許東濱+林悅銘+梁明輝+陳大同

摘 要 物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)專業(yè)是一門新興學科，高校在物聯(lián)網(wǎng)實驗室建設方面還處于摸索階段，結(jié)合齊齊哈爾醫(yī)學院物聯(lián)網(wǎng)實驗室建設經(jīng)驗，以物聯(lián)網(wǎng)綜合實訓平臺為基礎，從硬件資源、軟件資源、課程資源建設三個方面，詳細闡述物聯(lián)網(wǎng)實驗室建設過程，具有一定的現(xiàn)實意義。

關(guān)鍵詞 物聯(lián)網(wǎng)；實驗室；綜合實訓平臺

中圖分類號：G482 文獻標識碼：B

文章編號：1671-489X（2017）16-0048-03

Abstract Because of IOT （Internet of Things） is a new branch of science， the IOT laboratory construction in universities is still in theexploratory stage. In this paper， we elaborate the construction processof IOT laboratory in our university and introduce laboratory resourceconstruction in 3 aspects： hardware resources， software resources， curriculum resources， which base on the integrated training platform of IOT.The construction process of IOT laboratory is practical and significant.

Key words IOT； laboratory； integrated training platform

1 引言

物聯(lián)網(wǎng)是基于互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)發(fā)展而來的新一代信息技術(shù)，英文縮寫是IOT（Internet of Things）。物聯(lián)網(wǎng)最早由美國麻省理工學院Auto-ID研究中心于1999年提出，其定義為：把所有物品通過射頻識別（RFID）和條碼等信息傳感設備與互聯(lián)網(wǎng)連接起來，實現(xiàn)智能化識別和管理功能的網(wǎng)絡[1]。2015年，國際電信聯(lián)盟（ITU）對物聯(lián)網(wǎng)概念進行擴展，除RFID技術(shù)外，傳感器技術(shù)、納米技術(shù)、智能終端等技術(shù)也將得到更加廣泛的應用。之后，歐盟、日本、韓國等國家和地區(qū)都針對物聯(lián)網(wǎng)提出了本國的物聯(lián)網(wǎng)發(fā)展戰(zhàn)略和定義標準。

我國在物聯(lián)網(wǎng)方面的發(fā)展起步并不落后，2010年將物聯(lián)網(wǎng)發(fā)展問題寫入《國務院關(guān)于加快培育和發(fā)展戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)的決定》（國發(fā)〔2010〕32號）。2012年，工信部正式發(fā)布《物聯(lián)網(wǎng)“十二五”發(fā)展規(guī)劃》，指明產(chǎn)業(yè)未來發(fā)展道路。目前，在政府的積極推動和支持鼓勵下，在醫(yī)療、電力、交通、公安、物流等各個領(lǐng)域，已有不少省份采用傳感網(wǎng)技術(shù)來進行控制并提供相關(guān)服務[2]。

齊齊哈爾醫(yī)學院于2014年開始籌劃建設物聯(lián)網(wǎng)實驗室，2016年基本完成物聯(lián)網(wǎng)實驗室建設工作。本文主要針對該時期物聯(lián)網(wǎng)實驗應用平臺的建設過程，結(jié)合經(jīng)驗，給出一些看法和體會，希望對其他高校后續(xù)的物聯(lián)網(wǎng)實驗室建設有幫助和借鑒作用[3]。

2 實驗室硬件建設

物聯(lián)網(wǎng)實驗室環(huán)境建設包括硬件資源、軟件資源、課程資源三大部分[4]。其中硬件資源建設主要是指實驗室平臺建設和設備設施的選購，以滿足教學功能需要。物聯(lián)網(wǎng)實驗室的設備選購上主要有三類設備。

1）基于模塊化的物聯(lián)網(wǎng)創(chuàng)新平臺。這種平臺的特點是各模塊相互獨立存在，提高了實驗設備的靈活性，方便設計創(chuàng)新性實驗；存在的問題就是不好維護，學生很容易在實驗過程中因操作不當而損壞模塊。

2）集成度較高的一體化實訓裝置。這種平臺主要將各模塊集成在一起，學生在工程實踐過程中只是按步驟完成一些基礎性和驗證性實驗，不能滿足開放性原則[5]。這種設備的主要優(yōu)點是準備實驗方便，可靠性高。

3）有一定集成度的模塊化綜合實訓平臺。這種平臺介于前兩者之間，將實驗利用率較高的主機、數(shù)碼顯示、語音、SD數(shù)據(jù)讀取等模塊集成在一起，其他模塊利用無線通信模塊相連接。這種設備最大的優(yōu)點是主機等昂貴硬件集成度高，不易損壞，傳感器模塊有通用接口可自由更換，具有一定的可擴展性。

齊齊哈爾醫(yī)學院選用的是第三類，北京精儀達勝科技有限公司制造的EL-NC900物聯(lián)網(wǎng)綜合實訓平臺。該平臺的體系架構(gòu)如圖1所示。

從圖1可以看出，除協(xié)調(diào)器與PC機的通信采用串口或USB外，其他各個部分之間都采用ZigBee網(wǎng)絡。其中，協(xié)調(diào)器采用LM3S9B96芯片，處理能力更強；終端節(jié)點和路由節(jié)點采用LM3S811芯片，造價更低；通信模塊采用CC2420 Zigbee模塊芯片，該芯片性能穩(wěn)定且功耗極低，選擇性和敏感性指數(shù)超過了IEEE802.15.4標準的要求，可確保短距離通信的有效性和可靠性。

物聯(lián)網(wǎng)實訓平臺的實物圖如圖2所示。同時，物聯(lián)網(wǎng)實驗室應與電子電路實驗室和單片機嵌入式實驗室相鄰或復用，這樣電子實驗室現(xiàn)成的信號發(fā)生器、示波器、萬用表等硬件資源以及嵌入式單片機實驗室的芯片設備和傳感器資源可以得到更加充分有效的使用，大大降低實驗室建設的成本[6]。

3 實驗室軟件建設

實驗室軟件資源建設主要是指結(jié)合硬件資源，在PC端配置安裝配套的軟件，以滿足實驗仿真的需要。下面將詳細介紹齊齊哈爾醫(yī)學院實驗中心的軟件情況。

Keil uVersion 4軟件 該軟件由美國Keil Software

公司出品，主要功能是進行程序編寫、調(diào)試、執(zhí)行、下載，主要支持C/C++及傳統(tǒng)的匯編語言，兼容51系列單片機及Cortex-M系列的Cortex-R4、ARM7、ARM9器件，是目前較為流行的程序編譯工具。endprint

IOT節(jié)點監(jiān)控軟件 該軟件由北京精儀達勝科技有限公司開發(fā)，主要用來監(jiān)控物聯(lián)網(wǎng)的動態(tài)組網(wǎng)情況，以及實時監(jiān)控物聯(lián)網(wǎng)的終端節(jié)點動態(tài)數(shù)據(jù)情況。圖3為IOT節(jié)點監(jiān)控軟件中上位機案例的拓撲連線界面和數(shù)據(jù)監(jiān)控界面。

串口調(diào)試助手 可用SSCOM32代替，是目前比較通用的串口調(diào)試工具，支持串口RS232/485通信，可在Windows XP及以上環(huán)境下查看不同COM口的接收數(shù)據(jù)，并可以向該串口發(fā)送數(shù)據(jù)。

4 課程資源建設

實驗課程資源的獲取有兩個途徑。

從設備配套的實驗指導書中獲取 這也是獲取實驗案例資源的主要途徑。目前多數(shù)設備廠家都會根據(jù)自己的設備，提供附贈的程序案例。實驗室在驗收設備的同時，應該積極組織實驗員與售后技術(shù)人員一同進行設備的安裝調(diào)試，保證實驗員能夠獨立完成各項實驗程序的調(diào)試運行。

從教學實踐中獲取的開放性實驗、畢業(yè)設計、物聯(lián)網(wǎng)相關(guān)的競賽資料整理總結(jié) 在教學實踐過程中，有一些綜合設計性的環(huán)節(jié)，比如開放性實驗，實驗室可以對這類實驗進行跟蹤，及時更新現(xiàn)有的案例數(shù)據(jù)；同時在畢業(yè)設計中可以吸納學生的應用經(jīng)驗和案例；對于物聯(lián)網(wǎng)競賽中學生完成的參賽作品、項目設計書、C程序，實驗室應該積極存檔，這對物聯(lián)網(wǎng)實驗室的發(fā)展大有幫助。

5 結(jié)束語

隨著社會對物聯(lián)網(wǎng)相關(guān)人才需求的不斷增加，高校對物聯(lián)網(wǎng)專業(yè)的投入也不斷加大，其中物聯(lián)網(wǎng)實驗室的建設水平無疑是衡量一所學校物聯(lián)網(wǎng)專業(yè)教學能力的重要指標。本文結(jié)合齊齊哈爾醫(yī)學院物聯(lián)網(wǎng)實驗室建設經(jīng)驗，詳細闡述物聯(lián)網(wǎng)實驗室的硬件資源、軟件資源和課程資源建設，希望為高校的物聯(lián)網(wǎng)實驗室建設規(guī)劃提供借鑒和參考。

參考文獻

[1]劉志杰.物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的研究綜述[J].軟件，2013，34（5）：164-168.

[2]劉錦，顧加強.我國物聯(lián)網(wǎng)現(xiàn)狀及發(fā)展策略[J].企業(yè)經(jīng)濟，2013（4）：114-117.

[3]陳景賢，陳志生.高校物聯(lián)網(wǎng)實驗室建設與應用[J].實驗室研究與探索，2013，32（8）：451-453.

[4]林莉，陳麗麗.高校物聯(lián)網(wǎng)實驗室建設規(guī)劃[J].長春理工大學學報，2012（4）：23-24，58.

[5]安健，桂小林，楊麥順.工程實踐與科技創(chuàng)新的物聯(lián)網(wǎng)開放實驗室建設[J].實驗技術(shù)與管理，2016，33（10）：245-248.

[6]付永貴.基于分組教學的高校物聯(lián)網(wǎng)實驗室構(gòu)建研究[J].中國教育信息化，2011（5）：63-65.endprint