基于物联网技术的船舶设计专业课程探讨

(渤海船舶职业学院 信息工程系，辽宁 葫芦岛 125000)

物联网技术是新时期最先进的信息技术手段之一，随着物联网技术的广泛应用和产业市场的迅猛发展，船舶行业对物联网技术的认知度也越来越高[1]，国际海事组织对船舶新概念“智慧船舶”也越来越重视。渤海船舶职业学院作为我国北方惟一的一所以培养造船专业技术型人才为主的高职院校，考虑在课程设置过程中引入物联网技术。

1 概述

1.1 船舶物联网

船舶物联网(The Ship of Things)是指通过移动通信、计算机网络技术、无线射频识别技术、卫星通信等技术把各种感应器装载在船舶设备载体上实现物和物的连接，在此基础上构建船舶物联网体系。通过该体系可以实现多种业务活动，比如港口与船只、船只与船只之间的通信对话，通过彼此对话连接可以完成设备咨询、故障诊断维护与船舶管理等方面的问题。甚至可以通过物联网技术实现船舶智能化操作无人驾驶的功能，从而促使船舶航行过程中的安全性、可行性和经济性得到了最大限度地提高。

1.2 物联网技术架构

基于物联网的概念，物联网技术可以从如图1所示感知层、网络层和应用层三方面来阐述，其中感知层是由传感器、执行器、无线通信射频识别等多种感应器构成的，主要是用于对物体进行识别，捕获采集相关的数据信息，并对数据信息进行初步的整合；网络层是通过电信或移动部门将相应的网络设备组合在一起，主要用于对感知层获取的信息进行传输或交换处理，此平台除了依托电信互联网以外还可以依托专用网络对海量的信息进程全面地感知；应用层是人机对话的接口，主要用于实现物联网的前台操作和智能应用。通过三层的相互作用，物联网可以实现物理世界与人类世界各种需求的连接。

图1 物联网体系架构

2 船舶设计专业课程设置

2.1 人才培养方案

2.1.1 专业培养目标

基于物联网技术的船舶设计专业培养适合社会主义现代化需求的德、智、体、美全面发展的，具有创新精神的，能牢固扎实地掌握船舶理论知识和物联网专业所涉及的专业知识以外，同时还要具备在船舶设计技术领域所需的基本能力和实际动手操作能力的复合型工程技术人才。该类人员应能胜任船舶高技术设备产品的生产设计、船舶建造、维修与管理工作等。

2.1.2 专业培养规格

除了具有本专业必须的船舶设计方面基础理论知识和基本技能以外，还要具备用物联网传感信息处理技术对信息进行标识、获取、传输、处理、识别和控制能力，能适应各种规模的造船企业，并能从事相应的技术工作如船舶设计、维修与管理等，除了要具有一定的计算机等级水平以外，还要具备一定的外语水平，能进行船舶系统集成开发及相关技术应用推广的高级技术应用性专门人才。

2.2 知识结构体系

基于物联网技术的船舶设计专业综合了计算机技术、电子技术、船舶设计技术、通信技术以及控制技术等多个学科技术 ，如果要在本专业内把所有与物联网和船舶设计相关知识学完是不可能的，因此根据本专业的专业特点将专业知识进行统筹划分为公共基础课、专业必修课和专业选修课三个层次[4]。

2.2.1 公共基础课

公共基础课主要分为公共基础和公共专业基础两方面。公共基础课主要开设思想道德修养、毛泽东思想、形势与政策、体育和就业指导等基础学科；公共专业基础主要开设大学英语、计算机应用基础、高等数学、机械制图、工程力学和机械设计基础等学科。通过公共基础课的学习让大学生除了具有较高素养的政治理论基础以外还要具有省计算机等级考试水平和全国英语能力考试A或B级水平。

2.2.2 专业必修课

专业必修课主要分为物联网和船舶设计两方面。与物联网相关的专业知识有：物联网概论、计算机高级语言、计算机网络、传感器原理及应用、射频识别技术、数字信号处理等；与船舶设计相关的主要知识有船舶电工基础、船舶结构与制图、船舶设计原理、船舶焊接工艺和船舶CAD/CAM等学科。通过专业必修课的学习使学生具备了运用先进的物联网技术进行船舶辅助设计和辅助制造的能力以及运用AutoCAD进行平面绘图及三维绘图的基本操作能力。

2.2.3 专业选修课

专业选修课也分为物联网和船舶设计两方面，主要开设操作系统、信息安全基础、数据库原理与应用、现代造船技术、造船经济与企业管理和专业英语等学科。学生可以利用业余时间自主选

修各门课程，通过课程的学习可以进一步提高学生的船舶建造、造船生产设计等能力。

3 面临的问题

3.1 师资

本专业融合了物联网和船舶设计两门专业领域的知识，精通于此的专业教师少之又少，单一的专业教师还不能满足专业发展的需要，目前普遍缺少高素质、全面了解物联网船舶设计运行与管理等方面的复合型专业教师。

3.2 教材

目前，国内许多出版社都在积极出版与物联网相关的书籍，但大多数教材存在内容不够深入，实际应用案例比较缺乏。综合了物联网与船舶设计两门专业知识的教材寥寥无几。

3.3 实训

除了师资和教材等软实力缺少以外，船舶物联网整套完整的硬件设施几乎没有。虽然船舶设计专业已经有了自己一套完整的实验室，但是与物联网相关的实验设施还不够健全，比如物联网技术研究中的核心部件RFID费用昂贵，大多高职院校购买力有限，目前国内只有清华大学、上海交通大学等少数家高校具备。

3.4 基础设施

要想构建船舶物联网，就是要保证各种基础设备的统一，也就是各种硬件接口标准化问题[2]，即在造船的使用的各种设备都应符合物联网传感器与终端设备之间的接口规范和通讯规范，满足不同厂商设备之间硬件互联的需求。

3.5 校企合作

船舶物联网是一门全新的学科，内容涉及广泛，学院只能利用校企合作弥补学院设施有限的问题，但是目前校企合作还是停留在表面层次，并没有深入达到校企融合的地步，因此学院要结合自身的特点与船厂、电子科技有限公司等企业合作，改进办学模式。

[1] 于修和,王 冲.基于移动通信网络的物联网应用研究[J].通信管理与技术,2010(3):28-30.

[2] 李海凤,李 妍.谈工学结合的船舶通讯专业核心课程教学改革[J].辽宁高职学报，2010(9):76-78.