向亦斌

（湖南涉外經(jīng)濟學院信息學院，長沙410205）

基于多網(wǎng)融合的物聯(lián)網(wǎng)應用專業(yè)人才培養(yǎng)模式研究

向亦斌

（湖南涉外經(jīng)濟學院信息學院，長沙410205）

物聯(lián)網(wǎng)的廣泛應用離不開多網(wǎng)融合的大環(huán)境，多網(wǎng)融合是網(wǎng)絡發(fā)展的必然趨勢。從物聯(lián)網(wǎng)的體系結(jié)構(gòu)特征及關鍵技術的角度闡述物聯(lián)網(wǎng)的特點。通過分析在此環(huán)境下設立物聯(lián)網(wǎng)專業(yè)的幾種模式，強調(diào)開設以應用為主的物聯(lián)網(wǎng)專業(yè)的必要性。并規(guī)劃設計一套有特色的模塊化課程知識體系結(jié)構(gòu)和實踐教學體系結(jié)構(gòu)。指出由于物聯(lián)網(wǎng)相關技術及專業(yè)建設目前均處于發(fā)展初期，各高校應根據(jù)自身的學科優(yōu)勢，制定差異化的人才培養(yǎng)模式，以豐富人們的工作及生活需求。

物聯(lián)網(wǎng)應用；多網(wǎng)融合；人才培養(yǎng)；課程知識體系；實踐教學體系

0　引言

隨著網(wǎng)絡技術、通信技術、計算機技術的飛速發(fā)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(huán)境的智能設備開始廣泛地與互聯(lián)網(wǎng)、移動互聯(lián)網(wǎng)相連，以實現(xiàn)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(wǎng)絡連接的特征轉(zhuǎn)向泛在信息服務的特征?；诖?，物聯(lián)網(wǎng)熱正在興起。物聯(lián)網(wǎng)目前已被列入我國5大新興戰(zhàn)略性產(chǎn)業(yè)之一。國家正在積極推進“三網(wǎng)”融合取得實質(zhì)性進展，加快物聯(lián)網(wǎng)的研發(fā)應用，加大對戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)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(wǎng)融合的物聯(lián)網(wǎng)主要特點

1.1物聯(lián)網(wǎng)是多網(wǎng)融合的產(chǎn)物

目前網(wǎng)絡已從由多個縱向責任子系統(tǒng)構(gòu)成的“多網(wǎng)并存”發(fā)展到由基于IP協(xié)議的控制網(wǎng)與信息網(wǎng)的“接入融合”以及各個子系統(tǒng)信息間的“內(nèi)容融合”的多網(wǎng)融合。將多種系統(tǒng)與技術在應用與管理過程中進行有機的聯(lián)合，實現(xiàn)數(shù)據(jù)分析與管理方面的統(tǒng)一，是多網(wǎng)融合的主要內(nèi)涵［1］。由此形成的泛在網(wǎng)絡包含了計算機網(wǎng)、通信網(wǎng)絡、傳感器網(wǎng)、廣播電視網(wǎng)、互聯(lián)網(wǎng)及物聯(lián)網(wǎng)等各種網(wǎng)絡。它們之間的相互融合為網(wǎng)絡提供了無所不在的服務。目前正在興起的物聯(lián)網(wǎng)就是無線傳感網(wǎng)（WSN）與互聯(lián)網(wǎng)（固定互聯(lián)網(wǎng)、移動互聯(lián)網(wǎng)）的有機融合［2］。

1.2物聯(lián)網(wǎng)體系結(jié)構(gòu)特征

物聯(lián)網(wǎng)是在現(xiàn)有移動網(wǎng)絡基礎上，集成無線傳感器網(wǎng)絡和應用平臺形成的。從技術構(gòu)架來看，可分為感知層、網(wǎng)絡層和應用層。應用層主要承載各行各業(yè)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(jié)合，實現(xiàn)物聯(lián)網(wǎng)的智能應用。網(wǎng)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(shù)據(jù)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(wǎng)絡。第二，三層對應于計算機網(wǎng)、通信網(wǎng)。應用層為最高層，是物聯(lián)網(wǎng)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(gòu)的網(wǎng)絡環(huán)境。非IP和IP相融合的網(wǎng)絡與業(yè)務正充分利用并擴展無基礎設施網(wǎng)絡的多跳和自組織特性，實現(xiàn)與有基礎設施網(wǎng)絡的結(jié)合［3］。

圖1　物聯(lián)網(wǎng)體系層次間關聯(lián)性

1.3物聯(lián)網(wǎng)關鍵技術

物聯(lián)網(wǎng)技術主要有物體標識、體系架構(gòu)、通信和網(wǎng)絡、安全和隱私、軟硬件、能量獲取和存儲、標準等。對應于物聯(lián)網(wǎng)的層次結(jié)構(gòu)模型，體現(xiàn)在以下方面：

應用技術：數(shù)據(jù)存儲、并行計算、數(shù)據(jù)挖掘、平臺服務、信息呈現(xiàn)；

網(wǎng)絡技術：低速低功耗近距離無線、IPv6、廣域無線接入增強、網(wǎng)關技術、Ad Hoc網(wǎng)絡、區(qū)域?qū)拵o線接入、廣域核心網(wǎng)絡增強、節(jié)點技術；

感知技術：傳感器、執(zhí)行器、RFID標簽、二維條碼。

基于此，目前在物聯(lián)網(wǎng)的實際應用中，根據(jù)不同的社會需要，在網(wǎng)絡的構(gòu)建與管理上會有所側(cè)重。如以智能傳感器、嵌入式Web傳感器為主的傳感網(wǎng)建設與管理，主要應用于交通自動化控制與管理、工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)等方面。以計算機網(wǎng)絡技術、通信技術、云計算、大數(shù)據(jù)分析為主的綜合網(wǎng)絡平臺構(gòu)建與管理，主要應用于遠程醫(yī)療、在線教育、智能物流等行業(yè)。

2　基于多網(wǎng)融合的物聯(lián)網(wǎng)專業(yè)建設

2.1各有側(cè)重的物聯(lián)網(wǎng)專業(yè)建設模式

多網(wǎng)融合是智能安防、智能交通、智慧醫(yī)療、智能制造、環(huán)境監(jiān)測等應用的基礎，物聯(lián)網(wǎng)是其中的一個重要環(huán)節(jié)。未來移動通信的網(wǎng)絡環(huán)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(yǎng)滿足社會需求的物聯(lián)網(wǎng)人才。但對于物聯(lián)網(wǎng)的三層結(jié)構(gòu)特征，不同學科的理解有所差異。如以傳感技術為主的物聯(lián)網(wǎng)專業(yè)建設，多放在電子信息學科進行。其注重物聯(lián)網(wǎng)技術的“感知”與“連網(wǎng)”，兼顧應用，重點是通過多傳感器協(xié)同獲取目標信息［4］；而以應用為主的物聯(lián)網(wǎng)專業(yè)建設，多放在計算機學科進行。其注重網(wǎng)絡構(gòu)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(xié)同和處理，從而實現(xiàn)廣域或大范圍的人與物、物與物之間信息交換需求的互聯(lián)。因此，目前各校都在根據(jù)自身的學科優(yōu)勢，不斷探索和修訂物聯(lián)網(wǎng)相關專業(yè)的人才培養(yǎng)方案。

2.2建設以應用為主的物聯(lián)網(wǎng)專業(yè)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(lián)的雛形，1999年EPCglobal聯(lián)合100多家企業(yè)成立IOT聯(lián)盟并正式提出物聯(lián)網(wǎng)概念。我國傳感網(wǎng)絡及其應用研究是中國科技領域少數(shù)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(wǎng)絡研究已形成以應用為驅(qū)動的特色發(fā)展路線，在技術、標準、產(chǎn)業(yè)、規(guī)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(chǎn)業(yè)價值鏈的高端成為可能。

根據(jù)經(jīng)濟長波理論：每一次的經(jīng)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(shù)工業(yè)產(chǎn)業(yè)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(chǎn)業(yè)投資，以觸動新經(jīng)濟周期的形成。物聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展狀況與這一理論相符合。物聯(lián)網(wǎng)是互聯(lián)網(wǎng)的應用拓展，以用戶體驗為核心的創(chuàng)新是物聯(lián)網(wǎng)發(fā)展的靈魂。據(jù)《2014-2018年中國物聯(lián)網(wǎng)行業(yè)應用領域市場需求與投資預測分析報告》數(shù)據(jù)表明，2010年物聯(lián)網(wǎng)在安防、交通、電力和物流領域的市場規(guī)模分別為600億元、300億元、280億元和150億元，2013年中國物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)市場規(guī)模達到4 000多億元，而且預計今后幾年內(nèi)每年都會以二位數(shù)的百分比增長［5］。由此可見，物聯(lián)網(wǎng)將滲透到經(jīng)濟社會的各個方面，應用前景廣闊。在國家大力推動工業(yè)化與信息化兩化融合的大背景下，物聯(lián)網(wǎng)將是工業(yè)乃至更多行業(yè)信息化過程中一個比較現(xiàn)實的突破口。按照目前對物聯(lián)網(wǎng)的需求，全國物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)人才需求每年約20萬左右。因而迫切需要大力培養(yǎng)相關專業(yè)人才，特別是企業(yè)技術型人才。本科院校既有一定的科研實力，又以培養(yǎng)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(yǎng)、儲備，同時鼓勵企業(yè)間人才的交流與互補。

2.3基于物聯(lián)網(wǎng)應用的人才培養(yǎng)目標

物聯(lián)網(wǎng)應用專業(yè)的學生，除了應具有愛國情懷和良好的職業(yè)道德及創(chuàng)新意識外，還需要在物聯(lián)網(wǎng)構(gòu)建、運營、維護、管理與服務等方面有所專長。

2.4規(guī)劃具有特色的課程體系

（1）專業(yè)特色方向

基于物聯(lián)網(wǎng)三層結(jié)構(gòu)模型建設的物聯(lián)網(wǎng)應用專業(yè)人才培養(yǎng)方案，涉及電子信息科學、網(wǎng)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(lián)網(wǎng)構(gòu)建與管理以及物聯(lián)網(wǎng)應用三個教學與研究方向。

（2）課程體系建設

根據(jù)人才培養(yǎng)目標，設置公共必修、專業(yè)必修、專業(yè)限選、公共任選及集中實踐五個課程模塊，構(gòu)建理論知識與實驗實訓課程體系。

①理論課程體系構(gòu)建

專業(yè)核心課程包括：電子產(chǎn)品代碼（EPC）技術、通信網(wǎng)理論與應用、計算機網(wǎng)絡原理與應用、自動識別技術、數(shù)據(jù)庫原理及應用、射頻識別技術與應用、網(wǎng)絡安全管理、傳感器測控技術、物聯(lián)網(wǎng)設計與管理、無線網(wǎng)絡與移動通信管理、移動電子商務平臺構(gòu)建與管理、物聯(lián)網(wǎng)中間件及應用開發(fā)等。

專業(yè)任選課程包括：無線傳感器網(wǎng)絡技術、動態(tài)網(wǎng)站建設與管理、網(wǎng)絡互聯(lián)技術、無線自組網(wǎng)技術、人工智能及其應用、云計算技術與應用、數(shù)據(jù)倉庫與數(shù)據(jù)挖掘技術、異構(gòu)無線網(wǎng)絡融合技術、嵌入式系統(tǒng)開發(fā)及應用、虛擬現(xiàn)實技術及其應用等。

模塊化課程知識體系結(jié)構(gòu)如圖2所示。

②實驗實訓體系構(gòu)建

實踐教學分為專業(yè)實驗及實踐性教學兩部分。實踐性教學環(huán)節(jié)包括課程設計及實踐技能培訓與專業(yè)水平考試兩方面。模塊化實踐教學體系結(jié)構(gòu)如圖3所示。

圖3　實踐教學體系結(jié)構(gòu)

3　結(jié)語

圖2　理論課程體系架構(gòu)

當前，隨著微電子技術的發(fā)展，涉及人類生活、生產(chǎn)、管理等方方面面的各種傳感器已比較成熟。同時網(wǎng)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(fā)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(lián)網(wǎng)已進入實用階段。但作為新興概念，物聯(lián)網(wǎng)在全球仍處于萌芽狀態(tài)，這也給中國政府乃至民族企業(yè)帶來領跑的機遇。現(xiàn)急需大量的各類專業(yè)人才，尤其需要實用型人才。然而，物聯(lián)網(wǎng)專業(yè)是一個多學科高度交叉的新興專業(yè)，物聯(lián)網(wǎng)技術和專業(yè)建設又都處于發(fā)展初期，各高校在物聯(lián)網(wǎng)學科建設和課程體系構(gòu)建等方面還不夠完善，實驗室建設技術標準有待規(guī)范。因而需根據(jù)自身在技術、師資、科研、實驗設備等方面的優(yōu)勢，確定有所側(cè)重的物聯(lián)網(wǎng)專業(yè)發(fā)展方向，制定差異化的人才培養(yǎng)模式，培養(yǎng)出符合社會各方面需求的各類物聯(lián)網(wǎng)專業(yè)人才，以滿足各行各業(yè)不同應用的需要。

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

［2］向亦斌.網(wǎng)絡融合下信息網(wǎng)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(lián)網(wǎng)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(lián)網(wǎng)工程專業(yè)應用型人才培養(yǎng)模式探析［J］.計算機教育，2010（10）.

［5］田衛(wèi)新等.基于實訓的物聯(lián)網(wǎng)工程專業(yè)創(chuàng)新人才培養(yǎng)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(wǎng)絡技術與安全管理

2016-07-21

2016-08-26