物联网应用技术专业实验室建设计划

2013-07-16 11:18:50   来源:计算机信息技术工程系站点   

一、实验室建设依据与计划时间

20102月教育部发出了《关于战略性新兴产业相关专业申报和审批工作的通知》,在学校的大力支持下,依托计算机、软件和电子信息等专业的优势,2011年计算机信息技术工程系提交了建立“物联网应用技术”专业的申请,于20128月获得教育部正式批准。

根据已经制定的教学计划安排,本专业将开出“计算机组装与维护实训”、“电工电子”、“微控制器应用”、“传感器及检测技术”、“RFID与物流供应链技术”、“无线组网及其维护技术”、“物联网布线”、“Zigbee与应用”、“网站建设与维护”、“面向对象程序设计”、“物联网应用系统项目设计与开发综合实训”系列课程,并设置若干课程设计教程,这些课程和教程具有很强的实践性,必须通过全面深入的实践性教学,才能培养出合格的物联网专业人才。鉴于现有计算机与通信专业实验室无法满足上述课程实验、课程设计和实习的需要,有必要建立一个相对完整的物联网专业实验室。

近年来,国内主要教学仪器设备供应商和一些专业公司已经开发出不同类型的物联网专业实验教学仪器设备,为设备选型购置提供了一个较大的市场。同时,计算机系有多名副教授、学科带头人、骨干教师从事相关研究和应用工作,有能力在基本实验平台基础上进行实验内容开发和扩展。

二、主要内容

本实验室包括物联网专业教学一体化实训室、物联网行业应用实训室、物联网工程应用实训系统三部分。

1、物联网专业教学一体化实训室

该实训区主要物联网 RFID 综合实验与创新平台,无线传感器网络教学/开发/创新实验平台,物联网基础开发/创新实验平台,物联网关键技术及其应用实验平台,主要针对一、二、三年级的学生进行物联网的关键技术基础知识的学习;该系统基本上概括了物联网各关键技术,旨在提高学生对各类传感器、射频识别(RFID)、二维码识读、ZigBee 自组传感网、数据通信、物联网三层结构等技术的综合应用能力。通过对自组传感网、自动识别设备以及物联网三层综合应用等项目的训练,使学生具有组建、架构和维护物联网的软硬件知识和能力。

该实训区为学生提供物联网基础实训平台, 同时也可以自由组合多个模块,进行创新实验。学生实验区可安排 4 个实验操作台20 个实训工位 (或根据实训室实际情况增加或减少实验操作台数量), 每 1-3 个学生一个操作台,可完成物联网相关基础实验,也可以多个学生组成小组,完成物联网综合实验。产品搭配选型如下:

ARFID综合实验与创新平台

主要满足“RFID技术与应用”课程的实验需要,同时满足学生创新实验、教师科研实验的需要。“射频识别技术与应用”课程实验项目有:ISO/IEC协议实验、RFID标签设计与贴放、阅读器原理与数据传输、RFID应用程序接口(API)、RFID组网与综合应用设计等。主要设备:不同类型的RFID标签、多类型阅读器;RFID标签设计实验系统、RFID标签贴放位置设计系统;综合实验教学系统。

B、无线传感器网络教学/开发/创新实验平台

主要满足“无线传感器网络”、“短距离无线通信技术”“总线与接口技术”等课程的实验,同时满足课程设计、研究开发和创新实验等方面的需要。主要设备包括:传感器网络监控软件、传感器无线基础结点、传感器扩展结点、网关结点、结点工作监视终端及展示软件、空中接口监视器等。为了方便实验室开展实验,主要购置上述设备的集成系统,即试验箱系统,同时购置部分散装设备,用于学生和教师的自主研发。

C物联网基础开发/创新实验平台

主要满足“传感器及检测技术”、“基于Andriod的智能设备开发”等课程的实验需要。物联网基础开发开发/创新实验平台能够从硬件功能的设计、系统及各接口的韧体驱动上结合 GoogleAndroid 系统,使学生能在实训系统上得到更多的理解与实践。学生可通过对 VMware Workstation 7Linux操作系统(Ubuntu9)等主机开发环境的熟悉,完成基于 Android 3G 2G、蓝牙、 WIFI GPSCamera 系统、Build 系统等实验。实训项目:基于 CC2530 基础硬件实训;基于 CC2530 的无线网络实训。

D、物联网关键技术及其应用实验平台

主要满足“嵌入式应用开发”、“物联网综合应用系统设计”等课程的实验需要。物联网关键技术实训平台实现了物联网、传感网、泛在网和嵌入式教学开发的融会贯通,可以完成下列应用:经典的 ARM 嵌入式教学,物联网、嵌入式无线教学和实验,嵌入式、物联网,无线传感网前沿技术开发和创新技术开发,实训平台配备的大量嵌入式基础和有线、无线网络基础实验,源代码,可供学生动手做单元实验外,还将陆续提供了相关实训模拟项目,如智能家居、ZigBee 网络终端、室内无线定位、智能蔬菜大棚等,可以让学生动手轻松完成一个物联网应用的完整产品。

2、物联网应用项目实训/创新实验室

A、智能家居实训实验平台

智能家居应用演示系统基于 Web 界面实现多个系统内各种设备的信息读取与控制。由环境感知层,信息网络层和信息处理应用层组成。其中,环境感知层:网络摄像头,温湿度、光敏等传感器及嵌入式网关;信息网络层:无线技术(ZigBee)和有线技术(以太网);信息处理层:控制中心连接电视机,空调,窗帘,台灯等等,通过感知层采集到数据,结合自定义的策略,运算得出结果,执行相应的动作。

通过建立这一物联网典型开放型应用环境,学生可在开放的无线传感平台,动手搭建标准的智能家居系统,并利用开放的接口,自由的编写相应的控制程序。使学生在实训中实现对物联网综合技术应用的理解并在此基础上进行创新应用,培养学生创新应用能力。

B、智能交通模拟实训系统(沙盘)

智慧交通应用实训系统作为物联网场景应用实训的一个系统,可以让学生从智能交通整体的实际场景模型中感受物联网在智能交通领域的应用,并通过相关的各种实训项目快速学习嵌入式、RFID 射频、图像处理、单片机等相关技术,以及这些技术在物联网智能交通领域的具体使用,对物联网智能交通这个庞大的物联网实际应用做一个亲身的感受,进而掌握和深刻理解物联网所涉及到的各种相关知识和各类创新应用。

系统可实现 RFID、循迹、避障、语音控制、图像处理、形状识别、远程控制、无线通讯、Wi-Fi 等多种功能;支持多种传感器,结构化设计,硬件平台易于拆建组装,使其可以改造多种物联网演示系统。

C、智能农业模拟实训系统(沙盘)

基于物联网技术的智能农业系统,集成传感器采集、嵌入式实时处理以及无线通信等三种技术,利用各种无线传感器实时采集农业生产过程中的光照、温度、湿度等参数及农产品的生长状况等信息,对气候、土壤等环境数据进行分析判断,实现远程监控农业生产环境。具体的,将采集的各项参数和信息数字化,实时传输到监控平台,利用农业专家智能系统按照农产品生长的各项指标要求,进行定时、定量、定位计算处理,及时精确地远程控制农业设备自动开启、关闭或者调节(如远程控制节水系统、调整大棚内湿度、控制通风换气的阀门等),实现智能化、自动化的农业生产过程,有助于提高农作物的产量与质量。

3、物联网工程应用实训系统

随着物联网产业规模的快速增长,信息社会已形成创新驱动、应用牵引、协同发展、安全可控的物联网发展格局。物联网所涉及的产业链,涵括了通信网络、信息系统集成、自动控制多个领域,且强势带动了微电子、软件、信息技术的诸多领域拓展,在物联网起步伊始之际衍生了相关行业的大量综合技能型人才需求。

物联网工程应用实训系统的设计,契合了如今物联网产业对于行业人才模型的培养需求。

实训项目:

1) 物联网关键技术实训

l  有线传感网系列实训:传感器技术知识、有线传感网连接配置、有线传感网开发实现;

l  无线传感网系列实训:ZigBee技术知识、ZigBee网络连接配置、无线传感网开发实现;

l  自动识别技术系列实训:RFID技术知识、RFID设备连接配置、RFID设备开发实现(高频、超高频、有源)、语音识别技术开发和实现、指纹识别技术开发和实现、二维码开发和实现;

l  物联网软件开发系列实训:单片机软件开发、Android嵌入式软件开发、WinCE软件开发、物联网设备开发、PC应用系统开发。

2) 物联网综合应用实训

l  物联网智能校园生活场景应用实训:智能宿舍、智能教室、智能图书馆、智能食堂等。

l  物联网智能超市场景实训:智能售卖、智能追溯、智能分拣、智能仓储等。

l  物联网智能写字楼场景实训:智能停车场、智能办公室、智能安防、智能影院等。

l  车联网场景实训:车载设备、车辆调度、GPS监控等。

三、实验室建设目标

上述三大实验/开发平台将满足“RFID技术与应用”、“传感器原理与应用”、“Zigbee技术及应用技术”、“ 物联网工程”、“物联网工程设计”、“无线传感网络”、“ 物联网应用系统项目设计与开发”、“ 嵌入式应用开发”等物联网应用技术主要专业课程的实验需要,能提供一个比较完善的课程设计环境,并且支持学生的创新、创业、科技竞赛等活动。同时,实验室也可供研究开展有关课程的实验,进行相关项目的研究和开发。

同时,由于计算机信息技术工程系、电子信息系有一大批教师从事物联网、无线传感器网络等方面的研究开发,本系统在提高研究的实践性、增强申报科研项目所需要的设备条件,提高学科评估等级等方面,都有重要支撑作用。

本项目充分考虑了国家战略性新兴产业的需要,贯彻产学研结合的教学改革思想,着眼技术应用和应用开发能力,致力于培养能力强、特色突出的物联网应用技术人才。

本文阅读次数: