高职物联网专业实验室建设探索与思考

刘艾侠　牟宏均

摘要：物联网的快速发展带来了人才需求的大量增长，高职院校正是培养物联网产业基础应用型技能人才的理想摇篮。但必须认识到物联网的应用性、综合性很强，与我们以往人才培养模式存在着很大的区别，尤其是实验室建设面临各种难题，相应的物联网实验室的建设目标、关键技术、建设思路、框架、功能等都是培养方案中急需要解决的问题。该文对高职物联网实验室建设进行了初步分析与论述，为其深入研究和建设提供参考。

关键词：物联网；实验室；高职院校

中图分类号：TP393 文献标识码：A 文章编号：1009-3044（2015）13-0043-02

从2010年温家在政府报告明确表示“加快物联网的研发应用”以来，物联网在我国进入了高速发展时期，目前我国已有100多所高校设置了物联网专业，但是建设了完整物联网实验室，并及时进行更新的只有十几所著名院校，多数高校的实验室还停留在互联网实验室水平上，并且硬件设备老化比较严重。

我们应当清楚地认识到，物联网技术是一门集成创新型的应用性很强的综合学科，在人才培养方面不仅要重视物联网技术专业基础知识，更要重视特定应用领域的实际工作能力，因此必须高度重视与理论教学相辅相成的实验教学环境建设。建设物联网实验室不仅符合专业人才培养的需要，也符合学校自身建设发展的需要，可以提高教学科研水平、促进学生就业、提升学校竞争力，从而使学生、教师、高校以及整个物联网行业共同受益。

1 物联网实验建设的理论

1.1物联网实验室建设目标及意义

（1）根据专业培养目标，在建实验室时必须明确实验室要完成的功能，最终要达到什么要求和目标。即定位。

就我们宝鸡职业技术学院来说，2014年我们的物联网应用专业正式招生，我们物联网实验室的建设目标为：能满足物联网应用的不同层次的基础性、综合性、设计性、创新性实验教学一体化实验室。既要满足物联网基础教学课程实验；还要能满足毕业设计、竞赛活动和综合实训；同时为教师深入学习、研究物联网技术提供条件，如科研创新等；甚至与社会企业相合作，能满足一定的培训和对外开放需要。即我们的物联网实验室面向的是实训教学与社会培训。

（2）物联网实验室建设的意义

A.提升学院教学与科研质量。

B.提高学生的物联网应用操作能力，提升学校竞争力。

C.为其他院校物联网实验室建设提供一定的参考和借鉴。

D.促进物联网产业的发展。

2014年我们的物联网应用专业已正式招生，这为物联网实验室建设提供了契机和保障。

1.2物联网关键技术及实验室框架

通过研究、调研和借鉴国内知名院校的物联网实验平台，纵向层面上，物联网的体系结构可归纳为由三个层构成：感知层、网络层和应用层。

我院以“物联网应用”方向为培养目标，主要培养学生学习和掌握物联网技术在不同领域的上层应用设计、数据安全、系统集成、数据使用等能力，使学生能够根据实际应用领域和应用实例设计、开发、使用、维护物联网行业和产业应用系统等。

根据既定目标，研究从感知层（包括传感器实验，嵌入式通讯实验，RFID实验等）到网络层（包括传感网络通信系统，计算机网络，GPRS、WIFI、ZigBee实验等），再到以面向行业应用的应用层（智能家居系统，智能物流系统，物联网实验设备管理系统等）相关的理论和工程应用问题，重点突出实践能力、应用能力、创新能力的培养。整个实验室主要包括：物联网传感器和传感网应用实验箱、物联网接入技术实验箱、RFID实验箱、物联网智能家居实验箱及实训设备使用监管系统组成。实验室建设架构如下：

2 物联网实验室建设

2.1建设原则

物联网实验室的建设应真实化、企业化，其核心是应用和服务。使学生通过物联网实验室平台，尽快熟悉工作环境和物联网的实质。物联网学科是一门交叉学科，其综合性很强，对知识结构、应用能力的要求更高，因此物联网实验室建设应符合以下原则：

（1）实验室建设应与本学院人才培养目标相一致

各院校应充分发挥和利用自身的优势或特色，在满足基本共性的基础上结合本学校物联网专业人才培养目标进行建设。

（2）充分利用学校现有的资源，降低建设成本

高校物理网实验室建设可以充分利用原有的网络资源和相关实验室资源以降低成本。例如，我院已有电子和计算机专业，在物联网实验室建设时就可以重分利用电子传感实验室和网络技术实验室。

（3）具有先进性

物联网是一门不断发展中的新兴学科，实验室建设要具备先进性，与当前技术发展保持同步。

（4）保证开放性

物联网是一个应用范围较广、创新性强的学科，实验室建设不仅要满足本专业教学和科研的需要，也要满足其它相关专业的物联网应用开发开和培训需要。

（5）灵活的扩展性

物联网的实质就是要通过传感器、射频等技术实现物与物的相连，因此要有统一的开放接口，便于实验室根据未来物联网的发展和变化，平滑地扩充和升级。

（6）真实化与企业化

物联网实验室建设涉及网络技术、通信技术、嵌入式技术、电子电路技术等多种技术，因此多学科教师的共同参与能有助于实验室功能的完善、保证实验室操作的真实性。

各高校在建设物联网实验室时应该让企业全程参与，选择能体现物联网应用前景、符合市场需求的方案，使学生能够学习到先进的、真实的物联网应用技术，并积累实践经验。

2.2 实验室建设

物联网实验室建设包括硬件环境建设、软件环境建设和实验内容建设。实验室的实验内容应该是紧密围绕着物联网专业课程内容及行业应用需求的。除了一些通用的专业基础类课程实验外还应有体现物联网专业方向的综合实验室和工程项目应用实验。具体：

（1）自动识别技术实训室

功能：条形码（一维码、二维码）、RFID（13.56MHz、433MHz、900MHz）单项技能训练及综合训练。

实训设备形式：实训箱。

实训项目设定：构建课堂考勤系统作为实训项目；构建实训设备使用监管系统作为实训项目。

（2）传感器应用实训室

功能：温湿度传感器、光电传感器、气敏传感器、霍尔传感器、压力传感器等常见传感器应用实训，传感网综合实训。

实训设备形式：实训箱，综合实训系统。

（3）典型无线通信实训室

功能：WiFi、Zigbee、433、GPRS等典型无线通信技术，嵌入式、移动物联网技术。

实训设备形式：实训箱。

实训设备：嵌入式网关模块、Zigbee模块、蓝牙模块、WiFi模块、GPRS/3G模块。

实训内容：支持多种典型无线通信技术实训；支持嵌入式系统教学，嵌入式网关（可兼容ARM11、ARM9、A8内核主控芯片）；支持Android开发类（移动物联网）课程。

（4）电子基础技术实训室

功能：电子技术基础、电子工艺等实训。

实训设备形式：电子测量仪器，实训箱。

实训设备：物联网综合分析仪。

（5）物联网综合实训实验室

功能：工程综合应用实训。

实训设备形式：实训台，实训系统。

实训内容：系统设计、系统硬件搭建、软件配置及功能扩展。

（6）网络工程技术实训实验室

功能：有线、无线网络系统设计、实施与管理。

实训设备：双绞线分析认证系统、光纤分析认证系统、网络性能评测系统、网络分析管理维护系统、无线网络技术设计管理维护系统。

实训内容：布线系统施工、故障诊断及验收，局域网维护、故障定位、性能评测及验收， TCP/IP协议分析、数据解码、网络维护、网络安全、故障诊断、VOIP分析、虚拟化，无线局域网规划设计及仿真。

（7）物联网创新实训室

功能：物联网相关技术，产品应用开发。

实训设备：频谱仪、矢量信号源、示波器、功率分析仪、直流稳压电源、综合测试仪等构成的物联网电子测量系统，高低温箱、恒温恒湿箱等基础测试仪器。

2.3 工程项目的设定

在设置实训项目时，要充分体现工程和应用理念，除了在实验室通过虚拟可完成的典型项目外，还应让实训走出实验室，让校园里已实际在用的物联网应用工程项目发挥教学作用，让校外企业、行业主流的物联网应用也发挥作用，加强与物联网相关企业的深层次多方位合作，使学生更真实的融入物联网的大环境中。例如：

在实验室可完成的项目：智能家居综合实训系统；实训设备使用监管系统。

校内真实使用项目：智能农业综合实训（校内生物工程系园林专业协助）；智能物流综合实训（经济管理系物流专业协助）；校园智能监控与安防综合实训（校保卫科协助）；智能指纹考勤打卡实训（后勤部协助）。

3 结束语

物联网实验室建设需要根据学院已有的专业条件和实验条件，充分整合各方面资源建设，实验室的建设应该以应用为先，源于应用并服务应用。使学生通过物联网实验的学习和实践，掌握物联网的相关知识，真正成为符合社会和企业需求的物联网专业高素质的实用人才。并且物联网是新兴技术，正在快速发展，实验室的建设应该不断的完善，体现先进性和灵活的扩展性。

参考文献：

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[2] 胡欣欣. 物联网专业实验室建设探讨[J]. 实验室科学， 2013（3）.

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[4] 黄峥， 古鹏. 物网实验室建设研究与探讨[J]. 实验技术与管理， 2012（2）.

[5] 林莉， 陈丽丽. 高校物联网实验室建设规划[J]. 长春理工大学学报， 2012（4）.

[6] 百度文库. 物联网工程专业解读：让万事万物开口“说话”[EB/OL].[2015-06-01].http：//wenku.baidu.com/view/74d5e1b35fbfc77da269b1aa.html.