時間：2022-06-14 03:35:47
導語：在物聯網實驗室的撰寫旅程中，學習并吸收他人佳作的精髓是一條寶貴的路徑，好期刊匯集了九篇優秀范文，愿這些內容能夠啟發您的創作靈感，引領您探索更多的創作可能。
中圖分類號:TP311文獻標識碼:A文章編號:1009-3044(2010)21-5741-02
Laboratory Management Based on the Internet of Things
WANG Jin
(Guizhoou Industry Polytechnic College, Guiyang 550008, China)
Abstract: This article describes the traditional management of university laboratories drawbacks exist, through the use of advanced RFID technology to improve things networking laboratory management, to the basic data on the experimental materials, experimental procedure and experimental equipment to conduct full life cycle system management. Ultimately reduce labor intensity, improve operational efficiency.
Key words: the internet of things; laboratory; management
實驗室建設是高校教育事業賴以生存和發展的前提,實驗室物品是高校實驗室建設的重要內容,因此,實驗室物品管理的好壞將關系到高校教育質量能否得到保證,加強實驗室管理是教學和科研順利開展和完成的重要保障。[1]
一般來說,實驗室人多,物品多且雜,長期以來,實驗室物品都是依靠手工建立臺帳、標簽等來進行管理,效率低下,容易出錯,更新困難,而且不便于使用計算機軟件管理,更不便于使用互聯網來進行動態的管理。借助先進技術進行實驗室物品管理是解決這一問題的最好途徑。物聯網技術就是這樣一種解決問題的先進技術。
1 物聯網技術概念
物聯網概念的定義有很多種,根據其具體含義概括如下:“物聯網概念”是在“互聯網概念”的基礎上,將其用戶端延伸和擴展到任何物品與物品之間,進行信息交換和通信的一種網絡概念,即“物物相連的互聯網Internet ofThings”。這有兩層意思: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,進行信息交換和通訊。其定義是:通過射頻識別(RFID)、紅外感應器、全球定位系統、激光掃描器等信息傳感設備,按約定的協議,把任何物品與互聯網相連接。進行信息交換和通信,以實現智能化識別、定位、跟蹤、監控和管理的一種網絡概念。其由全球產品電子代碼(EPC)、射頻識別系統以及信息網絡系統三大部分組成。[2]
射頻識別(RFlD),是一種利用射頻非接觸式的自動識別技術,它通過射頻信號自動識別目標對象并獲取相關數據,無須人工干預,可識別高速運動物體并可同時識別多個標簽,操作快捷方便。通常RFlD系統包括三個部分:電子標簽、閱讀器、數據處理平臺、系統軟件等。
RFlD系統的工作原理是:RFlD標簽進入讀寫器發出的電磁射頻信號后,通過自身藕合電路感應獲得能量讀取存儲在芯片中的產品數據信息(被動式標簽),或者通過自身儲電設備中的能量主動發送某一頻率的信息(主動式標簽),閱讀器讀取標簽所發送的產品信息并解碼后,送至計算機進行數據處理。
2 基于RFID技術的實驗室管理
2.1 實驗物品基本信息管理
傳統上,我們獲知實驗設備或者耗材相關信息的方式都是通過產品說明書得到。這種紙質的說明書容易丟失、污損。而且限于篇幅,此類說明書大多較為簡略不利于實驗操作。如使用RFlD系統系統對實驗設備進行管理,可用電子標簽將實驗物品的基本屬性和幫助化信息等內容存儲起來,通過閱讀器即可方便地獲取實驗物品的基本信息并可通過網絡進行管理。這些基本信息包括型號、規格、單價、出廠日期、設備號、使用單位、使用地點、維修紀錄、生產廠家等多種信息。傳統的紙質標簽就無法將全部信息表示,且當部分內容變化時(如使用地點),無法更改標簽信息,只能重新制作標簽。不但費工費力,還會造成標簽內容和數據庫記錄的不一致,導致管理混亂。統一使用電子標簽后,每個儀器將帶有一個具有存儲芯片的模塊,上述所有的儀器信息將全部存儲在模塊中。當儀器的內容發生變化時,用手持讀/寫卡器將很容易地修改芯片的內容,完成電子標簽內容的更新,同時新的信息可自動通過手持機發送到儀器管理服務器進行數據更新。還可以使用手持式RFlD閱讀器對實驗室中低質耗材進行快速而準確的盤點操作,大大減少傳統盤點中出現的遺漏等差錯,減少盤點所花費的時間,提高盤點的質量。
2.2 實驗過程管理
使用RFlD系統可以對實驗設備進行實時的跟蹤管理,如許多實驗設備常用于演示教學,會被借出到不同的教室使用。如不能動態地掌握這些設備的流向,指定合理的分配方案,會導致不必要的沖突。傳統手工方式的管理就會因為不能及時掌握設備流向而出現此類問題。現在只需在每個實驗室出入的門上要安裝門禁模塊,這個模塊包括了讀頭和聯網接頭,模塊重要的功能是自動掃描進出門的實驗物品,并將其時間,進出房間號等信息直接發給管理計算機。這樣,當帶有電子標簽的實驗設備進出實驗室時,就會被門禁模塊掃描到,并將該信息通過網絡傳輸到管理計算機。就可實時反映在網絡上。運用此技術還可以為實驗設備預定若干安放位置,并可將當前位置與預定位置相比較,并設置報警,可防止私自挪用或意外情況發生,達到全方位、實時有效監管。RFID電子標簽存儲容量大,目前典型的數據容量可達兆字節,且可以重復讀寫,這就為隨機存儲實驗設備的技術檔案提供了可能。這樣,通過手持式RFlD閱讀器就能在實驗時讀取實驗步驟、操作要點、使用幫助等,幫助實驗者正確地完成實驗。與相關技術結合,可實現對實驗設備使用的動態控制,當使用不當時能自動警告并中斷實驗過程,避免不必要的損失。實驗者可以遠程控制異地納入物聯網的實驗器材:實驗過程數據可以被實時采集并以適當的方式提供給實驗者,實現實驗教學的數字化、網絡化與智能化。
2.3 實驗設備信息生命周期管理
正常維護巡檢對于保證實驗設備的完好是至關重要的,傳統的維護巡檢往往缺乏計劃性,較為盲目,一般只是在實驗結束后進行,而設備規定的維護時間間隔也要靠設備維護人員自己掌握,往往不能夠做到較為嚴格。通過應用RFID系統可以使設備巡檢、維護變得簡單易行,這樣可以對實驗設備巡檢維護的次數,同時由于每臺實驗設備上的電子標簽都存儲有設備的大量信息以及維護維修的情況,這樣可以在現場就可以明確該設備的使用情況,大大縮短維護巡檢的時間,提高維護巡檢的工作效率。設備維護巡檢后的信息在現場可以錄入手持機,同時存儲于設備上的電子標簽,這樣不僅節省了人力物力,也同時提高了實驗設備使用效率。并使學校用于設備維護的成本降低。應用射頻跟蹤自動識別管理系統,由于每臺設備上都附有射頻芯片,可以儲存大量的設備信息,同時還有每次維護、維修、巡檢的相應記錄。這樣可以預防由于不確定原因造成原設備建檔檔案損壞和遺失造成的設備信息資料的丟失的損失。而且每次巡檢和維護必須做到對每一臺實驗設備的情況進行了解維護,并作相應的信息存儲操作,這樣可以避免對設備巡檢和維護工作的疏漏。由于每次巡檢和維護的結果都記錄存儲于芯片而且這些信息是不能夠隨意更改,這就避免如果出現和實驗設備相關的責任事故,不能明確人為責任還是設備責任的問題,使實驗設備日常維護工作變得有據可查。[3]
3 結束語
教育事業的發展,將使得實驗室的數量和規模不斷擴大,實驗物品的種類和數量不斷增加,將會加大實驗物品管理上的難度。借助物聯網技術,通過RFID技術和計算機網絡技術的完美結合,將可以使得以前瑣碎、復雜的手工管理轉變成為簡單、輕松的自動化管理模式,極大的減輕了勞動強度,提升了工作效率。
參考文獻:
[1] 周新力.高校擴招后加強實驗室物資管理的措施[J].邵陽學院學報(自然科學),2002(1).
關鍵詞： 物聯網；實驗室；計算機
高校計算機實驗室承擔著計算機實驗教學的重任，是考核計算機教學水平、培養學生動手操作能力和創造性思維的重要場所。因此，計算機實驗室的建設管理是高校賴以生存和發展的重要籌碼。
由于高校計算機實驗室承擔著繁重的教學任務，用機主體不固定，用機習慣不統一，用機操作不規范。加之傳統的實驗室管理采用人工管理模式，使得計算機故障頻發，難以保證計算機實驗教學的順利進行。而物聯網技術的提出，使得計算機實驗室管理問題迎刃而解。
1 物聯網含義
1999年在美國召開的移動計算和網絡國際會議首次提出物聯網（The Internet of things）這個概念并提出“傳感網是下一個世紀人類面臨的又一個發展機遇”。
物聯網是通過射頻識別（RFID）、紅外感應器、全球定位系統、激光掃描器等信息傳感設備，按約定的協議，把任何物品與互聯網相連接，進行信息交換和通信，以實現對物品的智能化識別、定位、跟蹤、監控和管理的一種網絡。“物聯網就是物物相連的互聯網”。可見物聯網是在互聯網的基礎上延伸和發展起來的網絡，物聯網的核心和基礎仍然是互聯網，物聯網將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。
2 傳統計算機實驗室管理
教學管理方面，教師上課時需要利用教學軟件對學生進行電子點名，然后需手動統計缺席學生。在進行實驗教學時，一個實驗室六十名學生配備一名實驗教師，學生如對所學知識存在疑問或者不會的情況下，需要教師對學生進行指導答疑，課堂時間有限，不能滿足學生的解答需要。
計算機的基本信息管理方面，利用紙質的記錄本記錄每批軟、硬件的購入時間和損壞時間，每臺計算機的維修時間，以及每次課每臺計算機的用機記錄，由于部分學生不填寫導致記錄不完整，實驗室管理人員無法根據用機記錄情況排查計算機運行情況，給實驗室管理員的工作帶來了極大的不便。而且紙質的資料容易丟失，不易保管。
計算機的定期檢測方面，實驗室管理員需要維護眾多的計算機，然而計算機的頻繁使用，必然導致不同類型的故障，例如，計算機硬件損壞，計算機無法正常啟動，計算機遭到病毒破壞等。實驗室管理員維修計算機只能利用實驗室的空閑時間，打開每一臺計算機進行檢測，查找故障原因、修理、記錄維修情況等，既浪費時間，又影響教學。
實驗室環境管理方面，由于實驗室的使用頻率較高，實驗室的濕度、溫度控制和除塵工作得不到及時的處理，導致實驗室的硬件設備故障頻發，如電源、主板損壞，主機藍屏等。不能保障教學的順利進行。
實驗室的安全方面，實驗室每天都會有許多學生上機，不可避免的涉及到實驗室物品和學生物品的安全管理問題，主要預防電源的不規范使用導致的火災隱患和實驗室物品的丟失現象。
3 基于物聯網的計算機實驗室管理
物聯網對實驗室的管理可以實現人與人，物與物，人與物的相互通信，有效的整合系統內的人、事、物實現信息采集和信息控制。實時的識別、定位和跟蹤系統內的行為。利用物聯網技術管理計算機實驗室代替傳統的人工管理計算機實驗室提高了計算機實驗室的管理的自動化和智能化程度。
3.1 教學管理
確保日常教學的順利進行是實驗室管理的重中之重，利用物聯網技術對計算機實驗室進行管理使實驗室的管理更加智能化，網絡化。
3.1.1 學生簽到。在每個實驗室的門口安裝門禁（RFID讀取器），同時每名學生帶有RFID標簽，沒有RFID標簽的學生無法進入實驗室，教師可以通過系統獲取每名學生的出勤情況和學習內容等監控信息。
3.1.2 教學質量監控。利用物聯網技術，通過各種數據采集終端獲取數據，監控教師上課的全部信息，包括教學內容、教學方法、教姿、教態等，并根據獲取的數據系統進行全方位分析和檢測，評定其教學質量及優缺點，以求改進不足。有效的教學質量監控是教學過程的重要組成部分，亦是所有有效教學與成功教學的基礎。
3.1.3 學習過程跟蹤。學生課堂學習的過程可以被物聯網全程記錄。如果學生在上機操作過程中，學生對某個知識點掌握的不好或者遺忘了，可以通過記錄的學習過程再次學習，彌補學習中的漏洞，并且可以復習已學知識，達到查缺補漏的目的。強化學習中的重難點。
3.2 計算機的維護
利用物聯網技術對計算機實驗室的設備進行維護實現了計算機管理方式的跨越式發展。
3.2.1 計算機的基本信息。在每一臺計算機上安裝一個RFID標簽，記錄計算機購買日期、使用說明、硬件配置、維修記錄等基本信息。這樣在對計算機更換硬件，變更軟件的時候，可以通過手持式讀寫設備將變更信息錄入計算機的RFID標簽中，同時更新后的標簽信息通過手持式設備自動發送到設備管理服務器更新數據，永久保存起來。還可以利用手持式讀寫設備盤查實驗室的各種物品，防止漏查、錯查等，大大減少了用于統計各種信息的時間。
【關鍵詞】物聯網 檢測技術 無線傳感器
物聯網作為一個新興產業，它是繼計算機、互聯網之后世界信息產業的第三次浪潮。物聯網作為智慧網絡，是各類傳感器和現有互聯網相互銜接的一種新技術[1]。完美融合各種高新技術，實現物、人、計算機互通互聯、信息同步、信息共享的功能[2]。為了更好的培養學生系統的概念和工程實踐能力，結合檢測技術實驗室建設實際情況，國家級電工電子實驗示范中心在學校和學院的支持下，依托示范中心的師資力量，面向各種無線傳感器網絡應用環境，組建了基于物聯網的檢測技術實驗室。目的在于持續培養一批基于物聯網信號檢測與控制方面的軟硬件開發人才，為學院的教學科研和學生的綜合素質培養提供了良好的指導模式。
1 物聯網概念
物聯網依托日益發達的科學技術，構建一種新興網絡協作平臺，它為為設備供應鏈提供的解決方案前所未有的、近乎完美，也就是說，企業通過物聯網能夠及時準確知道每個設備在設備供應鏈上任何時間的位置信息，并且物聯網能為為管理決策提供更加準確有效的支持[3]。物聯網又稱為EPC（ 電子產品代碼 ）系統 ，是一個非常先進的、綜合性的、復雜的系統，該系統的其最終目標是為每個設備建立全球的、開放的標識標準，主要由以下6個方面組成：EPC編碼標準、EPC標簽、識讀器、應用層事件、對象名解析服務、EPC信息服務。物聯網的發展不僅能夠對設備進行實時跟蹤，而且能夠優化整個供應鏈，因此，物聯網實質就是實現物-物通信、物-物聯動，使連接到物聯網上的所有物品、設備能夠自由地互相通信、共享信息、互通狀態。
2 檢測技術實驗室建設現狀
檢測技術實驗室主要是通過各種傳感器的應用來培養學生信號檢測與控制方面的能力。傳感器是機器感知物質世界的”感覺器官”，可以感知熱、力、光、電、聲、位移等信號，為網絡系統的處理、傳輸、分析和反饋提供最原始的信息。隨著科學技術的不斷發展，傳統的傳感器正逐步實現微型化、智能化、信息化、網絡化，正經歷著一個從傳統傳感器（dumb sensor）智能傳感器（smart sensor）嵌入式Web傳感器（embedded web sensor）的內涵不斷豐富的發展過程[5]。目前，面向物聯網的傳感器網絡技術研究包括：
（1）先進測試技術及網絡化測控綜合傳感器技術 、嵌入式計算機技術、分布式信息處理技術等，協作地實時監測、感知和采集各種環境或監測對象的信息，并對其進行處理、傳送；
（2）智能化傳感器網絡節點研究；
（3）傳感器網絡組織結構及底層協議研究；
（4）對傳感器網絡自身的檢測與控制；
（5）傳感器網絡的安全；
基于物聯網的檢測技術實驗室建設主要偏重于上述的1、2、4點進行研究。在研究星形組網的基礎上，采用CC2530芯片智能處理傳感器轉換來的信號，利用無線傳感網絡完成對信號的檢測與控制。
3 檢測技術實驗室建設內容
中心堅持“三個面向” 的人才培養定位，育人為本，理論教學與實驗教學并重，促進學生知識、能力、素質協調發展，為石油行業和區域經濟建設培養高素質實用型工程技術人才。在檢測技術實驗室建設過程中一直秉承這一宗旨，重點培養學生的工程實踐能力。
3.1檢測技術實驗室硬件建設
實驗室建設中，物聯網系統采用自主研發，外包加工的原則。自主研發分為硬件和軟件二部分。硬件部分包括了強大的嵌入式網關、ZigBee模塊、4類通訊接口模塊、11類工控參數的傳感器模塊，完全滿足檢測技術實驗室的需求。軟件部分包括基于Z-STACK的星型網絡協調器程序、星型網絡子節點程序（包括溫濕度，光敏，超聲波，溫控箱，紅外，酒精節點）、上位機程序。
3.2檢測技術實驗室軟件建設
檢測技術實驗室軟件建設主要是探究其管理機制與運行模式。基于物聯網的檢測技術實驗室是結合行業生產實際，形成具有石油電氣信息應用特色的檢測、處理、傳輸、控制和執行5個實驗模塊，推行“導師引導，探究學習” 的新模式，吸引更多的學生參加教師課題研究，為了更好的推行這一模式，檢測技術實驗室采用開放實驗室的運行管理體系 。結合檢測技術實驗室的情況 ， 經過幾年的探索和實踐 ， 建立起“導師引導、探究學習、保證措施到位”的管理模式 ，
采用導師引導，學生探究的新模式。在管理上，采用團隊管理值班模式，即每個老師帶領的團隊輪流管理，一方面有利于管理的人性化，另一方面可以培養學生團隊合作精神。
物聯網技術是個新興的、不斷發展中的、強調實踐應用的學科，它的研究發展和應用推廣將會對人類生活的各個領域產生巨大影響。基于物聯網的檢測技術實驗室建設中強調物聯網應用為核心，通過自主研發無線傳感網絡與檢測技術緊密結合；推行導師引導，學生探究新模式，培養學生物聯網應用能力；采取實驗室開放與學生自主管理，讓學生參與實驗室建設與維護，提高學生主動性和積極性。基于物聯網的檢測技術實驗室建設中實現了無線傳感器網絡的星型連接，在無線傳感器網絡的其它拓撲結構應用還有待提高。在未來檢測技術實驗室建設中，進一步加強實驗室管理的同時要努力完善拓撲結構和進一步擴大物聯網推廣應用。
參考文獻：
[1]宋躍.單片機精品課程的實踐教學改革[J]. 實驗室研究與探索，2009，28（3）：83-85.
[2]張學波.傳媒類國家級實驗教學示范中心建設與實踐[J].實驗室研究與探索，2009，28（11）：89-91.
[3]崔莉，鞠海玲，苗勇等.無線傳感器網絡研究進展[J].計算機研究與發展，2005，42（1）：163-174.
關鍵詞：物聯網；低值易耗品；實驗室管理
高校實驗室低值易耗品具有數量大，品種多，型號雜的特點。在高校實驗室管理中存在著對低值易耗品的管理重視不夠，添置領用不規范等問題。隨著物聯網技術的發展，其智能化管理引起了多個行業的重視。對于繁瑣而復雜的低值易耗品管理來說，發展和使用物聯網技術是一個值得深入探究的話題。
1 物聯網技術的發展
物聯網是新一代信息技術的重要組成部分。是以Internet為核心和基礎上的延伸和擴展的網絡；物聯網用戶端延伸和擴展到了物品與物品之間進行信息交換和通信。通過射頻識別（RFID）、紅外感應器、GPS等信息傳感設備，按一定的協議，把物品與Internet連接起來，進行信息交換和通訊，以實現智能化識別、定位、跟蹤、監控和管理的一種網絡。
從技術架構上來看，物聯網可分為三層：感知層、網絡層和應用層。感知層由各種傳感器構成。相當于人的眼睛和耳朵，它是物聯網識別物體、采集信息的來源。網絡層由互聯網、有線和無線通信網、網絡管理系統等組成，相當于人的神經中樞和大腦，負責傳遞和處理感知層獲取的信息。應用層是物聯網和用戶的接口，它與行業需求結合，實現物聯網的智能應用。
世界各國都在深入探究物聯網，我國也在高度關注、重視物聯網的研究。此外，物聯網普及之后，傳感器與電子標簽及配套的接口數量將大幅提高，物聯網必將成為推進經濟發展的又一利器。物聯網將成為全球信息通信行業的萬億元級新興產業。預計，到2020年之前，全球接入物聯網的終端將達到500億個。
2 物聯網與高校實驗室低值易耗品管理
物聯網在教育領域的應用仍在探索階段，作為現代化教育創新和實踐教學的重要基地，實驗室管理信息化一直是高校建設中的一項重要工作。目前我國多數高校實驗室設備使用率低、數據查詢困難、管理模式落后。低值易耗品具有種類多，數量大的特點，但管理方式多采用手工貼標、歸類、記錄。這種管理方式效率低，易出錯，而且不便于更新數據，更不便于網絡動態管理。隨著教學實驗水平不斷提高，對實驗室低值易耗品管理又不斷提出新的要求。
借助于物聯網射頻識別、網絡互連、傳感器等技術，實現自動化管理，將會大大提高工作效率。對于一些特殊的專用實驗室低值易耗品，可以對保存室的溫度、濕度等環境進行時時的監測，保證物品的正常使用。
3 基于物聯網的實驗室低值易耗品管理系統的構建
3.1 基于物聯網的高校實驗室低值易耗品管理智能系統
高校實驗室低值易耗品管理系統是一個基于物聯網的智能管理系統，是利用智能感知技術獲取信息，通過分析軟件對這些信息進行判別、分類并使之有效利用。這一智能系統的基礎是智能識別子系統、入庫子系統、查詢子系統、出庫子系統。
智能識別子系統能夠把具有不同身份標識的產品進行掃描，通過網絡層把這些電子標識傳送到數據系統中進行分析，根據不同的電子標識對不同低值易耗品進行分類、統計、提出保存環境建議。對于成功入庫的低值易耗品，數據傳送到查詢子系統，供管理員和實驗教師進行低值易耗品的各種查詢和領用。在這個智能系統中，低值易耗品的管理工作是由各個互相關聯的子系統自動完成的，管理員作為輔助，或選擇是否接受系統的建議。這樣通過機器之間的信息交換，管理工作按照一定的程序執行下去。這就是基于物聯網實現高校實驗室低值易耗品的管理。
3.2 高校實驗室管理物聯網構建的難點和關鍵點
基于物聯網技術的智能實驗室低值易耗品管理系統，難點在于經費和技術。實驗室管理不受重視，資金不足，嚴重制約了智能化的發展。另外實現智能化管理，還需要更成熟的技術支持。RFID和傳感器技術研究已經比較成熟，但是核心領域尚未產業化。要完全實現智能化管理，需要依托成熟的GPS技術和互聯網技術，著眼于新的物聯網技術，使其在高校實驗室管理上大放異彩。
3.3 高校實驗室低值易耗品管理物聯網構建的目標
隨著國家政策導向和技術的發展，基于物聯網的高校實驗室低值易耗品管理也將取得巨大的進展。智能管理系統的目標是實現實驗室低值易耗品標識化，管理流程自動化，管理系統一體化。將所有的低值易耗品都通過RFID技術、傳感器技術賦予統一的電子標識。將采集的這些電子信息通過網絡傳輸到終端的管理軟件中，科學的分類保存，提供更便捷、更準確的查詢領用服務。有了資金和技術的支持，把握好物聯網建設的關鍵點，才能最終構建起高校實驗室低值易耗品的智能管理系統，乘著物聯網建設之熱潮，發展實驗室管理信息化、自動化。智能管理指日可待。
[參考文獻]
關鍵詞：實驗教學；RFID；物聯網技術
DOIDOI：10.11907/rjdk.162593
中圖分類號：G434
文獻標識碼：A文章編號：1672-7800（2016）012-0182-03
0 引言
近幾年來，物聯網技術研究的熱點問題包括射頻識別（RFID）、紅外感應器、全球定位系統、激光掃描器等信息傳感設備。在物聯網技術中，各設備按約定的協議都可以與互聯網相連接，并且所有聯網的物品可以進行信息交換，也可以進行通信，這樣就可以實現對物品的智能化識別、跟蹤、定位、監控和管理。所有技術的研發都是為了更好地服務于人類社會，作為一項高新技術，只有將其應用到合適的場景才能最大化其價值。將物聯網技術應用于教育教學領域，即是體現其價值的一個方面[1-2]。
實驗教學是現代高等教育的重點，其教學模式也在不斷發展和改進。為了滿足學生在學習時間和學習內容上的選擇自由性[3]，提出了開放式實驗教學模式。然而在開放式教學模式下，教學對象、內容、時間等因素的不確定性以及教學計劃的個性化使實驗教學管理的難度驟增，同時導致大量的實驗教學管理信息及處理任務量[4]產生。為了保證開放式教學模式的順利推進，可以利用物聯網技術對現有的實驗教學管理體系進行改革，為師生提供更為便利的開放式實驗教學環境，這樣不僅能夠鍛煉學生的實際動手能力，培養學生的創新精神，更有利于學生專業綜合素質和工程實踐能力的培養與提高[5]。
1 相關工作
在已有的一些研究中，物聯網技術被應用于學校中的一些場景，研究提出了基于物聯網的智慧教室[6-7]、基于物聯網的圖書館設計[8]、物聯網技術在校園安全中的應用[9]、基于物聯網的實驗室管理[10-12]等概念。
物聯網教室和傳統教室的功能相似――為學生提供舒適的學習環境，以提高學生的學習效率[6]。由于傳感器節點對于環境溫濕度的精確感應，使得物聯網教室可以高效、精確地為學生提供學習舒適性。通過物聯網所提供的大量的傳感技術、無線通信技術，以及微處理控制系統，使智能照明系統能夠“感知”環境，根據外界情況的變化作出相應的應對策略，還可以避免能源浪費。相比人工控制教學樓照明燈，物聯網控制實時性強，而且可以全天候工作[7]。
圖書館管理系統[8]通過RFID標簽獲得對圖書的感知，并通過讀者隨身攜帶的智能手機對讀者進行感知。同時，師生還可以通過手機對借閱情況進行查詢，當所借閱書本快要到期時，可以發送信息進行提醒。通過在學校圖書館應用物聯網技術，可以有效提高管理效率，提高自動化程度，降低人力成本，并大大方便師生的借閱活動。
基于物聯網的校園安保措施主要有以下幾種：在宿舍物品安全系統中添加報警裝置，構成宿舍安全系統以防宿舍發生意外事件，從而保護學生的人身財產安全；在每棟公寓入口處安裝RFID門禁系統；在教學區域設置門禁系統，并將門禁系統分為安全通道和普通通道兩類，攜帶物品上貼有RFID標簽，可實現物品的安全檢測[9]。
隨著技術的發展，物聯網專業也急需大量專業人才，對人才的需求上，要求其具有一定的理論基礎及動手能力，這對實驗室的要求也有所提高[10]。物聯網實驗室需要將光載無線通信、WiFi 無線局域網、移動通信、嵌入式設備服務器和射頻識別幾種前沿技術融為一體，構建基于移動通信的無線信息網絡系統[11]。將RFID技術系統應用到實驗設備的管理上，不僅使設備的統計效率大大提高，而且能實現實驗設備資源的合理統籌[12]。傳統的對于物聯網實驗室特別是實驗設備的管理成本高而效率低，這給實驗室的使用帶來了一定的影響，目前我國大部分學校的實驗室管理普遍存在計算機系統的自動化程度低，實驗室管理不嚴、監管不力等問題，因而，實驗室管理在學校管理和教學環節具有重要的意義[13]。
在文獻[14]中，作者通過對物聯網系統構架與關鍵技術的分析，利用Zigbee短距離無線通信技術、無線傳感器網絡智能組網技術，結合物聯網視頻網關、多種傳感器采集、控制節點與現有Internet網絡、3G網絡，構建了物聯網系統。傳統的實驗室存在工作繁瑣、效率低下等弊端，如學生不能及時了解實驗內容，必須到實驗室去預約并由教師登記等。隨著技術的發展，針對智能化管理實驗室的需求，提出了基于物聯網的智慧實驗室，如機房自動管理系統等，這些方案在實驗室信息管理、人員管理、設備管理等方面展示了優勢[15-16]。
2 基于物聯網技術的實驗教學體系
本文將物聯網和互聯網結合起來，充分發揮兩者優勢，提出了一種基于物聯網技術的實驗教學體系。該體系服務于實驗教學和管理工作， 在開放的網絡環境下促進教學手段改革和保證教學、管理質量的督導體系建設，既滿足了學生個性化需求，也充分合理地利用了實驗室資源，實現了教學管理的自動化。該體系的構建包括軟件系統建設和硬件系統建設兩個方面。
2.1 基于物聯網技術的實驗教學軟件系統
基于物聯網技術的實驗教學軟件系統建設主要以校園網為依托，以實驗教學管理區塊為核心，實驗課堂教學區塊為主體，實驗室課外輔助區塊和實驗室網絡管理區塊為輔助，構建立體化的開放式教學環境。該系統同時面向教師和學生這兩類有著不同需求的用戶對象，將在功能實現的基礎上提供一個友好的操作界面，采用實名注冊登錄制。該軟件系統的具體結構如圖1示，下面將對其包含的各個區塊進行詳細的功能介紹：
（1）實驗教學管理區塊。該區塊不僅可以方便學生進行網上選課，參與網上評教，也可以方便教師在線實驗考試成績。學生在預約實驗課時需要對實驗設備進行預約，做到每位學生對應一臺實驗設備，學生完成實驗后，設備會對學生的實驗結果進行記錄，也可以避免實驗設備的損壞。另外，該區塊還對教師和學生的個人信息以及實驗教學數據進行存儲和維護。
（2）實驗課堂教學區塊。該區塊包括5個主要功能：①為學生提供在線實驗預習服務，也即學生可以通過該區塊在網上提前熟悉實驗內容和實驗儀器的操作方法；②該區塊將實時監控學生的課堂實驗操作，確保學生能夠安全和規范地使用實驗儀器；③該區塊可以將學生課程的實際測量數據根據教學時間、地點和內容存入其個人信息庫，以供學生課后登錄個人系統進行查看和下載；④該區塊在線為學生提供虛擬儀器和仿真平臺服務，并且可以將學生的課堂仿真結果存入其個人信息庫；⑤學生可以通過該區塊提交電子實驗報告。
（3）實驗課外輔助區塊。為了促進學生的課后學習，為學生答疑解惑，該區塊可以方便教師上傳課件和教學演示視頻、提供師生交流論壇，以及在線答疑輔導網上應用空間。此外，可以進一步利用物聯網技術實現課堂互動的智能化。
（4）實驗室管理區塊。一方面為了實驗教學的正常開展，該區塊可以為師生提供在線預約實驗室和實驗儀器的服務，并在線管理實驗儀器的使用記錄；另一方面，為了保障實驗室的安全運行，該區塊對實驗環境進行監控，實時顯示實驗室的環境數據（例如溫濕度、有害氣體指標等），并帶有安全報警功能。另外，該區塊可以在線維護實驗儀器的故障信息，以方便實驗儀器的維修和整理。物聯網技術的應用使得實驗室的管理更加科學規范。
2.2 基于物聯網技術的實驗教學硬件系統
硬件建設需要對原有實驗室基礎設施（主要為強電、弱電、網絡改造）進行基本改造，然后增加監控、門禁、物聯網終端等硬件設備，整合原有教學系統軟件，進行軟硬件系統集成。①利用RFID，實現教室門鎖、控制臺鎖的定時關閉和開啟，為防止鎖人現象出現，需在鎖關閉前進行聲音提示；②利用傳感器節點，采集教室內溫度、濕度等指標，由中控計算機進行數據搜集處理，并根據預設標準觸發報警裝置；③利用虛擬終端技術，實現教室中控臺的網絡遠程控制，所有控制臺操作均可通過虛擬控制臺實現；④利用Telnet技術，可實現對聯網試驗儀器的遠程管理，解決計算機軟件故障；⑤利用監控攝像頭，實現遠程視頻圖像同步傳輸，并利用室內音箱，實現遠程音頻同步傳輸。當遇到設備死機、線路故障、物理連接問題等導致遠程控制失效時，可通過音頻遠程指導任課教師進行操作。
基于物聯網技術的實驗教學硬件系統將使用互聯網技術中的BSDA （Browser/Sever/Database/Application）結構，即客戶端/服務器/數據庫/應用程序結構，網絡通信方面采用C/S（客戶端/服務器）和B/S（瀏覽器/服務器）模式相結合的方式，包括服務器、聯網的實驗儀器以及網絡監控系統，其系統結構如圖2所示。
（1）應用服務器。服務器主要提供3類服務：①支持實驗教學管理數據交互與存儲，主要包括學生和教師的注冊登錄信息管理以及與實驗教學管理相關的教師教學計劃錄入、學生選課信息、學生評教信息、實驗報告以及實驗考試數據的管理；②提供實驗教學資源數據庫服務，存儲教學課件、演示視頻，預習內容、虛擬平臺以及實驗儀器介紹等教學資源；③與實驗教學服務相關的應用服務，例如提供師生交流論壇、QQ以及微信平臺相關的應用服務，以供師生隨時隨地進行實驗教學交流。
（2）聯網的實驗儀器。為了構建基于物聯網的實驗教學硬件系統，所有實驗儀器也將進行相應的更新換代，均帶有網絡通信功能，其更新主要從3個方面進行：①測量儀器帶有聯網功能，例如帶有無線通信功能的示波器和萬用表能夠實時地將測量數據上傳網絡，以供學生課后進行在線分析；②仿真和虛擬儀器平網，以供學生能夠提前進行實驗預習；③為了保證學生的用電安全，所有實驗儀器的電源都可以進行網絡在線控制。
（3）網絡監控系統。為了保證學生安全和實驗室的正常運行，構建實驗室監控系統。該系統將由傳感器、攝像頭、無線插座等監控終端設備組成，實現如下功能：①實現對實驗室環境的監控，杜絕實驗室火災、有害物質泄漏、儀器丟失等狀況發生；②對學生實驗操作進行實時監控，確保學生的操作規范和用電安全；③對實驗室儀器的使用狀態進行在線監控，以配合實驗室和實驗儀器的外借預約服務以及實驗設備的故障維護工作。
3 教學評價
傳統的實驗教學模式是：授課教師先講，講完之后學生做實驗，實驗內容和實驗模式是固定的，學生在課堂上學習的知識是有限的，時間被限制在課堂上的短暫時間內，對知識點的掌握和利用很有限[17]。基于物聯網技術的實驗教學模式從傳統的以教為主發展轉變為以學生動手為主，更加注重學生在實驗中學到了什么，并注重培養學生的創新能力。
現代教育理論認為[18]，在教學中要以學生為主體，在教師的引導下，提高學生的獨立思考能力，多開設計性課程，讓學生主動去探索新知識。采用基于物聯網技術的實驗教學體系，不僅可以使學生扎實地掌握基礎知識，鍛煉動手能力，開闊視野，而且在減輕教師管理工作的前提下提高了實驗室利用率。
基于物聯網技術的實驗教學軟件系統非常適合學生的學習，學生可以在網上在線選擇實驗課程，查看考試成績，并對教師進行評教。學習過程中，可以在線預習，使用虛擬儀器存儲實驗數據，并在線提交報告。系統對于課外輔助也有很好的幫助，比如課件閱讀、經驗交流、在線答疑。系統的實驗室管理模塊能夠實現管理員對實驗室的科學規范管理。基于物聯網技術的實驗教學硬件系統非常高效，實驗儀器都支持聯網，便于在線操作，極大提高了實驗儀器的利用率。網絡監控系統不僅可以保證學生實驗操作的安全性，而且可以避免實驗器材丟失。
總體而言，基于物聯網的實驗教學系統根據現有的物聯網技術，改善了傳統的實驗室管理方法，極大地方便了使用者，又體現了物聯網技術所帶來的優勢，是典型的物聯網技術的應用范例，對于實驗教學的改革提供了指導方向，具有重要意義，值得推廣。
4 結語
本文將物聯網技術和互聯網技術相結合提出了一種新型的實驗教學體系。該體系由軟件系統和硬件系統組成，以學生為主體，通過教師的引導，激發學生探索新知識的熱情，在提高實驗器材管理效率的同時，還保證了學生的人身安全及儀器設備使用安全。同時，通過利用物聯網技術，方便了實驗室實驗儀器的管理與維護，使實驗室的管理更加科學規范和高效。
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關鍵詞：物聯網；創新模式；創新研究；傳感器網絡
中圖分類號：G434 文獻標志碼：A 文章編號：1673-8454（2014）20-0070-03
一、引言
近些年來，一場關于物聯網的風暴席卷全球，物聯網（Internet of Things， IOT）技術被稱為繼計算機技術、互聯網技術和移動通信技術之后的信息產業技術的又一次技術浪潮，它代表了下一代信息技術發展的重要方向。[1] 我國于2009年制定了“感知中國”的戰略性新興產業規劃，將其列為重點研究領域。[2] 如果說在過去的十幾年中，計算機和互聯網技術深刻的改變了現代教育教學模式，使得單純的依靠紙質的教育模式發展到現在依靠多媒體教學平臺和遠程教學平臺等新型教學模式。那么物聯網技術將使現代教育教學邁向更高的高度，是現代教育教學模式提升的新的發動機，將使得現代教育教學模式產生質的飛躍。
在教育領域，新課改提出“大力推進信息技術在教學過程中的普遍應用，促進信息技術與學科課程的整合，逐步實現教學內容的呈現方式、學生的學習方式、教師的教學方式和師生互動方式的變革，充分發揮信息技術的優勢，為學生的學習和發展提供豐富多彩的教育環境和有力的學習工具”的要求。[3] 目前計算機多媒體技術日臻成熟，特別是微處理器技術的發展，使得信息裝備從巨型化走向微型化，學生可以通過微型個人終端設備了解知識。作為下一代“計算無處不在”的關鍵技術，[4] 無線傳感器網絡技術的發展，為物聯網技術在教育改革領域的發展提供了保障。在新的時期，高校必須具有科技敏銳性，需要不斷采用新技術、新方法提高教學管理，以更好的服務于學生，所以有必要在教學領域引入物聯網技術，提高管理效率和質量。
同時，當代高校大學生更具有自我探索精神和獨立思考的能力，他們對新事物嗅覺更靈敏，接受速度更快，對高新技術的出現和應用熱情更高。將物聯網技術應用于現代創新教育模式中，在提升教學管理水平的同時，也有利于激發學生的好奇心和對新技術的感知能力。物聯網技術將有助于全面提升教學水平和教學環境，加快推進教育現代化進程。教育物聯網的時代已經來臨，基于物聯網技術的教學模式創新研究可以有效為當前高校教育教學模式探索拓寬思路。
二、物聯網技術特征
物聯網技術是指通過射頻識別（RFID）、紅外感應器、激光掃描器等信息傳感設備，按約定的協議，進行信息交換和通訊，以實現智能化識別、定位、追蹤、監控和管理的一種網絡技術。[5，6] 物聯網是一個全球的基礎網絡，通過數據獲取開發和通信能力，將實際物體和虛擬物體聯系在一起。該網絡包括現存的互聯網及其延伸和拓展，并具有具體物體識別、傳感器、激光掃描器和通信連接功能等為其提供獨立聯合服務和應用基礎。[7]
物聯網是利用無所不在的網絡技術建立起來的，主要有以下幾個特點：全面感知，利用RFID、傳感器、二維碼以及其它各種感知設備，隨時隨地采集各種動態對象，全面感知世界；可靠的傳輸，感知的信息通過以太網、無線網、移動網進行實時傳送。[8] 無線網絡已經全面覆蓋，感知信息的自由傳送成為現實。智能處理，利用云計算技術及時對海量信息進行處理，實現智能化的控制和管理，真正達到人與物的溝通，如圖1所示。
三、傳統課堂教學中面臨的挑戰
1.教學資源有限和教學過程單一
在傳統課堂教學中，教學資源比較有限，特別是在早期，一塊黑板、一本書、一支粉筆貫穿整個教學過程。在互聯網時代，多媒體技術在課堂教學中被普遍使用，將內容投放到黑板上，圖文并茂，使得教師更專注于知識的講解，極大地提高了課堂教學效率，也提高了學生的興趣。但是目前的教學模式中，單純依靠教師講解或使用投影設備的“開會式的學習”枯燥、呆板，學生缺乏主動；教師的“主導”幾乎完全代替了學生的“主體”，課堂教學缺乏活力。這種傳統教學模式使得學生過分依賴教師與書本，造成主體意識淡薄，缺乏創新精神，阻礙其素質全面發展。單調枯燥的方式對學生已經不再具有吸引力，有限的教學資源和單一的教學過程已經不能滿足課堂中學生的需要。
2.繁瑣的傳統的教學管理需要投入大量的人力物力，費時費力，并且可靠度差
當前學校教學活動中，需要讓學生使用大量的教學儀器設備，各個學科都配備了教學實驗室，作為學校的固定資產，需要有專人負責設備的管理清點工作。每一個教學實驗室，在每一天都會有不同班級參與實驗學習。一方面，為了防止資產流失，需要投入大量人力物力進行教學管理，另一方面，還需要專業人員隨時監督，防止設備儀器或者原材料對學生造成傷害。不但費時費力，可靠性也差。
3.傳統的課外教學過于單一、枯燥，難以調動學生的積極性
課外教學被稱之為第二課堂，是在課堂教學以外，以發展學生的個性特長、開發智力、培養能力為中心，有計劃地開展各種教育教學實驗活動。傳統課外教學主要使用互聯網進行遠程教學，這雖然可以方便學生在任何地方和任何時候都能進行學習，但是學生和教師直接交互較少，主要是學生聽、教師教的方式，學生被動的接受，互動性差。
四、基于物聯網技術的教學模式
1.利用物聯網技術構建智能化教學環境
物聯網技術的發展使現實世界中的物體具有感知性和智能性成為可能，可以實現人與機器之間的交互、人與物品之間的交互、人與人之間的社會互。客體可以借助物聯網技術與虛擬環境進行無縫連接，人與物可以進行交流。在課堂教學中，學生可以有選擇的獲取教師內容，教師可以即時捕捉、分析學生在學習過程中的需求信息，并進行相應調整。為實現學生出勤情況的智能統計，可以將RFID芯片集成到學生一卡通中，教室設置自動感測RFID信息系統，即時統計學生人數。教務管理部門也可以通過網絡查詢學生出勤情況。
對于年齡段較小的學生教育中，可以讓幼兒佩戴腕帶式標簽，學校通過信息系統自動檢測學生體溫，當體溫異常時，系統將發出警報并通知相關人員，及時進行處置，同時還可以在標簽中配備定位系統，隨時了解學生的位置，避免幼兒走失和被拐賣，即使發生意外，也能被及時找到。物聯網技術還可以用來控制教室中的教學設備，教室內安裝具有光敏和溫控的傳感器節點，通過智能調節系統，根據教室光線強弱自動調節教室窗簾的開關，也可以根據溫濕度高低調節空調溫度或者進行通風切換。
2.利用物聯網技術豐富實驗教學活動
當前實驗過程主要是讓學生到指定的實驗環境中進行相應實驗，但是對于一些需要采用遠程教學的活動，如成人教育、遠程教育等，學生無法實時參與教學實驗。物聯網技術使達到與現場教學類似的效果成為可能。通過在實驗室和遠程終端配置RFID設備，在本地實驗室將實驗器材加入到物聯網環境中，實驗過程數據被實時采集，并通過網絡傳輸到達遠程終端，實驗者在遠程通過RFID設備可以實時監測數據的變化。教師在授課過程中可以通過實驗儀器上的RFID遠程控制教學儀器，通過網絡傳輸方式，將實驗過程與結果實時顯示在課堂中，學生也可以遠程控制實驗設備，調整實驗參數，觀察實驗結果，實現實驗教學的網絡化與智能化。
物聯網技術還可用于校園安全管理，當前學校學生人數密度大，社會閑散人員偽裝成學生進入學校盜竊事件時有發生。可以在宿舍門口設置RFID系統，自動檢測學生配戴的智能標簽，在顯示屏顯示學生圖像信息，物管人員很容易區別校內外人員，以保證校園安全。
3.利用物聯網技術實現課堂教學效果的實時測評
當前教學評測一般以督導組聽課，學期末學生對教師系統評分為主，這種模式對評價教師教學水平，督促教師重視教學質量方面效果明顯。但是面臨的主要問題是主觀性強，督導組聽課次數有限，學生評價一般在考試成績公布后進行，課程已經結束相當長一段時間，學生在評測時隨意度大，反應實際情況差，同時也不能反應學生課程活動的情況。教學活動是雙方面的，教學評測需要教與學的雙方參與，所以教學評測需要反應教師和學生兩個方面的效果，而物聯網為此提供了技術可能。實時教學測評是基于學生互動反饋系統，可反復使用。為每個學生配備簡易傳感節點，或者在每個課桌上安裝簡易傳感節點，學生在一堂課結束后，可以及時通過傳感器節點信息輸入屏將教學信息反饋給教師或者教務處。另一方面，教師可以通過傳感節點捕捉學生上課時的聽課狀態，教師根據學生反饋的信息及時調整上課方式或內容。
4.利用物聯網拓展課外教學
課外教學是學校教學的第二課堂，可以有效拓展學生知識空間和激發學生學習興趣。在一些實踐性較強的課程中，比如農學、林學等相關課程，學生通過實地參觀學習可以獲得直觀的體驗與真實的感受。當前農業、林業與物聯網技術正逐漸密切結合，建立相應的農業物聯網和林業物聯網基地。通過在學校開展基于物聯網技術的應用實踐活動，讓學生了解學習當前的先進測量技術和傳感技術，使得學生密切關注物聯網技術在實際應用的發展動向。
五、在現代教學中應用物聯網技術的重要意義
1.有利于建立全面和主動的教學管理體系
當前大學校園的學習環境相對比較寬松，學生時間較自由，利用物聯網技術可以實現教師和學生的無縫連接。教師可以使用RFID隨時了解學生的情況，學生也可以通過RFID隨時與教師建立聯系。同時，利用物聯網技術可以有效完善教學管理的組織、評價和考核系統，從而建立全面的教學質量保障和監控體系。
2.有利于構建智能的教學科研環境
利用物聯網技術無所不在的特點和信息完整與可靠傳輸特性，可實現教學環境的真正交互。物聯網技術為實驗教學提供了一個共享的、安全的、智能化的實驗教學環境。徹底改變現行多媒體教學單一化、實驗過程模擬化、實驗效果抽象化的弊病。
3.有利于創新教學模式的開展
基于物聯網技術的教學模式更具開放性和創新性。當前基于互聯網的教學模式是單向輸出，而基于物聯網技術的教學模式具有互動交互性，更能吸引學生參與和激發學生深層思考。物聯網技術將教學模式從多媒體技術支持拓展到全空間全方位的開放模式，有助于培養學生創新能力。
4.有利于創新人才的培養
將物聯網的技術方法、產品運用到教與學的過程及資源的設計、開發、利用、管理和評價中，改進創新型人才培養的模式，提高學生的創新精神及能力，讓未來學習充滿智慧，探討物聯網對創新教育模式的教學研究，擴充對新時期大學生創新模式教育的理論研究。物聯網技術與創新教育模式研究互為促進，在思考物聯網技術對教學模式創新研究的探索過程中，也會為物聯網技術的應用提供新的方向，拓展物聯網技術的應用領域，并最終會形成一支服務于創新人才體系的應用體系，這同樣具有重要的理論意義。
六、結束語
本文首先介紹了物聯網技術的發展和特征，物聯網技術的不斷發展為現代教育教學模式的創新提供了新的契機。本文主要研究了物聯網技術在創新教育模式中的應用，作為一項新技術應用，設計了物聯網在教學中的若干應用模式，給出了物聯網與課程整合的想法。物聯網技術在現代教學模式中的應用具有重大的意義，有利于建立全面和主動的教學管理體系，有利于構建智能的教研環境和有利于重構創新、開放的教學模式。但是，物聯網在創新教育中的應用研究才剛剛開始。隨著應用的深入，物聯網在創新教育培養中的研究將會逐步深入。
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關鍵詞：ZigBee；智能化；照明
中圖分類號：G712 文獻標識碼：B 文章編號：1002-7661（2016）15-337-01
物聯網的城市照明無線監控系統設計技術路線，依賴于電力載波通訊組網， GSM短信控制，ZigBee技術，Z-STACK協議等物聯網技術。能有效降低成本，克服載波通信不可換相缺點，保障無線通訊的可靠性。該系統能實現實時采集數據，故障分析，發送短信到管理員手機上。可根據不同類型的燈光控制要求，把城市路燈、景觀燈和裝飾燈分成多個監控區，設置不同的節能監控方案，實現公共照明的智能化運行。本系統的研究重點是整體解決方案，在提出有效的整體解決方案的基礎上，基于校內樓宇照明系統搭建試驗原型，驗證系統的性能。
一、系統組成
本系統用于采集城市特定區域的光信號，并按指定策略控制相應照明設施動作。系統由監控中心和數據采集點組成，通過三層交媾智慧系統實現。其硬件組成包括燈組、光強采集節點、燈控制節點、ZiggBee-Wifi網關等硬件系統實現，將硬件系統編寫相應的程序實現控制，需要網絡傳輸平臺作為傳輸保障，運行數據庫服務器上的采集服務軟件，運行PC上的Web軟件。系統結構框架如圖1所示，將路燈節點設置路由器，各街頭設置協調器節點，將協議植入各節點，各個節點信息傳送到路由器，路由器通過Zigbee網絡再繼續上傳信號到PC機，再到監控中心，從而實現路燈智能控制。
二、系統功能
（1）節點添加、編輯、刪除功能；節點可以隨時增加和減少，并不能影響系統的正常運行。
（2）節點的管理通過GIS電子地圖，直觀顯示和查找，某區域可以任意放大和縮小，終端設備可以查詢、標識、記錄等。
（3）節點的分級管理，管理中心可以對所有設備進行分區域管理。
（4）節點的狀態監控功能，管理中心可以查詢設備的工作情況，了解設備的運行情況，能遠程維護和升級設備。
（5）數據分析功能：能提供有效的專家數據庫系統，對設備運行狀態進行統計、分析，實時預警和報警。
三、可行性分析
關鍵技術：
數據采集技術：基于Cortex M3、TI CC2431的數據采集點設備應滿足多任務處理需求及低功耗設計，以便實現組網、控制等多種功能、保證有效降低成本。
節點組網技術：采用Mesh組網技術，基于ARM11構建WSN網關系統，利用自主開發的通訊協議實現動態組網，保證高可靠性、高穩定性需求。
數據傳輸技術：整個系統需提供多種工作模式，如Internet、WiFi、3G或GPRS等，保證各數據采集點設備能實時、有效、可靠接入監控網絡，實現數據采集點設備、WSN網關、數據中心的數據快速、準確同步。
數據采集點設備供電技術：為達到節能、降耗的目的，數據采集點最好能保證不增加城市照明的額外功耗，采用太陽能供電+市電供電是保證在節能的同時提高可靠性的有效方式，因此應采用MPPT算法開發高性能、長壽命太陽能電池組件，滿足數據采集點供電需求。
數據處理技術：應開發基于GIS及大型數據庫的監控中心軟件，提供智能分析及人性化交互功能，保證能對整個照明系統進行實時監控。此處的關鍵技術包括GIS技術、專家數據庫系統。
可行性分析：作為物聯網的載體之一，本項目涉及了無限傳感器網絡、移動通信與計算機網絡、軟件技術等多門學科，需要多領域技術人才才能完成。項目組通過與電子科技大學、重慶四聯光電技術有限公司、成都道惟爾科技有限公司的緊密合作，在物聯網的多項應用技術上取得了一定成果，已具備開發基于ARM9系統的無線傳感器網絡網關系統、基于TI公司ZIGBEE技術方案的無線傳感器網絡節點、無線傳感器網絡系統接入通訊基干網的通訊協議等技術水平，并推出了一定的實用型產品，在業界具有領先技術水平。
學院已建有嵌入式實訓室，具備了網關系統開發條件。新建的智能電子實驗室則以面向物聯網的實驗、實訓和科研為目標，在投入使用后，能為本系統提供足夠的實驗條件保障。該系統全面培養學生物聯網系統規劃設計、部署調試、運行管理、應用開發等方面的關鍵技能和職業素養。
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關鍵詞：物聯網；射頻識別技術；實驗設備；智能管理
中圖分類號：TP393文獻標識碼：A文章編號：1009-3044(2012)03-0693-02
A Study on the Intelligent Management System of the Experimental Equipment Based on RFID Technology
SHAO Xiao-qiang,WU Jun-qiang
( School of Mathematics, Physics and Information Engineering, Jiaxing University, Jiaxing 314001,China)
Abstract: This article first elaborates the existing problems in the college laboratory equipment management, and then introduces RFID and RFID technology, RFID technology is put forward the construction of the college laboratory equipment management system based on RFID technology and finally analyses the corresponding application effect.
Key words: RFID radio frequency identification technology; experimental equipment; intelligent management
人才培養、科學研究、服務經濟社會發展、文化傳承創新是高校的四大職能。實驗室是高校人才培養的重要保障，是科學研究的主要基地，是社會服務和文化傳承創新的主要場所。隨著中國高等教育事業的快速發展，高校的實驗室得到了跨躍式發展，實驗室設備的數量和檔次都有了極大的提升，那么設備的智能化管理就顯得越來越重要。如何利用新技術加強設備的管理和使用，使其充分為教學實驗、科學研究服務，就成為各高校在實驗設備管理中急需解決的一個重要問題。
1目前高校實驗設備管理存在的通用問題
目前全國各高校的實驗設備管理基本還是采用傳統管理方式，大多是采用設備卡片或紙制標簽，通過手工方式管理。傳統的設備標簽只能表示設備的名稱、型號、規格、購期等信息，而且標簽很容易脫落，幾乎每年都要重新制作標簽。這樣會加大設備管理人員的工作量。另外，依靠手工管理，效率低，容易錯，設備標簽更新困難，不方便使用計算機軟件管理，更難做到使用物聯網技術進行動態跟蹤管理。雖然有些高校嘗試采用新的方法，但結果都不盡人意。具體問題歸納為如下幾點：
1)管理手段跟不上，造成重復購置設備。學校各二級學院在購置實驗設備時對所要采購的設備調研不夠，對設備的功能沒有進行深度了解，對整個設備的利用率沒有充分考慮，僅僅根據某門課程實驗或一個科研項目的需要而定。這樣勢必會造成所選設備功能不齊全，很難做到設備共享，進而導致設備的重復購置。
2)不能對實驗設備實時查詢、動態跟蹤監管和安全監控，導致設備丟失時有發生，給學校教學帶來嚴重影響，造成不必要的損失。
3)建立和管理臺帳繁瑣。新采購的實驗設備入賬每次均要通過大量的手工操作進行分類登記，工作繁重，而且容易出錯。
4)設備帳物卡清查工作不具備智能化。根據實驗設備管理規定每年要對設備等資產進行清查，清查時要花大量的人力物力進行帳物卡的核對，費時費力，效率低下、出錯率高。
5)大型儀器設備的許多技術參數和配置信息很難管理。參數和信息記錄在數據庫表或者電子文檔里面，系統實施或維修需要時，查詢和變更很麻煩，大大降低了工作效率，增加了維護維修成本。
2物聯網和射頻識別技術
物聯網是通過射頻識別技術、紅外感應器、全球定位系統、激光掃描器等信息傳感設備，按約定的協議，把任何物品與互聯網相連接，進行信息交換和通信，以實現對物品的智能化識別、定位、跟蹤、監控和管理的一種網絡。它具有普通對象設備化、自治終端互聯化和普適服務智能化3個重要特征。基于RFID的物聯網是指將現實世界中所有物品通無線射頻識別等傳感設備與互聯網連接起來，實現對這些物品的智能化識別和管理。
RFID技術是一種非接觸的自動識別技術，其重要原理是利用射頻信號和耦合傳輸特性，實現對被識別物體的自動識別。最基本的射頻識別系統由三部分組成：標簽、閱讀器和天線。在射頻識別的實際應用中，電子標簽貼在物體上，當貼有電子標簽的物 體通過其可識別范圍時，閱讀器會自動以無接觸的方式將標簽中的信息讀取出來，實現自動識別物體或自動收集物體標志信息的功能。在基于RFID技術的智能型實驗設備管理系統中，還要利用中間件、計算機、網絡等設備完成識別系統的管理。
3基于物聯網RFID技術的高校實驗設備管理系統的構建
高校實驗室種類多，實驗設備分布范圍廣。實現物聯網最根本的目的是實現高效率科學化管理，實驗實管理人員在辦公室通過網絡就能監控所有設備，減輕人力、物力、財力的投入，提高工作效率、管理水平和管理效能，真正實現實驗設備的精細化管理，提高實驗設備管理的速度和準確性，使各種設備管理能真正落到實處。系統的設計是結合嘉興學院實驗室實際情況，充分利用物聯網技術和校園網平臺，通過采用智能算法來優化各個子系統中的目標函數，從而提高設備管理和維護的水平，促進實驗儀器設備的智能化與網絡化管理進程。
3.1系統結構設計
基于物聯網RFID技術的高校實驗設備管理系統包括:服務器，管理機、RFID標簽、固定式或移動式讀寫器，中間件，實驗設備管理系統等。其中服務器是整個實驗設備管理系統的核心部分，它主要包括實驗室信息和實驗設備信息等數據庫。管理機通過設備管理系統對實驗設備進行智能化管理。RFID標簽用于提供實驗設備識別的唯一編碼，記錄實驗設備信息。固定式讀寫器用于實驗設備的定位及跟蹤，手持式讀寫器主要對分散、小型實驗設備信息進行采集以及實驗設備變動或清查時使用。RFID中間件為是讀寫器和設備管理系統提供接口。實驗設備管理系統實現設備數據的維護和管理。
3.2軟件設計
基于物聯網RFID技術的高校實驗設備管理系統采用B/S結構，數據統一存放在實驗中心服務器，各實驗室通過瀏覽器對自己實驗室的設備進行管理。在系統開發過程中，采用模塊化設計，這有利于各功能的完善性及可擴充性。系統的設計根據需要分為四個模塊，充分實現驗儀器設備的智能化與網絡化管理。
3.2.1設備管理模塊
該模塊主要為各學院實驗中心使用，是整個系統的基礎部分，它包含了以下幾個功能模塊:實驗設備入庫、實驗設備驗收、大型儀器設備管理、設備變動管理。設備管理模塊的使用是通過管理員權限設置后，各實驗中心進入各自的設備管理模塊，實時通過網絡對新購實驗設備辦理入庫登記手續，設備管理員進行設備驗收審核后，等待實驗室與設備管理處領導確認通過后，錄入的數據會自動加入到設備數據庫中，實驗中心可以自行打印入庫驗收單以便辦理設備財務報銷手續。大型儀器設備管理和管理機主要實現對現有設備的實時查詢、監管和安全監控（通過手機、ipad等終端實現遠程報警）。實驗設備如需變動，各實驗中心可通過設備變動管理模塊向實驗室與設備管理處提交變動申請，等待實驗室與設備管理處核實后實時辦理相關手續。
圖1系統運行效果圖（設備入庫）
3.2.2數據管理模塊
該模塊是主要包含：查詢、數據上報、報表、對帳4個功能模塊，是核心部分。在開發系統中，采用了智能算法來優化系統中的目標函數，利用數據挖掘來提高數據的處理效率。
3.2.3系統維護模塊
該模塊是主要包括：系統初始化、系統設置、數據庫管理、實驗室管理、用戶管理、數據備份6個功能模塊，是關鍵部分。系統維護模塊主要是針對設備數據庫的管理，同時包含了人員的注冊授權等。數據備份模塊，可避免因為計算機病毒或網絡攻擊等原因使系統遭受破壞，從而保障系統的及時恢復和安全運行。
3.2.4信息管理模塊
該模塊主要包含：技術討論、意見反饋、信息、相關制度、辦事流程5個功能模塊。
4使用效果分析
使用基于物聯網的智能型實驗設備管理系統，實現了設備動態跟蹤管理，真正實現24小時的無間歇監控。實驗設備的基本數據、實驗過程、實驗設備的全生命周期以及設備的安全監控做到了全過程、全方位的系統管理，并實現了遠程管理。減輕了實驗設備管理人員的工作量，有效增強了實驗室與設備管理處和教務處等相關職能部門的管理能力，從而提高了工作效率、提高了設備利用率、節約了設備采購成本、增強了管理水平。
1)相關領導通過本系統，很容易掌握全校各實驗中心的使用情況及設備資產情況，進一步加強實驗設備的調控性，解決實驗設備的重置與閑置。同時對申報的新建項目、改擴建項目的審批、決策提供科學可靠的依據。
2)當設備的配置發生改變化時，用手持式讀寫器將很方便地完成修改電子標簽的內容，同時新的信息可自動發送到服務器完成數據的更新，實時保持標簽內容和數據庫記錄的一致性。
3)打破原來大規模、定期的實驗設備等固定資產清查工作，轉化為實時監測，定期或不定期地進行清查盤點。實驗室人員通過網絡可以在辦公室實時檢測所有設備的位置和完好情況，有效地加強了實驗設備等資產的監督，保證了學校固定資產的安全。
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關鍵詞：物聯網工程；實踐教學體系；模塊化；課程群
中圖分類號：G642；TP39 文獻標識碼：A 文章編號：2095-1302（2017）01-0-03
0 引 言
物聯網工程專業是教育部為服務國家戰略性新興產業而開辦的新型專業[1]，自2010年起，國內已先后有700多所高校開設了物聯網相關專業[2]。經過6年的教學實踐，物聯網工程專業在課程設置和人才培養模式上取得了很大進步，但現階段物聯網工程專業的畢業生還無法滿足物聯網產業的發展需求，大部分畢業生只能支持產業的初級工作，而能夠勝任物聯網規劃設計、開發和管理等方面的創新型工程應用人才十分緊缺。高校仍然處在物聯網教育的初級階段，人才培養體系不夠完善，特別是實踐教學環節還比較薄弱。本文針對物聯網工程專業教學中存在的問題，根據物聯網的知識體系結構和信陽師范學院物聯網工程專業培養方案，以培養滿足物聯網產業發展所需要的創新型應用人才為目標，提出一套基于模塊化的物聯網工程專業的實踐教學體系。
1 物聯網工程專業教學存在的問題
目前物聯網工程專業教學主要存在以下問題：
（1）沒有形成系統化的課程設置體系，課程多而不精。由于物聯網工程專業是一門多學科交叉專業，很多高校在課程設置上求全不求精，學生畢業后盡管知識面較廣但無一技之長。
（2）各課程自成體系，教師只注重相關知識。
（3）實驗教學模式單一，大部分實驗還只停留在單門課程的驗證性實驗上，缺少本門課程內容的講解，很少涉及課程間的相互聯系，學生很難全面、系統的掌握與物聯網相關課程相互融合的綜合性實驗，學生綜合知識運用能力差。
（4）缺乏有實際開發經驗的教師。高校教師的來源主要是高校應屆畢業生，缺乏企業工作驗和工程實踐開發經歷。
2 物聯網工程專業實踐教學體系模塊化的意義
教學模塊是圍繞特定主題、特定技能訓練所開展教學活動的組合[3，4]。模塊化根據專業知識體系結構和人才培養目標，把內容聯系緊密、內在邏輯性強、屬同一技能范疇的課程作為一個模塊來開展教學。對物聯網工程專業的學生而言，實踐教學體系模塊化具有十分重要的現實意義。
2.1 優化課程體系結構，提高實驗課程教學質量
由于物聯網工程專業是一個多學科交叉專業，涉及計算機、電子、通信、自動化等學科[5]，目前專業指導思想不明確，課程規劃繁雜，很多課程之間教學內容重復，課程特色不夠鮮明，開課次序不合理，導致課堂效率低下，實驗內容單一，部分內容重復，達不到通過實驗提高學生知識運用能力、動手能力和創新能力的目的。而模塊化實踐教學將針對某一特定主題、技能開展教學活動，同一模塊內任課教師構建教學團隊，明確各門課程的教學任務，體現課程特色，整體優化教學體系，避免課程之間開課次序不合理、前后不銜接、內容重復等問題，提高實驗課程教學質量。
2.2 口徑寬與能力專相結合，培養個性化人才
從物聯網工程專業培養目標來看，要求學生掌握電子技術、傳感器技術、網絡通信技術、計算機技術等眾多實用技術，但受到教學總課時與學生精力、興趣愛好等方面的限制，學生很難全面掌握物聯網相關技術。而模塊化實踐教學可以根據學生的興趣愛好、就業方向，提供個性化實踐教學，著重培養學生在某一方面的實踐能力和創新能力，使學生畢業后有一技之長，提高學生的就業競爭力。
2.3 促進教師從“單師型”向“雙師型”轉變
目前高校教師主要來源于高校應屆畢業生，盡管這些教師具有較高的學歷，理論基礎扎實，但缺乏企業工作經驗，實踐操作能力相對薄弱，大部分老師只有教師資格證，沒有工程師資質。而開展模塊化實踐教學，教師必須提高自身的實踐操作能力和項目開發能力，促使教師到企業學習、進修，促進教師從“單師型”向“雙師型”轉變。
3 物聯網工程專業實踐教學體系模塊劃分的依據和原則
實踐教學體系模塊化并不是把物聯網工程專業的課程按照相近程度進行簡單劃分，這是一項系統的工程，必須遵循一定的原則才能制定系統、科學、可操作的實踐教學體系。在劃分模塊時，要遵循以下原則：
（1）系統性原則。系統研究物聯網知識體系架構，從“物聯網”系統的角度來劃分模塊。
（2）實用性原則。制定出的實踐教學體系要具有實用性、針對性和高效性。在劃分模塊時，要分析每門實驗課程的特色及實驗應達到的目的和要求，注重同一模塊內課程間知識的滲透、融合與前后銜接關系，強化學生的知識綜合運用能力、實踐能力和創新能力。
（3）遵循教育教學規律。實踐教學要符合教育教學規律，循序漸進，從認知實踐教學到專業技能實踐教學，再到綜合性創新性實踐教學，逐步提高學生的動手能力。
（4）符合學校實際情況。要根據學校師資力量和學校實驗室條件來制定切實可行的實踐教學體系。
4 實踐教學模塊的劃分
在劃分模塊時，必須深入研究物聯網體系結構，理清各層所包含的主要技術及各層之間的關系。物聯網是指通過傳感器、射頻識別等信息傳感設備，按約定的協議把任何物體與互聯網連接起來，進行信息交換和通信，以實現智能化識別、監控和管理的一種網絡，其主要特征是通過傳感器、射頻識別等方式獲取物質世界的信息，通過互聯網、移動通信網等網絡進行信息的傳送與交互，采用智能計算技術對信息進行分析處理，提高對物質世界的感知能力，實現智能化決策和控制[6]。物聯網的體系結構可以根據信息生成、傳輸、處理和應用劃分為感知層、網絡層、數據處理層和應用層[7，8]。依據物聯網知識體系結構、信陽師范學院物聯網工程專業培養方案和教育教學規律，把物聯網工程專業的實踐教學體系分為認知實踐教學模塊、程序設計與算法分析實踐教學模塊、感知層實踐教學模塊、網絡層實踐教學模塊、數據處理層實踐教學模塊和應用層實踐教學模塊。
4.1 認知實踐教學模塊
認知實踐教學模塊主要包括計算機引論和物聯網導論這兩門課程的實踐教學。該模塊實踐教學的目的是讓學生掌握計算機硬件、軟件、計算機網絡、物聯網的組成及相關技術，明確各專業課程的意義和相互聯系，為后續學習打下堅實基礎。實踐教學主要將教師演示與學生操作相結合，讓抽象的理論通過實驗演示變得形象，讓學生動手操作以激發學生的求知欲。計算機技術是物聯網技術的基礎，在講授計算機引論時，應增加物聯網的相關知識，既完善了計算機引論的知識體系，又為學生學習物聯網導論打下堅實的基礎。例如在演示計算機硬件組成時，可以增加對單片機、ARM芯片的講解和演示；在做操作系統實驗時，增加嵌入式操作系統的實驗。物聯網是計算機技術的一個典型應用，在講授物聯網導論時，要復習計算機引論相關內容，把兩門課程中的相關內容進行分析、對比，不僅可以加深學生對知識的理解，而還以激發學生思考問題。通過這兩門課程的學習，讓學生明白計算機科學與技術專業和物聯網工程專業的聯系與差別，有利于學生的學業規劃和職業規劃。
4.2 程序設計與算法分析實踐教學模塊
程序O計與算法分析實踐教學模塊主要包括C語言程序設計和數據結構這兩門課程的實踐教學。該模塊的實踐教學目的是讓學生掌握C語言、數據結構和算法設計等知識，著重提高編程能力和算法分析與設計能力。C語言程序設計實踐教學從基礎語法知識開始，逐步引入經典、有趣且與日常生活聯系緊密的案例，引導學生從解決問題出發，學習編程知識，并培養學生的編程思維，提高學生的編程興趣和編程能力。數據結構主要讓學生掌握經典數據結構的邏輯結構、物理結構及相關算法實現，重點是數據的組織結構和算法實現。
4.3 感知層實踐教學模塊
感知層主要負責信息的采集和短距離傳送，是物聯網系統的核心層。我校針對感知層開設的課程有電子線路、數字邏輯、計算機組成原理、微機原理與接口、嵌入式系統、信號系統、傳感器技術、無線傳感網絡、數據采集技術、射頻識別技術、ZigBee技術等課程。本模塊實踐教學課程多，開課時間跨度大，且課程間知識聯系緊密，所以實驗教學內容一定要注意課程間的聯系。依據課程間的相互關系，該模塊實踐教學可以細分為硬件課程群和數據采集課程群。
4.3.1 硬件課程群
該課程群包括電子線路、數字邏輯、計算機組成原理、微機原理與接口和嵌入式系統5門課程，主要使學生掌握計算機硬件系統的結構和工作原理，使學生具有計算機系統硬件開發能力和針對具體硬件進行軟件開發的能力。該課程群的實驗教學不僅加深了學生對理論知識的理解和鞏固，還能激發學生的學習興趣，提高學生的動手能力，培養學生的創新意識，為以后的學習和工作打下堅實基礎。目前，我校該課程群的實驗采用“軟件設計與仿真”和真實的硬件開發平臺相結合的方式。軟件設計與仿真實驗主要是加深學生對理論知識的理解和運用，真實的硬件開發平臺主要提高學生的動手能力和調試能力，這兩種形式虛實結合，相輔相成，各有優勢。
4.3.2 數據采集課程群
該課程群包括傳感器技術、信號與系統、RFID技術、ZigBee技術、無線傳感網絡技術、數據采集技術等課程，主要讓學生掌握傳感器的基本原理、信號處理、數據采集、無線通信及組網技術等，使學生具有設計和開發數據采集系統的能力。目前，我校以北京奧爾斯科技股份有限公司開發的物聯網創新實驗箱為平臺，依次開設有CC2530基礎實驗、傳感器及控制器模塊實驗、ZigBee無線網絡通信實驗和嵌入式網關實驗，通過這4部分的實驗，逐步提高學生的動手能力和創新能力。
4.4 網絡層實踐教學模塊
網絡層主要負責信息的傳輸。該模塊的內容使學生能夠清晰地認識信息傳輸的過程、原理和應用，從而使學生能根據實際需要選擇合適的通信方式構建物聯網網絡。我校針對網絡層開設的課程有通信原理、計算機網絡原理、TCP/IP協議分析、物聯網組網技術和網絡信息安全技術等課程。首先需要學習通信原理課程，主要內容有與信號相關的基礎知識、模擬傳輸、數字基帶傳輸、基本的數字頻帶傳輸、模擬信號數字化與PCM、信號空間分析與多元數字傳輸、現代數字傳輸技術、多用戶與無線通信、信息論基礎以及糾錯編碼等內容，使學生掌握通信的基本原理；其次，通過學習計算機網絡原理、TCP/IP協議分析等課程，使學生認識信息傳輸的實現機制和具體技術；然后學習網絡信息安全技術等課程，使學生了解信息傳輸中應該考慮的實際問題；最后，通過物聯網組網技術課程的學習，使學生能夠構建可行的通信網絡，同時能夠使學生把所學的知識貫穿起來，并在實踐中加以應用。
4.5 數據處理層實踐教學模塊
數據處理層對網絡層傳輸來的海量數據進行存儲、處理和智能決策服務等。通過該模塊的學習使學生掌握物聯網工程中數據處理的基本過程、工作原理和主要方法，并利用這些知識對典型物聯網應用領域提出具體的數據處理方案。我校針對數據處理層開設的課程有云計算、物聯網數據處理技術、數據挖掘、人工智能等課程。通過云計算課程的學習使學生熟悉當前常用的海量數據存儲方案和并行計算框架；通過物聯網數據處理技術課程的學習，使學生掌握常用的采集數據的預處理方法，確保采集數據的有效性；通過數據挖掘和人工智能課程的學習，使用相關知識能夠在大量采集的數據中發現有價值的規律并加以驗證，最后，將發現的有價值的規律應用到實踐中，產生實際的應用價值。
4.6 應用層實踐教學模塊
應用層主要為用戶提供良好的解決方案。我校針對應用層開設的課程有數據庫技術、操作系統、Linux操作系統、Java語言、網絡編程技術、移動軟件開發技術等課程，主要讓學生掌握數據庫技術、操作系統原理、網絡編程技術和移動軟件開發技術，能根據實際需求設計并實現高效、可用的物聯網應用層軟件。在前述各模塊的基礎上，該模塊教學過程以典型應用驅動的方式開展。以當地水質檢測、茶葉種植場所的土壤養分監控為例，使用Java語言，基于Linux操作系統和MySQL關系型數據庫，以Browser/Server架構為指導，實現此類型的物聯網典型應用，用戶可以通過移動設備方便、快捷地使用這些系統。通過該模塊的實踐教學，最終使學生將所學知識運用到實踐中，讓學生深刻體會到實踐在學習中的重要性，從而提高他們學習和從事研究的興趣。
5 模塊化實踐教學體系實施方案
為了達到模塊化實踐教學目的，必須遵循教學規律，制定由淺入深，循序漸進的實施方案，整個實踐教學過程大體按照認知實踐教學模塊、程序設計與算法分析實踐教學模塊、感知層實踐教學模塊、網絡層實踐教學模塊、應用層實踐教學模塊和數據處理層實踐教學模塊的次序開展。由于每個模塊包含多門課程，各模塊之間開課時間有部分重疊。為進一步提高學生的動手能力和綜合知識運用能力，在大四上學期根據學生興趣和就業方向開展有針對性的C合性實踐教學，使學生具有一技之長。具體實踐教學體系如表1所列。
6 結 語
物聯網工程專業是集計算機專業、通信專業、自動化專業為一體的交叉學科，是一個典型的基于工程應用的學科。因此，實踐教學對人才培養質量起著至關重要的作用。本文針對目前物聯網工程專業教學存在的問題，提出一套基于模塊化的物聯網工程專業實踐教學體系。該實踐教學體系有以下優點：
（1）層次清晰。從認知教學到專業技能模塊教學，再到綜合性實踐教學，由淺入深，由易到難，層次清晰，環環相扣。
（2）教學目標明確。通過系統化的分析方法將物聯網工程專業的眾多課程分為6個模塊來開展實踐教學，每個模塊教學目標明確，著重強化學生的動手能力和綜合應用能力，提高實踐教學的效果。
（3）人才特色鮮明。除認知實踐教學模塊外，每個實踐教學模塊都對應了物聯網工程專業的一個就業方向，學生可以根據自己的興趣，加強該模塊的學習和實踐開發，使學生具有一技之長。經過多年教學實踐表明，該方案科學合理、切實可行，教學質量得到顯著提高。
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