基于物聯(lián)網(wǎng)路由器的智能控制系統(tǒng)

1、基于物聯(lián)網(wǎng)路由器的智能限制系統(tǒng)第一局部 物聯(lián)網(wǎng)路由器概述無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)簡(jiǎn)稱物聯(lián)網(wǎng)Wireless Sensor Network是集信息 采集、信息處理、信息傳輸于一體的綜合智能信息系統(tǒng),在軍事、環(huán) 境監(jiān)測(cè)、智能樓宇、智能電網(wǎng)、工業(yè)限制、物流和醫(yī)療護(hù)理等諸多領(lǐng) 域都有廣闊的應(yīng)用前景.美國(guó)商業(yè)周刊和 MIT技術(shù)評(píng)論在預(yù)測(cè)未來(lái)技術(shù)開展的報(bào)告中, 分別將無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)列為21世紀(jì)最有影響力的21項(xiàng)技術(shù)和改變世 界的10大技術(shù)之一.如果把它們與最新的互聯(lián)網(wǎng)協(xié)議 IPV6軟件堆 棧實(shí)現(xiàn)聯(lián)通,滿足超低功耗的要求,就有可能開創(chuàng)一個(gè)無(wú)處不在的計(jì) 算時(shí)代.上海易教信息科技開發(fā)的底層基于802.15.4內(nèi)嵌微型IP

2、V6協(xié)議棧的低功耗物聯(lián)網(wǎng)模塊及物聯(lián)網(wǎng)路由器,實(shí)現(xiàn)了無(wú)線傳感 器網(wǎng)絡(luò)與下一代互聯(lián)網(wǎng)IPV6直接互聯(lián)互通,解決了無(wú)線傳感器網(wǎng) 絡(luò)直接INTERNET化問(wèn)題,解決了無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)計(jì)算水平和 存儲(chǔ)資源有限無(wú)法運(yùn)行IPV6協(xié)議棧的問(wèn)題,滿足了無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò) 對(duì)低功耗的要求.并采用自適應(yīng)的頻率捷變算法等,使這些工作在 2.4GHz的無(wú)線模塊在低功耗的前提下,實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定可靠的傳輸.物聯(lián) 網(wǎng)模塊采用三合一設(shè)計(jì),集成了 CPU、2.4G收發(fā)模塊和flash存儲(chǔ) 模塊,滿足了低本錢的應(yīng)用需求.創(chuàng)新點(diǎn)如下:1、創(chuàng)新設(shè)計(jì)嵌入式微型IPV6協(xié)議棧,將幾兆甚至上百兆的IPV6 協(xié)議精簡(jiǎn)至200kb左右,從而實(shí)現(xiàn)性能優(yōu)越

3、的IPV6在低功耗的無(wú)線 傳感器網(wǎng)絡(luò)的應(yīng)用,實(shí)現(xiàn)物聯(lián)網(wǎng)與互聯(lián)網(wǎng)的無(wú)縫連接.2、自主設(shè)計(jì)自適應(yīng)頻率捷變算法,與具有良好選擇性的射頻信號(hào) 結(jié)合,有效預(yù)防駐波干擾、調(diào)頻干擾,使本工程路由器低功耗傳輸模 塊在2.4Ghz頻帶內(nèi)穩(wěn)定傳輸,與該頻帶內(nèi)的其他無(wú)線模塊良好共存.3、基于IPV6協(xié)議的物聯(lián)網(wǎng)路由器以寬帶或 3G為接入載體,與 Wi-Fi技術(shù)、傳感器技術(shù)、RF無(wú)線傳輸技術(shù)等結(jié)合,應(yīng)用于智能家居、 智慧課堂、智能能源治理系統(tǒng),可設(shè)計(jì)出滿足無(wú)線寬帶覆蓋、安防預(yù) 警的全方位智能數(shù)字產(chǎn)品.第二局部 物聯(lián)網(wǎng)路由器市場(chǎng)與競(jìng)爭(zhēng)一、市場(chǎng)概述1、產(chǎn)品市場(chǎng)概況及需求情況：本工程開發(fā)內(nèi)嵌微型IPV6協(xié)議棧的物聯(lián)網(wǎng)路由器

4、,以寬帶或 3G 為接入載體,依托 Wi-Fi技術(shù)、RF無(wú)線傳輸技術(shù)、傳感器技術(shù)、嵌 入式智能、實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)交換等多種技術(shù)組成智能家庭、智慧課堂、智能 能源治理,旨在設(shè)計(jì)一套滿足無(wú)線寬帶覆蓋、安防預(yù)警、智能家電、 家庭娛樂(lè)、家庭信息以及數(shù)字社區(qū)等需求的具有相當(dāng)技術(shù)前瞻性的全 方位的智能數(shù)字產(chǎn)品,用以滿足現(xiàn)代家庭,小區(qū)住宅和學(xué)校在智能化、 人性化、舒適性等方面的需要.人們通過(guò)3G 、iPhone、iPad等具備 Wi-Fi或3G功能的智能終端產(chǎn)品,遠(yuǎn)程訪問(wèn)物聯(lián)網(wǎng)路由器就可以實(shí)現(xiàn)對(duì)家電、教室設(shè)備的所有限制,例如：燈光限制、家電限制、安防報(bào)警限制、遠(yuǎn)程監(jiān)控等功 能.2、物聯(lián)網(wǎng)路由器產(chǎn)品的目標(biāo)市場(chǎng)：根據(jù)市

5、場(chǎng)需求將物聯(lián)網(wǎng)路由器應(yīng)用于智能家居、智能大廈、智慧 課堂、安防、智能能源治理、工業(yè)限制、物流等行業(yè),開發(fā)出全方位 的智能數(shù)字產(chǎn)品.二、競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)分析1、工程產(chǎn)品的主要競(jìng)爭(zhēng)者：在工程產(chǎn)品的目標(biāo)市場(chǎng)中,主要的同類產(chǎn)品名稱,產(chǎn)品開發(fā)企業(yè),產(chǎn)品開發(fā)、產(chǎn)品銷售情況.Cisco、H3C、華為、Dlink、TPlink等網(wǎng)絡(luò)企業(yè)為傳統(tǒng) WiFi路由 器的主要生產(chǎn)商.其生產(chǎn)的傳統(tǒng)路由器不具備物聯(lián)網(wǎng)功能.海爾、Control4等企業(yè)提供物聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)關(guān)產(chǎn)品,但其產(chǎn)品不具備 IPv6和Wifi功能.2、工程產(chǎn)品技術(shù)性能比擬優(yōu)勢(shì)：根據(jù)主要競(jìng)爭(zhēng)對(duì)手的情況,分 析本工程產(chǎn)品的技術(shù)性能比擬優(yōu)勢(shì),要有數(shù)據(jù)分析、比照.傳統(tǒng)路由器Wi

6、Fi路由器物聯(lián)網(wǎng)路由器只支持WiFi設(shè)備接入支持 WiFi設(shè)備接入,同時(shí)支持IEEE 802.15.4節(jié)點(diǎn)接入不支持802.15.4協(xié)議同時(shí)支持IEEE 802.11和IEEE 802.15.4通信協(xié)議一般不支持動(dòng)態(tài)域名解析提供動(dòng)態(tài)域名解析效勞不提供各種設(shè)備限制接口集成了可遠(yuǎn)程訪問(wèn)和限制的物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備限制接口無(wú)法使和物聯(lián)網(wǎng)通信可使2.4G無(wú)線物聯(lián)阿節(jié)點(diǎn)與互聯(lián)網(wǎng)無(wú)縫鏈接不支持 ZigBee、6LowPAN、IPV6同時(shí)支持 ZigBee、6LowPAN、IPV6一般不集成數(shù)據(jù)庫(kù)內(nèi)嵌微型數(shù)據(jù)庫(kù)3、物聯(lián)網(wǎng)路由器創(chuàng)新點(diǎn)：A、創(chuàng)新設(shè)計(jì)嵌入式微型IPV6協(xié)議棧,將幾兆甚至上百兆的IPV6 協(xié)議精簡(jiǎn)至200k

7、b左右,從而實(shí)現(xiàn)性能優(yōu)越的IPV6在低功耗的無(wú)線 傳感器網(wǎng)絡(luò)的應(yīng)用,實(shí)現(xiàn)物聯(lián)網(wǎng)與互聯(lián)網(wǎng)的無(wú)縫連接.由于傳感器節(jié)點(diǎn)是一種低功耗的微型嵌入式設(shè)備,通常攜帶能量 十分有限的電池,因此設(shè)計(jì)上要求其低功耗,必然導(dǎo)致其存儲(chǔ)器容量 較?。浑S著下一代互聯(lián)網(wǎng)協(xié)議IPv6的不斷開展和完善,在無(wú)線傳感 器網(wǎng)路中引入IPv6協(xié)議具有無(wú)以類比的優(yōu)越性和巨大的市場(chǎng)應(yīng)用前 景.然而IPv6設(shè)計(jì)之初并沒(méi)有考慮嵌入式應(yīng)用以及功耗問(wèn)題,雖然 在功能、性能等方面具有很大優(yōu)勢(shì),但由于代碼體積較大 幾MB-幾 百M(fèi)B,而無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)的存儲(chǔ)資源一般只有 200KB左右,因 而無(wú)法運(yùn)行在計(jì)算水平和存儲(chǔ)資源受限的無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)中.

8、本工程通過(guò)IPV6協(xié)議棧的微型化、嵌入式設(shè)計(jì),將其應(yīng)用到物聯(lián) 網(wǎng)中.由于嵌入式系統(tǒng)與PC機(jī)的差異很大,在嵌入式系統(tǒng)中實(shí)現(xiàn)TCP/IP 協(xié)議與在操作系統(tǒng)中的實(shí)現(xiàn)有很大不同,嵌入式系統(tǒng)的IPv6微型協(xié)議棧,直接面對(duì)硬件,沒(méi)有一個(gè)多任務(wù)操作系統(tǒng)平臺(tái)；如何使協(xié)議棧做到精細(xì)、通信可靠、功能相對(duì)完善,而且又能發(fā)揮單片機(jī)的特點(diǎn)成為IPv6微型協(xié)議棧設(shè)計(jì)的關(guān)鍵問(wèn)題.本工程嵌入式、微型化IPV6協(xié)議棧的設(shè)計(jì)著眼于設(shè)計(jì)體積小, 但又不影響運(yùn)行的協(xié)議棧,對(duì)協(xié)議 棧的裁剪進(jìn)行深入研究,去掉不必要的組件、傳統(tǒng)的復(fù)雜調(diào)度機(jī)制和 額外的擴(kuò)展功能,甚至可以去除操作系統(tǒng)等.B、自主設(shè)計(jì)自適應(yīng)頻率捷變算法,與具有良好選擇性的射頻

9、信號(hào) 結(jié)合,有效預(yù)防駐波干擾、調(diào)頻干擾,使本工程路由器低功耗傳輸模 塊在2.4Ghz頻帶內(nèi)穩(wěn)定傳輸,與該頻帶內(nèi)的其他無(wú)線模塊良好共存.C基于IPV6協(xié)議的物聯(lián)網(wǎng)路由器以寬帶或 3G為接入載體,與 Wi-Fi技術(shù)、傳感器技術(shù)、RF無(wú)線傳輸技術(shù)等結(jié)合,應(yīng)用于智能家居、 智慧課堂、智能能源治理系統(tǒng),可設(shè)計(jì)出滿足無(wú)線寬帶覆蓋、安防警 的全方位智能數(shù)字產(chǎn)品.預(yù)防了傳統(tǒng)智能家居系統(tǒng)等采取有線布網(wǎng)方 案移動(dòng)性差、擴(kuò)展性差等問(wèn)題.4、物聯(lián)網(wǎng)路由器的關(guān)鍵技術(shù)：(1)嵌入式微型IPV6協(xié)議棧設(shè)計(jì)(2)良好選擇性的傳輸信道的選擇(3)自適應(yīng)頻率捷變算法設(shè)計(jì)5、物聯(lián)網(wǎng)模塊的技術(shù)性能指標(biāo):1、 工作頻率帶寬：2.400

10、2.483GHz2、數(shù)據(jù)傳輸速率達(dá)250kbps ,碼片速率達(dá)2Mchips/s3、 通訊范圍：150m200m4、 輸出功率可編程限制( 18dbm- 5dbm)5、高接受靈敏度(97dBm6、低功耗 接收電流：24mA發(fā)射電流：29mA7、 適應(yīng) 2.4GHz IEEE 802.15.4 的 RF攵發(fā)器；8、極高的接收靈敏度和抗干擾性能；9、8 KB SRAM具備在各種供電方式下的數(shù)據(jù)保持水平；10 .、掉電方式下,電流消耗只有 0.9uA,外部中斷或者實(shí)時(shí)時(shí)鐘(RTC能喚醒系統(tǒng)；11、掛起方式下,電流消耗小于 0.6uA,外部中斷能喚醒系統(tǒng)；12、具有8路輸入814位ADC13、21個(gè)通

11、用I/O弓I腳,其中2個(gè)具有20mA勺電流吸收或電流供應(yīng)水平；14、小尺寸 QLP-48封裝,5mm< 5mm開放端口 ：11 物理層采用異步串行通訊方式.通信波特率為115200, 10位長(zhǎng)度,其中包含1起始位、8個(gè)數(shù)據(jù)位、1個(gè)停止位.僅使用其中的 RD TD GNDE根引線對(duì)接.12 鏈路層所有命令和響應(yīng)的格式：Data Length CMDDataFCSSOF0xFE1 Byte1 Byte2 Byte0-len Byte1 Byte6、物聯(lián)網(wǎng)路由器設(shè)計(jì)利用微處理器單元內(nèi)部數(shù)據(jù)總線、串行總線和以太網(wǎng)口擴(kuò)展各無(wú)線網(wǎng)絡(luò)接入平臺(tái),并在2.4G無(wú)線單元中內(nèi)嵌微型IPV6協(xié)議處理單元或Zig

12、Bee協(xié)議處理單元,實(shí)現(xiàn)多平臺(tái)無(wú)線網(wǎng)絡(luò)接入設(shè)備和與Internet無(wú)縫鏈接.本工程設(shè)計(jì)的物聯(lián)網(wǎng)路由器,實(shí)現(xiàn)紅外設(shè)備、1G以下無(wú)線設(shè)備、2.4G無(wú)線設(shè)備和GSM/GPRS/3GJ備的接入并與Internet 無(wú)縫鏈接,滿足物聯(lián) 網(wǎng)多平臺(tái)無(wú)線設(shè)備接入要求,降低物聯(lián)網(wǎng)組網(wǎng)本錢.第三局部基于物聯(lián)網(wǎng)路由器智能限制系統(tǒng)配置清單：序 號(hào)設(shè)備名稱技術(shù)參數(shù)數(shù)量單價(jià)總價(jià)1物聯(lián)網(wǎng)路由器支持802.15.4的2.4G無(wú)線網(wǎng)絡(luò)接入支持基于802.11b/g的2.4G WiFi網(wǎng)絡(luò)接入功能應(yīng)用：1、無(wú)線上網(wǎng)效勞：滿足平板電腦、筆記本和智能 等無(wú)線上網(wǎng)效勞2、設(shè)備遠(yuǎn)程智能治理：通過(guò)互聯(lián)網(wǎng)或局域網(wǎng)遠(yuǎn)程限制室內(nèi)燈光、電視機(jī)、投影機(jī)、窗簾等設(shè)備,實(shí)現(xiàn)智能限制、狀態(tài)查看,節(jié)能減排.3.通過(guò)IPHONE、IPAD等智能設(shè)備不用安裝任何軟件,直接限制室內(nèi)各