【正文】 應(yīng)用和發(fā)展，美國的波士頓大學(xué)還于最近創(chuàng)辦了 無線傳感物聯(lián)網(wǎng)技術(shù) 協(xié)會，期望能促進(jìn)傳感器聯(lián)網(wǎng)技術(shù)開發(fā)。 從國際范圍內(nèi) 無線傳感物聯(lián)網(wǎng) 知識產(chǎn)權(quán)的進(jìn)展來看，截至 2021 年年底，根據(jù)國家知識產(chǎn) 權(quán)專利數(shù)據(jù)庫和德溫特世界專利數(shù)據(jù)庫資料的統(tǒng)計，國外關(guān)于 無線傳感物聯(lián)網(wǎng) 的專利數(shù) 1126 件。 基礎(chǔ)專利和核心專利所占比重較小，其基本狀況符合 無線傳感物聯(lián)網(wǎng)發(fā)展還處于初級階段 。國內(nèi)先后有近百個單位開展了傳感研究和應(yīng)用，取得了一定的成果。 中國 無線傳感物聯(lián)網(wǎng) 產(chǎn)業(yè)經(jīng)歷十年研究積累，產(chǎn)業(yè)開始起步，在技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)上， 無線傳感物聯(lián)網(wǎng) 標(biāo)準(zhǔn)研究正從框架性協(xié)議向?qū)嶋H內(nèi)容進(jìn)發(fā)。在市場培育上，用戶對于技術(shù)陌生，需要聯(lián)盟以及行業(yè)組織的引導(dǎo)。 我市相關(guān)行業(yè)與國內(nèi)外先進(jìn)水平的差距、以及知識產(chǎn)權(quán)、市場需求等情況 深圳物聯(lián)網(wǎng)和國內(nèi)其它地區(qū)一樣，還處于剛起步階段，面臨著標(biāo)準(zhǔn)體系不完善、所涉及產(chǎn)業(yè)存在技術(shù)瓶頸、應(yīng)用和商業(yè)模式不成熟等問題。深圳將率先建立航空運(yùn)輸業(yè)物聯(lián)網(wǎng)平臺建設(shè)物流公共信息平臺工程，提高我國航空物流的信息化水平 。 2021 年無錫將完成傳感網(wǎng)產(chǎn)業(yè)示范基地建設(shè)，年產(chǎn)業(yè)規(guī)模達(dá)到1000 億元；同時建成集引領(lǐng)中國傳感網(wǎng)技術(shù)創(chuàng)新、標(biāo)準(zhǔn)制定和示范應(yīng)用三大優(yōu)勢的中國傳感網(wǎng)研究發(fā)展中心。深圳在物聯(lián)網(wǎng)行業(yè)具備發(fā)展物聯(lián)網(wǎng)需要的條件。深圳的遠(yuǎn)望谷公司在 RFID 技術(shù)方面擁有自主知識產(chǎn)權(quán)，有望成為深圳乃至全國在 RFID 和物聯(lián)網(wǎng)領(lǐng)域的領(lǐng)軍企業(yè)。 物聯(lián)網(wǎng)用途廣泛，遍及智能交通、環(huán)境保護(hù)、政府工作、公共安全、平安家居、智能消防、工業(yè)監(jiān)測、老人護(hù)理、個人健康等多個領(lǐng)域。 三、 項目主要研究內(nèi)容 項目涉及 的技術(shù) 領(lǐng) 域 、工藝范疇 ， 擬解決的 關(guān)鍵 技術(shù)問題 大氣環(huán)境物聯(lián)網(wǎng)監(jiān)測系統(tǒng)是通過部署于被測環(huán)境區(qū)域的大量無線傳感器節(jié)點(diǎn)，每個節(jié)點(diǎn) 實時感知、監(jiān)測 氧氣、二氧化碳、 溫度 等 環(huán)境信息 ， 通過嵌入式系統(tǒng)對 氧氣、二氧化碳、 溫度 等 環(huán)境 信息進(jìn)行智能處理 ，定期的報導(dǎo)測量數(shù)據(jù) 。一方面它接收環(huán)境監(jiān)控單元等無線設(shè)備發(fā)送上來的信息，通過監(jiān)控 儀表板 的控制程深圳市科技研發(fā)資金技術(shù)研究開發(fā)計劃 —— 國際科技合作 研發(fā) 項目申請書 11 序，為顧客提供用戶界面 ， 從而顯示空氣質(zhì) 量網(wǎng)絡(luò)監(jiān)控系統(tǒng)當(dāng)前的儀表讀數(shù)，變化趨勢以及靈敏度 ；另一方面， 網(wǎng)關(guān) 控制器 還可以同局域網(wǎng) /互聯(lián)網(wǎng)、手機(jī)網(wǎng)等連接， 實現(xiàn) 在非現(xiàn)場區(qū)域?qū)Υ髿猸h(huán)境監(jiān)測 。 該系統(tǒng)主要解決的 關(guān)鍵技術(shù)問題 包括：網(wǎng)絡(luò)拓?fù)淇刂?,網(wǎng)絡(luò)協(xié)議 ,網(wǎng)絡(luò)安全 ,時間同步 ,定位技術(shù) ,數(shù)據(jù)融合 ,數(shù)據(jù)管理 ,無線通信技術(shù) ,嵌入式操作系統(tǒng) , 特制的通訊協(xié)議， 各種傳感器的通用接口技術(shù) ， 監(jiān)控平臺 ， 環(huán)境監(jiān)測的頁面實時顯示，用戶警報點(diǎn) 設(shè)置 ，實時非正常狀況警報，以及警報記錄等 技術(shù)問 題?？梢哉f是一種小的動物通過簡捷的方式實現(xiàn)“無線”的溝通。 ZigBee是一種新興的近距離、低復(fù)雜度、低功耗、低數(shù)據(jù)速率、低成本的無線網(wǎng)絡(luò)技術(shù)。 ZigBee 主要通過降低收發(fā)信機(jī)的忙閑以及數(shù)據(jù)傳輸?shù)念l率 , 降低幀開銷以及實行嚴(yán)格的功率管理機(jī)制 , 例如關(guān)機(jī)及睡眠模式等方式來降低設(shè)備的綜合功耗。 2021年底由 Zigbee聯(lián)盟發(fā)布了 1. 0版本規(guī)范， 2021年初 ，最新的 Zigbee 2021版規(guī)范頒布后，基于 Zigbee的無線通信產(chǎn)品和應(yīng)用會迅速得到普及和高速發(fā)展。 項目采用的主要技術(shù)方法如下所述： （ 1）、 Zigbee 應(yīng)用模式協(xié)議棧（ Zigbee Stack Profile— ATM Stack） ZigBee 是一種基于 IEEE 的遠(yuǎn)程監(jiān)控、傳感及控制的無 線標(biāo)準(zhǔn)。這種基于此標(biāo)準(zhǔn)的技術(shù)工作在 頻段，有效范圍在 10～ 2021米之間，支持的最高數(shù)據(jù)傳輸速率為 250kbit/s。 在 Zigbee 聯(lián)盟標(biāo)準(zhǔn)上，構(gòu)建我們自己的 Zigbee 大氣環(huán)境物聯(lián)網(wǎng)監(jiān)測 應(yīng)用模式協(xié)議棧 ,它 的工 作重點(diǎn)是在 Zigbee 公共框架內(nèi)設(shè)計和創(chuàng)建針對性應(yīng)用的專有協(xié)議框架。國際性的行業(yè)聯(lián)盟 ZigBee 制訂了標(biāo)準(zhǔn)化的無線網(wǎng)絡(luò)技術(shù) ， 短程無線網(wǎng)絡(luò)及其應(yīng)用給出了清楚的定義和限制 。 Zigbee 2021向后兼容 Zigbee 2021/2021 指令集。 圖 2 ZigBee 協(xié)議棧組件結(jié)構(gòu)圖 ZigBee 堆棧是在 IEEE 標(biāo)準(zhǔn)基礎(chǔ)上建立的，定義了協(xié)議的 MAC深圳市科技研發(fā)資金技術(shù)研究開發(fā)計劃 —— 國際科技合作 研發(fā) 項目申請書 14 和 PHY層。 圖 2 給出了這些組件的概況。這些模板定義了 監(jiān)測節(jié)點(diǎn) 的應(yīng)用環(huán)境、 傳感器 類型以及用于 監(jiān)測節(jié)點(diǎn) 間通信的簇。 （ 2） 、 大氣 環(huán)境 物聯(lián)網(wǎng)監(jiān)測系統(tǒng) 網(wǎng)絡(luò) 平臺架構(gòu) 在網(wǎng)絡(luò)平臺中，各個網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)，例如高山、湖泊、 道路、工廠、 辦公室、醫(yī)院中的節(jié)點(diǎn) , 形成了一個應(yīng)用平臺。根據(jù)環(huán)境大小和其應(yīng)用場合的差異， Zigbee 大氣 環(huán)境 物聯(lián)網(wǎng)監(jiān)測系統(tǒng) 可以選擇星型、樹型和網(wǎng)格狀的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)。 圖 3 大氣環(huán)境物聯(lián)網(wǎng)監(jiān)測系統(tǒng) 網(wǎng)絡(luò) 平臺架構(gòu) 圖 深圳市科技研發(fā)資金技術(shù)研究開發(fā)計劃 —— 國際科技合作 研發(fā) 項目申請書 15 （ 3）、 傳感器 節(jié)點(diǎn) 節(jié)點(diǎn)的 主要 部分是傳感器的組裝，傳感器的信號處理，無線電通訊。 為了安裝方便， 傳感器 具有 多種多樣的機(jī)械性的 安裝和鎖住 機(jī)構(gòu)。 傳感器的安裝組件必須包括空氣泵 和必要的過濾器，它的 安裝設(shè)計是模塊化的 。傳感器的輸出 取決于溫度和 溫度 ， 是非線性的 ， 信號處理器將收集所有的傳感器數(shù)據(jù) ， 并 應(yīng)用 一個標(biāo)定的算法 ，以便產(chǎn)生的測量標(biāo)準(zhǔn)能和傳感器的分辨率、 精確度，以及工作環(huán)境一致。 節(jié)點(diǎn)的無線網(wǎng)狀網(wǎng)絡(luò)的設(shè)計是基于 AP101 電路設(shè)計 的 AZN 網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)。 傳感器模塊 節(jié)點(diǎn)一般由處理器單元、 射頻通訊 單元、傳感器 /設(shè)備接口單元和電源模塊單元 4 部分組成 （ 如圖 4 所示 ） 。一方面它接收環(huán)境監(jiān)控單元等無線設(shè)備發(fā)送上來的信息，還可以同局域網(wǎng) /互聯(lián)網(wǎng)、 手機(jī)網(wǎng) 等連接，在非現(xiàn)場區(qū)域?qū)?大氣深圳市科技研發(fā)資金技術(shù)研究開發(fā)計劃 —— 國際科技合作 研發(fā) 項目申請書 16 環(huán)境 監(jiān)測。無線網(wǎng)關(guān)在管理本地 Zigbee 無線網(wǎng)絡(luò)的同時，通過 Ether、互聯(lián)網(wǎng)連接組成一個更廣泛的 TCP/IP 網(wǎng)絡(luò)，又可以同公用 互聯(lián)網(wǎng) 和手機(jī)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)信息交互。 Zigbee 無線通訊模塊和其他 433M、 無線通訊模塊可以直接內(nèi)置在無線智能網(wǎng)關(guān)上，構(gòu)成一個完整的無線數(shù)據(jù)采集網(wǎng)絡(luò)。 （ 5）、 監(jiān)控 儀表板 儀表板將是一個獨(dú)立的客戶端應(yīng)用程序，可在基于 Windows 的計算機(jī)上深圳市科技研發(fā)資金技術(shù)研究開發(fā)計劃 —— 國際科技合作 研發(fā) 項目申請書 17 運(yùn)行與互聯(lián)網(wǎng)連接。 儀表板 將為顧客提供用戶界面 ， 顯示空氣質(zhì)量網(wǎng)絡(luò)監(jiān)控系統(tǒng)當(dāng)前的儀表讀數(shù)，變化趨勢以及靈敏度 （如圖 6 所示 ） 。因此軟件的 體系結(jié)構(gòu)設(shè)計和構(gòu)建對整個系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行和升級維護(hù)都至關(guān)重要。根據(jù) ZigBee 標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范 大氣 環(huán)境 物聯(lián)網(wǎng) 監(jiān)測 系統(tǒng) 的應(yīng)用特征，Zigbee 大氣 環(huán)境 物聯(lián)網(wǎng) 監(jiān)測 系統(tǒng) 網(wǎng)絡(luò)的軟件系統(tǒng)包括物理層、 MAC 層、網(wǎng)絡(luò)層和應(yīng)用層軟件系統(tǒng) （ 如圖 7 所示） 。標(biāo)準(zhǔn)化的無線網(wǎng)絡(luò)協(xié)議、用戶接口及設(shè)備通訊協(xié)議給監(jiān)測網(wǎng)絡(luò)提供了極強(qiáng)的系統(tǒng)擴(kuò)展性?？梢酝瑫r接收不同控制終端的各種信息 ，還可擴(kuò)展開發(fā)其他種類的控制程序。 圖 7 Zigbee 大氣環(huán)境物聯(lián)網(wǎng)監(jiān)測系統(tǒng) 網(wǎng)絡(luò)的軟件 體 系 主要技術(shù)創(chuàng)新點(diǎn) 由于 項目 采用美國最新研制的微處理器及采用 Zigbee 技術(shù)做無線傳輸， 并將最新的系統(tǒng)集成技術(shù)、 應(yīng)用軟件和網(wǎng)絡(luò)傳輸、 射頻技術(shù)和底層軟硬件控制技術(shù) 等 相結(jié)合 ，開發(fā)出的一套 大氣環(huán)境 物聯(lián)網(wǎng) 監(jiān)測 系統(tǒng)， 本系統(tǒng)在的關(guān)鍵參數(shù)上， 遙遙領(lǐng)先國、內(nèi)外同類 產(chǎn)品 ，具有以下 創(chuàng)新點(diǎn) : 深圳市科技研發(fā)資金技術(shù)研究開發(fā)計劃 —— 國際科技合作 研發(fā) 項目申請書 19 （ 1）、 節(jié)點(diǎn)傳輸 距離 長 在同等條件下的 節(jié)點(diǎn)傳輸 距離 ， 本項目產(chǎn)品無阻 擋 的時候可達(dá) 1200m，有阻擋 的時候達(dá) 100m， 而國外著名公司 Crossbow MICAz 的產(chǎn)品傳輸距離為100m 和 20m，與本產(chǎn)品參數(shù)有相當(dāng)?shù)木嚯x。在無太陽能充電的極端環(huán)境下，結(jié)點(diǎn)還能保持三個月以上的正常工作周期。 （ 5）、便于 擴(kuò)展的 無線網(wǎng)絡(luò)通訊平臺 本項目 獨(dú)有 的 通用 接口轉(zhuǎn)換 器 ， 使 各種不同類別的 傳感器 能夠 很方便 地應(yīng)用在 基于 ZigBee 技術(shù)的無線網(wǎng)絡(luò)通訊平臺 上。項目中使用的 WINDOWS 系統(tǒng)軟件和一些應(yīng)用軟件， 我們 將進(jìn)行購買。 四、 項目 預(yù)期目標(biāo) 項目 在技術(shù)進(jìn)步 、 工藝創(chuàng)新方面 可實現(xiàn)的預(yù)期成果 由于 項目 與美國麻省技術(shù)中心合作研發(fā)， 采用美國最新研制的微處理器及采用 Zigbee 技術(shù)做無線傳輸，并 通過項目技術(shù)的不斷研發(fā)和優(yōu)化，使項目具有 以下特點(diǎn)： （ 1)、 直觀 數(shù)據(jù)在傳輸?shù)倪^程中有完整的技術(shù)參數(shù)界面 ,用戶可以在界面上清楚地看到 各項參數(shù) ,及時通知有關(guān)部門 ，并可實現(xiàn) Email 過限預(yù)警功能 。 （ 3）、 時延短 系統(tǒng) 針對時延敏感的運(yùn)用做了優(yōu)化，通訊時延和從休眠狀態(tài)激活的時延非常短 。 （ 5）、 成本低廉 深圳市科技研發(fā)資金技術(shù)研究開發(fā)計劃 —— 國際科技合作 研發(fā) 項目申請書 21 系統(tǒng)采用 了目前 最經(jīng)濟(jì)的無線傳感器網(wǎng)絡(luò)方案，例如我們采用美國 ADI公司 最新推出 的新產(chǎn)品 ADX Loo1 振動傳感器在我們的系統(tǒng)中，成本僅為同類傳感器的 1/3。 （ 7）、 全天侯無地域限制的監(jiān)視系統(tǒng) 監(jiān)視終端可分布在任何有互聯(lián)網(wǎng)的地方，實時 24/7 監(jiān)視。 （ 8） 、 未來的擴(kuò)容，升級和維護(hù) 容易 軟件的升級可通過自身的無線網(wǎng)實現(xiàn) ， 硬件的升級只在升級區(qū)域內(nèi)，更換，擴(kuò)容將不影響全系統(tǒng) ， 維護(hù)系統(tǒng)將會很簡單 。 項目產(chǎn)品技術(shù)指標(biāo) 國際領(lǐng)先， 項目的完成將使 公司 掌握 一批 大氣 環(huán)境 物聯(lián)網(wǎng) 監(jiān)測 的 核心技術(shù) 、 集聚了一批高端技術(shù)人才 ， 為 公司大氣 環(huán)境 物聯(lián)網(wǎng)監(jiān)測 產(chǎn)業(yè)的發(fā)展提供了人才和技術(shù)保障 。 隨著大氣 環(huán)境物聯(lián)網(wǎng) 監(jiān)測系統(tǒng)的產(chǎn)業(yè)化， 以及在此 平臺基礎(chǔ)上持續(xù)引入最新的無 線及傳感技術(shù)，實現(xiàn)各種不同的應(yīng)用，推廣到工業(yè)和更廣闊的民用領(lǐng)域 ， 將帶動 一大批在 芯片設(shè)計、無線通信、傳感器設(shè)備研發(fā)等方面的企業(yè)，形成優(yōu)勢互補(bǔ)， 在較短時 間內(nèi)建立較為完整的產(chǎn)業(yè)鏈。 根據(jù)目前的市場能力分析 ， 環(huán)境空氣質(zhì)量自動監(jiān)測系統(tǒng)供給能力不足 ， 成套性水平低 ， 技術(shù)含量高的產(chǎn)品短缺 ， 環(huán)境自動在線監(jiān)測市場亟待拓展。 該 大氣環(huán)境物聯(lián)網(wǎng)監(jiān)測系統(tǒng) 項目 具有 無線傳 感、 高智能化、高穩(wěn)定性、高精度的 網(wǎng)絡(luò)化 等優(yōu)點(diǎn)，彌補(bǔ)了傳統(tǒng)大氣監(jiān)測系統(tǒng)的種種不足，符合目前市場的對大氣環(huán)境監(jiān)測迫切需求，因而市場前景非常廣闊。同時，隨著項目的產(chǎn)業(yè)化， 促進(jìn)了包括 傳感器技術(shù)、嵌入式計算技術(shù)、無線網(wǎng)絡(luò)通信 技術(shù)、分布式信息處理技術(shù)以及微機(jī)電技術(shù)等的 技術(shù)進(jìn)步 。 項目 全部完成預(yù)計需 2 年， 項目 單 套成本估算為 200 萬元 人民幣 ， 預(yù)計 銷售價 每套 為 400 萬元，則每套利潤為 200萬元，實現(xiàn)銷售 3 套 即可實現(xiàn)回收 投資， 靜態(tài) 回收期 約為 年。 按確定深圳市科技研發(fā)資金技術(shù)研究開發(fā)計劃 —— 國際科技合作 研發(fā) 項目申請書 24 的 項目進(jìn)度計劃，雙方項目負(fù)責(zé)人定期溝通項目實施情況，并組織各自的項目定期召開項目會議 ， 檢查和落實項目的進(jìn)展情況，按項目管理各里程碑進(jìn)行評審，對不符合項目要求的地方及時進(jìn)行糾正 。 桑達(dá)百利 對本項目建設(shè)方案具有選擇決定權(quán)， 對本項目規(guī)模、設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)、系統(tǒng)集成設(shè)計、 使用功能設(shè)計、技術(shù)開發(fā)方法具有認(rèn)定權(quán)，以及對開發(fā)成果具有審批權(quán)。 麻省技術(shù)中心按 桑達(dá)百利 的要求，按時完成各項項目工作，并 授權(quán)一名熟悉本項目情況、能迅速做出決定的項目負(fù)責(zé)人，負(fù)責(zé)與 桑達(dá)百利的項目負(fù)責(zé)人聯(lián)系。涉及許可第三人使用或者向第三人轉(zhuǎn)讓軟件時，須由 桑達(dá)百利 決定 。 ◆ 按照本合同要求主持和組織項目的審查、樣品制作、初步驗收、終驗，并負(fù)責(zé)過程中維護(hù)及管理工作。 ◆ 研發(fā)的部分包括：節(jié)點(diǎn) PCB 設(shè)計、控制板 PCB設(shè)計、能量管理電源設(shè)計、傳感器機(jī)械性的組裝以及空氣泵的設(shè)計、產(chǎn)品化工藝設(shè)計、系統(tǒng)實施安裝設(shè)計。 ◆ 負(fù)責(zé)大氣環(huán)境物聯(lián)網(wǎng)監(jiān)測系統(tǒng)的研發(fā)和測試，提供產(chǎn)品的設(shè)計方案、電路、軟件、產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)，并提供測試用實驗室。 （ 2）、 項目評估、項目立項和 項目 計劃 由桑達(dá)百利公司 負(fù)責(zé) 了解 大氣環(huán)境物聯(lián)網(wǎng)監(jiān)測系統(tǒng) 市場需求信息 ，進(jìn)行項目的規(guī)劃 ，包括項目的風(fēng)險分析、資源規(guī)劃、成本分析等。 （ 3）、 建立 大氣環(huán)境物聯(lián)網(wǎng)監(jiān)測系統(tǒng) 網(wǎng)絡(luò) 平臺架構(gòu) 建 立 一個 基于 無線 Zigbee 技術(shù)大氣 環(huán)境 物聯(lián)網(wǎng)監(jiān)測系統(tǒng)平臺架構(gòu) ， 這個平臺系統(tǒng)不僅可以滿足環(huán)境監(jiān)測無線網(wǎng)絡(luò)監(jiān)控的需要，而且在將來可以根據(jù)市場的需求很方便地進(jìn)行改造升級，使適用于 土壤監(jiān)測、 酒店無線管理監(jiān)控、樓宇無線自動化等其他應(yīng)用場合 。 （ 4）、 建