创新源于实践全国高校物联网应用创新大赛侧记

文/何源 杨光

2012年2月，国家工信部颁发了《物联网“十二五”发展规划》。短短的3年时间里，物联网产业市场规模飞速增长，从智能安防到智能电网，从二维码普及到“智慧城市”落地，物联网遍地开花，悄然影响着人们的生活。技术与标准国产化、运营与管理体系化、产业草根化正在成为我国物联网发展的三大趋势。如何培养大批物联网创新创业驱动的专业型人才，成为高校物联网教育的头等大事。

2013年9月，在教育部科技发展中心的支持下，我们创办了首届全国高校物联网应用创新大赛，并邀请到清华信息科学与技术国家实验室物联网技术中心、ACM-China与微软亚洲研究院的协力合作，共同打造“国际化、标准化、现代化、产业化”的品牌赛事。

物联网是多学科的融合，需要掌握网络、通信、编程、软硬件等相关的专业知识。基于这样的特点，我们设立了编程挑战赛这个子赛项，着重考察参赛选手的逻辑思维能力以及代码编写能力。该赛项主要针对无线传感器网络的通用技术设计，包括节点的访问控制、设备的互联互通和信息的获取传输等。

为了将物联网技术融入到日常生活中来，将理论与实践结合，我们巧妙地加入了“智能车自动抄表”的比赛。通过无人驾驶技术、RFID技术、单片机控制技术以及无线传感网技术，让智能车来读取每一个点的标签数据。比赛既体现了物联网中最基本的技能要求，又反映了当下物联网产业中的热门题材，从而培养同学们学以致用，勤于思考，善于发现，勇于创新的精神。

物联网技术比其他任何一个专业都更加注重动手能力，因此我们在比赛中设立了应用挑战赛，还邀请了专业技术团队为编程挑战赛专门设计了一套物联网综合实训设备，主要包含感知模块构建、网络传输、数据分析与应用。其中感知模块构建涵盖了声、光、电等主流传感器的应用；网络传输包括了基站式和自组织式的无线传输技术；数据分析与应用重点在于感知数据的展示，以及针对感知数据的虚拟或实际应用。通过这项比赛，同学们可以全面深入地理解物联网技术及其应用，提高物联网开发和应用中的设计能力、操作能力、纠错能力。

产业草根化、创业化是物联网发展的趋势之一，创新、创业是物联网最终的成果体现。2014年9月，李克强总理在达沃斯论坛上提出：在960万平方公里土地上掀起“大众创业”、“草根创业”的新浪潮，形成“万众创新”、“人人创新”的新态势。而全国高校物联网应用创新大赛的创意赛子赛项，已经走在了“万众创新、人人创新”活动的前列。

从2013年到今年，在已经结束的两届全国高校物联网应用创新大赛的创意赛中，我们一共收到了全国两百余所高校的1025份设计作品，这些充满热情、充满想象、充满憧憬的同学们勇于创新、敢于创业，递交的成果涵盖了当下智能交通、智慧农业、智慧医疗、智能家居、环境监测等各个物联网产业。其中一些优秀团队，例如西安电子科技大学、上海交通大学等高校的参赛团队，已经注册了公司，找到了风投，甚至已经在工厂里量产自己设计的产品，将“大众创业，万众创新”发挥到了极致。下面是一批优秀的参赛作品。

1 物联网智能教室

物联网技术的应用为教育提速，安庆师范学院的参赛作品为《物联网智能教室》。WALL∙E智能教室采用最新的蓝牙4.0组成PAN网实现数据的无线发送及接收，达到无线通信，包括教室实时环境监控、智能窗帘、智能灯光、智能考勤、完善的教室辅助工具（WiFi分享、作业助手等），并配有安防系统保护教室安全。物联网智能教室作为一种新型的教育形式和现代化教学手段，给教育行业带来了新的机遇，前景广阔（如图1所示）。

图1 WALL·E物联网智能教室

2 基于物联网的商家免费WiFi吸引客流系统

华北电力大学的参赛作品《基于物联网的商家免费WiFi吸引客流系统》为商家带来了无限商机。商家只需要通过一个路由器组件搭建一个免费的 WiFi系统，再将二维码图片打印出来，成本极低。顾客连接WiFi时只要通过扫描二维码信息便可接入系统。商家可通过该系统推送本店商品信息，既让顾客随时随地上网冲浪，吸引顾客，又能延长顾客浏览商品的时间，达到促销的效果，方便快捷。

3 Safeguard：移动设备上基于行为特征的再认证方法

物联网基于网络，存在着网络安全的问题。来自电子科技大学的鲁力老师团队的参赛作品《Safeguard：移动设备上基于行为特征的再认证方法》则在安全认证上花了一番心思。目前传统的移动设备上的认证方法有两种：一是基于用户知识的认证，二是基于生物特征的认证。前者（如pin码）安全性不够；后者（如指纹识别）往往需要特殊设备支持，且仅提供单次认证。Safeguard系统实现了在移动设备上对用户身份进行持续的高效认证。该系统的工作重点是提取行为特征对用户建模，根据用户的滑动行为提取出4类特征（direction，angle，distance，pressure），利用SVM实现认证，使认证更加准确，更加精确。

4 基于物联网的开放式城市道路积水监测系统

长安大学的参赛作品《基于物联网的开放式城市道路积水监测系统》充分利用所学习到的知识，为西安市城市道路的积水问题提供可行方案。该系统以互联网为基架，通过云服务器实现数据的开放和共享，使城市建设、交通管理、地图导航和个人终端均可在线查询使用，保证了实时性、开放性和数据的使用率。系统后期功能可扩展，便于大规模网络化建设，利用现有的资源为相关产业链的形成和城市资源的整合提供依据。

5 中央空调智能集中控制系统

华侨大学的参赛作品《中央空调智能集中控制系统》十分接地气地改进了目前市场上中央空调的功能，实现了智能家电的概念。针对当前中央空调单个房间分别控制、无用户界面等局限性问题，设计了中央智能集中控制系统。通过物联网中的传感和网络技术，将每个房间的空调末端以及门窗等设备进行联网和感知，实现中央空调的集中智能管理与实时监测，成功地实现了智能管理和节能减排。

6 基于认知无线电的物联网视频通信系统

在行业级别上，物联网同样体现出巨大的优势和作用。上海交通大学的参赛作品《基于认知无线电的物联网视频通信系统》是由多个移动机器人和控制显示中心组成，移动机器人将采集到的视频信息通过无线信道发送到控制显示中心，控制显示中心发送控制指令以调整机器人运动状态。系统采用认知无线电思想搜寻可靠频谱资源，并动态调整通信信道以保障链路可靠性。该应用可以广泛应用到诸如井下环境探测、应急求援等无基础设施、电磁环境复杂的场景（如图2所示）。

图2 基于认知无线电的物联网视频通信系统

首届比赛吸引了全国208所高校的1288支团队参赛，第二届赛事继续保持着持续增长的势头，共有210所高校的1605支团队参赛，直接参与的师生人数已经破万。今年10月即将迎来的第二届全国高校物联网应用创新大赛总决赛，将更加重视对创业知识和技能的培养，除了邀请物联网专家参与决赛的评审与指导工作，我们还会邀请行业中优秀的创业者与同学们分享创业的经历与经验，邀请专业的创业公司对同学们进行授课与辅导，希望通过大赛推动物联网教育的发展与创新，培养更多双创型人才，推进物联网产业的发展。