物聯(lián)網(wǎng)工程專業(yè)實驗室是物聯(lián)網(wǎng)、人工智能是新一代信息技術的重要組成部分,也是“信息化”時代的重要發(fā)展階段。依托眾多科技創(chuàng)新,物聯(lián)網(wǎng)正在以兼容并包的姿態(tài),成為整個科技信息的集大成者,改變著整個社會的前進的步伐。從智能傳感器到智慧分析,從智能交通到智能家居,從工業(yè)4.0到智慧城市等,以物聯(lián)網(wǎng)技術為基礎的應用,正在顛覆我們對社會經(jīng)濟的認知。
十二五物聯(lián)網(wǎng)產業(yè)重點領域包括智能交通、智能物流、智能電網(wǎng)、智能醫(yī)療、智能工業(yè)、智能農業(yè)、智能家居、環(huán)境監(jiān)控與災害預警、公共安全、國防與軍事、社會公共事業(yè)、智慧城市等。在2016政府工作報告中也提出,在“十三五”期間要促進大數(shù)據(jù)、云計算、物聯(lián)網(wǎng)廣泛應用。
正是由于目前我國各行業(yè)應用的極大需要,高校的物聯(lián)網(wǎng)類專業(yè)課程日趨發(fā)展成熟,目前主要以課程講授為主,這種教學模式下,同學缺乏實際操作經(jīng)驗保障,缺少團隊合作素質培養(yǎng),不僅難以增強對相關理論的理解和融會貫通,更難以激發(fā)主動創(chuàng)新的精神,物聯(lián)網(wǎng)是一門應用性很強的綜合學科,需要在實踐中體會。所以高校有自己的實踐教學環(huán)境是很有必要的,這將使學生畢業(yè)時更適應企業(yè)的工作環(huán)境。
國內高校關注行業(yè)發(fā)展趨勢,緊跟行業(yè)發(fā)展步伐。目前已建電子信息工程、電子科學與技術、通信工程、計算機科學與技術、物聯(lián)網(wǎng)工程、網(wǎng)絡工程等專業(yè),為了相關專業(yè)教學正常、順利地進行,完成人才培養(yǎng)方案的目標,急需建立物聯(lián)網(wǎng)技術實訓室;再者為了相關教師能在物聯(lián)網(wǎng)方面進行深層次的科研活動,提高學校在物聯(lián)網(wǎng)教育行業(yè)的影響力,也需要建設一個規(guī)范的、完整的物聯(lián)網(wǎng)技術實訓室。實訓室以物聯(lián)網(wǎng)無線傳感網(wǎng)和RFID射頻識別等技術為基礎,結合智能農業(yè)、智能家居行業(yè)應用特色,以服務經(jīng)濟社會發(fā)展為宗旨,培養(yǎng)具有一定理論基礎和較強專業(yè)技能的物聯(lián)網(wǎng)技術高端技能型專業(yè)人才。
實訓室建設目標
方案遵循可靠性、先進性、開放性和可擴展性原則,總體設計符合物聯(lián)網(wǎng)工程專業(yè)綜合實驗實訓教學和科研要求。
隨著科技的不斷發(fā)展,高校教學的不斷改進,目前高校實驗教學方面,不再像以往那樣,只需要實驗箱等基礎實驗設備,而是需要將物聯(lián)網(wǎng)技術與某幾個具體行業(yè)結合來進行綜合動手實訓,開展實訓教學。近幾年,隨著全球計算機技術的高速發(fā)展,電子、傳感器、工控、通訊、網(wǎng)絡、生物科學快速發(fā)展,并且以人工智能為代表呈現(xiàn)出多學科交叉應用趨勢。為了適應科學技術的高速發(fā)展 ,為了提高產品競爭力,企業(yè)對畢業(yè)生的要求越來越高,但是畢業(yè)生的實踐經(jīng)驗遠遠不能滿足企業(yè)的要求。造成教育與企業(yè)需求脫節(jié)的主要原因有:
第一,企業(yè)不僅需要畢業(yè)生具有較深的理論,更青睞具有綜合實踐經(jīng)驗、有較強的動手能力的畢業(yè)生。
第二,高校缺乏能夠實現(xiàn)多學科綜合實踐的平臺。學校擁有的試驗設備大部分是某一學科單科的試驗箱或試驗臺,因此高校學生的相關實踐只限于獨立學科(課程)的基礎試驗,缺乏綜合實踐。獨立學科(課程)的基礎試驗相對簡單,不能將所學的各科知識融會貫通、整體把握專業(yè)知識和技能的應用和拓展。
因此需要一個綜合的實踐環(huán)境,來培養(yǎng)學生動手能力,實現(xiàn)相關學科綜合實踐,積累開發(fā)經(jīng)驗。使學生在實訓過程中深入的理解系統(tǒng)原理、構建、監(jiān)控、聯(lián)動等多個細節(jié)環(huán)節(jié),激發(fā)學習興趣,并通過系統(tǒng)開放式的平臺環(huán)境,自己動手實現(xiàn)學習、創(chuàng)新及應用。
實訓室建設原則
物聯(lián)網(wǎng)技術實訓室設計本著以下幾條原則實施:
1)技術主流先進的原則:目前物聯(lián)網(wǎng)行業(yè)正是井噴式發(fā)展時期,無論硬件資源、軟件資源都沒有形成統(tǒng)一的主流協(xié)議,因此學院的物聯(lián)網(wǎng)技術實訓室必須從硬件、軟件選型上走主流,與實際應用緊密結合。
2)硬件、軟件兼容性擴展行強:實訓室的建設本著未來大趨勢的發(fā)展方向,硬件采用模塊化的設計模式,主體部分留有足夠的接口,供未來5-10年即將誕生的其他硬件資源連接,軟件的設計以框架結構為主,將來有新的需求時方便其他軟件的開發(fā)對接。
3)經(jīng)濟實用型原則:實訓室本著功能強大,合理利用空間、設備選型性價比高的思想建設,各大板塊都在最低成本的基礎上開發(fā)出最豐富最全面的實訓功能,與軟件開發(fā)人員開發(fā)的各種高度仿真的應用軟件貼合緊密,最大限度的降低資源浪費。
4)貼合高校需求原則:嚴格按照學院的專業(yè)人才培養(yǎng)計劃設計,保證每一項功能的開發(fā)都高度貼合學院人才培養(yǎng)目標,并為學院實訓室后期的維護升級提供技術支持,解決學院后顧之憂,為學院的硬件基礎設施建設添磚加瓦。
實訓室建設設備和形式
1)基礎實驗成套設備:主要配備物聯(lián)網(wǎng)基礎實驗箱,如WSN無線傳感網(wǎng)教學系統(tǒng)、RFID無線射頻識別教學系統(tǒng)。采用Cortex-A9嵌入式處理器作為智能終端,按照物聯(lián)網(wǎng)的三層體系架構設計的,全面覆蓋了物聯(lián)網(wǎng)技術的大部分知識點。主要用來配合理論課程的教學與實驗,進一步理解和鞏固課堂學習的內容,完成學生物聯(lián)網(wǎng)基礎知識的學習、基礎能力的培養(yǎng)。
2)創(chuàng)新實訓設備 主要配備豐富的物聯(lián)網(wǎng)情景主題沙盤如智能交通沙盤、智能農業(yè)沙盤。在掌握物聯(lián)網(wǎng)最新開發(fā)技術的基礎上,充分利用該設計平臺提供的各種資源,提高系統(tǒng)設計和實現(xiàn)的效率,把精力集中在自主創(chuàng)新設計方面,較快地實現(xiàn)相應的產品原型,從而使學生的創(chuàng)新能力和水平得到充分的鍛煉及提高。
3)物聯(lián)網(wǎng)智能家居應用系統(tǒng) 體驗式教學,依據(jù)實驗室現(xiàn)場環(huán)境,模擬智能家居場景建設,包含智能安防系統(tǒng)、環(huán)境感知子系統(tǒng)、家居控制子系統(tǒng)、安全監(jiān)控子系統(tǒng)等部分