物聯網工程專業實驗室建設探討

倪志平

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

關鍵詞：物聯網工程 物聯網實驗室 物聯網專業建設

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

1 物聯網專業實驗室的目標與要求

1.1 物聯網實驗室建設目標

高校應以“把握發展趨勢，提高應用能力”為目標，提出基于物聯網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，提升學校競爭力。

高校面向基礎性教學實驗、面向行業綜合應用性實驗、面向學校科研項目開發性平臺為目的，促進物聯網實訓室的建設。以實訓室為基礎，聯合各方力量，促進物聯教學的發展、物聯網人才的培養。

1.2 實驗室物聯網人才培養

物聯網是計算機科學與技術、網絡工程、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展起來的一門新型應用型學科。專業立足于計算機專業類知識培養體系，注重學生基礎知識掌握、綜合素質的提高和應用創新能力培養。以物聯網技術為基礎，研究從感知層（包括傳感器、射頻識別、核心控制等）到網絡層（包括傳感網絡、通信系統、計算機網絡等）再到以面向產業和行業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新能力的培養。注重培養能適應物聯網工程所涉及的多學科發展需求的新型創新人才，為我國以物聯網和傳感網為代表的下一代信息技術新興產業發展輸送急需的開發、管理、生產等人才。

2 物聯網實驗室具體建設方案

2.1 物聯網應用實訓室（能應用）

物聯網應用實訓室以物聯網工程信息平臺為核心，構建融合有線IP網、寬帶無線局域網、光載無線技術、無線傳感網絡、嵌入式設備以及系統軟件和應用軟件于一體的物聯網無線WiFi及傳感網絡實驗平臺。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網工程信息平臺，成為物聯網實驗設備的一部分，構建物聯網的感知層；系統通過統一的物聯網信息中心，完成數據的存儲、分析和應用。應用可以根據學校的專業建設方向進行選擇，以滿足物聯網專業建設的定方向，能應用。

2.1 物聯網信息平臺（定方向）

1.物聯網信息平臺簡介

物聯網信息平臺是物聯網實驗室整體解決方案的核心和基礎，將實驗箱、實驗套件、物聯網綜合應用系統（智能家居、智慧實驗室、智能物流、智能工業、智慧超市等）等接入統一的物聯網信息平臺，實現多課程、跨實驗設備、多系統的綜合應用實訓，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網信息平臺，成為實驗設備的一部分，從而大大改變實驗的形式、效果和內容。

2.平臺應用的DIY

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

物聯網信息平臺配置數據服務器，提供遠程網絡授權訪問，支持資料下載、遠程實驗和遠程授課、學習。

3.提供教師物聯網科研平臺

物聯網信息平臺提供一個開放的專業平臺，包括硬件資源、網絡資源、軟件資源，是教師和學生開展物聯網相關科研的極好平臺，可以開展感知層基礎研究、分布式天線系統研究、無線網絡分布研究、室內定位研究、分布式數據庫和云計算研究、以及應用系統研究。

2.2 物聯網基礎教學實驗室（寬基礎）

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

（1）物聯網開發應用實驗箱（能應用）

該實驗箱包括種類豐富的感知層設備和網絡層接入設備，以及采用Cortex-A8體系處理器的嵌入式開發板為數據網關，配合物聯網信息平臺所搭建的無線WiFi網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網所涉及的知識，為接下來的專業知識學習打下良好的基礎。

產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開發板搭載Android操作系統，學生可在本地對采集數據進行處理。

3.實驗箱提供了物聯網中間件技術相關章節，提供了完整的設備指導學生動手做出串口WiFi中間件，了解中間件在物聯網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。

5.實驗箱上的每個節點留有豐富的外設接口，方便后續外設擴充需要。

（2）RFID實驗箱簡介

實驗箱應囊括業界普遍使用的四款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上。學生們可以利用開放的通訊協議，使用多種編程語言（C/C++，JAVA等）編寫上位機應用程序與RFID模塊進行數據的采集交互。于此同時結合聯網信息平臺提供的網絡平臺，可以實現多個實驗箱之間的互聯互通，從而模擬出諸如倉儲物流等RFID廣泛覆蓋的行業應用場景。

產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議，學生可以直接通過協議接口利用多種編程語言與模塊進行數據交換。

3.實驗箱搭配WiFi模塊可以直接接入物聯網信息平臺，真正實現實驗箱與實驗箱之間的互聯互通。

4.實驗箱應配套有豐富的外圍設備（蜂鳴器、數碼管、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年的應屆高校畢業生突破700萬人，對就業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變。轉型最關鍵在于對技術學生的動手能力的培養，學生動手能力的培養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網實驗室建設改革也迫在眉睫。

參考文獻

[1] 魏曉寧.物聯網實驗教學初探[J].計算機時代，2011（10）：49-50.

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[3] 魏曉飛，常艷，趙海泉.地方高校實驗教學中心體系的構建與探索[J].實驗室研究與探索，2012（4）：291-293.