高校新型物聯網實驗室建設方案的構建研究

李麗

作為我國戰略性新型產業的重要部分，物聯網的興起與發展推動了新一輪信息技術革命的發生，促進了信息化建設在社會中的更好發展。在物聯網中，通過對信息傳感設備的使用，能夠依照相應的協議對物與物、人與物、人與人之間實現全面的互聯通信。結合移動通信網、互聯網等的使用，能夠進一步提升對物質世界的感知能力，推動了決策與控制的智能化發展。目前，我國多數高校對于物聯網實驗室都更為關注。所以，提出一種先進的、經濟的物聯網實驗室構建方案有著極為重要的意義。

一、傳統高校物聯網實驗室的建設現狀分析

在傳統高校物聯網實驗室的建設中，主要進行了基礎實驗室、專業實驗室以及綜合實驗室的建設。在基礎實驗室的建設中，主要讓學生掌握的實驗的基礎技能，包括實驗器材的使用、實驗儀器的檢測等等；在專業實驗室的建設中，主要讓學生掌握了不同學科的專項技能；而對于綜合實驗室來說，其主要對學生畢業設計、師生的課題研究等進行了支持與滿足。但是，就現階段物聯網實驗室的建設來說，并沒有實現網絡的全覆蓋，對于多種實驗室的綜合管理也沒有進行體現，自動化管理、實驗數據的保存與獲取等依舊需要進一步的優化。

二、高校新型物聯網實驗室的功能需求分析

在高校新型物聯網實驗室中，使用了大數據技術以及物聯網技術，能夠為廣大師生提供更多的數據感知，完成全面的智能分析，實現多方位的互動通信。

（一）環境感知的需求

環境感知的需求是對高校新型物聯網實驗室的一項重要的功能需求，需要在實際的設計中進行重點的考量。對于高校新型物聯網實驗室來說，其個性化、安全化的基礎數據普遍來自于實驗室的實際環境參數，所以實驗室必須要實現對下述集中環境參數的感知：環境感知數據、氣體感知數據、光照感知數據、設備感知數據。在環境感知數據中，包含著新型物聯網實驗室的溫濕度、氣壓等數據；在氣體感知數據中，包含著實驗室中二氧化碳、顆粒物、有害氣體、煙霧等的濃度；在光照感知數據中，包含著實驗室的光照與輻射水平等等；在設備感知數據中，包含著對實驗室中計算機、試驗臺、電源、投影儀等設備狀態的數據。

（二）智能控制的需求

在進行新型物聯網實驗室的建設中，高校要確保在所有的實驗室中都設置了對光照、溫濕度、煙霧、有害氣體等進行感應的傳感器。同時，也要建立起綜合管理系統，對于新型物聯網實驗室多種數據信息進行綜合的管理與監測。利用這些數據信息，并結合相應的工作人員的實際設置，完成對不同設備的自動開關管理。例如，當實驗室中的溫度超過相關工作人員設計的溫度后，空調設備能夠進行自動的開啟；當實驗室中的光照與輻射強度超過了相關工作人員設置的數值后，窗簾能夠進行自動的開啟等等。

另外，在新型物聯網實驗室中，所有的設備中都要設置無線射頻卡，當設備離開管理區域一定的范圍后，由于無法捕捉到相應的信號，則會進行自動報警，使得實驗室防盜管理更加便捷與智能。

（三）數據分析功能的需求

在高校新型物聯網實驗室中，所有的設備都安裝了不同功能的傳感器，實現了多種數據信息的采集。相關工作人員可以通過這些數據信息，對實驗器材的狀態以及使用情況進行分析，結合傳感器對設備狀態的判斷，完成對設備的狀態管理。同時，傳感器也能夠結合設置的標準閾值，自動完成設備運行狀況的判斷，完成自動報修。一旦實驗室中出現異常的情況或是突發事件，例如火災、漏水等等，物聯網管理平臺會向相關工作人員自動發送報警信息。結合大數據分析技術，對可能受到影響的實驗室、設備等進行分析，并向相關工作人員進行匯報，協助相關工作人員做出處理決策。

三、高校新型物聯網實驗室建設方案的探究

（一）高校物聯網實驗室的新架構及特點

近幾年，我國的物聯網技術更加成熟，發展也日趨完善。在這一階段中，與物聯網技術相關的技術也得到了更好的發展，包括RFID、藍牙、WiFi、ZigBee等等。在物聯網技術的實現中，基于云端以及云計算的大數據分析技術以及互聯網技術發揮出了重要的作用，完成了對于多個物聯網設備以及節點的連接，實現了對多種傳感器數據信息的獲取以及實驗室的物聯控制。

結合上述的分析能夠發現，在傳統的高校物聯網實驗室中，局限于原有的電子技術實驗室建設，并沒有對現階段物聯網發展進行應用與體現。所以，高校必須要加強對物聯網技術的認識與應用，積極建設起新型物聯網實驗室。在進行高校新型物聯網實驗室的建設中，相關工作人員要確保網絡能夠在物聯網實驗室中整體覆蓋，且要保證網絡多層次的完成覆蓋，包括多種移動網絡，高速無線網絡、傳感器網絡、有線網絡等等。

為了能夠進一步對物聯網實驗室中進行的具體實驗進行更好的指導與監督，且為廣大師生提供更加便捷、可靠性強的實驗原始數據保存功能，筆者認為，要將物聯網實驗室的內部包含的部件、互聯網網關、SOC芯片等，結合實驗室中完全覆蓋的網絡連接至數據庫以及云計算服務平臺。在這樣的條件下，師生利用智能手機、平板電腦等移動網絡終端，就能夠對實驗數據信息進行獲取、上傳或保存。建立起了基于云的物聯網實驗室系統集成。

（二）基于物聯網新架構的集成實驗室構成

在進行高校新型物聯網實驗室的設計與建設中，相關工作人員要確保實驗室與當前物聯網技術的發展有著極為緊密的聯系，在方便相關工作人員的管理、為廣大師生提供更好的服務的同時，實現優質人才的培養。基于這樣的目標，筆者認為，在進行高校新型物聯網實驗室的建設中，要確保網絡能夠在物聯網實驗室中整體覆蓋，且要保證多種移動網絡，高速無線網絡、傳感器網絡、有線網絡等網絡多層次的完成覆蓋。

同時，相關工作人員還要構建起新型物聯網集成實驗室的相關系統。在該系統構架中，包含的內容有：試驗臺、本地服務器、教師計算機、實驗儀器倉庫、元器件倉庫等等。這些組成構件在該系統框架中主要通過下述的方式進行連接：第一，實驗室中的實驗臺與云端進行連接。在這樣的連接下，實驗臺中各個傳感器的數據信息能夠實時的、準確的上傳至云端進行存儲。而結合本地投影儀，能夠隨時對云端中保存的大量傳感器數據信息進行查看。第二，實驗室中的實驗臺直接連接于本地服務器。在該種連接下，結合云端的使用，能夠完成服務器的與云端的數據連接。此時，高校師生能夠通過智能手機、平板等移動終端以及計算機對實驗臺記錄的多種數據信息進行獲取。第三，相關工作人員要確保教師計算機要與學生實驗臺中的MPU建立起通訊連接。在該種連接下，教師能夠隨時對學生的操作情況進行查看，并直接指導學生展開實際的試驗操作，使得教學指導更具有針對性。第四，相關工作人員要在本地實驗儀器倉庫、元器件倉庫中，設置相應的實驗儀器以及元器件，供學生借用。

綜上所述，物聯網技術的發展推動了高校實驗室建設的改革。本文提出了一種經濟性與先進性更強的新型物流網實驗室構建方案，相比于傳統的物聯網實驗室來說，實現了多種網絡的全面覆蓋，方便廣大師生對實驗數據信息的保存與獲取，通過環境數據自動感知、智能控制與數據分析，減輕了相關工作人員的工作量。