物聯(lián)網(wǎng)實踐創(chuàng)新實驗室研究

引言

物聯(lián)網(wǎng)已經(jīng)在農(nóng)業(yè)、交通、礦山、醫(yī)院等應用領域取得了顯著成果，架起人類社會和物理系統(tǒng)之間溝通的橋梁。教育方面，國家已經(jīng)批準100多所高校開設物聯(lián)網(wǎng)專業(yè)。這是一個新興專業(yè)，集計算機網(wǎng)絡、嵌入式等多門學科及RFID、網(wǎng)絡技術、通信技術等多種前沿技術于一體，在多學科交叉、多種技術并存的情況下進行創(chuàng)新應用有一定難度，因此有必要建立物聯(lián)網(wǎng)實驗室同時研究多種學科和技術。有些高校已經(jīng)開始招生，物聯(lián)網(wǎng)專業(yè)課程如何設置，教材如何制訂，專業(yè)課程要想達到預期效果，人才培養(yǎng)要想達到創(chuàng)新能力強、知識結構完整的標準，使得與學校開設課程配套的物聯(lián)網(wǎng)實驗室建設也成為迫切需要解決的問題。物聯(lián)網(wǎng)作為戰(zhàn)略新興產(chǎn)業(yè)，在世界范圍內(nèi)發(fā)展可謂一日千里，各高校應抓住這一革命性發(fā)展機遇，采取多種方式推進高校物聯(lián)網(wǎng)專業(yè)建設，物聯(lián)網(wǎng)實驗室建設更是迫在眉睫，應該作為高校實驗室建設的重中之重。

1關鍵技術

建設好物聯(lián)網(wǎng)實驗室需要依據(jù)感知層、網(wǎng)絡傳輸層及應用層的多種關鍵技術，如計算機網(wǎng)絡、傳感器、嵌入式、電子、通信等。

ZigBee

ZigBee技術在物聯(lián)網(wǎng)中實現(xiàn)無線通信功能，符合IEEE802.15.4無線標準。低功耗和使用免申請的2.4GHz頻段是ZigBee技術的突出優(yōu)勢。

RFID技術

射頻識別(RadioFrequencyIdentification，RFID)技術多用于具有定位功能的系統(tǒng)中，識別卡有無源和有源之分，識別目標對象的過程中自動化程度高，無須人工干預，操作快捷方便，易于與物聯(lián)網(wǎng)中其他技術的融合，如WSN。在RFID標準中使用最多的是ISO/IEC14443和ISO/IEC15693。筆者用到的RFID技術實現(xiàn)人員定位功能，涉及有源RFID芯片、讀寫器及后臺數(shù)據(jù)庫。

1.3網(wǎng)絡技術

物聯(lián)網(wǎng)中的網(wǎng)絡技術很大程度上是指物聯(lián)網(wǎng)三層體系結構中實現(xiàn)數(shù)據(jù)采集的感知層傳感器網(wǎng)絡技術。物聯(lián)網(wǎng)發(fā)展早期，曾被稱為傳感網(wǎng)，可見傳感器網(wǎng)絡技術在物聯(lián)網(wǎng)發(fā)展中起著舉足輕重的作用。傳感器技術發(fā)展迅速，正朝著微型、智能的嵌入式Web傳感器方向演變。在筆者現(xiàn)有的工作中，主要研究傳感器網(wǎng)絡組織結構及其底層協(xié)議，實現(xiàn)理論上的突破和實際應用中的規(guī)?；?

1.4通信技術

通信技術主要是無線通信技術，工作頻段為2.4GHz，可依據(jù)各種協(xié)議棧實現(xiàn)，如ZigBee2007/Pro協(xié)議棧。

2主要實驗

中國科學院院士姚建銓院士在參觀物聯(lián)網(wǎng)企業(yè)時強調(diào)要多培養(yǎng)學生的動手能力，讓學生親自上手來真正掌握物聯(lián)網(wǎng)技術。實現(xiàn)這一要求離不開物聯(lián)網(wǎng)的相關實驗。表1所列是有關高校的物聯(lián)網(wǎng)相關實驗內(nèi)容。

3實驗室建設的內(nèi)容

根據(jù)學校特點，應建設以科研為重點，全面覆蓋感知層、網(wǎng)絡層和應用層的物聯(lián)網(wǎng)實驗室。實驗室建設內(nèi)容應滿足學生循序漸進的學習過程，既有基礎理論認知實驗，熟悉組網(wǎng)等各項性能指標，也有信息采集、電路設計能力和設計語言編程能力鍛煉平臺，更少不了設計創(chuàng)新平臺。提高物聯(lián)網(wǎng)專業(yè)學生綜合實力，掌握根據(jù)實際應用搭建平臺、數(shù)據(jù)采集及通信的思路、方法和步驟，使專業(yè)人才有理論，會操作，能創(chuàng)新,具備廣闊靈活的就業(yè)前景，提高畢業(yè)生就業(yè)成功率。圖1所示是高校物聯(lián)網(wǎng)實驗室建設的主要內(nèi)容。

4結語

在物聯(lián)網(wǎng)實驗室建設過程中，要充分發(fā)揮主觀能動性,主動爭取主管部門支持，積極借鑒兄弟院校及企業(yè)中與實驗室建設方面相關的創(chuàng)新點，采用多種方法擴大物聯(lián)網(wǎng)概念普及范圍，以期得到全校師生的理解和重視。物聯(lián)網(wǎng)實驗室的建設，有助于高校實現(xiàn)產(chǎn)學研一體化，有助于提高學生的創(chuàng)新精神及實踐能力，使教師、學生、高校及物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)鏈中的各環(huán)節(jié)對象共同受益，實現(xiàn)一舉多得。

20211023_6172e0dfc4838__物聯(lián)網(wǎng)實踐創(chuàng)新實驗室研究