物联网工程专业实验室建设探讨

摘 要：自2011年以来，教育部已全面放开物联网工程专业审批，虽说目前很多高校已经开设物联网工程专业，但物联网工程这个专业内容由于涉及多学科，比如电子，通信，计算机等，所以专业的建设必须要宽基础，定方向，重应用，而物联网专业的实验室建设必须依靠专业建设来设定方案，以下是该研究者结合自己所在学校以及教学的思考，探讨物联网专业实验室建设方案。

关键词：物联网工程 物联网实验室 物联网专业建设

1 物联网专业实验室的目标与要求

1.1 物联网实验室建设目标

高校应以“把握发展趋势，提高应用能力”为目标，提出基于物联网信息平台的智能化实验室解决方案，其意义在于：提高教学科研水平，提高学生应用能力，促进学生就业，提升学校竞争力。

高校面向基础性教学实验、面向行业综合应用性实验、面向学校科研项目开发性平台为目的，促进物联网实训室的建设。以实训室为基础，联合各方力量，促进物联教学的发展、物联网人才的培养。

物联网是计算机科学与技术、网络工程、电子技术、信息工程、通信工程及其两边缘科学交叉渗透、相互融合的基础上发展起来的一门新型应用型学科。专业立足于计算机专业类知识培养体系，注重学生基础知识掌握、综合素质的提高和应用创新能力培养。以物联网技术为基础，研究从感知层（包括传感器、射频识别、核心控制等）到网络层（包括传感网络、通信系统、计算机网络等）再到以面向产业和行业应用的应用层相关的理论和工程应用问题，重点突出实践能力和应用创新能力的培养。注重培养能适应物联网工程所涉及的多学科发展需求的新型创新人才，为我国以物联网和传感网为代表的下一代信息技术新兴产业发展输送急需的开发、管理、生产等人才。

2 物联网实验室具体建设方案

2.1 物联网应用实训室（能应用）

物联网应用实训室以物联网工程信息平台为核心，构建融合有线IP网、宽带无线局域网、光载无线技术、无线传感网络、嵌入式设备以及系统软件和应用软件于一体的物联网无线WiFi及传感网络实验平台。各种接入设备（传感器件、控制器件、移动终端、教学电脑等）都可以无线接入物联网工程信息平台，成为物联网实验设备的一部分，构建物联网的感知层；系统通过统一的物联网信息中心，完成数据的存储、分析和应用。应用可以根据学校的专业建设方向进行选择，以满足物联网专业建设的定方向，能应用。

2.1 物联网信息平台（定方向）

1.物联网信息平台简介

物联网信息平台是物联网实验室整体解决方案的核心和基础，将实验箱、实验套件、物联网综合应用系统（智能家居、智慧实验室、智能物流、智能工业、智慧超市等）等接入统一的物联网信息平台，实现多课程、跨实验设备、多系统的综合应用实训，同时，智能手机、平板电脑、第三方实验设备等智能终端和设备也可接入物联网信息平台，成为实验设备的一部分，从而大大改变实验的形式、效果和内容。

2.平台应用的DIY

物联网信息平台的接入采用标准计算机网络协议（TCP/IP），方便智能设备的移动接入，同时系统预留外网接口，提供学生本地、远程网络访问实验室系统，开展本地/远程网络实验。

物联网信息平台配置数据服务器，提供远程网络授权访问，支持资料下载、远程实验和远程授课、学习。

3.提供教师物联网科研平台

物联网信息平台提供一个开放的专业平台，包括硬件资源、网络资源、软件资源，是教师和学生开展物联网相关科研的极好平台，可以开展感知层基础研究、分布式天线系统研究、无线网络分布研究、室内定位研究、分布式数据库和云计算研究、以及应用系统研究。

2.2 物联网基础教学实验室（宽基础）

基础教学的核心课程以物联网网络体系、射频识别和无线传感器网络为主要教学课程，可通过学习和实验掌握物联网最基本网络和无线射频技术知识，为后续的物联网应用实训打好扎实的理论基础，满足物联网专业建设中的“宽基础”的教学。

（1）物联网开发应用实验箱（能应用）

该实验箱包括种类丰富的感知层设备和网络层接入设备，以及采用Cortex-A8体系处理器的嵌入式开发板为数据网关，配合物联网信息平台所搭建的无线WiFi网络平台以及配套的应用软件，学生可以直观地感受和学习到物联网所涉及的知识，为接下来的专业知识学习打下良好的基础。

产品应具备功能与特点。

1.传感器种类丰富应涵盖了电容式传感器、电阻式传感器、光敏传感器、气敏传感器等10余种不同种类的传感器。

2.实验箱搭配高效能Cortex-A8开发板搭载Android操作系统，学生可在本地对采集数据进行处理。

3.实验箱提供了物联网中间件技术相关章节，提供了完整的设备指导学生动手做出串口WiFi中间件，了解中间件在物联网中所起到的承上启下的作用。

4.完整详尽的实验指导书，源码详细注释并且完全开放方便学生学习和二次开发。

5.实验箱上的每个节点留有丰富的外设接口，方便后续外设扩充需要。

（2）RFID实验箱简介

实验箱应囊括业界普遍使用的四款RFID模块即低频（LF）RFID模块，高频（HF）RFID模块。特高频（UHF）RFID模块以及2.4G微波模块，实验课程重点放在对于各频段RFID模块的管理、控制以及上位机程序的应用开发上。学生们可以利用开放的通讯协议，使用多种编程语言（C/C++，JAVA等）编写上位机应用程序与RFID模块进行数据的采集交互。于此同时结合联网信息平台提供的网络平台，可以实现多个实验箱之间的互联互通，从而模拟出诸如仓储物流等RFID广泛覆盖的行业应用场景。

产品应具备特点与功能。

2.提供各个模块的完整的通信协议，学生可以直接通过协议接口利用多种编程语言与模块进行数据交换。

3.实验箱搭配WiFi模块可以直接接入物联网信息平台，真正实现实验箱与实验箱之间的互联互通。

4.实验箱应配套有丰富的外围设备（蜂鸣器、数码管、矩阵键盘、LED灯）。

3 应用技术型大学实验室建设的思考

由于高校扩招的原因，目前2015年的应届高校毕业生突破700万人，对就业市场是一个很大的压力，但是市场对人才的需求反而得不到满足，其原因是很多高校的人才培养与市场人才的需求不一致。就以目前的独立学院为例，其毕业生最欠缺的能力就是实践动手能力。而用人单位对独立学院的毕业生最看中的也就是这个能力。所以目前应用型高校应向技术型大学转变。转型最关键在于对技术学生的动手能力的培养，学生动手能力的培养最关键硬件设备就是高校实验与实训室的建设，所以对于应用技术型大学的物联网实验室建设改革也迫在眉睫。

参考文献