH

19、z小型固定式射頻讀寫器2臺特高頻RFID讀寫器，可做標簽初始化，一般讀操作工作頻率：頻率：902MHz928MHz大型固定式RFID讀寫器1臺特高頻RFID讀寫器，支持多標簽同時讀寫和遠距離讀寫工作頻率：頻率：902MHz928MHz手持式RFID讀寫器1臺手持式特高頻RFID讀寫器，置操作系統，移動操作工作頻率：頻率：902MHz928MHz有源RFID標簽30個有源RFID標簽工作頻率：2.4GHz-2.5GHz有源RFID讀寫器2臺有源RFID讀寫器工作頻率：2.4GHz-2.5GHz射頻電纜6根射頻電纜，用于連接讀寫器和天線天線6根天線倉儲管理平臺應用軟件1套模擬倉儲物流管理6考勤管理

20、類高頻RFID標簽60個高頻RFID標簽工作頻率：13.56MHz高頻讀寫器2個高頻RFID讀寫器工作頻率：13.56MHz人員考勤管理平臺應用軟件1套模擬實驗室人員考勤7嵌入式物聯網實驗箱（*）嵌入式物聯網實驗箱6個嵌入ARM，單片機與C語言，LINUX系統應用教學8其他機柜1個電子電器若干個插座，電源線，接頭等電路布線1項網絡布線1項9項目系統集成系統集成服務1項系統集成5.6 物聯網信息平臺拓撲結構圖19：以光載無線交換機為核心的物聯網信息平臺5.7 方案特點Ø 多學科：支持多種學科實驗。Ø 可擴展：系統設計預留傳感器和執行器件接口，可以任意外接其它器件。基于接口,學

21、生可以擴展創新硬件和軟件創新，實現"學習" + "創新" + "科研" 的綜合應用。Ø 先進性：采用先進的光載無線通信，無線傳感網與RFID中間件技術，符合實際應用要求。緊扣物聯網相關新技術與發展方向。Ø 易操作：采用一體化的操作臺，集成監控、傳感器、執行器件、開關、串口插槽等；并采用可視化的監控軟件，界面友好，操作簡便。Ø 真正的“透明”教學，通過直觀和形象的應用場景，使學生可以直接體會物聯網的應用場景；開放產品設計的軟硬件資源，同時配套詳細的教學實驗文檔，讓學生以工程技術開發形式學習原理知識，融會貫通

22、各個學科的知識，達到真正的學以致用。三、典型案例1. 工業大學物聯網聯合實驗室工業大學是一所教育部直屬的全國重點大學、國家“211工程”重點建設高校和“985工程”優勢學科創新平臺建設高校。同時也是我國第一批開設物聯網專業的高校之一。為滿足未來5-10年，社會對擁有物聯網專業相關學歷或受過專業培訓的人才的巨大需求，提升物聯網實訓室的價值。工業大學與飛瑞敖電子科技聯合成立了專業的物聯網實訓室，目標就是共同推進物聯網行業的產業化，加強在科研合作與畢業生實習、就業等方面的工作。實訓室課程容設置考慮了前瞻性和實用性，覆蓋了環境監測、智能倉儲物流、電網電動汽車充電樁等物聯網行業應用技術，強調學生的實際應用能力。圖20：工業大學案例2. 更多案例2.1 行業案例1 南方電網電動汽車充電樁2 中國電信集團研究院3 港集團4 省婦幼保健院5 四會市規劃局6 省造紙所7 市斗門區某大型水產養殖基地2.2 實驗室案例1 郵電大學2 技術師學院3 工程學院4 燕山大學5 大學松田學院.四、關于飛瑞敖公司飛瑞敖電子科技是成立于2006年8月，注冊資金1158萬，位于市番禺天安科技園。公司致力于將光通信技術、無線局域網技術、嵌入式系統和射頻識別技術(RFID)融為一體，構建基于WiFi國家標準和光載無線電的統一的軍民兩用物聯網信息平臺。飛瑞敖電子科技是國第一家專業從事