高校物联网实验室建设与管理

徐小林

（湖北师范大学计算机科学与技术学院，湖北黄石 435002）

高校物联网实验室建设与管理

徐小林

（湖北师范大学计算机科学与技术学院，湖北黄石 435002）

物联网是新兴战略性产业之一，物联网技术是多种技术的交叉融合。结合物联网的专业特色和行业特点，探讨了高校物联网实验室建设与管理，促进人才培养和科学研究，服务于社会经济发展。

物联网；实验室；人才培养

0 引言

自上世纪末，物联网的基本思想萌芽以来，信息领域产生了巨大的变革。物联网（Internet of things）简称“IOT”，各种事物相互连接，通过网络的媒介进行传播信息的方式就叫做物联网。它是当下信息技术发展的重要阶段，同时也是信息技术的重要组成部分之一。物联网具有两层含义：首先，物联网以互联网为媒介，在互联网的基础上进行延伸和扩展的网络，互联网是它的基础，也是核心；其二，物联网不仅具有互联网的特点，而且其用户端超越了普通的互联网，直接扩展到了所有的物品之间，从而进行通信和信息交换。也是我们常说的物物相息。物联网所独具的智能感知、识别技术、普适计算等通信感知技术，使得物联网可以更好的与网络相融合，并且更加广泛应用于网络中。物联网是继计算机、互联网之后世界信息产业发展掀起的又一次高潮。应用与创新是物联网发展的核心和灵魂。基于物联网技术的创新与应用层出不穷，我们正感受到物联网技术给现代生活与工作带来的巨大便利。2016年两会，物联网被写入我们国家的“十三五”规划，国家高度重视物联网的发展。

1 物联网实验室建设的必要性

2013年，我校计算机科学与技术学院成功申报了物联网工程专业，并迅速成立了物联网工程教研室。我校物联网专业培养德智体美全面发展，具备良好的科学与人文素养，具有电子与信息系统、计算机技术、数学与物理知识，系统地掌握物联网的基础理论、基本方法和基本技能，受过实际应用培训、具有一定的创新意识，能在物联网领域从事应用开发、工程设计、运营管理等工作的应用型人才或职业技术学院从事信息类教育的师资。因为物联网专业的实践性和工程性很强，必须通过实践教学才能掌握这些知识和技能。建设物联网实验室，为培养学生物联网应用能力和创新能力提供教学质量保障。

2 物联网实验室建设原则

2．1 物联网实验室建设要与学校的特色相结合。我们学校是省属地方高校，刚刚更名大学，内涵发展亟待提升。物联网专业是新获批的专业，我校该专业每年大约招生100名本科生，专职教师22人，其中博士5人，硕士14人，本科3人。根据学科特色和师生人数规划好实验室场地、面积等。物联网实验室既要利用计算机学院现有的设备条件，降低成本，又要发挥教学、科研及应用的作用。

2．2 物联网实验室建设要结合专业特色。物联网涉及网络技术、计算机技术、传感技术、通信技术、数学与物理知识等，学生需要广泛扎实的基础知识，既不能眉毛胡子一把抓，又要侧重基本知识和应用技能。物联网建设主要从网络层、应用层和感知层入手。

2．3 物联网实验室建设要与行业特色相结合。物联网技术应用非常广泛，如智能交通物联网、电力物联网、智能家居及物流等。每一个应用都涉及到行业具体背景，我们要加强与行业协作，实现校企合作、深度融合，重在应用。

3 物联网实验室建设的目标

“高标准、重实用、可发展”，立足物联网技术，是物联网实验室建设的目标。物联网实验室为搭建物联网基础知识实验、课程训练、科研创新开发、应用创新开发、虚拟云计算等提供了优质的环境。同时提出了“巩固教学、学做同行、学科竞赛、科研创新、服务就业”等一系列的递增型的物联网实验室解决方案，加强了对物联网专业人才的培养，从而实现人才与产业的高品质对接。

3．1 物联网实验室的技术水平。与省属师范大学同类专业相比，我校建成的物联网专业实验室的技术水平将处于上游地位。

1）培养学生掌握传感器采样、设备控制、嵌入式开发、无线传感器网络组网等基本应用的能力，可进行物联网应用模拟实验。

2）培养学生自己动手，搭建物联网应用环境的能力，激发学生的创新精神。

3）具有培养学生对物联网应用项目的整体把握的能力。

4）具有先进的云服务平台，具有在线支持用户自主配置、故障迁移、负载均衡、三网统一运营的功能。

3．2 物联网实验室的建设成效

1）支持课程实验和基础教学。物联网实验室所有配套设备按照物联网三层体系架构建设，满足物联网专业的课程知识和专业基础教学。教师通过实验设备操作演示，增强理论知识传授过程中的趣味性；大学生通过物联网实验示例强化了理论知识，加深对物联网专业知识的理解，增强了学习信心。

2）支持物联网项目实践和学科竞赛。支撑学校物联网主题竞赛，例如ZigBee组网比赛、嵌入式开发比赛、单片机接口技术应用比赛、应用软件开发比赛等。

3）支持项目开发和工程应用。学生通过实验室展示的实训设备、配套案例和应用场景模型，可进行实践操作，丰富物联网应用项目开发的经验，培养学生的实际开发能力。实验室建立后，围绕物联网专业技术和湖北的产业需求开展校企合作，针对企业存在的技术难题，开展工程技术研究开发、成果应用测试和推广示范，为湖北的企业提供技术咨询、技术服务和人才培训，推动湖北物联网产业领域整体的技术进步，服务湖北经济发展。

4）支持毕业设计和科研创新。利用实验室提供的规范化的实验指导书、开发文档、开发流程以及其它资料，提高毕业设计（论文或软件开发）质量，规范毕业论文的格式。学生可利用现有实验条件，发挥想象力和创新意识，解决生活中遇到的小难题，或许这个解决小难题的实验室产品会在产业界掀起一个不小的波浪，变成大发明，创新改变日常生活。

4 物联网实验室建设内容

从技术构架层面分，物联网共分为三层，分别是感知层、网络层、应用层。感知层的功能是识别物体、采集信息。网络层的功能是传递和处理感知层获取信息。应用层是物联网和用户的接口，实现物联网的应用。按照物联网的三层体系结构，将物联网实验室规划为对应的三个实验室，分别是基础教学实验室、创新实训开发室、工程应用体验室。

物联网实验室建设方案物联网基础实验室物、联网专业实验室、物联网应用层场景（见图1）。传感器实验室、RFID实验室嵌入式网络实验室、物联网综合创新实验室、智能家居、智能安防、智能农业电子商务。

4．1 软件、硬件环境建设

首先，根据我们学校的办学方针、专业侧重点、人才培养方向，实验室面积与布局，制定符合计算机学院特色的实验室建设方案。规划好实验室面积、场地，通过招投标方式选取好的厂家，购买物联网实验室必须的硬件设备和软件资源。硬件设备包括传感器、控制终端、射频识别（RFID）设备、微控制器设备、智能网关、路由器、交换机、电脑、平板电脑、智能手机、RFID、GPS、智能终端、通信设备和其它配套设备等。软件资源包括无线传感器网络软件、嵌入式网关软件、PC数据管理与分析软件等。

4．2 实验室资源建设

我校物联网实验室建设的总体发展思路是以“任务引领、项目驱动、创新设计、服务科教”为宗旨，根据物联网产业需求和我校物联网人才培养方案，紧密围绕物联网的基础知识和关键技术，抓好基础理论和方法、实训实践平台验证及开发、典型示范应用，达到“巩固教学、学做同行、学科竞赛、科研创新、毕业设计”的建设效果。

1）基础教学实验室。基础教学实验室中配备了教学所需的物联网实验箱或实验柜，这些产品按物联网的所独具的体系结构，经过精心设计而成。这些产品，全面覆盖了物联网技术的相关信息。通过理论课程与实践教学相结合，进一步解读理论课程，强化课堂学习的内容，完成学生对于物联网基础知识学习能力的培养。

2）创新实训开发室。创新实训开发室中，配有物联网情景主题沙盘。更加贴近生活的实验模拟，学生会深刻体验到物联网中各种知识的交叉与融合，以及物联网各层次在实际应用中得以实现方式。在此基础上，不仅丰富学生项目开发的经验，同时支撑学生的创新。学生动手能力、创新意识得到双重锻炼。

3）工程应用体验室。工程应用体验室，为学生掌握物联网工程技术开发方法、设备布局、综合布线等提供优质的环境。对真实的物联网应用场景的模拟，学生更加容易接受和学习，同时提高学生的工程开发能力。

5 物联网实验室的管理

要管理好实验室，首先必须培养几个甘于奉献、技术精良的物联网技术专职实验教师。实验管理任务很重，不认真负责、不甘于奉献的人难以胜任。物联网的实践性很强，没有精湛的操作动手技术，也难以指导学生学习。因此，对我校物联网专业的老师进行技术培训，培训内容包括无线传感器网络组网技术、Linux／Android智能网关管理平台构建、应用管理软件开发等，培养一支技术过硬的师资队伍。为学生搭建完善的集教学、实验、实训、科研、竞赛、毕设为一体的实验平台。全面覆盖实验平台结构介绍、实验环境搭建、无线传感器网络组网技术、智能网关构建、应用软件开发等各个层次的知识点。

6 结束语

当代社会，物联网技术及物联网所激发出的一系列产业迅猛发展，新一轮信息技术和产业革命火热进行，物联网是信息时代的产物，同时也是信息产业领域未来竞争的制高点和产业升级的核心驱动力。本文针对物联网实验室建设与管理进行了研究与探讨，结合我校实际提出了物联网实验室建设与发展的思路，建设一个集教学、实验、创新、体验和开发等功能于一体的物联网实验教学平台。但是，随着物联网技术不断完善，物联网实验室的建设也在不断发展。

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［3］黄 峥，古 鹏．物联网实验室建设研究与探讨［J］．实验技术与管理，2012，29（2）：191～195．

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Construction and management of laboratory of the internet of things in universities

XU Xiao－lin

（College of Computer Science and Technology，Hubei Normal University，Huangshi 435002，China）

The Internet of things is one of the emerging strategic industries，Internet of things technology is the integration of multiple technologies．In this paper，combined with professional features and industry characteristics，proposed university internet of Things Laboratory Construction and Management solutions to better promote personnel training and scientific research，serve the economic development．

the internet of things；laboratory；personnel training

G250

A

：1009－2714（2016）04－0018－04

10．3969／j．issn．1009－2714．2016．04．005

2016—04—11

徐小林（1972— ），男，湖北罗田县人，硕士，实验师，主要研究方向为系统分析与集成．