高校新型物聯(lián)網(wǎng)實(shí)驗(yàn)室建設(shè)方案的構(gòu)建研究

1、    高校新型物聯(lián)網(wǎng)實(shí)驗(yàn)室建設(shè)方案的構(gòu)建研究    作為我國(guó)戰(zhàn)略性新型產(chǎn)業(yè)的重要部分，物聯(lián)網(wǎng)的興起與發(fā)展推動(dòng)了新一輪信息技術(shù)革命的發(fā)生，促進(jìn)了信息化建設(shè)在社會(huì)中的更好發(fā)展。在物聯(lián)網(wǎng)中，通過(guò)對(duì)信息傳感設(shè)備的使用，能夠依照相應(yīng)的協(xié)議對(duì)物與物、人與物、人與人之間實(shí)現(xiàn)全面的互聯(lián)通信。結(jié)合移動(dòng)通信網(wǎng)、互聯(lián)網(wǎng)等的使用，能夠進(jìn)一步提升對(duì)物質(zhì)世界的感知能力，推動(dòng)了決策與控制的智能化發(fā)展。目前，我國(guó)多數(shù)高校對(duì)于物聯(lián)網(wǎng)實(shí)驗(yàn)室都更為關(guān)注。所以，提出一種先進(jìn)的、經(jīng)濟(jì)的物聯(lián)網(wǎng)實(shí)驗(yàn)室構(gòu)建方案有著極為重要的意義。一、傳統(tǒng)高校物聯(lián)網(wǎng)實(shí)驗(yàn)室的建設(shè)現(xiàn)狀分析在傳統(tǒng)高校物聯(lián)網(wǎng)實(shí)驗(yàn)室的建設(shè)中，

2、主要進(jìn)行了基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)室、專(zhuān)業(yè)實(shí)驗(yàn)室以及綜合實(shí)驗(yàn)室的建設(shè)。在基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)室的建設(shè)中，主要讓學(xué)生掌握的實(shí)驗(yàn)的基礎(chǔ)技能，包括實(shí)驗(yàn)器材的使用、實(shí)驗(yàn)儀器的檢測(cè)等等；在專(zhuān)業(yè)實(shí)驗(yàn)室的建設(shè)中，主要讓學(xué)生掌握了不同學(xué)科的專(zhuān)項(xiàng)技能；而對(duì)于綜合實(shí)驗(yàn)室來(lái)說(shuō)，其主要對(duì)學(xué)生畢業(yè)設(shè)計(jì)、師生的課題研究等進(jìn)行了支持與滿足。但是，就現(xiàn)階段物聯(lián)網(wǎng)實(shí)驗(yàn)室的建設(shè)來(lái)說(shuō)，并沒(méi)有實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)的全覆蓋，對(duì)于多種實(shí)驗(yàn)室的綜合管理也沒(méi)有進(jìn)行體現(xiàn)，自動(dòng)化管理、實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的保存與獲取等依舊需要進(jìn)一步的優(yōu)化。二、高校新型物聯(lián)網(wǎng)實(shí)驗(yàn)室的功能需求分析在高校新型物聯(lián)網(wǎng)實(shí)驗(yàn)室中，使用了大數(shù)據(jù)技術(shù)以及物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，能夠?yàn)閺V大師生提供更多的數(shù)據(jù)感知，完成全面的智能分析，實(shí)現(xiàn)多方

3、位的互動(dòng)通信。（一）環(huán)境感知的需求環(huán)境感知的需求是對(duì)高校新型物聯(lián)網(wǎng)實(shí)驗(yàn)室的一項(xiàng)重要的功能需求，需要在實(shí)際的設(shè)計(jì)中進(jìn)行重點(diǎn)的考量。對(duì)于高校新型物聯(lián)網(wǎng)實(shí)驗(yàn)室來(lái)說(shuō)，其個(gè)性化、安全化的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)普遍來(lái)自于實(shí)驗(yàn)室的實(shí)際環(huán)境參數(shù)，所以實(shí)驗(yàn)室必須要實(shí)現(xiàn)對(duì)下述集中環(huán)境參數(shù)的感知：環(huán)境感知數(shù)據(jù)、氣體感知數(shù)據(jù)、光照感知數(shù)據(jù)、設(shè)備感知數(shù)據(jù)。在環(huán)境感知數(shù)據(jù)中，包含著新型物聯(lián)網(wǎng)實(shí)驗(yàn)室的溫濕度、氣壓等數(shù)據(jù)，在氣體感知數(shù)據(jù)中，包含著實(shí)驗(yàn)室中二氧化碳、顆粒物、有害氣體、煙霧等的濃度，在光照感知數(shù)據(jù)中，包含著實(shí)驗(yàn)室的光照與輻射水平等等，在設(shè)備感知數(shù)據(jù)中，包含著對(duì)實(shí)驗(yàn)室中計(jì)算機(jī)、試驗(yàn)臺(tái)、電源、投影儀等設(shè)備狀態(tài)的數(shù)據(jù)。（二）智能控制

4、的需求在進(jìn)行新型物聯(lián)網(wǎng)實(shí)驗(yàn)室的建設(shè)中，高校要確保在所有的實(shí)驗(yàn)室中都設(shè)置了對(duì)光照、溫濕度、煙霧、有害氣體等進(jìn)行感應(yīng)的傳感器。同時(shí)，也要建立起綜合管理系統(tǒng)，對(duì)于新型物聯(lián)網(wǎng)實(shí)驗(yàn)室多種數(shù)據(jù)信息進(jìn)行綜合的管理與監(jiān)測(cè)。利用這些數(shù)據(jù)信息，并結(jié)合相應(yīng)的工作人員的實(shí)際設(shè)置，完成對(duì)不同設(shè)備的自動(dòng)開(kāi)關(guān)管理。例如，當(dāng)實(shí)驗(yàn)室中的溫度超過(guò)相關(guān)工作人員設(shè)計(jì)的溫度后，空調(diào)設(shè)備能夠進(jìn)行自動(dòng)的開(kāi)啟，當(dāng)實(shí)驗(yàn)室中的光照與輻射強(qiáng)度超過(guò)了相關(guān)工作人員設(shè)置的數(shù)值后，窗簾能夠進(jìn)行自動(dòng)的開(kāi)啟等等。另外，在新型物聯(lián)網(wǎng)實(shí)驗(yàn)室中，所有的設(shè)備中都要設(shè)置無(wú)線射頻卡，當(dāng)設(shè)備離開(kāi)管理區(qū)域一定的范圍后，由于無(wú)法捕捉到相應(yīng)的信號(hào)，則會(huì)進(jìn)行自動(dòng)報(bào)警，使得實(shí)驗(yàn)室防

5、盜管理更加便捷與智能。（三）數(shù)據(jù)分析功能的需求在高校新型物聯(lián)網(wǎng)實(shí)驗(yàn)室中，所有的設(shè)備都安裝了不同功能的傳感器，實(shí)現(xiàn)了多種數(shù)據(jù)信息的采集。相關(guān)工作人員可以通過(guò)這些數(shù)據(jù)信息，對(duì)實(shí)驗(yàn)器材的狀態(tài)以及使用情況進(jìn)行分析，結(jié)合傳感器對(duì)設(shè)備狀態(tài)的判斷，完成對(duì)設(shè)備的狀態(tài)管理。同時(shí)，傳感器也能夠結(jié)合設(shè)置的標(biāo)準(zhǔn)閾值，自動(dòng)完成設(shè)備運(yùn)行狀況的判斷，完成自動(dòng)報(bào)修。一旦實(shí)驗(yàn)室中出現(xiàn)異常的情況或是突發(fā)事件，例如火災(zāi)、漏水等等，物聯(lián)網(wǎng)管理平臺(tái)會(huì)向相關(guān)工作人員自動(dòng)發(fā)送報(bào)警信息。結(jié)合大數(shù)據(jù)分析技術(shù)，對(duì)可能受到影響的實(shí)驗(yàn)室、設(shè)備等進(jìn)行分析，并向相關(guān)工作人員進(jìn)行匯報(bào)，協(xié)助相關(guān)工作人員做出處理決策。三、高校新型物聯(lián)網(wǎng)實(shí)驗(yàn)室建設(shè)方案的探究（

6、一）高校物聯(lián)網(wǎng)實(shí)驗(yàn)室的新架構(gòu)及特點(diǎn)近幾年，我國(guó)的物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)更加成熟，發(fā)展也日趨完善。在這一階段中，與物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)相關(guān)的技術(shù)也得到了更好的發(fā)展，包括rfid、藍(lán)牙、wifi、zigbee等等。在物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的實(shí)現(xiàn)中，基于云端以及云計(jì)算的大數(shù)據(jù)分析技術(shù)以及互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)發(fā)揮出了重要的作用，完成了對(duì)于多個(gè)物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備以及節(jié)點(diǎn)的連接，實(shí)現(xiàn)了對(duì)多種傳感器數(shù)據(jù)信息的獲取以及實(shí)驗(yàn)室的物聯(lián)控制。結(jié)合上述的分析能夠發(fā)現(xiàn)，在傳統(tǒng)的高校物聯(lián)網(wǎng)實(shí)驗(yàn)室中，局限于原有的電子技術(shù)實(shí)驗(yàn)室建設(shè)，并沒(méi)有對(duì)現(xiàn)階段物聯(lián)網(wǎng)發(fā)展進(jìn)行應(yīng)用與體現(xiàn)。所以，高校必須要加強(qiáng)對(duì)物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的認(rèn)識(shí)與應(yīng)用，積極建設(shè)起新型物聯(lián)網(wǎng)實(shí)驗(yàn)室。在進(jìn)行高校新型物聯(lián)網(wǎng)實(shí)驗(yàn)室的建

7、設(shè)中，相關(guān)工作人員要確保網(wǎng)絡(luò)能夠在物聯(lián)網(wǎng)實(shí)驗(yàn)室中整體覆蓋，且要保證網(wǎng)絡(luò)多層次的完成覆蓋，包括多種移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)，高速無(wú)線網(wǎng)絡(luò)、傳感器網(wǎng)絡(luò)、有線網(wǎng)絡(luò)等等。為了能夠進(jìn)一步對(duì)物聯(lián)網(wǎng)實(shí)驗(yàn)室中進(jìn)行的具體實(shí)驗(yàn)進(jìn)行更好的指導(dǎo)與監(jiān)督，且為廣大師生提供更加便捷、可靠性強(qiáng)的實(shí)驗(yàn)原始數(shù)據(jù)保存功能，筆者認(rèn)為，要將物聯(lián)網(wǎng)實(shí)驗(yàn)室的內(nèi)部包含的部件、互聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)關(guān)、soc芯片等，結(jié)合實(shí)驗(yàn)室中完全覆蓋的網(wǎng)絡(luò)連接至數(shù)據(jù)庫(kù)以及云計(jì)算服務(wù)平臺(tái)。在這樣的條件下，師生利用智能手機(jī)、平板電腦等移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)終端，就能夠?qū)?shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)信息進(jìn)行獲取、上傳或保存。建立起了基于云的物聯(lián)網(wǎng)實(shí)驗(yàn)室系統(tǒng)集成。（二）基于物聯(lián)網(wǎng)新架構(gòu)的集成實(shí)驗(yàn)室構(gòu)成在進(jìn)行高校新型物聯(lián)網(wǎng)實(shí)驗(yàn)室

8、的設(shè)計(jì)與建設(shè)中，相關(guān)工作人員要確保實(shí)驗(yàn)室與當(dāng)前物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的發(fā)展有著極為緊密的聯(lián)系，在方便相關(guān)工作人員的管理、為廣大師生提供更好的服務(wù)的同時(shí)，實(shí)現(xiàn)優(yōu)質(zhì)人才的培養(yǎng)?；谶@樣的目標(biāo)，筆者認(rèn)為，在進(jìn)行高校新型物聯(lián)網(wǎng)實(shí)驗(yàn)室的建設(shè)中，要確保網(wǎng)絡(luò)能夠在物聯(lián)網(wǎng)實(shí)驗(yàn)室中整體覆蓋，且要保證多種移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)，高速無(wú)線網(wǎng)絡(luò)、傳感器網(wǎng)絡(luò)、有線網(wǎng)絡(luò)等網(wǎng)絡(luò)多層次的完成覆蓋。同時(shí)，相關(guān)工作人員還要構(gòu)建起新型物聯(lián)網(wǎng)集成實(shí)驗(yàn)室的相關(guān)系統(tǒng)。在該系統(tǒng)構(gòu)架中，包含的內(nèi)容有：試驗(yàn)臺(tái)、本地服務(wù)器、教師計(jì)算機(jī)、實(shí)驗(yàn)儀器倉(cāng)庫(kù)、元器件倉(cāng)庫(kù)等等。這些組成構(gòu)件在該系統(tǒng)框架中主要通過(guò)下述的方式進(jìn)行連接：第一，實(shí)驗(yàn)室中的實(shí)驗(yàn)臺(tái)與云端進(jìn)行連接。在這樣的連接下

9、，實(shí)驗(yàn)臺(tái)中各個(gè)傳感器的數(shù)據(jù)信息能夠?qū)崟r(shí)的、準(zhǔn)確的上傳至云端進(jìn)行存儲(chǔ)。而結(jié)合本地投影儀，能夠隨時(shí)對(duì)云端中保存的大量傳感器數(shù)據(jù)信息進(jìn)行查看。第二，實(shí)驗(yàn)室中的實(shí)驗(yàn)臺(tái)直接連接于本地服務(wù)器。在該種連接下，結(jié)合云端的使用，能夠完成服務(wù)器的與云端的數(shù)據(jù)連接。此時(shí)，高校師生能夠通過(guò)智能手機(jī)、平板等移動(dòng)終端以及計(jì)算機(jī)對(duì)實(shí)驗(yàn)臺(tái)記錄的多種數(shù)據(jù)信息進(jìn)行獲取。第三，相關(guān)工作人員要確保教師計(jì)算機(jī)要與學(xué)生實(shí)驗(yàn)臺(tái)中的mpu建立起通訊連接。在該種連接下，教師能夠隨時(shí)對(duì)學(xué)生的操作情況進(jìn)行查看，并直接指導(dǎo)學(xué)生展開(kāi)實(shí)際的試驗(yàn)操作，使得教學(xué)指導(dǎo)更具有針對(duì)性。第四，相關(guān)工作人員要在本地實(shí)驗(yàn)儀器倉(cāng)庫(kù)、元器件倉(cāng)庫(kù)中，設(shè)置相應(yīng)的實(shí)驗(yàn)儀器以及元器件，供學(xué)生借用。綜上所述，物聯(lián)網(wǎng)技