高職物聯網綜合實訓平台的設計與開發
智能處理與應用
作者：顧衛傑 葛滿意 夏文
摘 要：物聯網綜合實訓平台在人才培養過程中具有重要作用，文中將實訓平台分成數據采集、數據處理與分析和執行機構智能控製三個部分，用戶隻需根據業務規則來配置相關參數即可搭建物聯網應用係統。結果證明，該實訓平台易用、靈活，能較好地培養學生的物聯網集成技能。
關鍵詞：物聯網；綜合實訓平台；物聯網集成；設計與開發
中圖分類號：TP393；G642 文獻標識碼：A 文章編號：2095-1302（2013）08-0088-03
0 引 言
物聯網已成為當前世界新一輪經濟和科技發展的戰略製高點之一[1]，在培養技術技能型物聯網人才的過程中，物聯網實訓平台起著關鍵作用。目前，各廠家推出的設備主要有無線傳感器網絡實驗箱、RFID實驗箱等，為首批開設物聯網專業的院校提供了實訓平台，但也存在著一些問題急需解決：實驗箱提供的實訓項目多為驗證性實驗，無法滿足基於真實項目的實訓要求；硬件平台沒有形成統一標準，在應用係統開發過程中，兼容性差；物聯網應用領域呈現多樣化，在智能軟件開發過程中，存在大量的重複性工作等。
本文提煉出物聯網應用係統中的共性功能，將複雜的基於硬件的編程通過函數的形式提供給用戶，設計開發物聯網綜合實訓平台。在使用該平台進行係統開發時，用戶隻需借助某一高級語言（如C#），通過函數調用便可完成物聯網應用係統的搭建，並按照一定的業務規則通過配置參數（如閾值設置、警告觸發動作、數據展示方式等）來生成某一特定領域的智能應用係統。
1 平台需求分析
1.1 平台目標
大多數公司開發的物聯網應用係統實訓平台主要能夠完成一些基礎實驗的驗證，如跑馬燈、串口通信、溫濕度傳感器實驗等，最後通過一個綜合項目，如智能家居的應用來訓練學生的綜合能力。這種實訓平台偏向於底層開發的訓練，需要學生對硬件開發有一定基礎，具備一定的嵌入式開發能力，高職學生很難達到這一水平。
本實訓平台的研製，使物聯網應用係統綜合集成平台屏蔽對硬件的開發，直接用高級語言來實現傳感器節點間的通信，並通過封裝，完成執行結構的控製函數，使學生在使用該平台時，隻需根據項目功能要求，選擇合適的傳感器節點，通過係統參數的設置，就能拚裝出滿足需求的物聯網應用係統。
1.2 平台用戶
本實訓平台主要針對職業院校的學生，以訓練學生物聯網應用係統的集成能力，使學生了解無線傳感器網絡、RFID等基本的知識，掌握C#等編程語言和數據庫技術，具備物聯網應用係統的分析與設計能力。
1.3 平台功能
本實訓平台為高職學生了解和開發物聯網應用係統提供了一個孵化平台，學生不必全部掌握複雜的基於硬件的編程，隻需調用平台提供的函數便可完成物聯網應用係統的搭建，根據實際項目的功能要求，按照一定的業務規則通過配置參數（如閾值設置、警告觸發動作、數據展示方式等）來生成某一特定領域的智能應用係統。
2 物聯網綜合實訓平台架構設計
物聯網綜合實訓平台中將傳感器采集的數據類型進行提煉，分成數字量輸入和模擬量輸入兩大類型的數據；將執行機構進行提煉，分成數字量輸出和模擬量輸出兩大類型。因此，整個綜合實訓平台分成三個部分：第一部分完成數據采集功能，第二部分完成數據處理與分析功能，第三部分完成執行機構智能控製功能。教師可根據某一領域的具體應用案例，設計智能應用係統功能，學生根據係統功能，選擇合適的傳感器、設計係統流程和業務規則、設置係統參數，通過模塊化的編程實現智能化的控製，完成整個應用案例的模型搭建。