论文总字数：16199字

摘 要

物联网（IoT）和云计算已经成为智能对象和应用程序之间的中间摇篮，它们利用这些对象提供的足智多谋和数据。一方面，物联网可以从几乎无限的资源中获益，以实现云计算管理和与智能对象和数据提供相关的服务。另一方面，云可以通过扩展应用程序操作的范围来解决实时对象，从而使物联网受益。尽管存在这种协同作用，但文献缺乏全面而完整的概述，在物联网和云的背景下，特别是在新兴市场（巴基斯坦），对共同财富的经济发展进行了调查和发展的机会。这个问题需要进一步发展和深入研究。该研究的目的是通过系统地调查文献中可用的研究来确定并提出填补空白的机会。概述当前关于该主题的研究状况，并通过物联网和云计算范例全面了解经济发展，并确定现有方法中的机会并推荐研究方向。

本次设计是以硬件CC2530处理器、温度传感器、智云平台为主的基于云平台物联网系统设计——云平台应用开发，就是实现基于云平台对温度推送和存储。这个实验的关键点是以硬件获取数据的调试在云平台为中转站的设计环节。

关键词 云计算; 物联网; 经济发展; 新兴市场;无线传感器网络;C2530;智云平台

Abstract

Internet of Things (IoT) and cloud computing has become an intermediate cradle between intelligent objects and applications that make use of the resourcefulness and data provided by these objects. On one side, IoT can get benefit from almost unlimited resource to implement cloud computing management and penning of services related to smart objects and data provision. On the other side, the cloud can benefit IoT by expanding the scope of application operation to address real-time objects. Despite this synergy, the literature lacks a comprehensive and complete overview on what have been investigated and opportunities for the economic development of the common wealth in context to IoT and cloud, especially in the emerging markets (Pakistan). This issue requires further development and in-depth research. The goal of the study is to identify and propose opportunities to fill the gap by systematically investigating the studies available in the literature. To provide an overview of the current state of research on the topic and to obtain a comprehensive overview on the economic developments through IoT and Cloud Computing paradigms and ascertaining opportunities in the existing approaches and recommend research directions.

This design is based on the hardware platform CC2530 processor, temperature sensor, Zhiyun platform based cloud platform IoT system design - cloud platform application development, is to achieve cloud-based platform for temperature push and storage. The key point of this experiment is to debug the hardware to obtain data in the cloud platform as the design part of the transfer station.

Keywords-Cloud computing; internet of things; economic developments; emerging markets; Wireless sensor network; CCC2530; Zhiyun platform

目录

摘要 I

Abstract II

第一章 绪论 1

1.1选题的背景和和意义 1

1.2 智能物联的发展现状 1

1.3智能物联发展领域 2

1.4物联网和“互联网 ” 3

1.5课题的内容和论文安排 3

1.5.1研究目标 3

1.5.2研究内容 3

1.5.3章节安排概述 4

第二章 基于云平台物联网 5

2.1物联网 5

2.1.1物联网概念 5

2.1.2物联网技术分层 5

2.2云平台 6

2.2.1云平台概念 7

2.2.2云平台特点 7

2.2.3云平台分类及服务类型 7

2.3智云物联平台 7

2.3.1智云物联概念及特点 7

2.3.2智云物联基本框架 7

2.3.3智云物联常用硬件 8

第三章 硬件介绍 9

3.1物联网开发介绍 9

3.1.1 TICC2530处理器 9

3.1.2无线路由器介绍 10

3.1.3无线通信模块及4路以太网接口 10

3.2云平台配置 10

3.2.1 开发环境 10

3.2.2原理学习 11

3.2.3智云平台开发内容 12

第四章 软件系统设计 13

4.1硬件层驱动设计 13

4.1.1 ZXBee智云数据通信协议 13

4.1.2传感器驱动程序开发 13

4.2 web应用设计 17

第五章 测试及结论 18

5.1项目测试 18

5.1.1应用程序测试 18

5.1.2测试结果 19

5.2结论 19

第六章 结束语 20

致谢 21

文献参考 22

第一章 绪论

1.1选题的背景和和意义

当下生人类产、生活中物联网应用越来越广泛。本次设计是在基于智云物联这个开放的公共物联网接入平台，它是由中智讯（武汉）科技公司开发的用于物联网的深入开发，方便的使用的云平台为所有的爱好者和开发者服务，同时也能够物联网传感器数据推送，存储和展现的实现变得轻松简单，让开发者能够快速、有效开发出专业的物联网应用系统，更是吸引广大学习进步的途径。通过在不同的时间段认真学习相关知识，能偶掌握使用这个云平台的方法，进而实现对远程数据的存储和传输等数据处理。

通过传感器技术、嵌入式计算技术、现代网络、无线通信和分布式信息处理技术等的应用。和集成各种类型的微传感器，有助于完成对各种对象链接环境或特定对象检测的信息的实时监控、感测和收集，然后以各种方式发送这些信息，并以自组织多跳网络模式发送给每个用户终端，从而实现三维世界，即物理世界、计算机世界和人类社会的连接。

1.2 智能物联的发展现状

在科技不断进步的趋势下，人们的生活在物联网需求日益增强。在国家开展的物联网终端应用试点，该行业得到合理发展，各方面均有实质性的进展。涉及的领域有工业、农业、交通、M2M、智能电网、医疗、服务领域等等。在这方面的应用是一个起步阶段之际，其发展的速度是有目共睹，同时“智慧城市”的建设为更多新信息技术产业的发展提供重要的载体，物联网、云计算、大数据引用在建设中是可以体现的，可以说物联网已经与人类的生活紧密的相连已经不可分割了，如图1.1所示。

图1.1不断增长的物联网行业

1.3智能物联发展领域

物联网的发展有九大重点领域，在人类生活中纵横交错，覆盖每个领域，如图1.2所示。

图1.2物联网九大重点领域

智能工业：是由网络技术 、智能技术和领先信息技术整合应用在工业的具体领域，这样为工业的的发展增添智慧的一类综合技术。其主要采用计算机技术对工业制造过程中的产品进行人工的模拟，对其中的每个过程进行合理分析、 推理、 判断、 构思、 决策，通过这样的技术有效替代和充分延伸人类的部分精力，也可以有更多的实现更高的价值的机会。

智能农业：是由具体的科研、生产、加工、销售进行合理的集成于一体，集成了现代的生物技术、农业工程、农用新材料等学科应用，实现全天候，反季节的大规模年产，以现代农业设施作为基础，科技含量高，产值高，对土地的利用更合理化，是农业的发展质的提升。

智能物流：利用集成的智能化技术，将各类物流系统都有效仿人类的智慧之行，让其人性化，变得同人类一样有思考能力、对物理量感知与超强的学习能力、且能够推理判断以及自行解决物流中出现的一些问题。同时“智能物流信息化”在未来每时每刻的发展方向是：依据本身实际水平和客户需求对智能物流信息化的精确定位。

智能交通:智能交通系统是领先的信息技术、数据通信和传输技术、领先的控制技术、领先的电子传感技术、领先的计算机技术等相关方法在交通系统中的有效融合，从而建立起一个具有实时、快速、准确等交通安全便捷特点的多方位、大规模、有益的综合交通系统。
智能电网：在不断发展的今天电是生活中不可缺的重要资源，对电网的管理也进入了智能化。它基于集成的高速双向通信网络，由先进的设备技术、先进的传感和测量技术等组成。实现安全、可靠、经济、环保、高效的智能电网，满足每个用户对电能的需求。

智能环保:在现有数字环保的基础上，在不同环境下合理保护相关传感器和设备，再次借助物联网技术监控所需对象，强大的“计算机”和“云计算”融入环保和物联网，将环境绿化管理系统与人们美好生活融为一体。并能够更好的、有效的管理物理界的环境，这将是信息技术的进步优异表现，更是数字环保的进一步发展的扩展与延伸。

智能安防：在信息化、数据的存储预处理、图像的传输与存储等，实现个体房屋、企业厂房、 社会的治安、 重要目标、 基础设施的安全防范实现智能化。

智能医疗:这是利用各种先进技术建立健康档案区医疗信息共享平台。它是病人和医务人员、治疗设备和医疗机构之间的信息交互，为医疗行业注入了更多的高科技(人工智能和先进传感技术)。实现智能化的高效医疗服务，更要让这种技术普及在每一个人的生活中。
智能家具：以住宅作为基础平台， 进行综合布线， 和网络通信技术，在智能家居系统设计方案将安全防范、 自动控制 、音频技术将家庭生活中有关的具体设施进行集成，构建一个方便 、高效的智能家居管理控制系统 ，让生活的居家更安全 、便利 、舒适 、充满艺术且环保。

1.4物联网和“互联网 ”

积极推进互联网建设，加快云计算、智能工业机器人、物联网等技术的发展技术并实现基于“互联网 ”的生产具体应用。让‘互联网 ’在现代的农业的推广中能够完全替代为物联网应用模式。在互联网 的发展中还要与高校物流、智慧能源、便捷交通、生态环保等一同推进，实现更有利与人类生活的环境。

1.5课题的内容和论文安排

1.5.1研究目标

充分利用智云平台，掌握使用云平台的运用方法 、原理，从而实现远程数据的高县存储 、传输。

在web应用程序上对温度的采集、存储等操作。

1.5.2研究内容

物联网系统在生产、生活中应用是一个关键的切入点。本设计中使用的是‘智云物联’，这是一个开放的公共物联网接入平台，是由中智讯（武汉）科技公司开发的，通过这样的一个公用平台，获取学习智能物联的机会，这个机会中主要是为能够使得物联网传感器数据的接入 、 存储 、 展现变得更加轻松简单，也让每一位开发者都能够快速开发出专业的物联网应用系统。学习，查找相关知识，掌握使用云平台的每个使用方法 ，实现远程数据的高效存储 、传输。

1.5.3章节安排概述

第一章为绪论，主要介绍本次论文的选题背景及意义、只能无良无德发展现状 、智能物联的发展领域 、 互联网 以及课题研究的主要内容和各个章节的安排。

第二章为物联网基于云平台系统开发理论基础介绍。

第三章为硬件部分介绍，简单介绍了所需的CC2530处理器的不同特征 、 无线路由器等相关知识点。

第四章为软件系统设计，对硬件部分 、 web应用程序的功能设计处理。

第五章为软件的测试和结论，同时还有本次毕业设计的成果展示以及不足的叙述。

第六章为结束语，主要对本论文与整个设计的总结以及归纳，同时提出了未来物联网、云平台在这个方向前景的推测。

第二章 基于云平台物联网

2.1物联网

2.1.1物联网概念

物联网是作为新一代计算机技术的重要组成部分。外文名“The Internet of things”。物联网就是物与物相连的互联网。故此有：（1）物联网就是在互联网基础上扩大 、扩展；（2）物联网的每个用户进行扩大 、 扩展到了任以的物品与物品之间进行信息交换 、通信。

物联网是指能够通过射频识别技术、红外传感器、全球定位系统、激光扫描仪等信息，按照特别约定的协议将所有物品连接到物联网的传感装置，从而实现物品的智能操作。物联网的目的是实现物与物之间、人与物之间以及网络之间的联系。更便于识别、管理和控制项目。

2.1.2物联网技术分层

物联网从技术框架上分为：感知层、网络层、应用层，如图2.1所示。

图2.1物联网架构示意图

感知层是通过各种传感器 、 传感器网络构造而成。 （1）且传感器是物联网获取信息的最主要的硬件设备， 它利用不同的机制变被测量转换为电信号，再由对应相应信号的处理的装置进行处理，时期具有能够产生响应的动作。最为常见的传感器包括含有温度 、湿度 、压力 、光电传感器等。RFID外文“Radio Frequency Identification”，即：射频识别，另称为“电子标签”。射频识别是一种不需要接触的自动识别技术。它甚至可以识别特定目标，并通过无线信号(电信号码)完成相关数据的读写。它的主要功能是为物联网中的每个项目建立一个唯一的身份证。（2）传感器网络是由各种传感器节点组成的网络。任何传感器节点都有传感器、微处理器和通信单元。传感器网络是由特定的节点通过通信网络和节点进行传输，共同收集环境和物理量，感知准确的信息组成的。（3）无线传感器网络即：“Wireless Sensor Network”简单称WSN，是当前相当流行和使用广泛的传感器网络。在传感层，有射频识别标签、阅读器、二维码标签、阅读器、摄像机、全球定位系统、传感器、M2M终端、传感器网关等。感知层的功能是识别和收集物体和信息，并了解身体结构，主要是外表。传感层的核心技术是无线网络、传感、射频和总线控制。电子标签、传感器节点和无线路由器是传感层的核心技术产品。

物联网中的网络层其功能为信息的“传送”，即通过不同的通信网络进行信息便捷的传输。物联网网络层是感知层和应用层的关系纽带，网络层就像人类神经中枢系统中的神经网络，各类传输的网络（如：私有网，有/无线网互联网等通信）组成了它。接入网包括各类通信接入方式，如光纤接入。物联网的网络层，自然也成为了不同的新技术的舞台，如3G/4G通信网络 、 IPv6 、Wi-Fi和WiMAX 、蓝牙 、ZigBee等等。

物联网的应用层作为重要的部分。应用层最为核心的功能就围绕这两个方面来展开的：一是 “数据” ，将大量的数据的管理和数据的处理；二是 “应用” ，仅仅满足第一个条件是大大不够的，还必须对具体的数据就医相关的行业应用紧密的结合在一起。如：在智能交通中的对交通的迅速反馈的应用：安置于车上或者特定的物理环境中的摄像机，雷达等就是感知层中的硬件传感器，这样的传感器在收集到具体车辆周围环境的信息后，通过相应的网络发送并汇总到车载系统中的处理器上。

这属于应用层，它分析并进一步处理用户周围的车辆环境信息。物联网的应用层包括:(1)物联网中间件:物联网中间件是集成各种通用功能的统一包系统软件或服务程序；(2)物联网应用:物联网应用是用户可以直接使用的各种功能系统应用；(3)云计算:云计算可以帮助物联网中海量数据的存储和分析。依据云计算的服务类型分为：基础架构即服务，外文简称：“IaaS” 、平台即服务，外文简称：”PaaS” 、服务和软件即服务，外文简称：”SaaS”。

就物联网三层结构的发展而言，网络层已经相当成熟，感知层的发展异常迅速，应用层已经重视程度并取得了技术成果。以前，它一直走在乡村道路上，从城市的主要道路上留下了很大的改进空间。虽是如此，但由于应用层最为接近每个用户，可以为用户提供具体的服务，让其成为人类生活中密切伙伴，也是有巨大的发展空间，能够在未来对人类的服务有史无前例的突破。

2.2云平台

云平台在这个世纪的发展的很好，也与人工智能的有紧密的联系，在今后的发展中是可以很好服务让人类。这门技术已经在世界的每个角落开花，国内的发展技术也是蒸蒸日上。

2.2.1云平台概念

Cloud Plaform: 在硬件基础上的服务计算能力 、网络能力 、存储能力。

2.2.2云平台特点

1．硬件管理就使用者或者购买者的运用操作的高度抽象；

2．使用者或者购买者就基础设施投入将被转换为OPEX，外文为“Operating Expense”，即运营成本)；

3．基础设施的能力具备很高的弹性，就是可以增高、降低。

2.2.3云平台分类及服务类型

云平台分为:(1)存储类型——数据存储；(2)计算类型-数据处理；(3)综合型——实现数据的计算和存储。

云平台的服务类型：（1）服务面向用户（仅有使用权），提供稳定的在线应用软件的软件即服务；（2）为开发提供云端服务的平台即服务；（3）对安装于本地的应用程序己身提供有用且特殊的加强功能，为用户提供附加的服务。

2.3智云物联平台

智云物联平台作为开发的平台，可以入门学习，可以深入学习，更可以进行研究。是理想的、很有前景的一项服务。

2.3.1智云物联概念及特点

智云物联网作为一个开放的物联网接入平台，可以被每个人使用。它的服务目标是所有物联网爱好者和开发者。访问、存储和显示物联网传感器数据简单易行。它还可以使开发人员快速开发自己的专业物联网应用系统。

该平台具有的特点是：能够让无线传感网迅速接入互联网 ，同时也支持手机 、web远程访问控制；能解决多用户对单一设备访问的互斥，数据对用户的主动消息推送等技术难题；能够开源并稳定的底层工业级传感网络协议栈-ZigBee协议；能够开源的传感器硬件驱动库和应用项目资源；能免应用编程的“BS项目发布系统”，还有“Android组态系统”接入系统。

2.3.2智云物联基本框架

（1）全面感知。提供 CC2530 为核心板的环境感知数据采集，如湿度 、温度 、关照度等常见的环境感知，有成熟的传感器接口开发包，能够进行二次可发和项目研究。

（2）网络传输。实现Wi-Fi、ZigBee、Bluetooth等无/有线通信技术；而且使用的更是简易的JSON数据通信格式中的“ZXBee”轻量级通信协议；多种智能的M2M网管 ZCloud-GW-PC，其继承了Wi-Fi/3G/100M以太网等网络连接接口，同时能够支持本地数据推送以及远程数据中心接入，采用AES加密认证。

（3）数据中心。它是一个高性能的工业物联网数据集群服务器，能够支持海量物联网数据访问、分类存储、数据决策、数据分析和数据挖掘；分布式的大数据技术可以将数据的实时消息进行推送处理；数据仓库存储和挖掘等功能；云存储采用多处备份，数据的永存，数据遗失的概率在0.1%以下；基于B/S架构的后台分析管理系统，能够在web对数据中心进行管理和系统运营监控。有消息推送、应用数据、数据分析、数据存储、位置服务、触发逻辑、短信通知、视频传输等功能。

（4）应用服务。在智云物联的开放平台应用程序编程接口中，提供SensorHAL层 、Android库 、Web JaveScript库等API可以进行二次编程开发接口服用，具有互联网/物联网应用所需的采集应用数据、控制、传输实时数据、显示获取数据、数据库访问、数据深入分析、自动辅助决策、手机/Web的应用等功能。

2.3.3智云物联常用硬件

（1）传感器：采集物理世界中发生的物理对象和数据，包含有标识、具体物理量、可用音频和视频数据。

（2）节点：是采用CC2530与ARM等微控制器，其具备物联网传感器的数据采集、传输、组网能力，并能构建传感网络。

（3）网关：让电信网/互联网和传感网进行数据连通，支持Wi-Fi、蓝牙、ZigBee等传感协议的数据解析，支持网络转发，能够实现M2M的数据交互。

（4）云服务器：是负责对物联网海量数据进行中央处理，运行云计算大数据技术实现对数据的存储、分析、计算机、挖掘与推送功能，使用同一的开发接口为上层应用提供数据服务。

（5）应用终端：是运行物联网应用的移动终端，比如Android手机、平台等设备。

第三章 硬件介绍

3.1物联网开发介绍

3.1.1 TICC2530处理器

支持IEEE802.15.4标准协议 、ZigBee网络协议 、ZigBee RF4CE协议及能源的应用。CC2530己身拥有256B存储容量的快闪记忆体，由此可见这是很理想的ZigBee应用芯片，为芯片行的其更大的内存将允许芯片无线下载、能够系统编程。除此之外，CC2530还有强大的处理功能与外设，如图3.1所示。

图3.1 CC2530处理器

3.1.2无线路由器介绍

无线路由器，外文为“Wireless Router”，他就像是将单纯性的无线AP和宽带路由器进行合二为一的扩展型新产品，其既有单纯性无线AP所有功能，还包含网络地址转换(NAT)功能，同时可支持局域网内部用户的网络连接共享。另：无线路由器是具有安全防护功能，如图3.2所示。

图3.2无线路由器

3.1.3无线通信模块及4路以太网接口

（1）无线通信模块在许都的领域的使用范围是相当的大 、深入的，比如：车辆的监控应用、小区传呼应用 、身份识别应用 、非接触RF智能卡应用 、小型无线数据终端应用 、生物信号采集应用 、工业数据采集系统应用、无线485/422数据通信应用 、水文气象监控应用 、机器人控制应用、数字图像、传输应用等应用领域中。

（2）以太网，外文为“Ethernet”，作为当前使用最广泛的 、能够让用户局体验更高的域网通讯方式，一种网络通信的协议。以太网协议特别定义软件和硬件标准，以此完成计算机的设备连接。以太网设备组网的基本元素有：交换机、路由器、集线器、光纤和普通网线以及以太网协议和通讯规则。

3.2云平台配置

3.2.1 开发环境

硬件：温度传感器1个，智云Android开发平台1个，CC2530无线节点板1个，CC2530仿真器1个，调试转接板1 个。

软件：Windows 10,IAR Embedded Workbench for 8051，Android Developer Tools

3.2.2原理学习

此次任务是同构建一个完整的物联网项目基于之云平台的使用，该项目的系统模型。（1）温度节点是经协调器通过“ZigBee”传感网络连接，其中协调器是网络的汇聚中心，也是试验箱的重要组成部分；（2）协调器能与志云开发平台进行通信交互，是通过开发平台上运行的用于服务程序将传感网 、电信网 、移动网连接以便数据交互，同时可以将数据推送给智云中心，同时还提供数据推送至本地局域网；（3）智云数据中心提供给数据在存储服务 、自动控制服务 、数据推送服务等进一步的项目连接接口，本地服务仅能进行数据推送服务；（4）物联网应用项目则是通过智云API库进行深一步的应用开发，可以用传感网内节点对物理量进行采集、控制、决策信息等操作。如图3.3.1所示

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