高校物联网实训室-实验室建设方案

一、高校物联网实训室建设目标

1、打造一个示范性基地

立足信息化技术，紧跟国内外物联网、大数据、云计算、人工智能相关领域的先进技术，按照高标准、重实用、可发展的要求，通过构建物联网基础实验环境、课程实训环境、产业开发环境等，建设一个市级乃至省级示范性生产性实训基地，为专业建设和人才培养提供支撑，形成强劲的智力集聚效应，直接服务和支撑产业行业需求，构建支撑本地创新驱动战略的科技服务体系。

2、建设一支高水平师资队伍

通过校企合作，向教学中引入产业中热门的、流行的技术和解决方案，进一步提高师资技术水平，有助于建设一支活跃于ICT产业一线、把握ICT相关领域关键技术的高水平“双师双能”师资队伍，加速建成ICT领域人才高地，发挥高端人才聚集效应。

3、培养一批高素质技术技能型人才

面向ICT领域人才需求，培养一大批面向产业、面向一线、面向职场且具有较强工程实践能力的高素质应用型技术技能型人才，构建本地ICT领域人才蓄水池。

二、物联网实训室规划

1、总体规划要求

物联网产教融合生产性实训室着眼于物联网相关产业链的需求和人才培养的需求，紧密围绕行业所需的关键技术，规划建设物联网教学、实训、科研及项目开发实验室，为学院人才培养搭建实践教学和创新创业平台，满足 “巩固教学、学做同行、科研创新、毕业设计”的要求。

 

同时实训基地，也要解决三个痛点：

痛点1：配套的设备（芯片、模组）必须是当前业内主流方案，确保学生所学的技术能够匹配产业实际需求；

痛点2：配套的开发工具、物联网云平台等必须是业内主流的生产型工具，具备实际生产能力和工作效率，确保学生就业时可以无缝切换。

痛点3：配套的实训课程，需要根据院校专业培养侧重点不同而定制，以真正达到“交付就能用”的目标，减轻老师负担。

实训室开展的专业课程教学及实训教学可覆盖学院的计算机、电子信息、物联网、人工智能等专业方向的课程教学，以相关领域的产业重要发展方向作为建设重点，将在相当时间内保证实训室教学内容的领先性。根据侧重点不同实训室分为3个实验室，其适用的专业如下图所示：

 

说明：“相关专业”泛指本科和专科的相关专业，例如：物联网在本科指物联网工程，专科指物联网应用技术。

2、无线传感网实验室

实验室主要用于室内物联网设备的无线通信技术的学习实训。涵盖两种主要的无线通信技术：ZigBee和WIFI。前者是局域网通信，如果连接外网的话需要通过网关转发；后者可以直接连接外网。

 

ZigBee联网：作为近场通信最广泛的无线技术，ZigBee不能直接连接互联网，但可以通过Linux网关，进而与云平台进行数据交互。

 

WIFI联网：本产品提供了两种WIFI，也是目前行业应用最广泛的WIFI模组之一。WIFI硬件可以直接通过WIFI连接到阿里云IOT平台。

实训室配备基于物联网云平台的智能设备开发设备，既可以开展入门级的裸机开发，也可以基于AliOS Things等物联网系统开展工作，能够对接阿里云物联网平台，百度云平台等。它涵盖ZigBee、WIFI、STM32、边沿计算、Linux等设备或技术领域，丰富的功能能够适配复杂多样的开发需求。

3、低功耗广域网实验室

本实验室主要用于室外的物联网通信技术实训。实验室将将行业中应用最广泛的两种低功耗广域网（LPWAN）技术——LoRa和NBIOT，带到到高等教育领域中，使学生能够利用这两种热门技术设计出针对低功耗、广覆盖、穿透力强、信号好等要求的物联网解决方案。NBIOT构建于蜂窝网络，可直接部署于GSM网络、UMTS网络或LTE网络。相比蓝牙、ZigBee等短距离通信技术，基于移动蜂窝网络的NBIOT具备广覆盖、可移动以及大连接数等特性，能够带来更加丰富的应用场景。LoRa是一种新的窄带技术，与NBIOT不同的是，LoRa不通过运营商基站发送数据，而是有其自身的服务端。

根据自身网络通信特点不同，其通信结构如下：

 

根据各自网络特点，LoRa节点可以在局域网内通信或者通过网关连接到外网，NBIOT节点则通过运营商基站连接到物联网云平台，本产品据此制定实训案例，以实际项目案例的方式满足物联网领域教学的传感采集、通信模块入网、应用开发等诸多课程的教学与实践。

4、物联网语音识别与控制实验室

随着人工智能技术的发展，具备语音识别与控制的能力已经是物联网产品的基本要求。本实验室将业内主流的方案，即AI音响（天猫精灵）作为语音交互入口，实现在线语音识别与设备控制功能。

 

本产品由AI音响、智能网关以及配套的无线子设备组成。其中，智能网关支持WIFI和ZigBee两种无线通信方式，可以链接到窗帘电机、智能开关、智能硬件控制板和智能硬件采集板。此外，智能网关本身集成了离线识别，离线语言识别使用科大讯飞语言识别库。AI音响采用阿里巴巴天猫精灵AliGenie人工智能语音识别平台，无线子设备可以通过智能网关连接到阿里云平台，使它们可以实现AI语音音响控制和APP控制。

本实验适用于无线网络通信、传感器控制、智能硬件设计等领域的学习与开发。产品可应用在电工照明、家居安防、健康运动、玩具等领域，适合计算机、物联网、软件工程、人工智能等相关专业。

5、自主可控物联网应用实验室

最近1-2年，芯片行业出现罕见的“芯片慌”。常见的STM32这种应用很广泛的嵌入式芯片缺货，零售市场价格甚至上涨超过10倍；另外，国内很多知名企业被卡脖子，“国产替代”成为很多企业的紧迫需求。因此教育行业也需要满足产业界的需求，本实验室就是根据“国产自主可控”的要求定制的自主可控物联网解决方案。

 

产品涵盖国产物联网操作系统（AliOS Things）、国产云计算平台（阿里云）、国产WIFI模组（ESP8266）、国产MCU（GD32）。所采用的技术或产品均是行业热门，性能领先，应用最广泛的方案。通过本产品能够满足物联网感知层、网络层和应用层三个架构的技术要求，能够开展信息采集、环境感知、数据传输和应用开发等工作。

本产品能够开展“云-管-边-端”一体化开发，提供云端（阿里云）、管道（WIFI）、边缘计算（寒武纪计算卡）、智能终端（ESP8266开发板、GD32开发板）等全套软硬件环境以及配套教学资料，能够帮助用户快速掌握AIOT全栈开发能力。

本产品将行业中最新的国产物联网方案引入到物联网相关专业的教学产品中，使学生能够第一时间掌握行业动态，提高就业竞争力。适用于电子信息、物联网、计算机、嵌入式等相关专业。

北京大唐永盛科技发展有限公司（http://www.netrein.com/）作为国资企业，积极响应号召，将产业发展及产业人才的培养作为重要使命，致力于ICT领域科技人才培养、专业教学资源建设、专业的实训室/实验室产品研发和大学生实习就业服务。目前已经完成5G移动通信、大数据与人工智能、AIOT物联网、移动互联网、嵌入式技术、软件无线电技术等多个专业领域的产品线开发，已经形成集专业共建、双师型师资培养、产教融合特色课程、实习就业服务、课题联合申报、校园信息化建设等全套产品。