高職院校物聯網實訓用傳感器探析

遼陽職業技術學院 信息工程系 李笑巖

高職院校物聯網實訓用傳感器探析

遼陽職業技術學院 信息工程系 李笑巖

物聯網被稱為繼計算機、互聯網之后的第三次信息產業浪潮，而傳感器作為物聯網應用系統的核心產品，成為這一新興產業發展的關鍵。本文依據物聯網發展現狀及物聯網產業對高素質技術技能型人才的需求，論述高職院校物聯網專業實訓環節中物聯網用傳感器的選擇、設計和部署，以實現教學、創新、科研的綜合應用。

物聯網 傳感器 實訓平臺

一、前言

近年來，物聯網技術和產業快速發展，在“十二五”規劃中被列為國家戰略性新興產業，這給物聯網專業的發展和建設帶來了前所未有的契機。隨著我國由“互聯網時代”到“物聯網時代”的過渡，作為物聯網發展根本要素的人才培養顯得尤為重要。學習與掌握物聯網理論、技術、發展方向的高素質技術技能型人才稱為高職院校相關專業的核心培養目標。

物聯網技術領域寬泛，系統層次架構復雜，但在物聯網整體架構中的感知層——即傳感器及其構成的無線傳感網絡層面，是學習物聯網技術最直觀和最合理的切入點。高職院校培養物聯網應用技術型人才，教學環節的設計很重要，把理論知識轉化為實踐經驗，合理的教學設計是培養合格人才的保障，也是物聯網專業應用方向建設的重要保障。傳感器網絡是物聯網實訓平臺最為關鍵的部分，本文探討物聯網用傳感器選擇，以期對物聯網專業的教學提供參考。

二、物聯網和傳感器

1.物聯網用傳感器

技術架構來看，物聯網可分為三層：感知層、網絡層和應用層。感知層由RFID標簽和讀寫器、各種傳感器、激光掃面器、攝像頭和GPS等感知終端組成，主要功能是識別物體、采集信息。網絡層由傳感器網絡網關、專用網、互聯網、網絡管理系統和云計算平臺等組成，主要功能是傳遞和處理感知層獲取的信息。應用層是物聯網和用戶的接口，其主要功能是實現物聯網的智能應用。這其中，傳感器及其構成無線傳感器網絡部署大量節點，構成大規模泛在網絡系統，是物聯網技術智能應用的基礎。物聯網用傳感器通常包括嵌入傳感器標簽、節點內部傳感器，也包括射頻識別系統的傳感器標簽。教學中傳感器節點的選擇應具有網絡化接口功能的智能傳感器。

2.傳感器技術基礎

物聯網的端部就是各種類型的傳感器，傳感器是一種檢測裝置，能感受到被測量的信息，并將檢測感受到的信息，按一定規律變換成為電信號或其他所需形式的信息輸出，以滿足信息的傳輸、處理、存儲、顯示、記錄和控制等要求。它是實現自動檢測和自動控制的首要環節。物聯網用傳感器常為智能傳感器，即具有一定信息處理功能的傳感器。智能傳感器帶有微處理器，具有采集、處理、交換信息的能力，可編程實現高精度信息采集，而且成本低廉、功能多樣化。

3.無線傳感器網絡技術

無線傳感器網絡（Wireless Sensor Network）簡稱WSN，是一種由大量小型傳感器組成的網絡。這些小型傳感器一般稱作sensor node（傳感器節點）或者mote（灰塵）。由一個或者幾個基站（稱為sink）用來集中收集節點信息。無線傳感器網絡由部署在監測區域內大量的廉價微型傳感器節點組成，通過無線通信方式形成的一個多跳的自組織的網絡系統，傳感器、感知對象和觀察者構成了無線傳感器網絡的三個要素。傳感器節點由傳感器模塊、處理器模塊、無線通信模塊和電源模塊四部分組成。傳感器模塊負責監測區域內信息的采集和數據轉換；處理器模塊負責控制整個傳感器節點的操作，存儲和處理本身采集的數據以及其他節點發來的數據；無線通信模塊負責與其他傳感器節點進行無線通信，交換控制信息和收發采集數據；電源模塊為傳感器節點提供運行所需的能量，通常采用微型電池。

4.高職院校物聯網用傳感器選擇

物聯網技術是一門實踐技術，需要通過大量的實踐環節來學習。學生可在教學過程中直接深入到實踐背景中，培養學生具備局部設備及網絡的應用、配置、維護、診斷、甚至一定的開發能力，實現高職培養與企業用人的無縫過渡。在實訓平臺傳感器選擇方面，既要滿足現有專業方向需要，又要考慮長遠拓展。

在配套傳感器的選擇和建設上，應強調系統的真實性和開放性，系統里的控制與傳感器部件都以實際產品的方式呈現，每一個傳感器節點都是真實的，使學生直觀了解系統的結構和功能，而不是傳統的開發板、試驗箱、傳感器模塊。以工業智能物聯網和家居智能物聯網為實際應用背景，在設備軟、硬件的設計中保留擴展接口，學生可以基于接口進行創新設計和開發，在學習過程中不斷積累物聯網應用技術和開發經驗。

三、結束語

高職院校人才培養目標定位就是綜合型技能型人才。在物聯網專業的教學中，物聯網用傳感器和無線傳感器網絡是教學內容的核心環節，涵蓋培養物聯網相關理論、方法和技能、通信技術、網絡技術、傳感技術等。

［1］吳亞林.物聯網用傳感器［M］.北京：電子工業出版社，2012

［2］杜祥嶺.構建高校物聯網專業與實訓中心探析［J］.遼寧工業大學學報，2011

ISSN2095-6711/Z01-2015-10-0235