物聯(lián)網(wǎng)工程專業(yè)實驗室建設探討

倪志平

摘 要：自2011年以來，教育部已全面放開物聯(lián)網(wǎng)工程專業(yè)審批，雖說目前很多高校已經(jīng)開設物聯(lián)網(wǎng)工程專業(yè)，但物聯(lián)網(wǎng)工程這個專業(yè)內(nèi)容由于涉及多學科，比如電子，通信，計算機等，所以專業(yè)的建設必須要寬基礎，定方向，重應用，而物聯(lián)網(wǎng)專業(yè)的實驗室建設必須依靠專業(yè)建設來設定方案，以下是該研究者結合自己所在學校以及教學的思考，探討物聯(lián)網(wǎng)專業(yè)實驗室建設方案。

關鍵詞：物聯(lián)網(wǎng)工程 物聯(lián)網(wǎng)實驗室 物聯(lián)網(wǎng)專業(yè)建設

中圖分類號：G710 文獻標識碼：A 文章編號：1672-3791（2015）02（c）-0182-01

1 物聯(lián)網(wǎng)專業(yè)實驗室的目標與要求

1.1 物聯(lián)網(wǎng)實驗室建設目標

高校應以“把握發(fā)展趨勢，提高應用能力”為目標，提出基于物聯(lián)網(wǎng)信息平臺的智能化實驗室解決方案，其意義在于：提高教學科研水平，提高學生應用能力，促進學生就業(yè)，提升學校競爭力。

高校面向基礎性教學實驗、面向行業(yè)綜合應用性實驗、面向?qū)W?？蒲许椖块_發(fā)性平臺為目的，促進物聯(lián)網(wǎng)實訓室的建設。以實訓室為基礎，聯(lián)合各方力量，促進物聯(lián)教學的發(fā)展、物聯(lián)網(wǎng)人才的培養(yǎng)。

1.2 實驗室物聯(lián)網(wǎng)人才培養(yǎng)

物聯(lián)網(wǎng)是計算機科學與技術、網(wǎng)絡工程、電子技術、信息工程、通信工程及其兩邊緣科學交叉滲透、相互融合的基礎上發(fā)展起來的一門新型應用型學科。專業(yè)立足于計算機專業(yè)類知識培養(yǎng)體系，注重學生基礎知識掌握、綜合素質(zhì)的提高和應用創(chuàng)新能力培養(yǎng)。以物聯(lián)網(wǎng)技術為基礎，研究從感知層（包括傳感器、射頻識別、核心控制等）到網(wǎng)絡層（包括傳感網(wǎng)絡、通信系統(tǒng)、計算機網(wǎng)絡等）再到以面向產(chǎn)業(yè)和行業(yè)應用的應用層相關的理論和工程應用問題，重點突出實踐能力和應用創(chuàng)新能力的培養(yǎng)。注重培養(yǎng)能適應物聯(lián)網(wǎng)工程所涉及的多學科發(fā)展需求的新型創(chuàng)新人才，為我國以物聯(lián)網(wǎng)和傳感網(wǎng)為代表的下一代信息技術新興產(chǎn)業(yè)發(fā)展輸送急需的開發(fā)、管理、生產(chǎn)等人才。

2 物聯(lián)網(wǎng)實驗室具體建設方案

2.1 物聯(lián)網(wǎng)應用實訓室（能應用）

物聯(lián)網(wǎng)應用實訓室以物聯(lián)網(wǎng)工程信息平臺為核心，構建融合有線IP網(wǎng)、寬帶無線局域網(wǎng)、光載無線技術、無線傳感網(wǎng)絡、嵌入式設備以及系統(tǒng)軟件和應用軟件于一體的物聯(lián)網(wǎng)無線WiFi及傳感網(wǎng)絡實驗平臺。各種接入設備（傳感器件、控制器件、移動終端、教學電腦等）都可以無線接入物聯(lián)網(wǎng)工程信息平臺，成為物聯(lián)網(wǎng)實驗設備的一部分，構建物聯(lián)網(wǎng)的感知層；系統(tǒng)通過統(tǒng)一的物聯(lián)網(wǎng)信息中心，完成數(shù)據(jù)的存儲、分析和應用。應用可以根據(jù)學校的專業(yè)建設方向進行選擇，以滿足物聯(lián)網(wǎng)專業(yè)建設的定方向，能應用。

2.1 物聯(lián)網(wǎng)信息平臺（定方向）

1.物聯(lián)網(wǎng)信息平臺簡介

物聯(lián)網(wǎng)信息平臺是物聯(lián)網(wǎng)實驗室整體解決方案的核心和基礎，將實驗箱、實驗套件、物聯(lián)網(wǎng)綜合應用系統(tǒng)（智能家居、智慧實驗室、智能物流、智能工業(yè)、智慧超市等）等接入統(tǒng)一的物聯(lián)網(wǎng)信息平臺，實現(xiàn)多課程、跨實驗設備、多系統(tǒng)的綜合應用實訓，同時，智能手機、平板電腦、第三方實驗設備等智能終端和設備也可接入物聯(lián)網(wǎng)信息平臺，成為實驗設備的一部分，從而大大改變實驗的形式、效果和內(nèi)容。

2.平臺應用的DIY

物聯(lián)網(wǎng)信息平臺的接入采用標準計算機網(wǎng)絡協(xié)議（TCP/IP），方便智能設備的移動接入，同時系統(tǒng)預留外網(wǎng)接口，提供學生本地、遠程網(wǎng)絡訪問實驗室系統(tǒng)，開展本地/遠程網(wǎng)絡實驗。

物聯(lián)網(wǎng)信息平臺配置數(shù)據(jù)服務器，提供遠程網(wǎng)絡授權訪問，支持資料下載、遠程實驗和遠程授課、學習。

3.提供教師物聯(lián)網(wǎng)科研平臺

物聯(lián)網(wǎng)信息平臺提供一個開放的專業(yè)平臺，包括硬件資源、網(wǎng)絡資源、軟件資源，是教師和學生開展物聯(lián)網(wǎng)相關科研的極好平臺，可以開展感知層基礎研究、分布式天線系統(tǒng)研究、無線網(wǎng)絡分布研究、室內(nèi)定位研究、分布式數(shù)據(jù)庫和云計算研究、以及應用系統(tǒng)研究。

2.2 物聯(lián)網(wǎng)基礎教學實驗室（寬基礎）

基礎教學的核心課程以物聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)絡體系、射頻識別和無線傳感器網(wǎng)絡為主要教學課程，可通過學習和實驗掌握物聯(lián)網(wǎng)最基本網(wǎng)絡和無線射頻技術知識，為后續(xù)的物聯(lián)網(wǎng)應用實訓打好扎實的理論基礎，滿足物聯(lián)網(wǎng)專業(yè)建設中的“寬基礎”的教學。

（1）物聯(lián)網(wǎng)開發(fā)應用實驗箱（能應用）

該實驗箱包括種類豐富的感知層設備和網(wǎng)絡層接入設備，以及采用Cortex-A8體系處理器的嵌入式開發(fā)板為數(shù)據(jù)網(wǎng)關，配合物聯(lián)網(wǎng)信息平臺所搭建的無線WiFi網(wǎng)絡平臺以及配套的應用軟件，學生可以直觀地感受和學習到物聯(lián)網(wǎng)所涉及的知識，為接下來的專業(yè)知識學習打下良好的基礎。

產(chǎn)品應具備功能與特點。

1.傳感器種類豐富應涵蓋了電容式傳感器、電阻式傳感器、光敏傳感器、氣敏傳感器等10余種不同種類的傳感器。

2.實驗箱搭配高效能Cortex-A8開發(fā)板搭載Android操作系統(tǒng)，學生可在本地對采集數(shù)據(jù)進行處理。

3.實驗箱提供了物聯(lián)網(wǎng)中間件技術相關章節(jié)，提供了完整的設備指導學生動手做出串口WiFi中間件，了解中間件在物聯(lián)網(wǎng)中所起到的承上啟下的作用。

4.完整詳盡的實驗指導書，源碼詳細注釋并且完全開放方便學生學習和二次開發(fā)。

5.實驗箱上的每個節(jié)點留有豐富的外設接口，方便后續(xù)外設擴充需要。

（2）RFID實驗箱簡介

實驗箱應囊括業(yè)界普遍使用的四款RFID模塊即低頻（LF）RFID模塊，高頻（HF）RFID模塊。特高頻（UHF）RFID模塊以及2.4G微波模塊，實驗課程重點放在對于各頻段RFID模塊的管理、控制以及上位機程序的應用開發(fā)上。學生們可以利用開放的通訊協(xié)議，使用多種編程語言（C/C++，JAVA等）編寫上位機應用程序與RFID模塊進行數(shù)據(jù)的采集交互。于此同時結合聯(lián)網(wǎng)信息平臺提供的網(wǎng)絡平臺，可以實現(xiàn)多個實驗箱之間的互聯(lián)互通，從而模擬出諸如倉儲物流等RFID廣泛覆蓋的行業(yè)應用場景。

產(chǎn)品應具備特點與功能。

1.實驗箱應集成了RFID技術所涉及低頻、高頻、特高頻以及2.4G微波四種RFID模塊，無需額外采購其他模塊。

2.提供各個模塊的完整的通信協(xié)議，學生可以直接通過協(xié)議接口利用多種編程語言與模塊進行數(shù)據(jù)交換。

3.實驗箱搭配WiFi模塊可以直接接入物聯(lián)網(wǎng)信息平臺，真正實現(xiàn)實驗箱與實驗箱之間的互聯(lián)互通。

4.實驗箱應配套有豐富的外圍設備（蜂鳴器、數(shù)碼管、矩陣鍵盤、LED燈）。

3 應用技術型大學實驗室建設的思考

由于高校擴招的原因，目前2015年的應屆高校畢業(yè)生突破700萬人，對就業(yè)市場是一個很大的壓力，但是市場對人才的需求反而得不到滿足，其原因是很多高校的人才培養(yǎng)與市場人才的需求不一致。就以目前的獨立學院為例，其畢業(yè)生最欠缺的能力就是實踐動手能力。而用人單位對獨立學院的畢業(yè)生最看中的也就是這個能力。所以目前應用型高校應向技術型大學轉(zhuǎn)變。轉(zhuǎn)型最關鍵在于對技術學生的動手能力的培養(yǎng)，學生動手能力的培養(yǎng)最關鍵硬件設備就是高校實驗與實訓室的建設，所以對于應用技術型大學的物聯(lián)網(wǎng)實驗室建設改革也迫在眉睫。

參考文獻

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