物联网综合管理系统（精选8篇）
0 引 言
当前，全球经济逼近二次探底的边缘，新一轮的工业革命呼之欲出。有专家指出，在新一轮的工业革命中，信息是最核心的要素，信息革命是新一轮工业革命的骨架和灵魂。为了推动工业化发展进程，必须把信息和物理世界相互融合，物联网就是一个很好的例子[1]。
物联网被称为继计算机、互联网之后，世界信息产业的第三次浪潮，并受到各国政府、学术界和工业界的广泛重视。它通过传感器把互联网和物理世界连在一起，用信息的“力量”使物理的世界产生变革，推动社会工业化的发展。
物联网体系包含三层架构，即感知层、网络层和应用层[2]。感知层包括传感器等数据采集设备以及数据接入到网关之前的传感器网络;网络层是实现各种通信网络与互联网的融合，将物体接入信息网络，随时随地进行可靠的信息交互和共享;应用层是指利用各种智能计算技术，对海量的跨地域、跨行业、跨部门的感知数据和信息进行分析处理，提升对物理世界、经济社会各种活动和变化的洞察力，实现智能化的决策和控制。图1所示是物联网的三层结构图。
图1 物联网的三层结构
目前，物联网产业发展十分迅速，各个运营商和集成商也是站在更高的角度，集中力量开发物联网管理平台。尽管关于平台的研究都有一些成果，但是，这些平台存在平台多样、标准不统一、缺乏创新等问题，严重制约着物联网的发展。本文针对以上问题，提出了一种自主创新的通用型物联网综合信息管理平台的体系结构，以适应广泛的传感节点和不同的行业应用，实现对网络资源的统一管理，使物联网的应用更加普遍和灵活，提升我国在物联网领域的竞争力。
1 物联网平台的研究现状
现阶段国内外物联网平台的研究主要存在以下一些问题：
第一是应用广泛，导致平台多样而不统一。物联网的应用多种多样，每一个应用对应一个不同的平台，从而导致关于物联网平台的研究多数局限在某个具体的应用领域[3]，例如物流行业、智能楼宇、路灯管理等，而没有考虑适用于各行业的物联网的整体架构。
第二是技术标准不统一。现阶段，物联网应用技术主要包括基于RFID技术的应用、基于传感网络的应用、M2M应用和“两化融合”等相关应用[4]。对于每一类应用，使用的硬件和软件技术各不相同。RFID相关应用主要是利用射频识别技术和传感网络，以及用于传感器、传感网以及采集信息的嵌入式系统;M2M主要是基于有线长距离和无线长距离两种通信方式的应用;“两化融合”是自动化和信息化的融合，主要依赖于有线短距离通信，以现场总线为主作为“最后一公里”连接，然后并入IP网。这种情况就导致了物联网发展相互分离，不能进行资源的有效整合，浪费人力、物力和财力，与经济节约型社会的发展背道而驰。
第三则是管理平台的可参考模型存在弊端。目前，还没有一个规范化的物联网体系架构模型。对于现阶段可以参考的管理平台体系结构来说，在国外，欧盟的EPC global主要针对物流仓储的物联网应用模型[5]，具有一定局限性，不能广泛应用于其他领域;而国内目前的管理平台也存在一些问题，很多都是借鉴国外已有的平台进行各自为主的行业开发，缺乏创新性，参考价值不大。
由于物联网平台的体系架构是指导具体应用系统设计的首要前提，因此，建立一个具有框架支撑作用的体系架构至关重要。
2 物联网的网络结构及其特点
物联网要连接和服务的对象是末端设备和各种资产，包括各种基于微处理器做成的应用系统、各种智能卡或RFID卡，以及安装在机器上的传感器等。这些设备相互连接组成传感器网，传感器网作为末端的信息采集者将信息发送给网络，是一种可以快速建立，不需要预先存在固定的网络底层构造的网络体系结构。
物联网，特别是传感网中的节点可以动态、频繁地加入或者离开网络，它们不需要事先通知，也不会中断其他节点间的通信。网络中的节点可以高速移动，从而使节点群快速变化，节点间的链路通断变化频繁。传感器网络的这些使用上的特点，导致物联网或者是传感网具有如下特点[6]：
(1) 网络拓扑变化快;
(2) 传感器网络难以形成网络的节点和中心;
(3) 传感器网络的作用距离一般比较短;
(4) 传感器网络数据的数量不大;
(5) 物联网网络对数据的安全性有一定的.要求;
(6) 网络终端之间的关联性较低。
为了有效地进行传感设备和节点的管理，将物联网要管理的终端设备或资产看做网络中的网元，并利用通用网管的思想对设备进行信息管理[7]，按照OSI的定义，网络管理主要包括故障管理、配置管理、性能管理、安全管理和计费管理等五个功能域[8]，其具体示意图如图2所示。
物联网是指将装置于各种物品上的传感信息通过与互联网结合而形成的巨大网络。物联网由感知层、网络层和应用层组成。通过感知和传输技术实现物物和物人相连, 通过信息采集、传输、分析、处理和决策完成信息到知识再到处理的智能化, 从而达到解决问题的目的。通常装置于物品上提供传感信息的技术和设备包括:射频识别技术 (RFID) 、红外感应器、全球定位系统、激光扫描技术等。物联网的目的是让所有的物品能够远程被感知和被控制, 并与现有的网络连接在一起, 形成一个更加智慧的生产和生活体系。IBM把物联网称为“智慧的地球”, 而在国内, 物联网是“感知中国”。国家物联网标准联合工作组于2010年6月8日成立, 《上海推进物联网产业发展行动方案 (2010-2012年) 》也在世博前推出。
2 综合布线系统进入物联网的必要性
综合布线系统经过近20年的发展, 为大楼通信及智能化的应用带来了不可磨灭的贡献, 大量的综合布线系统已被安装在大楼里, 虽然综合布线系统为大楼贡献了智能化的基础, 但其自身的智能化管理却被遗忘。随着时间的推移和系统的变换, 尤其随着综合布线系统便于跳接的功能的发挥, 负责线路管理的网管人员面临许多综合布线及网络“综合症”, 令网管人员头痛不已, 同时综合布线系统的管理远远落后于时代的脚步。主要存在以下问题:
(1) 远程化管理问题:综合布线系统的特点是应需而变, 管理、调整方便, 但实际上管理人员必须在现场才能完成, 没有实现远程化管理。
(2) 集中管理问题:集中管理也困扰着跨国或跨地区企业。通常公司或机构总部需对下属的异地机构进行有成效的管理, 但是, 传统综合布线系统是无法实现跨地区管理的, 从而使管理人员频频出差, 效率低下。
(3) 安全性问题:无法及时发现非授权的插拔跳线、信息点改动, 无法及时发现非授权电脑接入网络从而造成信息泄露, 即使发现非授权操作也无法及时定位和跟踪。
(4) 文档管理问题:管理人员对综合布线系统的每次跳接和调整必须修改文档, 由于传统文档无论纸质的或电子表格的都必须由人工完成, 时间一长文档涂改得无法查询, 不知所云。如果管理人员再发生变换, 更使后来者无法快速接手系统。
(5) 端口识别问题:随着时间的推移, 传统标签容易脱落和褪色, 造成管理人员无从查找端口, 不敢乱动跳线。在不得不调整端口时, 管理人员不得不把跳线抽出来, 查找对应的端口。重新连接时, 有时不得不采取飞线, 久而久之, 机架混乱不堪, 操作中其他端口容易脱落, 脱落后无从查找。
(6) 用户管理问题:通常网管人员把IP地址与端口MAC地址绑定在一起来管理用户, 但即使这样, 管理人员还是无法快速确认设备或端口的具体物理位置, 此问题是网管人员比较头痛的问题。在企业内部存在电脑黑客和入侵者时, 无法快速查明物理层的位置, 造成信息的丢失, 系统宕机, 浪费大量时间寻找入侵者, 有时候不得不逐台电脑查找。
(7) 资源管理问题:对于大型网络, 如大型校园网, 交换机端口无法确认是否有用, 新增人员不得不用新的端口, 而实际上有大量旧端口无人用, 造成交换机端口大量浪费。
(8) 高成本维护问题:对维护人员的要求非常高, 现场必须有专业人员, 还要配备复杂的手册程序, 人工错误概率高, 无法控制维护进程, 增加误操作的风险。
3 综合布线系统的物联网基本原理和构件
以上问题在综合布线系统应用中显得越来越突出, 为此, 耐威国际公司推出具有完全知识产权的MatrixTM智能物理层管理系统, 让综合布线管理进入物联网时代, 让综合布线系统实现智能化管理, 让管理人员能远程化感知其所管理的综合布线系统。
MatrixTM系统由以下部件构成:
(1) 感应层
包括:电子标签或带电子标签铜缆电子配线架, 带感应系统智能铜缆跳线, 电子标签或带电子标签光缆电子配线架, 带感应系统智能光纤跳线。如图1所示。
电子标签为带感应系统的贴条, 满足旧综合布线系统的升级改造需要。
带电子标签的电子配线架包括铜缆电子配线架和光纤电子配线架, 传输性能同传统配线架相同, 铜缆部分包括超5类、6类、6A等;光纤部分包括LC、SC等接口;电子标签具有LED灯指示功能, 能接受来自网络扫描仪的指示信号, 并点亮LED指示灯;定时对端口进行扫描, 并把扫描信息发送到网络扫描仪, 最后同数据库数据进行比对, 以判别端口连接是否正确。
智能跳线通过探针能自动检测端口连接信息, 包括铜缆智能跳线和光纤智能跳线。如图2所示。
(2) 网络层
物理层设备为网络扫描仪, 主要执行管理员通过系统发送来的指令, 如各种工作单;定期对其所管理的端口进行扫描, 并把扫描信息返还给服务器;实现端口信息或服务器指令的现场显示 (小液晶屏显示) ;可以通过以太网或CAN总线进行堆叠或与服务器连接。
(3) 应用层
综合布线物联网应用主要通过管理软件实现, 此软件基于Windows2003系列操作系统;采用SQL server数据库;采用B/S结构, 操作简单方便;实现远程登陆操作;实现多点的集中管理;图形化操作, 中文化界面。如图3所示。
4 MatrixTM物联网系统主要功能
耐威公司MatrixTM系列物联网电子感应系统主要功能有:
(1) 远程化集中管理
EPS MatrixTM系统具备远程管理功能, 无论管理人员在什么地方, 只要有条件接入到系统中就可以对系统进行管理, 大大方便管理人员的管理。对一些有分支机构的用户, 可实行由总部集中管理, 从而省却分支机构的管理人员。
(2) 文档自动生成
管理人员在对端口进行跳接时, 感应信号自动传输到与之联动的管理服务器上, 系统自动对位于管理服务器上的文档作相应的修改。
(3) 历史记录随意查询
系统软件具有查询历史记录功能, 使管理人员对端口变动历史一清二楚, 从而为人事部门辅助提供人员的变动历史数据。当然, 为了避免数据库的无限增大, 其历史数据保留周期可以由管理人员设定。
(4) 端口LED指示灯引导
在EPS MatrixTM系列电子配线架每个端口上有LED指示灯。管理人员在服务器端发出修改指令后, 现场配线架端口的LED指示灯会指引管理人员如何跳接端口。
(5) 交换机端口管理清晰
由于有效的端口管理, 使端口和用户完全一一对应, 从而能100%利用交换机端口, 节省设备成本。
(6) 非法线路破坏自动报警
在综合布线系统中, 跳线是最容易被破坏的, EPS MatrixTM系统具备链路中断自动报警并自动显示中断位置的功能。
(7) 其他
◆与网管软件配合, 对IP地址和端口的MAC地址准确匹配定位, 在网络遭受黑客攻击或网络中某台电脑遭受病毒感染时通过其IP与MAC地址的比对, 能迅速定位端口, 从而准确找到位置;
◆与CAD图对接, 能对各信息点准确定位, 报警时使信息点闪烁, 并出现在CAD图上;
◆对接入系统的设备安装归类进行资产统计。
5 典型案例
广东发展银行是美国花旗银行占主要股份的股份制银行, 其杭州分行是其所有分行中业务最好的分行, 为此广东发展银行专门在杭州市最繁华地段建造了高度智能化的浙江广发大厦, 负责整个浙江地区的业务并与综合的及时沟通, 为了应对日益繁重的IT线缆管理, IT部门在浙江广发大厦建造时就考虑采用带电子标签的智能物理层管理系统即电子配线系统, 并逐步实现全省统一管理。最后, 采用了耐威公司的MatrixTM物理层管理系统。本系统管理的范围包括浙江广发大厦、数据交换中心、理财中心、各营业网点、各地市支行等。目前电子配线系统接近4000用户, 并不断在扩大。本系统为杭州分行带来明显的实用效果, 并节省人力成本。目前只要一个管理人员, 无论他在何处, 只要能接入其网络, 他就能对全省的网络线路实现即时有效管理。
项目介绍：随着老龄化社会的加速来临，我国养老问题日益浮出水面。江苏晓山信息产业股份有限公司创新推出“社会福利中心物联网综合管理系统”，合离床监控、人员定位、无线呼叫、生命体征监护等子系统。该系统成功应用于无锡市滨湖区社会福利中心，成为国内首家搭载物联网技术的养老机构，实现了向智能化、候鸟式管护的高覆盖发展。
引言
“十二五”时期，随着第一个老年人口增长高峰到来，我国人口老龄化进程将进一步加快。从2011年到2015年，全国60岁以上老年人将由1.78亿增加到2.21亿，平均每年增加老年人860万：老年人口比重将由13.3%增加到16%，平均每年递增0.54个百分比。老龄化进程与家庭小型化、空巢化相伴随，与经济社会转型期的矛盾相交织，社会养老保障和养老服务的需求将急剧增加。
滨湖区社会福利中心是滨湖区一号民心工程，一期项目总投资3.5亿，建筑面积63220平方米，床位1250张，是面向全区三无对象、失智失能、低保等困难老人及其他有养老需求老年朋友的一所综合性福利机构。
智慧科技、服务养老，滨湖区社会福利中心物联网综合管理系统通过多种物联网技术、地理信息技术，实现对福利中心老人的智能监测和管理，为老人提供智慧照看服务。同时本系统的使用减少了大量的巡查工作量，降低医护人员工作强度，提供新的老人安全保证措施。
技术特性与功能
本系统通过物联网技术，实现对福利中心老人的离床监测、人员定位、应急呼叫等功能，详细如下：
人员定位系统
通过无线识别技术，实现对老人的定位，实时了解老人当前的位置，方便在福利中心园区的任何角落快速找到目标，防止老人发生意外事故；对特殊区域，如果老人误进入，系统自动报警；对特殊人群（痴呆、智障等），定制特殊的定位卡片放置于老人的服装里以防卡被丢失和损坏。
同时也实现对福利中心工作人员的定位，实时查看工作人员当前位置，方便快速寻找人员，加强医护人员的管理。
生命体征监测系统
通过床垫式生命体征监测床垫，实现包括心率、呼吸、体动等生命体征数据实时检测，定时采集老人的生命体征信息和离床信息，通过有线或者无线方式发送数据到后台管理系统。当发生异常时（呼吸急促、心跳加快、心跳骤停、体动频繁），后台监控管理系统自动报警，提示医护人员前往照看。对全护理老人，当发生老人掉床时，系统及时报警，避免冻伤等事故的发生。
基于长期采集的生命体征信息，实现对老人身体健康状况的分析和预测，包括睡眠质量、起床频次、心率变化等。
无线呼叫系统
无线呼叫系统实现佩戴定位卡或者腕带的老人在园区发生意外或者需要帮助时发出报警信息，福利中心值班护士通过护士工作站或者移动终端收到报警信息，第一时间响应报警并前往救助。
离床监控系统
实现对需要特殊护理的每个床位进行24小时监控，检测病人是否离床。如果老人在警戒时间内老人独自活动，离开病床超过规定时间（例如5分钟或者10分钟），后台管理系统即发送报警信息，提醒看护人员及时前往照看。
技术创新点
本项目研究所取得的技术创新点主要包括以下部分：
（1）基于微动传感技术的生命体征监测床垫在智慧养老中的应用，具有安全、使用方便、功能新颖等特点，产品获得实用新型专利。
（2）基于压力传感技术的离床监测感应器，根据福利中心的床进行定制，实现内嵌安装，安全、美观、精度高，避免老人故意损坏，产品获得实用新型专利。
（3）基于地理信息技术建设的后台监控管理系统实现自动的异常报警，以声音、特别警示图片的方式发出报警信息，多个值班台可同时接收到报警信息，保证报警信息能被接受和处理。项目实施情况
滨湖区社会福利中心自2013年6月份开始安排老人入住，目前已经入住200多位老人。社会福利中心物联网综合管理系统同期试运行，实现了医护人员以及管理人员可随时快速查找和定位老人，夜间查看老人们的在床情况，实时监测老人的生命体征状态（如图1）。通过本系统的使用，智能化福利中心的管理，减少了护理人员巡房的频次，降低劳动强度。物联网技术的使用为老人提供更精细化的服务，为老人的安全保障提供新途径。
经济效益和社会效益
经济效益
基于物联网技术的社会福利中心物联网综合管理系统的应用，智能化福利中心的管理，减少巡房人员和医护人员数量，节省福利中心的人力成本。同时，为老人提供更精细化、更安全的服务，将吸引更多的老人入住福利中心。
社会效益
物联网技术的应用，让福利中心的老人们享受到科技带来的智慧服务，让老人家人感受到科技带来的便利，通过各种媒介的宣传，让大家了解到物联网技术在养老机构中的作用。本系统已成为物联网技术在机构养老行业的典型应用，将对我国各类养老机构信息化建设的发展起到推动作用。同时本系统的建设将带动相关物联网产品、软件服务业的发展，提供相关就业岗位。
第一章 总则
第一条
为了促进我国物联网健康发展，充分发挥财政资金的引导和扶持作用，规范物联网发展专项资金（以下简称专项资金）的管理，根据财政预算管理规定，特制定本办法。
第二条
专项资金是由中央财政预算安排，用于支持物联网研发、应用和服务等方面的专项资金。
第三条
专项资金的使用应当突出支持企业自主创新，体现以企业为主体、市场为导向、产学研用相结合的技术创新战略，符合国家宏观经济政策、产业政策和区域发展政策，坚持公开、公正、公平的原则，确保专项资金的规范、安全和高效使用。专项资金鼓励和支持企业以产业联盟组织形式开展物联网研发及应用活动。
第四条
专项资金由财政部、工业和信息化部各司其职，各负其责，共同管理。
财政部负责专项资金的预算管理、项目资金分配和资金拨付，并对专项资金的使用情况进行监督检查。
工业和信息化部负责确定专项资金的支持方向和支持重点，会同财政部组织项目评审，确定项目支持计划，并对项目实施情况进行监督检查。
第二章 支持范围与方式
第五条
专项资金的支持范围包括物联网的技术研发与产业化、标准研究与制订、应用示范与推广、公共服务平台等方面的项目。
第六条
项目申报单位应当具备以下资格条件：
（一）在中华人民共和国境内注册的独立法人；
（二）财务管理制度健全，会计信用和纳税信用良好；
（三）财务状况良好，具备承担项目的财务投资能力；
（四）专业技术人员不少于15人，其中高级职称不少于5人；
（五）拥有相应的专利、软件著作权或省部级以上认定的科技成果等研发成果，以及具有相应的市场应用基础。
第七条
项目申报单位应同时提供下列资料：
（一）法人执照副本及章程（复印件并加盖单位公章）；
（二）项目可行性研究报告；
（三）经会计师事务所审计的上一会计报表和审计报告（复印件并加盖单位公章）；
（四）相应的专利、软件著作权或省部级以上认定的科技成果等证明材料，以及已开展的市场应用方面的证明材料（复印件并加盖单位公章）；
（五）其他需提供的资料。
第八条
专项资金的支持采用无偿资助或贷款贴息方式。申请专项资金的项目原则上只采用一种支持方式。
无偿资助方式主要支持以自有资金为主投入的项目，贷款贴息方式主要支持以银行贷款为主投入的项目。原则上，技术研发、标准研究与制订、公共服务平台类项目，以无偿资助方式为主；产业化、应用示范与推广类项目以贷款贴息方式为主。
第九条
无偿资助额度或贷款贴息比例，由财政部根据专项资金预算安排及项目指南确定。
第十条
已通过其他渠道获取财政资金支持的项目，专项资金不再予以支持。
第三章 专项资金的申请与审核
第十一条
专项资金采取项目管理方式。工业和信息化部会同财政部根据国家宏观经济政策、产业政策以及行业发展规划，组织研究编制项目指南，明确专项资金支持方向和支持重点。
第十二条
省级工业和信息化主管部门应会同同级财政部门根据项目指南，组织做好本地区项目的初审工作。
第十三条
省级财政部门应会同同级工业和信息化主管部门依据项目初审意见，将审核汇总后的项目推荐名单和申请材料上报财政部与工业和信息化部。
第十四条
中央管理企业直接向财政部与工业和信息化部申报，中央部门（单位）所属企业通过归口管理部门申报。
第十五条
工业和信息化部会同财政部建立专家评审机制，组织技术、财务、市场等方面的专家对申报项目进行评审或委托专业咨询机构进行评估。
第十六条
工业和信息化部会同财政部依据专家评审意见或专业咨询机构评估意见，研究提出项目支持意见。
第十七条
财政部根据项目支持意见，确定项目资金及支持方式，下达专项资金预算指标，并根据规定及时拨付资金。
第十八条
项目承担单位收到专项资金后，按国家统一的财务会计制度规定处理。
第四章 监督检查
第十九条
各级财政部门与同级工业和信息化主管部门应加强对专项资金使用情况和项目实施情况的监督检查，对专项资金使用情况和项目实施进展情况采取定期或不定期检查。
第二十条
中央级项目承担单位应在项目完成后3个月内向财政部、工业和信息化部报送项目完成情况及专项资金的使用情况；地方级项目承担单位应在项目完成后3个月内向省级财政部门与工业和信息化主管部门报送项目完成情况及专项资金的使用情况；省级财政部门会同同级工业和信息化主管部门于项目完成后6个月内向财政部、工业和信息化部报送项目完成情况及专项资金使用情况的总结报告。
第二十一条
对弄虚作假骗取专项资金、不按规定用途使用专项资金的单位，财政部依据《财政违法行为处罚处分条例》（国务院令〔2005〕第427号）的有关规定进行处罚，并取消三年
内的申报资格。项目因故中止（不可抗力因素除外），财政部将收回全部或部分专项资金。
第五章 附则
第二十二条
省级财政部门与工业和信息化主管部门可根据本地实际情况，比照本办法制定具体的实施办法。
第二十三条
本办法由财政部会同工业和信息化部负责解释。第二十四条
摘要：介绍了物联网及智慧农业系统的内涵，结合农业智能化生产的实际情况设计了智慧农业物联网架构，主要包括物联网感知层、物联网网络层和物联网应用层。同时，通过农产品疾病识别与治理系统，具体研究了物联网在智慧农业中的应用。
关键词：智慧农业系统；物联网；架构；疾病识别 0引言
我国是农业大国，传统农业在国际市场上的优势主要依赖于丰富的自然资源和低廉的劳动力成本。随着物联网等高新技术的发展，我国传统农业正在加快向现代农业转型，而智慧农业将成为现代农业未来发展的趋势。要建设智慧农业，就要依托物联网等先进的科学技术，大力推进农业科技创新，研究多功能、智能化、能推动农业生产力发展的农业科技成果，并及时地将科技成果转化为农业生产所需的技术产品，应用于农业生产的整个过程。
托普物联网指出：智慧农业系统是将全球定位系统、遥感、地理信息系统、人工智能等高新技术用于对农作物精确的管理方法。这种定位技术用于农业生产，主要是针对农田因土壤构成、肥力状况、作物生长情况等因素的差异而对种籽、化肥、除草剂和杀虫剂施用量提出的不同要求。在目前情况下，农民一般难以顾及这些因素，在同一地区不同条块的农田上使用等量的种籽和农用化学品，这除了用量过多而造成经济上的浪费之外，还导致了土壤中残余化学物质的积累和地下水资源的污染。物联网
物联网(The Intemet of Things，简称IOT)的概念是在1999年提出的，2005年国际电信联盟(ITu)发布的n’U互联网报告，对物联网做了如下定义：通过二维码识读设备、射频识别(RFID)装置、红外感应器、全球定位系统和激光扫描器等信息传感设备，按约定的协议，把任何物品与互联网相连接，进行信息交换和通信，以实现智能化识别、定位、跟踪、监控和管理的一种网络¨J。自2009年8月温家宝总理到中国科学院无锡高新微纳传感网工程技术研发中心(国家传感网工程中心、无锡物联网产业研究院)考察时提到“尽快建立中国的传感信息中心或者叫‘感知中国’中心”以来，物联网被正式列为我国5大新兴战略性产业之一。
物联网的体系结构如图1所示。它可分为3层：感知层、网络层和应用层。感知层相当于人体的皮肤和五官，主要用于识别物体，采集信息包括二维码标签和识读器、RFID标签和读写器、摄像头、传感器及传感器网络等。网络层相当于人体的神经中枢和大脑，主要用于信息传递和处理，包括通信与互联网的融合网络、物联网管理中心、物联网信息中心和智能处理中心等。应用层相当于人的社会分工，与行业需求结合，实现广泛智能化，是物联网与行业专用技术的深度融合旧。目前，物联网技术已经在智慧农业、智慧城市、智慧家居、智慧医疗、智慧交通和智慧物流等领域得到了广泛的应用。智慧农业
智慧农业是最近兴起的一个概念，目前国内外还没有一个公认的定义。中国农业大学李道亮教授认为：智慧农业是以最高效率地利用各种农业资源，最大限度地降低农业成本和能耗、减少农业生态环境破坏以及实现农业系统的整体最优为目标，以农业全产业、全过程智能化的泛在化为特征，以全面感知、可靠传输和智能处理等物联网技术为支撑和手段，以自动化生产、最优化控制、智能化管理、系统化物流和电子化交易为主要生产方式的高产、高效、低耗、优质、生态和安全的一种现代农业发展模式与形态13]。中国农业科学院周国民研究员认为：智慧农业是充分利用信息技术，包括更透彻的感知技术、更广泛的互联互通技术和更深入的智能化技术，使得农业系统的运转更加有效、更加智慧，以使农业系统达到农产品竞争力强、农业可持续发展、农业资源有效利用和环境保护的目标。
智慧农业系统主要内容包括：
1)通过各种无线传感器实时采集农业生产现场的温湿度、光照、CO：浓度等参数，利用视频监 控设备获取农作物的生长状况等信息，远程监控农业生产环境，同时将采集的参数和获取的信息进行数字化转换和汇总后，经传输网络实时上传到相关农业智能管理系统中；系统按照农作物生长的各项指标要求，精确地遥控农业设施自动开启或者关闭(如远程控制节水浇灌、节能增氧等)，实现智能化的农业生产。
2)利用RFID电子标签，搭建农产品安全溯源系统，加强农业生产、加工、运输到销售等全流程数据共享与透明管理，实现农产品全流程安全溯源，促进农产品的品牌建设，提升农产品的附加值。
3)组建无线传感器网络，开发智能农业应用系统，对空气、土壤、作物生长状态等数据进行实时采集和分析，系统规划农业产业园分布、合理选配农作物品种、在线疾病识别和治理、科学指导生态轮作。在未来的现代农业生产过程中，智慧农业的应用将更加广泛，农户将选择合适的农业生产智能化系统，以提高农产品产量，增加收益。
3智慧农业系统物联网架构
通常情况下，应用于智慧农业系统的物联网架构，可以按物联网感知层、物联网网络层和物联网应用层3个层次来设计，如图2所示。
1)物联网感知层主要由常见的传感器、RFID设备、视频监控设备等数据采集设备组成，实现将数据采集设备获取到的数据通过ZigBee节点、CAN节点等通讯模块传送至物联网智能网关，做到现场数据信息实时检测与采集。此外，上层应用系统下发的控制命令，通过物联网智能网关传送到继电器控制设备，远程控制农业设施的开关(如智能浇灌等)，实现农业生产环境的改善。
2)物联网网络层通过LAN，WLAN，CDMA和3G等的相互融合，实现现场数据信息和上层控制命令实时准确地传输与交互。
3)物联网应用层主要包括农业生产环境管理、农业生产过程管理、农业疾病识别与治理等农业应用系统，实现对由物联网感知层采集的海量数据进行分析和处理，以及对农业生产现场的智能化控制与管理。同时，为合理生产提供决策支持。
4智慧农业物联网应用案例
农产品疾病识别与治理系统已成为推动农业经济可持续发展的重要动力和保障农民收入的必要手段，本文以农产品疾病识别与治理系统为例，阐述物联网在智慧农业中的应用。系统结构如图3所示。
1)在联网感知层采用智能化传感器和视频监控设备，建立农业生产现场监控网络，采集现场农作物生长环境数据(如日照、温湿度等)和农作物生长状态图像数据，并通过ZigBee节点、WiFi节点、485节点等传送到物联网智能网关，对数据进行汇总和处理后，自动将数据上传到物联网网络层。
2)物联网网络层通过LAN，WLAN，CDMA和3G等的相互融合，将获取的数据信息传输到物联网的应用层。
3)在物联网应用层建设标准化的农产品病虫害数据库和远程专家诊断中心，将现场采集的数据信息与农产品病虫害数据库中的数据进行比对分析，从而识别出农作物的病虫害信息；对于一些不能通过比对数据库来识别的病虫害，则可以通过远程专家诊断中心进行诊断，精确地确定农作物的疾病，并给出最合理的治理决策。此外，通过病虫害预警，利用相关途径(如手机短信息等)向农户传递即将可能发生的病虫害信息，提醒农户进行及时的防治。同时，利用公共信息展示平台(如电子大屏等)实时显示农作物的相关信息，如生长环境的状况、生长状态、可能出现的病虫害和防治方法等信息，供农户进行参考。
5前景展望
物联网的发展为加快实现我国农业智慧化提供了前所未有的机遇，也必将深刻影响现代农业的未来。现阶段，我国在运用物联网来加快智慧农业的发展已经具备了一定的技术和产业化基础。但是，在智慧农业物联网关键技术和标准体系等方面仍存在着一些问题，解决这些问题需要政府、企业、科研部门及各个行业的共同努力。可以预见，在不久的将来，物联网必将会给农业领域带来革命性的变化。
参考文献：
[1]朱仲英．传感网与物联网的进展与趋势[J]．微型电脑应用，2010(1)：1—3． [2]石军．“感知中国”促进中国物联网加速发展[J]．通信管理与技术，2009(5)：1—3． [3]李道亮．物联网与智慧农业[J]．农业工程，2012(1)：1—7． [4]周国民．浅议智慧农业[J]．农业网络信息，2009(10)：5—7．
[5]徐丹．“智慧农业”路在何方[J]．中国高新技术企业，2012(2)：96—98．
[6]刘春红，张漫，张帆，等．基于无线传感器网络的智慧农业信息平台开发[J]．中国农业大学学报，2011，16(5)：151—156．
[7] 大唐电信．大唐电信智慧农业物联网解决方案[J]．通信世界，2011(16)：10．
一、智能农业概述
在农业生产过程中，农作物的生长与自然界的多种因素息息相关，其中包括大气温度、大气湿度、土壤的温度湿度、光照强度条件、CO2浓度、水分及其他养分等等。传统农业作业过程中，对这些影响农作物生长的参数进行管理，主要依靠人的感知能力，存在着极大的不准确性，农业生产也就成为一种粗放式管理，达不到精细化管理的要求。
随着科学技术的发展，伴随着城镇化改革的进行，在农业生产过程中，越来越多的劳动力被解放出来，劳动力成本不断增加，传统农业无法进一步的发展，也逐渐滞后于社会的发展。因此，对传统农业的要求在不断提高，将先进技术应用于农业将得到广泛推广，智能农业随之产生。
托普物联网指出所谓的智能农业，指的是将人工智能技术应用于农业领域的一项高新技术。智能农业系统覆盖了从影响农业生产的自然参数的采集，到利用知识推理和计算机技术进行参数分析，最终通过农业专家系统指导农业生产的整个生产管理链。智能农业主要涉及的关键技术包括检测技术、嵌入式技术、通信技术等。
也有人认为智能农业是指在相对可控的环境条件下，采用工业化生产，实现集约高效可持续发展的现代超前农业生产方式，就是农业先进设施与露地相配套、具有高度的技术规范和高效益的集约化规模经营的生产方式。它集科研、生产、加工、销售于一体，实现周年性、全天候、反季节的企业化规模生产；它集成现代生物技术、农业工程、农用新材料等学科，以现代化农业设施为依托，科技含量高，产品附加值高，土地产出率高和劳动生产率高，是我国农业新技术革命的跨世纪工程。
智能农业产品通过实时采集温室内温度、土壤温度、CO2浓度、湿度信号以及光照、叶面湿度、露点温度等环境参数，自动开启或者关闭指定设备。可以根据用户需求，随时进行处理，为设施农业综合生态信息自动监测、对环境进行自动控制和智能化管理提供科学依据。通过模块采集温度传感器等信号，经由无线信号收发模块传输数据，实现对大棚温湿度的远程控制。智能农业还包括智能粮库系统，该系统通过将粮库内温湿度变化的感知与计算机或手机的连接进行实时观察，记录现场情况以保证量粮库的温湿度平衡。
二、智能农业系统的优势特性：
（1）反馈控制
反馈控制是实现控制系统稳定、可靠及自动化的关键技术，智能农业系统在系统的架构上看，也必须是反馈控制系统，而且是负反馈控制系统，形成的是闭环控制。从农业参数的采集、处理到MCU调控，应该形成闭环负反馈系统，否则将失去智能化的特性，失去自动控制的特点。
（2）自主控制
自主控制指的是系统的控制核心具备自适应的调整能力，包括自学习能力和自整定能力。农业系统本身是一个非线性系统，其外在扰动和内在扰动无规律可言，在建立对这些无规律的参数实现调控的系统时，就需要使得其具备自主控制的能力，以实时处理非线性数据。
三、智能农业系统设计概述
为了对农业生产起到指导作用，智能农业系统需要对主要的农业生产影响因素进行监测和控制。整套系统主要利用传感器技术、通信技术及计算机技术实现其功能。利用传感器对不同的影响因素进行信号的采集，并做初步的处理后，通过无线通信技术传输到上位计算机中，由计算机进行数据的分析和管理，并经过时间上的数据积累，与农业专家一起，构建具备初步完善的专家数据平台，给农业生产带来指导性作用。同时，为了调节不适合农业作物生长的因素，仍然需要一套完备的下位机控制系统，实现被监测参数的调节和完善。智能农业系统整体组成框图如下图所示。
物联网智能农业系统所使用的传感器需要满足农业生产的要求，实现数据的实时采集。本系统采用的都是国外进口专业传感器，具有稳定性好、精度高等特点，在实际应用过程中，效果显著。通信部分则采用无线通信方式，农业基地的空旷性给无线通信的实现带来了便利，有线通信反而会对农业生产产生影响。M2M汇聚节点作为所有参数的集中点，采用了32位的ARM处理器来实现，采用了TINYOS操作系统进行资源的管理，性能更稳定。PC机上位机监测管理系统则利用目前较新的Silverlight组件来实现，.Net的应用更为完美。
四、智能农业关键技术
1.传感器：
低成本、环境适应性、可靠性、微功耗、安全性
频率选择、天线技术、低功耗技术、封装技术，定位与跟踪、防碰撞与安全技术等。
3.网络互联：
分布式传感器 → 汇聚节点，采用ZigBee，适于环境变化的多跳、自组织通信技术，互联网接入。
4.智能信息处理：
逻辑思维→
形象思维；知识工程；云服务；人机和谐；现代信息服务产业。
五、智能农业的应用领域
1.资源：农地整治重大工程监管；基本农田数量、等级、利用效率、环境质量网络化管理;农用水资源管理
2.环境：农田土壤、地表与地下 水环境、光热、小气候 3.生产：作物生产：土壤理化参数、水、肥、保、苗
设施农业: 生物环境控制与管理信息系统
养殖生产: 个性化生理、健康、喂养监测管理 2.RFID：
4.农产品与食品：产地环境、产品储存、物流、营销 5.农业装备：服务作业调度、工况监控、远程诊断服务
六、总结
可以说 , 现在每个 人 、 每个厂商 都身处物 联网 (Io T) 之中 , 而刚刚来 到 “ 去中心化 ” 的物联网 世界里 , 产业秩序 似乎有些 混乱 。 例如 ,在中国国 内市场 , 很多厂商 如BAT厂商 ( 百度 、 阿里巴巴 、 腾讯 ) 、 小米 、 美的 、 格力等都 在设计自 己的物联 网产品 ,建设自己 的生态系 统 ,而国外市 场有Thread联盟 、Zig Bee 3.0及低功耗组网 的蓝牙技 术等等 。
飞 卡 微 制 亚 区 务 展 级 理 东
飞思卡尔 微控制器 亚太区业 务发展高 级经理孙 东在他的 “ 开放式物 联网的应 用及未来 ” 主题演讲 中指出 , 不同的标 准体系和 差异化的 小系统是 推进物联 网社会发 展的阻碍 , 这就迫使 像飞思卡 尔这样处 于产业链 上游的芯 片厂商利 用自己深 厚的技术 积累 , 做一个开 放的平台 和系统 , 从而能够 兼容到各 种不同的 标准 、应用和场 景来给智 能家庭 、 个人医疗 和智慧家 电等物联 网实际应 用提供服 务 。
“ 因为飞思卡尔 相信 , 只有开放 协作才能 充分发挥 物联网的 真正潜力。 正因为如此,飞思卡尔与我们的 生态合作体系合作伙伴携手 ,整合各种硬件 、软件和服 务 ,并运用经 过市场反复验证的专业技术,帮助推动新一轮的创新。 ”孙东表示,“开放意味着不是所有的芯片都要我们自 己做 , 飞思卡尔 还联合Io T领域的细 分市场厂商合作开发一些产品,例如Wi Fi模块。 目前,市场对Wi Fi模块的需求比较大 , 我们正在利用我 们MCU产品优势和 国外 、 本土的Wi Fi芯片厂商积极合作,实现共同的发展。 ”
的确 , 飞思卡尔 正在围绕 着处理技 术为核心 搭建起开 放性特征 的物联网 开发平台 , “ 一体化盒 子 ( One Box ) ” 就是其主 推的开放 开发平台 。
我们知道,不同的应 用需要不 同的接入网关,例如目前市场中个人 医疗需要有个人医疗的网关 ,能源管理需要有能源管理的网关 ,而每套网关的内容提供商、运营机制和对接协 议都不一样。 并且目前市场上存在很多不同的 盒子 ,包括电视 机顶盒 、路由器和远程医疗接入的网关等,对用户来说选择也非常麻烦。
而飞思卡 尔的One Box开发平台 就能将所 有的盒子 合而为一 , 对于不同 的协议 、 不同的标 准可以很 好的支持 ,不论是能 源管理 、家庭自动 控制系统 、 安防系统 还是个人 医疗系统 ,都可以在 同一个平 台上实现 。 “ 一体化盒 子 ” 提供基于Java的从感知 层 ( 节点 ) 到传输层 ( 网关 ) 到应用层 ( 云端 ) 的全系列 开发平台 。 网关完成 两个主要 功能 : 一是协议 的转换 , 不同协议 标准的支 持 ; 二是同时 还能对传 统网关进 行加密 、 数据存储 。
“ 局域网里 我们支持 面向市场 所有的短距离无线通信标准,如蓝牙 、Wi Fi、Enocean, Wireless Mbus 等 。 WAN端可以支持光纤、电力线载波等。 在实际的 家庭应用 中 , 经常会存 在多种短 距离无线 通讯标准 共存的局 面 , 例如灯控 是ZLL, 摄像头是Wi Fi , 智能插座 也是Wi Fi的模式 , 无源开关是Enocean, 不同的通 讯标准需 要支持不 同通讯标 准的网关 , 而在飞思 卡尔的方 案中用一 个网关就 可以支持不同的制 式。 ”孙东指出 。
铁电存储 器 (FRAM)填补特殊 存储应用场景
在海量的固态存储技术已经非常广泛应用、云存储正在盛行的今天,铁电存储器(FRAM)凭借独特的技术特性满足了物联网应 用的特殊需求,从而使这种KB、MB量级的存储技术将开启一波快速上升的发展阶段。
拥有15年FRAM量产经验 的富士通 半导体 , 已经走在 技术与市 场的前列 。
富士通半 导体 ( 上海 ) 有限公司 市场部经 理蔡振宇 分享了FRAM产品在应用 中的独特 技术特性 优势 , 特别是FRAMRFID和认证FRAM方面众多 的创新应 用案例 , 对电子产 品的设计 具有很好 的创新启 发 。
富 通 导 ( 上 ) 有 公 市 部 理 振
由于掌握 着从FRAM的研发 、 设计到量 产及封装 的整个流 程 , 加上多年 的经验 , 富士通半 导体因而 能始终保 证FRAM产品的高 质量和稳 定供应 。 “我们的FRAM产品线相 当宽泛 ,容量从4Kb到4Mb,涵盖SPI和I2C串行接口、并行接口。 未来富士通半导体还会不断推出更多 新品,逐步实现大容量化。 我们已经在着手研发8Mb、16Mb的产品。 ”蔡振宇透露。
据悉 , 富士通半 导体的FRAM最开始是 以日本国 内应用为 主 , 后来逐渐 拓展至医 疗 、智能仪表 、工业自动 化设备等 多元化应 用领域 。 现在 , 富士通半 导体的FRAM主要包括 三大类 (单体FRAM、RFID和内嵌FRAM的认证芯 片 ) , 在很多产 业领域实 现了批量 应用 , 并促成了 大量的创 新应用案 例 。
采用串行 接口的FRAM可以替代EEPROM或串行闪 存 , 而采用并 行接口的FRAM产品可以 代替低功 耗SRAM或PSRAM (Pseudo SRAM)。 在封装方 面 , 目前FRAM基本可以 直接替换EEPROM,FRAM的封装和EEPROM的封装是 完全兼容 的 。
富士通半 导体内嵌FRAM的RFID产品相比 其单体FRAM产品是比 较新的 , 而市场上 常用的RFID产品嵌入 的是EEPROM。 与内嵌EEPROM的RFID产品相比 , 内嵌FRAM的RFID读写速度 快很多 , 并且其抗 辐射性比EEPROM高出不止 一个数量 级 。
“ 和目前常 用的EEPROMRFID相比 ,FRAMRFID的容量会 更大 。 市面上比 较多的RFID产品都是128b或是512b, 而客户有 往里面存 储更多信 息的需求 。 ”蔡振宇表 示 。
FRAM认证芯片 是FRAM的又一创 新应用 , 验证芯片 多应用于 电子器械 的与主机 (例如 : 打印机等 ) 相连的外 设 (例如墨盒 )的真假鉴 别 , 通过主机 与外设之 间的质询 - 响应 ( Challenge & Response ) 来进行验 证的 , 从而鉴别 出授权部 件或非授 权部件(真伪鉴别)。
未来数字 显示接口 走向 “All in one ”
以智能手 机为代表 的移动设 备一直备 受不能长 时间供电 的困扰 , 特别是当 向大屏幕 分享视频 内容时更 是如此 , 而硅谷数 模公司的Slim Port技术却彻 底解决了 这一难题 。 基于Display Port技术在 “ 一根线 ” 上的创新 , 内置Slim Port芯片的移 动设备可 以自由地 把视频内 容分享到 大屏幕 。
硅谷数模 半导体公 司市场总 监梁倩女 士在主题 演讲中 , 与中国主 流专业媒 体人士分 享了硅谷 数模在数 字高速显 示接口方 面最前沿 的技术以 及最新的 部署进展 , 并着重介 绍了硅谷 数模在CES2015上刚刚发 布的可颠 覆OTT盒子和主 机游戏以 及移动计 算的创新 通用控制 台 ———Slim Port誖NANO . CONSOLE 。
Slim Port接口技术 基于DisplayPort技术开发 , 该技术克 服了移动 设备上传 统接口空 间架构的 限制 , 使得平板 电脑能够 通过现有 的移动USB接口进行高清多媒体连接和内容共享, 实现全高清的用户体验。 目前Slim Port已经被众多世界 著名电子 企业采用,主要用于创新的移动设备、个人电脑和消费类电子产品市场。
硅 数 半 体 司 场 监 倩
“ 最近发布 的华硕Me MO Pad 8 ME581C 8英寸平板 电脑以及 亚马逊Kindle Fire HD 7平板电脑 就配备了 我们的Slim Port接口 。 另外 ,苹果i Phone手机应用 程序处理 器 (Application Processor AP ) 从A5到今天的A8处理器都 集成了我 们的Slim Port技术 。 ” 梁倩还透 露苹果后 续产品也 会持续支 持该技术 。
梁倩表示 ,Slim Port接口解决 的优势可 简单总结 为以下6个方面 : 1 . 使用现有 的移动USB接口 , 使用标准Micro USB接口即可 , 选择一根 便宜的细 线缆 (最长5米 )为用户提 供简单的 即插即用 体验 ;2. 连接任何 高清电视 , 可与任何 一代的高 清电视兼 容 , 最高支持 带7.1声道音频 的1080p3D视频 ;3. 支持播放 期间的充 电功能 ,大大延长 电池寿命 ; 4 . 完全兼容 现有HDMI1 . 4a标准和旧 的HDMI标准 ;5.支持好莱 坞标准内 容保护 , 该设备完 全兼容好 莱坞标准 内容保护 (HDCP), 以保护版 权内容不 会受到未 经授权的 截取 ;6. 无版税费 用 。
最后 , 梁倩还对 未来数字 高速显示 接口技术 进行了展 望 , “All in one ” 是硅谷数 模公司的 一个愿景 , 也是Slim Port成立的愿 景 , 即在内部 、外部用一 种接口架 构实现 。 这种架构 除了在家 庭和消费 类的应用 外 ,硅谷数模 还希望将Slim Port应用到工 业 、汽车等行 业领域 。
人机交互技术揭起物联网盖头来
这些年来 , 电子设备 一直在沿 着低功耗 和小型化 的方向变 革 , 一直去现 在的可穿 戴设备 , 人机交互 技术同样 发生着改 变 。
集创北方公司副 总裁陈馗 表示 , 随着人机 交互技术 的创新可 穿戴设备技术已经成熟, 包括触摸技术 ,柔性屏的折叠技术, 柔性电路技术,以及塑料壳的柔性技术 、 电池柔性、手机技术 、无线分离 技术 ,而可穿戴 设备正在成为引爆物联网社会的燃点 。穿戴设备是人与物联网的接口,它把人体ID特征传到云上, 计算结果 发回到终端,人体再进行自我调整。
集 北 公 副 裁 馗
虽然包括 可穿戴设 备在内的 电子产品 不断发生 着变化 , 如曲面电 视 、 曲面手机 、 曲面手表 等 , 但是显示 设备和输 入设备必 须存在 , 而面向这 两类的半 导体产品 的革新也 将加剧 ,以便跟上 发展的步 伐 。
据陈总介 绍 , 在2010年进入触 摸屏控制 市场后 , 集创北方 一直努力 地前行 ,2014年公司的 销售额达 到了1.8亿元人民 币 , 实现了跨 越式发展 。 陈馗表示 看好In-cell的市场前 景 , 去年的增 长也反映 了这一趋 势 。
2015年集创北 方的新一 代触控芯 片ICNT86系列 , 适用于智 能手机和 平板电脑 等多种移 动终端 , 支持On - cell以及In - Cell模组 。
陈馗指出 ,ICNT86在抗干扰 能力 、速度等方 面有很大 提升 ,抗干扰方 面能够全 面提升芯 片信噪比 ( SNR ) 、 检测技术 指标 , 有效的抑 制掌压 、大面积噪 音 ,可实现在In-cell模组下的 多点应用 。 “On-cell已经是出 货状态 ,In-cell也已经在 做 ,会是2015年的明星 产品 ”。
作为触控 显示技术 的重要发 展方向 ,All -in -one (PMU +Driver + Tcon + Touch ) 为中国触 控芯片厂 商提供了 一个 “ 弯道超车 ” 的绝好机 会 。 集创北方 是国内极 少数同时 掌握触控 与显示技 术的IC厂商 ,2015年将致力 于量产All -in -one产品 , 并已经做 了前期的 准备工作 。
对于集创 团队来说 , 基本上完 成了国际 化团队的 整合 , 包括来自 美国的技 术积累 , 运营团队 有台湾的 技术积累 , 还有国内 的一些新 鲜血液 ,2014年整个战 略布局上 基本达到 了未来发 展做好技 术的准备 。
软件定义 无线电拓 宽物联网 的通信之路
物联网发 展催生了 多种制式 的通讯标 准产生 , 因此SDR成为众多 应用 /市场OEM制造商的 必选项 , 为多种无 线电方案 提供统一 的可编程 无线电平 台 , 具备出色 的灵活性 和可配置 性以及支 持现场升 级 。 当今现有 的集成式 宽带捷变 收发器解 决方案在 性能 、 可调带宽 方面受限 , 许多OEM制造商缺 乏实现实 用性 、 高性价比 的SDR的能力或 资源 , 而分立式SDR的设计成 本高昂 , 缺乏有效 的硬件和RF信号链设 计技术 , 从而导致 上市时间 延迟 , 他们需要 更优秀的 集成式软 件定义RF收发器 。
ADI渠道管理 及新兴市 场事业部 高级客户 应用经理 章新明表 示 , 在ADI推出AD936x的SDR解决方案 前 , 当今现有 的集成式 宽带捷变 收发器解 决方案在 性能 、 可调带宽 方面受限 , 而且工程 师面临日 益复杂的 设计挑战 , 包括模拟 工程师需 要需了解FPGA和嵌入式 、 系统处理 技术 , 而数字工 程师需要 了解模拟 设计基础 知识 , 硬件工程 师需要使 用软件建 模工具 , 所有这些 对于任何 一个设计 工程师都 极具挑战 性 。 因为工程 师一直面 临日益严 峻的市场 和技术挑 战 , 他们需要 能提供包括软 件和驱动 程序的参 考设计 。 而ADI适时推出 的AD936x以集成式 设计 、 高性能的 指标数据 满足了这 些需求 。 与竞争解 决方案对 比 , 关键指标 的提升非 常显著 , 一些SDR技术的应 用瓶颈迎 刃而解 。
ADI 渠 管 及 兴 场 业 高 客 应 经 章 明
一直以来 , 软件定义 无线电限 于成本 、 开发复杂 度和技术 成熟度原 因 ,军事应用 成了其最 大的市场 , 而今天 , 这种状况 发生了极 大的变化 。 “软件定义 无线电的 应用领域 非常多 , 具体而言 , 像微蜂窝 、 微微蜂窝 等通信基 础设施 、各种数据 卡 ,电视棒等 等 。 ”章新明指 出 。
章新明给 出的AD936在MIMO平台上的 应用 :LTE基站支持 至少2收2发 ( 手机是2收1发 ) ;LTE有源天线 波束合成 应用 ———基站信号 的波束合 成 , 增大蜂窝 基站的整 体效率 ; 支持无线 局域网802.11ac标准要求 的波束合 成 ; 直接查找 应用 ——— 包括射频 导航 、 距离测量 、 射频定位 。
近年来无 人飞行器 市场非常 火爆 , 而中国厂 商无疑在 市场独领 风骚 。 然而 ,作为玩无 人飞行器 重要功能 的视频拍 摄实时画 面传输面 临很多问 题 ——— 无线传输 的带宽 、 稳定性 、传输距离 等挑战 。 “有客户找 到我们 ,利用他们 的图像方 案 ,将我们的 射频方案 与通信方 案整合 , 非常好地 解决之前 让他们头 疼的视频 无线稳定 传输问题 。 ”章新明透 露说 。 测试仪器 是章新明 现场重点 分享的创 新应用之 一 。 “像频谱仪 和网络分 析仪 , 很复杂的 设备 、 很贵的设 备 , 不方便携 带给现场 测试人员 带来很大 的不便 。 借助AD9361, 我们的客 户实现了 这些设备 的便携化 , 在很低的 功耗下实 现了很好 的功能特 性 。 ”在ADI公开的AD936x成功客户 案例中 , 美国国家 仪器下属 机构Ettus Research的USRP B210和B200无线无线 电平台产 品 , 是第一款 真正完全 继承的 、 单板的通 用软件无 线电外设 平台 , 连续覆盖70MHz ~ 6 GHz的频率范 围 。
最近，苹果正式发布了苹果手表，而在此前，飞利浦的智能灯泡已上市， V2V车联网在美国已启动立法程序，种类繁多的智慧城市项目均在开发之中。穿戴式计算、智能家居、车联网和智慧城市正在快步走来，即将进入我们的生活。从技术上讲，以上林林总总都属于物联网。
按照定义，物联网是利用互联网把传感器、控制器、机器、人员和物等通过新的方式联在一起，形成人与物、物与物相联，是“物物相连的互联网”。从系统结构上看，物联网相当复杂，既有各式各样的传感终端设备，也包括后台服务和传统电脑、移动计算设备上的应用。当前的物联网系统与其说是一个个“物物相联的互联网”，不如说是一个个“物物相联的局域网”。技术方案不统一，体系结构不一致，使得各物联网之间即无法互联，系统开发也十分困难。
这种情况被ARM描述成“碎片化的物联网”，mbed OS的目标正是试图解决碎片化问题，为物联网提供统一的底层技术平台。当年，在TCP/IP和开源软件推动下，实现了局域网到互联网的飞跃。mbed OS是一种试图将局域式物联网向互联式物联网推进的重要努力。ARM认为互联网联接100亿个单元，未来物联网将联接1000亿个单元，当前我们正处于物联网爆发式增长的前夜。
mbed OS是基于ARM Cortex-M处理器所设计的免费操作系统，配有安全、通讯和设备管理模块，支持低功率智能蓝牙、2G、3G与CDMA通信技术、Thread、Wi-Fi、802.15.4/6LoWPAN、TLS/DTLS、CoAP、HTTP、MQTT以及轻量级的M2M。而只需32～64kbRAM和256 kb闪存的配置，适合在小设备上运行。开发商能使用mbed开发电池使用寿命长达数年的设备，比如心率感测器。
mbed由三部分组成：运行于ARM Cortex-M系列处理器的实时操作系统、运行于云端的设备服务器和开发工具。mbed实时操作系统可以管理传感器、网络及无线芯片，支持蓝牙、2G、3G等多种通信协议以及API。mbed实时操作系统由事件驱动而非传统的分时型操作系统，系统将始终处于休眠状态，直到来自传感器或者其它周边设备将其唤醒，处理完毕即转为休眠。mbed云端设备服务器可运行于x86和ARM平台，能与云上各类高层应用和协议对接，提供数据流管理、设备管理和安全管服务。按ARM的说法，mbed云端设备服务器将来自mbed设备的小数据处理后汇成大数据，再将大数据分成小数据分发到接入的mbed设备。
ARM表示，2012年销售了87亿颗芯片，而嵌入式控制的市场总和为172亿颗。ARM预测，到2020年，该市场将因物联网器件推动而增长到年销售270亿颗芯片。按ARM的设想，ARM芯片配以mbed OS，不仅能将局域式的物联网变成互联式的物联网，还能实现物联网的“简洁之美”：可通过同一个网络浏览器找到并控制家里的灯泡，而不必知道或在意正在使用的是Wi-Fi还是3G。ARM宣称，大数据都始于小数据，未来的物联网的数据连接并借助强大生态系统的支持提供切实可行的多样化服务。
mbed OS是一种试图将局域网式物联网向互联网推进的重要努力。
