第一篇：窄帶物聯(lián)網(wǎng)的地下停車場(chǎng)燈控系統(tǒng)設(shè)計(jì)論文

摘要：窄帶物聯(lián)網(wǎng)（NB-IoT）憑借大連接、廣覆蓋、深穿透、低成本及低功耗等優(yōu)點(diǎn)，逐漸成為物聯(lián)網(wǎng)市場(chǎng)的新熱點(diǎn)。尤其在傳統(tǒng)無(wú)線信號(hào)無(wú)法覆蓋的地下停車場(chǎng)，其實(shí)時(shí)發(fā)送數(shù)據(jù)的能力得到很好地體現(xiàn)。文章以金葫蘆GIoT開(kāi)發(fā)套件為基礎(chǔ)，利用KDS與VS開(kāi)發(fā)平臺(tái)，利用窄帶物聯(lián)網(wǎng)設(shè)計(jì)了一款專門針對(duì)地下停車場(chǎng)的燈控系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)了智能開(kāi)燈、智能關(guān)燈、遠(yuǎn)程控制等多種功能?，F(xiàn)場(chǎng)使用證明，該系統(tǒng)運(yùn)行情況及性能良好，極大地提高了地下停車場(chǎng)的管理效率。

關(guān)鍵詞：NB-IoT；地下停車場(chǎng)；燈控系統(tǒng)

1概述

2017年6月6日國(guó)家工信部辦公廳正式下發(fā)《關(guān)于全面推進(jìn)移動(dòng)物聯(lián)網(wǎng)（NB-IoT）建設(shè)發(fā)展的通知》，明確了建設(shè)與發(fā)展NB-IoT-IoT網(wǎng)絡(luò)的意義，對(duì)NB-IoT標(biāo)準(zhǔn)、設(shè)備、芯片、模組、測(cè)試、應(yīng)用、網(wǎng)絡(luò)等方面，部署了了具體任務(wù)。特別是，在NB-IoT網(wǎng)絡(luò)建設(shè)方面，要求到2020年全國(guó)基站規(guī)模達(dá)到150萬(wàn)個(gè)，實(shí)現(xiàn)普遍覆蓋。2017年末，要求達(dá)到40萬(wàn)個(gè)基站建設(shè)任務(wù)，實(shí)現(xiàn)對(duì)直轄市、省會(huì)城市及其他主要城市的覆蓋。這就意味著，NB-IoT技術(shù)將迅速生根落地，開(kāi)花結(jié)果[1，2，3]。除此之外，NB-IoT所具備四大特點(diǎn)：一是廣覆蓋；二是具備支撐海量連接的能力；三是更低功耗；四是更低的模塊成本[4，5]。鑒于此，本文利用KDS與VS開(kāi)發(fā)平臺(tái)，利用窄帶物聯(lián)網(wǎng)，設(shè)計(jì)了一款專門針對(duì)地下停車場(chǎng)的燈控系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)了智能開(kāi)燈、智能關(guān)燈、遠(yuǎn)程控制等多種功能，極大地降低了值班工人的勞動(dòng)強(qiáng)度，有效提高了地下停車場(chǎng)的管理效率，具有良好的社會(huì)效益。

2系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案

根據(jù)NB-IoT應(yīng)用架構(gòu)，分別從終端、信息郵局、人機(jī)交互系統(tǒng)來(lái)設(shè)計(jì)方案。最終設(shè)計(jì)方案。一是終端：方案選取金葫蘆GIoT，方案優(yōu)勢(shì)專為NB-IoT設(shè)計(jì)的集成芯片，具有針對(duì)性強(qiáng)、集成度高，開(kāi)發(fā)方便，其含32為ARMCortex-M0+內(nèi)核的KL36微控制器、GIoT通信模組、三色燈、SWD寫入器接口、TTL串口（UART0/UART2）及兩排對(duì)外接口組成；二是信息郵局：方案選取華為云服務(wù)，方案優(yōu)勢(shì)是處理速度和傳輸速度快；三是人機(jī)交互系統(tǒng)：方案選取VisualStudio，方案優(yōu)勢(shì)是具有開(kāi)發(fā)簡(jiǎn)單，開(kāi)發(fā)周期短，上手快，大大提高研發(fā)效率。

3系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)

3.1終端程序設(shè)計(jì)

USB口通電后，紅燈亮表示通電正常，LCD顯示芯片溫度“H0-xx.x”，時(shí)間約10秒。接著LCD顯示設(shè)備唯一標(biāo)識(shí)IMSI；進(jìn)入主循環(huán)，LCD顯示時(shí)間“hh.mm.ss”，每秒更新一次。在這個(gè)過(guò)程中，若按下觸摸按鍵TSI3次或時(shí)間每隔120秒，終端想云服務(wù)器發(fā)送一次數(shù)據(jù)，LCD提示“H1-1007”表示數(shù)據(jù)發(fā)送成功。若顯示“F..”則失敗，可能是基站信號(hào)弱；在數(shù)據(jù)發(fā)送過(guò)程中，若能成功連接基站，則在LCD上顯示“H1-1003”與“H1-1004”之間會(huì)顯示提示“H1-xx”，其中xx為當(dāng)前信號(hào)強(qiáng)度（百分比表示）。xx在70以上，通信較為流暢；另外，若需獲得運(yùn)行過(guò)程信息，可使用串口通信方式（波特率：115200），使用串口調(diào)試工具即可[6]。

3.2云端轉(zhuǎn)發(fā)程序設(shè)計(jì)

通過(guò)文獻(xiàn)[7]提供的一些技術(shù)幫助，最終設(shè)計(jì)了云端轉(zhuǎn)發(fā)程序。

3.3人機(jī)交互程序設(shè)計(jì)

根據(jù)工程實(shí)際要求，頁(yè)面中有監(jiān)測(cè)和控制兩大功能，最終開(kāi)發(fā)的界面如圖3所示[8]。通過(guò)在界面上寫入0或1就能控制指定區(qū)域的燈光開(kāi)啟或關(guān)閉。同時(shí)可以實(shí)時(shí)觀察到光強(qiáng)數(shù)據(jù)。

4性能測(cè)試

測(cè)試項(xiàng)目1，終端-云通訊，測(cè)試方法為基本信息、通信信息、光控信息等在終端與云端相互進(jìn)行傳送，測(cè)試結(jié)果通訊成功；測(cè)試項(xiàng)目2，PC-云通訊，測(cè)試方法為基本信息、通信信息、光控信息等在PC端與云端相互進(jìn)行傳送，測(cè)試結(jié)果通訊成功；測(cè)試項(xiàng)目3，燈控開(kāi)關(guān)，測(cè)試方法為分別在界面指定位置發(fā)送0與1，測(cè)試結(jié)果控制成功。

5結(jié)束語(yǔ)

本文以金葫蘆GIoT開(kāi)發(fā)套件為基礎(chǔ)，利用KDS與VS開(kāi)發(fā)平臺(tái)，利用窄帶物聯(lián)網(wǎng)設(shè)計(jì)了一款專門針對(duì)地下停車場(chǎng)的燈控系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)了智能開(kāi)燈、智能關(guān)燈、遠(yuǎn)程控制等多種功能?，F(xiàn)場(chǎng)使用證明，該系統(tǒng)運(yùn)行情況及性能良好。

參考文獻(xiàn)：

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第二篇：基于物聯(lián)網(wǎng)的智慧農(nóng)業(yè)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)

物聯(lián)網(wǎng)綜合應(yīng)用實(shí)踐課程設(shè)計(jì)

題 目: 基于物聯(lián)網(wǎng)的智慧農(nóng)業(yè)系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 院(系): 計(jì)算機(jī)與通信學(xué)院 專業(yè)年級(jí): 11級(jí)物聯(lián)網(wǎng)1班 姓 名:

郭盛功

學(xué) 號(hào): 112801012 指導(dǎo)教師: 馬維俊

摘要..................................................................................................................................................3 1 緒論.............................................................................................................................................4

1.1 農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)技術(shù).............................................................................................................4

1.1.1 農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)生背景.........................................................................................4 1.2 物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在農(nóng)業(yè)種植環(huán)境中的應(yīng)用.........................................................................5

1.2.1 物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)實(shí)現(xiàn)農(nóng)業(yè)種植環(huán)境的智能化管理.................................................5 1.2.2 物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)實(shí)現(xiàn)農(nóng)產(chǎn)品質(zhì)量安全有效監(jiān)管.....................................................5 基本原理.....................................................................................................................................6

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

2.1.1芯片SHT10介紹....................................................................................................6 2.1.2 CC2530介紹..........................................................................................................7 2.2 軟件方面.........................................................................................................................9

2.2.1 ZigBee技術(shù)..........................................................................................................9 2.2.2 ZigBee特點(diǎn)........................................................................................................11 2.2.3 ZigBee協(xié)議棧結(jié)構(gòu)..........................................................................................12 2.2.4 無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)...............................................................................................15 3 農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)種植環(huán)境監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計(jì).......................................................................................17 3.1 農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)種植環(huán)境監(jiān)控系統(tǒng)關(guān)鍵技術(shù)...................................................................17 3.2 農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)種植環(huán)境監(jiān)控系統(tǒng)建構(gòu)...........................................................................17 3.3農(nóng)業(yè)種植監(jiān)控系統(tǒng)構(gòu)建..................................................................................................18 3.3.1 系統(tǒng)硬件構(gòu)建...................................................................................................18 3.3.2 系統(tǒng)軟件構(gòu)建...................................................................................................18 3.3．3 編碼...................................................................................................................20 四 總結(jié)...........................................................................................................................................22 五 參考文獻(xiàn)...................................................................................................................................23 六 致謝信.......................................................................................................................................24

基于物聯(lián)網(wǎng)的智慧農(nóng)業(yè)系統(tǒng)設(shè)計(jì)

摘要

智慧農(nóng)業(yè)是農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的高級(jí)階段，是集新興的互聯(lián)網(wǎng)、移動(dòng)互聯(lián)、云計(jì)算和物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)為一體，依托部署在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)的各種傳感節(jié)點(diǎn)（環(huán)境溫濕度、土壤水分、二氧化碳、圖像等）和無(wú)線通信網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)環(huán)境的智能感知、智能預(yù)警、智能決策、智能分析、專家在線指導(dǎo)，為農(nóng)業(yè)生產(chǎn)提供精準(zhǔn)化種植、可視化管理、智能化決策。

基于Zigbee技術(shù)的智慧農(nóng)業(yè)解決方案，成本低廉，是一般人都能負(fù)擔(dān)的價(jià)格；控制更簡(jiǎn)單，讓每一位剛接觸的人都能輕松使用；功耗更低、組網(wǎng)更方便、網(wǎng)絡(luò)更健壯，給您帶來(lái)高科技的全新感受。您的溫室大棚規(guī)模越大，基于Zigbee技術(shù)的智慧農(nóng)業(yè)解決方案在使用中，要準(zhǔn)確及時(shí)地操控所有設(shè)備，最值得關(guān)注的應(yīng)該就是網(wǎng)絡(luò)信號(hào)的穩(wěn)定性。鑒于溫室大棚的網(wǎng)絡(luò)覆蓋區(qū)域比較廣泛，我們貼心為您呈現(xiàn)物聯(lián)無(wú)線組網(wǎng)！智慧農(nóng)業(yè)能有效連接物聯(lián)Internet通信網(wǎng)關(guān)和超出物聯(lián)Internet通信網(wǎng)關(guān)有效控制區(qū)域的其它Zigbee網(wǎng)絡(luò)設(shè)備，實(shí)現(xiàn)中繼組網(wǎng)，擴(kuò)大覆蓋區(qū)域，并傳輸網(wǎng)關(guān)的控制命令到相關(guān)網(wǎng)絡(luò)設(shè)備，達(dá)到預(yù)期傳輸和控制的效果?；谙冗M(jìn)的Zigbee技術(shù)，物聯(lián)無(wú)線中繼器無(wú)需接入網(wǎng)線，就可自行中繼組網(wǎng)，擴(kuò)散網(wǎng)絡(luò)信號(hào)，讓您的網(wǎng)絡(luò)靈活順暢運(yùn)行，保障您的所有設(shè)備正常運(yùn)行。主要采集溫濕度，從而控制農(nóng)植物的水分和光照。

關(guān)鍵詞：Zigbee，CC2530，智慧農(nóng)業(yè)，云計(jì)算，物聯(lián)網(wǎng)緒論

農(nóng)業(yè)是關(guān)系著國(guó)計(jì)民生的基礎(chǔ)產(chǎn)業(yè)，我國(guó)傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)在向現(xiàn)代農(nóng)業(yè)發(fā)展中面臨著確保農(nóng)產(chǎn)品總量、調(diào)整農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)、改善農(nóng)產(chǎn)品品質(zhì)和質(zhì)量，改善生產(chǎn)效益低下、資源嚴(yán)重不足且利用率低、環(huán)境污染等問(wèn)題而不能適應(yīng)農(nóng)業(yè)持續(xù)發(fā)展的需要。因此，關(guān)于農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的研究勢(shì)在必行。物聯(lián)網(wǎng)是以感知為目的的，實(shí)現(xiàn)人與人、人與物、物與物全面互聯(lián)的網(wǎng)絡(luò)。物聯(lián)網(wǎng)可以很好地應(yīng)用到諸多領(lǐng)域，農(nóng)業(yè)即是其中之一。

文章在農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)的背景下，設(shè)計(jì)了農(nóng)業(yè)中最為關(guān)鍵的種植環(huán)境智能化檢測(cè)系統(tǒng)，一方面對(duì)其中的關(guān)鍵技術(shù)種植檢測(cè)硬件系統(tǒng)和軟件系統(tǒng)進(jìn)行設(shè)計(jì)，主要包括農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)監(jiān)管系列傳感器，無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)通過(guò)模塊采集溫濕度光照登信息，經(jīng)由無(wú)線收發(fā)模塊傳輸數(shù)據(jù)，通過(guò)后臺(tái)管理實(shí)現(xiàn)對(duì)環(huán)境信息的遠(yuǎn)程控制，隨時(shí)進(jìn)行調(diào)整和處理，實(shí)現(xiàn)對(duì)環(huán)境信息的遠(yuǎn)程控制。另一方面是設(shè)計(jì)了農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)下種植環(huán)境監(jiān)控平臺(tái)。文章旨在設(shè)計(jì)出基于物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的農(nóng)業(yè)種植環(huán)境監(jiān)控系統(tǒng)，能夠極大地推進(jìn)高現(xiàn)代農(nóng)業(yè)的自動(dòng)化、智能化水平，降低資源占有率，提高農(nóng)產(chǎn)品的生產(chǎn)效率及產(chǎn)品的質(zhì)量。

1.1 農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)

1.1.1 農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)生背景

農(nóng)業(yè)信息技術(shù)是我國(guó)現(xiàn)代農(nóng)業(yè)科技的重要內(nèi)容，大力推進(jìn)“信息化與農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化融合”是我國(guó)現(xiàn)代農(nóng)業(yè)發(fā)展方向?！稗r(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)”即利用物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，即通過(guò)相應(yīng)的智能傳感器設(shè)備實(shí)時(shí)監(jiān)控農(nóng)業(yè)種植環(huán)境，并將各個(gè)相應(yīng)的數(shù)據(jù)通過(guò)數(shù)據(jù)采集設(shè)備，經(jīng)過(guò)無(wú)線網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)傳送到信息控制中心，進(jìn)而對(duì)農(nóng)業(yè)種植環(huán)境進(jìn)行調(diào)節(jié)，智能控制農(nóng)作物健康生長(zhǎng)所需環(huán)境如溫度、濕度以及光照、土壤溫度、含水量，及時(shí)灌溉系統(tǒng)。實(shí)現(xiàn)農(nóng)業(yè)種植綜合生態(tài)信息的自動(dòng)檢測(cè)，對(duì)環(huán)境進(jìn)行自動(dòng)監(jiān)控。1.2 物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在農(nóng)業(yè)種植環(huán)境中的應(yīng)用

1.2.1 物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)實(shí)現(xiàn)農(nóng)業(yè)種植環(huán)境的智能化管理

通過(guò)在農(nóng)業(yè)種植系統(tǒng)中安裝相應(yīng)的只能控制系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)對(duì)整農(nóng)作物種植環(huán)境中各個(gè)參數(shù)的實(shí)時(shí)監(jiān)控，及時(shí)掌握農(nóng)作物生長(zhǎng)環(huán)境的一些參數(shù)，并根據(jù)參數(shù)變化適時(shí)調(diào)控來(lái)掌控農(nóng)作物最佳的生長(zhǎng)環(huán)境，將生物信息獲取方法應(yīng)用于無(wú)線傳感器節(jié)點(diǎn)，為溫室精準(zhǔn)調(diào)控提供科學(xué)依據(jù)。

1.2.2 物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)實(shí)現(xiàn)農(nóng)產(chǎn)品質(zhì)量安全有效監(jiān)管

農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)能夠通過(guò)廣泛采用電子標(biāo)識(shí)、條形碼、傳感器網(wǎng)絡(luò)、物聯(lián)網(wǎng)中間件和網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)技術(shù)等關(guān)鍵技術(shù)，實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品從生產(chǎn)、儲(chǔ)運(yùn)、交易信息的透明化和實(shí)時(shí)監(jiān)控，從而實(shí)現(xiàn)農(nóng)產(chǎn)品從農(nóng)田到餐桌的全程可管可控，農(nóng)產(chǎn)品質(zhì)量安全有效地監(jiān)管。基本原理

本實(shí)驗(yàn)將使用CC2530讀取溫濕度傳感器SHT10的溫度和濕度數(shù)據(jù)，并通過(guò)CC2530內(nèi)部的ADC得到光照傳感器的數(shù)據(jù)。最后將采樣到的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換然后在LCD上顯示。其中對(duì)溫濕度的讀取是利用CC2530的I/O（P1.0和P1.1）模擬一個(gè)類IIC的過(guò)程。對(duì)光照的采集使用內(nèi)部的AIN0通道。

2.1硬件方面

2.1.1芯片SHT10介紹

SHT10 是一款高度集成的溫濕度傳感器芯片，提供全標(biāo)定的數(shù)字輸出。它采用專利的CMOSens 技術(shù)，確保產(chǎn)品具有極高的可靠性與卓越的長(zhǎng)期穩(wěn)定性。傳感器包括一個(gè)電容性聚合體測(cè)濕敏感元件、一個(gè)用能隙材料制成的測(cè)溫元件，并在同一芯片上，與 14 位的 A/D 轉(zhuǎn)換器以及串行接口電路實(shí)現(xiàn)無(wú)縫連接。SHT10 引腳特性如下：

1.VDD，GND SHT10 的供電電壓為 2.4~5.5V。傳感器上電后，要等待 11ms 以越過(guò)“休眠”狀態(tài)。在此期間無(wú)需發(fā)送任何指令。電源引腳（VDD，GND）之間可增加一個(gè) 100nF 的電容，用以去耦濾波。

2.SCK 用于微處理器與 SHT10 之間的通訊同步。由于接口包含了完全靜態(tài)邏輯，因而不存在最小 SCK 頻率。

3.DATA 三態(tài)門用于數(shù)據(jù)的讀取。DATA 在 SCK 時(shí)鐘下降沿之后改變狀態(tài)，并僅在 SCK 時(shí)鐘上升沿有效。數(shù)據(jù)傳輸期間，在 SCK 時(shí)鐘高電平時(shí)，DATA 必須保持穩(wěn)定。為避免信號(hào)沖突，微處理器應(yīng)驅(qū)動(dòng) DATA 在低電平。需要一個(gè)外部的上拉電阻（例如：10kΩ）將信號(hào)提拉至高電平。上拉電阻通常已包含在微處理器的 I/O 電路中。

向 SHT10 發(fā)送命令：

用一組“ 啟動(dòng)傳輸”時(shí)序，來(lái)表示數(shù)據(jù)傳輸?shù)某跏蓟Ｋǎ寒?dāng) SCK 時(shí)鐘高電平時(shí)DATA 翻轉(zhuǎn)為低電平，緊接著 SCK 變?yōu)榈碗娖?，隨后是在 SCK 時(shí)鐘高電平時(shí) DATA 翻轉(zhuǎn)為高電平。后續(xù)命令包含三個(gè)地址位（目前只支持“000”，和五個(gè)命令位。SHT10 會(huì)以下述方）式表示已正確地接收到指令：在第 8 個(gè) SCK 時(shí)鐘的下降沿之后，將 DATA 拉為低電平（ACK位）。在第 9 個(gè) SCK 時(shí)鐘的下降沿之后，釋放 DATA（恢復(fù)高電平）。

測(cè)量時(shí)序(RH 和 T)：

發(fā)布一組測(cè)量命令（‘00000101’表示相對(duì)濕度 RH，‘00000011’表示溫度 T）后，控制器要等待測(cè)量結(jié)束。這個(gè)過(guò)程需要大約 11/55/210ms，分別對(duì)應(yīng) 8/12/14bit 測(cè)量。確切的時(shí)間隨內(nèi)部晶振速度，最多有±15%變化。SHTxx 通過(guò)下拉 DATA 至低電平并進(jìn)入空閑模式，表示測(cè)量的結(jié)束。控制器在再次觸發(fā) SCK 時(shí)鐘前，必須等待這個(gè)“數(shù)據(jù)備妥”信號(hào)來(lái)讀出數(shù)據(jù)。檢測(cè)數(shù)據(jù)可以先被存儲(chǔ)，這樣控制器可以繼續(xù)執(zhí)行其它任務(wù)在需要時(shí)再讀出數(shù)據(jù)。接著傳輸 2 個(gè)字節(jié)的測(cè)量數(shù)據(jù)和 1 個(gè)字節(jié)的 CRC 奇偶校驗(yàn)。需要通過(guò)下拉 DATA 為低電平，uC以確認(rèn)每個(gè)字節(jié)。所有的數(shù)據(jù)從 MSB 開(kāi)始，右值有效（例如：對(duì)于 12bit 數(shù)據(jù)，從第 5 個(gè)SCK 時(shí)鐘起算作 MSB； 而對(duì)于 8bit 數(shù)據(jù)，首字節(jié)則無(wú)意義）。用 CRC 數(shù)據(jù)的確認(rèn)位，表明通訊結(jié)束。如果不使用 CRC-8 校驗(yàn)，控制器可以在測(cè)量值 LSB 后，通過(guò)保持確認(rèn)位 ack 高電平，來(lái)中止通訊。在測(cè)量和通訊結(jié)束后，SHTxx 自動(dòng)轉(zhuǎn)入休眠模式。通訊復(fù)位時(shí)序：

如果與 SHTxx 通訊中斷，下列信號(hào)時(shí)序可以復(fù)位串口：當(dāng) DATA 保持高電平時(shí)，觸發(fā)SCK 時(shí)鐘 9 次或更多。在下一次指令前，發(fā)送一個(gè)“傳輸啟動(dòng)”時(shí)序。這些時(shí)序只復(fù)位串口，狀態(tài)寄存器內(nèi)容仍然保留。2.1.2 CC2530介紹

CC2530 是基于2.4-GHz IEEE802.15.4、ZigBee 和RF4CE 上的一個(gè)片上系統(tǒng)解決方案。其特點(diǎn)是以極低的總材料成本建立較為強(qiáng)大的網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)。CC2530 芯片結(jié)合了RF 收發(fā)器，增強(qiáng)型8051 CPU，系統(tǒng)內(nèi)可編程閃存，8-KB RAM 和許多其他模塊的強(qiáng)大的功能。如今CC2530 主要有四種不同的閃存版本：CC2530F32/64/128/256，分別具有32/64/128/256KB 的閃存。其具有多種運(yùn)行模式，使得它能滿足超低功耗系統(tǒng)的要求。同時(shí)CC2530運(yùn)行模式之間的轉(zhuǎn)換時(shí)間很短，使其進(jìn)一步降低能源消耗。

CC2530包括了1個(gè)高性能的2.4 GHz DSSS（直接序列擴(kuò)頻）射頻收發(fā)器核心和1個(gè)8051控制器，它具有32/64/128 kB可選擇的編程閃存和8 kB的RAM，還包括ADC、定時(shí)器、睡眠模式定時(shí)器、上電復(fù)位電路、掉電檢測(cè)電路和21個(gè)可編程I/O引腳，這樣很容易實(shí)現(xiàn)通信模塊的小型化。CC2530是一款功耗相當(dāng)?shù)偷膯纹瑱C(jī)，功耗模式3下電流消耗僅0.2μA，在32 k晶體時(shí)鐘下運(yùn)行，電流消耗小于1μA。

CC2530芯片使用直接正交上變頻發(fā)送數(shù)據(jù)?；鶐盘?hào)的同相分量和正交分量由DAC轉(zhuǎn)換成模擬信號(hào)，經(jīng)過(guò)低通濾波，變頻到所設(shè)定的信道上。當(dāng)需要發(fā)送數(shù)據(jù)時(shí)，先將要發(fā)送的數(shù)據(jù)寫入128B的發(fā)送緩存中，包頭是通過(guò)硬件產(chǎn)生的。最后經(jīng)過(guò)低通濾波器和上變頻的混頻后，將射頻信號(hào)被調(diào)制到2.4GHz，后經(jīng)天線發(fā)送出去。CC2530有兩個(gè)端口分別為TX/RX，RF端口不需要外部的收發(fā)開(kāi)關(guān)，芯片內(nèi)部已集成了收發(fā)開(kāi)關(guān)。

CC2530的存儲(chǔ)器ST-M25PE16是4線的SPI通信模式的FLASH，可以整塊擦除，最大可以存儲(chǔ)2M個(gè)字節(jié)。工作電壓為2.7v到3.6v。

CC2530溫度傳感器模塊反向F型天線采用TI公司公布的2.4GHz倒F型天線設(shè)計(jì)。天線的最大增益為＋3.3dB，天線面積為25.7×7.5mm。該天線完全能夠滿足CC2530工作頻段的要求（CC2530工作頻段為2.400GHz～2.480GHz）。

圖1.CC2530芯片引腳

CC2530芯片引腳功能

AVDD1 28 電源（模擬）2-V–3.6-V 模擬電源連接 AVDD2 27 電源（模擬）2-V–3.6-V 模擬電源連接 AVDD3 24 電源（模擬）2-V–3.6-V 模擬電源連接 AVDD4 29 電源（模擬）2-V–3.6-V 模擬電源連接 AVDD5 21 電源（模擬）2-V–3.6-V 模擬電源連接 AVDD6 31 電源（模擬）2-V–3.6-V 模擬電源連接

DCOUPL 40 電源（數(shù)字）1.8V 數(shù)字電源去耦。不使用外部電路供應(yīng)。DVDD1 39 電源（數(shù)字）2-V–3.6-V 數(shù)字電源連接 DVDD2 10 電源（數(shù)字）2-V–3.6-V 數(shù)字電源連接 GND-接地 接地襯墊必須連接到一個(gè)堅(jiān)固的接地面。GND 1，2，3，4 未使用的連接到GND P0_0 19 數(shù)字I/O 端口0.0 P0_1 18 數(shù)字I/O 端口0.1 P0_2 17 數(shù)字I/O 端口0.2 P0_3 16 數(shù)字I/O 端口0.3 P0_4 15 數(shù)字I/O 端口0.4 P0_5 14 數(shù)字I/O 端口0.5 P0_6 13 數(shù)字I/O 端口0.6 P0_7 12 數(shù)字I/O 端口0.7 P1_0 11 數(shù)字I/O 端口1.0-20-mA 驅(qū)動(dòng)能力 P1_1 9 數(shù)字I/O 端口1.1-20-mA 驅(qū)動(dòng)能力 P1_2 8 數(shù)字I/O 端口1.2 P1_3 7 數(shù)字I/O 端口1.3 P1_4 6 數(shù)字I/O 端口1.4 P1_5 5 數(shù)字I/O 端口1.5 P1_6 38 數(shù)字I/O 端口1.6 P1_7 37 數(shù)字I/O 端口1.7 P2_0 36 數(shù)字I/O 端口2.0 P2_1 35 數(shù)字I/O 端口2.1 P2_2 34 數(shù)字I/O 端口2.2 P2_3 33 數(shù)字I/O 模擬端口2.3/32.768 kHz XOSC P2_4 32 數(shù)字I/O 模擬端口2.4/32.768 kHz XOSC RBIAS 30 模擬I/O 參考電流的外部精密偏置電阻 RESET_N 20 數(shù)字輸入 復(fù)位，活動(dòng)到低電平RF_N 26 RF I/O RX 期間負(fù)RF 輸入信號(hào)到LNA RF_P 25 RF I/O RX 期間正RF 輸入信號(hào)到LNA XOSC_Q1 22 模擬I/O 32-MHz 晶振引腳1或外部時(shí)鐘輸入 XOSC_Q2 23 模擬I/O 32-MHz 晶振引腳2 2.2 軟件方面

2.2.1 ZigBee技術(shù)

蜜蜂在發(fā)現(xiàn)花叢后會(huì)通過(guò)一種特殊的肢體語(yǔ)言來(lái)告知同伴新發(fā)現(xiàn)的食物源位置等信息，這種肢體語(yǔ)言就是ZigZag行舞蹈，是蜜蜂之間一種簡(jiǎn)單傳達(dá)信息的方式。借此意義Zigbee作為新一代無(wú)線通訊技術(shù)的命名。在此之前ZigBee也被稱為“HomeRF Lite”、“RF-EasyLink”或“fireFly”無(wú)線電技術(shù)，統(tǒng)稱為ZigBee。

簡(jiǎn)單的說(shuō)，ZigBee是一種高可靠的無(wú)線數(shù)傳網(wǎng)絡(luò)，類似于CDMA和GSM網(wǎng)絡(luò)。ZigBee數(shù)傳模塊類似于移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)基站。通訊距離從標(biāo)準(zhǔn)的75m到幾百米、幾公里，并且支持無(wú)限擴(kuò)展。

ZigBee是一個(gè)由可多到65000個(gè)無(wú)線數(shù)傳模塊組成的一個(gè)無(wú)線數(shù)傳網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)，在整個(gè)網(wǎng)絡(luò)范圍內(nèi)，每一個(gè)ZigBee網(wǎng)絡(luò)數(shù)傳模塊之間可以相互通信，每個(gè)網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)間的距離可以從標(biāo)準(zhǔn)的75m無(wú)限擴(kuò)展。

與移動(dòng)通信的CDMA網(wǎng)或GSM網(wǎng)不同的是，ZigBee網(wǎng)絡(luò)主要是為工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)自動(dòng)化控制數(shù)據(jù)傳輸而建立，因而，它必須具有簡(jiǎn)單，使用方便，工作可靠，價(jià)格低的特點(diǎn)。而移動(dòng)通信網(wǎng)主要是為語(yǔ)音通信而建立，每個(gè)基站價(jià)值一般都在百萬(wàn)元人民幣以上，而每個(gè)ZigBee“基站”卻不到1000元人民幣。每個(gè)ZigBee網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)不僅本身可以作為監(jiān)控對(duì)象，例如其所連接的傳感器直接進(jìn)行數(shù)據(jù)采集和監(jiān)控，還可以自動(dòng)中轉(zhuǎn)別的網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)傳過(guò)來(lái)的數(shù)據(jù)資料。除此之外，每一個(gè)ZigBee網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)(FFD)還可在自己信號(hào)覆蓋的范圍內(nèi)，和多個(gè)不承擔(dān)網(wǎng)絡(luò)信息中轉(zhuǎn)任務(wù)的孤立的子節(jié)點(diǎn)(RFD)無(wú)線連接。

ZigBee技術(shù)是一種具有統(tǒng)一技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)的短距離無(wú)線通信技術(shù)，其物理層和數(shù)據(jù)鏈路層協(xié)議為IEEE 802.15.4協(xié)議標(biāo)準(zhǔn)，網(wǎng)絡(luò)層和安全層由ZigBee聯(lián)盟制定，應(yīng)用層的開(kāi)發(fā)應(yīng)用根據(jù)用戶的應(yīng)用需要，對(duì)其進(jìn)行開(kāi)發(fā)利用，因此該技術(shù)能夠?yàn)橛脩籼峁C(jī)動(dòng)、靈活的組網(wǎng)方式。

根據(jù)IEEE 802.15.4協(xié)議標(biāo)準(zhǔn)，ZigBee的工作頻段分為3個(gè)頻段，這3個(gè)工作頻段相距較大，而且在各頻段上的信道數(shù)據(jù)不同，因而，在該項(xiàng)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)中，各頻段上的調(diào)制方式和傳輸速率不同。它們分別為 868MHz，915MHz和2.4GHz，其中2.4GHz頻段上分為16個(gè)信道，該頻段為全球通用的工業(yè)、科學(xué)、醫(yī)學(xué)（indus-trial，scientific and medical，ISM）頻段，該頻段為免付費(fèi)、免申請(qǐng)的無(wú)線電頻段，在該頻段上，數(shù)據(jù)傳輸速率為 250Kb／s；另外兩個(gè)頻段為915／868MHz，其相應(yīng)的信道個(gè)數(shù)分別為10個(gè)和1個(gè)，傳輸速率分別為40Kb／s和ZOKb／s，868MHz和 915MHz無(wú)線電使用直接序列擴(kuò)頻技術(shù)和二進(jìn)制相移鍵控（BPSK）調(diào)制技術(shù)。2.4GHz無(wú)線電使用DSSS和偏移正交相移鍵控（O－QPSK）。

在組網(wǎng)性能上，ZigBee可以構(gòu)造為星形網(wǎng)絡(luò)或者點(diǎn)對(duì)點(diǎn)對(duì)等網(wǎng)絡(luò)，在每一個(gè)ZigBee組成的無(wú)線網(wǎng)絡(luò)中，連接地址碼分為16b短地址或者64b長(zhǎng)地址，可容納的最大設(shè)各個(gè)數(shù)分別為216和264個(gè)，具有較大的網(wǎng)絡(luò)容量。在無(wú)線通信技術(shù)上，采用CSMA－CA方式，有效地避免了無(wú)線電載波之間的沖突，此外，為保證傳輸數(shù)據(jù)的可靠性，建立了完整的應(yīng)答通信協(xié)議。

ZigBee設(shè)備為低功耗設(shè)各，其發(fā)射輸出為 0～3.6dBm，通信距離為30～70m，具有能量檢測(cè)和鏈路質(zhì)量指示能力，根據(jù)這些檢測(cè)結(jié)果，設(shè)各可以自動(dòng)調(diào)整設(shè)各的發(fā)射功率，在保證通信鏈路質(zhì)量的條件下，最小地消耗設(shè)各能量。

為保證ZigBee設(shè)備之間通信數(shù)據(jù)的安全保密性，ZigBee技術(shù)采用了密鑰長(zhǎng)度為128位的加密算法，對(duì)所傳輸?shù)臄?shù)據(jù)信息進(jìn)行加密處理。

2.2.2 ZigBee特點(diǎn)

ZigBee技術(shù)則致力于提供一種廉價(jià)的固定、便攜或者移動(dòng)設(shè)各使用的極低復(fù)雜度、成本和功耗的低速率無(wú)線通信技術(shù)。這種無(wú)線通信技術(shù)具有如下特點(diǎn)：

（1）數(shù)據(jù)傳輸速率低

只有10～250Kb／s，專注于低傳輸速率應(yīng)用。無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)不傳輸語(yǔ)音、視頻之類的大數(shù)據(jù)量的采集數(shù)據(jù)，僅僅傳輸一些采集到的溫度、濕度之類的簡(jiǎn)單數(shù)據(jù)。

（2）功耗低

工作模式情況下，ZigBee技術(shù)傳輸速率低，傳輸數(shù)據(jù)量很小，因此信號(hào)的收發(fā)時(shí)間很短，其次在非工作模式時(shí)，ZigBee節(jié)點(diǎn)處于休眠模式，耗電量?jī)H僅只有1μW。設(shè)各搜索時(shí)延一般為 30ms，休眠激活時(shí)延為15ms，活動(dòng)設(shè)備信道接人時(shí)延為15ms。由于工作時(shí)間較短、收發(fā)信息功耗較低且采用了休眠模式，使得ZigBee設(shè)各非常省電，ZigBee節(jié)點(diǎn)的電池工作時(shí)間可以長(zhǎng)達(dá)6個(gè)月到2年左右。同時(shí)，由于電池時(shí)間取決于很多因素，例如電池種類、容量和應(yīng)用場(chǎng)合，ZigBee技術(shù)在協(xié)議上對(duì)電池使用也作了優(yōu)化。對(duì)于典型應(yīng)用，堿性電池可以使用數(shù)年，對(duì)于某些工作時(shí)間和總時(shí)間（工作時(shí)間＋休眠時(shí)間）之比小于t％的情況，電池的壽命甚至可以超過(guò)1年。（3）數(shù)據(jù)傳輸可靠

ZigBee的介質(zhì)鏈路層（以MAC層）采用CSMA－CA碰撞避免機(jī)制。在這種完全確認(rèn)的數(shù)據(jù)傳輸機(jī)制下，當(dāng)有數(shù)據(jù)傳送需求時(shí)則立刻傳送，發(fā)送的每個(gè)數(shù)據(jù)包都必須等待接收方的確認(rèn)信息，并進(jìn)行確認(rèn)信息回復(fù)，若沒(méi)有得到確認(rèn)信息的回復(fù)就表示發(fā)生了碰撞，將再傳一次，采用這種方法可以提高系統(tǒng)信息傳輸?shù)目煽啃?。同時(shí)為需要固定帶寬的通信業(yè)務(wù)預(yù)留了專用時(shí)隙，避免了發(fā)送數(shù)據(jù)時(shí)的竟?fàn)幒蜎_突。同時(shí)ZigBee針對(duì)時(shí)延敏感的應(yīng)用做了優(yōu)化，通信時(shí)延和休眠狀態(tài)激活的時(shí)延都非常短。（4）網(wǎng)絡(luò)容量大

ZigBee的低速率、低功耗和短距離傳輸?shù)奶攸c(diǎn)使它非常適宜支持簡(jiǎn)單器件。ZigBee定義了兩種器件：全功能器件（FFD）和簡(jiǎn)化功能器件（RFD）。網(wǎng)絡(luò)協(xié)調(diào)器（coordinator）是一種全功能器件，而網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)通常為簡(jiǎn)化功能器件。如果通過(guò)網(wǎng)絡(luò)協(xié)調(diào)器組建無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)，整個(gè)網(wǎng)絡(luò)最多可以支持超過(guò)65 000個(gè)ZigBee網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)，再加上各個(gè)網(wǎng)絡(luò)協(xié)調(diào)器可互相連接，整個(gè)ZigBee網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)的數(shù)目將十分可觀。

（5）自動(dòng)動(dòng)態(tài)組網(wǎng)、自主路由

無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)是動(dòng)態(tài)變化的，無(wú)論是節(jié)點(diǎn)的能量耗盡，或者節(jié)點(diǎn)被敵人俘獲，都能使節(jié)點(diǎn)退出網(wǎng)絡(luò)，而且網(wǎng)絡(luò)的使用者也希望能在需要的時(shí)候向已有的網(wǎng)絡(luò)中加人新的傳感器節(jié)點(diǎn)。（6）兼容性

ZigBee技術(shù)與現(xiàn)有的控制網(wǎng)絡(luò)標(biāo)準(zhǔn)無(wú)縫集成。通過(guò)網(wǎng)絡(luò)協(xié)調(diào)器自動(dòng)建立網(wǎng)絡(luò)，采用CSMA-CA方式進(jìn)行信道接入。為了可靠傳遞，還提供全握手協(xié)議。

（7）安全性

ZigBee提供了數(shù)據(jù)完整性檢查和鑒權(quán)功能，在數(shù)據(jù)傳輸中提供了三級(jí)安全性。第一級(jí)實(shí)際是無(wú)安全方式，對(duì)于某種應(yīng)用，如果安全并不重要或者上層已經(jīng)提供足夠的安全保護(hù)，器件就可以選擇這種方式來(lái)轉(zhuǎn)移數(shù)據(jù)。對(duì)于第二級(jí)安全級(jí)別，器件可以使用接人控制清單（ACL）來(lái)防止非法器仵獲取數(shù)據(jù)。

在這一級(jí)不采取加密措施。第三級(jí)安全級(jí)別在數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)移中采用屬于高級(jí)加密標(biāo)準(zhǔn)（AES）的對(duì)稱密碼。AES可以用來(lái)保護(hù)數(shù)據(jù)凈荷和防止攻擊者冒充合法器件。

（8）實(shí)現(xiàn)成本低

模塊的初始成本估計(jì)在6美元左右，很快就能降到1.5～2.5美元，且ZigBee協(xié)議免專利費(fèi)用。無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)中可以具有成千上萬(wàn)的節(jié)點(diǎn)，如果不能嚴(yán)格地控制節(jié)點(diǎn)的成本，那么網(wǎng)絡(luò)的規(guī)模必將受到嚴(yán)重的制約，從而將嚴(yán)重地制約無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)的強(qiáng)大功能。2.2.3 ZigBee協(xié)議棧結(jié)構(gòu)

ZigBee技術(shù)的協(xié)議棧結(jié)構(gòu)很簡(jiǎn)單，不像諸如藍(lán)牙和其他網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，這些網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)通常分為7層，而ZigBee技術(shù)僅分為4層。

在ZigBee技術(shù)中，PHY層和 MAC層采用IEEE 802.15.4協(xié)議標(biāo)準(zhǔn)，其中，PHY層提供了兩種類型的服務(wù)：即通過(guò)物理層管理實(shí)體接口對(duì)PHY層數(shù)據(jù)和PHY層管理提供服務(wù)。PHY層數(shù)據(jù)服務(wù)可以通過(guò)無(wú)線物理信道發(fā)送和接收物理層協(xié)議數(shù)據(jù)單元來(lái)實(shí)現(xiàn)。

PHY層的特征是啟動(dòng)和關(guān)閉無(wú)線收發(fā)器，能量監(jiān)測(cè)，鏈路質(zhì)量，信道選擇，清除信道評(píng)估，以及通過(guò)物理介質(zhì)對(duì)數(shù)據(jù)包進(jìn)行發(fā)送和接收。同樣，MAC層也提供了兩種類型的服務(wù)：通過(guò)MAC層管理實(shí)體服務(wù)接人點(diǎn)向MAC層數(shù)據(jù)和MAC層管理提供服務(wù)。MAC層數(shù)據(jù)服務(wù)可以通過(guò)PHY層數(shù)據(jù)服務(wù)發(fā)送和接收MAC層協(xié)議數(shù)據(jù)單元。

MAC層的具體特征是：信標(biāo)管理，信道接入，時(shí)隙管理，發(fā)送確認(rèn)幀，發(fā)送連接及斷開(kāi)連接請(qǐng)求。除此以外，MAC層為應(yīng)用合適的安全機(jī)制提供一些方法。

ZigBee技術(shù)的網(wǎng)絡(luò)／安全層主要用于ZigBee的WPAN的組網(wǎng)連接、數(shù)據(jù)管理以及網(wǎng)絡(luò)安全等；應(yīng)用層主要為ZigBee技術(shù)的實(shí)際應(yīng)用提供一些應(yīng)用框架模型等，以便對(duì)ZigBee技術(shù)進(jìn)行開(kāi)發(fā)應(yīng)用。

圖2 ZigBee協(xié)議棧結(jié)構(gòu)圖

1.物理層

物理層由半雙工的無(wú)線收發(fā)器及其接口組成，主要作用是激活和關(guān)閉射頻收發(fā)器；檢測(cè)信道的能量；顯示收到數(shù)據(jù)包的鏈路質(zhì)量；空閑信道評(píng)估；選擇信道頻率；數(shù)據(jù)的接受和發(fā)送。

2.媒體訪問(wèn)控制層

媒體訪問(wèn)控制（MAC）層建立了一條節(jié)點(diǎn)和與其相鄰的節(jié)點(diǎn)之間可靠的數(shù)據(jù)傳輸鏈路，共享傳輸媒體，提高通信效率。在協(xié)調(diào)器的MAC層，可以產(chǎn)生網(wǎng)絡(luò)信標(biāo)，同步網(wǎng)絡(luò)信標(biāo)；支持ZigBee設(shè)備的關(guān)聯(lián)和取消關(guān)聯(lián)；支持設(shè)備加密；在信道訪問(wèn)方面，采用CSMA/CA信道退避算法，減少了碰撞概率；確保時(shí)隙分配（GTS）；支持信標(biāo)使能和非信標(biāo)使能兩種數(shù)據(jù)傳輸模式，為兩個(gè)對(duì)等的MAC實(shí)體提供可靠連接。

3.網(wǎng)絡(luò)層

網(wǎng)絡(luò)層負(fù)責(zé)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的建立和維護(hù)網(wǎng)絡(luò)連接，主要功能包括設(shè)備連接和斷開(kāi)網(wǎng)絡(luò)時(shí)所采用的機(jī)制，以及在幀信息傳輸過(guò)程中所采用的安全性機(jī)制。此外，還包括設(shè)備的路由發(fā)現(xiàn)和路由維護(hù)和轉(zhuǎn)交。并且，網(wǎng)絡(luò)層完成對(duì)一跳(one—hop)鄰居設(shè)備的發(fā)現(xiàn)和相關(guān)結(jié)點(diǎn)信息的存儲(chǔ)。一個(gè)ZigBee協(xié)調(diào)器創(chuàng)建一個(gè)新網(wǎng)絡(luò)，為新加入的設(shè)備分配短地址等。并且，網(wǎng)絡(luò)層還提供一些必要的函數(shù)，確保ZigBee的MAC層正常工作，并且為應(yīng)用層提供合適的服務(wù)接口。

網(wǎng)絡(luò)層要求能夠很好地完成在IEEE 802．15．4標(biāo)準(zhǔn)中MAC子層所定義的功能，同時(shí)，又要為應(yīng)用層提供適當(dāng)?shù)姆?wù)接口。為了與應(yīng)用層進(jìn)行更好的通信，網(wǎng)絡(luò)層中定義了兩種服務(wù)實(shí)體來(lái)實(shí)現(xiàn)必要的功能。這兩個(gè)服務(wù)實(shí)體是數(shù)據(jù)服務(wù)實(shí)體(NLDE)和管理服務(wù)實(shí)體(NLME)。網(wǎng)絡(luò)層的NLDE通過(guò)數(shù)據(jù)服務(wù)實(shí)體服務(wù)訪問(wèn)點(diǎn)(NLDE—SAP)來(lái)提供數(shù)據(jù)傳輸服務(wù)，NLME通過(guò)管理服務(wù)實(shí)體服務(wù)訪問(wèn)點(diǎn)(NLME—SAP)來(lái)提供管理服務(wù)。NLME可以利用NLDE來(lái)激活它的管理工作，它還具有對(duì)網(wǎng)絡(luò)層信息數(shù)據(jù)庫(kù)(NIB)進(jìn)行維護(hù)的功能。在這個(gè)圖中直觀地給出了網(wǎng)絡(luò)層所提供的實(shí)體和服務(wù)接口等。

NLDE提供的數(shù)據(jù)服務(wù)允許在處于同一應(yīng)用網(wǎng)絡(luò)中的兩個(gè)或多個(gè)設(shè)備之間傳輸應(yīng)用協(xié)議數(shù)據(jù)單元(APDU)。NLDE提供的服務(wù)有：產(chǎn)生網(wǎng)絡(luò)協(xié)議數(shù)據(jù)單元(NPDU)和選擇通信路由。選擇通信路由，在通信中，NLDE要發(fā)送一個(gè)NPDU到一個(gè)合適的設(shè)備，這個(gè)設(shè)備可能是通信的終點(diǎn)也可能只是通信鏈路中的一個(gè)點(diǎn)。NLME需提供一個(gè)管理服務(wù)以允許一個(gè)應(yīng)用來(lái)與協(xié)議棧操作進(jìn)行交互。NLME需要提供以下服務(wù)：①配置一個(gè)新的設(shè)備(configuring a new device)。具有充分配置所需操作棧的能力。配置選項(xiàng)包括：ZigBee協(xié)調(diào)器的開(kāi)始操作，加入一個(gè)現(xiàn)有的網(wǎng)絡(luò)等。

4.應(yīng)用層

應(yīng)用層包括三部分：應(yīng)用支持子層（APS）、ZigBee設(shè)備對(duì)象（ZDO）和應(yīng)用框架（AF）。應(yīng)用支持子層的任務(wù)是提取網(wǎng)絡(luò)層的信息并將信息發(fā)送到運(yùn)行在節(jié)點(diǎn)上的不同應(yīng)用端點(diǎn)。應(yīng)用支持子層維護(hù)了一個(gè)綁定表，可以定義、增加或移除組信息；完成64位長(zhǎng)地址（IEEE地址）與16位短地址（網(wǎng)絡(luò)地址）一對(duì)一映射；實(shí)現(xiàn)傳輸數(shù)據(jù)的分割與重組；應(yīng)用支持子層連接網(wǎng)絡(luò)層和應(yīng)用層，是它們之間的接口。這個(gè)接口由兩個(gè)服務(wù)實(shí)體提供：APS數(shù)據(jù)實(shí)體（APSDE）和APS管理實(shí)體（APSME）。APS數(shù)據(jù)實(shí)體為網(wǎng)絡(luò)中的節(jié)點(diǎn)提供數(shù)據(jù)傳輸服務(wù)，它會(huì)拆分和重組大于最大荷載量的數(shù)據(jù)包。APS管理實(shí)體提供安全服務(wù)，節(jié)點(diǎn)綁定，建立和移除組地址，負(fù)責(zé)64位IEEE地址與16位網(wǎng)絡(luò)地址的地址映射[4]。

ZigBee設(shè)備對(duì)象負(fù)責(zé)設(shè)備的所有管理工作，包括設(shè)定該設(shè)備在網(wǎng)絡(luò)中的角色（協(xié)調(diào)器、路由器或終端設(shè)備），發(fā)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)中的設(shè)備，確定這些設(shè)備能提供的功能，發(fā)起或響應(yīng)綁定請(qǐng)求，完成設(shè)備之間建立安全的關(guān)聯(lián)等。用戶在開(kāi)發(fā)ZigBee產(chǎn)品時(shí)，需要在ZigBee協(xié)議棧的AF上附加應(yīng)用端點(diǎn)，調(diào)用ZDO功能以發(fā)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)上的其他設(shè)備和服務(wù)，管理綁定、安全和其他網(wǎng)絡(luò)設(shè)置。ZDO是一個(gè)特殊的應(yīng)用對(duì)象，它駐留在每一個(gè)ZigBee節(jié)點(diǎn)上，其端點(diǎn)編號(hào)固定為0。

AF應(yīng)用框架是應(yīng)用層與APS層的接口。它負(fù)責(zé)發(fā)送和接收數(shù)據(jù)，并為接收到的數(shù)據(jù)尋找相應(yīng)的目的端點(diǎn)。2.2.4 無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)

WSN是wireless sensor network的簡(jiǎn)稱，即無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)。

無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)就是由部署在監(jiān)測(cè)區(qū)域內(nèi)大量的廉價(jià)微型傳感器節(jié)點(diǎn)組成，通過(guò)無(wú)線通信方式形成的一個(gè)多跳的自組織的網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，其目的是協(xié)作地感知、采集和處理網(wǎng)絡(luò)覆蓋區(qū)域中被感知對(duì)象的信息，并發(fā)送給觀察者。傳感器、感知對(duì)象和觀察者構(gòu)成了無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)的三個(gè)要素。

微機(jī)電系統(tǒng)（Micro-Electro-Mechanism System，MEMS）、片上系統(tǒng)（SOC，System on Chip）、無(wú)線通信和低功耗嵌入式技術(shù)的飛速發(fā)展，孕育出無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)（Wireless Sensor Networks，WSN），并以其低功耗、低成本、分布式和自組織的特點(diǎn)帶來(lái)了信息感知的一場(chǎng)變革。無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)就是由部署在監(jiān)測(cè)區(qū)域內(nèi)大量的廉價(jià)微型傳感器節(jié)點(diǎn)組成，通過(guò)無(wú)線通信方式形成的一個(gè)多跳自組織網(wǎng)絡(luò)。

很多人都認(rèn)為，這項(xiàng)技術(shù)的重要性可與因特網(wǎng)相媲美：正如因特網(wǎng)使得計(jì)算機(jī)能夠訪問(wèn)各種數(shù)字信息而可以不管其保存在什么地方，傳感器網(wǎng)絡(luò)將能擴(kuò)展人們與現(xiàn)實(shí)世界進(jìn)行遠(yuǎn)程交互的能力。它甚至被人稱為一種全新類型的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)，這就是因?yàn)樗鼌^(qū)別于過(guò)去硬件的可到處散布的特點(diǎn)以及集體分析能力。然而從很多方面來(lái)說(shuō)，現(xiàn)在的無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)就如同遠(yuǎn)在1970年的因特網(wǎng)，那時(shí)因特網(wǎng)僅僅連接了不到200所大學(xué)和軍事實(shí)驗(yàn)室，并且研究者還在試驗(yàn)各種通訊協(xié)議和尋址方案。而現(xiàn)在，大多數(shù)傳感器網(wǎng)絡(luò)只連接了不到100個(gè)節(jié)點(diǎn)，更多的節(jié)點(diǎn)以及通訊線路會(huì)使其變得十分復(fù)雜難纏而無(wú)法正常工作。另外一個(gè)原因是單個(gè)傳感器節(jié)點(diǎn)的價(jià)格目前還并不低廉，而且電池壽命在最好的情況下也只能維持幾個(gè)月。不過(guò)這些問(wèn)題并不是不可逾越的，一些無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)的產(chǎn)品已經(jīng)上市，并且具備引人入勝的功能的新產(chǎn)品也會(huì)在幾年之內(nèi)出現(xiàn)。

無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)所具有的眾多類型的傳感器，可探測(cè)包括地震、電磁、溫度、濕度、噪聲、光強(qiáng)度、壓力、土壤成分、移動(dòng)物體的大小、速度和方向等周邊環(huán)境中多種多樣的現(xiàn)象?；贛EMS的微傳感技術(shù)和無(wú)線聯(lián)網(wǎng)技術(shù)為無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)賦予了廣闊的應(yīng)用前景。這些潛在的應(yīng)用領(lǐng)域可以歸納為:軍事、航空、反恐、防爆、救災(zāi)、環(huán)境、醫(yī)療、保健、家居、工業(yè)、商業(yè)等領(lǐng)域。

農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)種植環(huán)境監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計(jì)

3.1 農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)種植環(huán)境監(jiān)控系統(tǒng)關(guān)鍵技術(shù)

物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)應(yīng)用在農(nóng)業(yè)種植環(huán)境監(jiān)控系統(tǒng)控制中，關(guān)鍵技術(shù)為一下兩部分：意識(shí)感知層的進(jìn)行無(wú)線數(shù)據(jù)感知與采集，而是通過(guò)網(wǎng)絡(luò)傳輸層遠(yuǎn)程智能化控制對(duì)采集到的數(shù)據(jù)通過(guò)計(jì)算機(jī)分析，控制農(nóng)作物生長(zhǎng)所需的空氣、溫度、水分等，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)。

3.2 農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)種植環(huán)境監(jiān)控系統(tǒng)建構(gòu)

基于物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的農(nóng)業(yè)種植環(huán)境監(jiān)控系統(tǒng)如

圖3 基于物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的農(nóng)業(yè)種植環(huán)境監(jiān)控系統(tǒng)框圖

基于物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的農(nóng)業(yè)種植監(jiān)控系統(tǒng)核心包括以下幾部分：

感知層：數(shù)據(jù)感知與采集，實(shí)現(xiàn)種植環(huán)境中的土壤濕度、空氣溫度濕度、光照及自動(dòng)灌溉系統(tǒng)的實(shí)時(shí)感知的試紙傳送到ZigBee協(xié)調(diào)器節(jié)點(diǎn)上；

應(yīng)用層：該系統(tǒng)負(fù)責(zé)對(duì)采集的數(shù)據(jù)進(jìn)行存儲(chǔ)、信息處理和控制指令的下達(dá)，為用戶提供分析 決策依據(jù)，用戶可隨時(shí)隨地提供電腦燈終端進(jìn)行查詢。3.3農(nóng)業(yè)種植監(jiān)控系統(tǒng)構(gòu)建

3.3.1 系統(tǒng)硬件構(gòu)建

1）無(wú)線節(jié)點(diǎn)模塊：ZigBee是基于IEEE802.11.4協(xié)議的一簇展集，主要針對(duì)于低成本、低功耗的射頻應(yīng)用一部分是網(wǎng)關(guān)協(xié)調(diào)器及傳感節(jié)點(diǎn)； 2）傳感及控制模塊：溫度傳感器、濕度傳感器、光照強(qiáng)度傳感器； 3）電源板：提供無(wú)線節(jié)點(diǎn)模塊和傳感控制模塊連接，同時(shí)為系統(tǒng)供電。農(nóng)業(yè)種植環(huán)境監(jiān)控系統(tǒng)硬件構(gòu)建如圖2所示。

圖4 農(nóng)業(yè)種植環(huán)境監(jiān)控系統(tǒng)硬件構(gòu)建

在以上設(shè)計(jì)的硬件系統(tǒng)中，以MCU為控制中心，電池模塊對(duì)系統(tǒng)供電和連接，傳感及控制模塊對(duì)種植環(huán)境進(jìn)行實(shí)施檢測(cè)采集數(shù)據(jù)，通過(guò)ZigBee無(wú)線網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行數(shù)據(jù)和信息并比對(duì)標(biāo)準(zhǔn)生長(zhǎng)環(huán)境參數(shù)，各個(gè)硬件模塊經(jīng)由無(wú)線收發(fā)模塊傳輸數(shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)對(duì)環(huán)境信息的遠(yuǎn)程控制。3.3.2 系統(tǒng)軟件構(gòu)建

系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì)工作主要有：傳感器節(jié)點(diǎn)程序設(shè)計(jì)如3所示，ZigBee協(xié)議棧程序設(shè)計(jì)如圖4所示。

圖5 傳感器節(jié)點(diǎn)程序設(shè)計(jì)

圖6 網(wǎng)絡(luò)協(xié)調(diào)器軟件流程圖

3.3．3 編碼

void main(){ int wendu;int shidu;char s[16];UINT8 adc0_value[2];float shuzi = 0;SET_MAIN_CLOCK_SOURCE(CRYSTAL);// 設(shè)置系統(tǒng)時(shí)鐘源為 32MHz 晶體振蕩器

GUI_Init();// GUI 初始化

GUI_SetColor(1,0);// 顯示色為亮點(diǎn)，背景色為暗點(diǎn)

GUI_PutString5_7(25,6,“OURS-CC2530”);//顯示 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);//從采集模塊讀取溫度和濕度的數(shù)據(jù)

sprintf(s,(char*)“%d%d C”,((INT16)((int)tempera / 10)),((INT16)((int)tempera % 10)));//將采集的溫度結(jié)果轉(zhuǎn)換為字符串格式

GUI_PutString5_7(48,22,(char *)s);//顯示采集的溫濕度的結(jié)果

LCM_Refresh();sprintf(s,(char*)“%d%d %%”,((INT16)((int)humidity / 10)),((INT16)((int)humidity % 10)));//將采集的濕度結(jié)果轉(zhuǎn)換為字符串的格式

GUI_PutString5_7(48,35,(char *)s);//顯示采集結(jié)果 LCM_Refresh();

四 總結(jié)

本次為期兩周的課程設(shè)計(jì)中，主要目的是設(shè)計(jì)一個(gè)基于物聯(lián)網(wǎng)的農(nóng)業(yè)種植環(huán)境溫濕度數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)。該系統(tǒng)是一個(gè)采用CC2530無(wú)線單片機(jī)進(jìn)行溫濕度的數(shù)據(jù)采集，并且結(jié)合Zigbee協(xié)議架構(gòu)進(jìn)行編程的設(shè)計(jì)，主要是基于CC2530的溫濕度數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)模塊的設(shè)計(jì)，并在IAR集成環(huán)境開(kāi)發(fā)環(huán)境中進(jìn)行基于Zigbee架構(gòu)的編程，節(jié)點(diǎn)模塊的調(diào)試，最后，實(shí)現(xiàn)無(wú)線傳感網(wǎng)絡(luò)的構(gòu)建。在基于Zigbee無(wú)線傳感器節(jié)點(diǎn)模塊上，可以實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)采集，處理以及傳輸?shù)裙δ堋?/p>

本設(shè)計(jì)可以實(shí)現(xiàn)在谷倉(cāng)內(nèi)的溫濕度檢測(cè)，工廠廠房?jī)?nèi)不同區(qū)域的溫濕度控制以及大面積的溫室培養(yǎng)等功能。

本次課程設(shè)計(jì)的完成，讓我結(jié)道，在以后的工作中，還可以繼續(xù)從以下幾個(gè)方面著手，進(jìn)行研究和改進(jìn)：

1、減少節(jié)點(diǎn)的能量消耗。在無(wú)線傳感網(wǎng)絡(luò)中某個(gè)節(jié)點(diǎn)失效，不會(huì)導(dǎo)致整個(gè)網(wǎng)絡(luò)癱瘓，減少節(jié)點(diǎn)的能量消耗是不可避免要面對(duì)的問(wèn)題之一。

2、減少路由發(fā)現(xiàn)過(guò)程中的開(kāi)銷。這其實(shí)也是減少節(jié)點(diǎn)的能量消耗的一種措施，盡量減少在路由發(fā)現(xiàn)過(guò)程中所損失的能量。

3、路由選擇。路由優(yōu)化選擇可以盡量避免不必要的路由請(qǐng)求的廣播以及信息傳輸，做到這一點(diǎn)不僅可以提高效率，也可以在減少能量消耗方面做出貢獻(xiàn)。

五 參考文獻(xiàn)

[1] 孫利民 《無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)》.清華大學(xué)出版社.2005.[2] 張拓.無(wú)線多點(diǎn)溫度采集系統(tǒng)的設(shè)計(jì).武漢：武漢理工大學(xué)，2009.[3] 陳旭.基于zigbee的可移動(dòng)溫度采集系統(tǒng).武漢：武漢科技大學(xué)，2009 [3] 雷純 《基于ZigBee 的多點(diǎn)溫度采集系統(tǒng)設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)》.自動(dòng)化技術(shù)與應(yīng)用.2010，29（2）43～47.[5] 王翠茹 《基于ZigBee技術(shù)的溫度采集傳輸系統(tǒng)》.儀表技術(shù)與傳感器.2008.No.7.103～105.[6] 景軍鋒《基于ZigBee 技術(shù)的無(wú)線溫度采集系統(tǒng)》.微型機(jī)與應(yīng)用.2009.No.23.33～35.[7] 《Zigbee協(xié)議棧中文說(shuō)明》.[8] 《IAR使用指南》.周立功單片機(jī)有限公司.[9] 《Zigbee技術(shù)實(shí)用手冊(cè)》.西安達(dá)泰電子.[10] 《IAR 安裝與使用》.成都無(wú)線龍通訊科技有限公司.六 致謝信

這次課程設(shè)計(jì)，給我留下了很深的印象。雖然只是短暫的兩周，但在這期間，卻讓我受益匪淺。

通過(guò)這次課程設(shè)計(jì)，使我物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用系統(tǒng)有了全面的認(rèn)識(shí)，對(duì)課本的知識(shí)又有了深刻的理解，在之前物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用系統(tǒng)的學(xué)習(xí)以及完成課后的作業(yè)的過(guò)程中，對(duì)其有了一些基礎(chǔ)的了解和認(rèn)識(shí)。本次經(jīng)過(guò)兩周的課程設(shè)計(jì)，讓我對(duì)物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用系統(tǒng)有了更深的理解，我把課上的理論知識(shí)運(yùn)用到實(shí)際中去，讓我更近一步地鞏固了課堂上所學(xué)的理論知識(shí)，并能很好地理解與掌握物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用系統(tǒng)中的基本概念、基本原理、基本分析方法。

總的來(lái)說(shuō)，通過(guò)這次課程設(shè)計(jì)使我了解了物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用系統(tǒng)的設(shè)計(jì)原理，設(shè)計(jì)步驟等方面有了了解。提高了分析和實(shí)踐能力。同時(shí)我相信，進(jìn)一步加強(qiáng)對(duì)物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用系統(tǒng)的學(xué)習(xí)與研究對(duì)我今后的學(xué)習(xí)將會(huì)起到很大的幫助！

在此要特別感謝我的指導(dǎo)老師的指導(dǎo)與督促，同時(shí)感謝他的諒解與包容。求學(xué)歷程是艱苦的，但又是快樂(lè)的。

第三篇：基于物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的智能農(nóng)業(yè)系統(tǒng)設(shè)計(jì)計(jì)劃書

智能能農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)計(jì)劃書

一、智能農(nóng)業(yè)概述

在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)過(guò)程中，農(nóng)作物的生長(zhǎng)與自然界的多種因素息息相關(guān)，其中包括大氣溫度、大氣濕度、土壤的溫度濕度、光照強(qiáng)度條件、CO2濃度、水分及其他養(yǎng)分等等。傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)作業(yè)過(guò)程中，對(duì)這些影響農(nóng)作物生長(zhǎng)的參數(shù)進(jìn)行管理，主要依靠人的感知能力，存在著極大的不準(zhǔn)確性，農(nóng)業(yè)生產(chǎn)也就成為一種粗放式管理，達(dá)不到精細(xì)化管理的要求。

隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，伴隨著城鎮(zhèn)化改革的進(jìn)行，在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)過(guò)程中，越來(lái)越多的勞動(dòng)力被解放出來(lái)，勞動(dòng)力成本不斷增加，傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)無(wú)法進(jìn)一步的發(fā)展，也逐漸滯后于社會(huì)的發(fā)展。因此，對(duì)傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)的要求在不斷提高，將先進(jìn)技術(shù)應(yīng)用于農(nóng)業(yè)將得到廣泛推廣，智能農(nóng)業(yè)隨之產(chǎn)生。

托普物聯(lián)網(wǎng)指出所謂的智能農(nóng)業(yè)，指的是將人工智能技術(shù)應(yīng)用于農(nóng)業(yè)領(lǐng)域的一項(xiàng)高新技術(shù)。智能農(nóng)業(yè)系統(tǒng)覆蓋了從影響農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的自然參數(shù)的采集，到利用知識(shí)推理和計(jì)算機(jī)技術(shù)進(jìn)行參數(shù)分析，最終通過(guò)農(nóng)業(yè)專家系統(tǒng)指導(dǎo)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的整個(gè)生產(chǎn)管理鏈。智能農(nóng)業(yè)主要涉及的關(guān)鍵技術(shù)包括檢測(cè)技術(shù)、嵌入式技術(shù)、通信技術(shù)等。

也有人認(rèn)為智能農(nóng)業(yè)是指在相對(duì)可控的環(huán)境條件下，采用工業(yè)化生產(chǎn)，實(shí)現(xiàn)集約高效可持續(xù)發(fā)展的現(xiàn)代超前農(nóng)業(yè)生產(chǎn)方式，就是農(nóng)業(yè)先進(jìn)設(shè)施與露地相配套、具有高度的技術(shù)規(guī)范和高效益的集約化規(guī)模經(jīng)營(yíng)的生產(chǎn)方式。它集科研、生產(chǎn)、加工、銷售于一體，實(shí)現(xiàn)周年性、全天候、反季節(jié)的企業(yè)化規(guī)模生產(chǎn)；它集成現(xiàn)代生物技術(shù)、農(nóng)業(yè)工程、農(nóng)用新材料等學(xué)科，以現(xiàn)代化農(nóng)業(yè)設(shè)施為依托，科技含量高，產(chǎn)品附加值高，土地產(chǎn)出率高和勞動(dòng)生產(chǎn)率高，是我國(guó)農(nóng)業(yè)新技術(shù)革命的跨世紀(jì)工程。

智能農(nóng)業(yè)產(chǎn)品通過(guò)實(shí)時(shí)采集溫室內(nèi)溫度、土壤溫度、CO2濃度、濕度信號(hào)以及光照、葉面濕度、露點(diǎn)溫度等環(huán)境參數(shù)，自動(dòng)開(kāi)啟或者關(guān)閉指定設(shè)備。可以根據(jù)用戶需求，隨時(shí)進(jìn)行處理，為設(shè)施農(nóng)業(yè)綜合生態(tài)信息自動(dòng)監(jiān)測(cè)、對(duì)環(huán)境進(jìn)行自動(dòng)控制和智能化管理提供科學(xué)依據(jù)。通過(guò)模塊采集溫度傳感器等信號(hào)，經(jīng)由無(wú)線信號(hào)收發(fā)模塊傳輸數(shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)對(duì)大棚溫濕度的遠(yuǎn)程控制。智能農(nóng)業(yè)還包括智能糧庫(kù)系統(tǒng)，該系統(tǒng)通過(guò)將糧庫(kù)內(nèi)溫濕度變化的感知與計(jì)算機(jī)或手機(jī)的連接進(jìn)行實(shí)時(shí)觀察，記錄現(xiàn)場(chǎng)情況以保證量糧庫(kù)的溫濕度平衡。

二、智能農(nóng)業(yè)系統(tǒng)的優(yōu)勢(shì)特性：

（1）反饋控制

反饋控制是實(shí)現(xiàn)控制系統(tǒng)穩(wěn)定、可靠及自動(dòng)化的關(guān)鍵技術(shù)，智能農(nóng)業(yè)系統(tǒng)在系統(tǒng)的架構(gòu)上看，也必須是反饋控制系統(tǒng)，而且是負(fù)反饋控制系統(tǒng)，形成的是閉環(huán)控制。從農(nóng)業(yè)參數(shù)的采集、處理到MCU調(diào)控，應(yīng)該形成閉環(huán)負(fù)反饋系統(tǒng)，否則將失去智能化的特性，失去自動(dòng)控制的特點(diǎn)。

（2）自主控制

自主控制指的是系統(tǒng)的控制核心具備自適應(yīng)的調(diào)整能力，包括自學(xué)習(xí)能力和自整定能力。農(nóng)業(yè)系統(tǒng)本身是一個(gè)非線性系統(tǒng)，其外在擾動(dòng)和內(nèi)在擾動(dòng)無(wú)規(guī)律可言，在建立對(duì)這些無(wú)規(guī)律的參數(shù)實(shí)現(xiàn)調(diào)控的系統(tǒng)時(shí)，就需要使得其具備自主控制的能力，以實(shí)時(shí)處理非線性數(shù)據(jù)。

三、智能農(nóng)業(yè)系統(tǒng)設(shè)計(jì)概述

為了對(duì)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)起到指導(dǎo)作用，智能農(nóng)業(yè)系統(tǒng)需要對(duì)主要的農(nóng)業(yè)生產(chǎn)影響因素進(jìn)行監(jiān)測(cè)和控制。整套系統(tǒng)主要利用傳感器技術(shù)、通信技術(shù)及計(jì)算機(jī)技術(shù)實(shí)現(xiàn)其功能。利用傳感器對(duì)不同的影響因素進(jìn)行信號(hào)的采集，并做初步的處理后，通過(guò)無(wú)線通信技術(shù)傳輸?shù)缴衔挥?jì)算機(jī)中，由計(jì)算機(jī)進(jìn)行數(shù)據(jù)的分析和管理，并經(jīng)過(guò)時(shí)間上的數(shù)據(jù)積累，與農(nóng)業(yè)專家一起，構(gòu)建具備初步完善的專家數(shù)據(jù)平臺(tái)，給農(nóng)業(yè)生產(chǎn)帶來(lái)指導(dǎo)性作用。同時(shí)，為了調(diào)節(jié)不適合農(nóng)業(yè)作物生長(zhǎng)的因素，仍然需要一套完備的下位機(jī)控制系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)被監(jiān)測(cè)參數(shù)的調(diào)節(jié)和完善。智能農(nóng)業(yè)系統(tǒng)整體組成框圖如下圖所示。

物聯(lián)網(wǎng)智能農(nóng)業(yè)系統(tǒng)所使用的傳感器需要滿足農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的要求，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)采集。本系統(tǒng)采用的都是國(guó)外進(jìn)口專業(yè)傳感器，具有穩(wěn)定性好、精度高等特點(diǎn)，在實(shí)際應(yīng)用過(guò)程中，效果顯著。通信部分則采用無(wú)線通信方式，農(nóng)業(yè)基地的空曠性給無(wú)線通信的實(shí)現(xiàn)帶來(lái)了便利，有線通信反而會(huì)對(duì)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)產(chǎn)生影響。M2M匯聚節(jié)點(diǎn)作為所有參數(shù)的集中點(diǎn)，采用了32位的ARM處理器來(lái)實(shí)現(xiàn)，采用了TINYOS操作系統(tǒng)進(jìn)行資源的管理，性能更穩(wěn)定。PC機(jī)上位機(jī)監(jiān)測(cè)管理系統(tǒng)則利用目前較新的Silverlight組件來(lái)實(shí)現(xiàn)，.Net的應(yīng)用更為完美。

四、智能農(nóng)業(yè)關(guān)鍵技術(shù)

1.傳感器：

低成本、環(huán)境適應(yīng)性、可靠性、微功耗、安全性

頻率選擇、天線技術(shù)、低功耗技術(shù)、封裝技術(shù)，定位與跟蹤、防碰撞與安全技術(shù)等。

3.網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)：

分布式傳感器 → 匯聚節(jié)點(diǎn)，采用ZigBee，適于環(huán)境變化的多跳、自組織通信技術(shù)，互聯(lián)網(wǎng)接入。

4.智能信息處理：

邏輯思維→

形象思維；知識(shí)工程；云服務(wù)；人機(jī)和諧；現(xiàn)代信息服務(wù)產(chǎn)業(yè)。

五、智能農(nóng)業(yè)的應(yīng)用領(lǐng)域

1.資源：農(nóng)地整治重大工程監(jiān)管；基本農(nóng)田數(shù)量、等級(jí)、利用效率、環(huán)境質(zhì)量網(wǎng)絡(luò)化管理;農(nóng)用水資源管理

2.環(huán)境：農(nóng)田土壤、地表與地下 水環(huán)境、光熱、小氣候 3.生產(chǎn)：作物生產(chǎn)：土壤理化參數(shù)、水、肥、保、苗

設(shè)施農(nóng)業(yè): 生物環(huán)境控制與管理信息系統(tǒng)

養(yǎng)殖生產(chǎn): 個(gè)性化生理、健康、喂養(yǎng)監(jiān)測(cè)管理 2.RFID：

4.農(nóng)產(chǎn)品與食品：產(chǎn)地環(huán)境、產(chǎn)品儲(chǔ)存、物流、營(yíng)銷 5.農(nóng)業(yè)裝備：服務(wù)作業(yè)調(diào)度、工況監(jiān)控、遠(yuǎn)程診斷服務(wù)

六、總結(jié)

智能農(nóng)業(yè)運(yùn)用了物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，云計(jì)算技術(shù)，移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)等多種技術(shù)的融合，眼神，拓展，提升了農(nóng)業(yè)智能化水平。通過(guò)物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)感知有關(guān)土壤水分，肥力，作物苗情，通過(guò)感知技術(shù)，地理信息系統(tǒng)，全球定位系統(tǒng)實(shí)施情況做出生產(chǎn)決策。通過(guò)互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)將信息傳送到云計(jì)算中心，計(jì)算出結(jié)果再送到智能終端。這些技術(shù)日漸成熟，并且逐步的應(yīng)用到了智能農(nóng)業(yè)的生產(chǎn)之中，提高了農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的管理效率，提升了農(nóng)業(yè)產(chǎn)品的附加值，加快了智慧農(nóng)業(yè)建設(shè)的步伐。

第四篇：物聯(lián)網(wǎng)-基于物聯(lián)網(wǎng)的物流定位與追蹤系統(tǒng)的設(shè)計(jì)剖析

摘要

隨著物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的快速發(fā)展，物聯(lián)網(wǎng)在各個(gè)領(lǐng)域都得到了廣泛的應(yīng)用，本文對(duì)基于物聯(lián)網(wǎng)的物流定位與追蹤系統(tǒng)的設(shè)計(jì)這一課題進(jìn)行研究和討論。還簡(jiǎn)單介紹了物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在物流行業(yè)中的發(fā)展歷程、應(yīng)用現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢(shì)。加快物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在物流領(lǐng)域的應(yīng)用,對(duì)于實(shí)現(xiàn)物流可視化、智能化和信息化具有重要意義。

關(guān)鍵字：物聯(lián)網(wǎng)，物流

目錄

1.概述.......................................................................................................2 2.設(shè)計(jì)方案..............................................................................................2 2.1 原理說(shuō)明...........................................................................................2 2.2 體系構(gòu)架...........................................................................................3 2.3 詳細(xì)步驟........................................................................................4 2.3.1 RFID信息采集...........................................................................4 2.3.2 GPS/GSM定位............................................................................5 2.3.3 定位和追蹤的實(shí)現(xiàn)....................................................................6 3.發(fā)展趨勢(shì)...............................................................................................6 4.總結(jié)........................................................................................................7 參考文獻(xiàn)....................................................................................................8

基于物聯(lián)網(wǎng)的物流定位與追蹤系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 1.概述

物聯(lián)網(wǎng)是指通過(guò)各種信息傳感設(shè)備，實(shí)時(shí)采集任何需要監(jiān)控、連接、互動(dòng)的物體或過(guò)程等各種需要的信息，與互聯(lián)網(wǎng)結(jié)合形成的一個(gè)巨大網(wǎng)絡(luò)。其目的是實(shí)現(xiàn)物與物、物與人，所有的物品與網(wǎng)絡(luò)的連接，方便識(shí)別、管理和控制

物流業(yè)是物聯(lián)網(wǎng)很早就參與進(jìn)來(lái)的行業(yè)之一，很多先進(jìn)的現(xiàn)代物流系統(tǒng)已經(jīng)具備了信息化、數(shù)字化、網(wǎng)絡(luò)化、集成化、智能化、柔性化、敏捷化、可視化、自動(dòng)化等先進(jìn)技術(shù)特征。很多物流系統(tǒng)和網(wǎng)絡(luò)也采用了最新的紅外、激光、無(wú)線、編碼、認(rèn)址、識(shí)別、定位、無(wú)接觸供電、光纖、數(shù)據(jù)庫(kù)、傳感器、RFID、衛(wèi)星定位等高新技術(shù)，這種集光、機(jī)、電、信息等技術(shù)為一體的新技術(shù)在物流系統(tǒng)的集成應(yīng)用就是物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在物流業(yè)應(yīng)用的體現(xiàn)。

本文將對(duì)基于物聯(lián)網(wǎng)的物流定位與追蹤系統(tǒng)的設(shè)計(jì)這一課題進(jìn)行研究和討論。

2.設(shè)計(jì)方案

2.1 原理說(shuō)明

物流信息定位服務(wù)(Location Based Service，LBS)是統(tǒng)一信息系統(tǒng)(Unified Information System，UIS)利用無(wú)線終端和無(wú)線網(wǎng)絡(luò)的有機(jī)配合，運(yùn)用GPS

（Global Positioning Syste，全球定位系統(tǒng)）、GIS(Geographical Information System，地理信息系統(tǒng))、Internet融合計(jì)算機(jī)電信集成技術(shù)

(Computer Telecommunication Integration，CTI)

與GSM(Global System for Mobile Communications，全球移動(dòng)通訊系統(tǒng))，通過(guò)物聯(lián)網(wǎng)（Internet Of Things，IOT）設(shè)備讀寫出物流實(shí)時(shí)位置信息，在統(tǒng)一信息系統(tǒng)中 實(shí)現(xiàn)物流定位和用戶的信息交互。根據(jù)物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)物物相連的泛在鏈接特點(diǎn)，通過(guò)射頻識(shí)別技術(shù)（Radio Frequency Identification，RFID）與傳感設(shè)備，實(shí)現(xiàn)物流流程各環(huán)節(jié)的智能化識(shí)別、定位、跟蹤、監(jiān)控和管理。定位系統(tǒng)運(yùn)用遙感系統(tǒng)、GIS、GPS/GSM、數(shù)據(jù)庫(kù)、通信、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)異構(gòu)構(gòu)成建物流信息定位系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)了感知物流與傳感網(wǎng)絡(luò)的泛在鏈接與無(wú)址化管理，實(shí)現(xiàn)了感知物流與傳感網(wǎng)絡(luò)的泛在鏈接與無(wú)址化管理，從而脫離單一固定網(wǎng)絡(luò)的束縛，用戶隨時(shí)以的手機(jī)、掌上電腦、PDA或互聯(lián)網(wǎng)等為工具，實(shí)現(xiàn)物流定位信息的安全查詢與管理。

圖2-1 物品流動(dòng)與監(jiān)控技術(shù)示意圖

2.2 體系構(gòu)架

基于物聯(lián)網(wǎng)的物流統(tǒng)一信息GPS/GSM定位系統(tǒng)主要采用RFID、GPS/GSM和GIS相結(jié)合，實(shí)現(xiàn)物流信息的實(shí)時(shí)定位，并將定位結(jié)果通過(guò)GSM、WEB等方式反饋到用戶手機(jī)、PDA或WEB網(wǎng)頁(yè)上，使物流服務(wù)存在于無(wú)所不在的泛在鏈接網(wǎng)絡(luò)之中。系統(tǒng)主要有三層架構(gòu)：接入層、傳輸層和應(yīng)用層，形成定位信息的監(jiān)測(cè)中心和移動(dòng)終端服務(wù)中心。

圖2-2 系統(tǒng)架構(gòu)圖

第一層，接入層。接入層主要通過(guò)帶有RFID功能的GPS/GSM讀寫器對(duì)安放有RFID信息的物流物品進(jìn)行信息讀取。GPS/GSM移動(dòng)終端主要由RFID射頻識(shí)別模塊、GPS模塊、GSM模塊和CPU模塊構(gòu)成，實(shí)時(shí)通過(guò)物流中的RFID進(jìn)行GPS信息定位，并將定位信息通過(guò)GSM發(fā)送到統(tǒng)一信息系統(tǒng)。

第二層，交換層。交換層主要由GSMmodem、ISMG、WiFi、Internet等設(shè)備組成，完成接入層雙向互動(dòng)信息傳輸工作。

第三層，應(yīng)用層。應(yīng)用層的主要功能是對(duì)傳輸層傳回來(lái)的信息進(jìn)行處理，然后以網(wǎng)頁(yè)或通過(guò)手機(jī)等方式給用戶顯示Google 等數(shù)字地圖上相應(yīng)位置及追蹤器物流的運(yùn)動(dòng)軌跡。

2.3 詳細(xì)步驟 2.3.1 RFID信息采集

GPS/GSM讀寫器的RFID射頻識(shí)別是一種非接觸式的自動(dòng)識(shí)別技術(shù)，它通過(guò)射頻信號(hào)自動(dòng)識(shí)別目標(biāo)物流對(duì)象并獲取相關(guān)數(shù)據(jù)，可識(shí)別高速運(yùn)動(dòng)物體并可同時(shí)識(shí)別多個(gè)標(biāo)簽，用于控制、檢測(cè)和跟蹤物體，并與GPS/GSM技術(shù)融合實(shí)現(xiàn)物流信息定位。系統(tǒng)由RFID閱讀器和物流貨物中的RFID標(biāo)簽（應(yīng)答器）組成，通過(guò)耦合元件實(shí)現(xiàn)RFID信號(hào)無(wú)接觸讀取，并在耦合通道中，使用防碰撞程序，實(shí)現(xiàn)標(biāo)簽信息傳遞與數(shù)據(jù)交換。

耦合類型有兩種：一是電感耦合，頻率有13.56MHz、225kHz和125kHz，是一種變壓器模型，通過(guò)空間高頻交變磁場(chǎng)實(shí)現(xiàn)耦合，適合于中、低頻工作的近距離RFID系統(tǒng)，作用距離小于1m；二是電磁反向散射耦合，頻率有5.8GHz、2.45GHz、915MHz、433MHz，是一種雷達(dá)原理模型，通過(guò)發(fā)射出去的電磁波反射目標(biāo)信息，適合于高頻、微波工作的遠(yuǎn)距離射RFID系統(tǒng)，作用距離為3-l0m。

GPS/GSM閱讀器采用自動(dòng)啟動(dòng)與條件觸發(fā)兩種工作模式，條件觸發(fā)以短信、GPRS等方式實(shí)現(xiàn)設(shè)備控制。GPS/GSM讀寫器電路模塊在信息觸發(fā)的狀態(tài)下啟動(dòng)信息采集電路，控制繼電器閉合，使RFID閱讀器進(jìn)入工作狀態(tài)，按信息指令的類別搜集物流貨物信息，并通過(guò)GSM把GPS、物流信息發(fā)送到統(tǒng)一信息系統(tǒng)，系統(tǒng)接收到數(shù)據(jù)后與GIS等程序融合計(jì)算出物流的位置信息。

2.3.2 GPS/GSM定位

基于物聯(lián)網(wǎng)的物流統(tǒng)一信息GPS/GSM定位系統(tǒng)中數(shù)據(jù)通信采用了GSM的SMS（短消息）業(yè)務(wù)功能，實(shí)現(xiàn)被定位RFID物流貨物與統(tǒng)一信息系統(tǒng)數(shù)據(jù)控制中心之間的數(shù)據(jù)傳輸鏈路。GSM利用信令信道傳輸SMS，不需要人工撥號(hào)建立統(tǒng)一信息系統(tǒng)與物流貨物之間的連接，直接把帶有物流信息、GPS信息的短消息發(fā)送到服務(wù)中心，再由統(tǒng)一信息系統(tǒng)完成更高一級(jí)的系統(tǒng)計(jì)算與指令。GPS/GSM專業(yè)模塊采用AT指令來(lái)控制整個(gè)系統(tǒng)的運(yùn)行，包括設(shè)備的初始化、短信息的收發(fā)、GPS定位信息的提取等。

GPS的空間部分是由24 顆工作衛(wèi)星組成，位于距地表20200km的上空，以4×6均勻分布6 個(gè)軌道，軌道傾角為55°。GPS導(dǎo)航系統(tǒng)工作原理與步驟：①測(cè)出接收機(jī)到已知位置衛(wèi)星之間的距離，通過(guò)衛(wèi)星信號(hào)到用戶的時(shí)間乘以光速得到；②綜合4顆衛(wèi)星的數(shù)據(jù)；③根據(jù)衛(wèi)星星歷中查出衛(wèi)星位置；④計(jì)算接收機(jī)的具體位置。

計(jì)算物流運(yùn)輸工具的位置時(shí)，可以采用三點(diǎn)定位原理，首先測(cè)得接收機(jī)與三個(gè)GPS衛(wèi)星之間的距離，然后通過(guò)三點(diǎn)定位方式確定接收機(jī)的位置。

2.3.3 定位和追蹤的實(shí)現(xiàn)

在基于物聯(lián)網(wǎng)的統(tǒng)一信息系統(tǒng)中，GPS/GSM讀寫器與統(tǒng)一信息系統(tǒng)的通信方式采用GSM短信業(yè)務(wù)方式完成。GPS/GSM讀寫器采集RFID數(shù)據(jù)后加上目的地址按照通訊協(xié)議進(jìn)行編碼傳送到短消息服務(wù)中心，再由短消息服務(wù)中心發(fā)送到物流統(tǒng)一信息系統(tǒng)監(jiān)控中心；統(tǒng)一信息系統(tǒng)監(jiān)控中心收到信息后也用相應(yīng)的通訊協(xié)議進(jìn)行解碼，從而獲得物流位置、狀態(tài)等信息。

基于物聯(lián)網(wǎng)的統(tǒng)一信息系統(tǒng)物流信息定位是GPS、GSM/GPRS、RFID融合應(yīng)用的遠(yuǎn)程定位系統(tǒng)。通過(guò)移動(dòng)短信服務(wù)或GPRS 數(shù)據(jù)傳輸將物流當(dāng)前所在的經(jīng)緯度傳送給統(tǒng)一信息系統(tǒng)，用戶可以直接在相關(guān)網(wǎng)頁(yè)或通過(guò)手機(jī)收到平臺(tái)顯示的Google 等數(shù)字地圖上相應(yīng)定位位置及物流運(yùn)動(dòng)軌跡。在系統(tǒng)的測(cè)試中，實(shí)現(xiàn)了無(wú)障礙、無(wú)盲點(diǎn)、全天候、定位精度高的測(cè)試，平均誤差3-7米。

3.發(fā)展趨勢(shì)

根據(jù)研究，未來(lái)物聯(lián)網(wǎng)在物流業(yè)應(yīng)用將出現(xiàn)如下四大趨勢(shì)：

1、智慧供應(yīng)鏈與智慧生產(chǎn)融合，隨著標(biāo)簽與傳感器網(wǎng)絡(luò)的普及，物與物的互聯(lián)互通，將給企業(yè)的物流系統(tǒng)、生產(chǎn)系統(tǒng)、采購(gòu)系統(tǒng)與銷售系統(tǒng)的智能融合打下基礎(chǔ)，網(wǎng)絡(luò)的融合必將產(chǎn)生智慧生產(chǎn)與智慧供應(yīng)鏈的融合，企業(yè)物流完全智慧的融入企業(yè)經(jīng)營(yíng)之中，打破工序、流程界限，打造智慧企業(yè)。

2、智慧物流網(wǎng)絡(luò)開(kāi)放共享，融入社會(huì)物聯(lián)網(wǎng) 物流與人們生活密切相關(guān)，滲透在我們的方方面面，不僅產(chǎn)品追溯系統(tǒng)，今后其他的物流系統(tǒng)也將根據(jù)需要融入社會(huì)物聯(lián)網(wǎng)絡(luò)或與專業(yè)智慧網(wǎng)絡(luò)互通，如：智慧物流與智能交通、智慧制造、智能安防、智能檢測(cè)、智慧維修、智慧采購(gòu)等系統(tǒng)融合等，從而為社會(huì)全智能化的物聯(lián)網(wǎng)發(fā)展打下基礎(chǔ)，智慧物流也成為人們智慧生活的一部分。

3、多種物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)集成應(yīng)用于智慧物流，目前在物流業(yè)應(yīng)用較多的感知手段主要是RFID和GPS技術(shù)，今后隨著物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)發(fā)展，傳感技術(shù)、藍(lán)牙技術(shù)、視頻識(shí)別技術(shù)、M2M技術(shù)等多種技術(shù)也將逐步集成應(yīng)用于現(xiàn)代物流領(lǐng)域，用于現(xiàn)代物流作業(yè)中的各種感知與操作。

4、物流領(lǐng)域物聯(lián)網(wǎng)創(chuàng)新應(yīng)用模式將不斷涌現(xiàn)，物聯(lián)網(wǎng)是聚合、集成的創(chuàng)新理念，物聯(lián)網(wǎng)帶來(lái)的智慧物流革命遠(yuǎn)不是我們能夠想到的這幾種模式，群眾是真正的英雄，隨著物聯(lián) 網(wǎng)的發(fā)展，更多的創(chuàng)新模式會(huì)層出不窮的不斷涌現(xiàn)，這才是未來(lái)智慧物流大發(fā)展的基礎(chǔ)。

4.總結(jié)

物聯(lián)網(wǎng)發(fā)展推動(dòng)者中國(guó)智慧物流的變革，隨著物聯(lián)網(wǎng)理念的引入，技術(shù)的提升，政策的支持，相信未來(lái)物聯(lián)網(wǎng)將給中國(guó)物流業(yè)帶來(lái)革命性的變化，中國(guó)智慧物流將迎來(lái)大發(fā)展的時(shí)代。

參考文獻(xiàn)

[1]劉云浩.物聯(lián)網(wǎng)導(dǎo)論.科學(xué)出版社，2010 [2]朱文和.基于物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)實(shí)現(xiàn)供應(yīng)鏈全過(guò)程的智能化物流配送服務(wù)，2010年 第13期.[3]姜彬.談物聯(lián)網(wǎng)在我國(guó)物流領(lǐng)域的應(yīng)用，2011 [4]孫克武.基于物聯(lián)網(wǎng)的物流產(chǎn)業(yè)發(fā)展研究，2013 8

第五篇：基于物聯(lián)網(wǎng)的智慧校園系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)(南京李建元)

基于物聯(lián)網(wǎng)的智慧校園系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

(一)物聯(lián)網(wǎng)概念的提出

物聯(lián)網(wǎng)的概念是在1999年提出的。物聯(lián)網(wǎng)的英文名稱叫“The Internet of things”，簡(jiǎn)言之，物聯(lián)網(wǎng)就是“物物相連的互聯(lián)網(wǎng)”。

2003年，美國(guó)《技術(shù)評(píng)論》提出傳感網(wǎng)絡(luò)技術(shù)將是未來(lái)改變?nèi)藗兩畹氖蠹夹g(shù)之首；

2005年，國(guó)際電信聯(lián)盟發(fā)布了《ITU互聯(lián)網(wǎng)報(bào)告2005：物聯(lián)網(wǎng)》，正式提出了“物聯(lián)網(wǎng)”的概念。國(guó)際電信這份報(bào)告曾描繪“物聯(lián)網(wǎng)”時(shí)代的圖景：當(dāng)司機(jī)出現(xiàn)操作失誤時(shí)汽車會(huì)自動(dòng)報(bào)警；公文包會(huì)提醒主人忘帶了什么東西；衣服會(huì)“告訴”洗衣機(jī)對(duì)顏色和水溫的要求等等。美國(guó)總統(tǒng)奧巴馬就職以后，在他和工商領(lǐng)袖舉行的圓桌會(huì)議上，“智慧地球”的概念被提出，其中包括美國(guó)要形成智慧型基礎(chǔ)設(shè)施“物聯(lián)網(wǎng)”，被美國(guó)人認(rèn)為是振興經(jīng)濟(jì)、確立競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)的關(guān)鍵戰(zhàn)略。

2009年2月24日消息，IBM大中華區(qū)首席執(zhí)行官錢大群在2009IBM論壇上公布了名為“智慧的地球”的最新策略。

2009年8月7日，溫家寶總理在江蘇無(wú)錫調(diào)研時(shí)，對(duì)微納傳感器研發(fā)中心予以高度關(guān)注，提出了把傳感網(wǎng)絡(luò)中心設(shè)在無(wú)錫、輻射全國(guó)的想法。溫家寶總理指出“在傳感網(wǎng)發(fā)展中，要早一點(diǎn)謀劃未來(lái)，早一點(diǎn)攻破核心技術(shù)”，“在國(guó)家重大科技專項(xiàng)中，加快推進(jìn)傳感網(wǎng)發(fā)展”，“盡快建立中國(guó)的傳感信息中心，或者叫?感知中國(guó)?中心 ”。

2010年是物聯(lián)網(wǎng)概念迅速升溫、業(yè)務(wù)高速發(fā)展的一年。專家預(yù)測(cè)，物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)將是下一個(gè)萬(wàn)億元級(jí)規(guī)模的產(chǎn)業(yè)，甚至超過(guò)互聯(lián)網(wǎng)30倍,中國(guó)物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)潛力無(wú)窮。

2011年3月5日，十一屆全國(guó)人大四次會(huì)議國(guó)務(wù)院總理溫家寶作的2011年政府工作報(bào)告中著重提出：要加快物聯(lián)網(wǎng)的研發(fā)應(yīng)用。(二)物聯(lián)網(wǎng)的相關(guān)技術(shù)

物聯(lián)網(wǎng)的實(shí)現(xiàn)主要分為三個(gè)層次：

第一是傳感系統(tǒng)（設(shè)備層），通過(guò)各種技術(shù)手段，來(lái)實(shí)現(xiàn)和物相關(guān)的信息識(shí)別和采集；

第二是通信網(wǎng)絡(luò)（信號(hào)傳輸和獲取層），包括現(xiàn)在的互聯(lián)網(wǎng)、通信網(wǎng)、廣電網(wǎng)以及各種接入網(wǎng)和專用網(wǎng)，目的是對(duì)采集來(lái)的信息進(jìn)行可靠傳輸和處理；

第三是應(yīng)用和業(yè)務(wù)（業(yè)務(wù)應(yīng)用層），即輸入輸出控制終端，可基于現(xiàn)有的手機(jī)、個(gè)人電腦等終端進(jìn)行。

其中傳感技術(shù)和通信技術(shù)實(shí)現(xiàn)了前兩個(gè)層次，主要由無(wú)線射頻識(shí)別（RFID）、傳感網(wǎng)技術(shù)等技術(shù)構(gòu)成，而第三個(gè)層次則是以軟件為主的數(shù)據(jù)處理技術(shù)。

國(guó)內(nèi)外眾多高校、科研院所、各大知名企業(yè)先后開(kāi)展了無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)的研究，這些都為無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)進(jìn)一步的發(fā)展以及最終的商業(yè)化奠定了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)，雖然在基礎(chǔ)技術(shù)層面已經(jīng)獲得了重大突破，而基于物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)能夠?yàn)橛脩籼峁┠男┆?dú)特的服務(wù)，才是物聯(lián)網(wǎng)最終能否廣泛應(yīng)用的關(guān)鍵。目前許多物聯(lián)網(wǎng)示范應(yīng)用的方向之一就是與校園管理活動(dòng)的融合，用于促進(jìn)智慧校園/數(shù)字化校園建設(shè)工作的推進(jìn)。

(三)系統(tǒng)功能要求

考慮到各校的實(shí)驗(yàn)室配置條件的限制，本賽題將以基于物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的頂層應(yīng)用開(kāi)發(fā)作為主要內(nèi)容，即假設(shè)在物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)基礎(chǔ)上所需的各類信息均可以獲取。

本系統(tǒng)要求針對(duì)校園中的兩項(xiàng)主要活動(dòng)進(jìn)行設(shè)計(jì)，可以選取下面提供的兩項(xiàng)活動(dòng)（活動(dòng)內(nèi)容允許調(diào)整），也可以自行選擇其他活動(dòng)，但是至少完成兩項(xiàng)具有代表性的功能設(shè)計(jì)，完成一個(gè)完整的系統(tǒng)設(shè)計(jì)。1.教室管理

假設(shè)：可以通過(guò)物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)獲得關(guān)于教室使用狀態(tài)的所有信息

要求：自行設(shè)計(jì)信息的存儲(chǔ)內(nèi)容與格式（數(shù)據(jù)庫(kù)結(jié)構(gòu)），包括需要通過(guò)物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)獲取的信；分析用戶可能需要用到的信息，允許用戶通過(guò)PC終端查詢所有教室的實(shí)時(shí)使用情況，以及其他所需信息和服務(wù)。2.車位管理

假設(shè)：可以通過(guò)物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)獲得關(guān)于車位使用狀態(tài)的所有信息

要求：自行設(shè)計(jì)信息的存儲(chǔ)內(nèi)容與格式（數(shù)據(jù)庫(kù)結(jié)構(gòu)），包括需要通過(guò)物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)獲取的信息；分析用戶可能需要用到的信息，允許用戶通過(guò)PC終端查詢所有車位的實(shí)時(shí)使用情況，以及其他所需信息和服務(wù)。

(四)系統(tǒng)設(shè)計(jì)要求

1．要求建立B/S結(jié)構(gòu)的系統(tǒng)，展示系統(tǒng)基本功能，光盤僅作為成果備份。2．要求各隊(duì)自行建立可以正常訪問(wèn)的作品網(wǎng)站，提供域名和賬號(hào)口令（如果需要的話），用于評(píng)審期間訪問(wèn)。

3．建議的開(kāi)發(fā)環(huán)境：IIS+SQL server+ASP，但不僅限于此。提示和備注：

去年本賽題從論壇、QQ交流情況以及最終的提交作品來(lái)看，比較普遍的問(wèn)題有兩個(gè)：

1．是否需要考慮傳感網(wǎng)、通信網(wǎng)的結(jié)合問(wèn)題

這個(gè)問(wèn)題是大家最困惑也是問(wèn)的最多的問(wèn)題，從我們平時(shí)接觸到的宣傳來(lái)看，物聯(lián)網(wǎng)最引人注目的功能就是在于傳感網(wǎng)和通信網(wǎng)的結(jié)合，這部分功能本身正在探索之中，實(shí)現(xiàn)起來(lái)的工作量也比較大，所以本次大賽中對(duì)于這部分功能不做強(qiáng)調(diào)，而是假設(shè)監(jiān)測(cè)對(duì)象的基本信息可以獲得，在此基礎(chǔ)上如何利用這些信息提供服務(wù)。所以各位選手一要考慮你認(rèn)為哪些信息是你希望獲取的，二要考慮這些信息獲取后如何加以利用。（例如是僅僅告訴用戶某個(gè)停車場(chǎng)目前有五個(gè)空閑車位，還是用圖形表示出這五個(gè)空閑車位的具體位置？）。

當(dāng)然，如果你能夠在你的作品中完成這部分的功能，將會(huì)為你加分不少（去年有幾個(gè)團(tuán)隊(duì)實(shí)現(xiàn)了這個(gè)功能，希望本屆選手能夠再接再厲，獲得更大的突破）。

2．是否局限于這兩項(xiàng)功能

教室管理、車位管理是必須完成的部分，如果你認(rèn)為這兩項(xiàng)功能你已經(jīng)做好了，而且做的比較完善，仍然有時(shí)間和精力，在此條件下你可以根據(jù)自己的興趣再選作其他功能。參賽選手可以根據(jù)自己學(xué)校的特色自行設(shè)計(jì)其他的智能系統(tǒng)。如：經(jīng)濟(jì)和財(cái)政學(xué)院可以選擇“智慧銀行”，交通學(xué)院可以選擇“智慧交通”，醫(yī)學(xué)院可以選擇“智慧醫(yī)療”，建筑大學(xué)選擇“智能家居”，另外，在同學(xué)們每天上課過(guò)程中有沒(méi)有想過(guò)更好的老師授課、學(xué)生聽(tīng)課的更加智慧的方式，可以開(kāi)發(fā)智慧授課系統(tǒng)，比如“智慧課堂”，只要啟動(dòng)你的智慧，定會(huì)有別樣的創(chuàng)意。

本賽題中關(guān)于需要獲取哪些信息的設(shè)計(jì)是后續(xù)工作的基礎(chǔ)，在此基礎(chǔ)上能夠?yàn)橛脩籼峁┠男┓?wù)是系統(tǒng)的特色。所以全面的信息、良好的客戶定位、豐富多樣的功能是吸引用戶的關(guān)鍵

注意事項(xiàng)：

1．關(guān)于系統(tǒng)用戶

建議考慮三類基本用戶：學(xué)校的管理人員、校內(nèi)用戶、校外用戶。注意每類用戶的需求有什么樣的差異。除此以外還可以考慮一些特殊用戶，例如校內(nèi)用戶是否區(qū)分教師、學(xué)生、管理人員。

2．關(guān)于開(kāi)發(fā)文檔部分

文檔一定要結(jié)構(gòu)完整、邏輯清晰，如實(shí)記錄你的成果的開(kāi)發(fā)過(guò)程。如果希望附上程序或部分程序，請(qǐng)單獨(dú)放在一個(gè)文件中，不要和開(kāi)發(fā)文檔放在一起。

文檔中必須包含系統(tǒng)分析、系統(tǒng)設(shè)計(jì)、系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)（開(kāi)發(fā)環(huán)境）、系統(tǒng)測(cè)試等內(nèi)容。

具體細(xì)節(jié)請(qǐng)各自留意，例如要有目錄、頁(yè)碼，圖表要有編號(hào)，全文章節(jié)編號(hào)要規(guī)范、一致。

開(kāi)發(fā)文檔中尤其需要說(shuō)明你的作品的特色所在，對(duì)于成員分工也應(yīng)當(dāng)有明確說(shuō)明。

3．關(guān)于系統(tǒng)演示

最終提交程序時(shí)一定要有安裝、使用方法的說(shuō)明；

要考慮到遠(yuǎn)程能夠正常訪問(wèn)，對(duì)于各種特殊情況能夠正常處理，避免由于程序異常導(dǎo)致無(wú)法正常訪問(wèn)的情況。

界面要簡(jiǎn)明、友好，需要用戶操作之處請(qǐng)加上簡(jiǎn)要說(shuō)明，模擬數(shù)據(jù)要符合一般現(xiàn)實(shí)（例如教室編號(hào)不要用ABCD等全字符表示）。最好附上一個(gè)簡(jiǎn)要的用戶手冊(cè)，說(shuō)明系統(tǒng)使用方法。