基于多网融合的物联网应用专业人才培养模式研究

向亦斌

（湖南涉外经济学院信息学院，长沙410205）

基于多网融合的物联网应用专业人才培养模式研究

向亦斌

（湖南涉外经济学院信息学院，长沙410205）

物联网的广泛应用离不开多网融合的大环境，多网融合是网络发展的必然趋势。从物联网的体系结构特征及关键技术的角度阐述物联网的特点。通过分析在此环境下设立物联网专业的几种模式，强调开设以应用为主的物联网专业的必要性。并规划设计一套有特色的模块化课程知识体系结构和实践教学体系结构。指出由于物联网相关技术及专业建设目前均处于发展初期，各高校应根据自身的学科优势，制定差异化的人才培养模式，以丰富人们的工作及生活需求。

物联网应用；多网融合；人才培养；课程知识体系；实践教学体系

0　引言

随着网络技术、通信技术、计算机技术的飞速发展，同时拥有感知、计算和通信能力，并且能适用于各类不同环境的智能设备开始广泛地与互联网、移动互联网相连，以实现在任意时间、任意地点，人与物、物与物之间的交流。给人们的工作、生活带来了极大的便利，人类社会正逐步由网络连接的特征转向泛在信息服务的特征。基于此，物联网热正在兴起。物联网目前已被列入我国5大新兴战略性产业之一。国家正在积极推进“三网”融合取得实质性进展，加快物联网的研发应用，加大对战略性新兴产业的投入和政策支持，以确保我国在新一轮国际竞争中掌握主动权。

1　基于多网融合的物联网主要特点

1.1物联网是多网融合的产物

目前网络已从由多个纵向责任子系统构成的“多网并存”发展到由基于IP协议的控制网与信息网的“接入融合”以及各个子系统信息间的“内容融合”的多网融合。将多种系统与技术在应用与管理过程中进行有机的联合，实现数据分析与管理方面的统一，是多网融合的主要内涵［1］。由此形成的泛在网络包含了计算机网、通信网络、传感器网、广播电视网、互联网及物联网等各种网络。它们之间的相互融合为网络提供了无所不在的服务。目前正在兴起的物联网就是无线传感网（WSN）与互联网（固定互联网、移动互联网）的有机融合［2］。

1.2物联网体系结构特征

物联网是在现有移动网络基础上，集成无线传感器网络和应用平台形成的。从技术构架来看，可分为感知层、网络层和应用层。应用层主要承载各行各业应用服务，以及为这些应用服务提供基础性的设备和中间件的结合，实现物联网的智能应用。网络层主要负责传递和处理感知层获取的信息。感知层主要对一些物理信息或数据进行采集编码并向上传输。其中传知层为最底层，对应于传感网络。第二，三层对应于计算机网、通信网。应用层为最高层，是物联网与用户的接口。各层之间的关系如图1所示。

有线传输及无线传输技术为用户提供了泛在、异构的网络环境。非IP和IP相融合的网络与业务正充分利用并扩展无基础设施网络的多跳和自组织特性，实现与有基础设施网络的结合［3］。

图1　物联网体系层次间关联性

1.3物联网关键技术

物联网技术主要有物体标识、体系架构、通信和网络、安全和隐私、软硬件、能量获取和存储、标准等。对应于物联网的层次结构模型，体现在以下方面：

应用技术：数据存储、并行计算、数据挖掘、平台服务、信息呈现；

网络技术：低速低功耗近距离无线、IPv6、广域无线接入增强、网关技术、Ad Hoc网络、区域宽带无线接入、广域核心网络增强、节点技术；

感知技术：传感器、执行器、RFID标签、二维条码。

基于此，目前在物联网的实际应用中，根据不同的社会需要，在网络的构建与管理上会有所侧重。如以智能传感器、嵌入式Web传感器为主的传感网建设与管理，主要应用于交通自动化控制与管理、工业互联网等方面。以计算机网络技术、通信技术、云计算、大数据分析为主的综合网络平台构建与管理，主要应用于远程医疗、在线教育、智能物流等行业。

2　基于多网融合的物联网专业建设

2.1各有侧重的物联网专业建设模式

多网融合是智能安防、智能交通、智慧医疗、智能制造、环境监测等应用的基础，物联网是其中的一个重要环节。未来移动通信的网络环境和终端必将是多模式共存方式，因而相应的技术、管理和维护方法及手段均需先期进行学习与培训，这就需要大力培养满足社会需求的物联网人才。但对于物联网的三层结构特征，不同学科的理解有所差异。如以传感技术为主的物联网专业建设，多放在电子信息学科进行。其注重物联网技术的“感知”与“连网”，兼顾应用，重点是通过多传感器协同获取目标信息［4］；而以应用为主的物联网专业建设，多放在计算机学科进行。其注重网络构建、管理与应用，兼顾“感知”，重点是通过全面感知，进行信息传输、协同和处理，从而实现广域或大范围的人与物、物与物之间信息交换需求的互联。因此，目前各校都在根据自身的学科优势，不断探索和修订物联网相关专业的人才培养方案。

2.2建设以应用为主的物联网专业之必要性

1995年比尔.盖茨在《未来之路》书中首次提出“物－物”相联的雏形，1999年EPCglobal联合100多家企业成立IOT联盟并正式提出物联网概念。我国传感网络及其应用研究是中国科技领域少数位于世界前列的方向之一，与国际相比具有启动较早、水平相当、国际同步、部分领先的特点。目前，我国传感网络研究已形成以应用为驱动的特色发展路线，在技术、标准、产业、规模和应用与服务等方面进入了世界领先行列，使我国在信息技术领域迎头赶上甚至占领产业价值链的高端成为可能。

根据经济长波理论：每一次的经济低谷必定会催生出某些新的技术，而这种技术一定是可以为绝大多数工业产业提供一种全新的使用价值，从而带动新一轮的消费增长和高额的产业投资，以触动新经济周期的形成。物联网的发展状况与这一理论相符合。物联网是互联网的应用拓展，以用户体验为核心的创新是物联网发展的灵魂。据《2014-2018年中国物联网行业应用领域市场需求与投资预测分析报告》数据表明，2010年物联网在安防、交通、电力和物流领域的市场规模分别为600亿元、300亿元、280亿元和150亿元，2013年中国物联网产业市场规模达到4 000多亿元，而且预计今后几年内每年都会以二位数的百分比增长［5］。由此可见，物联网将渗透到经济社会的各个方面，应用前景广阔。在国家大力推动工业化与信息化两化融合的大背景下，物联网将是工业乃至更多行业信息化过程中一个比较现实的突破口。按照目前对物联网的需求，全国物联网产业人才需求每年约20万左右。因而迫切需要大力培养相关专业人才，特别是企业技术型人才。本科院校既有一定的科研实力，又以培养应用型人才为目标，可以通过校企合作、校际交流等方式对人才进行培养、储备，同时鼓励企业间人才的交流与互补。

2.3基于物联网应用的人才培养目标

物联网应用专业的学生，除了应具有爱国情怀和良好的职业道德及创新意识外，还需要在物联网构建、运营、维护、管理与服务等方面有所专长。

2.4规划具有特色的课程体系

（1）专业特色方向

基于物联网三层结构模型建设的物联网应用专业人才培养方案，涉及电子信息科学、网络工程、计算机科学与技术、通信工程等主干学科，分为传感器测控、物联网构建与管理以及物联网应用三个教学与研究方向。

（2）课程体系建设

根据人才培养目标，设置公共必修、专业必修、专业限选、公共任选及集中实践五个课程模块，构建理论知识与实验实训课程体系。

①理论课程体系构建

专业核心课程包括：电子产品代码（EPC）技术、通信网理论与应用、计算机网络原理与应用、自动识别技术、数据库原理及应用、射频识别技术与应用、网络安全管理、传感器测控技术、物联网设计与管理、无线网络与移动通信管理、移动电子商务平台构建与管理、物联网中间件及应用开发等。

专业任选课程包括：无线传感器网络技术、动态网站建设与管理、网络互联技术、无线自组网技术、人工智能及其应用、云计算技术与应用、数据仓库与数据挖掘技术、异构无线网络融合技术、嵌入式系统开发及应用、虚拟现实技术及其应用等。

模块化课程知识体系结构如图2所示。

②实验实训体系构建

实践教学分为专业实验及实践性教学两部分。实践性教学环节包括课程设计及实践技能培训与专业水平考试两方面。模块化实践教学体系结构如图3所示。

图3　实践教学体系结构

3　结语

图2　理论课程体系架构

当前，随着微电子技术的发展，涉及人类生活、生产、管理等方方面面的各种传感器已比较成熟。同时网络接入多样化、IP宽带化和计算机软件技术、云计算技术飞跃发展，基于海量信息收集与分类处理的能力得到快速提高，使物联网已进入实用阶段。但作为新兴概念，物联网在全球仍处于萌芽状态，这也给中国政府乃至民族企业带来领跑的机遇。现急需大量的各类专业人才，尤其需要实用型人才。然而，物联网专业是一个多学科高度交叉的新兴专业，物联网技术和专业建设又都处于发展初期，各高校在物联网学科建设和课程体系构建等方面还不够完善，实验室建设技术标准有待规范。因而需根据自身在技术、师资、科研、实验设备等方面的优势，确定有所侧重的物联网专业发展方向，制定差异化的人才培养模式，培养出符合社会各方面需求的各类物联网专业人才，以满足各行各业不同应用的需要。

［1］徐尧.通信工程中多网融合技术的应用问题探析［J］.电子测试，2013，12.

［2］向亦斌.网络融合下信息网络安全管理与教学实践［M］.北京，科学技术方面出版社，2014.

［3］谢东亮等.物联网与泛在智能.http://www.dwrh.net/a/Terminal/tqita/2011/1224/107061_5.html，2011-12-24

［4］肖贤建等.物联网工程专业应用型人才培养模式探析［J］.计算机教育，2010（10）.

［5］田卫新等.基于实训的物联网工程专业创新人才培养模式［J］.计算机教育，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，湖南长沙人，在职研究生，副教授，研究方向为网络技术与安全管理

2016-07-21

2016-08-26