物聯(lián)網(wǎng)工程專業(yè)實(shí)驗(yàn)課程設(shè)置探索

孔 銳， 張 冰

(暨南大學(xué) 電氣信息學(xué)院， 廣東 珠海 519070)

1 高校物聯(lián)網(wǎng)工程專業(yè)的特點(diǎn)

物聯(lián)網(wǎng)被稱為繼計(jì)算機(jī)、互聯(lián)網(wǎng)之后，世界信息產(chǎn)業(yè)的第三次浪潮[1]。物聯(lián)網(wǎng)工程是一個(gè)圍繞“戰(zhàn)略新興產(chǎn)業(yè)”設(shè)立的新專業(yè)，2010年、2011 年、2012 年，教育部先后進(jìn)行了3批物聯(lián)網(wǎng)相關(guān)專業(yè)審批，截至 2012 年 6 月，國(guó)內(nèi)已經(jīng)有近150個(gè)高校開(kāi)設(shè)了物聯(lián)網(wǎng)工程專業(yè)。物聯(lián)網(wǎng)工程專業(yè)具有鮮明的綜合性、交叉性和應(yīng)用性特點(diǎn)[2]，涉及電子、計(jì)算機(jī)、測(cè)控與通信等多領(lǐng)域相關(guān)專業(yè)知識(shí)。物聯(lián)網(wǎng)工程專業(yè)特色是厚基礎(chǔ)、重理論、強(qiáng)實(shí)踐、求創(chuàng)新、促應(yīng)用[2]。以“夯實(shí)學(xué)科基礎(chǔ)，注重專業(yè)交叉，強(qiáng)化工程實(shí)踐，培養(yǎng)創(chuàng)新能力”為思路。物聯(lián)網(wǎng)工程專業(yè)培養(yǎng)的人才，不僅要掌握傳感器、微處理器、嵌入式理論和相應(yīng)的軟件技術(shù)，還要掌握無(wú)線通信、計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)、高頻電路設(shè)計(jì)、低功耗、無(wú)線傳感網(wǎng)絡(luò)以及3G無(wú)線網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)等新技術(shù)。物聯(lián)網(wǎng)工程專業(yè)應(yīng)用的多樣性，要求我們必須培養(yǎng)寬口徑人才，既要重視基礎(chǔ)訓(xùn)練，又要培養(yǎng)應(yīng)用系統(tǒng)綜合開(kāi)發(fā)能力。物聯(lián)網(wǎng)工程是應(yīng)用性非常強(qiáng)的學(xué)科，僅傳授理論是不夠的，一定要立足實(shí)踐，從應(yīng)用入手。

2 社會(huì)對(duì)物聯(lián)網(wǎng)工程專業(yè)人才的需求

據(jù)測(cè)算，物聯(lián)網(wǎng)的產(chǎn)業(yè)規(guī)模比互聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)大20倍以上，而物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)領(lǐng)域需要的人才每年也將在百萬(wàn)人的量級(jí)。物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，將會(huì)拉動(dòng)各國(guó)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，物聯(lián)網(wǎng)的廣闊發(fā)展前景已經(jīng)引起了產(chǎn)業(yè)鏈上各行業(yè)的青睞。物聯(lián)網(wǎng)的產(chǎn)業(yè)鏈條涉及傳感器、芯片、設(shè)備制造及軟件應(yīng)用等行業(yè)，作為新一輪的信息技術(shù)革命，物聯(lián)網(wǎng)已經(jīng)上升為國(guó)家戰(zhàn)略。溫總理曾在2011政府工作報(bào)告中指示促進(jìn)物聯(lián)網(wǎng)示范應(yīng)用。高校作為培養(yǎng)高層次人才的“主戰(zhàn)場(chǎng)”，應(yīng)針對(duì)性地設(shè)置物聯(lián)網(wǎng)工程相關(guān)專業(yè)，有目標(biāo)地培養(yǎng)物聯(lián)網(wǎng)工程專門(mén)人才。目前，我國(guó)已有近150多所高校設(shè)置了本科物聯(lián)網(wǎng)工程專業(yè)，有些學(xué)校的物聯(lián)網(wǎng)工程專業(yè)已招收了3屆本科生，物聯(lián)網(wǎng)發(fā)展的戰(zhàn)略需求及人才培養(yǎng)需求，使得專業(yè)實(shí)驗(yàn)課程建設(shè)迫在眉睫。

物聯(lián)網(wǎng)的技術(shù)構(gòu)成主要由3層[3-5]：感知控制層、網(wǎng)絡(luò)傳輸層、應(yīng)用服務(wù)層，涉及到的關(guān)鍵技術(shù)有傳感器技術(shù)、傳感網(wǎng)技術(shù)、移動(dòng)通信技術(shù)、嵌入式技術(shù)、下一代網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、信息安全技術(shù)等。社會(huì)對(duì)物聯(lián)網(wǎng)工程專門(mén)人才的要求是具備在物聯(lián)網(wǎng)工程領(lǐng)域跟蹤新理論、新知識(shí)、新技術(shù)的能力，具備一定的物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)綜合設(shè)計(jì)能力，掌握信息獲取(傳感器和信號(hào)檢測(cè)相關(guān)知識(shí))以及信息傳輸(通信、計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò))、信息處理(數(shù)據(jù)融合、云計(jì)算等知識(shí))、應(yīng)用層(應(yīng)用軟件開(kāi)發(fā)、嵌入式系統(tǒng)開(kāi)發(fā))相關(guān)知識(shí)，能從事物聯(lián)網(wǎng)工程領(lǐng)域的科學(xué)研究、技術(shù)開(kāi)發(fā)等工作。

3 物聯(lián)網(wǎng)工程專業(yè)實(shí)驗(yàn)課程建設(shè)方案探討

圍繞一門(mén)課程主要知識(shí)點(diǎn)的實(shí)驗(yàn)通常由若干個(gè)實(shí)驗(yàn)組成，每個(gè)實(shí)驗(yàn)所針對(duì)的是某些知識(shí)點(diǎn)或某一類(lèi)問(wèn)題的求解方法。根據(jù)課程實(shí)驗(yàn)的性質(zhì)，通常可以將實(shí)驗(yàn)分為驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)、設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)和綜合性實(shí)驗(yàn)。但是課程實(shí)驗(yàn)中的綜合性實(shí)驗(yàn)不同于綜合課程設(shè)計(jì)，它一般是某門(mén)課程中關(guān)聯(lián)多個(gè)知識(shí)點(diǎn)的實(shí)驗(yàn)。從對(duì)知識(shí)點(diǎn)實(shí)驗(yàn)的要求來(lái)看，驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)通常是通過(guò)實(shí)驗(yàn)來(lái)驗(yàn)證有關(guān)知識(shí)點(diǎn)，而設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)則是運(yùn)用有關(guān)知識(shí)和方法來(lái)求解特定的問(wèn)題。設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)應(yīng)該是本科層次學(xué)生實(shí)驗(yàn)的主要內(nèi)容，實(shí)驗(yàn)室建設(shè)應(yīng)重視學(xué)生的基本應(yīng)用開(kāi)發(fā)能力培養(yǎng)。實(shí)驗(yàn)環(huán)境能培養(yǎng)學(xué)生對(duì)實(shí)際物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用項(xiàng)目整體把握的能力，激發(fā)學(xué)生的創(chuàng)新能力。因此，實(shí)驗(yàn)課程的開(kāi)設(shè)必須在兼顧本科教學(xué)的同時(shí)，圍繞物聯(lián)網(wǎng)關(guān)鍵技術(shù)展開(kāi)，一般將實(shí)驗(yàn)課程分成以下幾類(lèi)。

3.1 基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)課程建設(shè)

開(kāi)設(shè)與專業(yè)技術(shù)相關(guān)的基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)。物聯(lián)網(wǎng)專業(yè)工程性強(qiáng)，對(duì)培養(yǎng)人才的動(dòng)手能力有較高要求，建立完善的基礎(chǔ)教學(xué)實(shí)驗(yàn)室，以滿足多樣化需求?；A(chǔ)實(shí)驗(yàn)可以提供一個(gè)物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)所涉及的相關(guān)基礎(chǔ)知識(shí)訓(xùn)練實(shí)驗(yàn)平臺(tái)，包括模擬電子線路實(shí)驗(yàn)、電路分析實(shí)驗(yàn)、數(shù)字電子線路實(shí)驗(yàn)、C語(yǔ)言程序設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)、C++程序設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)、網(wǎng)絡(luò)程序設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)、操作系統(tǒng)原理實(shí)驗(yàn)、高頻電子線路實(shí)驗(yàn)、信號(hào)與系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)、數(shù)字信號(hào)處理實(shí)驗(yàn)、單片機(jī)原理實(shí)驗(yàn)、EDA實(shí)驗(yàn)、FPGA實(shí)驗(yàn)、計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)實(shí)驗(yàn)、通信原理實(shí)驗(yàn)等。

3.2 專業(yè)實(shí)驗(yàn)課程建設(shè)

開(kāi)設(shè)與物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)密切相關(guān)的專業(yè)實(shí)驗(yàn)。專業(yè)實(shí)驗(yàn)可以提供與物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)密切相關(guān)的知識(shí)和應(yīng)用技術(shù)訓(xùn)練平臺(tái)，專業(yè)實(shí)驗(yàn)包括傳感器技術(shù)實(shí)驗(yàn)、RFID實(shí)驗(yàn)、傳感網(wǎng)技術(shù)實(shí)驗(yàn)、移動(dòng)通信技術(shù)實(shí)驗(yàn)、嵌入式技術(shù)實(shí)驗(yàn)、下一代網(wǎng)絡(luò)技術(shù)實(shí)驗(yàn)、信息安全技術(shù)實(shí)驗(yàn)、物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用課程設(shè)計(jì)等。

3.3 應(yīng)用實(shí)訓(xùn)課程建設(shè)

開(kāi)設(shè)創(chuàng)新性實(shí)驗(yàn)和設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)。建立“物聯(lián)網(wǎng)綜合演示實(shí)訓(xùn)中心”或利用地方政府建立的物聯(lián)網(wǎng)示范基地、學(xué)校自建或者校企合作共建實(shí)訓(xùn)中心讓學(xué)生“體驗(yàn)實(shí)踐”。利用實(shí)驗(yàn)室訓(xùn)練學(xué)生的動(dòng)手能力，組織學(xué)生參加各類(lèi)競(jìng)賽。競(jìng)賽對(duì)“創(chuàng)新”、“理論付諸實(shí)踐”、“團(tuán)隊(duì)合作”3個(gè)方面有積極的幫助，并且對(duì)校內(nèi)課程體系改革有推動(dòng)，它進(jìn)一步開(kāi)發(fā)了學(xué)生的創(chuàng)新意識(shí)和能力，促進(jìn)學(xué)校的基礎(chǔ)知識(shí)教育發(fā)展和提高學(xué)生綜合能力。應(yīng)用實(shí)訓(xùn)實(shí)驗(yàn)課程可以選擇開(kāi)設(shè)以下實(shí)驗(yàn)：智能家居實(shí)訓(xùn)實(shí)驗(yàn)、智能溫室控制實(shí)訓(xùn)實(shí)驗(yàn)、物聯(lián)網(wǎng)RFID智能車(chē)輛管理實(shí)驗(yàn)[6-12]。

4 物聯(lián)網(wǎng)工程專業(yè)實(shí)驗(yàn)課程內(nèi)容探討

由于基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)課程與部分專業(yè)實(shí)驗(yàn)課程與其他專業(yè)相近，這些實(shí)驗(yàn)課程內(nèi)容人們都比較熟悉，因此，這里就不再進(jìn)行探討。我們就物聯(lián)網(wǎng)工程專業(yè)的部分特有專業(yè)和應(yīng)用實(shí)訓(xùn)實(shí)驗(yàn)課程內(nèi)容進(jìn)行了探討。

4.1 傳感器技術(shù)實(shí)驗(yàn)課程

作為物聯(lián)網(wǎng)最主要的技術(shù)基礎(chǔ)之一，物聯(lián)網(wǎng)對(duì)傳感器提出了一些新的要求。對(duì)傳感器的要求是體積小、成本低、重量輕、功耗低。在技術(shù)方面，要求材料科學(xué)、機(jī)械設(shè)計(jì)與加工工藝、檢測(cè)技術(shù)、光學(xué)技術(shù)、電子電路設(shè)計(jì)、可靠性工程等技術(shù)支撐；在傳感器指標(biāo)方面，對(duì)測(cè)量范圍、精確度、分辨率、靈敏度等有嚴(yán)格的要求。學(xué)生在完成傳感器理論學(xué)習(xí)后，可以進(jìn)行傳感器應(yīng)用教學(xué)實(shí)驗(yàn)，鍛煉實(shí)際動(dòng)手操作能力。

4.1.1 傳感器技術(shù)實(shí)驗(yàn)課程設(shè)計(jì)目的

提供一套可以更換CPU核心板的、能夠接入多種傳感器的實(shí)踐教學(xué)裝置和教學(xué)資源，目的是讓學(xué)生學(xué)習(xí)傳感器的應(yīng)用，包括接口電路設(shè)計(jì)、傳感器信息采集、傳感器信號(hào)分析。可開(kāi)展以下教學(xué)及科研任務(wù)：

(1) 應(yīng)用不同類(lèi)型CPU實(shí)現(xiàn)傳感器信息采集與處理；

(2) 多類(lèi)型傳感器應(yīng)用與研究；

(3) 多類(lèi)型傳感器接口的應(yīng)用設(shè)計(jì)；

(4) 嵌入式開(kāi)發(fā)；

(5) 串口通信應(yīng)用與開(kāi)發(fā)。

4.1.2 傳感器技術(shù)實(shí)驗(yàn)課程內(nèi)容設(shè)置

傳感器技術(shù)實(shí)驗(yàn)課程應(yīng)該包括溫濕度傳感器應(yīng)用實(shí)驗(yàn)、震動(dòng)傳感器應(yīng)用實(shí)驗(yàn)、磁感應(yīng)傳感器應(yīng)用實(shí)驗(yàn)、環(huán)境光傳感器應(yīng)用實(shí)驗(yàn)、稱重傳感器應(yīng)用實(shí)驗(yàn)、操作控制類(lèi)傳感器應(yīng)用實(shí)驗(yàn)、粉塵傳感器應(yīng)用實(shí)驗(yàn)、測(cè)距測(cè)障類(lèi)傳感器應(yīng)用實(shí)驗(yàn)、三軸加速度傳感器應(yīng)用實(shí)驗(yàn)等。

4.2 RFID實(shí)驗(yàn)課程

RFID是通過(guò)無(wú)線射頻方式獲取物體相關(guān)數(shù)據(jù)，并對(duì)物體加以識(shí)別，是一種非接觸式的自動(dòng)識(shí)別技術(shù)。RFID技術(shù)是實(shí)現(xiàn)物聯(lián)網(wǎng)的關(guān)鍵技術(shù)。

4.2.1 RFID實(shí)驗(yàn)課程設(shè)計(jì)目的

RFID實(shí)驗(yàn)平臺(tái)應(yīng)該集成低頻(30～300 kHz，典型應(yīng)用頻率125 kHz和133 kHz)、高頻(3～30 MHz，典型應(yīng)用頻率13.56 MHz)、超高頻(300 MHz～3GHz，典型應(yīng)用頻率433 MHz和2.45 GHz)的數(shù)據(jù)采集功能，同時(shí)還應(yīng)該集成了 PS/2 接口支持對(duì)一、二維數(shù)據(jù)的采集，并提供實(shí)驗(yàn)例程和典型應(yīng)用，便于學(xué)生熟悉和掌握物聯(lián)網(wǎng)的原理和實(shí)際應(yīng)用。

4.2.2 RFID實(shí)驗(yàn)課程內(nèi)容設(shè)置

實(shí)驗(yàn)內(nèi)容應(yīng)該包括125 kHz讀寫(xiě)實(shí)驗(yàn)、125 kHz防碰撞實(shí)驗(yàn)、13.56 MHz RFID防碰撞實(shí)驗(yàn)、13.56 MHz RFID自定義命令測(cè)試實(shí)驗(yàn)、915 M RFID讀寫(xiě)實(shí)驗(yàn)、915M RFID防碰撞實(shí)驗(yàn)、2.4 G讀寫(xiě)實(shí)驗(yàn)、2.4 G防碰撞實(shí)驗(yàn)、PS/2接口協(xié)議實(shí)驗(yàn)、一維碼讀取實(shí)驗(yàn)、二維碼讀取實(shí)驗(yàn)等。

4.3 無(wú)線傳感網(wǎng)技術(shù)實(shí)驗(yàn)課程

由大量部署在監(jiān)測(cè)區(qū)域內(nèi)的微型傳感器節(jié)點(diǎn)構(gòu)成的無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)(簡(jiǎn)稱WSN)，通過(guò)無(wú)線通信方式智能組網(wǎng)，形成一個(gè)自組織網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，具有信號(hào)采集、實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)、信息傳輸、協(xié)同處理、信息服務(wù)等功能，能感知、采集和處理網(wǎng)絡(luò)所覆蓋區(qū)域中感知對(duì)象的各種信息，并將處理后的信息傳遞給用戶。WSN 可以使人們?cè)谌魏螘r(shí)間、地點(diǎn)和任何環(huán)境條件下，獲取大量詳實(shí)、可靠的物理世界的信息，這種具有智能獲取、傳輸和處理信息功能的網(wǎng)絡(luò)化智能傳感器和無(wú)線傳感器網(wǎng)，正在逐步形成IT 領(lǐng)域的新興產(chǎn)業(yè)，它可以廣泛應(yīng)用于軍事、科研、環(huán)境、交通、醫(yī)療、制造、反恐、抗災(zāi)、家居等領(lǐng)域。無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)是一個(gè)學(xué)科交叉綜合的、知識(shí)高度集成的前沿?zé)狳c(diǎn)研究領(lǐng)域，正受到各方面的高度關(guān)注。

4.3.1 無(wú)線傳感網(wǎng)技術(shù)實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)目的

無(wú)線傳感網(wǎng)實(shí)驗(yàn)應(yīng)該提供一套有線(RS-485總線)和無(wú)線(ZigBee、nRF24L01)相互結(jié)合的帶有多個(gè)移動(dòng)終端的傳感網(wǎng)絡(luò)科研教學(xué)裝置和資源，包括傳感器信息的采集、通信網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)、組網(wǎng)模式、通信幀結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、通信協(xié)議層次分析和簡(jiǎn)單的通信協(xié)議設(shè)計(jì)，可開(kāi)展以下教學(xué)及科研：

(1) 應(yīng)用認(rèn)知短距離無(wú)線傳輸網(wǎng)絡(luò)；

(2) 應(yīng)用學(xué)習(xí)標(biāo)準(zhǔn)協(xié)議；

(3) 研究點(diǎn)對(duì)點(diǎn)無(wú)線通信、點(diǎn)對(duì)多點(diǎn)無(wú)線通信協(xié)議(輪詢方式通信)；

(4) 自主設(shè)計(jì)通信幀結(jié)構(gòu)；

(5) 研究有線和無(wú)線相結(jié)合的通信方式，貼近實(shí)際應(yīng)用系統(tǒng)，便于參照實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)的模式進(jìn)行應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計(jì)。

4.3.2 無(wú)線傳感網(wǎng)技術(shù)實(shí)驗(yàn)課程內(nèi)容

無(wú)線傳感網(wǎng)技術(shù)實(shí)驗(yàn)應(yīng)該包括ZigBee網(wǎng)絡(luò)頻段選擇實(shí)驗(yàn)、ZigBee組網(wǎng)和網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浔O(jiān)測(cè)實(shí)驗(yàn)、接收功率測(cè)試實(shí)驗(yàn)、ZigBee綁定和匹配實(shí)驗(yàn)、ZigBee網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)吞吐量測(cè)量實(shí)驗(yàn)、采集傳感器數(shù)據(jù)實(shí)驗(yàn)、ZigBee網(wǎng)絡(luò)傳送傳感器數(shù)據(jù)實(shí)驗(yàn)、ZigBee網(wǎng)絡(luò)綜合實(shí)驗(yàn)、nRF24L01無(wú)線模塊實(shí)驗(yàn)等。

4.4 智能家居實(shí)訓(xùn)系統(tǒng)

智能家居是以住宅為平臺(tái)，利用綜合布線技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)、自動(dòng)控制技術(shù)、音視頻技術(shù)將家居生活有關(guān)的設(shè)施集成，構(gòu)建高效的住宅設(shè)施與家庭日常事務(wù)的管理系統(tǒng)，提升家居安全性、便利性、舒適性、藝術(shù)性，并實(shí)現(xiàn)環(huán)保節(jié)能的居住環(huán)境?；谥悄芗揖酉到y(tǒng)，通過(guò)手機(jī)、PDA、互聯(lián)網(wǎng)用戶，可以控制家用設(shè)備、執(zhí)行場(chǎng)景操作，使多個(gè)設(shè)備形成聯(lián)動(dòng)；另一方面，智能家居內(nèi)的各種設(shè)備相互間可以通訊，不需要用戶指揮也能根據(jù)不同的狀態(tài)互動(dòng)運(yùn)行。主要功能為樓宇對(duì)講、安防視頻監(jiān)控室內(nèi)燈光、窗簾控制、家電控制、遠(yuǎn)程操控訪客環(huán)境、災(zāi)害遠(yuǎn)程監(jiān)控與報(bào)警、老人健康監(jiān)測(cè)、家庭能源管理、社區(qū)信息查詢與服務(wù)。

物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的綜合應(yīng)用，涵蓋的物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)有電子技術(shù)、傳感器技術(shù)、單片機(jī)、無(wú)線傳感網(wǎng)RFID技術(shù)、嵌入式網(wǎng)關(guān)、中間件、電機(jī)控制、計(jì)算機(jī)、網(wǎng)絡(luò)通信、音視頻多媒體技術(shù)。

4.4.1 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)及組成

(1) 智能家居演示系統(tǒng)。用于放置傳感器節(jié)點(diǎn)，收集、發(fā)送和接收信息，在整個(gè)實(shí)訓(xùn)組織過(guò)程中，教師與學(xué)生均可用智能網(wǎng)關(guān)來(lái)控制相應(yīng)的節(jié)點(diǎn)，在演示端會(huì)產(chǎn)生相應(yīng)的現(xiàn)象。

(2) 智能家居控制系統(tǒng)?？刂茻o(wú)線網(wǎng)絡(luò)，學(xué)生和教師使用不同的智能網(wǎng)關(guān)對(duì)演示系統(tǒng)進(jìn)行控制，從而完成演示講解和效果驗(yàn)證。在整個(gè)實(shí)驗(yàn)過(guò)程中，學(xué)生需要先在實(shí)驗(yàn)箱中調(diào)試網(wǎng)絡(luò)，再到演示系統(tǒng)當(dāng)中去驗(yàn)證。

(3) 智能家居傳輸系統(tǒng)。學(xué)生和教師可以通過(guò)PC機(jī)或者手機(jī)來(lái)控制節(jié)點(diǎn)。

(4) 智能家居平臺(tái)由智能家居網(wǎng)關(guān)、智能家居控制節(jié)點(diǎn)、智能家居感知設(shè)備3部分組成。智能家居實(shí)驗(yàn)箱是智能家居系統(tǒng)的核心部分，負(fù)責(zé)對(duì)家居設(shè)備實(shí)現(xiàn)智能化，它是智能家居平臺(tái)最關(guān)鍵的部分；智能家居感知設(shè)備就是對(duì)家居環(huán)境進(jìn)行采集的終端設(shè)備，如煙感、紅外開(kāi)關(guān)設(shè)備等。

4.4.2 智能家居系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)內(nèi)容

(1) 智能門(mén)禁系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)。智能門(mén)禁系統(tǒng)功能：修改門(mén)禁密碼；連續(xù)設(shè)置有效卡時(shí)，每張卡的編碼按前一張的編碼+1遞增；可以設(shè)置開(kāi)鎖時(shí)間、防拆報(bào)警功能、開(kāi)鎖時(shí)檢測(cè)門(mén)禁狀態(tài)、門(mén)禁報(bào)警狀態(tài)、報(bào)警延時(shí)時(shí)間及強(qiáng)制恢復(fù)出廠編程密碼等。利用ZigBee模塊將門(mén)禁系統(tǒng)和物聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)關(guān)相連接，使得智能門(mén)禁連接到整個(gè)智能安防系統(tǒng)當(dāng)中。

(2) RFID人員定位系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)。RFID是目前唯一真正意義的人員定位系統(tǒng)，對(duì)于教學(xué)很有意義，方便后期學(xué)生畢業(yè)真正投入到工作當(dāng)中。它可以應(yīng)用個(gè)人定位、物流和倉(cāng)庫(kù)管理、高價(jià)值資產(chǎn)和閉環(huán)資產(chǎn)跟蹤，讀寫(xiě)速度能達(dá)到0.01秒一次。

(3) 智能開(kāi)關(guān)實(shí)驗(yàn)。智能開(kāi)關(guān)利用遙控的方式控制家電和各種家用電器，并最終匯總到智能網(wǎng)關(guān)當(dāng)中，進(jìn)行總體控制和手機(jī)控制，完全滿足智能家居的概念，是真正的物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用案例。

(4) 小冰柜溫度監(jiān)測(cè)及環(huán)境溫度監(jiān)測(cè)實(shí)驗(yàn)。小冰柜溫度采集利用ZigBee模塊進(jìn)行冰柜的外溫和內(nèi)溫的測(cè)量，通過(guò)無(wú)線將采集的溫度傳到網(wǎng)關(guān)和手機(jī)終端，在PC機(jī)終端將顯示冰柜溫度和濕度。

(5) 智能窗簾實(shí)驗(yàn)。以無(wú)線的方式控制窗簾的開(kāi)合，用ZigBee控制電機(jī)的正傳反轉(zhuǎn)。通過(guò)光敏傳感器采集光照信息，在光線充足的時(shí)候關(guān)閉窗簾，在光線暗淡的情況下打開(kāi)窗簾，并可以自己設(shè)置光照值。

(6) 智能燈光實(shí)驗(yàn)。采用ZigBee模塊進(jìn)行燈光的控制，可以控制不同種類(lèi)的燈，原理相同。可擴(kuò)展為控制馬路路燈、霓虹燈、LED燈等。

(7) 智能監(jiān)控及警報(bào)實(shí)驗(yàn)。紅外對(duì)射將實(shí)現(xiàn)外來(lái)人入侵檢測(cè)，將相應(yīng)信息傳到物聯(lián)網(wǎng)智能網(wǎng)關(guān)中，并同步顯示在終端，紅外探頭將實(shí)現(xiàn)人員檢測(cè)，將信息傳到物聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)關(guān)和手機(jī)終端。

(8) 智能有毒煙霧監(jiān)控實(shí)驗(yàn)。智能有毒氣體監(jiān)測(cè)將檢測(cè)煙霧濃度，當(dāng)煙霧濃度達(dá)到一定程度時(shí)將發(fā)出報(bào)警并將信息傳到物聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)關(guān)中，同時(shí)信息會(huì)傳輸?shù)绞謾C(jī)和終端中。

(9) 物聯(lián)網(wǎng)智能網(wǎng)關(guān)實(shí)驗(yàn)?？刂贫丝啥鄻踊菏謾C(jī)、平板電腦、PC機(jī)，另外智能網(wǎng)關(guān)還支持android操作系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)以及android控制軟件的開(kāi)發(fā)，實(shí)現(xiàn)對(duì)家具進(jìn)行控制

(10) 物聯(lián)網(wǎng)聯(lián)動(dòng)系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)。紅外對(duì)射器+聯(lián)動(dòng)觸發(fā)器，實(shí)現(xiàn)茶幾上方燈光(當(dāng)人員坐在沙發(fā)上)自動(dòng)照明的聯(lián)動(dòng)；煙霧傳感器+聯(lián)動(dòng)觸發(fā)器，實(shí)現(xiàn)當(dāng)煙霧濃度達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)時(shí)，觸發(fā)排氣扇排氣功能，當(dāng)煙感傳感器報(bào)警時(shí)攝像頭轉(zhuǎn)到煙感傳感器報(bào)警位置并進(jìn)行攝像監(jiān)控。

5 結(jié)束語(yǔ)

物聯(lián)網(wǎng)工程專業(yè)實(shí)驗(yàn)課程的設(shè)置不是一成不變的，高?？梢愿鶕?jù)學(xué)校自身特點(diǎn)設(shè)置實(shí)驗(yàn)課程，以現(xiàn)有學(xué)科和實(shí)驗(yàn)室為基礎(chǔ)進(jìn)行合理配置，以滿足物聯(lián)網(wǎng)工程專業(yè)教學(xué)為主要目的。另外，物聯(lián)網(wǎng)的標(biāo)準(zhǔn)體系、商業(yè)模式以及相關(guān)的政策法規(guī)還很不完善，物聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展目前還處于方興未艾的初始階段，在發(fā)展過(guò)程中還會(huì)不斷出現(xiàn)新的技術(shù)和需求。因此，物聯(lián)網(wǎng)專業(yè)人才的培養(yǎng)方案也必須不斷更新，以適應(yīng)物聯(lián)網(wǎng)領(lǐng)域發(fā)展的需求。

[1] 劉云浩, 物聯(lián)網(wǎng)導(dǎo)論 [M].北京：科學(xué)出版社，2010.

[2] 王志良，閆紀(jì)錚.普通高等學(xué)校物聯(lián)網(wǎng)工程專業(yè)知識(shí)體系和課程規(guī)劃 [M].西安：西安電子科技大學(xué)出版社，2011.

[3] 徐鵬，王玉玨，李健.物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)綜述 [J].軟件導(dǎo)報(bào)，2011,10(5):50-52.

[4] 孫其博，劉杰，黎羴,等.物聯(lián)網(wǎng)：概念、架構(gòu)與關(guān)鍵技術(shù)研究綜述[J].北京郵電大學(xué)學(xué)報(bào)，2010,33(3):1-9.

[5] 王良民，熊書(shū)明.物聯(lián)網(wǎng)工程概論 [M].北京：清華大學(xué)出版社，2011.

[6] 黃濤.物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)與應(yīng)用發(fā)展的探討[J].信息通信技術(shù)，2010(2):9-13.

[7] 鄔賀銓.物聯(lián)網(wǎng)的應(yīng)用與挑戰(zhàn)綜述 [J].重慶郵電大學(xué)學(xué)報(bào):自然科學(xué)版，2010,22(5):526-531.

[8] 孔寧，李曉東，羅萬(wàn)明,等.物聯(lián)網(wǎng)資源尋址模型[J].軟件學(xué)報(bào)，2010,21(7):1657-1666.

[9] 潘巨龍，李善平，吳震東.基于無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)的社區(qū)保健監(jiān)測(cè)系統(tǒng) [J].中國(guó)計(jì)量學(xué)院學(xué)報(bào)，2007，18(2):136-150.

[10] 鄭凱，趙宏偉，張孝臨.基于Zigbee 心電監(jiān)護(hù)網(wǎng)絡(luò)的定位系統(tǒng)的研究 [J].儀器儀表學(xué)報(bào)，2008,29(5):1000-1005.

[11] Lin Yuanxin ，Kong Rui .Design and Implementation of Remote/Short-range Smart Home Monitoring System Based on ZigBee and STM32 [J].Research Journal of Applied Science:Engineering and Technology，2013(5)：2792-2798.

[12] 瞿雷，劉盛德，胡咸斌.ZigBee技術(shù)及應(yīng)用 [M].北京：北京航空航天大學(xué)出版社，2007.