认知实习---实习报告

《物联网工程》认知 实 习 报 告

学生姓名： 王亮 所属班级： 16物联网G1班 所在系部： 信息学院 指导教师： xxx 实习时间： 2017 年5月 29 日 至2017 年 6月 9 日 1

一、认知实习目的 1. 使学生全面了解物联网的含义及原理，了解物联网的核心技术，了解企业对物联网专业人才的基本素质和技术能力要求。 2. 重点培养学生的团队精神和协作意识，提高其口头和书面的沟通能力。 3. 使学生掌握快速学习新知识、新技术方法，培养良好的分析问题和解决问题的能力。 4. 使学生掌握物联网技术的基本思维方法和研究方法；具有良好的科学素养和一定的工程意识；具有终身学习意识以及运用现代信息技术获取相关信息和新技术、新知识的能力。

二、认知实习任务 1、专业整体结构认知教育（2小时） 1.1 物联网工程专业的培养目标 1.2 物联网工程专业知识结构图解析 1.3 物联网工程课程体系 1.4 物联网工程专业实践教学体系 1.5 从事目前物流网行业的工作必须掌握哪些专业知识、能力、素质或关键性课程 2、物联网专业网络课程认知教育 2.1 专业网络技术课程体系认知教育 2.2 网站建设和多媒体技术体系认知教育 2.3 专业数理学基础体系认知教育 2.4 英语及专业英语体系认知教育 2.5 计算机硬件知识体系认知教育 2.6 数据库管理系统知识体系认知教育 2.7 软硬件编译技术认知教育 3、专业热点研究领域认知教育（2小时） 3.1 感知层领域（传感器、射频识别技术） 3.2 无线传输网络领域（ZIGBEE技术、蓝牙技术和WIFI技术） 3.3 应用领域（智能家居、智能交通等） 4、通过认知实习，总结收获，编写实习报告书。 2

三、实习认知 一、物联网专业培养目标 本专业培养德、智、体全面发展，适应我国物联网在城市化进程建设中的应用需要，掌握数学和其他相关的自然科学基础知识以及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，具有较强的专业应用能力和良好的外语应用能力，能胜任物联网相关技术的研发及物联网应用系统规划、分析、设计、运行维护等工作,具有“健全人格+复合知识+实践能力”素质的应用技术型人才。 二、物联网技术 1．感知层 感知层包括二维码标签和识读器、RFID标签和读写器、摄像头、GPS、传感器、M2M终端、传感器网关等，主要功能是识别物体、采集信息，与人体结构中皮肤和五官的作用类似。感知层位于物联网三层结构中的最底层，其功能为“感知”，即通过传感网络获取环境信息。感知层是物联网的核心，是信息采集的关键部分。 对我们人类而言，是使用五官和皮肤，通过视觉、味觉、嗅觉、听觉和触觉感知外部世界。而感知层就是物联网的五官和皮肤，用于识别外界物体和采集信息。感知层解决的是人类世界和物理世界的数据获取问题。它首先通过传感器、数码相机等设备，采集外部物理世界的数据，然后通过RFID、条码、工业现场总线、蓝牙、红外等短距离传输技术传递数据。感知层所需要的关键技术包括检测技术、短距离无线通信技术等。 一些感知层常见的关键技术如下： ① 传感器：传感器是物联网中获得信息的主要设备，它利用各种机制把被测量转换为电信号，然后由相应信号处理装置进行处理，并产生响应动作。常见的传感器包括温度、湿度、压力、光电传感器等。 ② RFID：RFID的全称为Radio Frequency Identification，即射频识别，又称为电子标签。RFID是一种非接触式的自动识别技术，可以通过无线电讯号识别特定目标并读写相关数据。它主要用来为物联网中的各物品建立唯一的身份标示。 对于目前关注和应用较多的RFID网络来说，附着在设备上的RFID标签和用来识别RFID信息的扫描仪、感应器都属于物联网的感知层。在这一类物联网中被检测的信息就是RFID标签的内容，现在的电子（不停车），收费系统（Electronic Toll Collection，ETC）、超市仓储管理系统、飞机场的行李自动分类系统等都属于这一类结构的物联网应用。 2. 网络层 3

2.1 传感器网络 传感器网络：传感器网络是一种由传感器节点组成网络，其中每个传感器节点都具有传感器、微处理器、以及通信单元。节点间通过通信网络组成传感器网络，共同协作来感知和采集环境或物体的准确信息。而无线传感器网络（Wireless Sensor Network，简称WSN），则是目前发展迅速，应用最广的传感器网络。 通过无线方式解决数据在网络之间的传输质量的协议称为无线传输协议。为了保证终端无线传输中的数据安全，无线传输协议起到了至关重要的作用。 常见的一些无线技术有红外线、蓝牙、GPRS、CDMA1X等。 2.2 WiFi WiFi的全称是wireless Fidelity（无线保真），又称IEEE802.11b标准，最大的优点是传输速率高，可以达到11mbps，有效距离比较长，同时与802.11的设备兼容，WiFi无线保真技术属于办公室与家庭使用的短距离无线技术，使用频段是2.4GHz附近的频段，可以使用的标准有两个即802.11ay与802.11b,802.11g是802.11b的继承。 2.3 红外技术 红外技术也是一种无线通信技术，可以进行无线数据的传输。 特点是：红外传输是点对点的传输方式，无线，不能离得太远，要对准方向。不能穿墙与障碍物，几乎无法控制信息传输的进度。802.11 物理层标准中，除了使用2.4GHz频率的射频外。还包括了红外的有关标准。IrDA(The InfraredData Association)红外数据协会，IrDA1.0 支持最高115.2kbps的通信速率。IrDA1.1 支持到4Mbps。该技术基本上淘汰，被蓝牙和更新的技术代替。 2.4 ZigBee ZigBee是一种新兴的短距离、低功耗、低速率的近距离的无线网络技术。 ZigBee的基础是IEEE802.15.4，这是IEEE 无线个人区域工作组的一项标准。但IEEE 802.15.4仅处理低级MAC 层和物理层协议，所以ZigBee 联盟对其网络层和API 进行了标准化同时联盟还负责其安全协议、应用文档和市场推广等。 Zigbee的技术特点有如下几点： ① 低功耗 在低耗电待机模式下，2节5号干电池可支持1个节点工作6~24个月，甚至更长。这是Zigbee的突出优势。相比较，蓝牙能工作数周、WiFi可工作数小时。 ② 低成本 通过大幅简化协议（不到蓝牙的1/10），降低了对通信控制器的要求，按预测分析，以8051的8位微控制器测算，全功能的主节点需要32KB代码，子功能节点少至4KB代码，而且Zigbee免协议专利费。 4

③ 低速率Zigbee工作在250kbps的通讯速率，满足低速率传输数据的应用需求。 ④ 近距离传输范围一般介于10～100m之间，在增加RF发射功率后，亦可增加到1~3km。这指的是相邻节点间的距离。如果通过路由和节点间通信的接力，传输距离将可以更远。 ⑤ 短时延Zigbee的响应速度较快，一般从睡眠转入工作状态只需15ms，节点连接进入网络只需30ms，进一步节省了电能。相比较，蓝牙需要3~10s、WiFi需要3s。 ⑥ 高容量Zigbee可采用星状、片状和网状网络结构，由一个主节点管理若干子节点，最多一个主节点可管理254个子节点；同时主节点还可由上一层网络节点管理，最多可组成65000个节点的大网。 ⑦ 高安全Zigbee提供了三级安全模式，包括无安全设定、使用接入控制清单(ACL)防止非法获取数据以及采用高级加密标准(AES128)的对称密码，以灵活确定其安全属性。 2.5 蓝牙 蓝牙以无线LANs 的IEEE802.11 标准技术为基础。应用了“Plonkandplay”的概念(有点类似“即插即用”)，即任意一个蓝牙设备一旦搜寻到另一个蓝牙设备，马上就可以建立联系，而无需用户进行任何设置，因此可以解释成“即连即用”。蓝牙技术有：成本低，功耗低、体积小，近距离通信，安全性好的特点。 2.6 WHDI WHDI的全称是“Wireless Home Digital Interface”，即无线家庭数字接口。该技术基于WHDI自主技术标准，工作在5GHz频段，可以达到30米范围内穿墙的信号传输。其带宽为3Gbps,可以实现无损、无压缩的高清信号的传输。 WHDI标准最大的特点是规定了延迟小于1ms，同时对HDMI接口保持完整的兼容。低延迟可以保证用户进行娱乐体验时保持良好的影音同步，以及没有延后的操作体验。同时可以达到较远的传输距离，并且具备一定的穿墙能力。 WHDI技术目前可以实现1920×1080的无损视频传输，以及7.1声道的PCM高清音频传输，同时还提供了一个100k的回传通道，用于HDCP控制协议的通信。未来WHDI技术还将升级到对4K2K分辨率的支持。可以说，WHDI是目前被业界看好的无线高清传输技术之一。 3. 应用层 应用层是物联网和用户（包括人、组织和其他系统）的接口，它与行业需求结合，实现物联网的智能应用。应用层位于物联网三层结构中的最顶层，其功能为“处理”， 5

即通过云计算平台进行信息处理。应用层与最低端的感知层一起，是物联网的显著特征和核心所在，应用层可以对感知层采集数据进行计算、处理和知识挖掘，从而实现对物理世界的实时控制、精确管理和科学决策。 应用层需要完成数据的管理和数据的处理；仅仅管理和处理数据还远远不够，必须将这些数据与各行业应用相结合。 ① 智能家居： 智能家居是以住宅为平台，利用综合布线技术、网络通信技术、 安全防范技术、自动控制技术、音视频技术将家居生活有关的设施集成，构建高效的住宅设施与家庭日程事务的管理系统，提升家居安全性、便利性、舒适性、艺术性，并实现环保节能的居住环境。 智能家居是在互联网影响之下物联化的体现。智能家居通过物联网技术将家中的各种设备（如音视频设备、照明系统、窗帘控制、空调控制、安防系统、数字影院系统、影音服务器、影柜系统、网络家电等）连接到一起，提供家电控制、照明控制、电话远程控制、室内外遥控、防盗报警、环境监测、暖通控制、红外转发以及可编程定时控制等多种功能和手段。与普通家居相比，智能家居不仅具有传统的居住功能，兼备建筑、网络通信、信息家电、设备自动化，提供全方位的信息交互功能，甚至为各种能源费用节约资金。 ② 家庭自动化： 家庭自动化系统指利用微处理电子技术，来集成或控制家中的电子电器产品或系统，例如：照明灯、咖啡炉、电脑设备、保安系统、暖气及冷气系统、视讯及音响系统等。家庭自动化系统主要是以一个中央微处理机接收来自相关电子电器产品（外界环境因素的变化，如太阳初升或西落等所造成的光线变化等）的讯息后，再以既定的程序发送适当的信息给其它电子电器产品。 家庭自动化是智能家居的一个重要系统，在智能家居刚出现时，家庭自动化甚至就等同于智能家居，今天它仍是智能家居的核心之一，但随着网络技术有智能家居的普遍应用，网络家电/信息家电的成熟，家庭自动化的许多产品功能将融入到这些新产品中去，从而使单纯的家庭自动化产品在系统设计中越来越少，其核心地位也将被家庭网络/家庭信息系统所代替。 ③ 家庭网络： 这个家庭网络和纯粹的“家庭局域网”分开来， “家庭局域网/家庭内部网络”这一名称，它是指连接家庭里的PC、各种外设及与因特网互联的网络系统，它只是家庭