物联网认识实习是物联网工程专业基础课,主要介绍物联网的基本概念、体系结构、应用领域以及对应于物联网感知层、传输层和应用层的无线传感网、智能网关、嵌入式操作系统、Qt编程、云计算和数据库等关键技术。目的是使学生通过课程的学习,掌握物联网的基本概念、全面了解物联网的关键技术,对典型的物联网应用系统有基本的认识,在此基础之上建立物联网系统的全局概念,明确物联网工程各专业课之间的联系,为后续课程学习及培养学习兴趣打下坚实基础。
1 物联网认识实习涉及到的关键技术分析
一般将物联网分成感知层、传输层和应用层,每层包含不同的关键技术。

1.1感知层的关键技术
感知是物联网的基础,感知层的主要作用是物品标识和信息的智能采集,由基本的感应器(例如,RFID标签和读写器、各类传感器、摄像头、条形码)和识读器组成。该层的核心技术包括射频技术、传感器技术、传感器网络、现场总线控制技术等,涉及的核心产品包括传感器、电子标签、传感器节点等。
1.2传输层的关键技术
传输层是物联网感知层接入、信息交换与传递的通路,在物联网系统中起呈上启下的作用,是实现物物互联、协同和互动的关键。物联网本身是融合多种异质通信技术和网络的平台,因此,通信技术将成为传输层的核心技术,具体包括属于WPAN的蓝牙和IEEE802.15.4/ZigBee,属于WKAB的 WiFi、属于蜂窝通信的GSM、GPRS和CDMA等技术。除上述通信技术外,该层还要研究如何在这些技术的基础上构造统一开放的网络架构并与现有的Internet无缝集成。
1.3应用层的关键技术
应用层是物联网的信息处理层,由中间件平台( 业务支撑平台) 、网络管理平台、信息处理平台、服务支撑平台等组成,完成协同、管理、计算、存储、分析、挖掘、以及提供面向行业和大众用户的服务等功能。典型技术包括中间件技术、虚拟技术、海量数据的存储与检索、云计算服务模式和服务模式
2 物联网导论课程设置实验的必要性
考虑到物联网工程专业的特殊性,笔者认为,应该为物联网导论课开设实验,原因如下。
首先,物联网工程专业是一个全新的专业,物联网导论课涉及到大量全新的概念,通过必要的实验环节,可以帮助学生理解与物联网相关的知识,从而帮助他们建立起物联网的整体概念,这对该专业后续课程的学习能起到很好的引导作用。
其次,物联网导论课程设计的新技术多而复杂,且其中很多技术如传感器网络、ZigBee、海量存储系统、云计算等对于初学者来说非常抽象,对于这些抽象的技术,如果不通过适当的实验辅助学习,学生很难建立起相应的概念,既不利于从技术层面整体把握物联网,也不利后续课程的学习和理解。
3 物联网认识实习实验设计
3.1 实验目的
使学生理解物联网感知层常用技术(传感器节点结构等)、常用设备; 了解物联网传输层常用技术; 对海量数据存储系统、云计算平台等物联网信息处理层的关键支撑技术有感性认识和初步的了解;同时对物联网系统的结构和典型物联网应用系统有初步的认识。
3.2 实验模式和实验内容的设计
一方面,物联网认识实习涉及到的核心技术在后续专业课中都将详细学习; 另一方面,学习物联网导论课时,学生的基础知识还相对有限。因此,设计物联网导论课程实验时,不应把重点放在核心原理上,而应把重点放在对基本概念的理解和对物联网系统的认识层面。为此,本课程拟按基本实验和认知实验两个层次来组织实验教学,其中的认知层次又包括技术认知和应用认知。本文设计的物联网认识实习实验教学内容如下表所示。
课 程 进 度 表 |
章 节 | 课 时 | 教 学 内 容 |
第一章 物联网整体认识 | 6 | 1.1解密物联网 2.2视频中智能家居整体架构图 1.3项目1感受智能家居应用 1.4项目2感受物联网 1.5项目3体验物联网商业产品 |
第二章 认识传感节点结构 | 6 | 2.1传感网节点组成传感网 2.2项目4 通过外设接口开发认识CC2530芯片 2.3项目5 搭建开发环境 2.4项目6 温湿度传感器开发 |
第三章 组建传感网 | 4 | 3.1项目6 认识ZStack协议栈 3.2项目7 组件传感网 |
第四章 嵌入式linux | 4 | 4.1了解Linux发展历史及发行版本 4.2了解CentOS简介 4.3企业服务器端选择Linux的优势 4.4了解如何学习Linux |
第五章 Qt编程 | 6 | 5.1掌握Qt项目建立、编译、运行和发布的整个过程 |
第六章 云平台MySQL数据库介绍 | 4 | 6.1数据库概述 6.2MySQL安装和配置 6.3物联网云服务平台系统 |
本文设计的物联网认识实习课程实验按基本实验、技术认知和系统认知的模式展开。每一层次的实验内容及实现方法,可根据实验环境和学生的实际情况进行调整或进一步分解为若干个具体实验。其中如何建设、完善和更新该课程技术认识和系统认知实验资源是关键,这也是我们目前和下一阶段建设物联网工程专业的重要工作之一。