高校物联网实验室建设初探总结.ppt

高校物联网实验室建设初探 2011.04.25 主要内容 1 1 2 2 3 3 物联网专业实验室建设解决方案举例物联网专业实验室建设解决方案举例 物联网专业实验室内容、架构分析物联网专业实验室内容、架构分析 物联网专业实验室需求分析 物联网的产业链条涉及传感器、芯片、设 备制造及软件应用等行业，将拉动各国经 济的发展 作为新一轮的信息技术革命，物联网已经 上升为国家战略，温总理曾在2011政府工 作报告中指示：促进物联网示范应用 高校作为培养高层次人才的“主战场”，应 针对性地设置“物联网工程”相关专业，有 目标地培养“物联网工程”专门人才 物联网的广阔前景引起了产业链上各行业 的青睐，我国已有60多所高校设置了本科 物联网专业，有些学校的物联网专业已招 收2届本科生了 物联网的战 略需求及人 才培养需求 使实验室建 设迫在眉睫 建哪些？ 如何建？ 1.1 物联网实验室建设的迫切性 物联网专业实验室需求分析 物联网专业特点 物联网专业培养要求 物联网实验室建设目标 物联网专业实 验室需求分析 物联网是典型的交叉学科，涉及电子、计算机 、测控与通信等多领域相关专业知识 物联网专业培养的人才，不仅要掌握传感器、 微处理器、嵌入式技术和相应的软件技术，还 要掌握无线通讯、高频设计、低功耗、无线传 感网络以及3G无线网络设计等最新技术 物联网不同于其它专业，是现有信息技术综合集 成化的产物，它的呈现形式是“一个实际落地的 应用系统” 物联网专业特点 1.2 物联网专业实验室需求分析 物联网专业应用的多样性，要求我们必须培 养宽口径人才 要重视基础训练，同时，要求培养应用系统 综合开发能力 物联网应用性非常强的学科，仅传授技术是一 定不够的，一定要立足实践，从应用入手，要 落地 物联网专业培养要求 1.2 物联网专业实验室需求分析 1.2 物联网专业实验室需求分析 实验室建设应重视基本应用开发能力培养 实验环境能培养学生对实际物联网应用项目的 整体把握的能力 有条件的建立宽泛实验环境，增加学生选择的 机会，鼓励创新精神 物联网实验室建设目标 主要内容 1 1 2 2 3 3 物联网专业实验室建设解决方案举例物联网专业实验室建设解决方案举例 物联网专业实验室建设方案分析物联网专业实验室建设方案分析 物联网专业实验室建设需求分析 物联网物联网 实验室实验室 生产实习专业群认识 u基础课程实验 u课程设计 竞赛活动 毕业设计 科研创新 2.1 物联网专业实验教学环节分析 2.1.1 新生认识专业群 新生入学后需要了解自己选择的专业新生入学后需要了解自己选择的专业 其它专业的经验：通常的做法是参观专业实验室或以其它专业的经验：通常的做法是参观专业实验室或以 PPTPPT的形式向学生展示专业的发展史及其对人类生活的形式向学生展示专业的发展史及其对人类生活 的影响，使学生获得对自己专业的初步认识的影响，使学生获得对自己专业的初步认识 物联网专业是新生事物物联网专业是新生事物，专业发展历史很少，还没有规，专业发展历史很少，还没有规 模成功的应用案例模成功的应用案例。使新生了解物联网专业需要新的使新生了解物联网专业需要新的解解 决方案：决方案： 根据学校所处行业特点，建立特定行业的物联网根据学校所处行业特点，建立特定行业的物联网 “ “综综 合演示实训中心合演示实训中心” ” 通过参观物联网综合演示实训中心，通过参观物联网综合演示实训中心，“ “观看后思考观看后思考” ”， 使学生获得对物联网专业及其应用的整体使学生获得对物联网专业及其应用的整体认识，激发认识，激发 学生对自己专业的兴趣学生对自己专业的兴趣 观与思同在 2.1.2 生产实习 其他专业的经验其他专业的经验 通常带领学生到工业生产现场进行参观见习，使通常带领学生到工业生产现场进行参观见习，使 学生了解必要的专业生产知识和专业管理知识，学生了解必要的专业生产知识和专业管理知识， 获得对本专业相关行业领域较深刻的感观认识获得对本专业相关行业领域较深刻的感观认识 新兴的物联网专业新兴的物联网专业 可供学生去工业生产现场进行参观见习的机会很可供学生去工业生产现场进行参观见习的机会很 少少。 需要新的物联网专业实习解决办法：需要新的物联网专业实习解决办法： 建立建立 “ “ 物联网综合演示实训中心物联网综合演示实训中心 ” ” 让学生让学生 “ “ 体验实践体验实践 ” ” 利用地方政府建立的物联网示范基地利用地方政府建立的物联网示范基地 学校自建或者校企合作共建实训中心学校自建或者校企合作共建实训中心 观与思同在 2.1.3 专业基础学习学与做同行 物联网专业工程性更强，对培养人才的动手能力物联网专业工程性更强，对培养人才的动手能力 有较高要求，因此，需要加强实践教学环节有较高要求，因此，需要加强实践教学环节 建议一建议一：完善丰富专业基础教学实验室完善丰富专业基础教学实验室，满足，满足多多 样样化化需求需求 建议二建议二：丰富课程设计的综合实验内容丰富课程设计的综合实验内容，设计制，设计制 作课程设计套件，如果指导教师时间紧，可以采作课程设计套件，如果指导教师时间紧，可以采 用第三方的提供的产品方案用第三方的提供的产品方案 谚语： “我听到的会忘掉，我看到 的能记住，我做过的才真正明白” 竞赛对校内课程体系改革有推动 ，它进一步开发了学生的创新意 识和能力，为更新教学内容和方 法提供了实践的平台。 竞赛对“创新”、“理论付诸实践” 、“团队合作”三个方面的有积极 的帮助 促进学校的基础知识教育和提高 学生综合能力 2.1.4 学科竞赛促进增长 参加全国大学生电子设 计竞赛，它涉及了很多 物联网基础内容，从发 展趋势看，后期也会有 物联网方向相关的题目 组织开展校内或基础单 科竞赛，普及受众面， 例如单片机应用竞赛、 zigbee芯片应用竞赛 组织开展创意型竞赛， 学生自己命题，时间适 当延长，先交论文，后 评作品，类似挑战杯 指导力量不足 学生作为主体 参与的科研活动 ，往往离不开教 师的指导； 激烈的竞争环 境使教师教学科 研任务繁重，难 于抽出太多时间 为学生提供高质 量的指导 科研载体有限 场所、设备有 限 可以参考的、 规范的创新流 程和技术文档 少 可以借助的技 术支持力量少 解决方案解决方案 - 教师去公司参加培训， 工程师来校园开展讲座 、培训； - 建立完善的应用实训 中心，丰富实训项目 软、硬件资源； - 加快开放性实验室建设 - 先开展微创新，再实 施创新 2.1.5 科研创新 典型问题 科技成就梦想 创新引领未来 谚语：学书不比临古人，必堕恶道 实训项目的要求 典型的项目最好来自业界，且高于业界 有规范的功能规格书，设计文档、实习题目的源代 码供学生临摹，在此基础上进行学习、变化、创新 既能培养良好的物联网工程师职业素养，又能培养 学生的创新能力，减轻教师负担 教师可以通过参考源代码快速掌握项目核心内容以 及系统功能的实现过程，便于在指导学生进行实践 活动 微创新临摹业界成熟实训项目 其他专业的经验其他专业的经验 学生参与教师的科研项目、完成教师自拟的题目学生参与教师的科研项目、完成教师自拟的题目 或者到企业做毕业设计或者到企业做毕业设计 新兴的物联网专业新兴的物联网专业 新事物、专业经验积累不足、项目案例少新事物、专业经验积累不足、项目案例少。 物联网毕业设计可行、高效的解决方案是：物联网毕业设计可行、高效的解决方案是： 校企合作：校企合作： “ “ 走出去，请进来走出去，请进来 ” ” 建立开放的建立开放的 “ “ 物联网应用实训中心物联网应用实训中心 ” ” 以及以及 “ “ 物联物联 网综合演示实训中心网综合演示实训中心 ” ” 采用实训平台提供的开发流程、规范化文档以采用实训平台提供的开发流程、规范化文档以 及丰富的资料，可以提高毕业设计的效率，缩及丰富的资料，可以提高毕业设计的效率，缩 短毕业生短毕业生到职业化工程师到职业化工程师的差距的差距 2.1.6 毕业设计学与做同行 针对高校的行业特点，建立特 定行业应用的大中型系统实训 中心。提供专业认识、科技创 新、科研、毕业设计等内容 综合演示实训 类 实验内容拓展策略与步骤实验内容拓展策略与步骤 构建通用典型的物联网小型系 统以及中规模应用系统。提供 专业认识、课程设计、科技竞 赛及创新相关的实验服务 应用实训类 提供学科基础课程实验，进行 专业基础、课程设计等专业基 本能力培养 基础教学实验 类 2.2 高校物联网专业实验内容设置 n 传感器实验室 n 单片机实验室 n FPGA实验室 n 嵌入式系统室 n RFID实验室 n 计算机编程实验室 n 计算机网络实验室 物联网 实验室群 综合演示综合演示 实训中心实训中心 基础实 验中心 应用 实训中心 u智能停车管理实训室 u智能农业实训室 u智能建筑实训室 u智能物流实训室 u智能电网实训室 l智能家居系统 l智能安防系统 l智能消防系统 l智能门禁系统 l智能教室系统 l智能校园系统 l智能家校通系统 l实验设备智能管理系统 2.3 高校物联网专业实验室架构 主要内容 1 1 2 2 3 3 物联网专业实验室建设解决方案举例物联网专业实验室建设解决方案举例 物联网专业实验室建设方案分析物联网专业实验室建设方案分析 物联网专业实验室建设需求分析 智能家居实训平台智能家居实训平台 u 温室大棚实训系统 u 停车管理实训系统 物联网基础实验平台 3G实验平台、FPGA实验平台 嵌入式系统、单片机开发实验箱 竞赛、创新实训套件 物联网 实验设备 分类 综合演示 实训类 应用实训 类 基础教 学类 3 物联网实验类型与解决方案 第第2121页页 3.1 综合演示实训中心智能家居 功 能 楼宇对讲、安防 视频监控 室内灯光、窗帘控制 家电控制 家用电器远程操控 访客环境、灾害远程 监控与报警 老人健康监测 家庭能源管理 社区信息查询与服务 融合多种物联网技 术，背景熟悉，适 合各类院校采用。 多个子系统、模块 化，丰俭由人 具有典型物联网整 体解决方案特征 特 点 技术架构 凌阳综合演示实训中心解决方案 涵盖了丰富的物 联网技术 涉及电子技术、传感器技术、单片机、无线传感网 RFID技术、嵌入式网关、中间件、电机控制、计算机 、网络通讯、音视频多媒体技术 物联网理论实际 应用的经典集成 通过网络管理家居设备，如家电、照明、窗帘控制； 指纹身份识别；图像采集与编解码、图像留言；声音 采集与编解码；室内外遥控、定时控制；电话、计算 机远程控制 有众多子系统，适 合综合演示实训 通过多中子系统的实训提升学生的工程实践能力 提高学生对实际物联网应用项目的整体认识与把握 智能家居综合演示实训中心特点 u 60个专业认识、生 产实习体验式实训项目 u 30个课程实习项目 u 10个科技创新项目 u 6个深度开发方案 四个层次的实验，100个大小不 同的项目，方便教师因时施教 高品质的标准化文档 资料，简洁、易读 免费技术支持与服务免费提供凌阳 正版开发工具 u 设计说明书（电路原 理图、程序流程图、安 装测试说明） u 提供体验实践和课程 实习的全部规范源代码 u 凌阳教育对师资提供 专业培训 u 工程师及驻地公司代 表提供快速响应支持 u 支持校企合作 智能家居综合演示实训中心优势 3.2 应用实训中心解决方案 RFID智能 车辆管理 实训系统 智能温室 控制实训 系统 应用实训中心 举例 3.2.1 智能温室控制实训系统需求分析 主要功能 应用物联网技术，通过对影响 植物生长的光照、湿度、温度 等几个重要因素进行实时的智 能化监测和控制，并通过手机 短信通知农户，实现了现代化 低能耗的农业生产 涵盖技术 传感器技术 单片机技术 嵌入式技术 网络技术 传感网技术 自动控制 凌阳物联网智能温室控制实训系统 u系统监测功能 温、湿度、 光照度监测 安防监测功能 视频监测功能 局域网远程访问 GPRS访问 控制参数设定及浏览 显示实时数据曲线 存储显示历史数据/曲线 u 硬件资源 温度传感器 湿度传感器 光照度传感器 红外感应传感器 烟雾探测传感器 噪声/声音传感器 金属探测传感器 超声波测距传感器 u 系统控制功 能 控制风扇散热 控制环境升温 控制空气加湿 实验内容 5个层次 34个进阶实验 因时、因材施教 15个单片机实验 4个温室传感器实验 4个ZigBee 操作系统实 验 5个ZigBee 2006协议栈 实验 5个嵌入式网关实验 1个物联网综合实验 九大实训功能 温、湿度监控功能 控制风扇散热功能 控制环境升温功能 控制空气加湿功能 安防监测功能 光照度监测功能 视频监测功能 局域网远程访问与控制 GPRS网络访问与控制 控制参数设定及浏览 显示实时数据曲线 存储显示历史数据曲线 凌阳物联网智能温室控制实训系统特点 3.2.2物联网RFID智能车辆管理系统 需求分析 身份识别 语音提示 道闸自动控制 信息记录 图像摄取 满位显示 视频监控 ETC无人管理 电子钱包 自动计费 时间显示 Inter网远程访问 手机远程访问 Wifi无线网络技术 RFID技术 嵌入式系统技术 图像处理等技术 语音单片机 传感器信息采集 电机控制 凌阳智能车辆管理实训系统平台 规范的文档资料 开发说明书 组装测试说明 使用说明书 全部规范的源代码 （含单片机、嵌入式、 智能车代码） 可完成 科技创新 竞赛活动 毕业设计 专业认识 拓展可完成 智能交通管理 车牌照识别 无人驾驶车辆 救灾机器人 GPS货车追踪 可完成 车辆检测识别 匝道控制 智能小车功能 自动寻迹 自动蔽障 速度检测 3.3 基础实验中心 Text FPGA 实验平台 双核嵌入 式平台 基础实验 系列设备 物联网 实验平台 电子竞赛 实训套件 单片机 平台 3G技术 实验平台 电子竞赛 实训套件 3.3.1 物联网实验平台需求分析 传感器数 据采集短 距离通讯 网关 查询型应用 智能检索 远程抄表 扫描型应用 手机钱包 ETC收费 控制型应用 农业大棚 路灯控制 监控型应用 物流监控 污染监控 凌阳物联网实验平台方案 硬件资源实验内容 技术支持 与服务 u凌阳教育提供专业 化师资培训 u丰富的资料 u支持校企合作 u工程师及驻地公司 代表提供快速响应 支持 12种传感器 控制执行功能 语音人机交互 自带电源供电 模块化设计 易于扩展创新 5个层次、34个进阶实验 ，因时、因材施教 u15个单片机基础实验 u4个温室传感器实验 u9个ZigBee协议实验 u5个嵌入式网关实验 u1个物联网综合实验 u原创实验指导书 基础实验 课程设计 科技创新 竞赛活动 毕业设计 专业认识 物联网 实验平台 应用拓展 凌阳物联网实验平台功能特点 应用层 传输层 3.3.2 3G技术应用实验平台需求分析 1 应用层 2 传输层 3.3.2 3G技术应用实验平台需求分析 MMW8100A凌阳3G工业级芯片 副显示1.8寸LCD 电机 麦克、耳机接口 TV接口 网口 3轴加速度 SATA硬盘 LED呼吸灯 500万像素 CMOS摄像头 30万像素 CMOS摄像头 S3C6410核心板 摇杆寻航按键 全键盘按键 串口 USB接口 蓝牙模块 GPS模块 主显示：7寸 真彩TFT LED 鼠标接口 Wi-Fi插槽 SD卡插槽 收音机模块 国内唯一支持通话、视频、语音类3G应用开发项目专业教学设备 凌阳3G技术应用实验开发平台 提供专业化师资培训，提供快速响应技术支持， 支持校企合作，帮助学生完成： 科技创新、竞赛活动、毕业设计、专业认识 双核心凌阳3G芯片MMW8100A和三星S3C6410 双显示、双摄像头、多种通讯接口，如3G、以太 网、Wifi、蓝牙，还有红外、GPS功能 提供3D重力传感器、SD卡、SDHC高速卡、SATA大 容量硬盘 硬件资源 技术支 持与服务 30个基于Android操作系统 的 进阶实验 可因时施教、因材施教 满足复杂应用层、传输层物联网开发、学习 实验内容 凌阳3G技术应用实验开发平台 3.3.3 FPGA实验教学平台需求分析 “唐芯一