物联网实验室

能紧密结合物联网相关专业教学与科研的核心实验室

物联网实验室是能紧密结合物联网相关专业教学与科研的核心实验室，能比较全面的满足学生或教师在学习和研究物联网技术方面的需求。

实验室简介

意义：

1、建设“物联网信息实验室”符合人才培养的需要。

2、建设物联网专业及实验室是学校自身建设发展的需要。

3、建设“物联网信息平台及应用实验室”能使学生、教师、高校以及整个物联网行业共同受益。

定位：

目标：培养社会需求的物联网人才。

总体设计

设计思想

物联网实验室设计思想：以物联网技术为核心，兼顾当前流行技术的发展趋势，注重各种技术之间的融合与灵活应用，理论联系实验，实验联系工程项目，既可满足日常教学要求，同时注重创新实验及项目实践，能够将物联网技术真正融会贯通到实际应用中。

建设物联网实验室，将本着培养学生合理的知识结构、具备扎实的电子技术、现代传感器和无线网络技术、物联网相关高频和微波技术，有线和无线网络通信理论、信息处理、计算机技术、系统工程等基础理论，掌握物联网系统的传感层、传输层与应用层关键设计等专门知识和技能，并且具备在本领域跟踪新理论、新知识、新技术的能力以及较强的创新实践能力。

物联网实验室集教学、实训、创新、演示和研发功能于一体，作为整个学校物联网的中心，亦可作为多个学科的实训基地。具有如下特色：

●满足基本的教学要求，提供多种物联网相关技术，以及多种网络技术平台的组网。

●用模块化的设计模式，可根据实际需求选配各种模块组建实训环境。

●扩展性与灵活性。各模块化的产品提供可融合的开放接口，各模块设备间可灵活组合，可根据独特的设计及应用，融合各种技术，进行创新教学与实验，以及综合性的应用。

●操作性，方便教学与实验。物联网实验室采用一体化的操作平台，即采用工作台+模块化设备的方式，为教师教学以及学生实验提供方便的操作环境，而且提供集成监控屏幕、各种传感器、执行器件、跳线、开关、监控仪表、串口插槽等，对操作台上的所有元器件，均提供便利的插口，便于操作。采用可视化的监控软件，界面友好，操作简便。

●供模拟物联网应用演示和相关产品展示。除了基本的教学与实验外，还将在物联网实验室中提供一个模拟物联网应用展示和物联网相关产品展示。

模拟应用演示能够直观展示各种物联网应用，使学生直观、直接体会传感网和物联网的应用场景，不只是每一个点，而是可以了解物联网应用的整个系统，以激发学生兴趣。模拟应用演示主要有几个方面：模拟物流应用演示，模拟农业环境中的温度和湿度监控，模拟智能家居应用等。

物联网相关产品展示，能够让学生了解典型物联网应用中的相关产品，从技术上来看，主要提供的产品有Zigbee、WiFi、Bluetooth、GPRS、RFID等相关产品。

区域规划

区域规划是物联网实训中一个重要的部分，通过区域规划，能将教学与实训、创新与应用很好地融合在一起，既能方便教师教学，又要有利于学生进行独立实验，以及学生间的分组创新实验，同时又使得学生能够了解物联网的实际应用，以及物联网的相关产品。

基于以上的想法，物联网实验室要兼顾教学、实训、创新、应用与科研于一体，以及根据物联网实验室设计思想，我们拟将实训室划分为教师教学区、学生实验区、应用演示区和产品展示区。

实验室概述

迅速兴起的物联网产业正在通过无线网络和感应器件（射频识别器件、传感器件等）使我们的日常生活发生巨大的变化。物联网技术把所有物资和产品通过射频识别、传感器或其他嵌入式器件等与互联网连接，实现智能化管理、监督和控制，是继计算机、互联网与移动通信之后的又一次信息产业浪潮。

随着通信技术、计算机技术和物联网技术的快速发展，具有网络通信、计算机和物联网知识的通用型人才已成为市场需求热点。为进一步适应物联网技术的发展以及相关的人才市场需求，我们建议高等院校及各类职业培训学校在计算机和通信类专业开设网络通信和物联网的相关课程，同时建设与课程教学相配套的“物联网信息平台”实验室。其意义在于：提高教学科研水平，促进学生就业，并且提升学校竞争力。

以光载无线交换机为核心设备构建融合有线IP网、宽带无线局域网、光载无线技术、无线传感网络、嵌入式设备以及系统软件和应用软件于一体的物联网信息平台及应用实验室。它同时将光载无线通信、WiFi无线局域网、嵌入式设备服务器和射频识别几种前沿技术融为一体，构建基于 802.11 WiFi标准的无线信息网络系统，以此为核心组建的物联网实验室方案是国内第一个专注于物联网信息平台的实验室方案。它不同于简单的操作类实验，通过配套模版，学生可进行硬件接口设计、软件编程设计和实际的物联网应用设计；同时我们提供包括设备、教材、培训和服务在内的整体解决方案；所设计的实验内容丰富，包括验证性实验、设计性实验和综合性实验等多种实验，既可用于日常教学，也可用于课程设计和毕业设计，为学生提供一个毕业实习环境。其实验室解决方案具有下列特点：定位高、解决方案完整、实验内容丰富。

实验室特点

物联网实验室是结合了物联网传感层、网络层与应用层的特点，进行分层设计、整合实施、扎根应用、联系教学的模块化结构的整体解决方案。

l前端传感器网络包括：

1、温湿度传感器等各类传感器件，通信接口包括WiFi 无线、Zigbee无线、2G3G或工业串口等多种格式，可用于构建传感器网络；

2、RFID 设备（带RS232 接口），可用于构建仓储、物流及人员管理的实验场景；

3、无线通信格式转换器件（如工业串口RS232 或RS485转WiFi 格式），可用于构建大型且复杂通信模式下的物联网实验场景；

4、PLC（带RS232 或RS485接口）及其控制的设备，可用于模拟工业生产现场控制与通信的实验场景；

5、视频采集设备，可用于模拟现场人员及场景监控的实验

场景。

2网络层无线传输设备：

1、网络层设备是由我司与北京邮电大学合作研发的第三代工业无线WiFi网络核心——“光载无线交换机”。

2、该产品将WiFi 信号的产生、处理集中于内部（中央机房），以光纤实现大范围（200到5000米）分布，通过远端天线完成信号传输。

3、该产品可混合传输WiFi 与2G3G4G 以及其他无线信号，可为使用者节省大量的无线网络建设投资。

3应用层设计与组成

1、本方案针对实际应用的多种需求而设计，包括物流管理、环境监测、智能楼宇、工业控制、视频监控等。

2、本方案可开设物联网基础性公共实验和专业性实验，包括室内电磁环境测试实验、环境监测实验、物流管理实验等多种实验。

3、本方案还包括配套软件平台及实验指导书，从基础到深入、从原理到应用，全面体现物联网的各个环节。

实验室宗旨

综合技术：物联网并不涉及太多的新技术。它所涉及的硬件、软件及网络大多是现有技术的综合应用；

无线为根：物联网绝大多数是物与物之间的联网通信，因此无线网络通信技术是构建物联网的基础；

应用为先：物联网是来源于应用并服务于应用的，脱离实际应用需求的物联网技术研究没有意义；

跨越学科：物联网是跨学科跨行业的，对于使用者和研究者来说必须熟悉和掌握多种现有技术并能综合运用。

实验内容

物联网网络层实验

初级实验：

实验1. 有线局域网组网实验

实验2. 无线局域网组网实验

中级实验：

实验3. 有线和无线局域网混合组网试验

实验4. 基于Web方式的WiFi接入点（AP）管理与配置实验

实验5. 基于命令行方式的WiFi接入点（AP）管理和配置实验

高级实验：

实验6.光载无线交换机组装实验

实验7.光载无线交换机测试实验

实验8.光载无线交换机局域网信息平台试验

物联网感知层实验

实验9. ARM9开发板WiFi功能移植

实验10. ARM9开发板的BOA服务器的移植和CGI程序的开发

实验11. ARM9开发板上的串口程序开发

实验12. 基于CC1100的无线串口通信实验

实验13. 无线温湿度采集系统设计实验

实验14. 短距离无线/WiFi数据网关的设计

实验15. WiFi-PLC通信接口程序设计及控制实验

实验16. WiFi无线射频识别读卡器的开发

实验17. WiFi温湿度传感器设计

物联网应用层实验

实验18. 工业自动化实验平台

实验19. 物流仓储管理实验平台

实验20. 环境监测实验平台

实验21. 视频监控实验平台

实验22. 数字小区实验平台

实验23. 智慧医院实验平台

实验24. 智能电网实验平台

相关课程

物联网实验室可为以下专业和课程提供科研、教学及实践功能：

计算机网络、通信原理、射频识别技术、微机原理、多媒体信息处理、数字信号处理、射频通信电路、网络编程技术、数字与模拟信号、物联网工程导论、网络安全、物联网应用系统设计、光通信原理、大型程序设计、数据结构、物联网数据处理、物联网体系结构、嵌入式系统设计、信息安全、数字电路与逻辑设计、数据库系统、传感器技术、无线传感器网络、无线通信网络、单片机原理与开发等。

布局面积

1、布局建议：实验中心以1 间或几间主要实验室组成，根据学校实际

情况可搭建外围实验（或应用）场景，如图书馆书籍管理、校园环

境监测等实验场景。

2、面积：主要实验室面积以60-180 平米为宜，是主要实验和演示区域，可

供20到40名学生进行课程实验。实验室和外围实验场景应提供良好的功能展示区，以便外界参观和学习。

3、外围实验场景面积不限，建议在每个演示点处设立宣讲牌或海报。

以上建议仅供参考，可根据学校具体情况而调整设置。

实验室平台

1、环境监测实验平台

2、物流管理实验平台

3、工业控制实验平台