亿道电子物联网实训基地建设方案

物联网实训基地建设方案1. 背景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，其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。

随着信息采集与智能计算技术的迅速发展和互联网与移动通信网的广泛应用，大规模发展物联网及相关产业的时机日趋成熟，欧美等发达国家将物联网作为未来发展的重要领域。

美国将物联网技术列为在经济繁荣和国防安全两方面至关重要的技术，以物联网应用为核心的“智慧地球”计划得到了奥巴马政府的积极回应和支持；欧盟2009年6月制定并公布了涵盖标准化、研究项目、试点工程、管理机制和国际对话在内的物联网领域十四点行动计划。

2009年8 月7日，国务院总理温家宝视察中科院无锡高新微纳传感网工程技术研发中心时发表重要讲话：提出了“在激烈的国际竞争中，迅速建立中国的‘传感信息中心’或‘感知中国’中心”的重要指示；2009 年11月3日《让科技引领中国可持续发展》的讲话中，温家宝总理再次提出“要着力突破传感网、物联网关键技术，及早部署后IP时代相关技术研发，使信息网络产业成为推动产业升级、迈向信息社会的‘发动机’”。

2010年两会期间，物联网再次成为热议话题。

随着感知中国战略的启动及逐步展开，中国物联网产业发展面临巨大机遇。

目前物联网技术还属于一个新兴技术，正在快速发展。

学习与掌握物联网的技术理论，发展方向及其行业应用是目前高等教育的核心目标。

2010年最新的教育部通知已将物联网、传感网作为战略性新兴产业相关专业的重点，开始鼓励各高校申报相关专业。

可以预见，在不久的将来，无线传感网络将给我们的生活带来革命性的变化。

2 建设目标2.1 物联网研究目前情况物联网指的是将各种信息传感设备，如射频识别（RFID）、二维码、无线传感网络、全球定位系统等与互联网结合起来而形成的一个巨大网络，方便识别和管理，同时也为后台专家系统提供详细的数据，这些庞大的数据可以用作数据挖掘，分析，通过优化后，再反馈回来，为各行各业提供有效、针对性的指导。

在射频识别技术方面，RFID之前主要用于军事方面，由于成本等各方面的原因，RFID技术一直没有得到广泛的应用，在国内的情况也大体如此。

直到2006年6月，中国发布了《中国RFID 技术政策白皮书》，标志着RFID的发展已经提高到国家产业发展战略层面。

到2008年底，中国参与RFID的相关企业达数百家，已经初步形成了从标签及设备制造到软件开发集成等一个较为完整的RFID产业链。

RFID在中国的很多领域都得到实际应用，包括物流、烟草、医药、身份证、奥运门票、宠物管理等等，尽管RFID正快速在各个领域得到实际应用，但相对于我们国家的经济规模，其应用范围还远未达到广泛的程度，即便在RFID应用比较多的交通物流产业，也还处于点分布的状态，而没能达到面的状态。

在无线传感网络（以下简称WSN）方面，商用迄今可以划分为三个阶段：2003-2004年，WSN开始被试用，以验证投资回报；2005-2006年，WSN的使用量持续增长，重点关注可靠性和集成度；而2007-2010年为WSN的起飞期，新应用不断涌现，出货量高速增长，这一时期为消费者驱动，重点关注成本和尺寸。

根据美国多家知名市场公司预测，到2008年，WSN节点全球出货量将超过1亿个，市场销售总额超过20亿美元。

专门致力于无线技术研究的美国加利福尼亚圣迭戈（原圣地亚哥）市场调研公司ON World 近期发布的一份报告，预计到2011年，世界市场无线传感器网络（WSN）系统与服务将飞升至约46亿美元，并呈现爆炸式增长，现阶段国内市场应用正在整体评估和试探阶段，但是相应的研究工作已经开展；近期主要用户为高校、研究机构（包含为交通、环境、农业、能源、国防等政府部门服务的科研院所），企业研发中心；中长期目标用户为海量使用的政府和企业(包括交通、环境、农业、能源、国防等政府部门)以及未来可能使用无线传感器网络的各类企业提供平台和应用案例。

到目前为止，国内外己经推出了几十种成型的无线传感器网络节点设备。

国外主要节点设备技术分析：（1）Smart dust是美国DARR/MTO MEMS支持的项目，其目的是研制体积不超过1mm3，使用太阳能电池，具有光通信能力的自治传感器节点。

由于体积小，重量轻，该节点可以附着在其他物体上，甚至在空气中浮动。

(2) Mica节点由加州大学伯克利分校研制，用于传感器网络研究的演示平台的试验节点，Mica系列节点包括WeC、Renee、Mica、Mica2、Mica2dot和SPec等。

WeC、Renee、Mica这三款节点无线通信模块都采用了RFM公司的TR1000芯片，而Mica2、Mica2dot这两款节点无线通信模块都采用了ChiPcon公司的CC1000芯片，处理器采用了Atmel公司的Atmega128芯片。

Mica3节点采用Atmegal28L与CC1020相结合的结构，拥有强大的传感器板接口。

Micaz节点无线通信电路采用的是Chipcon公司的CC2420芯片。

(3) Telos节点是美国国防部DARPA支持NEST项目的一部分，该节点已经被MoteV公司产品化了。

节点采用MSP430和CC2420相结合的构架，采用USB-COM桥接口，直接通过USB接口供电、编程和控制，进一步简化了外部接口。

(4) TMote Sky节点是加州大学伯克利分校研制的Mica系列节点的后续产品，它采用Tl公司的MSP430微处理器和Chipcon公司的CC2420。

TMote Sky主要用于监测活动火山，监测其运动情况、周边环境和突发情况。

节点上装有麦克风和地震检波器传感器，用来收集震动和声音数据，利用TI公司的AD7710模数转换器，转换成数字信号传输，来达到监测火山活动的目的。

（5）EyesIFX节点是由欧洲研究计划(European Research Projeet)中自组织传感器网络研究项目的成果之一，节点采用TI的MSP430微处理器作为节点处理控制中心，无线通信芯片采用的是TDA5250，节点仅需一节AAA电池供电即可。

（6）U3(U-cube)节点由东京大学的Yoshihiro Kwahara等提出。

U3节点采用的是立方体的概念，它把能量供应模块、处理器模块、无线通信模块、数据采集模块分别做成了四个小电路板，然后通过插针接口将四者连接在一起，优点就是可以随时重构节点，例如，当需要改变传感器类型时，只需把数据采集模块换成相应所需的传感器即可，而不用重新设计电路板。

U3节点处理器模块采用Micochip公司的PIC18F452，无线通信模块采用CDC-TR-02B实现，采用AAA充电电池提供节点工作电压。

2.1 我校物联网发展目标建立完整的物联网实验室在物联网的识别、感知，组网技术，以及数据分析呈现方面，围绕物联网的整个产业链，建立一个完整的基础的实验架构体系。

在射频识别技术方面，围绕RFID的一些关键技术，在产业化方面如标签芯片设计与制造，天线设计与制造，RFID标签封装技术与装备，RFID标签集成，读写器设计等；在应用方面如RFID应用体系架构，RFID系统集成与数据管理，RFID公共服务体系，RFID检测技术与规范。

我们会在射频识别的关键技术方面，跟进自身的优势以及能力，有选择的建立一个相对完整的基础实验室架构体系。

在无线传感网络方面，围绕无线传感器网络组网技术，低功耗应用，无线加密技术，路由算法等内容进行实验室建设，并把无线传感网络和其他的无线技术，包括无线局域网，蓝牙，红外以及3G等网络进行融合，实现异构网络之间的无缝连接以及通讯，为实现一个具有动态可扩充能力的新型传感网络数据库管理系统搭建一个平台。

在RFID（射频识别技术）方面（1）建立RFID天线选型以及设计实验室RFID(射频识别技术)是自动识别技术的一种，通过无线射频方式进行非接触双向数据通信，对目标加以识别并获取相关数据。

它的核心部件是读写器和电子标签，通过相距几厘米到几米距离内读写器发射的无线电波，可以读取电子标签内存储的信息，识别电子标签代表的物品、人和器具的身份。

RFID 应用系统的基本工作原理是RFID 卡进入读写器的射频场后,由其天线获得的感应电流经升压电路作为芯片的电源,同时将带信息的感应电流通过射频前端电路检得数字信号送入逻辑控制电路进行信息处理;所需回复的信息则从存储器中获取经由逻辑控制电路送回射频前端电路,最后通过天线发回给读写器。

可见,RFID 卡与读写器实现数据通讯过程中起关键的作用是天线. 一方面,无源的RFID 卡芯片要启动电路工作需要通过天线在读写器天线产生的电磁场中获得足够的能量;另一方面,天线决定了RFID 卡与读写器之间的通讯信道和通讯方式。

RFID天线主要有线圈型、微带贴片型、偶极子型3 种基本形式的天线。

在天线的设计过程中涉及到的物理参量有磁场强度、最佳天线直径、近场耦合、调谐、电感的估算等方面的内容。

天线设计涉及的内容相对较深，也非常专业，基于此，我们从实际的应用出发，让学生了解天线设计的原理，基于原理之上，让学校了解在实际的应用过程中如何进行天线选型，并针对不同的行业应用的情况，总结出一套和实际情况接近，并可共参考的RFID天线选型规范出来，并结合RFID天线设计仿真技术，从而促进我们对于天线设计的认识。

（2）RFID电子标签封装技术展示室根据应用的不同特点和使用环境，电子标签往往采用不同的封装形式。

从市场化上成功应用的案例中，我们可以看到，从标签的封装形式上来看，可以分为卡片类、标签类、异形类等三种。

卡片类的电子标签有：世博会门票、杭州游泳馆门禁系统、肇庆旅游景点门票、上海出租车驾驶员身份卡、上海地铁用计价收费卡等。

从标签的封装工艺上来看，卡片类的有层压和胶合两种；标签类的有粘贴式和吊牌类两种；异性类的形式千差万别，就不一一罗列了。

编号 封装形式 封装工艺 列举1 卡片类 层压胶合世博会门票上海出租车驾驶员身份卡上海海关通关卡上海地铁用计价收费卡2 标签类 粘贴式吊牌类 上海市劳动技能证书标签大学生购火车票优惠标签“大师杯”国际体育比赛门票3 异形类 金属表面设置型腕带型动、植物使用型封装形式可以是注射式玻璃管、悬挂式耳标、套扣式脚环、嵌入式识别钉 上海出租车计价器用标签医用腕带动物用耳标禽用脚环（鸽、鸡、鸭……）资产管理用注塑件结合我校实际情况，电子标签封装技术不是我们研究的方向和重点，但是这方面的技术却是RFID技术中不可或缺的组成部分，我们将成立一个电子标签封装技术的展示厅，供学生了解RFID电子标签的封装技术。