倪志平

摘 要：自2011年以來(lái)，教育部已全面放開(kāi)物聯(lián)網(wǎng)工程專(zhuān)業(yè)審批，雖說(shuō)目前很多高校已經(jīng)開(kāi)設(shè)物聯(lián)網(wǎng)工程專(zhuān)業(yè)，但物聯(lián)網(wǎng)工程這個(gè)專(zhuān)業(yè)內(nèi)容由于涉及多學(xué)科，比如電子，通信，計(jì)算機(jī)等，所以專(zhuān)業(yè)的建設(shè)必須要寬基礎(chǔ)，定方向，重應(yīng)用，而物聯(lián)網(wǎng)專(zhuān)業(yè)的實(shí)驗(yàn)室建設(shè)必須依靠專(zhuān)業(yè)建設(shè)來(lái)設(shè)定方案，以下是該研究者結(jié)合自己所在學(xué)校以及教學(xué)的思考，探討物聯(lián)網(wǎng)專(zhuān)業(yè)實(shí)驗(yàn)室建設(shè)方案。

關(guān)鍵詞：物聯(lián)網(wǎng)工程 物聯(lián)網(wǎng)實(shí)驗(yàn)室 物聯(lián)網(wǎng)專(zhuān)業(yè)建設(shè)

中圖分類(lèi)號(hào)：G710 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1672-3791（2015）02（c）-0182-01

1 物聯(lián)網(wǎng)專(zhuān)業(yè)實(shí)驗(yàn)室的目標(biāo)與要求

1.1 物聯(lián)網(wǎng)實(shí)驗(yàn)室建設(shè)目標(biāo)

高校應(yīng)以“把握發(fā)展趨勢(shì)，提高應(yīng)用能力”為目標(biāo)，提出基于物聯(lián)網(wǎng)信息平臺(tái)的智能化實(shí)驗(yàn)室解決方案，其意義在于：提高教學(xué)科研水平，提高學(xué)生應(yīng)用能力，促進(jìn)學(xué)生就業(yè)，提升學(xué)校競(jìng)爭(zhēng)力。

高校面向基礎(chǔ)性教學(xué)實(shí)驗(yàn)、面向行業(yè)綜合應(yīng)用性實(shí)驗(yàn)、面向?qū)W?？蒲许?xiàng)目開(kāi)發(fā)性平臺(tái)為目的，促進(jìn)物聯(lián)網(wǎng)實(shí)訓(xùn)室的建設(shè)。以實(shí)訓(xùn)室為基礎(chǔ)，聯(lián)合各方力量，促進(jìn)物聯(lián)教學(xué)的發(fā)展、物聯(lián)網(wǎng)人才的培養(yǎng)。

1.2 實(shí)驗(yàn)室物聯(lián)網(wǎng)人才培養(yǎng)

物聯(lián)網(wǎng)是計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)工程、電子技術(shù)、信息工程、通信工程及其兩邊緣科學(xué)交叉滲透、相互融合的基礎(chǔ)上發(fā)展起來(lái)的一門(mén)新型應(yīng)用型學(xué)科。專(zhuān)業(yè)立足于計(jì)算機(jī)專(zhuān)業(yè)類(lèi)知識(shí)培養(yǎng)體系，注重學(xué)生基礎(chǔ)知識(shí)掌握、綜合素質(zhì)的提高和應(yīng)用創(chuàng)新能力培養(yǎng)。以物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)為基礎(chǔ)，研究從感知層（包括傳感器、射頻識(shí)別、核心控制等）到網(wǎng)絡(luò)層（包括傳感網(wǎng)絡(luò)、通信系統(tǒng)、計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)等）再到以面向產(chǎn)業(yè)和行業(yè)應(yīng)用的應(yīng)用層相關(guān)的理論和工程應(yīng)用問(wèn)題，重點(diǎn)突出實(shí)踐能力和應(yīng)用創(chuàng)新能力的培養(yǎng)。注重培養(yǎng)能適應(yīng)物聯(lián)網(wǎng)工程所涉及的多學(xué)科發(fā)展需求的新型創(chuàng)新人才，為我國(guó)以物聯(lián)網(wǎng)和傳感網(wǎng)為代表的下一代信息技術(shù)新興產(chǎn)業(yè)發(fā)展輸送急需的開(kāi)發(fā)、管理、生產(chǎn)等人才。

2 物聯(lián)網(wǎng)實(shí)驗(yàn)室具體建設(shè)方案

2.1 物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用實(shí)訓(xùn)室（能應(yīng)用）

物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用實(shí)訓(xùn)室以物聯(lián)網(wǎng)工程信息平臺(tái)為核心，構(gòu)建融合有線(xiàn)IP網(wǎng)、寬帶無(wú)線(xiàn)局域網(wǎng)、光載無(wú)線(xiàn)技術(shù)、無(wú)線(xiàn)傳感網(wǎng)絡(luò)、嵌入式設(shè)備以及系統(tǒng)軟件和應(yīng)用軟件于一體的物聯(lián)網(wǎng)無(wú)線(xiàn)WiFi及傳感網(wǎng)絡(luò)實(shí)驗(yàn)平臺(tái)。各種接入設(shè)備（傳感器件、控制器件、移動(dòng)終端、教學(xué)電腦等）都可以無(wú)線(xiàn)接入物聯(lián)網(wǎng)工程信息平臺(tái)，成為物聯(lián)網(wǎng)實(shí)驗(yàn)設(shè)備的一部分，構(gòu)建物聯(lián)網(wǎng)的感知層；系統(tǒng)通過(guò)統(tǒng)一的物聯(lián)網(wǎng)信息中心，完成數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)、分析和應(yīng)用。應(yīng)用可以根據(jù)學(xué)校的專(zhuān)業(yè)建設(shè)方向進(jìn)行選擇，以滿(mǎn)足物聯(lián)網(wǎng)專(zhuān)業(yè)建設(shè)的定方向，能應(yīng)用。

2.1 物聯(lián)網(wǎng)信息平臺(tái)（定方向）

1.物聯(lián)網(wǎng)信息平臺(tái)簡(jiǎn)介

物聯(lián)網(wǎng)信息平臺(tái)是物聯(lián)網(wǎng)實(shí)驗(yàn)室整體解決方案的核心和基礎(chǔ)，將實(shí)驗(yàn)箱、實(shí)驗(yàn)套件、物聯(lián)網(wǎng)綜合應(yīng)用系統(tǒng)（智能家居、智慧實(shí)驗(yàn)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(tái)，實(shí)現(xiàn)多課程、跨實(shí)驗(yàn)設(shè)備、多系統(tǒng)的綜合應(yīng)用實(shí)訓(xùn)，同時(shí)，智能手機(jī)、平板電腦、第三方實(shí)驗(yàn)設(shè)備等智能終端和設(shè)備也可接入物聯(lián)網(wǎng)信息平臺(tái)，成為實(shí)驗(yàn)設(shè)備的一部分，從而大大改變實(shí)驗(yàn)的形式、效果和內(nèi)容。

2.平臺(tái)應(yīng)用的DIY

物聯(lián)網(wǎng)信息平臺(tái)的接入采用標(biāo)準(zhǔn)計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)協(xié)議（TCP/IP），方便智能設(shè)備的移動(dòng)接入，同時(shí)系統(tǒng)預(yù)留外網(wǎng)接口，提供學(xué)生本地、遠(yuǎn)程網(wǎng)絡(luò)訪(fǎng)問(wèn)實(shí)驗(yàn)室系統(tǒng)，開(kāi)展本地/遠(yuǎn)程網(wǎng)絡(luò)實(shí)驗(yàn)。

物聯(lián)網(wǎng)信息平臺(tái)配置數(shù)據(jù)服務(wù)器，提供遠(yuǎn)程網(wǎng)絡(luò)授權(quán)訪(fǎng)問(wèn)，支持資料下載、遠(yuǎn)程實(shí)驗(yàn)和遠(yuǎn)程授課、學(xué)習(xí)。

3.提供教師物聯(lián)網(wǎng)科研平臺(tái)

物聯(lián)網(wǎng)信息平臺(tái)提供一個(gè)開(kāi)放的專(zhuān)業(yè)平臺(tái)，包括硬件資源、網(wǎng)絡(luò)資源、軟件資源，是教師和學(xué)生開(kāi)展物聯(lián)網(wǎng)相關(guān)科研的極好平臺(tái)，可以開(kāi)展感知層基礎(chǔ)研究、分布式天線(xiàn)系統(tǒng)研究、無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò)分布研究、室內(nèi)定位研究、分布式數(shù)據(jù)庫(kù)和云計(jì)算研究、以及應(yīng)用系統(tǒng)研究。

2.2 物聯(lián)網(wǎng)基礎(chǔ)教學(xué)實(shí)驗(yàn)室（寬基礎(chǔ)）

基礎(chǔ)教學(xué)的核心課程以物聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)體系、射頻識(shí)別和無(wú)線(xiàn)傳感器網(wǎng)絡(luò)為主要教學(xué)課程，可通過(guò)學(xué)習(xí)和實(shí)驗(yàn)掌握物聯(lián)網(wǎng)最基本網(wǎng)絡(luò)和無(wú)線(xiàn)射頻技術(shù)知識(shí)，為后續(xù)的物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用實(shí)訓(xùn)打好扎實(shí)的理論基礎(chǔ)，滿(mǎn)足物聯(lián)網(wǎng)專(zhuān)業(yè)建設(shè)中的“寬基礎(chǔ)”的教學(xué)。

（1）物聯(lián)網(wǎng)開(kāi)發(fā)應(yīng)用實(shí)驗(yàn)箱（能應(yīng)用）

該實(shí)驗(yàn)箱包括種類(lèi)豐富的感知層設(shè)備和網(wǎng)絡(luò)層接入設(shè)備，以及采用Cortex-A8體系處理器的嵌入式開(kāi)發(fā)板為數(shù)據(jù)網(wǎng)關(guān)，配合物聯(lián)網(wǎng)信息平臺(tái)所搭建的無(wú)線(xiàn)WiFi網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)以及配套的應(yīng)用軟件，學(xué)生可以直觀(guān)地感受和學(xué)習(xí)到物聯(lián)網(wǎng)所涉及的知識(shí)，為接下來(lái)的專(zhuān)業(yè)知識(shí)學(xué)習(xí)打下良好的基礎(chǔ)。

產(chǎn)品應(yīng)具備功能與特點(diǎn)。

1.傳感器種類(lèi)豐富應(yīng)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(lèi)的傳感器。

2.實(shí)驗(yàn)箱搭配高效能Cortex-A8開(kāi)發(fā)板搭載Android操作系統(tǒng)，學(xué)生可在本地對(duì)采集數(shù)據(jù)進(jìn)行處理。

3.實(shí)驗(yàn)箱提供了物聯(lián)網(wǎng)中間件技術(shù)相關(guān)章節(jié)，提供了完整的設(shè)備指導(dǎo)學(xué)生動(dòng)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(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書(shū)，源碼詳細(xì)注釋并且完全開(kāi)放方便學(xué)生學(xué)習(xí)和二次開(kāi)發(fā)。

5.實(shí)驗(yàn)箱上的每個(gè)節(jié)點(diǎn)留有豐富的外設(shè)接口，方便后續(xù)外設(shè)擴(kuò)充需要。

（2）RFID實(shí)驗(yàn)箱簡(jiǎn)介

實(shí)驗(yàn)箱應(yīng)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(shí)驗(yàn)課程重點(diǎn)放在對(duì)于各頻段RFID模塊的管理、控制以及上位機(jī)程序的應(yīng)用開(kāi)發(fā)上。學(xué)生們可以利用開(kāi)放的通訊協(xié)議，使用多種編程語(yǔ)言（C/C++，JAVA等）編寫(xiě)上位機(jī)應(yīng)用程序與RFID模塊進(jìn)行數(shù)據(jù)的采集交互。于此同時(shí)結(jié)合聯(lián)網(wǎng)信息平臺(tái)提供的網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)，可以實(shí)現(xiàn)多個(gè)實(shí)驗(yàn)箱之間的互聯(lián)互通，從而模擬出諸如倉(cāng)儲(chǔ)物流等RFID廣泛覆蓋的行業(yè)應(yīng)用場(chǎng)景。

產(chǎn)品應(yīng)具備特點(diǎn)與功能。

1.實(shí)驗(yàn)箱應(yīng)集成了RFID技術(shù)所涉及低頻、高頻、特高頻以及2.4G微波四種RFID模塊，無(wú)需額外采購(gòu)其他模塊。

2.提供各個(gè)模塊的完整的通信協(xié)議，學(xué)生可以直接通過(guò)協(xié)議接口利用多種編程語(yǔ)言與模塊進(jìn)行數(shù)據(jù)交換。

3.實(shí)驗(yàn)箱搭配WiFi模塊可以直接接入物聯(lián)網(wǎng)信息平臺(tái)，真正實(shí)現(xiàn)實(shí)驗(yàn)箱與實(shí)驗(yàn)箱之間的互聯(lián)互通。

4.實(shí)驗(yàn)箱應(yīng)配套有豐富的外圍設(shè)備（蜂鳴器、數(shù)碼管、矩陣鍵盤(pán)、LED燈）。

3 應(yīng)用技術(shù)型大學(xué)實(shí)驗(yàn)室建設(shè)的思考

由于高校擴(kuò)招的原因，目前2015年的應(yīng)屆高校畢業(yè)生突破700萬(wàn)人，對(duì)就業(yè)市場(chǎng)是一個(gè)很大的壓力，但是市場(chǎng)對(duì)人才的需求反而得不到滿(mǎn)足，其原因是很多高校的人才培養(yǎng)與市場(chǎng)人才的需求不一致。就以目前的獨(dú)立學(xué)院為例，其畢業(yè)生最欠缺的能力就是實(shí)踐動(dòng)手能力。而用人單位對(duì)獨(dú)立學(xué)院的畢業(yè)生最看中的也就是這個(gè)能力。所以目前應(yīng)用型高校應(yīng)向技術(shù)型大學(xué)轉(zhuǎn)變。轉(zhuǎn)型最關(guān)鍵在于對(duì)技術(shù)學(xué)生的動(dòng)手能力的培養(yǎng)，學(xué)生動(dòng)手能力的培養(yǎng)最關(guān)鍵硬件設(shè)備就是高校實(shí)驗(yàn)與實(shí)訓(xùn)室的建設(shè)，所以對(duì)于應(yīng)用技術(shù)型大學(xué)的物聯(lián)網(wǎng)實(shí)驗(yàn)室建設(shè)改革也迫在眉睫。

參考文獻(xiàn)

[1] 魏曉寧.物聯(lián)網(wǎng)實(shí)驗(yàn)教學(xué)初探[J].計(jì)算機(jī)時(shí)代，2011（10）：49-50.

[2] 梁柏櫸.物聯(lián)網(wǎng)實(shí)驗(yàn)教學(xué)與戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)高素質(zhì)人才培養(yǎng)[J].計(jì)算機(jī)時(shí)代，2012（2）：46-48.

[3] 魏曉飛，常艷，趙海泉.地方高校實(shí)驗(yàn)教學(xué)中心體系的構(gòu)建與探索[J].實(shí)驗(yàn)室研究與探索，2012（4）：291-293.