高职院校物联网实验室建设初探

摘 要：物联网是一新兴产业，高职院校是应用型人才输出的重要主体，高职院校物联网相关专业发展依赖于良好的实验环境。本文从物联网的特点、相关技术及发展前景入手，探讨在高职院校中如何建设物联网感知实验室，为高职院校物联网的教学提供良好的环境，为专业发展奠定坚实的基础。

关键词：物联网；传感器；网络；实验室

中图分类号：TP391

从“智慧地球”到“感知中国”，从新的经济增长点到政府支持鼓励的一系列措施，从国家中长期科学与技术发展规划到各高校、科研院所的研究，都可以看出物联网在当今科学技术领域的重要地位。物联网并非新技术，而是将现有的传感技术、计算机网络技术、通信技术以及自动控制技术等各种技术的高度融合。作为培养市场需求人才的各类高等院校，职业教育院校及培训机构，开设物联网相关专业及课程，或在现有专业中引入物联网技术，建设物联网相关实验室，成为当务之急。本文将从实验室建设的核心理念、特色、内容等方面对感知实验室的建设提出符合我院实践教学需求方案。

1 实验室建设核心理念

物联网实验室在教育行业的地位无容置疑，但目前各个学校实验室的发展存在着偏重单项技能和素质的培养，实验课程实用性不强，并且多为验证性实验等问题。针对以上问题，本文以“把握发展趋势，提高应用能力”为目标，提出物联网信息平台及应用实验室解决方案，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，其建设和发展的理念主要体现在：“充分体验、激发兴趣，应用为先、提升能力，三个层次、全面覆盖”。高职学生与普通高校的学生培养定位不同，高职院校主要培养的是应用型人才，以满足经济社会对高素质劳动者和技能型人才的需要，学生对于科研、开发等方面基础相对薄弱，因此，高职院校实验室建设应突出在应用层方向。

2 实验室建设特色

从“智慧地球”到“感知中国”，从“感知校园”到“感知实验室”。所谓“感知实验室”，一方面突出物联网是感知网络，是物与物之间的网络；二是突出学生感知实验室环境，在真实环境下去实践，去学习。在进行感知实验室建设过程中，应该着力改变实验室环境，改变实验建设思路。高职院校的教学重在培养学生的应用能力，在教学中首要问题是要激发学生兴趣，而兴趣主要来源于体验。在实践过程中，应该让学生感知到物联网的存在，而不能空洞的去讲如何去应用，如何去验证，而是当指令发出物体后，能够目睹其结果，让大家感知到网络的作用，电脑、网络和实物联系在一起的效果。因此，物联网感知实验室的建设应该体现“在现实中学习、在开放的环境中学习、在应用中学习”等特色。

3 实验室建设内容

3.1 实验室系统组成

感知实验室由智能安全系统（防盗报警系统、视频监控系统、门锁门禁系统），环境控制系统（制冷取暖系统、通风控制系统、除尘控制系统、智能灯光控制系统）、智能家具控制系统（窗帘控制系统、窗户控制系统、电视控制系统等），智能识别与条码系统、智能供电系统五个子系统组成。

智能安全系统：进行身份识别与认证管理，非法用户进入时报警，刷卡或指纹识别系统进入实验室、开启管理设备，以及对实验室设备及人员动作情况进行监控；以及电子标签识别功能，对室内设备设施出入实验室进行监控。

环境控制系统：利用温度、温度、光等传感器对环境进行全面感知，根据环境探测结果，启动制冷取暖系统、通风控制系统、除尘控制系统、智能灯光控制系统等，对室内环境进行全面控制，以达到理想的环境状态。

智能家具控制系统：通过电脑、遥控器或手机对家电、门窗等进行控制，体验物与物相连的效果。

智能识别与条码系统：对室内设备进行电子标签标注，以便于管理与使用。

智能供电系统：在物联网应用中，网络传输是以传感网络为主体，在传感网络中最大的难题是供电问题，节点分布分散，难以实现有源电源，在实验室内部可采用有源供电。

3.2 实验室系统功能

认知与体验功能：物联网是一个空洞的概念，大家对其非常模糊，通过对整个实验室的体验，可感知到物联网的存在，物与物相连的整个过程以及智能控制的实现，提高学员对物联网的认知能力，明确物联网领域实用性所在。

系统集成化功能：绝大部分物联网实验室是以实验箱或实验台为主体，只能进行模块化的实验，系统集成化低，缺乏关联性。在本实验室中，可进行集成化系统的开发，提供系统化教学方案，能使学员了解系统开发的整个流程，整体设计理念与思想，实用性强。

多功能化：在此实验室内包括智能安全系统、环境控制系统、智能家具控制系统、智能识别与条码系统以及智能供电系统，通过对这些系统的使用与验证性开发，能够培养实用性多方位人才。

三层覆盖功能：利用传感器、RFID进行数据采集，通过无线传感网络进行数据传输，使用电脑、遥控器或手机终端设备进行控制，三层覆盖，实现数据采集、网络传输、终端控制过程系统化。

3.3 实验室系统工作流程

本实验室是一个全面感知、全智能控制的实验室，人员进入时进行身份识别，身份正常允许进入，关闭报警系统，启动供电系统，对室内设备进行供电，进入全面工作状态；感知设备启动，进入全面感受知，对室内环境进行监控，根据环境情况来开启灯光、通风、除尘、排湿、取暖、制冷等相关设备，控制室内环境。

室内人员可通过电脑、遥控器或手机等对室内所有的设备（电视、空调、窗帘、窗户等）进行控制，体验智能控制效果。监控系统对其进行全面监控，保证设备设施安全。

人员离开实验室，智能控制系统将自动关闭实验室，关闭门窗，关闭供电系统，开启警报系统。具体工作流程图如图1所示。

4 结束语

物联网有着极大的发展空间，它必将成为中国及世界经济的一个新的增长点，它将极大地影响和改变着人类的生活方式。目前我国大多数高校，特别是作为直接服务于市场经济的高职院校，物联网专业建设尚不完善，实验室建设几乎都是实验箱式的实验环境。因此建设感知实验室是物联网教学必须的，也是可行的。

参考文献：

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[2]冯秀彦，朱昊，张红瑞.浅析多媒体技术在远程技术教育中的作用[J].成人教育，2011.

[3]陈玉兰.基于CC2420的无线传感器网络的硬件节点设计[D].东南大学数学学院，2006.