第一屆全國高校物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用創(chuàng)新大賽挑戰(zhàn)賽賽項(xiàng)說明

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1、挑戰(zhàn)賽賽項(xiàng)說明科學(xué)技術(shù)的高速發(fā)展帶領(lǐng)人們走向信息時(shí)代。隨著人們對(duì)物理世界的建設(shè)與完善、對(duì)未知領(lǐng)域與空間的拓展，人們需要的信息來源、種類、數(shù)量不斷增加，這對(duì)信息的獲取方式提出了更高的要求。在人類歷史發(fā)展的很長(zhǎng)一段時(shí)間內(nèi)，人是通過視覺、聽覺、嗅覺等方式感知周圍的環(huán)境，這是人類認(rèn)識(shí)世界的基本途徑。然而，依靠人類對(duì)物理世界的本能感知已遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能滿足信息時(shí)代的發(fā)展要求。例如，人類不能感知上千度的溫度，也不能辨別溫度的微小變化，無線傳感器網(wǎng)絡(luò)正是為這應(yīng)運(yùn)而生的技術(shù)，該技術(shù)被認(rèn)為是21世紀(jì)最重要的技術(shù)之一。挑戰(zhàn)賽主要針對(duì)無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的通用技術(shù)設(shè)計(jì)，包括節(jié)點(diǎn)的訪問控制、設(shè)備

2、的互聯(lián)互通和信息的獲取傳輸?shù)?。本賽?xiàng)說明主要包含以下四個(gè)部分：競(jìng)賽設(shè)備、競(jìng)賽形式、競(jìng)賽例程和競(jìng)賽平臺(tái)使用指南。一、競(jìng)賽設(shè)備1.無線傳感器節(jié)點(diǎn)本次大賽使用的無線傳感器節(jié)點(diǎn)的外觀如下：圖6.節(jié)點(diǎn)外觀無線傳感器網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)采用低功耗ZigBee無線射頻芯片及16位RISC指令集MCU。該節(jié)點(diǎn)支持Tinyos操作系統(tǒng)，提供全套Tinyos源程序代碼。模塊可以通過動(dòng)態(tài)地址方便組成傳感器網(wǎng)絡(luò)，可以實(shí)時(shí)傳輸采集的各種數(shù)據(jù)，模塊各地址可以在每次USB下載中方便指定。整個(gè)傳感模塊采用低功耗設(shè)計(jì)，工作時(shí)只需要兩節(jié)1.5V的5號(hào)干電池。圖節(jié)點(diǎn)模塊圖節(jié)點(diǎn)模塊節(jié)點(diǎn)的功能及參數(shù)為：?支持U

3、SB、干電池供電和太陽能（室外）供電；采用AA型電池供電時(shí)，可在室外連續(xù)工作3個(gè)月以上，通過軟件適當(dāng)管理，基本節(jié)點(diǎn)可以有效工作達(dá)一年以上；?CPU使用TI公司的MSP430F1611，射頻模塊為CC2420；?通訊半徑：室內(nèi)20-50m，戶外75-125m；?通訊頻段：2.4-2.4835GHZ，最大數(shù)據(jù)傳輸率：250Kbps；?存儲(chǔ)器：內(nèi)存：48K；RAM：10K；Flash：1M；?可見光傳感器S1087，可檢測(cè)光波波長(zhǎng)范圍320nm~730nm；?濕度傳感器SHT11檢測(cè)濕度精度±3.0％RH，溫度精度0.4℃；?USB接口具備數(shù)據(jù)連接、供電及在線編程

4、的功能；?快速喚醒，時(shí)間<6uS；?工作電壓：DC，1.8~3.6V，可以使用2節(jié)1.5V堿性電池供電；?待機(jī)功耗：0.6mW；?峰值功耗：65mW。節(jié)點(diǎn)既可以使用內(nèi)置天線，亦可使用外置天線來提升通信距離；其調(diào)試接口有USB和JTAG這兩種模式，擴(kuò)展接口豐富，可外接十余種低功耗傳感器。節(jié)點(diǎn)的操作系統(tǒng)采用了TinyOS。TinyOS是目前無線傳感網(wǎng)絡(luò)研究領(lǐng)域使用最為廣泛的操作系統(tǒng)。TinyOS使用nesC語言編寫，基于TinyOS的應(yīng)用程序也使用nesC語言編寫。nesC語言是專門為資源極其受限、硬件平臺(tái)多樣化的傳感節(jié)點(diǎn)設(shè)計(jì)的開發(fā)語言。2.測(cè)試平臺(tái)在挑戰(zhàn)賽的預(yù)

5、賽和決賽階段，參賽隊(duì)提交的源代碼會(huì)在如下測(cè)試平臺(tái)上運(yùn)行。圖測(cè)試平臺(tái)該測(cè)試平臺(tái)的主要特征有：?支持50個(gè)無線傳感器網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)的矩陣；?具備節(jié)點(diǎn)位置自動(dòng)識(shí)別功能；?可批量更新節(jié)點(diǎn)程序；?支持節(jié)點(diǎn)的多跳組網(wǎng)、在線編譯及系統(tǒng)調(diào)試；?支持批量數(shù)據(jù)下載、實(shí)時(shí)串口交互；?支持遠(yuǎn)程用戶登陸、在線申請(qǐng)和動(dòng)態(tài)分配資源；?支持視頻實(shí)時(shí)查看平臺(tái)動(dòng)態(tài)等功能。二、競(jìng)賽形式挑戰(zhàn)賽的競(jìng)賽形式為：圖挑戰(zhàn)賽競(jìng)賽流程1.報(bào)名成功后，參賽隊(duì)可依據(jù)本賽項(xiàng)說明練習(xí)無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的主要技術(shù)，包括數(shù)據(jù)傳輸和組網(wǎng)功能等，大賽還提供專用開發(fā)包以輔助參賽隊(duì)的練習(xí)；2.組委會(huì)在大賽網(wǎng)站發(fā)布預(yù)賽試題；3.參賽隊(duì)線下編

6、寫與大賽平臺(tái)兼容的代碼，并通過網(wǎng)絡(luò)提交至大賽平臺(tái)；4.測(cè)試平臺(tái)會(huì)自動(dòng)在節(jié)點(diǎn)上燒錄、運(yùn)行程序；5.預(yù)賽結(jié)束，組委會(huì)公布出線隊(duì)伍；6.出線隊(duì)伍參加現(xiàn)場(chǎng)決賽。三、競(jìng)賽例程本賽項(xiàng)介紹中包含兩個(gè)基本的實(shí)驗(yàn)例程，更多教程和實(shí)訓(xùn)方案請(qǐng)參見大賽專用開發(fā)包http://iotcompetition.org/platform.html。實(shí)驗(yàn)一實(shí)驗(yàn)環(huán)境配置實(shí)驗(yàn)?zāi)康模喊惭bTinyOS并配置程序編譯環(huán)境，為后續(xù)實(shí)驗(yàn)打下基礎(chǔ)。實(shí)驗(yàn)要求：?掌握在linux下安裝TinyOS的方法；?運(yùn)行測(cè)試程序檢驗(yàn)編譯環(huán)境配置是否正確。實(shí)驗(yàn)準(zhǔn)備：?已安裝Ubuntu操作系統(tǒng)的虛擬機(jī)；?無線傳感器網(wǎng)絡(luò)接口

7、一個(gè)。實(shí)驗(yàn)步驟：1.配置source源，修改/etc/apt/sources.list文件，添加一行$debhttp://hinrg.cs.jhu.edu/tinyoskarmicmain2.更新源目錄的包的列表$sudoapt-getupdate3.安裝tinyos最新版及其相關(guān)工具。在命令行下運(yùn)行$sudoapt-getinstalltinyos4.很有可能會(huì)提示在幾個(gè)版本中選擇，我們選擇其中一個(gè)版本然后重新執(zhí)行$sudoapt-getinstalltinyos-2.1.15.進(jìn)入/opt/tinyos2.1.1目錄下，修改tinyos.sh文件，將CL

8、ASSPATH一行修改為CLASSPATH=$CLA