引言

物聯(lián)網(wǎng)是繼計算機、互聯(lián)網(wǎng)和移動通信之后的又一次信息產業(yè)的革命性發(fā)展。物聯(lián)網(wǎng)相關專業(yè)是以計算機科學與技術、電子科學與技術、通信工程、控制以及軟件工程等多個學科相融合的綜合性專業(yè)學科。各高校在開設物聯(lián)網(wǎng)專業(yè)時,必將結合本校傳統(tǒng)優(yōu)勢學科，發(fā)展具有自身特色的物聯(lián)網(wǎng)工程專業(yè)，涉及到實踐教學改革、課程體系設置、師資隊伍建設、實驗和實踐環(huán)境建設、教材建設等多方面的改革和創(chuàng)新。

1項目建設的背景

隨著物聯(lián)網(wǎng)的迅速發(fā)展，社會各行各業(yè)對物聯(lián)網(wǎng)應用的需求越來越明顯，作為國家科學技術發(fā)展主要力量的高等學校，建設物聯(lián)網(wǎng)實驗室并開展針對性的教學與科研，培養(yǎng)專業(yè)技術人才，有利于高校的學科發(fā)展和教學科研水平的提升。

為了貫徹落實《國務院關于加快培育和發(fā)展戰(zhàn)略性新興產業(yè)的決定》，促進山東省物聯(lián)網(wǎng)產業(yè)和相關人才教育事業(yè)的發(fā)展，適應山東省對物聯(lián)網(wǎng)高端專門人才的迫切需求，充分利用青島農業(yè)大學作為省屬農業(yè)院校的區(qū)域優(yōu)勢和教學資源，擴大青島農業(yè)大學在信息類專業(yè)校企合作聯(lián)合辦學的成果，青島農業(yè)大學于2011年在通信工程專業(yè)設置了物聯(lián)網(wǎng)專業(yè)方向，并于當年開始招生，這樣，學校的物聯(lián)網(wǎng)實驗室建設成為當務之急。

2物聯(lián)網(wǎng)信息平臺及應用實驗室建設目標

隨著信息技術和網(wǎng)絡技術的迅猛發(fā)展，社會對信息類專業(yè)人才的需求量越來越大，高校在培養(yǎng)應用型人才的同時，必須注重提升人才的創(chuàng)新精神和實踐能力，在物聯(lián)網(wǎng)實驗室建設過程中，結合本校物聯(lián)網(wǎng)專業(yè)人才培養(yǎng)目標進行建設叫學校的物聯(lián)網(wǎng)信息平臺及應用實驗室建設應本著培養(yǎng)學生具備扎實的電子技術、現(xiàn)代傳感器和無線網(wǎng)絡技術等基礎理論的原則,以掌握物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)的傳感層、傳輸層與應用層關鍵設計等專門知識和技能為目標，兼顧當前流行技術的發(fā)展趨勢，注重各種技術之間的融合與靈活應用，注重創(chuàng)新實驗及項目實踐，將物聯(lián)網(wǎng)技術真正融會貫通到實際應用中,包括物流管理、智能家居、環(huán)境監(jiān)測、設施農業(yè)等。開設物聯(lián)網(wǎng)基礎性和專業(yè)性實驗，從基礎到深入、從原理到應用，全面體現(xiàn)物聯(lián)網(wǎng)的各個環(huán)節(jié)回。

作為一所省屬農業(yè)院校，青島農業(yè)大學物聯(lián)網(wǎng)實驗室的建設應和農業(yè)類專業(yè)緊密結合，充分發(fā)揮農業(yè)院校的農業(yè)特色優(yōu)勢，以應用性為主，建立一個物聯(lián)網(wǎng)信息平臺及應用實驗室。物聯(lián)網(wǎng)信息平臺及應用實驗室除了可以進行各種無線傳感器網(wǎng)絡、嵌入式系統(tǒng)等教學實驗外，還應當可以模擬典型物流、設施農業(yè)和環(huán)境監(jiān)測等實際應用。物聯(lián)網(wǎng)信息平臺及應用實驗室應當結合物聯(lián)網(wǎng)傳感層、網(wǎng)絡層與應用層的特點，進行分層設計、理論聯(lián)系實際的模塊化結構解決方案。

青島農業(yè)大學的物聯(lián)網(wǎng)專業(yè)是和青島東合信息技術有限公司聯(lián)合培養(yǎng)的，合作采用121人才培養(yǎng)模式，即將本科四年的學習分為三個階段：第一階段以校內開設的公共課、基礎課程為主；第二階段主要以校企聯(lián)合面向市場需要進行課程改革后的專業(yè)基礎課和專業(yè)課為主，在保證專業(yè)基本理論與技能學習的基礎上，突出物聯(lián)網(wǎng)的基本理論與技能的學習；第三階段以物聯(lián)網(wǎng)的具體應用實例和要求進行操作、項目實戰(zhàn)實訓為主，進行技能、能力和創(chuàng)新意識的培養(yǎng)和訓練。

關于物聯(lián)網(wǎng)實驗室的建設，目前尚處在探索階段，如何構建功能、技術完備，符合高校自身特點，有效實現(xiàn)物聯(lián)網(wǎng)技術的實驗實踐環(huán)節(jié)，推動物聯(lián)網(wǎng)技術的迅速發(fā)展，是高校物聯(lián)網(wǎng)實驗室構建的關鍵叫物聯(lián)網(wǎng)信息平臺及應用實驗室應針對高校物聯(lián)網(wǎng)專業(yè)實際應用的多種需求來設計與建設，包括物流管理、環(huán)境監(jiān)測、設施農業(yè)等。開設物聯(lián)網(wǎng)基礎性公共實驗和專業(yè)性實驗，應當從基礎到深入、從原理到應用，全面體現(xiàn)物聯(lián)網(wǎng)傳感層、網(wǎng)絡層與應用層的的各個環(huán)節(jié)。

3高校物聯(lián)網(wǎng)信息平臺及應用實驗室體系結構

物聯(lián)網(wǎng)分為感知層、網(wǎng)絡層和應用層三層體系結構。感知層主要利用射頻識別（RFID）、二維碼、傳感器、傳感器網(wǎng)絡等感知、捕獲技術手段對物體進行信息采集和捕獲；網(wǎng)絡層主要通過各種通信網(wǎng)絡與互聯(lián)網(wǎng)的融合，將物體通過傳感器網(wǎng)絡接入互聯(lián)網(wǎng)，進行信息交互與共享;應用層則利用云計算、模糊識別等各種智能技術，對獲取的海量數(shù)據(jù)和信息進行分析處理，提高對物體、經(jīng)濟和社會各種活動和變化的洞察力,實現(xiàn)智能化的決策與控制。

基于實驗需求及物聯(lián)網(wǎng)專業(yè)開設的實際需要，高校的物聯(lián)網(wǎng)實驗室可以分為基礎教學和應用實訓兩部分。圖1所示是一個高校物聯(lián)網(wǎng)信息平臺及應用實驗室的體系結構。

3.1物聯(lián)網(wǎng)基礎教學實驗室

物聯(lián)網(wǎng)基礎實驗室主要用于實現(xiàn)物聯(lián)網(wǎng)專業(yè)中涉及到的嵌入式系統(tǒng)、傳感器、計算機網(wǎng)絡、單片機、無線通信、移動通信、通信原理等課程的實驗操作。青島農業(yè)大學物聯(lián)網(wǎng)基礎實驗室是在現(xiàn)有計算機科學與技術、通信工程、電子信息工程等專業(yè)的已有部分相關實驗室（如單片機、嵌入式系統(tǒng)、通信原理、網(wǎng)絡技術等實驗室）實驗設備的基礎上，由青島東合信息技術有限公司提供基于Sigma86x系列平臺的物聯(lián)網(wǎng)教學實驗設備。該平臺為海爾軟件有限公司中網(wǎng)社區(qū)家庭網(wǎng)關產品（HomeBox）的教學版實驗平臺，可實現(xiàn)海爾網(wǎng)絡家電控制系統(tǒng)、燈光窗簾控制系統(tǒng)、智能音視頻系統(tǒng)、家庭安防系統(tǒng)、遠程醫(yī)療系統(tǒng)、HOMEBOX媒體中心、中心控制系統(tǒng)（HOMEBOX、PC控制中心）等七大智能家居系統(tǒng)，可實現(xiàn)廣域網(wǎng)與家庭網(wǎng)絡的無縫接入。

物聯(lián)網(wǎng)教學實驗平臺的硬件資源包括電源按鈕、復位按鈕、通用I/O接口，板上提供穩(wěn)定的3.3V、5V、12V電壓,UART控制器,UART與RS232轉換板IDE控制器、PCI總線,兩個USB接口，HDMI，色差及AV接口，以太網(wǎng)10/100控制器,E2PROM，64MBFlash，128MBDDRSDRAM，160GSATA硬盤等。

物聯(lián)網(wǎng)教學實驗平臺具有豐富的外圍接口，提供的擴展功能模塊包括SDCard接口，可支持2GBSD卡、USB鍵盤鼠標、ZigBee無線通訊模塊、WIFI網(wǎng)絡模塊、RF通訊模塊,紅外接收器等功能。

3.2物聯(lián)網(wǎng)應用實訓實驗室

物聯(lián)網(wǎng)應用實訓實驗室是根據(jù)學?，F(xiàn)有的優(yōu)勢學科，主要建設涉及農業(yè)、環(huán)境監(jiān)測、倉儲物流、食品追溯，另外還將建設智能家居、智能安防等。現(xiàn)以環(huán)境監(jiān)測為例介紹其功能及實現(xiàn)過程。

環(huán)境監(jiān)測系統(tǒng)主要模擬農村田地環(huán)境的監(jiān)測，以對田地的溫度、濕度、氣體、光照等各類重要的環(huán)境數(shù)據(jù)信息進行統(tǒng)一監(jiān)控。通過該系統(tǒng)，學生可以了解現(xiàn)場環(huán)境勘測、傳感器選型與架設、網(wǎng)絡設計、數(shù)據(jù)傳輸、通信技術及數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)等多方面的知識，提高實踐演練和動手能力。其具體學習和工作過程如下：

數(shù)據(jù)采集

通過系統(tǒng)現(xiàn)場設置不同的傳感器來分別模擬不同的環(huán)境，并通過傳感器進行信息采集。傳感器采集的信息先傳送到附近的無線傳感器網(wǎng)絡(WSN)節(jié)點，再由節(jié)點完成數(shù)據(jù)格式轉換后傳送出去。

網(wǎng)絡傳輸

網(wǎng)絡交互部分主要由WSN節(jié)點、Wi-Fi模組及天線端組成。主要負責將無線傳感器網(wǎng)絡中的信息和Wi-Fi攝像頭信息通過無線交換機送到連接的Internet服務器中。

數(shù)據(jù)管理

傳感器采集的信息被傳送到服務器后，學習利用數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)管理所有的數(shù)據(jù)，并通過專家決策系統(tǒng)對實際情況做出判斷，最終進行決策。

4結語

物聯(lián)網(wǎng)是一種技術，只有和具體的學科、專業(yè)相結合,才能充分發(fā)揮其優(yōu)勢。每個學校在建設物聯(lián)網(wǎng)實驗室時，都應該充分發(fā)揮本校的優(yōu)勢，和學校的優(yōu)勢學科相結合。我國是農業(yè)大國，農業(yè)作為關系著國計民生的基礎產業(yè)，其信息化、智慧化的程度尤為重要。物聯(lián)網(wǎng)技術在農業(yè)生產和科研中的引入與應用，是現(xiàn)代農業(yè)依托新型信息化應用邁出的一大步,可以改變粗放的農業(yè)經(jīng)營管理方式，引領現(xiàn)代農業(yè)的發(fā)展。隨著科技的迅速發(fā)展，物聯(lián)網(wǎng)在農業(yè)上的應用會越來越廣泛,一批關鍵農業(yè)信息感知技術和新興產業(yè)培育問題也期待科技突破[10Io作為農業(yè)院校，只有充分發(fā)揮農業(yè)院校的科技與人才優(yōu)勢，才能更好地服務于“三農”

20211012_616592ab65df3__農業(yè)院校物聯(lián)網(wǎng)信息平臺及應用實驗室建設研究