物聯網電子信息論文范文

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一、物聯網實踐教學平臺現狀分析

隨著物聯網技術的興起，國內有很多公司開發出了應用于高校的物聯網實驗平臺，例如無錫泛太科技有限公司、深聯致遠科技有限公司和杭州喜馬拉雅集團科技有限公司等。這些公司的物聯網實驗平臺存在如下問題。1.各公司開發的物聯網實驗平臺往往只提供相關項目的代碼，由于公司的研發人員不具備教學經驗，他們提供的項目很難與本專業的相關課程進行有機的結合。2.各公司開發的物聯網實驗平臺采用的都是高端的ARM處理器，由于電子信息工程專業的學生只開設了51單片機的課程，由51過渡到帶有嵌入式操作系統的高端ARM處理器的學習難度較大。3.各公司開發的物聯網實驗平臺只提供物聯網的感知層和網絡層的相關實驗，即使個別的平臺也提供了應用層的實驗，但這些實驗很難與電子信息工程專業開設的相關課程進行有效的結合，學生在這樣的平臺下實驗，很難達到較好的效果。4.各公司開發的物聯網實驗平臺價格昂貴，每套價格都在萬元以上，如果以此平臺建立物聯網實驗室，資金投入較大。

二、物聯網與電子信息專業課程體系的對應關系

物聯網技術與電子信息工程專業課程體系的關系如圖1所示。由圖可以看出物聯網可分為三個層，分別為感知層、網絡層和應用層。下面研究這三個層與課程體系的對應關系。1.感知層與課程體系的對應關系。感知層是物聯網的皮膚和五官，主要負責數據采集和數據短距離傳輸兩部分，物聯網的該層與專業課程體系中的Zigbee技術、RFID技術與應用、傳感器及檢測技術和單片機原理與應用等課程相對應。傳感器及檢測技術課程從屬于物聯網領域，傳感器是獲取信息的工具，位于系統之首，其作用相當于人體的五官，直接感受外部信息，將信息轉化成可用信號，對系統的智能化起著決定性作用，智能程度愈高，系統對傳感器的依賴程度愈大。ZigBee技術在射頻與無線電技術、物聯網技術、工業通信技術等領域具有廣泛的應用。它是一種短距離、低復雜度、低功耗、低數據速率、低成本的雙向無線網絡技術。Zigbee技術是物聯網平臺感知層的一個重要組成部分。RFID技術是一種利用無線通信實現的非接觸式自動識別技術，是基于射頻識別的自動識別類的項目的核心技術，并且RFID技術也成為了物聯網感知層的核心技術。傳感器及檢測技術課程在物聯網的感知層負責的是數據的采集。Zigbee技術、RFID技術與應用這兩門課程在物聯網的感知層負責的是數據的短距離傳輸。單片機原理與應用課程在物聯網的感知層負責的是數據采集與數據短距離傳輸之間的橋梁。2.網絡層與課程體系的對應關系。網絡層主要負責把感知層感知到的數據無障礙、可靠及安全地進行傳送，物聯網的該層與專業課程體系中的通信原理、信息論與編碼、通信網及接入技術和工業通信技術基礎等課程相對應。這些課程給物聯網的網絡層技術提供理論支撐，是物聯網網絡層理論基礎。3.應用層與課程體系的對應關系。應用層主要負責把感知和傳輸來的數據進行分析和處理，做出正確的控制和決策，物聯網的該層與專業課程體系中的電子系統軟件設計、監控系統軟件基礎、3G技術應用和數字圖像處理等課程相對應。

三、物聯網實踐教學平臺的設計

物聯網的三個層都有相應的課程與之對應，但學生在進行課程的理論學習和實踐學習的時候，課程之間比較孤立，很難建立這種對應的關系，所以導致課程的理論和實踐教學效果較差。通過以上分析可以看出物聯網技術與電子信息工程專業課程體系有著緊密的關系，該關系是設計并實現基于物聯網技術的實踐教學平臺的基礎。以物聯網技術與電子信息專業課程體系的對應關系為依托，結合本專業理論教學與實踐教學的特點設計符合本專業的物聯網實踐教學平臺。該實踐教學平臺如圖2所示。該平臺硬件由ARM嵌入式主板、模塊板和PC機平臺或手機平臺構成。模塊板中RFID模塊、Zigbee模塊、藍牙模塊、傳感器模塊和GPS模塊主要負責物聯網感知層的功能，感知層的每一個模塊都有與之對應的理論課程，在利用模塊進行感知層實驗時可以讓學生更深刻地理解與之對應的理論課程的知識點，達到理論與實踐的統一。模塊板中以太網模塊、GPRS模塊和WIFI模塊主要負責物聯網網絡層的功能，網絡層的兩個模塊都有與之對應的理論課程，同樣在利用模塊進行網絡層實驗時可以讓學生更深刻地理解通信原理、信息論與編碼這些理論性較強的課程的知識點。PC機平臺或手機平臺主要負責物聯網應用層的功能，基于這兩個平臺的應用層軟件開發，可以將傳輸層上傳的數據進行更好地顯示和存儲，這正是監控系統軟件設計這樣的專業課所涉及的知識。而ARM嵌入式主板是感知層模塊和網絡層模塊之間的橋梁。它一方面負責與傳感器模塊及短距離傳輸模塊進行通信進行數據的獲取，另一方面它將獲取到的數據通過網絡層模塊進行傳輸與上位機進行通信。

ARM嵌入式主板采用意法半導體公司的STM32系列處理器，方便學生由51快速的過渡到ARM處理器的學習，PC機平臺選用Windows操作系統，手機平臺選用Android操作系統。

四、教學效果

該實踐教學平臺已在實踐教學中廣泛應用，教學效果良好，主要體現如下。1.對實踐教學的促進。在實踐教學中，該平臺提高了電子信息工程專業學生的實踐技能和工程應用能力，學生對實踐的興趣增加，以興趣為導向讓學生更加積極主動地動手實踐，這些實踐技能的提升使學生在學科競賽中取得了比以往更好的成績，并且在就業中競爭力大大提高，就業后得到了企業的普遍認可。2.對理論教學的促進。在理論教學中，通過該平臺的實驗，學生可更深刻地理解理論課程所教授的知識，學生從以前的單純的理論學習到“從理論到實踐，再從實踐到理論”這樣一個良性的循環，在實踐中遇到問題并得到解決后更加深了對理論知識點的理解。總之，學生在該實踐教學平臺的學習過程中發揮了主體作用，提高了工程實踐能力和創新能力。

作者：劉靜森楊冬云侯曉力朱曉明鄒海英單位：黑龍江工程學院電氣與信息工程學院