物联网技术怎么实现？

物联网的技术原理

事实上，物联网的原理是在计算机互联网的基础上，利用RFID、无线数据通信技术，构建覆盖全球数万座建筑的物联网。在这个网络中，建筑物（物品）之间可以在不需要人工干预的情况下进行通信。其实质是利用射频自动识别技术，通过计算机互联网实现物品之间的自动识别和信息的互联与共享。

物联网的核心技术还在云计算中，云计算是物联网实现的核心。物联网的三个关键技术和领域包括：传感器技术、RFID标签技术、嵌入式系统技术。领域：公共事务管理(节能环保、交通管理等)、公共社会服务(医疗健康、家居建筑、金融保险等)、经济发展(能源电力、物流零售等)。

传感器技术是计算机应用中的一项关键技术，将传输线上的模拟信号转化为可由计算机处理的数字信号。

RFID，即射频识别，是一种集射频技术和嵌入式技术于一体的集成技术，在不久的将来将广泛应用于自动识别和货物物流管理。

嵌入式系统技术是集计算机软件、计算机硬件、传感器技术、集成电路技术和电子应用技术为一体的复杂技术。

物联网使用场景，主要体现在几个步骤：采集、传输、计算、展示

物联网终端采集数据，将数据传送给服务器，服务器存储和处理数据，并将数据显示给用户。

例如，自行车是共享的，前向过程是自行车获取GPS位置数据，通过2G网络向服务器报告，服务器记录自行车位置信息，用户在APP终端查看自行车位置。反向处理是用户向服务器发出解锁请求，服务器通过2G网络向自行车发送解锁指令，自行车执行解锁指令。

物联网的大大小小的应用都是基于正向数据采集和反向指令控制实现的。

传输模式的选择：取决于距离和功耗

物联网的联网方式：

近距离低功耗，带BLE或ZigBee。

远距离低功耗，NB-IoT或2G

近距离大数据，带WiFi

大数据远程，使用4G网络

关于网络布局：

远距离传输比短距离传输更昂贵，功耗更高。合理使用远距离和远距离配置可以有效降低物联网终端的成本。

例如，原始共享自行车被2G网络解锁，需要数据的长连接或下行短消息解锁，功耗高，下载的共享自行车丢弃了远程解锁，直接使用手机的蓝牙解锁自行车，节省数据流，降低功耗，本发明还可以提高解锁速度，剩余能量电动自行车智能充电站也是物联网的高科技产品，采用最新的窄带通信技术引领电动自行车充电设备的技术高度。

云服务设计

物联网的云服务器和应用程序设计与I互联网基本一致，Java、PHP和ASP可用于物联网的后台处理。

移动互联网是“人-服务器-人”的框架，物联网是"物-服务器-人"的框架，两者是相同的，物联网终端设备也采用TCP、>

总结简图

随着经济和 社会 的发展，城市公共照明已经成为城市现代化水平的重要标志之一，城市照明设施规模日益增大，用电量节节攀升， 社会 各方对城市公共照明的要求和希望越来越高。而目前国内城市照明的监控和管理方式相对简单、粗放，服务质量和节能水平有待提高，难以满足现代化城市照明的需要，主要表现在以下几个方面：

监控管理方式相对粗放。传统“三遥”系统只能实现回路级别的采集和控制，对单灯运行情况无法实时、准确监控，不能实现智能化监控和精细化管理；部分城市仍停留在“时控”时代，缺少基本的信息化管理手段。

运行维护效率低、成本高。现有的照明设施故障发现机制主要采用人工巡查模式，工作量巨大，需要投入大量的人力物力，并且还可能留有盲区，运维效率低、成本高，难以实现主动服务、保障服务质量。

照明能耗偏大。缺少灵活有效的节能控制手段，过度照明和照明不足的矛盾难以调和，无法实现按需照明，从而在保障照明质量的前提下有效降低照明能耗设施安全难以保障。缺少实时监管措施，设施被盗时有发生，给照明管理部门造成直接的经济损失，严重影响城市照明的正常运行，同时带来安全隐患。

1 设计与实现

本系统由3大部分组成：NB-IoT通信模块、云端控制系统、手机端APP。

图1

11 NB-IoT通信模块

基于高通MDM9206平台高性能、低功耗的CAT-M1/CAT-NB1/GSM三模无线通信模块，支持全球各主流定位系统GNSS，不仅支持当前运营商的主流物联网频段，对未来可能会部署的频段也最大可能性的支持 ，其尺寸仅 为 225mm265mm27mm，能最大限度地满足终端设备对小尺寸模块产品的需求，

通过该模块实现路灯信息传输、调光、降功率、按需开关灯等管理方式，减少过度照明节约电能，真正实现节能、环保、安全、舒适的照明，减少对大气的污染，建设资源节约型、环境友好型 社会 。

12 云端控制中心

是根据路灯管控开发的一款远程 *** 作与监控管理平台，方便了管理人员的管理与维护。通过灯联网集中监控管理平台可以远程控制每一个回路的开、关状态，也可以实时监测每个设备的当前信息，并根据采集到的参数的情况，实时判断线路情况，给用户直观的解析。系统同时还具备短消息报警和声音报警的功能。

13 手机端APP

一种基于智能手机APP应用的城市路灯控制方法，包括将智能手机APP应用与路灯管理系统相关联，形成APP调节城市路灯的架构，构建智能手机 APP 节点，每个 APP 节点代表一个APP 注册用户；当用户登录 APP 应用时，APP 应用将包含用户地理位置、行进方式的 APP 应用信息传送到路灯管理系统；路灯管理系统根据APP应用信息，查询用户所属路段的路灯实时状态，并对路灯进行调节控制。采用NB-IoT物联网概念，通过手机 APP 应用按照用户实际需求开启路灯、调节路灯亮度，合理分配路灯照明资源，降低了路灯能耗、节约了路灯使用成本。

2 测试与分析

硬件调试：分为电源电路、通信链路、LED驱动电路调试。

21 电源电路

图2 电源电路

图 2 中，EUP3420 是一款恒定频率，采用电流模脉宽调制（PWM）架构的降压型变换器。芯片集成了主开关和同步整流开关，可以获得更高的效率。本系统采取5V适配器输入，转化给NB-IoT无线通讯模块VBAT网络33V供电。

C1000：适配器的输入端，用万用表或者示波器测试该点电压是否为5V。

L1000：开关电源 buck 电感输出端，用万用表或者示波器测试该点电压是否为33V，通过调整R1000和R1007阻值调整VBAT输出的大小。

22 通信链路

NB-IoT模块上电后sim卡状态测试。

图3 NB-IoT模块Sim卡状态查询

23 LED驱动电路

图4 LED驱动电路

上图中，三极管驱动电路由Q11、R128、D30、J26（焊接LED模组）组成，NB-IoT通信模块通过GPIO口控制三极管的基集，使三极管Q11工作在开关状态，实现对LED的开断。

3 软件测试

安卓手机端可以控制指定路灯的亮与灭以及全开全灭。

图5 手机控制端界面

PC端实现对各个端口的控制。

图6 云端控制端界面

4 控制系统特性

41 管道NB-IoT设计

一是广覆盖：NB-IoT 覆盖能力强，在同样的频段下，NB-IoT 比现有的网络增益 20dB，覆盖面积扩大 100 倍。它不仅可以满足广覆盖需求，对于厂区、地下车库、井盖这类对深度覆盖有要求的应用同样适用。因此不只是道路照明，在室内、工业照明领域的应用前景也十分广阔。

二是强链接：在同一基站的情况下，NB-IoT可以比现有无线技术提供50-100倍的接入数。一个扇区能够支持10万个连接，支持低延时敏感度、超低的设备成本、低设备功耗和优化的网络架构。这将意味着，基于 NB-IoT 通信技术的照明控制系统，将能够管控更多的终端设备，满足未来智慧城市中大量设备联网需求。

三是低功耗：低功耗特性是智慧照明应用一项重要指标，NB-IoT聚焦小数据量、小速率应用，因此NB-IoT设备功耗可以做到非常小，终端模块的待机时间可长达10年，特别适用于智能家居的应用。

四是低成本：低速率、低功耗、低带宽同样给 NB-IoT 芯片以及模块带来低成本优势。单个接连模块预期价格不超过 5美元，最终低至 1 美元，这对降低智慧照明应用的成本起到关键性作用。

42 云端智能管理

采用单灯控制技术，构建路灯物联网，精准控制每一盏路灯，在保证照明需求的前提下，根据季节、路段、天气、特殊场合等条件设定路灯运行方案，真正实现“按需照明”，深化节能减排。因本项目范围内 LED 路灯电源不具备调光接口，单灯节能方式采用开关灯控制方式。

通过单灯“在线巡测”，及时发现路灯故障并在地图上进行精准定位，转变“人工巡检、热线报修”的传统运维方式，实现定向运维、主动服务，减轻劳动强度，提高路灯运维效率，降低运维成本。

43 客户端APP

智慧公共照明管理平台具有全面和优化的路灯智能控制功能，为路灯管理人员提供更高效的管理和维护手段，主要体现为：实时监控：可以对任意一盏、一路或任意自定义组的路灯进行开关灯、调光。同时支持多终端，支持基于 Android *** 作系统的移动终端远程控制，可采用平板电脑、手机等终端下发开关灯、调光等控制命令等。

5 应用前景分析

对于 NB-IoT 产业的发展，中国移动、中国联通、中国电信三大运营商皆就NB-IOT发布了各自的发展计划。工信部也发文要求加快 NB-IoT 在国内落地，到今年年底建成基站规模 40万个，到 2020 年建成基站规模 150 万个。中国 NB-IoT 产业加速布局，将是全球 NB-IoT 产业领跑者。目前在上海、广州、江

门、鹰潭、长沙落地了NB-IoT智慧路灯项目，实现了到处开花、处处结果。

6 结束语

城市智慧照明是智慧能源的开端，以 NB-IoT 新一代通信技术为支撑，实现整个城市一张网，对城市道路每盏灯实现全面的感知、智能的控制、广泛的交互和深度的融合，在满足市民正常照明需求的前提下，通过智能调光、降功率、按需开关灯等管理方式，减少过度照明，电能节约率可达30% 60%，真正实现节能减排，减少对大气的污染，建设资源节约型、环境友好型 社会 。同时通过对城市照明设施实现精细化管理，通过对城市道路每个灯具的运行状态进行准确分析和故障报警，并根据故障等级启动相应的处置流程，将被动巡检改为定点维护，反应更加敏捷处置效率更高，将使城市的灯光管理水平与现代化的大都市相适应，提高亮灯率，减少各种故障，合理照明，美化照明，安全照明，营造出现代城市科学和艺术完美结合的照明效果，树立和提升城市的品牌形象。

物联网中非常重要的技术是RFID电子标签技术。以简单RFID系统为基础，结合已有的网络技术、数据库技术、中间件技术等，构筑一个由大量联网的阅读器和无数移动的标签组成的，比Internet更为庞大的物联网成为RFID技术发展的趋势。物联网用途广泛，遍及智能交通、环境保护、政府工作、公共安全、平安家居、智能消防、工业监测、老人护理、个人健康等多个领域。预计物联网是继计算机、互联网与移动通信网之后的又一次信息产业浪潮。有专家预测10年内物联网就可能大规模普及，这一技术将会发展成为一个上万亿元规模的高科技市场。
这里面涉及传感技术、通信技术、无线技术、网络技术等。

物联网是物物相联的网络，运用视频分析，rfid，激光等技术，算是计算机网络的拓展，其实物联网范围很广。目前运用比较成熟的是仓储物流行业，你可以从比较成熟的应用领域去写，也可以写行业准备应用的，例如车联网。

政策约束、预算约束、时间约束、技术约束。
物联网工程专业是一门普通高等学校本科专业，属于计算机类专业，基本修业年限为四年，授予工学学士学位。
该专业要求掌握数学和其他相关的自然科学基础知识以及和物联网相关的计算机、通信和传感的基本理论、基本知识、基本技能和基本方法，培养能够系统地掌握物联网的相关理论、方法和技能，具备通信技术、网络技术、传感技术等信息领域宽广的专业知识的高级工程技术人才。

一、培养目标和要求 11培养目标物联网专业面向现代信息处理技术，培养从事物联网领域的系统设计、系统分析与科技开发及研究方面的高等工程技术人才。本学科专业培养的学生德智体全面发展、知识结构合理、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，并且具备在本专业领域跟踪新理论、新知识、新技术的能力以及较强的创新实践能力。 12基本要求物联网方向毕业生应具备以下知识和能力：（1）素质要求 1) 热爱物联网专业，对物联网学科的性质和发展具有正确的认知和责任感，初步形成正确的专业价值观和科研工程献身精神。 2) 具有高尚的道德和职业精神，具有全心全意为社会服务的精神。 3) 具有创新精神，树立终身学习的观念，具有主动获取新知识，不断进行自我完善和推动物联网发展的态度。 4) 具有良好的合作和团队精神。 （2）能力要求 1) 具备良好的表达能力，能准确传递物联网知识等信息的能力。 2) 具有熟练地运用多学科知识和评估技能，制定系统计划并对不同应用对象实施整体规划维护的基本能力。 3) 掌握基础物联网关键技术、了物联网主要技术标准，高频微波技术，嵌入式无线和有线系统设计技术、无线通信组网技术等，为用户对象提供符合质量要求的服务。 4) 具有物联网应用方案设计能力。 5) 具有自主学习、自我发展的基本能力，能够适应不断变化的未来物联网发展的需求。 6) 掌握文献检索、资料收集的基本方法，有效获取、评价和利用物物相连信息的基本技能，具有较强物联网科研的基本能力。 （3）知识结构要求 1) 掌握与物联网科相关的理工知识和基本理论和方法。 2) 掌握物联网基本知识和基本技能，了解物联网科技发展动态。 3) 熟悉国际国家关于物联网标准。 4) 掌握必需的传感器、电子、通信、单片机，高频微波，RFID技术等知识和专业技能。 5) 掌握基本物联网节点，网关，网络协议栈制，主要无线有线网络技术原理，自组织组网措施和主要无线有线网络拓扑和网络安全技术基础理论和关键技术。 6) 掌握信息采集、处理和融合、通讯传输等基本理论和方法。 7) 掌握物联网工程应用和科学研究方法和管理方面的基本知识。 13修业年限与授予学位标准学制：四年授予学位：工学学士 14主要涉及学科 高频微波，通信工程、电子科学与技术、计算机科学与技术、检测技术，有线和无线网络技术，单片机和嵌入式设计技术； 15 无线龙教学方案组成和优点 无线龙物联网专业教学方案由教学大纲， 物联网技术课程规划，基础理论教材和实验实训设备组成，构成一套完整的物联网专业教学方案；这套教学方案具有如下特点： 1、囊括了当今世界物联网主流技术和最新核心技术和理论。 2、相关知识支撑体系和教材支撑体系兼顾基础，兼顾研究，方便实验和实训，涵盖主流物联网，传感网主要国际标准和产业标准。 3、平滑衔接原来的嵌入式，单片机，自动控制，计算机软件等专业基础课程。 4、容易升级和方便跟踪物联网/传感网最新技术进展和进行高级研究开发。 二、物联网专业（4年制）教学大纲无线龙物联网专业教学大纲按照物联网三层结构规划了培养目标：传感层：无线节点硬件和核心协议栈软件设计，RFID无源有源标签设计技术掌握，低功耗无线设计，基础无线网络技术掌握，安全和加密原理和设计。网络层：多种网络网关设计，HF,UHF －RFID读卡器设计，掌握主流无线和无线网络标准，主要路由算法掌握，网络监视和数据库设计。应用层：掌握应用系统设计技术关键，物联网应用软件开发；应用数据结构，数据流设计；能够独立设计不同需要的物联网应用系统。目前物联网联网技术发展很快，涉及到多种网络技术，不同网络各有特点，适用于不同的应用环境，所以，教学大纲要求掌握多种网络技术（3G、GPRS/蓝牙，WI-FI,ZIGBEE, 专用网络等）和网络间路由和数据处理，无线有线网关设计等新技术。 无线龙物联网专业教学大纲由7个主要的知识模块组成： 1、单片机和嵌入式知识模块知识点包括：从最基础的8051单片机到ARM嵌入式技术，由浅入深，知识点包括：微机原理，接口技术，微控制器体系和原理，实时 *** 作系统，C语言编程技术等等。 2、无线片上系统（SoC)知识模块知识点包括：无线单片机通讯接口设计，无线有线收发器原理和结构，通讯原理和结构，嵌入式软件基础等。 3、无线通讯和无线网络知识模块知识点包括：短距离无线数据通讯基础和原理，无线自组网技术，基本无线网络拓扑，ZIGBEE无线技术和80215,4无线标准，高级的ZIGBEE技术。网络安全和加密技术，C语言和无线网络算法高级技术原理。 4、高频微波知识模块知识点包括：高频微波技术基础，调制和解调技术，天线原理和设计，阻抗匹配和反射，高频仪器使用，微波放大器设计，无线单片机高频测试和调试方法和原理等。 5、RFID知识模块知识点包括：电磁技术基础，RFID标签防冲突算法，EPC和IS0-18000－6C通讯协议和原理；大功率RFID读卡器原理和设计，RFID和物联网数据库结构和原理等。 6、物联网传输层知识模块知识点包括：物联网网关原理和结构，GSM/GPRS技术原理，3G技术原理和结构，M2M 数据传输和远程通讯，嵌入式和高级实时 *** 作系统在物联网网关设计技术等。 7、高级无线网络知识模块知识点包括：微功耗80211标准WIFI传感器网络原理和结构，内置多ARM和WI-FI收发器的无线单片机，802151 蓝牙技术和低功耗蓝牙无线技术原理；Wi-Fi/蓝牙，ZIGBEE PRO 无线通讯协议栈原理和设计。七个知识模块，以无线SOC和无线单片机为中心进行串联，结合400多学时的实验和实训，让学生充分动手，接触各种无线有线通讯技术和实际训练，并且使用无线单片机设计微功耗无线网络节点，各种网络路由器，无线有线网关；最终达到能够独立使用无线单片机，构架设计各种物联网应用系统。物联网的核心技术是嵌入式软件技术，教学大纲强调嵌入式软件开发设计能力的重要性。具有较强的软件设计能力，对于掌握物联网网络协议栈和实现物联网通讯，非常重要；教学大纲要求学生掌握5000－10000行无线单片机C语言软件开发能力，并且能够全面掌握嵌入式、单片机。无线单片机软件和硬件技术。具体的课程教学大纲和计划，包括实验和实训规划，无线龙通讯将陆续向购买无线龙物联网教学实验室的高校提供；并且在无线龙即将举办的物联网专业骨干教师培训班上，采用该教学大纲，进行实验课程演示和培训。三、物联网专业（4年制）教学计划 31主要课程高校可以自己安排相关基础课程，包括，高等数学I，线性代数I，大学物理，大学英语，通信原理，嵌入式系统，集成电路设计，计算机网络，电子技术基础，数字信号处理，软件技术基础。 无线龙规划的物联网技术专业课程达到1845个学时，让学生全面掌握物联网相关最新技术和进行高达 437学时的动手实践和实验，最后独立完成自己的物联网应用方案和产品设计。 32教学计划各类课程学分和学时：总学分：220 课内教学和实验实训学分（学时）：200学分(2445学时) 其中：
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帖子 136 积分 687 等级 大师 2#发表时间 : 2010年09月10日 03:31:47
物联网技术相关课程学分(学时)： 84学分(1408学时) 其他学院安排课程学分(学时)： 76学分(600学时) 网络相关实验实训课时： 40学分（437学时）参加竞赛和毕业设计：实践性环节学分(学时)： 20学分 (20周) 物联网技术相关课程教学计划表 课程名称 课堂/实验学时 使用教材 实验实训设备 备注 物联网技术导论 40/ 3 《物联网：产业契机》人民邮电出版社出版40万字 无线龙物联网应用演示系统；无线龙物联网技术实验室； 单片机技术基础 100/ 32 高校自选教材 C51RF-DIY/ PS入门级教学平台或者任何无线龙实验箱； C语言程序设计 60/ 30 《C语言程序设计（第二版）》，谭浩强著，清华大学出版社 C51RF-DIY/ PS入门级教学平台 短距离无线通讯和无线网络基础 60/ 24 《短距离无线通讯入门与实战》北京航空航天大学出版社出版 C51RF-DIY/ PS入门级教学平台 模拟/数字电路和传感器设计基础 100/ 40 高校自选教材 物联网相关微波射频技术基础 40/ 16 无线龙多媒体电子教材 C51RF-DIY/ PS入门级教学平台 C语言和无线网络算法设计 64/ 12 无线龙多媒体电子教材 探索RF系列实验箱 8051内核无线SoC入门 80/ 42 《CC1110/CC2510 无线单片机和无线自组织网络入门与实战》 C51RF-DIY/ PS入门级教学平台 无线SoC和ZIGBEE技术 68/ 32 《ZIGBEE无线网络入门与实战》北京航空航天大学出版社出版 C51RF-WSN 教学系统 高级ZIGBEE 技术 44/ 12 《ZigBee2006无线网络与无线定位实战》北京航空航天大学出版社出版 C51RF-2431 无线定位教学系统 ARM微控制器嵌入式设计基础 120/ 30 《ARM9微控制器与嵌入式无线网络实战》北京航空航天大学出版社出版 ARMRF－WSN 教学系统 ARM内核无线SoC 80/ 40 《无线传感器网络概论》人民邮电出版社出版 探索系列 MC13224 实验箱 RFID基础技术 60/12 无线龙多媒体电子教材 WXL-HF RFID 实验套装无线龙感知RF 实验箱 UHF EPC RFID 高级技术 52/20 《EPC和RFID 技术概论》 WXL-EPC RFID 实验套装无线龙感知RF 实验箱 物联网和蓝牙技术 40/ 10 无线龙多媒体电子教材 无线龙感知RF 实验箱理想RF-E10 实验箱 微功耗WI-FI技术和传感器网络 140/ 30 无线龙多媒体电子教材 无线龙感知RF 实验箱 GS1010 开发系统 物联网传输层技术（3G/GPRS/GSM 以太网） 40/ 10 无线龙多媒体电子教材《物联网/传感网实验与实践》西南交通大学出版社 无线龙感知RF 实验箱理想RF-E10 实验箱 物联网网关设计技术 60/ 22 《物联网/传感网实验与实践》西南交通大学出版社 理想，感知RF 实验箱 物联网高级射频技术 40/ 12 无线龙多媒体电子教材 FLYRF系列放大功能长距离无线模块和评估系统 物联网应用层设计 40/10 无线龙多媒体电子教材 无线龙应用实训：智慧医院定位系统；智慧物流系统；路灯网络系统；智能家居系统； 无线龙物联网技术设计大赛 4周 《ZIGBEE技术概论》人民邮电出版社出版 无线龙系列教研设备 基于ARM嵌入式 *** 作系统的无线网关设计 50/20 无线龙多媒体电子教材 无线龙感知RF 2440实验箱 物联网应用系统设计方向的 毕 业设计 16周 两人或单人一组 无线龙系列教研设备
这些事高校的学习技能和知识，希望对你有帮助。

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