基于多網融合的物聯網應用專業人才培養模式研究

向亦斌

（湖南涉外經濟學院信息學院，長沙410205）

基于多網融合的物聯網應用專業人才培養模式研究

向亦斌

（湖南涉外經濟學院信息學院，長沙410205）

物聯網的廣泛應用離不開多網融合的大環境，多網融合是網絡發展的必然趨勢。從物聯網的體系結構特征及關鍵技術的角度闡述物聯網的特點。通過分析在此環境下設立物聯網專業的幾種模式，強調開設以應用為主的物聯網專業的必要性。并規劃設計一套有特色的模塊化課程知識體系結構和實踐教學體系結構。指出由于物聯網相關技術及專業建設目前均處于發展初期，各高校應根據自身的學科優勢，制定差異化的人才培養模式，以豐富人們的工作及生活需求。

物聯網應用；多網融合；人才培養；課程知識體系；實踐教學體系

0　引言

隨著網絡技術、通信技術、計算機技術的飛速發展，同時擁有感知、計算和通信能力，并且能適用于各類不同環境的智能設備開始廣泛地與互聯網、移動互聯網相連，以實現在任意時間、任意地點，人與物、物與物之間的交流。給人們的工作、生活帶來了極大的便利，人類社會正逐步由網絡連接的特征轉向泛在信息服務的特征。基于此，物聯網熱正在興起。物聯網目前已被列入我國5大新興戰略性產業之一。國家正在積極推進“三網”融合取得實質性進展，加快物聯網的研發應用，加大對戰略性新興產業的投入和政策支持，以確保我國在新一輪國際競爭中掌握主動權。

1　基于多網融合的物聯網主要特點

1.1物聯網是多網融合的產物

目前網絡已從由多個縱向責任子系統構成的“多網并存”發展到由基于IP協議的控制網與信息網的“接入融合”以及各個子系統信息間的“內容融合”的多網融合。將多種系統與技術在應用與管理過程中進行有機的聯合，實現數據分析與管理方面的統一，是多網融合的主要內涵［1］。由此形成的泛在網絡包含了計算機網、通信網絡、傳感器網、廣播電視網、互聯網及物聯網等各種網絡。它們之間的相互融合為網絡提供了無所不在的服務。目前正在興起的物聯網就是無線傳感網（WSN）與互聯網（固定互聯網、移動互聯網）的有機融合［2］。

1.2物聯網體系結構特征

物聯網是在現有移動網絡基礎上，集成無線傳感器網絡和應用平臺形成的。從技術構架來看，可分為感知層、網絡層和應用層。應用層主要承載各行各業應用服務，以及為這些應用服務提供基礎性的設備和中間件的結合，實現物聯網的智能應用。網絡層主要負責傳遞和處理感知層獲取的信息。感知層主要對一些物理信息或數據進行采集編碼并向上傳輸。其中傳知層為最底層，對應于傳感網絡。第二，三層對應于計算機網、通信網。應用層為最高層，是物聯網與用戶的接口。各層之間的關系如圖1所示。

有線傳輸及無線傳輸技術為用戶提供了泛在、異構的網絡環境。非IP和IP相融合的網絡與業務正充分利用并擴展無基礎設施網絡的多跳和自組織特性，實現與有基礎設施網絡的結合［3］。

圖1　物聯網體系層次間關聯性

1.3物聯網關鍵技術

物聯網技術主要有物體標識、體系架構、通信和網絡、安全和隱私、軟硬件、能量獲取和存儲、標準等。對應于物聯網的層次結構模型，體現在以下方面：

應用技術：數據存儲、并行計算、數據挖掘、平臺服務、信息呈現；

網絡技術：低速低功耗近距離無線、IPv6、廣域無線接入增強、網關技術、Ad Hoc網絡、區域寬帶無線接入、廣域核心網絡增強、節點技術；

感知技術：傳感器、執行器、RFID標簽、二維條碼。

基于此，目前在物聯網的實際應用中，根據不同的社會需要，在網絡的構建與管理上會有所側重。如以智能傳感器、嵌入式Web傳感器為主的傳感網建設與管理，主要應用于交通自動化控制與管理、工業互聯網等方面。以計算機網絡技術、通信技術、云計算、大數據分析為主的綜合網絡平臺構建與管理，主要應用于遠程醫療、在線教育、智能物流等行業。

2　基于多網融合的物聯網專業建設

2.1各有側重的物聯網專業建設模式

多網融合是智能安防、智能交通、智慧醫療、智能制造、環境監測等應用的基礎，物聯網是其中的一個重要環節。未來移動通信的網絡環境和終端必將是多模式共存方式，因而相應的技術、管理和維護方法及手段均需先期進行學習與培訓，這就需要大力培養滿足社會需求的物聯網人才。但對于物聯網的三層結構特征，不同學科的理解有所差異。如以傳感技術為主的物聯網專業建設，多放在電子信息學科進行。其注重物聯網技術的“感知”與“連網”，兼顧應用，重點是通過多傳感器協同獲取目標信息［4］；而以應用為主的物聯網專業建設，多放在計算機學科進行。其注重網絡構建、管理與應用，兼顧“感知”，重點是通過全面感知，進行信息傳輸、協同和處理，從而實現廣域或大范圍的人與物、物與物之間信息交換需求的互聯。因此，目前各校都在根據自身的學科優勢，不斷探索和修訂物聯網相關專業的人才培養方案。

2.2建設以應用為主的物聯網專業之必要性

1995年比爾.蓋茨在《未來之路》書中首次提出“物－物”相聯的雛形，1999年EPCglobal聯合100多家企業成立IOT聯盟并正式提出物聯網概念。我國傳感網絡及其應用研究是中國科技領域少數位于世界前列的方向之一，與國際相比具有啟動較早、水平相當、國際同步、部分領先的特點。目前，我國傳感網絡研究已形成以應用為驅動的特色發展路線，在技術、標準、產業、規模和應用與服務等方面進入了世界領先行列，使我國在信息技術領域迎頭趕上甚至占領產業價值鏈的高端成為可能。

根據經濟長波理論：每一次的經濟低谷必定會催生出某些新的技術，而這種技術一定是可以為絕大多數工業產業提供一種全新的使用價值，從而帶動新一輪的消費增長和高額的產業投資，以觸動新經濟周期的形成。物聯網的發展狀況與這一理論相符合。物聯網是互聯網的應用拓展，以用戶體驗為核心的創新是物聯網發展的靈魂。據《2014-2018年中國物聯網行業應用領域市場需求與投資預測分析報告》數據表明，2010年物聯網在安防、交通、電力和物流領域的市場規模分別為600億元、300億元、280億元和150億元，2013年中國物聯網產業市場規模達到4 000多億元，而且預計今后幾年內每年都會以二位數的百分比增長［5］。由此可見，物聯網將滲透到經濟社會的各個方面，應用前景廣闊。在國家大力推動工業化與信息化兩化融合的大背景下，物聯網將是工業乃至更多行業信息化過程中一個比較現實的突破口。按照目前對物聯網的需求，全國物聯網產業人才需求每年約20萬左右。因而迫切需要大力培養相關專業人才，特別是企業技術型人才。本科院校既有一定的科研實力，又以培養應用型人才為目標，可以通過校企合作、校際交流等方式對人才進行培養、儲備，同時鼓勵企業間人才的交流與互補。

2.3基于物聯網應用的人才培養目標

物聯網應用專業的學生，除了應具有愛國情懷和良好的職業道德及創新意識外，還需要在物聯網構建、運營、維護、管理與服務等方面有所專長。

2.4規劃具有特色的課程體系

（1）專業特色方向

基于物聯網三層結構模型建設的物聯網應用專業人才培養方案，涉及電子信息科學、網絡工程、計算機科學與技術、通信工程等主干學科，分為傳感器測控、物聯網構建與管理以及物聯網應用三個教學與研究方向。

（2）課程體系建設

根據人才培養目標，設置公共必修、專業必修、專業限選、公共任選及集中實踐五個課程模塊，構建理論知識與實驗實訓課程體系。

①理論課程體系構建

專業核心課程包括：電子產品代碼（EPC）技術、通信網理論與應用、計算機網絡原理與應用、自動識別技術、數據庫原理及應用、射頻識別技術與應用、網絡安全管理、傳感器測控技術、物聯網設計與管理、無線網絡與移動通信管理、移動電子商務平臺構建與管理、物聯網中間件及應用開發等。

專業任選課程包括：無線傳感器網絡技術、動態網站建設與管理、網絡互聯技術、無線自組網技術、人工智能及其應用、云計算技術與應用、數據倉庫與數據挖掘技術、異構無線網絡融合技術、嵌入式系統開發及應用、虛擬現實技術及其應用等。

模塊化課程知識體系結構如圖2所示。

②實驗實訓體系構建

實踐教學分為專業實驗及實踐性教學兩部分。實踐性教學環節包括課程設計及實踐技能培訓與專業水平考試兩方面。模塊化實踐教學體系結構如圖3所示。

圖3　實踐教學體系結構

3　結語

圖2　理論課程體系架構

當前，隨著微電子技術的發展，涉及人類生活、生產、管理等方方面面的各種傳感器已比較成熟。同時網絡接入多樣化、IP寬帶化和計算機軟件技術、云計算技術飛躍發展，基于海量信息收集與分類處理的能力得到快速提高，使物聯網已進入實用階段。但作為新興概念，物聯網在全球仍處于萌芽狀態，這也給中國政府乃至民族企業帶來領跑的機遇。現急需大量的各類專業人才，尤其需要實用型人才。然而，物聯網專業是一個多學科高度交叉的新興專業，物聯網技術和專業建設又都處于發展初期，各高校在物聯網學科建設和課程體系構建等方面還不夠完善，實驗室建設技術標準有待規范。因而需根據自身在技術、師資、科研、實驗設備等方面的優勢，確定有所側重的物聯網專業發展方向，制定差異化的人才培養模式，培養出符合社會各方面需求的各類物聯網專業人才，以滿足各行各業不同應用的需要。

［1］徐堯.通信工程中多網融合技術的應用問題探析［J］.電子測試，2013，12.

［2］向亦斌.網絡融合下信息網絡安全管理與教學實踐［M］.北京，科學技術方面出版社，2014.

［3］謝東亮等.物聯網與泛在智能.http://www.dwrh.net/a/Terminal/tqita/2011/1224/107061_5.html，2011-12-24

［4］肖賢建等.物聯網工程專業應用型人才培養模式探析［J］.計算機教育，2010（10）.

［5］田衛新等.基于實訓的物聯網工程專業創新人才培養模式［J］.計算機教育，2015（10）.

Research on the Training Mode of Internet of Things Application Professional Personnel Based on Multi-Network Fusion

XIANG Yi-bin

（College of information，Hunan International Economics University，Changsha410205）

The wide use of the Internet of things inseparable from the fusion of multiple network environments，network convergence is the trend of network development.From the angle of network architecture characteristics and key technologies，describes the characteristics of the Internet of things.Through the analysis of several models in this environment to set up professional of the Internet of things，emphases on the necessity of setting up the application-oriented the IoT professional.And the planning and design of a set of characteristics of the modular curriculum knowledge system structure and practical teaching system structure.It is pointed out that due to the Internet of things technology and related professional construction at present are in the early stages of development，universities should according to its subject advantages to develop differentiated talent training mode，to enrich people's work and life needs.

Internet of Things Applications；Multi Network Integration；Personnel Training；Curriculum Knowledge System；Practical Teaching System

1007-1423（2016）25-0037-04DOI：10.3969/j.issn.1007-1423.2016.25.008

向亦斌（1966-），女，湖南長沙人，在職研究生，副教授，研究方向為網絡技術與安全管理

2016-07-21

2016-08-26