基于物联网的智慧城市实训系统设计与实现

摘要

物联网是国家万亿级战略性新兴产业，是四川省重点培育的五大高端成长型产业之一。在发展物联网产业特别是全面推进智慧城市建设的进程中，急需大量熟悉行业标准和技术规范、具备智慧城市工程实施技能和较强技术开发与创新能力的技术技能人才。
　　针对高职院校物联网相关专业实训教学需要，提出了一种基于物联网的智慧城市实训系统的设计方案及实现方法。首先以省内多所高职院校开办的物联网应用技术专业为例，从人才培养定位出发，分析了实训系统的功能需求;然后根据功能需求和相关行业标准，确定了系统的技术架构和功能布局;最后综合运用传感器、ZigBee无线传感网、计算机网络、C/C＃/Java应用开发技术等技术手段，开发了一套模拟智慧城市实训系统。
　　论文的具体内容包括如下五个部分:
　　第一部分:需求分析与总体设计。根据四川省多所高职院校物联网相关专业的人才培养目标，分析了实训系统的功能需求，确定了技术架构，规划了功能布局。
　　第二部分:感知层子系统开发。首先以CC2530及多种传感器为核心，设计了满足城市照明监控、交通调度、消防监控、安防监控、环境监测、水文监测等功能需求的硬件模组，然后基于Z-STACK协议栈为各传感器模组开发了驱动程序及有关单片机控制程序。
　　第三部分:传输层子系统开发。首先基于STM32单片机、Wifi通信模块和CC2530模块，设计了ZigBee-Wifi网关，然后开发了ZigBee无线传输层软件及运行于ZigBee-Wifi网关上的STM32软件。
　　第四部分:应用层子系统开发。以水文监测系统为例，根据功能需求设计了基于SQL Server2005的数据库表，介绍了运行于PC上的TCP服务采集服务软件及基于Web的应用展示软件的开发方法。
　　第五部分:系统功能测评与推广应用情况。介绍了实训系统的主要功能及其在相关院校的应用情况，分析了存在的不足及改进方向。

目录

声明

摘要

第1章 绪论

1．1 选题背景及研究意义

1．1．1 选题背景

1．1．2 研究意义

1．2 国内外的研究现状

1．3 论文的研究内容及安排

1．3．1 研究的主要内容

1．3．2 章节安排

第2章 需求分析与总体设计

2．1 需求分析

2．1．1 专业定位分析

2．1．2 功能需求分析

2．2 总体设计

2．2．1 设计依据

2．2．3 技术架构

2．2．3 功能布局

第3章 硬件设计

3．1 感知层子系统硬件电路设计

3．1．1 城市照明监控系统感知层硬件电路设计

3．1．2 城市交通调度系统感知层硬件电路设计

3．1．3 城市消防监控系统感知层硬件电路设计

3．1．4 小区安防监控系统感知层硬件电路设计

3．1．5 城市环境监测系统感知层硬件电路设计

3．1．6 城市水文监测系统感知层硬件电路设计

3．2 传输层子系统ZigBee网关电路设计

第4章 软件开发

4．1 感知层及ZigBee传输层子系统程序设计

4．1．1 通讯协议规划

4．1．2 子系统程序实现

4．2 ZigBee-Wifi网关软件实现

4．3 应用层子系统软件实现

4．3．1 服务器数据库设计

4．3．2 数据采集服务软件开发

4．3．3 Web展示软件开发

第5章 系统功能测评与推广应用情况

5．1 主要功能

5．2 推广应用情况

第6章 总结与展望

6．1 研究总结

6．2 工作展望

参考文献

致谢

攻读硕士学位期间发表的论文及科研成果