一、物聯網工程實驗室建設背景

　　物聯網，顧名思義，就是物物相連的互聯網。這包含兩層意思：第一，物聯網的核心和基礎仍然是互聯網，是在互聯網基礎上的延伸和擴展的網絡;第二，其用戶端延伸和擴展到了任何物品與物品之間，進行信息交換和通信。因此，物聯網是指運用傳感器、射頻識別(RFID)、智能嵌入式等技術，使信息傳感設備實時感知任何需要的信息，按照約定的協議，通過可能的網絡(如基于WiFi的無線局域網、2G/3G等)接入方式，把任何物體與互聯網相連接，進行信息交換和通信，實現物與物、物與人的泛在鏈接，實現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”;從新的經濟增長點到政府支持鼓勵的一系列措施;從國家中長期科學與技術發展規劃到各高校、科研院所的研究，都可看出物聯網在在當今科學技術領域的重要地位。2009年8月，溫家寶總理視察無錫物聯網產業研究院，并做出重要指示：物聯網技術是未來科技的制高點，是我國新興戰略型產業未來發展的方向之一!中國物聯網產業的總體規模，預計到2015年將超過1萬億、2020年將超過5萬億。毫無疑問，國家對物聯網的產業發展是大力支持的，而且在未來的四年中將有2000多所高校建成物聯網實驗室，為國家培養這方面的實用型人才。物聯網并非新技術，而是將現有的傳感技術，計算機網絡技術，通信技術以及自動控制技術等各種技術的高度融合。因此，如何利用已有設備，構建符合產業需求的實驗環境將是物聯網實驗室建設的關鍵。

　　二、物聯網工程實驗室建設方案

　　1. 實驗室建設核心理念

　　在可預見的未來，物聯網必將引領信息產業革命的又一次浪潮。作為培養市場需求人才的各類高等院校，職業教育院校及培訓機構，開設物聯網相關專業及課程，或者在現有專業中引入物聯網技術，建設物聯網相關實驗室，成為當務之急。教育部也發文明確支持各個學校建設物聯網相關專業及實驗室。

　　物聯網實驗室在教育中的地位無容置疑，但目前各個學校實驗室的發展存在著偏重單項技能和素質的培養，實驗課程實用性不強等問題。

　　針對以上問題，廣州飛瑞敖公司以“把握發展趨勢，提高應用能力”為目標，提出物聯網工程實驗室解決方案，其意義在于：

　　提高教學科研水平

　　提高學生應用能力

　　促進學生就業

　　提升學校競爭力

　　飛瑞敖公司的物聯網工程實驗室建設和發展的三個核心理念如下：

　　圖1：物聯網工程實驗室核心理念

　　2. 實驗室建設目標

　　廣州飛瑞敖電子科技有限公司一直致力于物聯網和工業無線應用解決方案，憑借其扎實技術基礎、雄厚的研發能力和豐富的行業應用經驗，面向教育客戶推出物聯網工程實驗室解決方案。方案遵循可靠性、先進性、開放性和擴擴展性原則，總體設計符合教學和科研要求。

　　其目標是建設集教學、實驗、創新、體驗和研發功能于一體的物聯網工程實驗平臺。

　　飛瑞敖的物聯網工程實驗室具備以下功能：

　　對基本教學實驗的支持

　　通過基礎課程和專業課程實驗，加深學生對物聯網技術基礎理論知識的了解;加深學生對物聯網技術在不同行業的應用的理解。

　　對綜合應用型實驗的支持

　　緊密結合物聯網產業技術的發展，規劃和建設若干個具有行業應用背景的物聯網場景和實驗項目，激發學生興趣，培養其物聯網工程技術設計、應用和管理的綜合能力(電子大賽、物聯網競賽、畢業課題設計等)。

　　對學?？蒲许椖康拈_放性平臺支持

　　物聯網融合了多種技術，由于多學科的交叉融合和影響，使得新的技術創新成為可能。物聯網工程實驗室將構建射頻識別，無線傳感網，通信網絡，中間件技術及嵌入式技術等多種技術的平臺，為學?？蒲腥藛T提供一個開放的環境平臺支撐，并為開展具體的行業應用及交叉學科的教學研究提供技術支持。

　　圖2：實驗室建設目標和具備的功能

　　3. 實驗室物聯網人才培養及就業

　　3.1 人才培養

　　物聯網是計算機科學與技術、網絡工程、電子技術、信息工程、通信工程及其它邊緣科學交叉滲透、相互融合的基礎上發展起來的一門新型應用型學科。專業立足于計算機專業類知識培養體系，注重學生基礎知識掌握、綜合素質的提高和應用創新能力培養。以物聯網技術為基礎，研究從感知層(包括傳感器、射頻識別、核心控制等)到網絡層(包括傳感網絡、通信系統、計算機網絡等)再到以面向產業和行業應用的應用層相關的理論和工程應用問題，重點突出實踐能力和應用創新能力的培養。注重培養能適應物聯網工程所涉及的多學科發展需求的新型創新人才，為我國以物聯網和傳感網為代表的下一代信息技術新興產業發展輸送急需的開發、管理、生產等人才。

　　將培養具有良好的科學素養、良好的職業道德，并熟悉物聯網產業鏈中標識、感知、處理和信息傳送四個環節，具備相當的計算機網絡專業知識，掌握電子、射頻識別、無線傳感器網絡、無線通信、應用軟件開發等相關技術。能從事物聯網技術方面的應用、維護等工作，又可以從事物聯網技術方面的技術開發工作，既具有較強的實踐工作能力又具有一定的創新能力的物聯網技術人才。學生畢業后能勝任物聯網技術在智能交通、環境保護、地質災害監測、政府工作、公共安全、平安家居、智能消防、工業監測、個人健康等多個領域中的應用工作，也能夠從事物聯網相關領域的生產管理、技術開發工作。

　　3.2 就業方向及技能要求

　　物聯網行業相關工作崗位及人才技術要求如下：

　?、佟∥锫摼W應用技術員 (終端設備操作技術員)

　　了解物聯網終端設備的基本工作原理，掌握物聯網終端設備的使用技術。

　?、凇∥锫摼W構建技術員

　　具備無線網絡、計算機網絡的基礎知識，掌握其網絡組建的基本技能。

　　③　物聯網集成工程師 (應用系統集成技術員)

　　了解物聯網系統的體系結構設計、掌握系統調試的基本流程與技巧、具備發現與修改設計過程中的錯誤能力。

　?、堋∥锫摼W系統管理員

　　熟悉物聯網產品設備(如傳感器)的基本使用技巧、具有維護物聯網應用系統軟硬件安裝和維護能力。

　?、荨∥锫摼W銷售工程師

　　熟悉各種物聯網設備性能、參數，了解物聯網設備的應用場景，具有較強的溝通能力和市場意識。

　?、蕖∥锫摼W開發工程師

　　具有軟件開發能力，熟悉各種物聯網設備的工作原理，掌握接口開發技巧。

　?、摺∥锫摼W硬件工程師

　　掌握RFID、無線傳感、電工電路、嵌入式開發能力，能夠進行物聯網硬件設備的了開發。

　?、唷∥锫摼W產業工人

　　掌握電工電路技術，能夠進行物聯網設備的生產組裝。

　　4. 實驗室建設技術分析

　　從橫向分析，物聯網的主體是物(包含了人，設備，器件以及電腦等各種終端)，執行的動作是聯(人與物，人與人，物與物建立聯系)，核心是網(網是溝通聯系的橋梁)。

　　圖3：物聯網橫向架構

　　從縱向分析，物聯網由三個層次共同構建而成。它們分別是：感知層、網絡層和應用層。通過WiFi設備服務器和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隨地的接入基于TCP/IP協議的互聯網絡，實現真正的物聯網綜合應用。

　　圖4：物聯網縱向架構

　　基于對以上兩種物聯網架構的正確分析，飛瑞敖物聯網工程實驗室建設方案以“工程”為指導思想，使學生(培訓學員)和教師能夠充分的體驗和了解物聯網的三個層次，通過做實驗和設計實訓真正實現從技術到應用的飛躍。

　　圖5：工程理念

　　5. 實驗室建設方案綜述

　　廣州飛瑞敖公司的物聯網工程實驗室依托物聯網三個層次綜合組建而成，其網絡拓撲如下圖所示：

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

　　網絡層：由光載無線交換系統(包括光載無線交換機、模擬光纖、遠端射頻單元、WiFi設備服務器和以太網交換機)和其他網絡設備共同組成基于TCP/IP協議的可接入互聯網的網絡平臺。

　　應用層：由后臺數據中心、遠程客戶端(如電腦、智能手機、智能平板等)和裝載在其中的各種應用程序共同組成，實現對前端信息和控制終端的管理。

　　通過對物聯網三個層次知識的學習和實驗操作，實現對物聯網綜合應用與管理的全面掌握。

　　廣州飛瑞敖公司不僅為學校組建一整套物聯網工程實驗室設備，而且還將協助學校確定實驗內容、編寫相關實驗指導書，并為學校提供師資培訓和完善的售后服務，以形成一個完整的物聯網實驗教學科研體系：

　　1) 實驗指導書是實驗教學的核心組成部分，它包括每個實驗的教學目的、實驗的真實環境、實驗設備、網絡拓撲、實驗操作步驟、實驗結果、驗證及論述等。

　　2) 我們還將協助學校對教師進行培訓。通過系統培訓，教師能夠快速熟悉相關概念和原理，掌握相關設備的配置、調試等技術，理解每個實驗的重點和難點，在較短的時間內即可開展對學生的實驗教學，并將實驗課程結合到教學計劃中。

　　3) 完善的售后服務。我們為學校提供實驗設備安裝、調試、維護和維修服務，以及日后的軟件升級，實驗內容升級和教師科研項目技術交流和指導。

　　在規劃實驗室的同時，我們建議將實驗室建設成為一個小型的物聯網應用體驗環境，可直觀地表現出物聯網應用，從而激發學生的學習興趣。

　　6. 核心課程和實驗內容

　　廣州飛瑞敖公司根據與多所學校(含已開設物聯網相關專業的和未開設但有計劃的)的交流經驗，對學校的需求和教學計劃做了充分的分析，得出了物聯網專業教學的十二個核心課程，物聯網工程實驗室完全滿足學校對物聯網專業的教學和科研需求。

　　7. 物聯網工程實驗室布局參考

　　以每班30組學生做實驗為例，實驗室內部布局參考如下圖：

　　圖6：物聯網工程實驗室布局參考

　　物聯網工程實驗室分三大功能區，分別是教師教學區、學生實驗區、應用實訓與體驗區。

　　實驗室內教學用臺式電腦可通過安裝無線網卡實現無線接入本地WiFi局域網絡。

　　各區的器件和設備(如實驗箱)均可接入本地WiFi局域網絡。在同一實驗室網絡內實現物與物、物與人的泛在鏈接;同時，預留外網接口和設置權限可實現遠程用戶對本實驗室的訪問、控制和管理，實現真正的物物相連。

　　8. 實驗配置

　　基礎技術課程實驗：

　　三、典型案例

　　1. 合肥工業大學物聯網聯合實驗室

　　合肥工業大學是一所教育部直屬的全國重點大學、國家“211工程”重點建設高校和“985工程”優勢學科創新平臺建設高校。同時也是我國第一批開設物聯網專業的高校之一。

　　為滿足未來5-10年，社會對擁有物聯網專業相關學歷或受過專業培訓的人才的巨大需求，提升物聯網實訓室的價值。合肥工業大學與廣州飛瑞敖電子科技有限公司聯合成立了專業的物聯網實訓室，目標就是共同推進物聯網行業的產業化，加強在科研合作及畢業生實習、就業等方面的工作。實訓室課程內容設置考慮了前瞻性和實用性，覆蓋了環境監測、智能倉儲物流、電網電動汽車充電樁等物聯網行業應用技術，強調學生的實際應用能力。

　　2. 更多案例

　　2.1 物聯網實驗室案例

　　(1)北京郵電大學

　　(2)南昌工程學院

　　(3)燕山大學

　　(4)廣州大學松田學院

　　(5)遼寧工程技術大學

　　(6)廈門華廈職業學院

　　(7)廣東海洋大學

　　(8)浙江財經學院

　　......

　　2.2 其他行業應用案例

　　公司與北京郵電大學原校長林金桐學術團隊、廣東省科學院自動化研制中心合作，形成省院產學研基地，并與南方電網深圳供電局、廣州港集團公司、廣東省婦幼保健院、卜蜂蓮花等單位達成合作，共同拓展行業應用。