物联网工程专业实验室建设方案
物联网工程专业实验室建设方案
学生培养目标和就业能力
学生培养目标
我们认为物联网工程专业人才应该具备计算机专业人才的 专业基本能力包括计算思维能力、算法设计与分析能力、 程序设计与实现能力、系统能力我们应该从物联网的特色 出发深刻认识这些能力
• 所以常规的实验室建设方案仍是以实验箱为主只 是不断的更新技术升级换代
•无线龙是这个解决方案的创始者 •无线龙也一直是这个解决方案的佼 佼者我们所采用的多种无线通信方 式融合的概念至今仍在业界领先；
• 1、读卡器输出 功率增加；
• 2、标签芯片灵 敏度提高；
• 标签体积微型化 将带来一系列新 应用
UHF标签小型化和微型化 为防伪应用开辟了广阔的天地；
很多体积小价格敏感的商品 将也很容易实现跟踪和识别
小型药瓶
放心猪肉
目前我们在美国实验室测试 UHF EPC无源标签读写距离
已经可以达到30－40米 这意味着货物识别将具有
2算法设计与分析能力
算法是系统工作的基础它对计算机专业人员是非常重要的 要想成为一名优秀的计算机专业人才其关键之一就是建立 算法的概念具备算法设计与分析能力算法设计与分析能力 主要指对具有相当规模、较复杂问题的求解算法的设计与 分析研究算法的可行性和效率 算法设计与分析能力Algorithm Design and AnalysisADA主要 包括：简单算法的设计、复杂算法的设计、简单算法的分 析、复杂算法的分析、证明理论结果、开发程序设计问题 的解、概念验证性程序开发、确定是否有更优的解等
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有源433MHZ电子标签 CR2032钮扣电池
(物联网)物联网实验室建设方案二(基础型)优质优质
（物联网）物联网实验室建设方案二(基础型)此方案注重的是物联网基础教学：1.基础定位/无线传感网络平台2.综合物联网平台3.物联网综合分析仪基础型无线传感网络实验平台1.产品介绍近年来，随着无线技术和嵌入式技术的发展，物联网，传感网技术进入了“全盛时期”，从IBM公司的“智慧地球”的口号到“感知中国”的概念，都呼唤着一个全新的时代的到来。
为了助力物联网/传感网核心技术教学，无线龙推出基础RF等全新系列高级教学平台/设计工具。
传感网/物联网技术是面向21世纪的最新技术，具有非常广阔的市场前景的巨大市场。
根据物联网的三层特征，首先对于物联网感知层的教学，基础RF平台提供了多种射频识别和传感器节点和路由器网络等硬件和网络协议的和数据采集控制软件等资源。
无线龙提供了一整套物联网教学平台，其中基础RF-2型无线传感网络实验平台主要应用于嵌入式基础、无线单片机、无线传感网络、实时无线定位技术、单片机C语言、短距离无线通讯、传感器原理和电路、ZigBee、SimpliciTI网络等多种物联网基础知识点和知识模块的教学及实验。
2.功能介绍基础RF-2型无线传感网络实验平台，为所有学生提供一整套完整的基础教学平台，为学生学习物联网专业知识打下坚实的基础。
基础RF教学平台涉及物联网核心基础知识点包括：（无线）单片机与嵌入式基础、无线网络基础、传感器基础、无线定、信息安全、低功耗技术等等，为后续学习专业知识（传感网、无线个域网、ZigBee、低功耗Wi-Fi等）打下基础。
3.产品参数4.基础实验1.1无线单片机基础实验1.2按键控制开关1.3按键控制闪烁1.4定时器的使用1.5T2的使用1.6T3的使用1.7T4的使用1.8定时器中断1.9外部中断1.10片内温度1.11实验11：1/3AVDD1.12实验12：AVDD1.13实验13：单片机串口发数1.14实验14：在PC用串口控制LED 1.15实验15：在PC串口收数并发数1.16实验16：串口时钟PC显示1.17实验17：系统睡眠工作状态1.18实验18：系统唤醒1.19实验19：睡眠定时器使用1.20实验20：定时唤醒1.21实验21：看门狗模式1.22实验22：喂狗1.23实验23：PWM控制灯亮度1.24实验24：菜单综合测试实验1.25实验25：光敏传感器实验1.26实验26：温度传感器实验1.27实验27：蜂鸣器控制实验1.28实验28：外部端口实验1.29实验29：温湿度传感器1.30实验30：加速度传感器5.高级实验2.1点对点无线通信（SPP）2.2点对多点测试2.3无线串口通信2.4ZigBee实验：SampleApp2.5ZigBee实验：GenericApp2.6ZigBee实验：Simple实验2.7ZigBee实验：HomeAutomation 2.8ZigBee实验：SerialApp6.应用实验3.1无线传感器网络综合演示3.1.1传感网建立实验3.1.2无线节点加入网络实验3.1.3无线传感器网络拓扑显示3.1.4无线节点传感数据采集3.1.5网络质量监控实验3.1.6无线节点能源监控实验3.1.7无线节点控制实验3.1.8采集数据曲线显示实验3.1.9网络警报实验3.2ZigBee无线定位演示程序3.2.1ZigBee网络实验3.2.2参考节点布置3.2.3定位区域配置实验3.2.4参考节点配置实验3.2.5定位系统调试实验3.2.6实时定位实验7.系统配置基础RF2教学平台配置清单如下表所示。
物联网实验室建设方案
01
提高科研水平：促进物联网技术的研究和应用，提高科研水平和创新能力。
02
培养人才：为物联网领域的专业人才提供实践和培训的平台，提高人才培养质量。
03
推动产业发展：促进物联网产业的发展，提高产业竞争力。
04
促进国际交流：为国际物联网领域的交流与合作提供平台，提高国际影响力。
建设原则和要求
合规性：符合国家和行业标准，确保合法合规
实用性：满足实际需求，提高工作效率
安全性：保障数据安全，防止网络攻击
可扩展性：便于升级和扩展，适应未来发展
经济性：合理控制成本，提高投资效益
环保性：注重节能减排，降低环境影响
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06
01
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2
核心技术
物联网技术基础
传感器技术：采集数据，感知环境
01
医疗物联网：通过物联网技术实现医疗设备的远程监控和健康管理
车联网：利用物联网技术实现车辆与车辆、车辆与基础设施之间的互联互通和智能交互
建设效果评估
01
实验室建设完成后，将提高物联网技术研究水平
02
实验室将培养出更多物联网领域的专业人才
03
实验室将促进物联网技术的产业化应用
04
实验室将推动物联网技术的国际交流与合作
应急物资配置：配备充足的应急物资，如食物、饮用水等
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6
实践与展望
实践案例分享
智能家居：通过物联网技术实现家居设备的智能控制和远程管理
智能交通：利用物联网技术实现实时路况监测、智能调度和自动驾驶
工业互联网：通过物联网技术实现工业设备的远程监控和预测性维护
物联网工程实验室建设方案
物联网工程实验室建设方案一、前言物联网（Internet of Things, IoT）是当今科技领域的热门话题，在许多领域都有着广泛的应用前景。
为了更好地培养物联网工程领域的专业人才，我们决定建设一座物联网工程实验室，提供理论与实践相结合的学习环境，为学生和老师提供一个探索和创新的平台。
本方案旨在为明确实验室建设的目标、内容、必备设备、实施计划和人员配置等方面，提出一套完善的物联网工程实验室建设方案。
二、实验室建设的目标1. 提供学术研究平台：实验室将为教师和学生提供一个围绕物联网领域进行学术和科研活动的实验环境，为学生提供实践机会，加深对物联网技术的理解。
2. 培养创新型人才：通过搭建物联网实验平台，具备相应的硬件和软件开发能力，培养具有一定创新能力和实践能力的物联网工程专业人才。
3. 推动产学研结合：通过实验室的建设，积极推动学校与企业和科研机构的合作，为产业发展提供技术支撑，促进产学研结合。
三、实验室建设内容1. 实验室硬件设施建设：（1）物联网传感器设备：收集环境信息，包括温度、湿度、光照等多种传感器设备，用于数据采集及分析。
（2）通信模块设备：包括无线通信模块、蓝牙模块、LoRa模块等，用于传输数据和信息。
（3）物联网平台：搭建适用于物联网技术的软硬件平台，提供多元化的数据传输、信息处理等功能。
（4）云计算设备：用于存储物联网平台采集的数据，并提供数据处理和分析功能。
（5）可穿戴设备：用于进行可穿戴技术的研究与开发，以培养学生对新兴技术的创新意识。
2. 实验室软件设施建设：（1）物联网系统开发平台：提供用于物联网系统设计、开发和测试的软件平台，支持不同类型平台数据处理、分析等功能。
（2）物联网应用开发环境：为学生提供开发物联网应用程序的开发环境，包括编程工具、开发模块、数据处理等软件。
3. 实验室安全设施建设：实验室建设需符合国家和学校相关安全规定，包括消防设备、安全出口、紧急报警装置等。
物联网实验室建设方案及物联网实验教学
什么是物联网（1）
定义1：由具有标识、虚拟个性的物体/对象所组成的网络，这些标识和个性运行在智 能空间，使用智慧的接口与用户、社会和环境的上下文进行连接和通信。
2008年5月，欧洲智能系统集成技术平台（EPoSS）《Internet of Things in2020》
定义2：物联网是未来互联网的整合部分，它是以标准、互通的通讯协议为基础，具 有自我配置能力的全球性动态网络设施。在这个网络中，所有实质和虚拟的物品都有 特定的编码和物理特性，通过智能界面无缝链接，实现信息共享。
安 全 性
属于公用网络，受运营商限制，安全性较 低
1、采用GPRS卡，设备投入费用较小 2、自建基站，设备投入昂贵 长期依赖移动运营商和实验设备提供商， 长期成本高 低 扩展需要添加设备、不方便
信号可测、可管、可控，中央集中管理，安全 性高
实验室铺设光纤和远端节点，初期成本较高， 可支持通用WiFi设备接入
2009年9月，欧盟第七框架RFID和互联网项目组报告
定义3：指通过信息传感设备，按照约定的协议，把任何物品与互联网连接起来，进 行信息交换和通讯，以实现智能化识别、定位、跟踪、监控和管理的一种网络。它是 在互联网基础上延伸和扩展的网络。
2010年3月，我国政府工作报告所附的注释中物联网定 义 物联网信息平台解决方案
物联网信息平台解决方案
物联网课程实验教学（7）--（传感层：硬件电路）
单片机技术：硬件电路、底层编程
接口技术：数据接口、通信接口
物联网信息平台解决方案
物联网课程实验教学（8）--（应用层）
应用层：信息处理、人机交互，提供各种特定服务。 主要技术：软件技术、数据库技术、数据分析技术、智能控制
物联网专业建设方案
物联网专业建设方案目录一、内容概要 (2)1.1 背景与意义 (3)1.2 目标与要求 (4)二、专业现状分析 (5)2.1 国内外物联网发展概况 (6)2.2 本地区物联网产业发展状况 (8)2.3 专业现状与问题 (9)三、专业建设思路与目标 (10)3.1 建设思路 (12)3.2 建设目标 (13)四、专业建设内容与任务 (14)4.1 课程体系改革 (14)4.1.1 课程设置 (15)4.1.2 教学方法 (17)4.2 实践教学体系建设 (18)4.2.1 实验室建设 (19)4.2.2 校内外实践基地建设 (20)4.3 师资队伍建设 (21)4.3.1 教师培训 (22)4.3.2 企业导师制度 (23)4.4 学生创新创业能力培养 (24)五、专业建设措施与保障 (25)5.1 组织领导与管理 (26)5.2 政策与经费保障 (27)5.3 制度与机制保障 (28)六、专业建设效果评估与改进 (29)6.1 评估指标体系 (31)6.2 评估方法与步骤 (32)6.3 改进措施与建议 (33)一、内容概要专业定位与发展方向：明确物联网专业的定位，确立专业发展方向和目标，旨在培养掌握物联网核心技术、具备系统设计与开发能力的高素质人才。
课程设置与优化：构建完善的课程体系，包括基础课程、核心课程和实践环节，强化物联网原理、网络技术、数据处理与分析等核心知识点，同时注重实践能力和创新能力的培养。
师资队伍建设：加强师资队伍建设，引进和培养具备物联网技术专长的优秀教师，提高教师的教学水平和科研能力。
实验室与实训基地建设：建设先进的物联网实验室和实训基地，提供学生实践操作的场所，增强学生的实践能力和动手能力。
校企合作与产学研结合：加强校企合作，与物联网产业相关企业建立合作关系，共同开展科研项目、人才培养和实习实训，推动产学研一体化发展。
学科竞赛与创新能力培养：鼓励学生参加学科竞赛和科研项目，提高学生的创新能力和团队协作精神，培养学生的创新意识和实践能力。
物联网实验室建设方案
物联网实验室建设方案由物联网下的电子商务认知、应用、创新三个层次构成。
物联网技术和行业应用协调支撑三个层次，贯穿了物联网的整个科研过程，认知层是通过观察、感受物联网的典型行业应用和物联网感知、处理、通讯、控制等各个部分的工作过程完成教学、研究任务的。
一、博星卓越物联网实验室建设方案概述物联网是通过信息传感设备，按约定的协议实现人与人、人与物、物与物全面互联的网络。
物联网的主要特征是通过射频识别、传感器等方式获取物理世界的各种信息，结合互联网、移动通信网等网络进行信息的传送与交互，采用智能计算技术对信息进行分析处理，从而提高对物质世界的感知能力，实现智能化的决策和控制。
物联网技术和产业的发展将引发新一轮信息技术革命和产业革命，是信息产业领域未来竞争的制高点和产业升级的核心驱动力。
物联网概念是庞大和丰富的，其中涵盖了大量现有的专业门类和技术体系，而在其系统集成和应用端，可以说物联网技术将能够应用于工业、农业、服务业、环保、军事、交通、家居等几乎所有的领域。
无线传感网络正是适应于这样背景下的全新网络技术。
无线传感器网络（Wireless Sensor Networks，WSN）是当前国际上备受关注的、涉及多学科高度交叉、知识高度集成的前沿热点研究领域。
它综合了传感器、RFID技术、嵌入式计算、现代网络及无线通信和分布式信息处理等技术，能够通过各类集成化的微型传感器协同完成对各种环境或监测对象的信息的实时监控、感知和采集，这些信息通过无线方式被发送，并以自组织多跳的网络方式传送到用户终端，从而实现物理世界、计算世界以及人类社会这三元世界的连通。
物联网下的电子商务科研平台是在物联网已经从概念、规划阶段发展成为日新月异地高速发展、基于物联网的应用大量诞生阶段，同时，物联网与互联网高度结合、融合的背景下提出的物联网与互联网的结合。
博星卓越物联网实验室建设方案由物联网下的电子商务认知、应用、创新三个层次构成。
物联网技术和行业应用协调支撑三个层次，贯穿了物联网的整个科研过程，认知层是通过观察、感受物联网的典型行业应用和物联网感知、处理、通讯、控制等各个部分的工作过程完成教学、研究任务的。
物联网工程专业实验室建设方案
无线设备：包括无 线网卡、无线路由 器等，实现无线网 络连接和通信
光纤设备：包括光 纤收发器、光纤交 换机等，实现高速 、稳定的数据传输 和通信
数据处理与分析设备
数据采集设备：用于收集各种传感器数据，如温度、湿度、压力等 数据传输设备：将数据传输到计算机或其他设备，如串口转换器、以太网转换器等 数据存储设备：用于存储大量数据的设备，如服务器、存储设备等 数据处理与分析设备：用于对数据进行处理和分析的设备，如计算机、服务器等
安全防护设备
入侵检测系统：实时监测并 阻止非法入侵行为
防火墙：保护实验室网络免 受外部攻击
数据加密设备：确保数据传 输和存储的安全性
物理安全设备：如门禁系统、 监控摄像头等，确保实验室 物理环境的安全
04 实验室软件环境搭建
操作系统与开发工具
操作系统：Windows 10、Ubuntu等 开发工具：Visual Studio Code、Jupyter Notebook等 数据库：MySQL、MongoDB等 网络工具：Wireshark、Sniffer等
物联网应用领域不 断扩大，涵盖智能 家居、智能交通、 智能医疗等多个领 域
物联网技术发展 面临的挑战：安 全性、隐私保护、 标准化等问题
物联网技术的发 展趋势：更加智 能化、互联化、 协同化等
实验室建设的重要性
培养物联网工程专业人才
推动物联网技术的发展和应用
提高科研水平和创新能力
促进产学研合作和人才培养
网络通信协议栈
TCP/IP协议栈：物联网工程专业实验室建设方案中常用的网络通信协议栈，包括传输 层、网络层、数据链路层等。
MQTT协议：物联网工程专业实验室建设方案中常用的消息队列遥测传输协议，用于 实现设备之间的轻量级消息传输。
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有源标签电路板
软件协议C语言 代码1万行
编译后执行代码 典型8 - 16KB
典型UHF 有源标签硬件和协议软件
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长距离有源电子标签和网络 广阔的应用范围和全球市场
802.11S WI－FI网状网络 无线网络覆盖范围越来越大
802.11S网络拓扑
802.11S都市无线网络
802.11S车载无线网络
• 无线单片机（无线 SOC）处理器内核 从8位到16位，到 32位，再到多处理 器，结构越来越复 杂；
• 不仅实现了系统在 芯片，而且实现了 无线网络在芯片；
• 我们从分析GS1010 WI－FI 无线单片机 来看这个技术趋势；
GS1010 WI-FI无线单片机结构
无线SOC－GS1010 单芯片实现WIFI传感器网络节点
长距离有源电子标签和网络 ， 扩展RFID范围和功能
读卡器和唤醒基站
标签具有网络 和定位功能
读卡器
网络化有源标签
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长距离有源电子标签和网络： 标签结构性能和软件
UHF 有源标签工作距离： 10 - 2000 m (1.2 mi)
频率：433 MHz 速率：28 kbps 标签容量：数千个 标签具有 multi-hop, sensors, security, IPv6和很多功能
无线龙物联网工程专业实验室建设方案
Construction of the IOT laboratory August 2012
无线龙科技集团安徽办事处 曹先操 caoxiancao@
纲要
1、物联网实验室建设需求分析 （1）、物联网技术发展趋势 （2）、办学条件和实验室现状 （3）、学生培养目标和就业能力 2、无线龙第二代物联网实验室建设方案说明 （1）、常规物联网实验室建设方案分析 （2）、无线龙物联网实验室群整体建设架构 （3）、无线龙物联网实验室建设方案说明 3、无线龙物联网实验室建设案例说明 （1）、公司整体客户群介绍 （2）、典型实验室建设合作高校 （3）、大学计划推介
• 超高频电子标签 微型化的主要技 术原因是：
• 1、读卡器输出 功率增加；
• 2、标签芯片灵 敏度提高；
• 标签体积微型化， 将带来一系列新 应用
UHF标签小型化和微型化， 为防伪应用开辟了广阔的天地； 很多体积小，价格敏感的商品
将也很容易实现跟踪和识别
小型药瓶
放心猪肉
目前我们在美国实验室测试， UHF EPC无源标签读写距离
• 从2012年起，所有高校所申报的物联网专业统一依托于计 算机专业展开
• “物联网工程专业”致力于培养从事物联网领域的系统规 划、分析、设计、开发、实施以及技术研究方面的工程技 术人才，特别是涉及相关网络结构与通信协议、软件体系 结构与中间件、计算平台、应用与服务的设计与开发工程 技术人员。本专业的毕业生在传感技术、自动识别技术、 网络通信、移动计算、系统工程等方面应具备扎实的理论 基础和专业知识；在计算机系统平台、海量实时信息处理 、应用系统开发与集成等方面有较强的设计能力，并具备 良好的技术创新与工程实践能力。
振动收野外 传感器网，物联 网应用将逐步实 现；
太阳能供电路由节点示意图
植物收集为无线网络 路由器供电， 实现能量收集
无线传无线感器网络 示意图
可以监视野外环境 火灾报警等
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超高频电子标签（节点）微型化： 推动UHF EPC技术新应用－1
市场，衍生出全新应用；手持，轻薄，网 络化，微功耗是主要特点和主要卖点；
牙刷也上物联网
物联网上的计步器
物联网上血糖仪
物联网上的温度计
越来越小的无线网络路由节点 逐步实现微功耗的能量收集运行
• 无线传感器网络 路由节点承担路 由转发任务，必 须要消耗一定功 率，一般设计采 用外加电源供电；
• 但是随着路由节 点功耗和体积下 降，使用最新的 能量收集技术， 作为路由节点供 电可能性逐步加 大；
已经可以达到30－40米 这意味着货物识别将具有 更大准确性，快捷性；
将有更多的商业应用 可以实现
名酒酒瓶
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超高频电子标签（节点）微型化： 推动UHF EPC技术新应用－2
长距离标签
长距离UHF标签智慧公交系统
UHF微型标签可以在很远的地方 被准确读取
将大大加快智慧商业应用
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物联网技术趋势研究之二 无线网络覆盖范围越来越大
4
有源433MHZ电子标签 CR2032钮扣电池
直径2.2X3CM 电池工作6年
5
电子药丸 特殊微型电池 小于直径2.0X2CM
6
无源EPC电子标签 无需电池 直径1.6X1.6X0.001 CM 总量0.002克
4
越来越小的无线网络终端节点 带来了全新的应用和市场空间
无线网络节点的微型化和微功耗化，加上 SOC芯片大幅度降价：16位单片机 MSP430G系列，价格下降到0.25美元， 32位M0单片机，价格下降到0.5美元；无 线单片机也下降到接近1美元；而且待机 功耗下降到1微安以下；这样，物联网技 术将以很快的速度，进入家电和消费电子
低轨道 卫星数据通讯
3G/4G电信网络
802.11S WIFI网状网
有源RFID网络
9
低轨道卫星数据通讯， 物联网连接更遥远
• 美国最近发射了第二代 低轨道卫星；
• 卫星接收模块实现了微 型化，容易实现全球集 装箱，交通工具实时跟 踪联网和监控；
新一代低轨道卫星系统
低轨道卫星M2M油管远程监控实例
轻松实现WIFI无线传感器网络
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无线SOC－GS1010 嵌入软件实现WIFI传感器网络在芯片
物联网技术趋势研究之四 无线网络协议栈设计越来越难
低功耗蓝牙协议栈
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802.15.4 ZIGBEE 协议栈
ZIGBEE 协议栈
办学条件和实验室现状
物联网专业办学条件
• 从2011年起，所有高校所申报的物联网相关专业统一称为 “物联网工程专业”。
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WI-FI 网状网实际应用举例： 智慧医院急诊室无线定位系统
输液器标签 WIFI SOC GS1010
1
802.11S 路由器－2
2
工作人员标签
3
WIFI SOC GS1010
病人标签
4
WIFI SOC GS1010
802.11S 路由器
5
6
15
物联网技术趋势研究之三 无线SOC结构越来越复杂
物联网实验室建设需求分析 物联网技术发展趋势
物联网技术发展趋势之一 越来越小的无线网络节点和功耗
1
物联网传感层
ZIGBEE传感器网络节点 AA电池X2
5X3CM 20-30微安电流
2
WIFI GS1010传感器网络节点 AA电池X1
4X3CM 电池工作5年
3
无线监控手表 微型电池 3X3CM 平均电流10微安