物聯網實驗室總體設計
設計思想
物聯網實驗室設計思想：以物聯網技術為核心，兼顧當前流行技術的發展趨勢，注重各種技術之間的融合與靈活套用，理論聯繫實驗，實驗聯繫工程項目，既可滿足日常教學要求，同時注重創新實驗及項目實踐，能夠將物聯網技術真正融會貫通到實際套用中。
建設物聯網實驗室，將本著培養學生合理的知識結構、具備紮實的電子技術、現代感測器和無線網路技術、物聯網相關高頻和微波技術，有線和無線網路通信理論、信息處理、計算機技術、系統工程等基礎理論，掌握物聯網系統的感測層、傳輸層與套用層關鍵設計等專門知識和技能，並且具備在本領域跟蹤新理論、新知識、新技術的能力以及較強的創新實踐能力。
物聯網實驗室集教學、實訓、創新、演示和研發功能於一體，作為整個學校物聯網的中心，亦可作為多個學科的實訓基地。具有如下特色：
●滿足基本的教學要求，提供多種物聯網相關技術，以及多種網路技術平台的組網。
●用模組化的設計模式，可根據實際需求選配各種模組組建實訓環境。
●擴展性與靈活性。各模組化的產品提供可融合的開放接口，各模組設備間可靈活組合，可根據獨特的設計及套用，融合各種技術，進行創新教學與實驗，以及綜合性的套用。
●操作性，方便教學與實驗。物聯網實驗室採用一體化的操作平台，即採用工作檯+模組化設備的方式，為教師教學以及學生實驗提供方便的操作環境，而且提供集成監控螢幕、各種感測器、執行器件、跳線、開關、監控儀表、串口插槽等，對操作台上的所有元器件，均提供便利的插口，便於操作。採用可視化的監控軟體，界面友好，操作簡便。
●供模擬物聯網套用演示和相關產品展示。除了基本的教學與實驗外，還將在物聯網實驗室中提供一個模擬物聯網套用展示和物聯網相關產品展示。
模擬套用演示能夠直觀展示各種物聯網套用，使學生直觀、直接體會感測網和物聯網的套用場景，不只是每一個點，而是可以了解物聯網套用的整個系統，以激發學生興趣。模擬套用演示主要有幾個方面：模擬物流套用演示，模擬農業環境中的溫度和濕度監控，模擬智慧型家居套用等。
物聯網相關產品展示，能夠讓學生了解典型物聯網套用中的相關產品，從技術上來看，主要提供的產品有Zigbee、WiFi、Bluetooth、GPRS、RFID等相關產品。
區域規劃
區域規劃是物聯網實訓中一個重要的部分，通過區域規劃，能將教學與實訓、創新與套用很好地融合在一起，既能方便教師教學，又要有利於學生進行獨立實驗，以及學生間的分組創新實驗，同時又使得學生能夠了解物聯網的實際套用，以及物聯網的相關產品。
基於以上的想法，物聯網實驗室要兼顧教學、實訓、創新、套用與科研於一體，以及根據物聯網實驗室設計思想，我們擬將實訓室劃分為教師教學區、學生實驗區、套用演示區和產品展示區。
實驗室概述
迅速興起的物聯網產業正在通過無線網路和感應器件（射頻識別器件、感測器件等）使我們的日常生活發生巨大的變化。物聯網技術把所有物資和產品通過射頻識別、感測器或其他嵌入式器件等與網際網路連線,實現智慧型化管理、監督和控制，是繼計算機、網際網路與移動通信之後的又一次信息產業浪潮。
隨著通信技術、計算機技術和物聯網技術的快速發展，具有網路通信、計算機和物聯網知識的通用型人才已成為市場需求熱點。為進一步適應物聯網技術的發展以及相關的人才市場需求，我們建議高等院校及各類職業培訓學校在計算機和通信類專業開設網路通信和物聯網的相關課程，同時建設與課程教學相配套的“物聯網信息平台”實驗室。其意義在於：提高教學科研水平，促進學生就業，並且提升學校競爭力。
以 光載無線交換機為核心設備構建融合有線IP網、寬頻無線區域網路、光載無線技術、無線感測網路、嵌入式設備以及系統軟體和套用軟體於一體的物聯網信息平台及套用實驗室。它同時將光載無線通信、WiFi無線區域網路、嵌入式設備伺服器和射頻識別幾種前沿技術融為一體，構建基於 802.11 WiFi標準的無線信息網路系統，以此為核心組建的物聯網實驗室方案是國內第一個專注於物聯網信息平台的實驗室方案。它不同於簡單的操作類實驗，通過配套模版，學生可進行硬體接口設計、軟體編程設計和實際的物聯網套用設計；同時我們提供包括設備、教材、培訓和服務在內的整體解決方案；所設計的實驗內容豐富，包括驗證性實驗、設計性實驗和綜合性實驗等多種實驗，既可用於日常教學，也可用於課程設計和畢業設計，為學生提供一個畢業實習環境。其實驗室解決方案具有下列特點：定位高、解決方案完整、實驗內容豐富。
實驗室特點
物聯網實驗室是結合了物聯網感測層、網路層與套用層的特點，進行分層設計、整合實施、紮根套用、聯繫教學的模組化結構的整體解決方案。
l 前端感測器網路包括：
1、溫濕度感測器等各類感測器件，通信接口包括WiFi 無線、Zigbee無線、2G3G或工業串口等多種格式，可用於構建感測器網路；
2、RFID 設備（帶RS232 接口），可用於構建倉儲、物流及人員管理的實驗場景；
3、無線通信格式轉換器件（如工業串口RS232 或RS485轉WiFi 格式），可用於構建大型且複雜通信模式下的物聯網實驗場景；
4、PLC（帶RS232 或RS485接口）及其控制的設備，可用於模擬工業生產現場控制與通信的實驗場景；
5、視頻採集設備，可用於模擬現場人員及場景監控的實驗
場景。
2 網路層無線傳輸設備：
1、網路層設備是由我司與北京郵電大學合作研發的第三代工業無線WiFi網路核心——“光載無線交換機”。
2、該產品將WiFi 信號的產生、處理集中於內部（中央機房），以光纖實現大範圍（200到5000米）分布，通過遠端天線完成信號傳輸。
3、該產品可混合傳輸WiFi 與2G3G4G 以及其他無線信號，可為使用者節省大量的無線網路建設投資。
3 套用層設計與組成
1、本方案針對實際套用的多種需求而設計，包括物流管理、環境監測、智慧型樓宇、工業控制、視頻監控等。
2、本方案可開設物聯網基礎性公共實驗和專業性實驗，包括室內電磁環境測試實驗、環境監測實驗、物流管理實驗等多種實驗。
3、本方案還包括配套軟體平台及實驗指導書，從基礎到深入、從原理到套用，全面體現物聯網的各個環節。
實驗室宗旨
綜合技術：物聯網並不涉及太多的新技術。它所涉及的硬體、軟體及網路大多是現有技術的綜合套用；
無線為根：物聯網絕大多數是物與物之間的聯網通信，因此無線網路通信技術是構建物聯網的基礎；
套用為先：物聯網是來源於套用並服務於套用的，脫離實際套用需求的物聯網技術研究沒有意義；
跨越學科：物聯網是跨學科跨行業的，對於使用者和研究者來說必須熟悉和掌握多種現有技術並能綜合運用。
實驗內容
物聯網網路層實驗
初級實驗：
實驗1. 有線區域網路組網實驗
實驗2. 無線區域網路組網實驗
中級實驗：
實驗3. 有線和無線區域網路混合組網試驗
實驗4. 基於Web方式的WiFi接入點（AP）管理與配置實驗
實驗5. 基於命令行方式的WiFi接入點（AP）管理和配置實驗
高級實驗：
實驗6. 光載無線交換機組裝實驗
實驗7. 光載無線交換機測試實驗
實驗8. 光載無線交換機區域網路信息平台試驗
物聯網感知層實驗
實驗9. ARM9開發板WiFi功能移植
實驗10. ARM9開發板的BOA伺服器的移植和CGI程式的開發
實驗11. ARM9開發板上的串口程式開發
實驗12. 基於CC1100的無線串口通信實驗
實驗13. 無線溫濕度採集系統設計實驗
實驗14. 短距離無線/WiFi數據網關的設計
實驗15. WiFi-PLC通信接口程式設計及控制實驗
實驗16. WiFi無線射頻識別讀卡器的開發
實驗17. WiFi溫濕度感測器設計
物聯網套用層實驗
實驗18. 工業自動化實驗平台
實驗19. 物流倉儲管理實驗平台
實驗20. 環境監測實驗平台
實驗21. 視頻監控實驗平台
實驗22. 數字小區實驗平台
實驗23. 智慧醫院實驗平台
實驗24. 智慧型電網實驗平台
實驗室相關課程
物聯網實驗室可為以下專業和課程提供科研、教學及實踐功能：
計算機網路 、通信原理 、射頻識別技術、微機原理 、多媒體信息處理 、數位訊號處理 、射頻通信電路 、網路編程技術 、數字與模擬信號、物聯網工程導論 、網路安全、物聯網套用系統設計 、光通信原理、大型程式設計、數據結構 、物聯網數據處理、物聯網體系結構 、嵌入式系統設計 、信息安全 、數字電路與邏輯設計 、資料庫系統、感測器技術 、無線感測器網路 、無線通信網路、單片機原理與開發等。
實驗室布局和面積
1、布局建議：實驗中心以1 間或幾間主要實驗室組成，根據學校實際
情況可搭建外圍實驗（或套用）場景，如圖書館書籍管理、校園環
境監測等實驗場景。
2、面積：主要實驗室面積以60-180 平米為宜，是主要實驗和演示區域，可
供20到40名學生進行課程實驗。實驗室和外圍實驗場景應提供良好的功能展示區，以便外界參觀和學習。
3、外圍實驗場景面積不限，建議在每個演示點處設立宣講牌或海報。
以上建議僅供參考，可根據學校具體情況而調整設定。
實驗室設備
（1）光載無線交換機
光載無線交換機的基本功能模組：AP點（4-8個）、光模組、光纖鏈路、遠端天線、AP點配置軟體。
不具備的模組和功能：射頻交換、3G/WiFi混合信號分布、接入設備漫遊。
（2）物聯網設備
WiFi串口設備伺服器（RS232、RS485）
RFID讀卡器（帶RS232接口）及其RFID標籤（頻率：135KHz、13.5MHz）
溫濕度感測器（帶RS232接口）
ZigBee無線模組（會聚節點帶RS232接口）（可選）
WiFi無線攝像頭（解析度320*480）
PLC（帶RS232或RS485接口）及其控制的設備（步進電機、交通燈等）
氣體感測器（帶RS232接口或RS485接口）
無線數據傳輸模組（工作頻率430Mhz，帶RS232接口
國家級物聯網實驗室落戶江蘇徐州
徐州市境內的江蘇省感知礦山物聯網工程實驗室，新近經國家發改委批准認定為“國家地方聯合工程實驗室”。
這一實驗室將依託中國礦大在礦山領域的人才、科技、產業和信息等資源優勢，構建感知煤礦災害狀況、設備健康狀態和人員安全環境“三個感知”研發平台，致力於在礦山安全信息感知、採集、識別與處理等行業核心技術上實現重大突破，形成國際領先的礦山安全監測系統。
