一、物聯(lián)網(wǎng)工程實(shí)驗(yàn)室建設(shè)背景

　　物聯(lián)網(wǎng)，顧名思義，就是物物相連的互聯(lián)網(wǎng)。這包含兩層意思：第一，物聯(lián)網(wǎng)的核心和基礎(chǔ)仍然是互聯(lián)網(wǎng)，是在互聯(lián)網(wǎng)基礎(chǔ)上的延伸和擴(kuò)展的網(wǎng)絡(luò);第二，其用戶端延伸和擴(kuò)展到了任何物品與物品之間，進(jìn)行信息交換和通信。因此，物聯(lián)網(wǎng)是指運(yùn)用傳感器、射頻識別(RFID)、智能嵌入式等技術(shù)，使信息傳感設(shè)備實(shí)時(shí)感知任何需要的信息，按照約定的協(xié)議，通過可能的網(wǎng)絡(luò)(如基于WiFi的無線局域網(wǎng)、2G/3G等)接入方式，把任何物體與互聯(lián)網(wǎng)相連接，進(jìn)行信息交換和通信，實(shí)現(xiàn)物與物、物與人的泛在鏈接，實(shí)現(xiàn)對物體的智能化識別、定位、跟蹤、控制和管理。

　　從“智慧地球”到“感知中國”;從新的經(jīng)濟(jì)增長點(diǎn)到政府支持鼓勵(lì)的一系列措施;從國家中長期科學(xué)與技術(shù)發(fā)展規(guī)劃到各高校、科研院所的研究，都可看出物聯(lián)網(wǎng)在在當(dāng)今科學(xué)技術(shù)領(lǐng)域的重要地位。2009年8月，溫家寶總理視察無錫物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)研究院，并做出重要指示：物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)是未來科技的制高點(diǎn)，是我國新興戰(zhàn)略型產(chǎn)業(yè)未來發(fā)展的方向之一!中國物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)的總體規(guī)模，預(yù)計(jì)到2015年將超過1萬億、2020年將超過5萬億。毫無疑問，國家對物聯(lián)網(wǎng)的產(chǎn)業(yè)發(fā)展是大力支持的，而且在未來的四年中將有2000多所高校建成物聯(lián)網(wǎng)實(shí)驗(yàn)室，為國家培養(yǎng)這方面的實(shí)用型人才。物聯(lián)網(wǎng)并非新技術(shù)，而是將現(xiàn)有的傳感技術(shù)，計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，通信技術(shù)以及自動(dòng)控制技術(shù)等各種技術(shù)的高度融合。因此，如何利用已有設(shè)備，構(gòu)建符合產(chǎn)業(yè)需求的實(shí)驗(yàn)環(huán)境將是物聯(lián)網(wǎng)實(shí)驗(yàn)室建設(shè)的關(guān)鍵。

　　二、物聯(lián)網(wǎng)工程實(shí)驗(yàn)室建設(shè)方案

　　1. 實(shí)驗(yàn)室建設(shè)核心理念

　　在可預(yù)見的未來，物聯(lián)網(wǎng)必將引領(lǐng)信息產(chǎn)業(yè)革命的又一次浪潮。作為培養(yǎng)市場需求人才的各類高等院校，職業(yè)教育院校及培訓(xùn)機(jī)構(gòu)，開設(shè)物聯(lián)網(wǎng)相關(guān)專業(yè)及課程，或者在現(xiàn)有專業(yè)中引入物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，建設(shè)物聯(lián)網(wǎng)相關(guān)實(shí)驗(yàn)室，成為當(dāng)務(wù)之急。教育部也發(fā)文明確支持各個(gè)學(xué)校建設(shè)物聯(lián)網(wǎng)相關(guān)專業(yè)及實(shí)驗(yàn)室。

　　物聯(lián)網(wǎng)實(shí)驗(yàn)室在教育中的地位無容置疑，但目前各個(gè)學(xué)校實(shí)驗(yàn)室的發(fā)展存在著偏重單項(xiàng)技能和素質(zhì)的培養(yǎng)，實(shí)驗(yàn)課程實(shí)用性不強(qiáng)等問題。

　　針對以上問題，廣州飛瑞敖公司以“把握發(fā)展趨勢，提高應(yīng)用能力”為目標(biāo)，提出物聯(lián)網(wǎng)工程實(shí)驗(yàn)室解決方案，其意義在于：

　　提高教學(xué)科研水平

　　提高學(xué)生應(yīng)用能力

　　促進(jìn)學(xué)生就業(yè)

　　提升學(xué)校競爭力

　　飛瑞敖公司的物聯(lián)網(wǎng)工程實(shí)驗(yàn)室建設(shè)和發(fā)展的三個(gè)核心理念如下：

　　圖1：物聯(lián)網(wǎng)工程實(shí)驗(yàn)室核心理念

　　2. 實(shí)驗(yàn)室建設(shè)目標(biāo)

　　廣州飛瑞敖電子科技有限公司一直致力于物聯(lián)網(wǎng)和工業(yè)無線應(yīng)用解決方案，憑借其扎實(shí)技術(shù)基礎(chǔ)、雄厚的研發(fā)能力和豐富的行業(yè)應(yīng)用經(jīng)驗(yàn)，面向教育客戶推出物聯(lián)網(wǎng)工程實(shí)驗(yàn)室解決方案。方案遵循可靠性、先進(jìn)性、開放性和擴(kuò)擴(kuò)展性原則，總體設(shè)計(jì)符合教學(xué)和科研要求。

　　其目標(biāo)是建設(shè)集教學(xué)、實(shí)驗(yàn)、創(chuàng)新、體驗(yàn)和研發(fā)功能于一體的物聯(lián)網(wǎng)工程實(shí)驗(yàn)平臺。

　　飛瑞敖的物聯(lián)網(wǎng)工程實(shí)驗(yàn)室具備以下功能：

　　對基本教學(xué)實(shí)驗(yàn)的支持

　　通過基礎(chǔ)課程和專業(yè)課程實(shí)驗(yàn)，加深學(xué)生對物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)基礎(chǔ)理論知識的了解;加深學(xué)生對物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在不同行業(yè)的應(yīng)用的理解。

　　對綜合應(yīng)用型實(shí)驗(yàn)的支持

　　緊密結(jié)合物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)技術(shù)的發(fā)展，規(guī)劃和建設(shè)若干個(gè)具有行業(yè)應(yīng)用背景的物聯(lián)網(wǎng)場景和實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目，激發(fā)學(xué)生興趣，培養(yǎng)其物聯(lián)網(wǎng)工程技術(shù)設(shè)計(jì)、應(yīng)用和管理的綜合能力(電子大賽、物聯(lián)網(wǎng)競賽、畢業(yè)課題設(shè)計(jì)等)。

　　對學(xué)校科研項(xiàng)目的開放性平臺支持

　　物聯(lián)網(wǎng)融合了多種技術(shù)，由于多學(xué)科的交叉融合和影響，使得新的技術(shù)創(chuàng)新成為可能。物聯(lián)網(wǎng)工程實(shí)驗(yàn)室將構(gòu)建射頻識別，無線傳感網(wǎng)，通信網(wǎng)絡(luò)，中間件技術(shù)及嵌入式技術(shù)等多種技術(shù)的平臺，為學(xué)校科研人員提供一個(gè)開放的環(huán)境平臺支撐，并為開展具體的行業(yè)應(yīng)用及交叉學(xué)科的教學(xué)研究提供技術(shù)支持。

　　圖2：實(shí)驗(yàn)室建設(shè)目標(biāo)和具備的功能

　　3. 實(shí)驗(yàn)室物聯(lián)網(wǎng)人才培養(yǎng)及就業(yè)

　　3.1 人才培養(yǎng)

　　物聯(lián)網(wǎng)是計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)工程、電子技術(shù)、信息工程、通信工程及其它邊緣科學(xué)交叉滲透、相互融合的基礎(chǔ)上發(fā)展起來的一門新型應(yīng)用型學(xué)科。專業(yè)立足于計(jì)算機(jī)專業(yè)類知識培養(yǎng)體系，注重學(xué)生基礎(chǔ)知識掌握、綜合素質(zhì)的提高和應(yīng)用創(chuàng)新能力培養(yǎng)。以物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)為基礎(chǔ)，研究從感知層(包括傳感器、射頻識別、核心控制等)到網(wǎng)絡(luò)層(包括傳感網(wǎng)絡(luò)、通信系統(tǒng)、計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)等)再到以面向產(chǎn)業(yè)和行業(yè)應(yīng)用的應(yīng)用層相關(guān)的理論和工程應(yīng)用問題，重點(diǎn)突出實(shí)踐能力和應(yīng)用創(chuàng)新能力的培養(yǎng)。注重培養(yǎng)能適應(yīng)物聯(lián)網(wǎng)工程所涉及的多學(xué)科發(fā)展需求的新型創(chuàng)新人才，為我國以物聯(lián)網(wǎng)和傳感網(wǎng)為代表的下一代信息技術(shù)新興產(chǎn)業(yè)發(fā)展輸送急需的開發(fā)、管理、生產(chǎn)等人才。

　　將培養(yǎng)具有良好的科學(xué)素養(yǎng)、良好的職業(yè)道德，并熟悉物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)鏈中標(biāo)識、感知、處理和信息傳送四個(gè)環(huán)節(jié)，具備相當(dāng)?shù)挠?jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)專業(yè)知識，掌握電子、射頻識別、無線傳感器網(wǎng)絡(luò)、無線通信、應(yīng)用軟件開發(fā)等相關(guān)技術(shù)。能從事物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)方面的應(yīng)用、維護(hù)等工作，又可以從事物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)方面的技術(shù)開發(fā)工作，既具有較強(qiáng)的實(shí)踐工作能力又具有一定的創(chuàng)新能力的物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)人才。學(xué)生畢業(yè)后能勝任物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在智能交通、環(huán)境保護(hù)、地質(zhì)災(zāi)害監(jiān)測、政府工作、公共安全、平安家居、智能消防、工業(yè)監(jiān)測、個(gè)人健康等多個(gè)領(lǐng)域中的應(yīng)用工作，也能夠從事物聯(lián)網(wǎng)相關(guān)領(lǐng)域的生產(chǎn)管理、技術(shù)開發(fā)工作。

　　3.2 就業(yè)方向及技能要求

　　物聯(lián)網(wǎng)行業(yè)相關(guān)工作崗位及人才技術(shù)要求如下：

　　①　物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用技術(shù)員 (終端設(shè)備操作技術(shù)員)

　　了解物聯(lián)網(wǎng)終端設(shè)備的基本工作原理，掌握物聯(lián)網(wǎng)終端設(shè)備的使用技術(shù)。

　?、凇∥锫?lián)網(wǎng)構(gòu)建技術(shù)員

　　具備無線網(wǎng)絡(luò)、計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的基礎(chǔ)知識，掌握其網(wǎng)絡(luò)組建的基本技能。

　?、邸∥锫?lián)網(wǎng)集成工程師 (應(yīng)用系統(tǒng)集成技術(shù)員)

　　了解物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)的體系結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、掌握系統(tǒng)調(diào)試的基本流程與技巧、具備發(fā)現(xiàn)與修改設(shè)計(jì)過程中的錯(cuò)誤能力。

　?、堋∥锫?lián)網(wǎng)系統(tǒng)管理員

　　熟悉物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)品設(shè)備(如傳感器)的基本使用技巧、具有維護(hù)物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用系統(tǒng)軟硬件安裝和維護(hù)能力。

　?、荨∥锫?lián)網(wǎng)銷售工程師

　　熟悉各種物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備性能、參數(shù)，了解物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備的應(yīng)用場景，具有較強(qiáng)的溝通能力和市場意識。

　　⑥　物聯(lián)網(wǎng)開發(fā)工程師

　　具有軟件開發(fā)能力，熟悉各種物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備的工作原理，掌握接口開發(fā)技巧。

　?、摺∥锫?lián)網(wǎng)硬件工程師

　　掌握RFID、無線傳感、電工電路、嵌入式開發(fā)能力，能夠進(jìn)行物聯(lián)網(wǎng)硬件設(shè)備的了開發(fā)。

　　⑧　物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)工人

　　掌握電工電路技術(shù)，能夠進(jìn)行物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備的生產(chǎn)組裝。

　　4. 實(shí)驗(yàn)室建設(shè)技術(shù)分析

　　從橫向分析，物聯(lián)網(wǎng)的主體是物(包含了人，設(shè)備，器件以及電腦等各種終端)，執(zhí)行的動(dòng)作是聯(lián)(人與物，人與人，物與物建立聯(lián)系)，核心是網(wǎng)(網(wǎng)是溝通聯(lián)系的橋梁)。

　　圖3：物聯(lián)網(wǎng)橫向架構(gòu)

　　從縱向分析，物聯(lián)網(wǎng)由三個(gè)層次共同構(gòu)建而成。它們分別是：感知層、網(wǎng)絡(luò)層和應(yīng)用層。通過WiFi設(shè)備服務(wù)器和WiFi中間件，使得前端的各種信息感知和管理控制終端能夠隨時(shí)隨地的接入基于TCP/IP協(xié)議的互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)，實(shí)現(xiàn)真正的物聯(lián)網(wǎng)綜合應(yīng)用。

　　圖4：物聯(lián)網(wǎng)縱向架構(gòu)

　　基于對以上兩種物聯(lián)網(wǎng)架構(gòu)的正確分析，飛瑞敖物聯(lián)網(wǎng)工程實(shí)驗(yàn)室建設(shè)方案以“工程”為指導(dǎo)思想，使學(xué)生(培訓(xùn)學(xué)員)和教師能夠充分的體驗(yàn)和了解物聯(lián)網(wǎng)的三個(gè)層次，通過做實(shí)驗(yàn)和設(shè)計(jì)實(shí)訓(xùn)真正實(shí)現(xiàn)從技術(shù)到應(yīng)用的飛躍。

　　圖5：工程理念

　　5. 實(shí)驗(yàn)室建設(shè)方案綜述

　　廣州飛瑞敖公司的物聯(lián)網(wǎng)工程實(shí)驗(yàn)室依托物聯(lián)網(wǎng)三個(gè)層次綜合組建而成，其網(wǎng)絡(luò)拓?fù)淙缦聢D所示：

　　感知層：由無線傳感網(wǎng)、射頻識別(RFID)器件、嵌入式設(shè)備等，共同組成前端信息采集和控制終端。

　　網(wǎng)絡(luò)層：由光載無線交換系統(tǒng)(包括光載無線交換機(jī)、模擬光纖、遠(yuǎn)端射頻單元、WiFi設(shè)備服務(wù)器和以太網(wǎng)交換機(jī))和其他網(wǎng)絡(luò)設(shè)備共同組成基于TCP/IP協(xié)議的可接入互聯(lián)網(wǎng)的網(wǎng)絡(luò)平臺。

　　應(yīng)用層：由后臺數(shù)據(jù)中心、遠(yuǎn)程客戶端(如電腦、智能手機(jī)、智能平板等)和裝載在其中的各種應(yīng)用程序共同組成，實(shí)現(xiàn)對前端信息和控制終端的管理。

　　通過對物聯(lián)網(wǎng)三個(gè)層次知識的學(xué)習(xí)和實(shí)驗(yàn)操作，實(shí)現(xiàn)對物聯(lián)網(wǎng)綜合應(yīng)用與管理的全面掌握。

　　廣州飛瑞敖公司不僅為學(xué)校組建一整套物聯(lián)網(wǎng)工程實(shí)驗(yàn)室設(shè)備，而且還將協(xié)助學(xué)校確定實(shí)驗(yàn)內(nèi)容、編寫相關(guān)實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書，并為學(xué)校提供師資培訓(xùn)和完善的售后服務(wù)，以形成一個(gè)完整的物聯(lián)網(wǎng)實(shí)驗(yàn)教學(xué)科研體系：

　　1) 實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書是實(shí)驗(yàn)教學(xué)的核心組成部分，它包括每個(gè)實(shí)驗(yàn)的教學(xué)目的、實(shí)驗(yàn)的真實(shí)環(huán)境、實(shí)驗(yàn)設(shè)備、網(wǎng)絡(luò)拓?fù)洹?shí)驗(yàn)操作步驟、實(shí)驗(yàn)結(jié)果、驗(yàn)證及論述等。

　　2) 我們還將協(xié)助學(xué)校對教師進(jìn)行培訓(xùn)。通過系統(tǒng)培訓(xùn)，教師能夠快速熟悉相關(guān)概念和原理，掌握相關(guān)設(shè)備的配置、調(diào)試等技術(shù)，理解每個(gè)實(shí)驗(yàn)的重點(diǎn)和難點(diǎn)，在較短的時(shí)間內(nèi)即可開展對學(xué)生的實(shí)驗(yàn)教學(xué)，并將實(shí)驗(yàn)課程結(jié)合到教學(xué)計(jì)劃中。

　　3) 完善的售后服務(wù)。我們?yōu)閷W(xué)校提供實(shí)驗(yàn)設(shè)備安裝、調(diào)試、維護(hù)和維修服務(wù)，以及日后的軟件升級，實(shí)驗(yàn)內(nèi)容升級和教師科研項(xiàng)目技術(shù)交流和指導(dǎo)。

　　在規(guī)劃實(shí)驗(yàn)室的同時(shí)，我們建議將實(shí)驗(yàn)室建設(shè)成為一個(gè)小型的物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用體驗(yàn)環(huán)境，可直觀地表現(xiàn)出物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用，從而激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。

　　6. 核心課程和實(shí)驗(yàn)內(nèi)容

　　廣州飛瑞敖公司根據(jù)與多所學(xué)校(含已開設(shè)物聯(lián)網(wǎng)相關(guān)專業(yè)的和未開設(shè)但有計(jì)劃的)的交流經(jīng)驗(yàn)，對學(xué)校的需求和教學(xué)計(jì)劃做了充分的分析，得出了物聯(lián)網(wǎng)專業(yè)教學(xué)的十二個(gè)核心課程，物聯(lián)網(wǎng)工程實(shí)驗(yàn)室完全滿足學(xué)校對物聯(lián)網(wǎng)專業(yè)的教學(xué)和科研需求。

　　7. 物聯(lián)網(wǎng)工程實(shí)驗(yàn)室布局參考

　　以每班30組學(xué)生做實(shí)驗(yàn)為例，實(shí)驗(yàn)室內(nèi)部布局參考如下圖：

　　圖6：物聯(lián)網(wǎng)工程實(shí)驗(yàn)室布局參考

　　物聯(lián)網(wǎng)工程實(shí)驗(yàn)室分三大功能區(qū)，分別是教師教學(xué)區(qū)、學(xué)生實(shí)驗(yàn)區(qū)、應(yīng)用實(shí)訓(xùn)與體驗(yàn)區(qū)。

　　實(shí)驗(yàn)室內(nèi)教學(xué)用臺式電腦可通過安裝無線網(wǎng)卡實(shí)現(xiàn)無線接入本地WiFi局域網(wǎng)絡(luò)。

　　各區(qū)的器件和設(shè)備(如實(shí)驗(yàn)箱)均可接入本地WiFi局域網(wǎng)絡(luò)。在同一實(shí)驗(yàn)室網(wǎng)絡(luò)內(nèi)實(shí)現(xiàn)物與物、物與人的泛在鏈接;同時(shí)，預(yù)留外網(wǎng)接口和設(shè)置權(quán)限可實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程用戶對本實(shí)驗(yàn)室的訪問、控制和管理，實(shí)現(xiàn)真正的物物相連。

　　8. 實(shí)驗(yàn)配置

　　基礎(chǔ)技術(shù)課程實(shí)驗(yàn)：

　　三、典型案例

　　1. 合肥工業(yè)大學(xué)物聯(lián)網(wǎng)聯(lián)合實(shí)驗(yàn)室

　　合肥工業(yè)大學(xué)是一所教育部直屬的全國重點(diǎn)大學(xué)、國家“211工程”重點(diǎn)建設(shè)高校和“985工程”優(yōu)勢學(xué)科創(chuàng)新平臺建設(shè)高校。同時(shí)也是我國第一批開設(shè)物聯(lián)網(wǎng)專業(yè)的高校之一。

　　為滿足未來5-10年，社會(huì)對擁有物聯(lián)網(wǎng)專業(yè)相關(guān)學(xué)歷或受過專業(yè)培訓(xùn)的人才的巨大需求，提升物聯(lián)網(wǎng)實(shí)訓(xùn)室的價(jià)值。合肥工業(yè)大學(xué)與廣州飛瑞敖電子科技有限公司聯(lián)合成立了專業(yè)的物聯(lián)網(wǎng)實(shí)訓(xùn)室，目標(biāo)就是共同推進(jìn)物聯(lián)網(wǎng)行業(yè)的產(chǎn)業(yè)化，加強(qiáng)在科研合作及畢業(yè)生實(shí)習(xí)、就業(yè)等方面的工作。實(shí)訓(xùn)室課程內(nèi)容設(shè)置考慮了前瞻性和實(shí)用性，覆蓋了環(huán)境監(jiān)測、智能倉儲(chǔ)物流、電網(wǎng)電動(dòng)汽車充電樁等物聯(lián)網(wǎng)行業(yè)應(yīng)用技術(shù)，強(qiáng)調(diào)學(xué)生的實(shí)際應(yīng)用能力。

　　2. 更多案例

　　2.1 物聯(lián)網(wǎng)實(shí)驗(yàn)室案例

　　(1)北京郵電大學(xué)

　　(2)南昌工程學(xué)院

　　(3)燕山大學(xué)

　　(4)廣州大學(xué)松田學(xué)院

　　(5)遼寧工程技術(shù)大學(xué)

　　(6)廈門華廈職業(yè)學(xué)院

　　(7)廣東海洋大學(xué)

　　(8)浙江財(cái)經(jīng)學(xué)院

　　......

　　2.2 其他行業(yè)應(yīng)用案例

　　公司與北京郵電大學(xué)原校長林金桐學(xué)術(shù)團(tuán)隊(duì)、廣東省科學(xué)院自動(dòng)化研制中心合作，形成省院產(chǎn)學(xué)研基地，并與南方電網(wǎng)深圳供電局、廣州港集團(tuán)公司、廣東省婦幼保健院、卜蜂蓮花等單位達(dá)成合作，共同拓展行業(yè)應(yīng)用。