物联网实验室精选(九篇)

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第1篇：物联网实验室范文

关键词：物联网；应用型人才；物联网综合实验室

中图分类号：F494 文献标识码：A 文章编号：1009-2374（2012）14-0154-02

1概述

1.1物联网的背景

物联网（The Internet of Things-IOT）的概念在1999年提出，它的定义是通过射频识别（RFID）定位系统、扫描器等传感设备，按约定的协议，把任何物体与互联网相连接，进行信息交换和通信，并实现对物体的智能化识别、监控和管理的一种网络。物联网的核心技术，其实是无线通讯和无线网络技术，特别是传感技术和嵌入式技术。

美国在2009年提出了“智慧地球”战略，投资建设新一代的智慧型基础设施，并且将物联网和新能源列为振兴经济的两大武器。物联网掀起了继计算机、互联网和移动通信网之后的又一次世界信息产业的新浪潮。它将成为未来经济发展、社会进步最重要的基础设施。

温总理2009年提出“感知中国”战略以来，物联网被正式列为我国五大新兴战略性产业之一，并写入政府工作报告，物联网在我国受到了极大的关注。在2010年3月教育部发出通知：在高校本科阶段设立物联网专业，为物联网相关产业培养高素质人才。目前对于精通物联网相关技术的人才在我国十分稀缺，因此物联网专业的就业前景被一致看好。

1.2物联网的关键技术

物联网的技术根据不同功能，可分为三类：

第一类是传感技术，通过多种传感器、RFID、二维码、定位等数据采集技术，实现对外部信息的感知和识别。

第二类是网络技术，通过互联功能，实现对各种感知信息的传送，包括各种有线和无线传输技术、交换技术、组网技术等。

第三类是应用技术，通过各种应用程序提供信息的分析处理，包括数据存储、并行计算、数据挖掘、平台服务、信息交互等。

基于以上技术，物联网不仅仅提供了传感器的连接，实现物物相连，其本身也具有了智能处理的能力，能够对物体进行智能控制和信息分析。

2高校物联网综合实验室建设的重要性

如今工信部已将物联网纳入“十二五”规划，物联网产业在全国多个城市呈现高速发展的态势。各地陆续物联网的发展规划，江苏拟在2015年全省物联网产业销售收入超4000亿元。浙江要在2015年物联网产值达到1000亿元。广东提出2年内物联网产值超2000亿元。山东提出2015年物联网产值突破2000亿元。各地政府对物联网产业的大力支持揭示了该产业在未来的发展潜力巨大。

然而，随着物联网市场的不断扩张，全国物联网相关技术人才紧缺，缺口量在18万以上。所以物联网工程专业的就业前景非常广阔。

物联网工程专业的开发应用涉及多个专业的综合应用，实操性要求非常强。高等院校在人才培养方面应以物联网各种应用的实验、项目开发为主，重点提高学生实践能力。而项目驱动的教学模式则需要配有符合要求的综合性的物联网专业实验室。因此，建立符合人才市场需求的专业实验室是物联网专业建设的重要工作之一。

3高校物联网综合实验室的建设方案

3.1物联网综合实验室建设的总体方案

基于当前物联网的形势，高校物联网综合实验室的建设应符合如下特点：有利于理论知识学习，并提高学生实践应用和创新能力；让学生在实验室这个开放的平台上尽可能多的接触到更多技术和实际产品，激发学生的学习热情和兴趣。并达到以下的建设目标：培养能够系统地掌握物联网的相关理论、方法和技能，具备通信技术、网络技术、传感技术等领域的工程技术应用型人才。

本文提出的物联网综合实验室的建设方案是：基于无线局域网和光纤通信技术的光载无线交换机，并以此为基础结合嵌入式M2M终端设备组建的物联网综合信息网络系统。该实验室把无线通信、嵌入式设备、各种传感器以及射频识别等技术融为一体，它不仅能提供基础性的物联网实验，还配置了各式的实际应用设备并展示了相关产品模型，使得在有限的实验环境内尽可能地模拟真实环境且功能完备。学生除了进行一些验证性实验，还可以进行硬件接口设计、软件编程设计和实际的物联网综合应用设计。

3.2物联网综合实验室硬件配置

该实验室主要的设备包括：光载交换机、光载无线天线盒、WIFI考勤机、指纹门禁机、WIFI摄像机、温湿度传感器、烟雾传感器、仓储物资读卡机、直流电机、智能家居模型、交通灯模型、龙门吊模型、GPGS模块、WIFI设备服务器、路由器、交换机、装有无线网卡的电脑、物联网实验箱、条码扫描器、PDA、单片机等。

3.省略 2008、IAR、JDK1.6、protel、Keil、WirelessMon、ComMaster、ChipconFlashProgrammer、PLC、NetIQ Chariot、定位监控软件。

3.4物联网综合实验室专业实验课程的设置

该实验室支持三大类物联网专业实验。

3.4.1传感层实验

传感层器件（射频识别、传感器、嵌入式机器）的网络化处理，包括硬件设计、协议通信，实现数据采集。

3.4.2网络层实验

光载无线通信技术和光载无线交换机的安装、配置与调试，有线、无线局域网组建等，实现数据以不同的方式传输。

3.4.3应用层实验

各种应用平台的设计，对采集到的数据进行分析和处理，包括视频监控、温湿度传感、人员考勤管理等平台。

除了基本的课程实验外，还可开设一些面向物联网综合性应用的实践项目，例如：智能家居系统、智能超市系统、物流仓管系统等，使得课程实验内容由验证型向综合型、设计开发型逐步推进。采用工程案例化教学，人才培养以适应社会需求为目标，提高学生的理论应用和实践能力，为社会培养出技能型、应用型的人才。

4结语

在当前物联网高速发展的形势下，高校应结合实际，培养出适合社会需求的物联网技术人才。为了让学生适应物联网实际的开发需求，熟悉未来的工作环境，物联网综合实验室应建成一个仿真的应用环境，强调关键技术的应用，并构建团队开发环境，培养学生的团队精神、软件架构开发等能力。最终学生才能充分体会到实际工程案例式教学的作用，把理论应用于实践。

参考文献

[1]百度百科．物联网.

baike.省略/view/1136308.htm．

[2]卫菊红．物联网技术发展及应用研究进展[J]．工业控制计算机，2011，（12）．

[3]黄征宇．物联网“云卷”未来[J]．中国信息化，2012，（1）．

[4]付永贵．基于分组教学的高校物联网实验室构建研究

第2篇：物联网实验室范文

关键词：物联网；开放实验室；实验室管理

一、引言

近年来，大数据、物联网、人工智能等新兴技术在高等学校的不断深入应用为学校教育教学带来了深刻变革，数字校园、智慧校园建设取得了突破性进展。长江师范学院实验室建设过程中，以“创新、协调、绿色、开放、共享”的发展理念为指导，按照“智慧感知、服务教学、开放共享、科学决策”原则，以物联网技术应用为基础，以实验室管理改革为重点，以实验室开放共享为目的，通过实验室开放管理平台、实验室信息化综合管理系统和智慧门禁系统建设，实现了信息技术对实验室管理的支撑，促进了学校教育教学改革和发展。

二、实验室建设和管理中存在的问题

以长江师范学院为例，学校在实验室建设和运行中发现，当前的实验室管理过程存在如下问题：实验室建设各自为政；实验教学定时、定点、定内容、定辅导教师，个性化程度低；学生自主发展和实践锻炼的实践、空间和资源有限；实验教学质量评价机制不健全，不能有效调动师生的积极性。这些问题严重制约实践教学体系和创新教育体系建设。结合学校信息化工作开展和以上问题的实际，学校在《长江师范学院事业发展“十三五”规划》明确提出“大力实施信息化战略，加快教育现代化进程”，部署了“优化信息化环境”、“推动教学模式创新”、“实现管理信息化”等3项重大工程，着力推进教育资源和教学环境信息化建设、信息技术与教育教学深度融合、治理体系现代化与信息服务能力同步提升。在这样的背景下，打破实验室建设、管理、使用壁垒，打造基于信息化环境的开放实验室，是建设高水平应用型大学的必然要求，也是培养高素质应用型人才，提高学生实践动手能力、科学研究能力和创新能力的客观需要。

三、建设实验室开放管理平台可行性分析

1.体制机制保障为保证实验室开放建设工作的开展，在学校网络安全和信息化领导小组的统一领导下，教务处、资产管理中心、信息化办公室、各二级学校实验中心各司其职，分工协作，明确责任，对项目中提出的各项任务、重大决策与总体部署进行落实。通过开展实验室开放平台建设调研，定期召开建设工作会，探索实验室开放平台建设机制与应用模式，统筹协调实验室开放平台建设实施，开展实验室开放宣传普及与人员培训。

2.实验室开放建设经费保障依托学校智慧校园建设的经费投入，采取自筹、合作、项目申报等形式获取各级财政支持，按照边建边受益、分步实施的原则投入。形成良性的、循序渐进的资金投入机制，实验室开放建设持续稳定。

3.实验室开放平台政策保障建立校级领导研究实验室开放共享管理工作机制，确保实验室开放建设的规范运行。编制《长江师范学院实验室共享管理平台项目实施方案》，出台《长江师范学院贵重仪器设备管理办法》《长江师范学院仪器设备管理使用规程》《长江师范学院信息化数据管理办法》《长江师范学院信息化项目管理办法》等规章制度。为提高实验室开放建设使用成效，教务处、信息化办公室、各二级学院对教师、学生、试验室管理人员开展培训。

四、实验室开放平台架构

1.实验室开放平台架构基于物联网技术的实验室开放平台搭建，需对实验室人员、仪器设备、环境设施等有效感知识别，将视频监控、图像识别、人脸识别、门禁系统、传感器采集、电源控制、无线网络传输、RFID射频技术、实验管理等技术融合应用，实现考勤签到、环境监测、视频监控和远程控制于一体的实验室开放平台。实验室开放平台架构主要由实验室监控系统、实验室门禁系统、实验设备在线预约系统、实验设备综合管理系统、实验课程综合管理与分析系统等组成，如图1所示。（1）实验室监控系统实验室监控系统由视频摄像头、红外传感器、GIS定位等组成，负责采集实验室场地视频数据，实时对实验室监控、录像、视频动态感知、网络联动、存储、备份、画面分组等。是实验室安全监控、采集、存储重要保障，实现实验室安全预警。（2）实验室门禁系统实验室门禁系统充分融合学校统一身份认证，拓展校园卡（码）功能，运用IC卡射频、人脸识别、指纹密码、智能门禁终端、门禁控制器等，实现实验室人员进出权限控制的有效管理。门禁系统与监控系统有效结合实现实时对实验设备电源开启关闭和实验室视频监视，验证并保存记录实验室人员进出情况、实验室内部设备操作过程。（3）实验设备在线预约系统实验设备在线预约系统实现无人值守实验设备在线预约和管理。包括用户管理、权限管理、仪器管理和各类数据的统计分析，对实验室的仪器进行授权使用，对实际运行数据进行采集、监控和分析；管理者可通过统一身份验证进行成员管理、在线预约管理、授权管理、送样审批管理等管理工作。（4）实验设备综合管理系统实验设备综合管理系统实现实验仪器相关基础信息维护、授权维护、授权时段、预约规则定义、收费管理和成果与绩效的管理等。包括仪器管理、仪器计费管理、成果管理和绩效考核。（5）实验课程综合管理与分析系统实验课程综合管理与分析系统实现对实验仪器设备使用人员的基本使用规范的控制，监控实验过程，查询仪器存放位置，保证仪器设备使用安全。包括用户授权与经费、培训、预约等多方面进行关联，系统管理员实现对贵重仪器的实时监控，整合仪器信息与仪器分布地理信息，通过GIS地理监控程序在网页浏览器上对仪器所在楼宇的地理信息进行直观展现，项目成果与仪器的使用同步关联，实时汇总绩效考核信息与结果，自动生成仪器使用情况表等功能。

2.实验室开放平台关键技术方法（1）仪器设备管理控制开放实验室核心端是仪器设备管理控制，按照预约的规则开启和关闭，显示设备信息、使用状态、监控等。采用ZigBee协议无线传输，控制电源、读卡器等，实现刷卡对多台仪器或同一仪器多个组件进行同时控制。通过物联网路由器接入到校园网中，实现与管理平台软件的数据联通。考虑某些大型实验设备是强电压，仪器设备管理控制端，控制电流不低于30A，电压不低于380V。在网络出现脱机情况下，控制器仍能够根据存储信息进行访问控制。（2）ZigBeeZigBee无线通信技术是基于蜜蜂相互间联系的方式实现开放实验室控制平台、网络传输、传感器控制等通过互联网通信与服务器、计算机（或终端）相连接。ZigBee无线通信技术是基于IEEE802.15.4无线标准，具有传输数据流量小、组网安全和GPS功能等特点。作为开放实验室的无线通信技术选择，ZigBee可实现对传感节点网络的组建和实验设备的定位。（3）数据共享开放实验室平台建设与学校其他应用系统对接、共享是智慧校园（数字校园）建设中最重要的技术和管理问题，需要与校内人员信息、课程平台、统一资源库、校内视频监控系统、一卡通系统、财务系统等对接，实现统一身份识别、监控统一管理、报账结算和资源集中管理。数据共享要解决几个关键问题，即数据标准的规范、中心数据库设计、数据同步和对异常数据的处理。

五、实验室开放平台运行效果

1.改变实验室管理模式通过实验室开放管理平台的建设，把原来各二级学院分散的管理转变成学校集中统一的管理，实现实验项目开设中除专业培养方案、课程教学大纲中要求的集中实验项目外，教师、学生可自主申请开设和验证实验教学大纲外的实验项目，拓展了学生的学习资源和空间，有效调动了师生进入实验室的积极性，推进了实践教学体系和创新教育体系建设。

2.数据分析支撑实验室管理实验室开放平台可监控实验室实验过程，查询仪器存放位置，保证仪器设备使用安全，如图2所示。通过GIS地理监控程序在网页浏览器上对仪器所在楼宇的地理信息进行直观展现，如图3所示。项目成果与仪器的使用同步关联，实时汇总绩效考核信息与结果，自动生成仪器使用情况表。

3.实验室开放平台建设促进学校信息化发展（1）部门联动机制建立部门联动机制的建立推进了高校治理体系和治理能力水平现代化。按照“总体规划、明确责任、统一管理、分步实施”优化智慧校园建设体制机制，采取“责任分工、技术跟进、资源配合”原则开展实验室开放推广工作，明确各相关单位的职责和分工，积极培养技术团队，保障实验教学顺利执行和实验室开放平台运行稳定，根据系统推广需要，配置管理人员、经费、物资及政策等资源。（2）基础数据共享机制建立以学校智慧校园平台为基础，按照教育部、省（市）级智慧校园建设要求规范管理设备编码、人员、实验项目、场地条件等数据，为智能化实验开放提供基础数据。智慧校园基础平台提供标准接口文档，为不同的实验室管理系统、平台实现统一管理提供跨平台应用环境，实现实验室各类数据共享，推进学校信息化良性发展。实验资源建设、管理及实验教学体系从封闭走向开放，从分割走向共享，从统一要求走向自主创新，从仪器设备主导实验项目走向需求主导实验体系建设。（3）运用物联网技术进行数据采集的长效机制建立一是充分利用系统管理功能，严把实验项目、场地审核关。二是加强师生信息化能力培训，提高数据采集质量。三是对实验项目数据做分析，提升数据应用效果。通过物联网技术、大数据分析和业务再造，实现实验仪器管理、预约管理、自主实验管理、事件管理和统计报表的自动化和智能化，促进实验室开放和共享以及校内外实验资源共享，提高仪器设备的利用率。

第3篇：物联网实验室范文

【关键词】物联网；专业实验室；实验室架构

一、物联网发展状况

物联网是以感知为核心内容的物体与物体之间的互联，从技术角度又称为传感网。物联网将成为继计算机、互联网和通信网络之后的信息产业第三次浪潮。当今世界物联网已成为新一轮经济和科技发展的战略制高点之一，发展物联网对于促进经济发展和社会进步具有重要的现实意义。以前由于我们缺乏计算机互联网的核心技术，在信息产业的发展中曾落后于欧美发达国家处于被动地位。科学技术是第一生产力，在科研方面我们要有前瞻性、预见性抢先占领科技制高点才能在以后的竞争中立于不败之地。2010年3月5日，总理在政府工作报告中，明确将“加快物联网的研发应用”纳入战略性新兴产业的发展任务。2010年国家工信部和发改委出台系列政策支持物联网产业化发展。2020年之前我国将规划3.86万亿元的资金用于物联网产业化发展。

二、高职院校开设物联网专业的可行性

2010年初教育部下达了高校设置物联网专业申报通知，众多高校纷纷进行申报。截止2012年6月，国家一共审批了物联网专业院校138所院校，大部分是本科院校。由于物联网涉及的知识范围非常广泛，从专业视角来看，主要涉及：计算机科学与工程，电子与电气工程，电子信息与通讯，自动控制，遥感与遥测，精密仪器等等。需要学生有扎实的基础知识和良好的学习能力，本科院校的学生无疑占有优势。

那么高校设置物联网专业是不是就意味着高职院校不必再开设物联网专业了呢？其实二者并不矛盾，因为物联网产业本身对人才的需求是巨大的，而且对人才的需求具有方向多样性和层次立体性。不但需要高端的开发设计人员，也需要低端的施工、调试人员。高职院校的学生虽然没有本科学生基础知识扎实，但是他们课程设置灵活，实践环节与校外实习较多，相比之下也有自身的优势。所以高职院校开设物联网专业是可行的。

三、高职院校物联网专业实验室需求分析

物联网专业涉及计算机、遥感测控、电子技术与通信等多方面相关专业知识，是明显的交汇科目。物联网专业培养的人才，不仅要掌握微型中央处理器、传输感应元件、软件编程技术和相应的嵌入式技术，还要学习无线通讯、高频设计、M2M技术、无线传感网络以及3G无线网络设计等最新技术。这些知识都有一个共同的特点，就是理论性和实践性都很强，理论知识都需要通过大量的实验来理解和学习。而且很多课程实验需要专门的硬件设备作为技术支持。

物联网专业与其它专业相比，有其自身的特点：它是现有信息技术与传感技术整合一体化的产物，它是以一个“能够应用到实际中的系统” 的形式呈现的，这就意味着学生不但要学习相关的理论知识，还要通过大量的实践提高自己的实际操作能力，高职院校开设物联网专业一个亟待解决的问题就是物联网专业实验室的建设，所以实验室的建设是必需的、而且迫在眉睫。

四、物联网实验室建设目标

1、实验室建设应结合本校实际，打好基础

在前期做好规划，结合本校当前的资金情况，依托现有的实验室基础进行改建或扩建，首先要能满足物联网专业及相关专业的教学需求，重视学生基本应用开发能力培养。

2、实验室环境能帮助学生对应用物联网的实际项目进行学习

实验室建设一定不能只重理论，不重实际。要和市场需求挂钩，和理论实际挂钩，依托物联网实际应用项目，进行讲解和学习往往能达到事半功倍的效果。

3、实验室能够面向校外，开展物联网技术与应用的培训工作

实验室对内不仅可以满足学生的教学需求，对外最好可以开展物联网方面的培训工作，这也是高校服务地方经济的一种方式。

4、实验室最好能建立开放的实验环境，成为创新的实验平台

实验室提供宽泛的实验环境，可以增加学生选择的机会，充分发挥学生的主观能动性，鼓励创新精神。

五、物联网实验室建设的思路

1、物联网实验室建设要具有灵活性和可扩展性

物联网的发展随着科学技术的不断进步，也在时时刻刻的发生着变化，这就要求实验室具有灵活性，可以根据变化进行平稳的。所以要事先做好物联网实验室的规划方案，预留出扩充和升级的接口。

2、物联网实验室建设要具有渐进性和统一性

根据我院实际情况物联网实验室建设很难一步到位，可以采取阶梯式的渐进性建设方案，分阶段进行建设，每一阶段又能够独立投入使用，最终建成时又与设计目标是相统一的。

3、物联网实验室建设要具有一定的前瞻性

物联网行业的发展突飞猛进，今天物联网技术已进入2.0时代，这就要求物联网实验室的设备、全局物联网实验室的建设规划要具有一定的前瞻性，以适应物联网未来的发展。

六、高校物联网专业实验室构架

基础实验中心：建立计算机网络实验室；单片机实验室；嵌入式系统实验室；RFID实验室；传感器实验室以提供基础学科课程实验。

实例演示实训中心：以智能家居系统；智能安防系统；智能消防系统等成熟的物联网小型系统为例，讲解物联网的专业知识。

应用实训中心：构建通用典型的物联网实际项目以及中规模应用系统，使学生参与到物联网项目的设计开发中来，让学生亲身体验物联网系统给生活带来的变化，激发学生的学习兴趣，做到理论和实践相结合。

参考文献：

[1] 梁湖辉。高职院校设置“物联网”专业可行性探讨.成人教育，2011（3）：79-80.

[2] 柴丽虹。高职院校物联网专业实验室建设初探，《中国科技博览》，2012年 第2期：94

[3] 屈伟平。物联网掀起新的信息技术革命浪潮[J].物流技术与应用，2009 （11）：42-45.

第4篇：物联网实验室范文

【关键词】物联网 实验室设备管理

一、前言

高校实验室是高校科研创新的重要阵地，在高校科研教学中占有重要地位。实验室管理的好坏在一定程度上影响了高校科研教学开展的顺利与否。所谓实验室管理，包括实验室仪器设备的管理、实验室物理环境的管理以及实验室人员管理等方面。随着高校规模的不断扩大，实验室规模也在不断扩大，实验室管理就面临更多的管理难题，其中难点之一是实验室设备数量大，实时动态监管难度大，从而形成了设备利用率不高、设备监管不及时而造成的设备丢失、设备损坏而不能及时维护等现状。针对这些问题，本文结合物联网技术，对高校实验室设备管理方面进行相关的应用探讨。

二、实验室设备管理现状

实验室管理包括实验设备管理、人员管理等方面，其中比较繁复的是实验室设备的管理。现在的高校实验室普遍采用管理人员人工管理，手工记录的方式，即使是使用电脑记录，信息也都是相对独立分散的，并没有纳入一个整体系统进行管理，更加没有形成一个信息交互的网络用于动态管理。然而，随着高校办学规模的不断扩大，实验室开设的实验项目不断增多，利用手工记录的方式必然无法满足现代实验室管理的需求。同时，实验室管理人员数量有限，在高效利用和及时反馈上也显现出了不适应，无法及时处理实验设备的耗损，就造成了实验设备的资源浪费。并且，随着实验室使用人员的不断增多以及实验设备的流动性增大，管理人员有限的精力也无法做到有效监管实验设备的实时动向，无可避免的造成了实验室设备的损失。

三、物联网含义及发展

所谓物联网，指的是所有物体通过各种信息传感设备，例如射频识别（RFID）装置、红外感应器、全球定位系统、激光扫描器等装置，按照约定的协议，与互联网结合起来而形成的一个巨大网络，用来进行信息交换和通信，以实现智能化识别、定位、跟踪、监控和管理。物联网自1999年由美国麻省理工学院的Kevin Ashton提出后，就被大众关注并认知，而且逐渐运用于交通物流、工业自动化、公共管理等多方面。物联网包含感知层、传输层和应用层三层。感知层主要负责采集相关信息，主要由各种传感器及传感智能设备构成，完成信息的收集与简单处理，并且将信息传递出去。传输层主要负责对采集到的信息进行传输和处理，主要包括互联网、通信网以及各种专用网等，是连接感知层与应用层的中间层。应用层主要是服务及应用，包括服务数据库、用户信息数据库等，为手机、PC等各种终端设备提供感知信息的应用服务。物联网通过网络化、信息化的手段，将人与人、人与物的信息传递转变成物与物的信息传递，有效地提升了效率，减少了能耗，保障了安全，因此将物联网运用于高校实验室设备管理，必将发挥巨大的作用。

四、物联网在实验室设备管理上的应用

利用物联网技术对实验室设备的管理，就是在仪器设备上写入电子信息，通过管理终端对信息进行采集汇总，然后进行相应的处理。主要包括识别、感知、信息处理及信息传送等步骤。

首先，物联网技术实施的硬件支持包括射频识别（RFID）装置、传感器、智能芯片、读写器、无线数据接入点和数据处理服务器等设备。相应的软件支持包括设备管理系统、实时监控系统和中央处理系统等。

其次，利用RFID技术给设备加上电子标签，写入设备的基本信息，主要包括设备名称、 规格、型号、设备号、生产厂家、出厂日期、使用单位等，以达到高效准确管理实验室设备资源。要达到对实验设备的实时跟踪管理，我们可以利用门禁系统的读写器对设备的电子信息进行读取，在实验室出入的门上安装门禁模块，就可实时监控实验设备进出实验室的时间及地点，有效的管理设备动态。我们还可以在重要设备上预设安装及存放位置，当设备位置有变动时就可以做到及时预警，防止丢失及意外情况的发生。并且，我们可将设备的使用说明、实验操作指南等信息存储于中央处理系统中，当实验者进行实验、操作设备时，可通过管理计算机实时读取这些信息，为实验者提供指导帮助。

当实验室人员对实验设备进行维护巡检时，实验室管理人员可以通过设备的电子标签中存储的信息，了解到该设备的基本信息、维护信息及使用情况等，达到提高维护设备效率，缩短维护检查时间的目的。

五、结语

高校实验室作为高校发展的一个关键地方，实验室管理的高效必定为高校的科研教学提供更有利支撑。利用物联网技术的实验室设备管理，节省了管理者的时间，提高了管理的效率和质量，并为实验本身提供了方便。因此，将物联网技术应用于实验室管理是可行且有效地。然而，实验室设备的信息标签存在人为移动的可能，物联网网络存在安全隐患等问题，因此，我们还应逐步完善安全方面的问题，以达到更加安全高效的应用。

参考文献：

[1]郎为民.大话物联网[M]，人民邮电出版社，2010

[2]朱洪波、杨龙翔、朱琦.物联网技术进展与应用[J]，南京邮电大学学报（自然科学版），2011

[3]左苏霞.当前高校实验室管理的现状、问题与对策[J]，产业与科技论坛，2008

[4]张玉梅.物联网在高校中的应用前景分析[J]，物联网技术，2011

[5]王瑾.基于物联网的实验室管理技术[J]，电脑知识与技术，2010

[6]陈伟.浅析高等院校实验室的综合管理[J]，科技信息，2012

第5篇：物联网实验室范文

为了提高实验室的开放水平、管理的精细化水平和有效利用实验室空间、设备以及支持的能源、网络等资源，提出了采用微信、微博等学生喜闻乐见且使用方便的网络新媒体来实现学生的实验室签到和使用预约;设计了基于智能能耗传感器等物联网设备对计算机系统、空调系统和其他实验室支持环境的能耗进行采集与优化控制的新型监测和管理方式;基于新媒体和物联网技术的新型智能化、精细化的开放平台实验室管理机制使得实验室的开放管理机制更适应双/多校区的教学及科研活动管理，并且实现资源高效利用和节能减排。

关键词:

微信;物联网;精细化管理;双校区;绿色校园

近年来随着高校教学改革的深化，各高校不断地探究新的实验教学方法，高校实验室管理和运作模式从传统的课程教学型实验室逐渐转变成开放型实验室。开放型实验室不仅能满足不同水平和能力的学生需求，而且提供了一个发挥个人潜能的实验环境，从而使学生可以自主地到实验室进行实验研究和探索性学习，这不仅有利于发挥学生做实验的积极性、主动性，也有利于培养学生的个性，激发学生的思维，引发他们创造的欲望，点燃他们创新火花［1］。开放型实验室能更好地适应当前新的实验教学模式，例如课题研究实验教学模式，项目化实验教学模式，竞赛培养实验教学，为学生搭建一个多元化的创新平台，培养了学生的科研精神和团结合作精神，从而提升学生的综合素质［2－4］。开放型实验室建设是一个系统工程，它需要多方面的建设。实验室开放不是时间、空间的简单开放，也不是教学内容和仪器设备的简单开放，实验室开放必须有先进的管理理念和管理制度作保障［5］。在为实验室开放提供必备经费、设备和人员保障的前提下，探索基于新媒体和物联网的开放实验室管理新机制，设计开放实验室管理系统是至关重要的［6］。它可以进一步提高教学资源和设备的利用率，更能够保障高校实验室开放管理的顺利运行，使开放型实验室真正成为培养创新型人才的摇篮。

1当前实验室开放和管理中的突出问题

1．1学生无法及时获得实验室详细的开放信息

目前高校实验室一般采用课程实验预约开放时间，开放自主使用的网上预约管理方式［7］。由于网上系统信息需要及时更新和实时录入，尤其是课程实验时间的临时调整变化无法及时上传，学生无法方便地获得实验室的实时开放状态和具体的空余(设备)资源情况。以天津大学为例，2015年进入双校区运行状态后此问题将会变得更加突出。例如，学生从实验安排表查询，发现某实验室无实验教学课程，当他从卫津路校区到津南校区，需要的设备已经被其他自主使用的同学占用了。这样导致一方面学生白跑冤枉路，另一方面没有预约的其他实验室空间以及设备白白闲置。因此，需要精确的个体化的设备和资源使用情况，以及提前进行预约个体的实验设备的信息管理和服务平台［8］。

1．2管理者无法准确掌握具体使用情况

值班人员和实验室管理人员仅仅能看到学生在或者不在，大致了解学生人数。但是他们缺乏对具体每个学生使用具体设备情况的信息化统计手段，缺乏对于学生的上网、使用实验设备等情况的有效管理和统计。指导教师也无法时时获知在开放时间段内来实验室作实验的学生情况。学院基本上只是按照实验学生人数、经费情况来配置实验室面积、设备数量和支持资源等。统计的实验时数等是实验室人员手工填写的，缺乏客观依据。通过对设备资源使用的监测和信息化统计，将大大提高实验室管理的精细化水平，为实验室规划、投资效益分析等提供客观、翔实的数据基础。

1．3实验室相关资源浪费严重，管理粗放

实验室开放必然会加大实验室的人员、电力、能源和设备开支。但是仅仅是粗放型开放，就会导致成本大量提升，导致资源浪费，而没有取得相应的学生实践能力的培养效果。以当前周一至周日全开放的某大学计算机实验教学中心平台实验室为例，该实验室有2层，使用面积300余平方米，采用了集中空调系统。从近几年的具体使用情况看，周末或者晚上来实验室做实验的学生很少。但是仍然需要实验室同时开启几十个无线网络接入点等网络设备、大量的中央空调和视频监控等辅助设备，并且增加聘用员工，安排实验人员长期值班，这带来了不必要的大量能源消耗和人员经费开支。这样的粗放型实验室资源开放情况对于建设绿色校园、实现节能减排是非常不利的。

2物联网和新媒体的精细化管理新机制

针对以上问题，我们提出精细化管理实验资源，合理配置实验设备，及时对信息收集和的新的开放实验室管理机制［9］。研发基于能耗和其他物联网装置的实验室环境能耗和设备使用管理软件;研发及时实验室精细化使用情况的新媒体交互系统;研发通过微博等新媒体签到来获得实验室实验设备及网络等资源使用许可的认证和管理软件。

2．1学生需求的精细化和实验预约机制

目前的学生需要的信息比较单一化，往往只是简单使用实验室的时间信息，而且没有对学生是否按时来使用实验室资源进行确认和管理。新机制将学生的实验室使用需求细化为:使用时间、使用的设备、使用的实验室支撑资源(网络、空调、其他辅助设备等)、需要指导人员、使用的优先级等。其中使用时间就是计划开始使用实验室的时刻和计划的时间长度;使用的设备是指进行实验的主要设备;支撑资源是为了进行该实验需要的辅助设备和支撑环境;指导人员指是否需要特定的教师指导实验过程;使用的优先级由新机制自动生成。学生使用的优先级主要依据的因素包括:学生的预约信誉(即以往预约的正确性、按时使用实验室的概率);实验室空闲设备的匹配率;实验室支撑资源的利用率等。如果某同学预约信誉高、空闲设备和他的需要匹配，并且对实验室辅助资源的占用少，他的使用优先级就比较高，可以有效预约到实验室开放时间段。反之，预约信誉低、使用的设备不空闲、占用的辅助资源多的预约的优先级低。

2．2实验室使用监测和精细化管理机制

以往实验室只是通过门禁系统来对学生进行基本的是否进入实验室进行管理;通过视频监控系统来粗略地观察实验室是否有学生和是否安全。新机制将精细化管理学生的预约、预约的到位率、设备的具体使用情况，生成设备和实验室的精细化监测信息。将新媒体预约与实验室签到系统和门禁系统结合，实现对学生是否按时使用预约资源的监测和统计，并且为上面的学生信誉机制提供签到数据。将计算机类设备的登录系统增加二维码，学生即可在具体设备上签到，和下面的能耗等传感器配合，可以获得准确的使用状态信息和进行精细化设备使用率、完好率等统计，避免了后期的人工操作，提高了统计监测的实时性。

2．3实验室支撑环境的物联网监测和开放机制

将空调、网络系统、视频监控系统和高耗能的实验设备分别增加具有网络接口的能耗传感器，即可实时获得设备的能耗信息。通过非侵入式负荷分解与识别技术还可以进一步分析设备的工作状况(空闲、低负荷、高负荷)。将实时获得的设备能耗等信息进行分析，并且和学生签到以及设备利用率管理系统配合，就得到了实时的开放效益评价。根据实验室开放规则，依据设备、辅助资源的利用率和能耗等情况，来确定是否接收学生的个性化实验室预约。这样就可以避免为了极少数的学生，实验室大量资源全部开放导致的浪费情况的发生。从而引导学生自主实验预约时间集中，提高实验室运行效率。通过学生实验需求的精细化预约，加上门禁和新媒体签到系统对设备和预约情况的确认与精细化管理，配合实验室支撑环境的监测系统，就形成了灵活、高效的开放实验室基于物联网和新媒体的管理新机制。该机制可以有效地响应学生需求，高效利用实验室资源，减少实验室支撑环境和人力的浪费，促进节能减排，并且提高管理的效率和实时性。

3管理系统设计

为了实现上述管理机制，将计划预约、及时和申请结合的新机制，并且需要考虑设备和实验室环境的能耗、人员开销等，建立及时收集设备、支持环境、学生使用情况的制度、方法;提出优化的开放目标，以学生使用和能耗为综合约束条件，引导学生利用开放实验室平台［10］。我们设计了下面的主要管理系统。

3．1基于微信等新媒体的学生预约和签到系统

分析微信、微博等新媒体的开发平台、进行移动应用的学生签到、信息交互等软件需求分析、模型设计和快速原型开发。考虑到学生的使用习惯，并且针对学生到其他校区不方便使用电脑进行实验预约和签到的实际问题，开发了基于微信等新媒体的实验室预约和签到软件。

3．2基于能耗传感器的设备使用情况监测系统

对于典型设备和支持环境，增加具有网络数据传输功能的能耗传感器。对实验室的电脑、视频监控设备、空调、实验台等进行分类监测统计。通过及时的网络监测和负荷分析模型，可以获取设备使用情况和能耗的关系。得到不同设备的工作状态(正常工作、待机、低功率等状态)。为管理人员判断开放实验室的范围提供基于能耗的设备有效使用率的客观依据。

3．3实验室资源使用授权和设备利用率统计系统

研发基于签到的实验室网络等资源的授权系统，只有通过预约和有效签到的学生才可以在指定时间内使用实验室资源，避免学生滥用和相关人员私自对外开放。综合签到数据、结合分析相关类型的设备能耗数据，可以精细化地对设备的利用率进行及时统计，并且可以对实验室整体开放效益进行及时分析。

4结语

分析了物联网技术和新媒体技术条件下的高校实验室开放管理机制，针对学生预约实验和教师与管理机构管理实验室开放过程中的突出问题，提出了基于新媒体的实验室开放新机制。开放型实验室采用适应双校区的基于新媒体和物联网的开放实验室管理机制是实验室开放建设的需要，更是深化高校教育改革、促进实验教学模式改革的需要。开放实验室管理新机制可以进一步提升实验室的内涵式开放性，使实验室成为创新型人才成长的沃土。

作者：罗咏梅 单位：天津大学计算机科学与技术学院

参考文献(References):

［1］卿大咏，严思明．加强高校实验室开放努力培养学生创新精神［J］．实验室科学，2010(3):125－127．

［2］樊玉清，洪波，赵越．课题研究教学模式在环境类专业实验课中的实践［J］．实验室科学，2014(3):22－24，29．

［3］李妍．项目化教学在嵌入式系统实践课程中的探索［J］．实验室科学，2012(5):27－29．

［4］李从举．搭建创新平台提高学生的综合素质［J］．实验室科学，2014(4):9－11．

［5］吴文华，杨庆，沈新元，等．智能实验室管理系统下的实验室开放管理［J］．实验技术与管理，2011(2):172－176，197．

［6］伍扬．高校实验室开放管理机制的研究［J］．实验技术与管理，2012(8):178－181．

［7］邢丽波，桂馨，康九红．实验室开放与管理［J］．实验室研究与探索，2014(9):252－255．

［8］易黎．加强实验室开放管理培养学生实践创新能力［J］．实验技术与管理，2014(7):223－225．

第6篇：物联网实验室范文

关键词：室内定位；物联网；无线传感器

中图分类号：G642.0 文献标志码：A 文章编号：1674-9324（2016）12-0251-02

在物联网快速发展的潮流下，各个高校相继开设了物联网相关专业课程，同时也开始设计与之对应的物联网实验平台。但是，现阶段的高校物联网实验平台还处于探索研究阶段，甚至会经历更长时间的探索研究阶段，如何构建功能、技术完备的物联网实验平台，有效地实现物联网技术的实验研讨，推动物联网研究的发展，成为物联网开放实验平台构建的关键。当前，人们对复杂室内环境的定位需求日益增大，比如在仓库、超市、矿井等环境中，常常需要确定移动物体及设备的具置，因此，研究并开发一套关于室内定位的物联网实验平台十分必要。本文设计的《基于室内定位的物联网实验平台》受到了西南科技大学教学改革项目的支撑。

一、系统设计

本文实现的室内定位系统包括无线传感器网络和PC端后台处理程序两部分，其架构如图1。前端无线传感器网络采用3个参考节点、1个盲节点以及1个协调器节点的组合方式。“参考结点”是一个安置在已知位置的静态结点。盲节点位置信息未知，由定位系统确定其自身所在位置。协调器节点的主要作用是组建网络和对数据流的处理。PC端后台处理程序对从网络传回的数据使用相应算法进行定位处理。

整个系统完成一次定位通讯的基本过程如下：①协调器节点首先发起网络，各个参考节点按顺序依次加入网络，并分配相应的短地址；②盲节点加入网络并根据短地址判断，以确定需要给哪些参考节点发送数据包；③参考节点根据其所接收到的数据包解析出相应的链路质量信息包，并将接收到的值发送给协调器节点；④协调器节点将所接收到的数据信息解码并格式化后，以二进制数据的形式通过串口传送到PC端；⑤PC端的后台处理程序从串口读取由协调节点传回的信息，通过相应的算法流程对信息进行处理得到盲节点的坐标，并通过图形界面将盲节点的位置显示出来。

二、节点程序的设计

1.参考节点的设计。参考节点的工作流程如图2所示。参考节点会向协调器发送网络响应请求，根据回复的网络地址与其他节点进行通信，为了使参考节点省电，其每隔1s采集一次定位信息。参考节点主要参数有自己的坐标（xi，yi）和与其相对应的移动节点之间的RSSI值。当参考节点收到移动节点的RSSI请求命令以后，会自动收集数据链路质量信息，然后打包发送给移动节点，该数据包包括本身参考节点的坐标位置和RSSI值。

2.盲节点设计。参考节点的工作流程如图3所示。盲节点是基于CC2431芯片的节点，由于集成了定位引擎，可以很好的起到定位的目的。盲节点每隔一段时间发送收集RSSI值的命令给各个参考节点，在收集到大于等于3个参考节点的数据以后，会根据相应的算法计算出最优的参考节点，然后经过上位机的处理将坐标点的位置进行显示。在整个定位中，盲节点需要的定位参数有A和N值，这两个值可以通过预先设定或者通过上位机进行设置，在不同的环境中，A和N值是不同的，所以在定位的时候一定要调整好不同的A、N值，以达到更准确定位的目的。

3.协调器节点的设计。协调器节点的主要作用是组建网络和对数据流的处理。图4为协调器的程序设计流程图，协调器节点将网络启动状态通过串口传送给上位机，然后等待参考节点或者盲节点加入网络，如果有其他节点加入网络的时候，协调器会自动给它们分配一个十六位的网络地址，当其他节点发送数据过来以后，协调器会先分析数据流的命令，并打包成一种符合本设计协议的数据包，然后通过串口发送给上位机，上位机在接收到数据后进行处理。协调器在本设计中属于中转站的一个节点。

三、系统测试与分析

本设计做好以后，在实验室测量了三个参考节点，其坐标分别设定为（0，0），（10，0），（10，10），然后启动分别启动参考节点，并设置他们的坐标与之对应，然后启动盲节点，并将盲节点放置在（1，1），（3，3），（5，5），（7，7），（9，9）几个坐标点，并分别测定出他们的定位坐标值，其测定的坐标值分别为：（0.5，1），（2，3），（5，6），（7，6），（9，10）。在该测量中，数据会有一定的波动，最终选择最好的几个数据求平均值。在该测量中，A值取45，N值取20。上位机和实物图见图5。

四、结语

本文设计了一款基于CC2431的室内定位系统实验平台，通过该实验平台，学生可以完成移动目标身份识别、移动目标位置确定以及RSSI定位参数优化等实验，培养了学生对物联网知识、能力的综合素质。

参考文献：

[1]贾江叶.物联网开放实验平台的设计与实现[D].北京邮电大学，2013.

[2]，陈嘉兴，陈霄凯.无线传感器网络中序列定位新算法的研究[J].电子学报，2010，38（7）：1552-1556.

[3]车辚辚，孔英会，赵建立，程文清.基于物联网的智慧实验室设计[J].实验技术与管理，2013，30（10）：221-224.

[4]宦若虹，李义冬，何晓慧，陈庆章.基于无线传感器网络的室内定位系统[J].机电工程，2011，28（8）：910-913.

[5]杜伟略，潘健.物联网综合实训平台设计[J].实验技术与管理，2013，30（09）：99-103.

[6]刘学会，田珍.基于物联网的智能家居安防监控系统设计与实现[J].制造业自动化，2012，34（9）：38-40.

第7篇：物联网实验室范文

烟草物联网

提升行业发展水平

烟草行业建设物联网是指依靠传感器、条码技术、射频识别技术（RFID）、多媒体设备等物联网技术采集获取烟草产业链上的相关数据信息，通过行业内联网、互联网、无线网等网络资源进行信息传输与交互，运用智能计算技术对各类数据信息进行分析处理，从而实现智能化决策和控制的一种网络体系，包含了以种植、加工、采购、生产、销售、配送、营销、服务、管理为业务主体的烟草产业链的各个环节，涉及了种植加工、生产制造、质量追溯、物流管理、库存管理、供应链管理、专卖管理、协同营销等烟草生产经营的各个方面，对行业产业优化升级、技术创新进步、管理、服务水平提升都具有重要意义和作用。

“十二五”规划明确提出要以加快经济发展方式转变为主线，发展战略性新兴产业，推进物联网研发应用。同时，烟草行业“卷烟上水平”总体规划进一步强调 ，“卷烟上水平”是行业发展方式转变的重要载体和具体体现，要积极推进中国烟草物联网建设，瞄准物联网前沿技术，努力建设覆盖全领域、全过程的中国烟草物联网。

近年来，烟草行业以“电话订货、网上配货、电子结算、现代物流”为标志的行业现代流通体系建设取得重大进展，初步实现了从传统商业向现代流通的转变。但与行业改革发展新阶段的要求相比、与国际一流水平相比还存在差距，建设现代流通的手段还需要进一步提升。随着物联网产业的兴起和物联网技术的发展应用，行业部分烟草企业开始积极探索将物联网先进技术运用于卷烟物流作业流程中，并取得了一定成效。行业发展的实践证明，物联网与传统烟草产业全面融合，有利于推进卷烟流通体制改革，有利于实现物流资源在全行业范围内优化配置，有利于建设完整统一、先进实用、不可替代的行业现代流通网络。

目前，行业发展面临着烟草控制、完善体制、构建和谐、国际竞争等多方面的压力和挑战，烟草行业未来的国际竞争将更多地集中于对分销渠道的控制。西班牙阿塔迪斯和日本TS等跨国烟草公司的经验表明，依靠先进高效的物流掌握卷烟分销渠道是形成卷烟市场控制力的重要手段。构建中国烟草物联网，打造具有鲜明行业特征、水平先进、高效迅捷的烟草智能物流，既是行业立足于目前专卖专营的管理体制下的战略选择，更是着眼于未来发展主动应对挑战的重要途径。近年来，物流作为行业营销网络建设的重要组成部分，发展迅速，已经成为行业发展新的亮点，成为体现行业水平、展示行业形象的窗口，打造中国烟草物联网，一定程度上也是烟草行业整体水平、形象、能力的集中体现。

中国烟草物联网的发展现状

其实,烟草行业在物联网相关技术应用和系统建设方面都起步较早。2003年，为提高科学决策和管理水平，行业正式启动了卷烟生产经营决策管理系统建设，核心设计思路就是通过“一打两扫”的业务流程，将工商企业端传感设备采集到的卷烟成品物流信息集成到行业统一的信息集成平台，从而实现对行业卷烟生产经营环节的产量、库存、销量和流向基础信息的及时跟踪、监控和管理。该系统通过运用条码、电子标签（即射频识别）等自动识别技术，有效提高了卷烟成品出入库效率，解决了成垛卷烟的物流和信息流的交互统一问题，初步具备了行业物联网的基本特征。

此后，随着行业流通体制改革的不断深化和物流体系建设的快速推进，行业物联网技术应用和系统建设也取得了较大进步和发展，先后设计开发了行业卷烟生产经营决策管理系统一期二期工程、烟草商业企业数字仓储管理系统、工商卷烟物流在途信息系统、工商营销信息共享平台、烟草商业企业仓储监控系统等一批行业物流信息系统，并在行业内得到了广泛应用。借助这些物流信息系统以及射频识别技术（FRID）、全球定位系统（GPS）、地理信息系统（GIS）等物联网相关技术的广泛运用，烟草行业基本实现了对卷烟成品物流进销存和分拣配送信息的实时采集、跟踪与监控，为下一步物流信息的集成应用奠定了较好的基础。

通过近几年来行业上下的共同努力，烟草行业现代流通体制初步形成并不断完善，现代物流建设和运行管理水平不断提高，物流建设对行业发展的支撑和推动作用逐渐显现，已具备一定的物联网发展基础。但还存在一些问题，主要体现在四个方面：一是尚未形成规模化和一体化的行业物流体系。目前行业物流运作基本是以一个地市作为资源配置区域，单体运作较好，但缺乏全行业整体运营规模优势，且仅限于卷烟物流，更侧重于商业物流配送体系建设，烟叶卷烟物流一体化、工业内部物流整合、工商物流一体化运作有待完善。二是目前对卷烟及生产经营设施感知还不全面、不及时、不共享、不准确，更谈不上对场景环境的自动感知。三是尚未实现标准化和互联互通。由于完整的供应链尚未真正形成，物联网标准体系尚未建立，与全程物流物联网标准化运作还相距甚远，造成行业物与物之间、系统与系统之间、业务与业务之间不能无缝对接，互联互通。四是智能化处理和应用水平不够。目前产业链各环节物流信息系统还未实现互联互通，烟草供应链物流信息尚未形成闭环，对行业各类物流数据智能处理和分析运用水平亟待提高。

中国烟草物联网的建设思路

为了能够抓住“十二五”我国物联网发展的战略机遇期，烟草物联网建设会以“先进实用、统一完整、安全可靠”为建设原则，以“全面感知、全面覆盖、全程控制、全面提升”为发展目标，以烟草产业供应链为业务主线，以卷烟物流物联网建设为重点，实现行业生产经营各个环节全面感知、物流信息互联互通、系统应用高度智能。

烟草行业建设物联网将会遵循三大原则开展，即先进实用、统一完整、安全可靠。

先进实用是指积极采用传感设备、电子标签（RFID）、多媒体技术、无线通信网络、云计算、面向服务体系架构（SOA）、神经网络和全息技术等先进实用、成熟可靠的物联网技术为行业物联网建设服务，充分体现物联网的技术特征和网络要求。

统一完整是指充分利用现有的建设基础和资源，站在全局和战略的高度统一规划、统一标准、统一平台，确保中国烟草物联网覆盖“两烟”物流全流程，涵盖行业生产经营各业务环节，贯穿国家局、省级公司、工商企业三层组织结构，实现全业务、全过程的可知、可视、可控，达到“上下贯通、左右协同、资源共享、高智应用”的建设要求。

安全可靠是指建立严格有效的管理机制和制度，运用先进的安全技术，确保行业数据的传输安全、存储安全和使用安全，并优选可靠技术，保证物联网的安全可靠、运行高效。

按照先卷烟物流物联网、后资产和烟叶物流物联网、最终建成中国烟草物联网的发展思路，烟草行业将会分“三步走”，开展中国烟草物联网建设。

一期工程：到2013年，基本完成卷烟物流物联网建设。实现对卷烟物流资源（包括卷烟条、件、周转箱、托盘、车辆、叉车、仓储、货位、分拣等）的全面感知、确保卷烟物流资源始终处于可知、可控、可信状态；实现对卷烟物流作业流程（包括：卷烟生产、出入库、分拣、配车、运输等业务流程）的全面优化，确保工作效率不断提高；实现卷烟物流基础管理（费用、成本、环境、安全、质量等）的精细化，确保卷烟物流的经济实用性和高效性。多措并举，最终达到卷烟成品物流作业可视化、流程最优化和管理智能化目标。

二期工程：到2014年，基本完成行业资产（主要指卷烟生产制造）和烟叶物联网建设，实现对行业重要资源和烟叶生产、初烤、复烤过程的全面感知和互联互通，一些相关项目的开展可以并行进行。

三期工程：到2015年，基本建成全行业全面感知、互联互通、先进实用、具有鲜明行业特色的中国烟草物联网。实现对整个烟草产业链（包括烟叶种植、烤烟、制丝、卷烟生产、仓储、运输、营销、服务等）的全面贯穿，实现行业生产经营各个环节的高度自动化、信息化和智能化。

通过以上三期工程，力争到2015年，实现物联网技术全面覆盖和打通行业生产经营各个环节，基本实现“全面感知、全面覆盖、全程控制、全面提升”的中国烟草物联网的总体建设目标。

图注：行业内专家参观无锡物联网基地

链接

中国烟草物联网的总体框架

中国烟草物联网总体框架包括：一个管控中心，两个支撑体系，三层技术架构，四类感知技术，五大应用领域。

（一）一个管控中心。

负责系统管理行业物联网介入登记注册、标准、公共计算、信息服务等业务，同时展示监控行业各个关键生产经营环节。采用先进的云计算技术和面向服务体系（SOA）基础技术进行物流信息处理和系统集成，实现标准统一管理、设备注册接入、终端接入管理、痕迹管理等功能，为行业提供物流数据交换服务、物流信息互联互通、公共应用技术支撑等服务。管控中心分国家局端物联网管控中心和省级物联网运营中心两级。

（二）两个支撑体系。

安全体系 通过建立严格有效的物联网管理机制和制度，运用先进的网络安全技术等手段，加强无线网络安全管理，确保中国烟草物联网的安全可靠、运行高效。

标准规范体系 通过对烟草制品编码、电子标签标准、物联网数据交换标准、相关通讯协议等物联网相关业务规范和技术标准的制定和贯彻执行，确保行业物联网互联互通、规范有序运行。

（三）三层技术架构。

感知层 利用条码技术、射频识别技术（RFID)和传感器技术，通过红外感应器、激光扫描器、全球定位系统（GPS）、全球地理信息系统（GIS）、视频采集设备等对行业物联网各个节点和主要物品信息实施全面自动采集（感知），实现“全面覆盖、全面感知”。

互联层 行业各主要信息系统之间互联互通，将“感知”的数据信息无障碍、高可靠性、高安全性地进行传输与交互。

应用层 行业物联网各应用系统通过行业物联网基础支撑平台实现彼此之间跨应用、跨系统的信息协同、共享、互通，并实现智能运算、智能处理功能，实现“全面监控、全面提升”。

（四）四类感知技术。

物品识别感知技术 包括射频识别、二维条码等技术，主要用于识别烟叶、片烟、卷烟、托盘、周转箱等物品个体信息，确保物品与业务活动信息的关联。

传感感知技术 包括温度测量、湿度测量、红外感应等技术，主要用于对烟田、仓库等生产经营场所和气候、环境等进行感知监测。

位置地理感知技术 包括全球定位系统、基站定位、卫星遥感等技术，主要用于进行移动或固定物体的位置识别和地理环境信息的获取。

视频语音感知技术 包括视频摄像、智能图像处理、语音通讯、语音识别等技术，主要用于获得现场更加直观的一手资料，并能够实时通讯，传递感官信息。

（五）五大应用领域。

智慧物流与体验式商务 综合应用物联网各类先进技术，充分整合行业物流资源及管理信息，系统构建完善的烟草农（片烟）、工、商物流一体化行业物流管控体系和高效率、低成本、优质服务的行业物流运行平台。在电子商务应用方面，利用物联网技术，为客户提供体验式营销服务，使客户能够亲身体验到卷烟商品的相关属性和状态信息。

质量追溯与防伪 采用各类物品识别技术及网络连接技术，通过实现物物相连对烟草生产经营各个环节进行产品质量控制和跟踪追溯，对产品进行全生命周期质量管理，需要时可进行回溯查源，从而提高产品质量，提升服务水平，加强专卖监管。

环境与安全智能监控 通过智能识别、多媒体传感技术建立覆盖全行业的智能安全监控平台，对行业生产经营一些关键环节进行实时监控，对相关环节的参数进行智能分析和提前预警。

第8篇：物联网实验室范文

【关键词】 物联网概念实质演进规律挑战机遇

【Abstract】 Based on deep identification of the conception and character of the Internet of Things (IoTs), the paper argued that “the Internet of Things is the intelligent information network connected to physical objects”. After the retrospect on evolution history and intrinsic rules of IoTs’ development from the perspective of information technology progress, concentrating on the construction of new generation network infrastructure and the breakthrough of key technologies, it disclosed the challenge and opportunity encountered by IoTs in future development, as well as which implications to our country.

【KeyWords】 Internet of Things(IoTs);Conception and Character; Evolution Rules; Challenge and Opportunity

2012年7月的《“十二五”国家战略性新兴产业发展规划》明确提出实施物联网与云计算创新发展工程。世界范围内看,2009年以来,包括美国、欧盟、日本在内的发达国家相继出台物联网发展战略与相关行动计划,标志着物联网技术与产业在经过早期的宣传“热潮”之后,其发展正渐趋理性与务实。但与此同时也应看到,在对物联网内涵实质、发展规律、挑战机遇等重要问题的研究上,仍然存在许多含混不清的认识,甚至是带有误导性的观点。本文试图就上述问题进行深入讨论,为加速物联网推广应用与产业健康发展提供参考。

1 物联网的概念与实质

物联网(The Internet of Things)的概念最早是由麻省理工学院Auto-ID实验室的Ashton于1999年提出的。当时的定义是:把任何物品通过射频识别(RFID)、红外感应器、全球定位系统、激光扫描器等信息传感设备,按约定的协议与互联网连接起来,进行信息交换和共享,以实现智能化识别和管理的一种网络[1]。

2005年国际电信联盟(ITU),正式提出了“物联网”的概念。报告指出,无所不在的“物联网”通信时代即将来临,世界上所有的物体从轮胎到牙刷、从房屋到纸巾都可以通过因特网主动进行交换。射频识别技术(RFID)、传感器技术、纳米技术、智能嵌入技术将到更加广泛的应用[2]。根据ITU的描述,在物联网时代,通过在各种各样的日常用品上嵌入一种短距离的移动收发器,人类在信息与通信世界里将获得一个新的沟通维度,从任何时间任何地点的人与人之间的沟通连接扩展到人与物和物与物之间的沟通连接。然而,ITU的报告对物联网缺乏一个清晰的定义。

2009年9月15日,欧盟第7框架下的RFID和物联网研究项目组研究报告,给出了对物联网的明确定义:物联网是一个动态的全球网络基础设施,它具有基于标准和互操作通信协议的自组织能力,其中物理的和虚拟的“物”具有身份标识、物理属性、虚拟的特性和智能的接口,并与信息网络无缝整合。物联网将与媒体互联网、服务互联网和企业互联网一道,构成未来互联网[3]。

我国著名物联网专家、中科院院士邬贺铨认为物联网中的“物”应该是“Anything that can be connected and would benefit from being connected will be connected”。意即物联网应该是把一切有用的且能连接的“物”连接起来,而不是万事万物。邬贺铨院士进一步指出:物联网相当于互联网上面向特定任务来组织的专用网络(VPN)。与其说物联网是网络,不如说物联网是业务或应用,物联网是互联网应用的拓展[4]。

总结起来,目前学术界和实践界对物联网的认识,主要有三类观点,其中主流并为人们所广泛接受的是“网”的观点,即将物联网视为互联网发展的高级阶段,或将其视为一种新型的网络基础设施,强调物联网是互联网的自然演进,是将作为物理实体的“物”接入了互联网。第二种是“联”的观点,主要从技术角度出发,强调物联网的关键在于物物“联接”,强调物与物之间的互联、互通与互操作,从而将无线传感技术、近场通讯技术、卫星通信技术等与互联网技术相并列的信息技术视为物联网的基础和关键技术。第三种是“物”的观点,强调通过物联网联接起来的“物”应具有独特的特征,即能够自我感知或感知“他物”(对象或环境),能够与其他“物”相通讯,能够自我控制(自动化)或控制“他物”(智能化),即不仅能够实现“物感”“、物联”、同时也能实现“物控”。

笔者认为,“物联网”的实质应是“物”,“联”,“网”三者的结合,简单的说,物联网就是“连接到物理对象的智能信息网络”。这个概念有四层含义:第一,物联网的核心和基础仍然是信息网络,但这里的“网络”是指将所有物物相连、人人相连、人物相连并形成网络(即非“点对点”连接,而是“多对多”连接)的情况都纳入了“互联网”的范畴;第二,物联网将用户端延伸和扩展到了任何物品与物品之间、以及人与物品之间,将人与人之间的信息通讯扩展到了物与物之间,人与物之间的信息交换和通讯;第三,物联网依托的网络具有智能属性,它一方面可以对接入物联网的各类“物”(物理终端)进行实时监测、智能控制与自动操作,同时它本身又具有自我配置、自我优化、自我修复与自我保护的功能,属于一类智能网络;第四,接入物联网的“物”是一类特殊的物,是具有“智能”的物理终端,应具备物感、物联与物控的功能。按照上述比较严格的要求,接入到物联网中的“物”实际上接近于一个“微型智能机器人”,微处理器相当于它的“大脑”,信息接收(传感)器、信息发送器相当于它的“五官”,动作执行器相当于它的“四肢”。与过去不同的是,基于信息技术和纳米技术的巨大进步,今天我们完全有可能在极小的物理载体上集成这些功能。

第9篇：物联网实验室范文

[关键词]高师院校 CDIO 中软国际 物联网工程

[中图分类号] G642 [文献标识码] A [文章编号] 2095-3437（2014）14-0132-03

物联网工程专业是教育部为服务国家战略性新兴产业而开办的新型专业，覆盖计算机、控制、通信技术、信息安全、系统工程等领域，是计算学科发展的必然。[1]由于其强劲的社会需求与学科发展的需要受到了高等院校和企业界的共同关注。近年来，部分高校、高职、高专院校以及独立学院纷纷设立了“物联网工程”、“传感网技术”等相关专业。从产业的未来需求来看，由于物联网在交通、物流、水电等领域的广泛应用前景，相关企业对物联网工程专业方面的人才需求十分迫切。从物联网专业人才的培养目标来看，本科生人才的培养类型可以分为理论创新型、工程应用型和综合技术型。其中工程应用型是物联网专业人才培养的主流。[2]从国内当前的物联网工程专业人才培养现状来看，面向高师院校的物联网工程专业人才的长效机制尚未形成。由于物联网专业具有很强的工程应用背景，因此面向高师院校的计算学科的物联网工程化教育面临三大挑战：（1）如何把计算机科学作为工具学科的教育潜在观点转化为计算类的系统学科教育观点；（2）如何在保持计算学科核心课程的前提下，扩展计算学科的外延课程，增强计算学科的社会服务能力；（3）如何在增强计算专业优势的基础上，开展计算学科与其他学科之间的交叉性研究工作。上述三大挑战在高等师范院校的物联网专业建设方面表现得尤为明显。因此如何在高等师范院校构建有效的物联网工程专业人才培养机制是一个迫切需要解决的计算学科教育重大问题之一。[3] [4]本文主要探讨在面向高师院校如何实施物联网工程专业人才培养的实验教学策略问题。

一、高师院校物联网工程实验教学现状及分析

物联网工程专业工程实验课的内容主要涉及控制科学与工程、计算机科学与技术、信息与通信工程。相比于工科院校，高等师范院校培养物联网工程专业人才在实践方面有很大的不足。[4]具体表现在毕业生的工程实践能力偏弱、行业应用背景知识匮乏、项目经验不足等问题。这些问题的存在严重地影响了高师院校计算学科快速发展。根据我们的调研发现，目前的高师院校的物联网实验教学环节存在以下三个方面的问题：（1）实验教材强调课程的完整性，忽视了相关课程之间的融通性。先前的实验教材通常是一个独立的知识体，强调知识的全面性，忽略课程之间的相关性。学生难以系统地实现课程知识体系。（2）强调计算机原理性知识的学习，缺乏工程性方法的系统训练。传统的实验课程教学往往突出原理性知识的实验呈现，往往没有融入一套有效的工程性构建方法。学生虽然知道了基本概念，却难于实现具有一定规模的实验。（3）强调分析式教学，忽视了系统综合式实验教学。教学内容主要采用分析性教学方法，往往缺乏工程性的方法。进一步结合相关毕业生的诉求和ACM/IEEE-CSJointTaskForce的观点[2]，我们认为产生这些问题的原因是多方面的，具体的原因主要包括：（1）高师院校长期办学的传统理念的制约；（2）高师院校的非师范计算机专业学生的行业视野受限；（3）课程设置与教学方法缺乏针对性；（4）工程应用背景知识匮乏；（5）教学实践环节相对较弱。[3]工程技术人才的培养除了必要的基础理论知识之外，更重要的是通过实践教学培养学生动手操作能力。而计算学科的实践教学需要具备二个条件：一是熟悉实践操作的教师；二是实验实训的设备、基地。目前真正具备这两个条件的师范院校较少，这导致高质量的物联网工程专业建设难以开展，以致教学质量偏低。上述5点主要原因导致高师院校在物联网专业人才培养质量与工科院校相比，在人才规格上具有一定的差距，并进一步导致发展空间受到一定的限制。根据著名软件TheodoreY的观点，“科学家发现世界上已经存在的事物，而工程师创造世界上从未存在的事物”，这一观点与当前国际上最新的工程项目成果CDIO工程教育理念是一致的。[7]我们认为，面向高师院校的物联网工程专业建设尤为需要引入CDIO的工程教育理念。CDIO包含构思（Conceive）、设计（Design）、实现（Implement）和运作（Operate）几个方面的内容，它以产品研发到运行的生命周期为载体，让学生以主动的、实践的、课程之间有机联系的方式学习工程的理论、技术与经验。其教学大纲满足美国、加拿大和其他华盛顿协议国家职业工程师组织对工科教育的要求，其教学框架体现了创新的教育思想。面向高师院校的物联网专业建设的CDIO能力培养内容如图1。

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图1 物联网工程实践中的CDIO能力培养内容

二、高师院校物联网专业实验的分层策略

物联网实验的目标是基于当前通用的软件硬件技术平台，通过实验全面地展现物联网相关技术。由于传统的计算机实验室环境受限，以及时间、成本、复杂度等方面的限制，物联网的相关实验内容只能在物联网的感知层、网络层和应用层相关技术中进行筛选。我们将物联网的实验归入三类实验平台之上，具体内容如表1。

表1 物联网三类实验平台及内容

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在实验教学中，为保证每个学生都能更好地理解物联网课程知识，兼顾不同层次学生的求知需求，提高实践教学质量，我们采用了层次化的实践教学策略，分别为基础实验、设计性实验、课程延伸实验。下面以物联网嵌入式系统的教学为案例进行介绍。

（一）基础实验

基础实验使用EL-JY-II型计算机组成原理实验箱，以“基板+开放式CPU板”的形式构成实验平台。在实验教学过程中，要求学生根据功能结构图和实验目标，分析概括实验步骤，完成实验内容，写实验小结。在实验箱上完成的主要是原理验证性实验，设计性实验在实验箱上是难以进行的。

（二）设计实验

为降低设计实验难度，可使用FPGA进行嵌入式的设计实验，要求学生利用硬件描述语言进行逻辑设计。首先在PC机上利用EDA工具进行功能仿真，最后下载到芯片中进行功能测试。整个设计实现过程，不仅使同学们初步了解硬件芯片的设计、制造、调试和运行维护的过程及相关技巧，更增强了学生理论联系实际的能力。对于这类实验，学生的兴趣较大，不仅完成既定设计目标，有的学生还提出了独特的设计方案，有利于学生创新能力的培养，为后续课程的学习和科研工作奠定基础。

（三）拓展实验

在嵌入式系统实验中，微程序控制是课程设计中的一个难点，由于微程序控制单元看不见、摸不着，学生对涉及的许多概念如：微程序入口地址、微指令格式、下址等概念难以理解，通过设计、调试、下载和验证过程，可以深刻理解微程序控制嵌入式系统的本质，了解软硬件协同工作的原理，建立整机的概念，可以培养学生完成工程项目的能力。我们的做法是将此内容与毕业设计有机结合在一起。

在上述的分层实验策略中，我们一方面将课程的基础知识借助实验箱进行巩固，另一方面将CDIO实验理念分别融入设计实验与拓展实验中。由于物联网课程内容的系统化与复杂性，因此后两类实验更具实效性。

三、物联网工程专业的工程教育环境构建策略

根据全国高等师范学校计算机教育研究会提出的教育创新的需求[6]，物联网工程专业的工程教育环境需要采用新的视角加以构建。下面以安徽师范大学皖江学院与中软国际公司的合作项目为案例，介绍高师院校如何依托企业构建物联网工程专业的教育环境。中软国际是中国大型综合性软件与信息服务企业，提供从IT咨询服务、IT技术服务、IT外包服务到IT培训的“端到端”软件及信息服务。

因此，为了有效实施物联网工程实验环境的建设，我们与中软国际合作，共同构建物联网CDIO实验培训基地，双方以项目的形式加以实施。这种合作方式有效解决了高等师范院校的工程教育环境的建设问题。将CDIO的教学理念既融入学科课程体系安排和整体教学实施上，还渗透在具体专业课程的教学实践中。

在构建了基本的物联网工程实验环境的基础上，我们还引入了基于物联网工程应用背景的项目教学法。指导学生主持创新和创业类实践课题，进行“实战性的项目开发，带领学生参加各项设计类竞赛”，以赛促学，学以致用，对学生进行科学思维的训练，养成良好的工作习惯和工作作风；充分利用各种平台，开展学科前沿交流，拓展学生视野，鼓励学生探索学科前沿领域，激发学生的探索意识和创新精神，培养学生的主体意识，提高学生独立解决现实问题的能力，使之成为适应社会发展需要的实用型人才。这些具体举措使得CDIO的内容全方位地融入物联网人才培养中来。从已有实际效果来看，本文提出的教学策略具有较好的成效。

四、结语

如何构建面向高师院校的计算机工程技术人才培养体系是目前高等师范院校学科建设与专业发展过程中所面临的重大课题之一。这需要改变师范院校以往理论强、实践弱的局面，充分发挥团队协作优势，增强学生创新能力的培养。我们针对高等师范院校在工程技术人才培养方面的不足，结合安徽师范大学物联网专业建设的具体实际，借鉴CDIO教育理念进行了面向高师院校的工程教育改革的有益尝试，并进行了具体实践，取得了一定的效果。今后我们将进一步深化加强物联网工程教育环境的建设，吸收新的工程教育理念，培养社会需求的，与国际接轨的现代化物联网综合性工程技术人才。

[ 注 释 ]

[1] 周晓聪，衣杨，赖剑煌.计算机科学与技术专业综合实践课程教学模式探索[J].计算机教育，2014（1）：60-63.

[2] 王杨，许勇.高师院校非师范计算机专业人才培养新途径[J].计算机教育，2010（8）：4-10.

[3] ComputerScienceCurricula2013FinalReporthttp：//robotics.st？鄄anford.edu/users/sahami/CS2013/.

[4] 陈付龙，齐学梅，罗永龙等.创新能力驱动的层次化计算机硬件课程群构建与实施[J].大学教育，2014（2）：39-42.

[5] 吴恭兴，刘文白，张宝吉等.基于CDIO模式的卓越工程师培养方案的探索与实践研究[J].大学教育，2013（9）：7-10.

[6] 教育部，高等学校计算机科学与技术专业教学指导委员会.忠于使命积极努力承上启下改革创新[J].计算机教育，2011（21）：1-9.