基于物聯(lián)網(wǎng)的檢測技術(shù)實驗室建設(shè)探索

【摘 要】在分析檢測技術(shù)實驗室建設(shè)現(xiàn)狀的基礎(chǔ)上，提出了一種基于物聯(lián)網(wǎng)的檢測技術(shù)實驗室建設(shè)方案；詳細(xì)介紹了檢測技術(shù)實驗室物聯(lián)網(wǎng)的結(jié)構(gòu)及檢測技術(shù)實驗室無線傳感網(wǎng)絡(luò)的構(gòu)建。該方案對高校建設(shè)物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)具有一定的參考作用。

【關(guān)鍵詞】物聯(lián)網(wǎng) 檢測技術(shù) 無線傳感器

物聯(lián)網(wǎng)作為一個新興產(chǎn)業(yè)，它是繼計算機、互聯(lián)網(wǎng)之后世界信息產(chǎn)業(yè)的第三次浪潮。物聯(lián)網(wǎng)作為智慧網(wǎng)絡(luò)，是各類傳感器和現(xiàn)有互聯(lián)網(wǎng)相互銜接的一種新技術(shù)[1]。完美融合各種高新技術(shù)，實現(xiàn)物、人、計算機互通互聯(lián)、信息同步、信息共享的功能[2]。為了更好的培養(yǎng)學(xué)生系統(tǒng)的概念和工程實踐能力，結(jié)合檢測技術(shù)實驗室建設(shè)實際情況，國家級電工電子實驗示范中心在學(xué)校和學(xué)院的支持下，依托示范中心的師資力量，面向各種無線傳感器網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用環(huán)境，組建了基于物聯(lián)網(wǎng)的檢測技術(shù)實驗室。目的在于持續(xù)培養(yǎng)一批基于物聯(lián)網(wǎng)信號檢測與控制方面的軟硬件開發(fā)人才，為學(xué)院的教學(xué)科研和學(xué)生的綜合素質(zhì)培養(yǎng)提供了良好的指導(dǎo)模式。

1 物聯(lián)網(wǎng)概念

物聯(lián)網(wǎng)依托日益發(fā)達的科學(xué)技術(shù)，構(gòu)建一種新興網(wǎng)絡(luò)協(xié)作平臺，它為為設(shè)備供應(yīng)鏈提供的解決方案前所未有的、近乎完美，也就是說，企業(yè)通過物聯(lián)網(wǎng)能夠及時準(zhǔn)確知道每個設(shè)備在設(shè)備供應(yīng)鏈上任何時間的位置信息，并且物聯(lián)網(wǎng)能為為管理決策提供更加準(zhǔn)確有效的支持[3]。物聯(lián)網(wǎng)又稱為EPC（ 電子產(chǎn)品代碼 ）系統(tǒng) ，是一個非常先進的、綜合性的、復(fù)雜的系統(tǒng)，該系統(tǒng)的其最終目標(biāo)是為每個設(shè)備建立全球的、開放的標(biāo)識標(biāo)準(zhǔn)，主要由以下6個方面組成：EPC編碼標(biāo)準(zhǔn)、EPC標(biāo)簽、識讀器、應(yīng)用層事件、對象名解析服務(wù)、EPC信息服務(wù)。物聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展不僅能夠?qū)υO(shè)備進行實時跟蹤，而且能夠優(yōu)化整個供應(yīng)鏈，因此，物聯(lián)網(wǎng)實質(zhì)就是實現(xiàn)物-物通信、物-物聯(lián)動，使連接到物聯(lián)網(wǎng)上的所有物品、設(shè)備能夠自由地互相通信、共享信息、互通狀態(tài)。

2 檢測技術(shù)實驗室建設(shè)現(xiàn)狀

檢測技術(shù)實驗室主要是通過各種傳感器的應(yīng)用來培養(yǎng)學(xué)生信號檢測與控制方面的能力。傳感器是機器感知物質(zhì)世界的”感覺器官”，可以感知熱、力、光、電、聲、位移等信號，為網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的處理、傳輸、分析和反饋提供最原始的信息。隨著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，傳統(tǒng)的傳感器正逐步實現(xiàn)微型化、智能化、信息化、網(wǎng)絡(luò)化，正經(jīng)歷著一個從傳統(tǒng)傳感器（dumb sensor）→智能傳感器（smart sensor）→嵌入式Web傳感器（embedded web sensor）的內(nèi)涵不斷豐富的發(fā)展過程[5]。目前，面向物聯(lián)網(wǎng)的傳感器網(wǎng)絡(luò)技術(shù)研究包括：

（1）先進測試技術(shù)及網(wǎng)絡(luò)化測控綜合傳感器技術(shù) 、嵌入式計算機技術(shù)、分布式信息處理技術(shù)等，協(xié)作地實時監(jiān)測、感知和采集各種環(huán)境或監(jiān)測對象的信息，并對其進行處理、傳送；

（2）智能化傳感器網(wǎng)絡(luò)節(jié)點研究；

（3）傳感器網(wǎng)絡(luò)組織結(jié)構(gòu)及底層協(xié)議研究；

（4）對傳感器網(wǎng)絡(luò)自身的檢測與控制；

（5）傳感器網(wǎng)絡(luò)的安全；

基于物聯(lián)網(wǎng)的檢測技術(shù)實驗室建設(shè)主要偏重于上述的1、2、4點進行研究。在研究星形組網(wǎng)的基礎(chǔ)上，采用CC2530芯片智能處理傳感器轉(zhuǎn)換來的信號，利用無線傳感網(wǎng)絡(luò)完成對信號的檢測與控制。

3 檢測技術(shù)實驗室建設(shè)內(nèi)容

中心堅持“三個面向” 的人才培養(yǎng)定位，育人為本，理論教學(xué)與實驗教學(xué)并重，促進學(xué)生知識、能力、素質(zhì)協(xié)調(diào)發(fā)展，為石油行業(yè)和區(qū)域經(jīng)濟建設(shè)培養(yǎng)高素質(zhì)實用型工程技術(shù)人才。在檢測技術(shù)實驗室建設(shè)過程中一直秉承這一宗旨，重點培養(yǎng)學(xué)生的工程實踐能力。

3.1檢測技術(shù)實驗室硬件建設(shè)

實驗室建設(shè)中，物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)采用自主研發(fā)，外包加工的原則。自主研發(fā)分為硬件和軟件二部分。硬件部分包括了強大的嵌入式網(wǎng)關(guān)、ZigBee模塊、4類通訊接口模塊、11類工控參數(shù)的傳感器模塊，完全滿足檢測技術(shù)實驗室的需求。軟件部分包括基于Z-STACK的星型網(wǎng)絡(luò)協(xié)調(diào)器程序、星型網(wǎng)絡(luò)子節(jié)點程序（包括溫濕度，光敏，超聲波，溫控箱，紅外，酒精節(jié)點）、上位機程序。

3.2檢測技術(shù)實驗室軟件建設(shè)

檢測技術(shù)實驗室軟件建設(shè)主要是探究其管理機制與運行模式?；谖锫?lián)網(wǎng)的檢測技術(shù)實驗室是結(jié)合行業(yè)生產(chǎn)實際，形成具有石油電氣信息應(yīng)用特色的檢測、處理、傳輸、控制和執(zhí)行5個實驗?zāi)K，推行“導(dǎo)師引導(dǎo)，探究學(xué)習(xí)” 的新模式，吸引更多的學(xué)生參加教師課題研究，為了更好的推行這一模式，檢測技術(shù)實驗室采用開放實驗室的運行管理體系 。結(jié)合檢測技術(shù)實驗室的情況 ， 經(jīng)過幾年的探索和實踐 ， 建立起“導(dǎo)師引導(dǎo)、探究學(xué)習(xí)、保證措施到位”的管理模式 ，

采用導(dǎo)師引導(dǎo)，學(xué)生探究的新模式。在管理上，采用團隊管理值班模式，即每個老師帶領(lǐng)的團隊輪流管理，一方面有利于管理的人性化，另一方面可以培養(yǎng)學(xué)生團隊合作精神。

物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)是個新興的、不斷發(fā)展中的、強調(diào)實踐應(yīng)用的學(xué)科，它的研究發(fā)展和應(yīng)用推廣將會對人類生活的各個領(lǐng)域產(chǎn)生巨大影響。基于物聯(lián)網(wǎng)的檢測技術(shù)實驗室建設(shè)中強調(diào)物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用為核心，通過自主研發(fā)無線傳感網(wǎng)絡(luò)與檢測技術(shù)緊密結(jié)合；推行導(dǎo)師引導(dǎo)，學(xué)生探究新模式，培養(yǎng)學(xué)生物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用能力；采取實驗室開放與學(xué)生自主管理，讓學(xué)生參與實驗室建設(shè)與維護，提高學(xué)生主動性和積極性。基于物聯(lián)網(wǎng)的檢測技術(shù)實驗室建設(shè)中實現(xiàn)了無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的星型連接，在無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的其它拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)應(yīng)用還有待提高。在未來檢測技術(shù)實驗室建設(shè)中，進一步加強實驗室管理的同時要努力完善拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)和進一步擴大物聯(lián)網(wǎng)推廣應(yīng)用。

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