基于Arduino的智慧物联网平台环境搭建

34卷第7期2018年4月

甘肃科技

Gansu Science and Technology

Vol.34 No.7Apr. 2018

基于Arduino的智慧物联网平台环境搭建

张瑞英

(甘肃广播电视大学信息中心，甘肃兰州730000)

摘要：随着科学技术的发展，促进了物联网的诞生，物联网在各行各业的应用方案也不断地被提出并实施，这使 人们的生活变得更加便利和智能化，也出现了各种智慧平台。并且由于无线传感器结构简单、成本低廉的特点，使 得其在智慧平台中成为重要部分。本文主要就基于Arduino的智慧物联网平台环境搭建进行研究。关键词：Arduino;物联网；智慧平台；环境搭建 中图分类号：TU997

物联网，其英文名称是“7\"e

通常的定义为：“物联网就是物物相连的互联网”，这 句话包含了两层意思：第一，物联网是在互联网基础 上扩大和拓展的网络；第二，物联网用户端扩大和拓 展到了任何物品与物品之间，进行信息交换和通信。

本文主要从物联网的相关概念及发展过程出 发，论述了智慧物联网平台环境搭建。论文首先对 物联网概念、技术架构和应用做了论述，然后对环境 安装及检验进行阐述，最后对进行总结。

研究已经在各行各业展开，而其实际应用还仅仅局 限于行业的内部。关于物联网的设计和开发目前集 中于RFID、传感器、嵌入式软件以及传输数据的计 算等领域的研究。1.1

物联网技术架构

从技术架构上来分析，物联网可以分为三个层 次:感知层、网络层和应用层。

感知层由各种传感器以及传感器网络构成，包 括二氧化碳浓度传感器、温度传感器、湿度传感器、 二维码标签、RFID标签和读写器、摄像头、GPS等感 知终端。感知层的作用相当于人的眼耳口鼻和皮肤 等神经末梢，它是物联网识别物体，采集信息的来 源，它的主要功能是识别物体，采集信息。

网络层由各种私有网络、互联网、有线通信网和 无线通信网、网络管理系统和云计算平台等组成，相当 于人的大脑，它负责传递和处理感知层获取的信息。

应用层是物联网和用户（包括人、组织和其他系 统）的接口，它与行业需求结合，实现物联网的智能 应用。1.2

物联网应用模式

根据物联网的实质用途可以将其归结为三种基 本应用模式：

对象的智能标签。通过二维码，RFID等技术标 记特定的对象，用来区分对象个体，例如在生活中我 们所使用到的各种智能卡；除此之外通过智能标签

1概述

物联网是通过射频识别(RFID)技术、红外感应 器、全球定位系统、激光扫描器等信息传感设备，按 照约定的协议，把所有物品与互联网相连接，进行信 息交换和通信，来实现对物品的智能化识别、定位、 跟踪、监控和管理的一种网络。物联网目的是实现 物与物，物与人，所有的物品与网络的连接,物联网 方便了对物品的识别、管理和控制。

物联网的实行具有规模性大、参与性广泛、管理 性强、技术性高级等特征。物联网的特性主要体现 在其应用领域内，目前在绿色农业的发展、工业的监 控、公共安全监控、城市的管理和规划、远程医疗服 务、智能家居系统、智能交通系统和环境监测系统等 各个方面均有物联网应用的例子，某些行业已经积 累了大量成功的案例。物联网技术是一项综合性的 技术，是一项系统，目前国内基于物联网的理论上的

*基金项目：甘肃省教育厅2015年度高等学校科研资助项目“针对脑卒中高危人群的交互式智能监测管理平台构建及应用 评价”及2015年度校级项目“基于WIFI/蓝牙/3G无线传感网络的物联网网关技术研究与实现”。

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还可以获得对象物品所包含的延伸信息，例如智能 卡上的金钱余额，二维码中所包含的网络地址等。

环境监控和对象跟踪。利用类型多种多样的传 感器和分布范围极广的传感器网络，可以实现对某 个特定对象的实时状态的取得和其行为的监控，如 使用安放在市区的多个噪音探头来监测噪声污染， 通过二氧化碳传感器来监控大气中二氧化碳的浓 度，通过GPS标签跟踪车辆的位置，通过交通路口 的摄像头捕捉即时交通流程等。

对象的智能控制。物联网在云计算平台和智能 网络的基础上，可以依据传感器网络所获取的数据 来进行决策，改变对象的行为，进行控制和反馈。例 如根据外界光线的强弱来调整路灯的亮度，根据车 辆的流量实时调整红绿灯间隔等。

2智慧物联网平台环境搭建

本文是在Windows 7操作系统下进行智慧物

联网平台搭建。2.1 Java运行环境安装

Java运行环境主要使用JDK，本次安装使用的 JDK版本是JDK1.8版本，可以直接从Sun公司的官 方网站www.sun.com中下载此版本。安装分为

以下两个步骤#

一是安装JDK。

安装JDK是需要选择JDK和JRE的安装目 录，可以使用默认的安装目录。

二是配置环境变量。

JDK安装完成后，其安装文件夹中的bin文件 夹是将来要使用的各种Java命令，但是这些命令并 不在windows环境之中，所以必须在windows中注 册此命令。注册流程为：选择“我的电脑属性” 命令，打开系统属性对话框，选择“高级系统设置” 选项卡，单击“环境变量”按钮，打开环境变量对话 框，分别进行以下3个变量的设置#

1 &添加系统变量JAVA_HOME=;2&修改系统变量path，末尾添加内容KMJA- VA_HOME%\\bin)；

3 & 添加系统变量 classpath (;%JAVA_HOME% \\lib;%JAVA_HOME%\\lib\ools.jar)。

设置完成后，打开cmd,分别输入java -version 与javac-version命令，查看是否输出版本信息，输出 表明安装配置已完成，未提示不是内部或外部命令

则表明环境配置不正确。2.2 安装 Arduino IDE

Arduino是一款便捷灵活、方便上手的开源电子 原型平台，Arduino能通过各种各样的传感器来感知 环境，通过控制灯光、马达和其他的装置来反馈、影 响环境。主要包含硬件和软件两个主要的部分：硬 件部分是可以用来做电路连接的Arduino电路板； 软件部分则是Arduino IDE，即计算机中的程序开 发环境。只要在IDE中编写程序代码，将程序上传 到Arduino电路板后，程序便会告诉Arduino电路板 要做些什么。

安装Arduino IDE步骤如下：

1& 下载安装 Arduino-L6.13-windows.exe 或从 www.arduino.cc 网站下载其他系统版本。

2&双击运行exe文件安装Arduino。

3&打开Arduino,在菜单栏选择文件-首选项- 附加开发板管理器网址填入：http://arduino.esp8266. com/stable/package_esp8266com_index.json，如图 1 所 示，这里可以输入多个地址，之间用逗号隔开即可。

图1 Arduino首选项附加开发板管理器网址设计界面

4&安装ESP8266平台，在菜单栏选择工具-开 发板-开发板管理器，在弹出的对话框中滑动右侧 滚动条至最下方，如图2选择esp8266,选择当前稳 定版本2.1，点击安装。

图2安装esp8266界面

如果网速过慢，可以下载Arduino1.5安装包， 将安装包内Arduino1.5文件夹中的文件全部复制 放置到图1所示“在首选项中还有更多选项可以编

第7期张瑞英:基于Arduino的智慧物联网平台环境搭建

3.2启动虚拟机

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辑”后的目录中，注意:APPData文件夹一般都是隐 藏的。回到安装步骤从头操作，则到步骤4时跳过 了下载过程，直接解压安装。2.3安装WiFi共享大师

WiFi共早大师是一■款免费共早无线WiFi热点 的软件，利用笔记本电脑或者台式电脑的无线网卡 共享出免费的无线热点。WiFi共享大师下载及安装 非常简单，可以直接百度搜索WiFi共享大师并下 载，此处下载的是WiFigxds_2.4.1.1，下载后双击 WiFigxds_2.4.1.1.exe运行安装程序，选择安装目录， 之后点击下一步，等待即完成安装。2.4数据存储及设备管理平台搭建

平台搭建步骤如下：1) 安装虚拟机VMware。

从https://www.vmware.com或百度软件中心下载虚 拟机VMware Workstation，双击后安装。

2) 在VM下安装win7系统的虚拟机。3) 安装 SiteWhere。

启动Vmware内虚拟机*Windows7”，使用命令 行 ipconfig 查看“windows7”IP 地址,通常为 192.168. xxx.128，启动虚拟机 *Windows7” 桌面 sitewhere- server-1.8.0\\bin\\startup.bat。3.3访问网址

使用移动设备浏览器访冋地址192.168.ccx. 128:8080/sitewhere，出现如图4所示界面，则表明安 装成功。

图4 SiteWhere登录后界面

4总结

随着全球一体化的加速发展和互联网、物联网

3环境检验

双击启动WiFi共享大师，建议点击如图3所示

技术的更广泛应用，智慧平台必然将迎来一个全新 的发展机遇。本论文着重介绍了基于物联网的智慧 平台的相关理论和其平台搭建过程及测试方法，希 望可以给读者一个关于智慧平台的初步印象。同时 今后会逐渐拓宽知识面，以求将物理网技术广泛应 用于日常生活和工作中。参考文献：

[1]

陈倚，韩冰，秦伟俊.基于Zigbee/GPRS物联网网关系统 的设计与实现[J].计算机研究与发展，2011(9):25-26.[2] 陈海明，崔丽，谢开斌.物联网体系结构与实现方法的比

较研究[J].计算机学报.2013(8):54-55.[3]

阎坚，桂劲松.基于物联网技术的智慧教室设计与实现

3.1启动WiFi共享大师

红色框按钮修改WiFi名称和密码，防止同名WiFi 存在，然后点击“立即开启WiFi”按钮启动WiFi共 享，使用移动设备按照图示WiFi名称密码连接。

[J].中国电话教育.2007(12):83-86.[4]

图3 WiFi共享大师设置启动界面

张艺粟.物联网ZigBee网关的设计与实现[J].计算机系 统应用.2013(6):34-38.

(上接第！页）参考文献：

[1] 孙海霞，胡永.民族院校计算机基础课程教学模式信息

化探讨——

以《大学计算机应用基础》课程为例[J].甘肃

[5]

息与电脑，2017(1):204-205..[4]

林敏.高职院校计算机二级考试的精准教学[J].武汉工

程职业技术学院学报，2017,29(2):96-98.

沈德松.全国计算机等级考试二级MSOffice高级应用 的要点研究与分析[J].魅力中国，2017(19).

[6] 余涛，毕军，吴建平.未来互联网虚拟化研究[J].计算机研

究与发展，2015,52(9):2069-2082.

科技，2016(16).[2]

陶忠刚，周雨，马玉龙.全国计算机二级考试应试策略[J].

教育，2015(23):86-86.

[3] 李亚芳，张萌.提高计算机二级考试通过率的措施[J].信