高職院校物聯(lián)網(wǎng)實(shí)驗(yàn)室建設(shè)初探

摘 要：物聯(lián)網(wǎng)是一新興產(chǎn)業(yè)，高職院校是應(yīng)用型人才輸出的重要主體，高職院校物聯(lián)網(wǎng)相關(guān)專業(yè)發(fā)展依賴于良好的實(shí)驗(yàn)環(huán)境。本文從物聯(lián)網(wǎng)的特點(diǎn)、相關(guān)技術(shù)及發(fā)展前景入手，探討在高職院校中如何建設(shè)物聯(lián)網(wǎng)感知實(shí)驗(yàn)室，為高職院校物聯(lián)網(wǎng)的教學(xué)提供良好的環(huán)境，為專業(yè)發(fā)展奠定堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。

關(guān)鍵詞：物聯(lián)網(wǎng)；傳感器；網(wǎng)絡(luò)；實(shí)驗(yàn)室

中圖分類號(hào)：TP391

從“智慧地球”到“感知中國(guó)”，從新的經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)點(diǎn)到政府支持鼓勵(lì)的一系列措施，從國(guó)家中長(zhǎng)期科學(xué)與技術(shù)發(fā)展規(guī)劃到各高校、科研院所的研究，都可以看出物聯(lián)網(wǎng)在當(dāng)今科學(xué)技術(shù)領(lǐng)域的重要地位。物聯(lián)網(wǎng)并非新技術(shù)，而是將現(xiàn)有的傳感技術(shù)、計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、通信技術(shù)以及自動(dòng)控制技術(shù)等各種技術(shù)的高度融合。作為培養(yǎng)市場(chǎng)需求人才的各類高等院校，職業(yè)教育院校及培訓(xùn)機(jī)構(gòu)，開設(shè)物聯(lián)網(wǎng)相關(guān)專業(yè)及課程，或在現(xiàn)有專業(yè)中引入物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，建設(shè)物聯(lián)網(wǎng)相關(guān)實(shí)驗(yàn)室，成為當(dāng)務(wù)之急。本文將從實(shí)驗(yàn)室建設(shè)的核心理念、特色、內(nèi)容等方面對(duì)感知實(shí)驗(yàn)室的建設(shè)提出符合我院實(shí)踐教學(xué)需求方案。

1 實(shí)驗(yàn)室建設(shè)核心理念

物聯(lián)網(wǎng)實(shí)驗(yàn)室在教育行業(yè)的地位無容置疑，但目前各個(gè)學(xué)校實(shí)驗(yàn)室的發(fā)展存在著偏重單項(xiàng)技能和素質(zhì)的培養(yǎng)，實(shí)驗(yàn)課程實(shí)用性不強(qiáng)，并且多為驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)等問題。針對(duì)以上問題，本文以“把握發(fā)展趨勢(shì)，提高應(yīng)用能力”為目標(biāo)，提出物聯(lián)網(wǎng)信息平臺(tái)及應(yīng)用實(shí)驗(yàn)室解決方案，其意義在于：提高教學(xué)科研水平、提高學(xué)生應(yīng)用能力、促進(jìn)學(xué)生就業(yè)、提升學(xué)校競(jìng)爭(zhēng)力，其建設(shè)和發(fā)展的理念主要體現(xiàn)在：“充分體驗(yàn)、激發(fā)興趣，應(yīng)用為先、提升能力，三個(gè)層次、全面覆蓋”。高職學(xué)生與普通高校的學(xué)生培養(yǎng)定位不同，高職院校主要培養(yǎng)的是應(yīng)用型人才，以滿足經(jīng)濟(jì)社會(huì)對(duì)高素質(zhì)勞動(dòng)者和技能型人才的需要，學(xué)生對(duì)于科研、開發(fā)等方面基礎(chǔ)相對(duì)薄弱，因此，高職院校實(shí)驗(yàn)室建設(shè)應(yīng)突出在應(yīng)用層方向。

2 實(shí)驗(yàn)室建設(shè)特色

從“智慧地球”到“感知中國(guó)”，從“感知校園”到“感知實(shí)驗(yàn)室”。所謂“感知實(shí)驗(yàn)室”，一方面突出物聯(lián)網(wǎng)是感知網(wǎng)絡(luò)，是物與物之間的網(wǎng)絡(luò)；二是突出學(xué)生感知實(shí)驗(yàn)室環(huán)境，在真實(shí)環(huán)境下去實(shí)踐，去學(xué)習(xí)。在進(jìn)行感知實(shí)驗(yàn)室建設(shè)過程中，應(yīng)該著力改變實(shí)驗(yàn)室環(huán)境，改變實(shí)驗(yàn)建設(shè)思路。高職院校的教學(xué)重在培養(yǎng)學(xué)生的應(yīng)用能力，在教學(xué)中首要問題是要激發(fā)學(xué)生興趣，而興趣主要來源于體驗(yàn)。在實(shí)踐過程中，應(yīng)該讓學(xué)生感知到物聯(lián)網(wǎng)的存在，而不能空洞的去講如何去應(yīng)用，如何去驗(yàn)證，而是當(dāng)指令發(fā)出物體后，能夠目睹其結(jié)果，讓大家感知到網(wǎng)絡(luò)的作用，電腦、網(wǎng)絡(luò)和實(shí)物聯(lián)系在一起的效果。因此，物聯(lián)網(wǎng)感知實(shí)驗(yàn)室的建設(shè)應(yīng)該體現(xiàn)“在現(xiàn)實(shí)中學(xué)習(xí)、在開放的環(huán)境中學(xué)習(xí)、在應(yīng)用中學(xué)習(xí)”等特色。

3 實(shí)驗(yàn)室建設(shè)內(nèi)容

3.1 實(shí)驗(yàn)室系統(tǒng)組成

感知實(shí)驗(yàn)室由智能安全系統(tǒng)（防盜報(bào)警系統(tǒng)、視頻監(jiān)控系統(tǒng)、門鎖門禁系統(tǒng)），環(huán)境控制系統(tǒng)（制冷取暖系統(tǒng)、通風(fēng)控制系統(tǒng)、除塵控制系統(tǒng)、智能燈光控制系統(tǒng)）、智能家具控制系統(tǒng)（窗簾控制系統(tǒng)、窗戶控制系統(tǒng)、電視控制系統(tǒng)等），智能識(shí)別與條碼系統(tǒng)、智能供電系統(tǒng)五個(gè)子系統(tǒng)組成。

智能安全系統(tǒng)：進(jìn)行身份識(shí)別與認(rèn)證管理，非法用戶進(jìn)入時(shí)報(bào)警，刷卡或指紋識(shí)別系統(tǒng)進(jìn)入實(shí)驗(yàn)室、開啟管理設(shè)備，以及對(duì)實(shí)驗(yàn)室設(shè)備及人員動(dòng)作情況進(jìn)行監(jiān)控；以及電子標(biāo)簽識(shí)別功能，對(duì)室內(nèi)設(shè)備設(shè)施出入實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行監(jiān)控。

環(huán)境控制系統(tǒng)：利用溫度、溫度、光等傳感器對(duì)環(huán)境進(jìn)行全面感知，根據(jù)環(huán)境探測(cè)結(jié)果，啟動(dòng)制冷取暖系統(tǒng)、通風(fēng)控制系統(tǒng)、除塵控制系統(tǒng)、智能燈光控制系統(tǒng)等，對(duì)室內(nèi)環(huán)境進(jìn)行全面控制，以達(dá)到理想的環(huán)境狀態(tài)。

智能家具控制系統(tǒng)：通過電腦、遙控器或手機(jī)對(duì)家電、門窗等進(jìn)行控制，體驗(yàn)物與物相連的效果。

智能識(shí)別與條碼系統(tǒng)：對(duì)室內(nèi)設(shè)備進(jìn)行電子標(biāo)簽標(biāo)注，以便于管理與使用。

智能供電系統(tǒng)：在物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用中，網(wǎng)絡(luò)傳輸是以傳感網(wǎng)絡(luò)為主體，在傳感網(wǎng)絡(luò)中最大的難題是供電問題，節(jié)點(diǎn)分布分散，難以實(shí)現(xiàn)有源電源，在實(shí)驗(yàn)室內(nèi)部可采用有源供電。

3.2 實(shí)驗(yàn)室系統(tǒng)功能

認(rèn)知與體驗(yàn)功能：物聯(lián)網(wǎng)是一個(gè)空洞的概念，大家對(duì)其非常模糊，通過對(duì)整個(gè)實(shí)驗(yàn)室的體驗(yàn)，可感知到物聯(lián)網(wǎng)的存在，物與物相連的整個(gè)過程以及智能控制的實(shí)現(xiàn)，提高學(xué)員對(duì)物聯(lián)網(wǎng)的認(rèn)知能力，明確物聯(lián)網(wǎng)領(lǐng)域?qū)嵱眯运凇?/p>

系統(tǒng)集成化功能：絕大部分物聯(lián)網(wǎng)實(shí)驗(yàn)室是以實(shí)驗(yàn)箱或?qū)嶒?yàn)臺(tái)為主體，只能進(jìn)行模塊化的實(shí)驗(yàn)，系統(tǒng)集成化低，缺乏關(guān)聯(lián)性。在本實(shí)驗(yàn)室中，可進(jìn)行集成化系統(tǒng)的開發(fā)，提供系統(tǒng)化教學(xué)方案，能使學(xué)員了解系統(tǒng)開發(fā)的整個(gè)流程，整體設(shè)計(jì)理念與思想，實(shí)用性強(qiáng)。

多功能化：在此實(shí)驗(yàn)室內(nèi)包括智能安全系統(tǒng)、環(huán)境控制系統(tǒng)、智能家具控制系統(tǒng)、智能識(shí)別與條碼系統(tǒng)以及智能供電系統(tǒng)，通過對(duì)這些系統(tǒng)的使用與驗(yàn)證性開發(fā)，能夠培養(yǎng)實(shí)用性多方位人才。

三層覆蓋功能：利用傳感器、RFID進(jìn)行數(shù)據(jù)采集，通過無線傳感網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸，使用電腦、遙控器或手機(jī)終端設(shè)備進(jìn)行控制，三層覆蓋，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)采集、網(wǎng)絡(luò)傳輸、終端控制過程系統(tǒng)化。

3.3 實(shí)驗(yàn)室系統(tǒng)工作流程

本實(shí)驗(yàn)室是一個(gè)全面感知、全智能控制的實(shí)驗(yàn)室，人員進(jìn)入時(shí)進(jìn)行身份識(shí)別，身份正常允許進(jìn)入，關(guān)閉報(bào)警系統(tǒng)，啟動(dòng)供電系統(tǒng)，對(duì)室內(nèi)設(shè)備進(jìn)行供電，進(jìn)入全面工作狀態(tài)；感知設(shè)備啟動(dòng)，進(jìn)入全面感受知，對(duì)室內(nèi)環(huán)境進(jìn)行監(jiān)控，根據(jù)環(huán)境情況來開啟燈光、通風(fēng)、除塵、排濕、取暖、制冷等相關(guān)設(shè)備，控制室內(nèi)環(huán)境。

室內(nèi)人員可通過電腦、遙控器或手機(jī)等對(duì)室內(nèi)所有的設(shè)備（電視、空調(diào)、窗簾、窗戶等）進(jìn)行控制，體驗(yàn)智能控制效果。監(jiān)控系統(tǒng)對(duì)其進(jìn)行全面監(jiān)控，保證設(shè)備設(shè)施安全。

人員離開實(shí)驗(yàn)室，智能控制系統(tǒng)將自動(dòng)關(guān)閉實(shí)驗(yàn)室，關(guān)閉門窗，關(guān)閉供電系統(tǒng)，開啟警報(bào)系統(tǒng)。具體工作流程圖如圖1所示。

4 結(jié)束語

物聯(lián)網(wǎng)有著極大的發(fā)展空間，它必將成為中國(guó)及世界經(jīng)濟(jì)的一個(gè)新的增長(zhǎng)點(diǎn)，它將極大地影響和改變著人類的生活方式。目前我國(guó)大多數(shù)高校，特別是作為直接服務(wù)于市場(chǎng)經(jīng)濟(jì)的高職院校，物聯(lián)網(wǎng)專業(yè)建設(shè)尚不完善，實(shí)驗(yàn)室建設(shè)幾乎都是實(shí)驗(yàn)箱式的實(shí)驗(yàn)環(huán)境。因此建設(shè)感知實(shí)驗(yàn)室是物聯(lián)網(wǎng)教學(xué)必須的，也是可行的。

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