物聯網實驗教學儀器和設備產業發展研究
前沿
作者：趙春光等
摘 要 當前我國高校競相在本科和專科開設物聯網工程及其相關專業，而相對於物聯網相關理論知識的學習，實踐操作同樣重要，且更加直觀、容易理解和掌握。隨著物聯網技術的高速發展，物聯網實驗教學儀器與設備產業也得到快速發展。根據調研情況，分析物聯網儀器和設備產業鏈、市場和企業發展狀況，找出發展過程中存在的問題，並提出相關對策，以期對物聯網實驗儀器和設備進行科學選型、設計和生產。
關鍵詞 物聯網；實驗教學；實驗設備；實驗儀器
中圖分類號：G482 文獻標識碼：A
文章編號：1671-489X（2015）10-0001-06
Abstract At present， China’s colleges and universities begin to set up engineering of Internet of Things （IoTs） or related professionals on the undergraduate or specialist stage. With respect to theoretical knowledge for learning of IoTs， practical operations are also very important， more intuitive， and easy to understand and grasp. With the rapid development of IoT technology， the experimental teaching instrument and equipment industry of IoTs has been rapidly developed. According to some research data， the instrument and equipment industrial chain， market and enterprises of IoTs are analyzed， some problems in the development process are found， and some solutions are proposed so that the instruments and equipment of IoTs can be scientifically chosen， designed and produced.
Key words internet of things； experimental teaching； experimental equipment； experimental instrument
1 前言
物聯網掀起了第三代信息產業浪潮，它突破了傳統的互聯網，並在互聯網的基礎上，力求把人和物看成可以連接在網絡中的結點，可以隨時通信，達到高度智能化的互聯時代。2009年8月，在時任總理溫家寶“感知中國”的講話後，物聯網產業迅速發展，並在這幾年有了長足的進步。中國科學院等科研院所、華為等通信運營商、清華大學等多所大學在無錫建立了物聯網研究院。2010年初，教育部下達設置物聯網專業申報通知，2010年6月，江南大學開辦中國第一所物聯網工程學院，引起全國本科、高職院校的普遍關注。物聯網工程專業是教育部為適應教育改革和市場經濟的需要而重新整合的一個新興專業，自2010年在31所大學首批開設以來，在2010—2013年期間，教育部陸續批準在262所本科院校開設該專業，物聯網技術相關人才成為高校人才培養和市場需求的新熱點，在很多未專門開設物聯網工程專業的高校也設置了物聯網方向。
物聯網涉及高頻微波、通信工程、電子信息技術、計算機科學與技術、有線和無線網絡技術、單片機和嵌入式技術、物流管理等多個領域。鑒於物聯網工程專業的學科交叉性，其實驗教學的目的是在學生學習抽象的專業理論知識的同時，通過教師演示、學生親自動手實驗，直觀地驗證和理解組成物聯網係統的各類技術的基本原理和工作機製，培養學生在係統應用技能方麵的實踐創新能力。因此，實驗教學在物聯網工程專業教學中占據非常重要的位置。在物聯網工程專業實驗教學中，物聯網實驗教學儀器和設備是滿足實驗教學需求的物質基礎。目前，各高校對物聯網實驗教學儀器和設備的需求大大推動了物聯網實驗教學儀器和設備產業的發展，相關的物聯網實驗教學儀器產業範圍也在逐步擴大。
2 物聯網實驗教學儀器和設備的種類
物聯網實驗教學儀器和設備是指在教學活動中用於方便教學的器材，分為硬件設施和軟件設施，在教學設備中運用了物聯網相關理論和技術。
技術內涵 物聯網專業是複合型的專業，其中涵蓋了物聯網的核心技術，如RFID射頻識別、通信和網絡傳輸、嵌入式係統、傳感器的感知和識別檢測、物聯網數據的管理和信息處理等技術[1]。因此，物聯網教學儀器技術體係主要由如下幾部分組成。
1）感知技術，包括傳感技術（如溫度傳感、濕度傳感、煙霧傳感等技術）和識別技術（如條形碼、二維碼和RFID等技術）。
2）控製技術，包括施動技術（如直流電機、步進電機、開關、繼電器等技術）。
3）通信技術，包括有線通信和無線通信技術，以無線通信技術（如GSM/GPRS/3G/4G、WiFi、ZigBee、藍牙等技術）為主。
4）係統開發技術，包括嵌入式應用係統開發平台（如數據庫、開發集成環境等）和開發方法等。
產品種類 物聯網的實驗教學產品主要分為儀器儀表、實驗箱、實訓平台和創新套件[1]以及體驗中心等形式。此外，物聯網實驗器材還包括鉗、剪、鑷、鑽、烙等工具以及PCB板、麵包板、焊錫、線纜等耗材。
1）實驗儀器儀表。物聯網實驗采用的儀器儀表主要有示波器、頻譜分析儀、信號發生器、萬用表、電源裝置等。而在示波器中，有觸控式測量儀器平板示波器、液晶數位式示波器、數字示波器ODM和手持彩色液晶數字存儲式示波器等示波器。其中比較典型的有上海泰克科技有限公司的數字示波器。該實驗設備主要是通過數據采集、A/D轉換、軟件編程等一係列技術製造出來的高性能示波器，並且可以完整地解決測試、測量和監測解決方案相關技術。信號發生器中包括正弦信號發生器、低頻信號發生器、高頻信號發生器、微波信號發生器、掃頻和程控信號發生器、頻率合成式信號發生器、函數發生器、脈衝信號發生器、隨機信號發生器、噪聲信號發生器和偽隨機信號發生器。