TI杯首届全国大学生物联网创新应用设计大赛技术方案详解：物联网技术背景与未来发展

“TI杯”——首届全国大学生竞赛

物联网创新应用设计大赛技术方案

2011年2月

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1.物联网技术背景介绍

物联网是以计算机互联网为基础，采用RFID、无线数据通信等技术构建的

打造覆盖世界万物的“物联网”。在这个网络中，物品（商品）

产品）能够在无需人工干预的情况下相互“通信”。其本质是利用射频自动识别等

通过计算机互联网实现物品自动识别和信息互联共享的传感技术。

目前业界对于物联网还没有一个完全统一的概念，但普遍认可的概念是通过拍摄

频率识别（RFID）、红外传感器、全球定位系统（GPS）、激光扫描仪、环境传感

传感器、图像传感器等信息传感设备可以按照约定的协议将任何物品连接到互联网。

进行信息交换和通讯，实现智能化识别、定位、跟踪、监控和管理的网络。

物联网可分为三层：感知层、网络层和应用层。

物联网三层框架

感知层是物联网的皮肤和面部特征，识别物体并收集信息。感知层包括条码扫描、

RFID标签和读写器、摄像头、GPS、各种传感器、终端、传感器网络等，主要

识别对象、收集信息和控制。

网络层是物联网的神经中枢，就像大脑的信息传输和处理一样。网络层包括通信

综合网络有互联网、网络管理中心、信息中心和智能处理中心等。网络层会感觉到

认知层获取的信息进行传递和处理，类似于人体结构中的神经中枢和大脑。

应用层是物联网的“社会分工”，与行业需求相结合，实现广泛的智能化。应用

该层是物联网与行业专业知识的深度融合，结合行业需求，实现行业智能化。

我国物联网产业发展应坚持“典型应用为先导，智能处理为重点”

根据政策，物联网本身目前还不能呈现为整体形态，而是基于本地和行业应用。

过去、未来物联网的主要发展特点是对获取的海量、冗余信息进行智能处理、智慧化

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应用是关键。只有把握好以上两个关键点，才能从现阶段和未来阶段把握我国物联网的发展。

发展机会。

2、物联网竞赛技术方案介绍

本次比赛，我们为每个参赛队伍提供了一套基本的比赛装备。比赛套件提供

基本传感器模块、无线传感器网络通信模块、嵌入式网关和计算机服务器参考软件

等待。套件格式如下图所示：

物联网竞赛套件

基于该套件，可以实现基本的物联网网络框架，并在物联网的感知层实现无线组网。

或现场总线实现各种物理量的传感采集和反馈控制，数据通过网络汇聚到服务

服务器，然后服务器通过互联网或3G网络实现广域数据发布，并与各种终端进行通信，包括

包括手机实现智能交互和管理。

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物联网竞赛套件网络框图

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简化的物联网竞赛套件网络框图

本次物联网大赛，我们强调“创新应用”为导向，我们提供的套件已经达到

提供了感知层和网络层的基本功能，但应用层没有限制。参赛队伍需要发挥自己的想象力和创新精神。

力创造创新的物联网应用。而且，感知层和网络层之间的接口是开放的，因此不同的参赛团队可以

您可以根据应用需求扩展自己的接口和设备。为了让参赛队伍投入更多的时间和精力

在“创新应用”中，我们还提供更多扩展接口参考设计和技术支持。

3. 物联网竞赛套件模块介绍

1. 传感模块

基本传感器接口模块包含在竞赛套件中：

(1)电流传感器：范围：0A～+2A；分度：0.01A；

(2)电压传感器：范围：-20V～+20V；分度：0.01V；

(3)温湿度传感器：温度范围：-20℃～+130℃；分度值：0.1℃；湿度

测量范围：0～100%，分度：0.1%

（4）继电器控制：3组24VAC/DC@0.5A长开触点，带瞬时电压抑制

(5) 串口控制：1组，DB9公头连接器，1200至115K波特率，支持双向RS-232

通讯，支持RTS/CTS硬件握手和奇偶校验。现场总线传感器可扩展

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或者RFID读卡器等。

(6) D/A输出传感器：范围：0V～+10V；分度：0.01V；双电路。可以直接

控制调光设备等

同时还提供以下模块的参考设计和技术支持：

(1) 触摸力传感器：范围：-50N～+50N；分度：0.01N；

(2)照度传感器：范围：0~10000lx，分度：1lx

(3)压力传感器：范围：0kPa~700kPa；分度：0.1kPa

(4)超声波传感器：范围：80mm~500mm；刻度：1mm

(5)酒精浓度传感器：范围：1~100；毕业：1

(6)心电图传感器：测量范围：-5mV～+5mV，用于生成心电图曲线，可清晰显示

显示人体的P波、QRS波、T波、U波

(7) 光栅传感器：分度10μS；用于测量遮光时间； （由 CORTEX-M3 处理

服务器扩展实现）

（8）红外控制：3组，独立IR红外控制输出； （由 CORTEX-M3 处理器扩展

发展）

2.无线传感器网络通信模块

该套件包含 4 个无线传感器网络通信节点和一个无线网络协调器。传感器网络主芯片采购

采用TI的CC2530实现，2.4G载频，拉杆天线，可用电池或直流电源供电

电。

B：传感模块 A：无线节点模块

C电源板