【正文】 ons usin g Inter of Things. Furthermore, this thesis details the key problems respectively protocol of wireless as follow ings, the design of smart home paradigm, the choice of the protocol of wireless munication, the implementation of hardware and software architecture of topology, the realization of mobile a gent and its platform, the infusion artificial intelligence, the design of smart hy perspace,. Key Wo rds: Inter of T hings, Smart Class。Mobile Agent。物聯(lián)網(wǎng)把新 一代 IT 技術(shù) 充分運(yùn)用在各行各業(yè)之中，具 體地說，就 是把感應(yīng)器嵌 入和裝備到電 網(wǎng)、 鐵路 、橋梁、隧道、公路 、建筑、 供水系 統(tǒng)、大壩 、油氣管 道等各 種物體中 ，然后將物聯(lián)網(wǎng)與現(xiàn) 有的互聯(lián) 網(wǎng)整合 起來，實 現(xiàn)人類社 會與物 理系統(tǒng) 的 整合，在這個整合的 網(wǎng)絡(luò)當(dāng)中 ，存在 能力強(qiáng)大 的中心計 算機(jī)， 能夠?qū)φ?合網(wǎng)絡(luò)內(nèi)的人員、機(jī) 器、設(shè)備 和基礎(chǔ) 設(shè)施實施 實時的監(jiān) 視和控 制，在此 基礎(chǔ)上，人類可以以更加精細(xì)和動態(tài)的方式管理生產(chǎn)和生活，達(dá)到“智慧”狀態(tài)，提高資源 利用 率和生 產(chǎn)力水 平， 改善人 與自然 間的關(guān) 系 [1]，隨著 近年來微電子、計 算機(jī)、機(jī) 電和無 線通信等 技術(shù)的不 斷進(jìn)步 ，物聯(lián)網(wǎng) 時代也距離我們越來越近。 國際上，美 國總統(tǒng)奧巴馬在 2020 年初 將物聯(lián)網(wǎng)和新 能源列為今后20 年內(nèi)推動經(jīng)濟(jì)發(fā)展的 新引擎， IBM 也隨后馬上 提出“智慧地 球”策略，致力十建立新的物聯(lián)網(wǎng)時代。南京郵電大學(xué)也非常重 視物聯(lián)網(wǎng) 的發(fā)展 ，并建立 了全國高 校第一 家物聯(lián)網(wǎng) 研究院，校企合作進(jìn) 一步深入 與拓展 ，物聯(lián)網(wǎng) 示范區(qū)和 “智慧 南郵”項 目也都在緊鑼密鼓的策劃中。但作為 物聯(lián)網(wǎng)支 撐技術(shù) 的無線傳 感器網(wǎng)絡(luò) 以及普 適計算， 作為近年來的研究熱 點，都已 取得了 長足的發(fā) 展。 而教室作 為學(xué)生的 常常去 往的地方 ，在此環(huán)境下實現(xiàn)物 聯(lián)網(wǎng)技術(shù) 具有很 好的示范 性與現(xiàn)實 意義。 題 目 的 研 究 內(nèi)容 根據(jù)不同教室，分別記錄上課 時間表，語音提示 上下課（打鈴）（ SYN6288 6 語音芯片） 可以實現(xiàn)該教室監(jiān)考時間提醒等（播放考場指令，提醒考試時間等。每 個模塊處 于休眠 狀態(tài)，當(dāng) 接收到指令 ， 本 文 結(jié) 構(gòu) 全文共分五 個章節(jié)，內(nèi)容組織如下 : 本文第二章 首先在介紹物 聯(lián)網(wǎng)關(guān)鍵技術(shù)的 基礎(chǔ)上，引 出智能教室 場景這一最有 應(yīng)用前景 的物聯(lián) 網(wǎng)示范系 統(tǒng)， 簡介 各個系 統(tǒng)功能。 。并分析各個硬件模塊構(gòu)建 第四章主要講述了 軟件模塊的構(gòu)建， 第五章 ，分析實驗可能出現(xiàn)的 結(jié)果并分析其出現(xiàn)的原因。 第二章 理論分析 物 聯(lián) 網(wǎng) 的 體 系結(jié) 構(gòu) 整個系統(tǒng)主要由三部分組成：傳感器節(jié)點 WSN 網(wǎng)絡(luò)，嵌入 式服務(wù)器終端， GPRS 通信模塊及其 他裝置。它 們通過無 線射頻 網(wǎng)絡(luò)將采 集的數(shù)據(jù) 傳輸?shù)?基站節(jié)點 。 服務(wù)器還 可以根 據(jù)用戶設(shè) 置，使用GPRS 模塊將數(shù)據(jù)以短 信的方式傳送 給用戶，或者進(jìn)行 報警。 7 圖 21 物聯(lián)網(wǎng)智能教室系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖 The Inter of things smart class control system struction 可行性分析 該系統(tǒng)采用了基于 ZigBee 技術(shù) [6]的無 線傳感器網(wǎng)絡(luò) 和基于 ARM 核心的嵌入式處理器 PXA270，具有極高的穩(wěn)定性和可擴(kuò)展性。而 ZigBee 技 術(shù)具有短距離 ，高可靠性等 特點，可以抵抗各種干擾。 ZigBee 網(wǎng)絡(luò) 是現(xiàn)在最先進(jìn) 的無線傳輸網(wǎng) 絡(luò)之一，通信距離 8 可達(dá)幾十米，并且可以無限擴(kuò)展。 （ 4） 開發(fā)周期 Linux 具有內(nèi)核定制等功能，并且是開源的，再加上開源的 Qt 跨平臺應(yīng)用程序和 UI 開發(fā)框架，可以在很短時間內(nèi)開發(fā)出整個系統(tǒng)。 （ 6）系統(tǒng)升級 ZigBee 網(wǎng) 絡(luò) 可 以 無限 擴(kuò) 展，我們 可 以隨 意 加入 其它 傳 感器 模 塊； Linux 平臺可以定制內(nèi)核，很容易支持各種設(shè)備驅(qū)動。傳 感器、感 知對象和觀察者構(gòu)成了無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的三個要素。無線傳感器網(wǎng)絡(luò) 就是由部 署在監(jiān) 測區(qū)域內(nèi) 大量的廉 價微型 傳感器節(jié) 點組成，通過無線通信方式形成的一個多跳自組織網(wǎng)絡(luò)。 其 中CC2430 是基于 ZigBee 技術(shù)的，它上面運(yùn) 行了 TinyOS 系統(tǒng)。 1. ZigBee 技術(shù)： ZigBee，在中國被 譯為“紫蜂”， 它與藍(lán)牙相類似，是一種新興的短距離無線技術(shù)。根據(jù)這個協(xié)議規(guī)定 的技術(shù)是一種短 距離、低功耗的無 線通信技術(shù)。其特點是近距離、低復(fù)雜度、自組織、低 功耗、低 數(shù)據(jù)速 率、低成 本。簡而言 之， ZigBee 就是一種便宜 的，低功耗的近距離無線組網(wǎng)通訊技術(shù)。這種解決方案能夠提高性能并滿足以 ZigBee 為基礎(chǔ) 的 ISM波 段 應(yīng) 用 ， 及 對 低 成 本 ， 低 功 耗 的 要 求 。 CC2430 的設(shè)計結(jié) 合了 8Kbyte 的 RAM 及強(qiáng)大的 外圍模塊，并且有3 種不同的版本，他們是根據(jù)不同的閃存空間 32， 64 和 128kByte 來優(yōu)化復(fù)雜度與成本的組合 。 嵌 入 式 終 端 相關(guān) 設(shè)備 及技術(shù) ARM（ Advanced RISC Machines）是微 處理 器行業(yè) 的一 家知名 企業(yè)，設(shè)計了大量高性能、廉價、耗能低的 RISC 處理器、相關(guān) 技術(shù)及軟件。其適 用于多 種領(lǐng)域， 比如嵌入控制、消費 /教育類多媒體、 DSP 和移動式應(yīng)用等。英 特 爾公 司 于 2020 年 底 推出 了 性能最 為 強(qiáng) 勁的 P XA27x 系 列 嵌入 式 處理 器 ， PXA27x 系 列 嵌 入 式處 理 器基 于 ARMv5E的 Xscale 核 心 ，最 高 頻率 可 達(dá) 624MHz。 ． GPRS 通 信 模塊 GPRS 是通用分組無線 服務(wù)技術(shù)（ General Packet Radio Service)的簡稱，它是 GSM 移動電話 用戶可用的一 種移動數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)。 GPRS 和 以往 連續(xù)在頻 道傳輸?shù)姆绞?不同，是以封 包（ Packet）式來傳輸， 因此使用 者所負(fù) 擔(dān)的費用 是以其傳 輸資料 單位計算 ，并非使用 其 整 個 頻道 ， 理 論上 較 為 便宜 。 10 在 系 統(tǒng) 中， 我 們使 用 串口 和 GP RS 模塊 進(jìn) 行通 信， 將 我們 的 數(shù)據(jù) 通 過 GPRS模塊發(fā)送到用戶手機(jī)上。 SYN6288 通過 異 步 串 口接 收 待合 成的 文本 ， 實現(xiàn)文本到聲音（ TTS ）的轉(zhuǎn)換。該傳感器主 要特點包括工作電壓低，可在 電壓 下工作；工作電壓范 圍寬 — ～；末 級為推 挽輸出 ，有177。 ℃； 70～ 50℃為177。 ℃；50～ 150℃為177。此時靈敏度選擇的是 ℃。它 是先將側(cè) 面接觸 式濕敏電 容與濕度信號調(diào)理器 集成在一 個模塊 中，再封 裝而成的 。 HM1500 具有高可 靠性與長時間 穩(wěn)定性，在 5VDC 供電時， 0～ 100％ RH 對應(yīng)輸出 1～ 4VDC 線性電壓，溫 度依賴性非常低。 3%RH（ 10~95%RH 范圍 ）， 它有抗 靜電，防灰塵，有效抵抗各種腐蝕性氣體物質(zhì)等功能。其中嵌入式開發(fā)平臺作 為核心， 而無線 傳感網(wǎng)絡(luò) 使用基站 點通過 串口與嵌 入式開發(fā)平臺相連， GPRS 模塊也是 通過 串口與嵌 入式平臺相連。 12 圖 35 系統(tǒng)硬件連接示意圖 Figure35 hardw are system connection scheme 我們這里只需要將無線傳感網(wǎng)絡(luò)的基站點連接到嵌入式平臺的串口 1上，將 GPRS 模塊連接到嵌 入式平臺的串 口 2 上。安裝好 的傳感器節(jié)點如圖 23 所示，它使用電池進(jìn)行供電 。 13 第四章 軟件平臺實現(xiàn) 軟 件 開 發(fā) 環(huán) 境搭 建 建立 Qt 開發(fā)環(huán)境 [2] 在 PC 機(jī) 上 安 裝 Ubuntu 。從 Qt 官網(wǎng) 下 載 linux 版本的 Qt 開發(fā) 框 架， 這 里使 用 4. 7. 2版 本 ， 下載 的 安裝 包 文件 為 qteverywhere opensourcesrc4. . tar. gz 。我們再從 Qt 官網(wǎng) 下 載 linu x 版本的 Qt Creator 2. 1， 然后 安 裝它 ， 用它 來 進(jìn) 行 Qt程序的開發(fā) 。 第一， 燒寫 BIOS。 進(jìn) 入 到“ JflashXbase270” 目錄下，輸入 “ ./jflashmm boot”下載“”Bootloader。先在 PC 的 Linux 的根目 錄下建立一個“ tftpboot”目錄。打開 mini 并且重啟目標(biāo)板 ，按下 數(shù)字鍵 “ 3”選 擇第三 個選項， 把內(nèi)核 映像文件zImage 文件下載到板子上。按 下 數(shù)字 鍵“ 5”選擇 選 項 5，把 文 件系 統(tǒng) 的映 像 文件rootfs. img 下載到目標(biāo)平臺上。 Qt 是諾基亞開發(fā)的一個跨平臺的應(yīng)用程序和 UI 開 發(fā)框架。 Qt 是完全 面向?qū)ο蟮?，很容易擴(kuò)展，并且允許真正地組件編程。其中的數(shù)據(jù) 接收，數(shù)據(jù)處 理，數(shù)據(jù)存儲， GPRS 數(shù) 據(jù)發(fā)送等功能 都是在后臺進(jìn)行 的，而數(shù)據(jù) 顯示，用戶 14 設(shè)置與查詢，多媒體播放等功能是在圖形界面上實現(xiàn)的。 對它 們 簡 單介 紹 如下： 主 界面模 塊： 繪制界面，完成數(shù)據(jù)顯示、用戶設(shè)置等功能，它需要調(diào)用其他幾個模 塊；而且 它的設(shè) 計有兩個 模式考試 模式和 上課模式 ，當(dāng)一個教室有課或考試時需要向改教室發(fā)送指令。 安防模式：