物联网教学综合实验平台解决方案

课程支撑情况

物联网通讯技术

RFID原理及应用

传感器原理及应用

传感网原理及应用

物联网控制

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建设思路

物联网专业旨在培养学生系统地掌握物联网的原理和应用技能,并具备通信技术、网络技术、传感技术的基本理论和实践能力。因为物联网工程专业的特点是工程性、实践性较强,对学生的动手能力要求比较高,所以单纯依靠课堂教学难以达到教学目的。为了满足教学要求,培养合格的物联网专业人才,需要尽快建设完善的物联网综合实训室。为物联网专业的学生提供综合实训的环境。

物联网教学实验平台建设离不开物联网感知层、传输层、平台层和应用层的四层体系的建设。在每一层建立什么样的实验实训平台需要根据学校自身特点和专业特色来考虑。此外,建设物联网教学综合实验平台候应该充分考虑学生的就业方向。为此,我们企业针对学校行业特色和专业特点提出了如下物联网平台建设思路。

1、平台建设应与物联网专业特色结合

由于物联网涉及网络技术、通信技术、传感器技术和计算机技术等相关技术,学生不可能在每个领域都面面俱到。为此,建立物联网专业特色相结合的实训室有其必要。根据不同学校物联网专业的特点,有的学校强调物联网的网络层和应用层教学,而轻感知层教学。在感知层很少讲解传感器的原理,而只是讲述如何从传感器采集数据。因此,物联网教学平台重点建设基于ZIGBEE无线传感网络和GPRS的低功耗局域网或基于窄带物联网NB。

2、平台建设应与行业特点结合

物联网的应用很广,其技术可以运用与很多行业。如电力物联网,农业物联网,信息家电物联网,智能交通物联网等,每个应用都涉及行业的背景知识。故应该大力建设基于行业背景的案例场景实训平台。一方面,这种类型的实训平台可用于作为学生的实践基地,一方面也可以很好地用于服务学科建设和科研建设。

3、平台建设应与移动互联应用结合

国内移动互联网市场同样呈现快速增长态势,全年新增4G用户超过1.5亿。移动互联网用户超过10亿户,移动互联网业务收入对基础电信业务收入增长的贡献率超过70%。移动互联网的快速发展还拉动了上下游产业链的发展。我国智能终端出货量在手机出货量中的占比超过70%,各类移动互联网应用层出不穷,覆盖社会生活的方方面面。在中国,电信、移动和联通三大运营商积极部署5G,力求取得先发优势。物联网将是5G发展的主要动力,业内认为5G是为万物互联设计的。 到2021年,将有280亿部移动设备实现互联,其中IoT设备将达到160亿部。未来十年,物联网领域的服务对象将扩展至各行业用户,M2M终端数量将大幅激增,应用无所不在。基于移动互联的物联网应用是今后物联网应用的主要方向。

4、校企合作

校企合作一般都会让企业的项目工程师来和学校分享案例。因为工程师参与的项目比较多,讲课内容更贴近实际应用,极大地提高了学生的学习兴趣和动手能力。因此在物联网实验室的建设过程中,可以邀请企业与学院共建,这样可以将物联网技术的最新资源在实验教学过程中讲授给学生。同时还可以与企业签订人才培养计划,既为学生将来就业奠定基础,亦会加快物联网专业的发展。

实施方案

实验平台建设规划

建设物联网教学综合实验平台应以培养学生的工程能力、综合能力为目的。建设的基本思路是以教学为主,兼顾科研开发,具备演示与实训功能。通过物联网专业培养目标的定位及综合实训室软、硬件环境的建设,让学生在实训实验课程中充分动手实践,使实践教学环节得到加强。根据物联网平台建设思路,我们提出了物联网教学综合实验实训平台建设方案。如图所示,该建设方案主要包括物联网基础实验室、物联网综合应用实训室和物联网行业应用创新体验中心。

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实验室布局规划

布局建议:实验室以综合实验台基础设施内容+实验室文化建设+若干外景组成,即在固定房间内设立相关项目需求的实验台数量,并配备必需的实验基础设施如:教学使用PC、学生桌椅、综合布线等,以及在实验室内外区域设立实验室文化建设等内容。

实验室面积以80~180平米为宜,是主要实验和演示区域,可供20到40名学生进行课程实验。

外围实验演示点面积不限,建议在比较显眼位置,并在每个演示点处设立宣讲牌或张贴海报。

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示例图片

以72名学生一个班为例,此教室为10m*10m,可放置18台以上的实验台,实验PC18台以上,实验桌18张以上,实验学生椅36张以上。足够满足40名学生以上实验学习。

实验室将按照以下要求设计:

(1)要求实验室的建筑应耐火或用不易燃烧的材料建成,隔断和顶棚也要考虑到防火性能。可采用水磨石地面,窗户要能防尘,室内采光要好。门应向外开,大实验室建设规划应设两个出口,以利于发生意外时人员的撤离。

(2)实验室要有良好的通风条件,通风设施一般有2种:

①全室通风:采用排气扇或通风竖井,换气次数一般为5次/时。

②局部排气罩:一般安装在大型仪器发生有害气体部位的上方。在教学实验室中产生有害气体的上方,设置局部排气罩以减少室内空气的污染。

(3)通过提高实验室建设的效率,改善内部和外部环境,减少施工现场产生垃圾。

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