基于物聯網技術的船舶設計專業課程探討

(渤海船舶職業學院 信息工程系，遼寧 葫蘆島 125000)

物聯網技術是新時期最先進的信息技術手段之一，隨著物聯網技術的廣泛應用和產業市場的迅猛發展，船舶行業對物聯網技術的認知度也越來越高[1]，國際海事組織對船舶新概念“智慧船舶”也越來越重視。渤海船舶職業學院作為我國北方惟一的一所以培養造船專業技術型人才為主的高職院校，考慮在課程設置過程中引入物聯網技術。

1 概述

1.1 船舶物聯網

船舶物聯網(The Ship of Things)是指通過移動通信、計算機網絡技術、無線射頻識別技術、衛星通信等技術把各種感應器裝載在船舶設備載體上實現物和物的連接，在此基礎上構建船舶物聯網體系。通過該體系可以實現多種業務活動，比如港口與船只、船只與船只之間的通信對話，通過彼此對話連接可以完成設備咨詢、故障診斷維護與船舶管理等方面的問題。甚至可以通過物聯網技術實現船舶智能化操作無人駕駛的功能，從而促使船舶航行過程中的安全性、可行性和經濟性得到了最大限度地提高。

1.2 物聯網技術架構

基于物聯網的概念，物聯網技術可以從如圖1所示感知層、網絡層和應用層三方面來闡述，其中感知層是由傳感器、執行器、無線通信射頻識別等多種感應器構成的，主要是用于對物體進行識別，捕獲采集相關的數據信息，并對數據信息進行初步的整合；網絡層是通過電信或移動部門將相應的網絡設備組合在一起，主要用于對感知層獲取的信息進行傳輸或交換處理，此平臺除了依托電信互聯網以外還可以依托專用網絡對海量的信息進程全面地感知；應用層是人機對話的接口，主要用于實現物聯網的前臺操作和智能應用。通過三層的相互作用，物聯網可以實現物理世界與人類世界各種需求的連接。

圖1 物聯網體系架構

2 船舶設計專業課程設置

2.1 人才培養方案

2.1.1 專業培養目標

基于物聯網技術的船舶設計專業培養適合社會主義現代化需求的德、智、體、美全面發展的，具有創新精神的，能牢固扎實地掌握船舶理論知識和物聯網專業所涉及的專業知識以外，同時還要具備在船舶設計技術領域所需的基本能力和實際動手操作能力的復合型工程技術人才。該類人員應能勝任船舶高技術設備產品的生產設計、船舶建造、維修與管理工作等。

2.1.2 專業培養規格

除了具有本專業必須的船舶設計方面基礎理論知識和基本技能以外，還要具備用物聯網傳感信息處理技術對信息進行標識、獲取、傳輸、處理、識別和控制能力，能適應各種規模的造船企業，并能從事相應的技術工作如船舶設計、維修與管理等，除了要具有一定的計算機等級水平以外，還要具備一定的外語水平，能進行船舶系統集成開發及相關技術應用推廣的高級技術應用性專門人才。

2.2 知識結構體系

基于物聯網技術的船舶設計專業綜合了計算機技術、電子技術、船舶設計技術、通信技術以及控制技術等多個學科技術 ，如果要在本專業內把所有與物聯網和船舶設計相關知識學完是不可能的，因此根據本專業的專業特點將專業知識進行統籌劃分為公共基礎課、專業必修課和專業選修課三個層次[4]。

2.2.1 公共基礎課

公共基礎課主要分為公共基礎和公共專業基礎兩方面。公共基礎課主要開設思想道德修養、毛澤東思想、形勢與政策、體育和就業指導等基礎學科；公共專業基礎主要開設大學英語、計算機應用基礎、高等數學、機械制圖、工程力學和機械設計基礎等學科。通過公共基礎課的學習讓大學生除了具有較高素養的政治理論基礎以外還要具有省計算機等級考試水平和全國英語能力考試A或B級水平。

2.2.2 專業必修課

專業必修課主要分為物聯網和船舶設計兩方面。與物聯網相關的專業知識有：物聯網概論、計算機高級語言、計算機網絡、傳感器原理及應用、射頻識別技術、數字信號處理等；與船舶設計相關的主要知識有船舶電工基礎、船舶結構與制圖、船舶設計原理、船舶焊接工藝和船舶CAD/CAM等學科。通過專業必修課的學習使學生具備了運用先進的物聯網技術進行船舶輔助設計和輔助制造的能力以及運用AutoCAD進行平面繪圖及三維繪圖的基本操作能力。

2.2.3 專業選修課

專業選修課也分為物聯網和船舶設計兩方面，主要開設操作系統、信息安全基礎、數據庫原理與應用、現代造船技術、造船經濟與企業管理和專業英語等學科。學生可以利用業余時間自主選

修各門課程，通過課程的學習可以進一步提高學生的船舶建造、造船生產設計等能力。

3 面臨的問題

3.1 師資

本專業融合了物聯網和船舶設計兩門專業領域的知識，精通于此的專業教師少之又少，單一的專業教師還不能滿足專業發展的需要，目前普遍缺少高素質、全面了解物聯網船舶設計運行與管理等方面的復合型專業教師。

3.2 教材

目前，國內許多出版社都在積極出版與物聯網相關的書籍，但大多數教材存在內容不夠深入，實際應用案例比較缺乏。綜合了物聯網與船舶設計兩門專業知識的教材寥寥無幾。

3.3 實訓

除了師資和教材等軟實力缺少以外，船舶物聯網整套完整的硬件設施幾乎沒有。雖然船舶設計專業已經有了自己一套完整的實驗室，但是與物聯網相關的實驗設施還不夠健全，比如物聯網技術研究中的核心部件RFID費用昂貴，大多高職院校購買力有限，目前國內只有清華大學、上海交通大學等少數家高校具備。

3.4 基礎設施

要想構建船舶物聯網，就是要保證各種基礎設備的統一，也就是各種硬件接口標準化問題[2]，即在造船的使用的各種設備都應符合物聯網傳感器與終端設備之間的接口規范和通訊規范，滿足不同廠商設備之間硬件互聯的需求。

3.5 校企合作

船舶物聯網是一門全新的學科，內容涉及廣泛，學院只能利用校企合作彌補學院設施有限的問題，但是目前校企合作還是停留在表面層次，并沒有深入達到校企融合的地步，因此學院要結合自身的特點與船廠、電子科技有限公司等企業合作，改進辦學模式。

[1] 于修和,王 沖.基于移動通信網絡的物聯網應用研究[J].通信管理與技術,2010(3):28-30.

[2] 李海鳳,李 妍.談工學結合的船舶通訊專業核心課程教學改革[J].遼寧高職學報，2010(9):76-78.