摘 要：以當前的技術(shù)發(fā)展趨勢而言，本科教育中必然會普及針對物聯(lián)網(wǎng)的教學。感知層是物聯(lián)網(wǎng)的基礎(chǔ)和核心，對其開設(shè)的課程也因此必然是物聯(lián)網(wǎng)教學體系中的核心內(nèi)容。該文探討了針對物聯(lián)網(wǎng)感知層學習需求的課程，并對照“高等學校物聯(lián)網(wǎng)工程專業(yè)實踐教學體系與規(guī)范”的要求，提出了物聯(lián)網(wǎng)感知層課程的理論與實驗教學方案。

關(guān)鍵詞：物聯(lián)網(wǎng) 感知層 課程建設(shè)

中圖分類號：TN87 文獻標識碼：A文章編號：1674-098X（2012）12（c）-0-02

1 物聯(lián)網(wǎng)的定義

物聯(lián)網(wǎng)的定義是通過射頻識別（RFID）、紅外感應(yīng)器、全球定位系統(tǒng)、激光掃描器等傳感設(shè)備，按約定的協(xié)議，把任何物體與互聯(lián)網(wǎng)相連接，進行信息交換和通信，并實現(xiàn)對物體的智能化識別、定位、跟蹤、監(jiān)控和管理的一種網(wǎng)絡(luò)。這一概念是1999年MIT Auto-ID中心的Ashton教授在研究RFID時最早提出的。它的基礎(chǔ)仍然是互聯(lián)網(wǎng)，是互聯(lián)網(wǎng)基礎(chǔ)上延伸和擴展的網(wǎng)絡(luò)；其用戶擴展到任何物體與物體間的信息通信，就是所謂的“物物相連”。

2 物聯(lián)網(wǎng)的層次結(jié)構(gòu)

物聯(lián)網(wǎng)分為感知層、傳輸層、處理層與應(yīng)用層[1]。（1）感知層位于最底層，該層主要完成物品標識和信息的智能采集工作，它由感知器及組成的網(wǎng)絡(luò)構(gòu)成。該層的核心技術(shù)包括射頻識別、新興傳感器、無線網(wǎng)絡(luò)組網(wǎng)、現(xiàn)場總線控制等，涉及的核心產(chǎn)品包括傳感器、電子標簽、傳感器節(jié)點、無線路由器、無線網(wǎng)關(guān)等。（2）傳輸層位于感知層的上部，該層主要完成信號接入和傳輸功能，是進行信息交換、傳遞的數(shù)據(jù)通路，包括接入網(wǎng)與傳輸網(wǎng)兩部分。（3）處理層位于傳輸層的上部，該層由業(yè)務(wù)支撐平臺、網(wǎng)絡(luò)管理平臺、信息處理平臺、信息安全平臺、服務(wù)支撐平臺等組成，完成協(xié)同、管理、計算、存儲、分析、挖掘等功能。（4）應(yīng)用層位于最頂層，該層提供面向行業(yè)和大眾用戶的服務(wù)。

3 感知層的作用與從事此方面工作需具備的能力

3.1 感知層在物聯(lián)網(wǎng)中所起的作用

感知層是信息采集的前端和基礎(chǔ)。東南大學智能網(wǎng)絡(luò)與測控系統(tǒng)研究所所長陳俊杰教授認為[2]：“基礎(chǔ)設(shè)施層，即感知層，處于物聯(lián)網(wǎng)的最底層，是萬事萬物信息獲取、感知的源泉和支撐，沒有感知層，物聯(lián)網(wǎng)的傳輸和應(yīng)用就無從談起”。

3.2 從事感知層工作需要具備的能力

既然感知層的核心技術(shù)包括射頻識別、新興傳感器、無線網(wǎng)絡(luò)組網(wǎng)、現(xiàn)場總線控制等，所以從事感知層工作需要掌握這些核心技術(shù)，并具有運用這些技術(shù)的能力。

4 感知層教學需要建設(shè)的課程

由于感知層主要完成物品標識和信息的智能采集工作，因而學習感知層知識，按照“高等學校物聯(lián)網(wǎng)工程專業(yè)實踐教學體系與規(guī)范”要求，需要開設(shè)“傳感器原理及應(yīng)用”、“RFID原理及應(yīng)用”、“傳感網(wǎng)原理及應(yīng)用”三門課程。我院為開設(shè)以上三門課程，使學生掌握感知層知識，獲取感知層核心技術(shù)，從建立理論教學內(nèi)容、實驗教學方案做起。

4.1 理論教學內(nèi)容

三門課程的理論教學內(nèi)容見表1。

（1）“傳感器原理及應(yīng)用”課程，主要使學生熟悉傳感器的原理與結(jié)構(gòu)，掌握傳感器的智能化、可靠性、抗干擾等關(guān)鍵實現(xiàn)技術(shù)，掌握傳感器的組網(wǎng)、信息獲取、傳輸及應(yīng)用技術(shù)。（2）“RFID原理及應(yīng)用”課程，使學生全面了解RFID基本理論，掌握RFID應(yīng)用技術(shù)及方法，能夠構(gòu)建RFID應(yīng)用系統(tǒng)。（3）“傳感網(wǎng)原理及應(yīng)用”課程，主要使學生掌握無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的體系結(jié)構(gòu)、通信協(xié)議、命名與尋址、拓撲控制、時間同步、能耗控制、數(shù)據(jù)處理等技術(shù)。

4.2 實驗教學方案

三門課程的實驗教學方案見表2。通過實驗教學，學生可將理論知識與實際電子元件及單元電路結(jié)合起來，通過認知、技術(shù)、綜合實踐三個層次遞階展開完成知識積累，達到對傳感器、RFID、傳感網(wǎng)的設(shè)計與應(yīng)用能力。（1）“傳感器原理及應(yīng)用”課程實驗，首先圍繞各種傳感器原理與結(jié)構(gòu)實驗，使學生認識傳感器，掌握傳感器的基本性能；其次進行各種傳感器應(yīng)用實驗，構(gòu)建學生應(yīng)用傳感器搭建電路的能力；最后結(jié)合自動檢測系統(tǒng)課題，培養(yǎng)學生使用傳感器采集數(shù)據(jù)、傳輸和處理信號的系統(tǒng)設(shè)計能力。（2）“RFID原理及應(yīng)用”課程實驗，首先圍繞RFID應(yīng)用系統(tǒng)結(jié)構(gòu)實驗，使學生了解RFID的應(yīng)用及系統(tǒng)組成；其次掌握RFID標簽、讀寫器等技術(shù)，構(gòu)建學生應(yīng)用RFID技術(shù)搭建電路的能力；最后結(jié)合RFID應(yīng)用工程綜合課題，培養(yǎng)學生使用RFID標簽與讀寫器，完成傳輸和處理信號的系統(tǒng)設(shè)計能力。（3）“傳感網(wǎng)原理及應(yīng)用”課程實驗，首先圍繞傳感網(wǎng)結(jié)構(gòu)與應(yīng)用實驗，使學生了解傳感網(wǎng)的基本構(gòu)成；其次掌握傳感網(wǎng)的通信與組網(wǎng)技術(shù)、支撐技術(shù)及技術(shù)標準，構(gòu)建學生組建傳感網(wǎng)的能力；最后結(jié)合傳感網(wǎng)應(yīng)用系統(tǒng)綜合實驗，培養(yǎng)學生綜合應(yīng)用、設(shè)計傳感網(wǎng)系統(tǒng)的能力。

5 結(jié)語

國家頒布的《物聯(lián)網(wǎng)“十二五”發(fā)展規(guī)劃》中指出：“要提升感知技術(shù)水平，重點發(fā)展物聯(lián)網(wǎng)感知制造業(yè)”。我們進行的感知層課程建設(shè)，正是對這一規(guī)劃的積極響應(yīng)。今后我們將不斷總結(jié)經(jīng)驗，把課程建設(shè)的更好，培養(yǎng)更多優(yōu)秀的物聯(lián)網(wǎng)感知層人才。

參考文獻

[1] 教育部高等學校計算機科學與技術(shù)專業(yè)教學指導分委員會編制.高等學校物聯(lián)網(wǎng)工程專業(yè)實踐教學體系與規(guī)范（試行）[M].北京：機械工業(yè)出版社，2012-07.

[2] 張揚，陳俊杰.感知層是物聯(lián)網(wǎng)發(fā)展的關(guān)鍵[N].江蘇：江蘇科技報，2010-09-02（A12）.