基于多網(wǎng)融合的物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用專業(yè)人才培養(yǎng)模式研究

向亦斌

（湖南涉外經(jīng)濟(jì)學(xué)院信息學(xué)院，長沙410205）

基于多網(wǎng)融合的物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用專業(yè)人才培養(yǎng)模式研究

向亦斌

（湖南涉外經(jīng)濟(jì)學(xué)院信息學(xué)院，長沙410205）

物聯(lián)網(wǎng)的廣泛應(yīng)用離不開多網(wǎng)融合的大環(huán)境，多網(wǎng)融合是網(wǎng)絡(luò)發(fā)展的必然趨勢。從物聯(lián)網(wǎng)的體系結(jié)構(gòu)特征及關(guān)鍵技術(shù)的角度闡述物聯(lián)網(wǎng)的特點(diǎn)。通過分析在此環(huán)境下設(shè)立物聯(lián)網(wǎng)專業(yè)的幾種模式，強(qiáng)調(diào)開設(shè)以應(yīng)用為主的物聯(lián)網(wǎng)專業(yè)的必要性。并規(guī)劃設(shè)計(jì)一套有特色的模塊化課程知識體系結(jié)構(gòu)和實(shí)踐教學(xué)體系結(jié)構(gòu)。指出由于物聯(lián)網(wǎng)相關(guān)技術(shù)及專業(yè)建設(shè)目前均處于發(fā)展初期，各高校應(yīng)根據(jù)自身的學(xué)科優(yōu)勢，制定差異化的人才培養(yǎng)模式，以豐富人們的工作及生活需求。

物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用；多網(wǎng)融合；人才培養(yǎng)；課程知識體系；實(shí)踐教學(xué)體系

0　引言

隨著網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、通信技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)的飛速發(fā)展，同時(shí)擁有感知、計(jì)算和通信能力，并且能適用于各類不同環(huán)境的智能設(shè)備開始廣泛地與互聯(lián)網(wǎng)、移動互聯(lián)網(wǎng)相連，以實(shí)現(xiàn)在任意時(shí)間、任意地點(diǎn)，人與物、物與物之間的交流。給人們的工作、生活帶來了極大的便利，人類社會正逐步由網(wǎng)絡(luò)連接的特征轉(zhuǎn)向泛在信息服務(wù)的特征。基于此，物聯(lián)網(wǎng)熱正在興起。物聯(lián)網(wǎng)目前已被列入我國5大新興戰(zhàn)略性產(chǎn)業(yè)之一。國家正在積極推進(jìn)“三網(wǎng)”融合取得實(shí)質(zhì)性進(jìn)展，加快物聯(lián)網(wǎng)的研發(fā)應(yīng)用，加大對戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)的投入和政策支持，以確保我國在新一輪國際競爭中掌握主動權(quán)。

1　基于多網(wǎng)融合的物聯(lián)網(wǎng)主要特點(diǎn)

1.1物聯(lián)網(wǎng)是多網(wǎng)融合的產(chǎn)物

目前網(wǎng)絡(luò)已從由多個(gè)縱向責(zé)任子系統(tǒng)構(gòu)成的“多網(wǎng)并存”發(fā)展到由基于IP協(xié)議的控制網(wǎng)與信息網(wǎng)的“接入融合”以及各個(gè)子系統(tǒng)信息間的“內(nèi)容融合”的多網(wǎng)融合。將多種系統(tǒng)與技術(shù)在應(yīng)用與管理過程中進(jìn)行有機(jī)的聯(lián)合，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)分析與管理方面的統(tǒng)一，是多網(wǎng)融合的主要內(nèi)涵［1］。由此形成的泛在網(wǎng)絡(luò)包含了計(jì)算機(jī)網(wǎng)、通信網(wǎng)絡(luò)、傳感器網(wǎng)、廣播電視網(wǎng)、互聯(lián)網(wǎng)及物聯(lián)網(wǎng)等各種網(wǎng)絡(luò)。它們之間的相互融合為網(wǎng)絡(luò)提供了無所不在的服務(wù)。目前正在興起的物聯(lián)網(wǎng)就是無線傳感網(wǎng)（WSN）與互聯(lián)網(wǎng)（固定互聯(lián)網(wǎng)、移動互聯(lián)網(wǎng)）的有機(jī)融合［2］。

1.2物聯(lián)網(wǎng)體系結(jié)構(gòu)特征

物聯(lián)網(wǎng)是在現(xiàn)有移動網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)上，集成無線傳感器網(wǎng)絡(luò)和應(yīng)用平臺形成的。從技術(shù)構(gòu)架來看，可分為感知層、網(wǎng)絡(luò)層和應(yīng)用層。應(yīng)用層主要承載各行各業(yè)應(yīng)用服務(wù)，以及為這些應(yīng)用服務(wù)提供基礎(chǔ)性的設(shè)備和中間件的結(jié)合，實(shí)現(xiàn)物聯(lián)網(wǎng)的智能應(yīng)用。網(wǎng)絡(luò)層主要負(fù)責(zé)傳遞和處理感知層獲取的信息。感知層主要對一些物理信息或數(shù)據(jù)進(jìn)行采集編碼并向上傳輸。其中傳知層為最底層，對應(yīng)于傳感網(wǎng)絡(luò)。第二，三層對應(yīng)于計(jì)算機(jī)網(wǎng)、通信網(wǎng)。應(yīng)用層為最高層，是物聯(lián)網(wǎng)與用戶的接口。各層之間的關(guān)系如圖1所示。

有線傳輸及無線傳輸技術(shù)為用戶提供了泛在、異構(gòu)的網(wǎng)絡(luò)環(huán)境。非IP和IP相融合的網(wǎng)絡(luò)與業(yè)務(wù)正充分利用并擴(kuò)展無基礎(chǔ)設(shè)施網(wǎng)絡(luò)的多跳和自組織特性，實(shí)現(xiàn)與有基礎(chǔ)設(shè)施網(wǎng)絡(luò)的結(jié)合［3］。

圖1　物聯(lián)網(wǎng)體系層次間關(guān)聯(lián)性

1.3物聯(lián)網(wǎng)關(guān)鍵技術(shù)

物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)主要有物體標(biāo)識、體系架構(gòu)、通信和網(wǎng)絡(luò)、安全和隱私、軟硬件、能量獲取和存儲、標(biāo)準(zhǔn)等。對應(yīng)于物聯(lián)網(wǎng)的層次結(jié)構(gòu)模型，體現(xiàn)在以下方面：

應(yīng)用技術(shù)：數(shù)據(jù)存儲、并行計(jì)算、數(shù)據(jù)挖掘、平臺服務(wù)、信息呈現(xiàn)；

網(wǎng)絡(luò)技術(shù)：低速低功耗近距離無線、IPv6、廣域無線接入增強(qiáng)、網(wǎng)關(guān)技術(shù)、Ad Hoc網(wǎng)絡(luò)、區(qū)域?qū)拵o線接入、廣域核心網(wǎng)絡(luò)增強(qiáng)、節(jié)點(diǎn)技術(shù)；

感知技術(shù)：傳感器、執(zhí)行器、RFID標(biāo)簽、二維條碼。

基于此，目前在物聯(lián)網(wǎng)的實(shí)際應(yīng)用中，根據(jù)不同的社會需要，在網(wǎng)絡(luò)的構(gòu)建與管理上會有所側(cè)重。如以智能傳感器、嵌入式Web傳感器為主的傳感網(wǎng)建設(shè)與管理，主要應(yīng)用于交通自動化控制與管理、工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)等方面。以計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、通信技術(shù)、云計(jì)算、大數(shù)據(jù)分析為主的綜合網(wǎng)絡(luò)平臺構(gòu)建與管理，主要應(yīng)用于遠(yuǎn)程醫(yī)療、在線教育、智能物流等行業(yè)。

2　基于多網(wǎng)融合的物聯(lián)網(wǎng)專業(yè)建設(shè)

2.1各有側(cè)重的物聯(lián)網(wǎng)專業(yè)建設(shè)模式

多網(wǎng)融合是智能安防、智能交通、智慧醫(yī)療、智能制造、環(huán)境監(jiān)測等應(yīng)用的基礎(chǔ)，物聯(lián)網(wǎng)是其中的一個(gè)重要環(huán)節(jié)。未來移動通信的網(wǎng)絡(luò)環(huán)境和終端必將是多模式共存方式，因而相應(yīng)的技術(shù)、管理和維護(hù)方法及手段均需先期進(jìn)行學(xué)習(xí)與培訓(xùn)，這就需要大力培養(yǎng)滿足社會需求的物聯(lián)網(wǎng)人才。但對于物聯(lián)網(wǎng)的三層結(jié)構(gòu)特征，不同學(xué)科的理解有所差異。如以傳感技術(shù)為主的物聯(lián)網(wǎng)專業(yè)建設(shè)，多放在電子信息學(xué)科進(jìn)行。其注重物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的“感知”與“連網(wǎng)”，兼顧應(yīng)用，重點(diǎn)是通過多傳感器協(xié)同獲取目標(biāo)信息［4］；而以應(yīng)用為主的物聯(lián)網(wǎng)專業(yè)建設(shè)，多放在計(jì)算機(jī)學(xué)科進(jìn)行。其注重網(wǎng)絡(luò)構(gòu)建、管理與應(yīng)用，兼顧“感知”，重點(diǎn)是通過全面感知，進(jìn)行信息傳輸、協(xié)同和處理，從而實(shí)現(xiàn)廣域或大范圍的人與物、物與物之間信息交換需求的互聯(lián)。因此，目前各校都在根據(jù)自身的學(xué)科優(yōu)勢，不斷探索和修訂物聯(lián)網(wǎng)相關(guān)專業(yè)的人才培養(yǎng)方案。

2.2建設(shè)以應(yīng)用為主的物聯(lián)網(wǎng)專業(yè)之必要性

1995年比爾.蓋茨在《未來之路》書中首次提出“物－物”相聯(lián)的雛形，1999年EPCglobal聯(lián)合100多家企業(yè)成立IOT聯(lián)盟并正式提出物聯(lián)網(wǎng)概念。我國傳感網(wǎng)絡(luò)及其應(yīng)用研究是中國科技領(lǐng)域少數(shù)位于世界前列的方向之一，與國際相比具有啟動較早、水平相當(dāng)、國際同步、部分領(lǐng)先的特點(diǎn)。目前，我國傳感網(wǎng)絡(luò)研究已形成以應(yīng)用為驅(qū)動的特色發(fā)展路線，在技術(shù)、標(biāo)準(zhǔn)、產(chǎn)業(yè)、規(guī)模和應(yīng)用與服務(wù)等方面進(jìn)入了世界領(lǐng)先行列，使我國在信息技術(shù)領(lǐng)域迎頭趕上甚至占領(lǐng)產(chǎn)業(yè)價(jià)值鏈的高端成為可能。

根據(jù)經(jīng)濟(jì)長波理論：每一次的經(jīng)濟(jì)低谷必定會催生出某些新的技術(shù)，而這種技術(shù)一定是可以為絕大多數(shù)工業(yè)產(chǎn)業(yè)提供一種全新的使用價(jià)值，從而帶動新一輪的消費(fèi)增長和高額的產(chǎn)業(yè)投資，以觸動新經(jīng)濟(jì)周期的形成。物聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展?fàn)顩r與這一理論相符合。物聯(lián)網(wǎng)是互聯(lián)網(wǎng)的應(yīng)用拓展，以用戶體驗(yàn)為核心的創(chuàng)新是物聯(lián)網(wǎng)發(fā)展的靈魂。據(jù)《2014-2018年中國物聯(lián)網(wǎng)行業(yè)應(yīng)用領(lǐng)域市場需求與投資預(yù)測分析報(bào)告》數(shù)據(jù)表明，2010年物聯(lián)網(wǎng)在安防、交通、電力和物流領(lǐng)域的市場規(guī)模分別為600億元、300億元、280億元和150億元，2013年中國物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)市場規(guī)模達(dá)到4 000多億元，而且預(yù)計(jì)今后幾年內(nèi)每年都會以二位數(shù)的百分比增長［5］。由此可見，物聯(lián)網(wǎng)將滲透到經(jīng)濟(jì)社會的各個(gè)方面，應(yīng)用前景廣闊。在國家大力推動工業(yè)化與信息化兩化融合的大背景下，物聯(lián)網(wǎng)將是工業(yè)乃至更多行業(yè)信息化過程中一個(gè)比較現(xiàn)實(shí)的突破口。按照目前對物聯(lián)網(wǎng)的需求，全國物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)人才需求每年約20萬左右。因而迫切需要大力培養(yǎng)相關(guān)專業(yè)人才，特別是企業(yè)技術(shù)型人才。本科院校既有一定的科研實(shí)力，又以培養(yǎng)應(yīng)用型人才為目標(biāo)，可以通過校企合作、校際交流等方式對人才進(jìn)行培養(yǎng)、儲備，同時(shí)鼓勵(lì)企業(yè)間人才的交流與互補(bǔ)。

2.3基于物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用的人才培養(yǎng)目標(biāo)

物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用專業(yè)的學(xué)生，除了應(yīng)具有愛國情懷和良好的職業(yè)道德及創(chuàng)新意識外，還需要在物聯(lián)網(wǎng)構(gòu)建、運(yùn)營、維護(hù)、管理與服務(wù)等方面有所專長。

2.4規(guī)劃具有特色的課程體系

（1）專業(yè)特色方向

基于物聯(lián)網(wǎng)三層結(jié)構(gòu)模型建設(shè)的物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用專業(yè)人才培養(yǎng)方案，涉及電子信息科學(xué)、網(wǎng)絡(luò)工程、計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)、通信工程等主干學(xué)科，分為傳感器測控、物聯(lián)網(wǎng)構(gòu)建與管理以及物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用三個(gè)教學(xué)與研究方向。

（2）課程體系建設(shè)

根據(jù)人才培養(yǎng)目標(biāo)，設(shè)置公共必修、專業(yè)必修、專業(yè)限選、公共任選及集中實(shí)踐五個(gè)課程模塊，構(gòu)建理論知識與實(shí)驗(yàn)實(shí)訓(xùn)課程體系。

①理論課程體系構(gòu)建

專業(yè)核心課程包括：電子產(chǎn)品代碼（EPC）技術(shù)、通信網(wǎng)理論與應(yīng)用、計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)原理與應(yīng)用、自動識別技術(shù)、數(shù)據(jù)庫原理及應(yīng)用、射頻識別技術(shù)與應(yīng)用、網(wǎng)絡(luò)安全管理、傳感器測控技術(shù)、物聯(lián)網(wǎng)設(shè)計(jì)與管理、無線網(wǎng)絡(luò)與移動通信管理、移動電子商務(wù)平臺構(gòu)建與管理、物聯(lián)網(wǎng)中間件及應(yīng)用開發(fā)等。

專業(yè)任選課程包括：無線傳感器網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、動態(tài)網(wǎng)站建設(shè)與管理、網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)技術(shù)、無線自組網(wǎng)技術(shù)、人工智能及其應(yīng)用、云計(jì)算技術(shù)與應(yīng)用、數(shù)據(jù)倉庫與數(shù)據(jù)挖掘技術(shù)、異構(gòu)無線網(wǎng)絡(luò)融合技術(shù)、嵌入式系統(tǒng)開發(fā)及應(yīng)用、虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)及其應(yīng)用等。

模塊化課程知識體系結(jié)構(gòu)如圖2所示。

②實(shí)驗(yàn)實(shí)訓(xùn)體系構(gòu)建

實(shí)踐教學(xué)分為專業(yè)實(shí)驗(yàn)及實(shí)踐性教學(xué)兩部分。實(shí)踐性教學(xué)環(huán)節(jié)包括課程設(shè)計(jì)及實(shí)踐技能培訓(xùn)與專業(yè)水平考試兩方面。模塊化實(shí)踐教學(xué)體系結(jié)構(gòu)如圖3所示。

圖3　實(shí)踐教學(xué)體系結(jié)構(gòu)

3　結(jié)語

圖2　理論課程體系架構(gòu)

當(dāng)前，隨著微電子技術(shù)的發(fā)展，涉及人類生活、生產(chǎn)、管理等方方面面的各種傳感器已比較成熟。同時(shí)網(wǎng)絡(luò)接入多樣化、IP寬帶化和計(jì)算機(jī)軟件技術(shù)、云計(jì)算技術(shù)飛躍發(fā)展，基于海量信息收集與分類處理的能力得到快速提高，使物聯(lián)網(wǎng)已進(jìn)入實(shí)用階段。但作為新興概念，物聯(lián)網(wǎng)在全球仍處于萌芽狀態(tài)，這也給中國政府乃至民族企業(yè)帶來領(lǐng)跑的機(jī)遇。現(xiàn)急需大量的各類專業(yè)人才，尤其需要實(shí)用型人才。然而，物聯(lián)網(wǎng)專業(yè)是一個(gè)多學(xué)科高度交叉的新興專業(yè)，物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)和專業(yè)建設(shè)又都處于發(fā)展初期，各高校在物聯(lián)網(wǎng)學(xué)科建設(shè)和課程體系構(gòu)建等方面還不夠完善，實(shí)驗(yàn)室建設(shè)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)有待規(guī)范。因而需根據(jù)自身在技術(shù)、師資、科研、實(shí)驗(yàn)設(shè)備等方面的優(yōu)勢，確定有所側(cè)重的物聯(lián)網(wǎng)專業(yè)發(fā)展方向，制定差異化的人才培養(yǎng)模式，培養(yǎng)出符合社會各方面需求的各類物聯(lián)網(wǎng)專業(yè)人才，以滿足各行各業(yè)不同應(yīng)用的需要。

［1］徐堯.通信工程中多網(wǎng)融合技術(shù)的應(yīng)用問題探析［J］.電子測試，2013，12.

［2］向亦斌.網(wǎng)絡(luò)融合下信息網(wǎng)絡(luò)安全管理與教學(xué)實(shí)踐［M］.北京，科學(xué)技術(shù)方面出版社，2014.

［3］謝東亮等.物聯(lián)網(wǎng)與泛在智能.http://www.dwrh.net/a/Terminal/tqita/2011/1224/107061_5.html，2011-12-24

［4］肖賢建等.物聯(lián)網(wǎng)工程專業(yè)應(yīng)用型人才培養(yǎng)模式探析［J］.計(jì)算機(jī)教育，2010（10）.

［5］田衛(wèi)新等.基于實(shí)訓(xùn)的物聯(lián)網(wǎng)工程專業(yè)創(chuàng)新人才培養(yǎng)模式［J］.計(jì)算機(jī)教育，2015（10）.

Research on the Training Mode of Internet of Things Application Professional Personnel Based on Multi-Network Fusion

XIANG Yi-bin

（College of information，Hunan International Economics University，Changsha410205）

The wide use of the Internet of things inseparable from the fusion of multiple network environments，network convergence is the trend of network development.From the angle of network architecture characteristics and key technologies，describes the characteristics of the Internet of things.Through the analysis of several models in this environment to set up professional of the Internet of things，emphases on the necessity of setting up the application-oriented the IoT professional.And the planning and design of a set of characteristics of the modular curriculum knowledge system structure and practical teaching system structure.It is pointed out that due to the Internet of things technology and related professional construction at present are in the early stages of development，universities should according to its subject advantages to develop differentiated talent training mode，to enrich people's work and life needs.

Internet of Things Applications；Multi Network Integration；Personnel Training；Curriculum Knowledge System；Practical Teaching System

1007-1423（2016）25-0037-04DOI：10.3969/j.issn.1007-1423.2016.25.008

向亦斌（1966-），女，湖南長沙人，在職研究生，副教授，研究方向?yàn)榫W(wǎng)絡(luò)技術(shù)與安全管理

2016-07-21

2016-08-26