物联网工程实验室建设方案

物联网工程试验室建设方案

一、物联网工程试验室建设背景

物联网，顾名思义，就是物物相连的互联网。这包括两层意思：第一，物联网的关键

和基础仍然是互联网，是在互联网基础上日勺延伸和扩展B勺网络；第二，其顾客端延伸和扩展

到了任何物品与物品之间,进行信息互换和通信。因此，物联网是指运用传感器、射撅识别

(RFID)、智能嵌入式等技术，使信息传感设备实时感知任何需要的信息，按照约定的协

议，通过也许的网络(如基于WiFi的无线局域网、2G/3G等)接入方式，把任何物体与互

联网相连接，进行信息互换和通信，实现物与物、物与人的泛在链接，实现对物体的智能化

识别、定位、跟踪、控制和管理。

从“智慧地球"到"感知中国"；从新的经济增长点到政府支持鼓励的一系列措施；

从国家中长期科学与技术发展规划到各高校、科研院所的研究，都可看出物联网在在当今科

学技术领域的重要地位。2023年8月，温家宝总理视察无锡物联网产业研究院，并做出重

要指示：物联网技术是未来科技的制高点，是我国新兴战略型产业未来发展的方向之一！中

国物联网产业的总体规模，估计到2023年将超过1万亿、2023年将超过5万亿。毫无疑

问，国家对物联网的产业发展是大力支持的，并且在未来的四年中将有2023多所高校建成

物联网试验室，为国家培养这方面的实用型人才。物联网并非新技术，而是将既有的传感技

术，计算机网络技术，通信技术以及自动控制技术等多种技术的高度融合。因此，怎样运用

已经有设备，构建符合产业需求H勺试验环境将是物联网试验室建设B勺关键。

二、物联网工程试验室建设方案

1.试验室建设关键理念

在可预见的未来，物联网必将引领信息产业革命的又一次浪潮。作为培养市场需求人

才的各类高等院校，职业教育院校及培训机构，开设物联网有关专业及课程，或者在既有专

业中引入物联网技术，建设物联网有关试验室，成为当务之急。教育部也发文明确支持各个

学校建设物联网有关专业及试验室。

臼

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hR3文件

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图1:教育部文献

物联网试验室在教育中的地位无容置疑，但目前各个学校试验室的发展存在着偏重单

项技能和素质的培养，试脸课程实用性不强等问题。

针对以上问题，广州飞瑞敖企业以"把握发展趋势，提高应用能力”为目的，提出物

联网工程试验室处理方案，其意义在于：

提高教学科研水平

提高学生应用能力

增进学生就业

提高学校竞争力

飞瑞敖企业的物联网工程试验室建设和发展的三个关键理念如下:

www.frotech.com

图2:物联网工程试验室关键理念

2.试验室建设目的

广州飞瑞敖电子科技有限企业一直致力于物联网和工业无线应用处理方案，凭借其扎

实技术基础、雄厚的研发能力和丰富的行业应用经验，面向教育客户推出物联网工程试验室

处理方案。方案遵照可靠性、先进性、开放性和扩扩展性原则，总体设计符合教学和科研规

定。

其目的是建设集教学、试脸、创新、体验和研发功能于一体的物联网工程试验平台。

3.试验室物联网人才培养及就业

3.1人才培养

物联网是计算机科学与技术、网络工程、电子技术、信息工程、通信工程及其他边

缘科学交叉渗透、互相融合的基础上发展起来的一门新型应用型学科。专业立足于计算机专

业类知识培养体系，重视学生基础知识掌握、综合素质的提高和应用创新能力培养。以物联

网技术为基础，研究从感知层（包括传感器、射频识别、关键控制等）到网络层（包括传感

网络、通信系统、计算机网络等）再到以面向产业和行业应用日勺应用层有关的理论和工程应

用问题，重点突出实践能力和应用创新能力的培养。重视培养能适应物联网工程所波及的多

学科发展需求的新型创新人才为我国以物联网和传感网为代表的下一代信息技术新兴产业

发展输送急需的开发、管理、生产等人才。

将培养具有良好的科学素养、良好的职业道德，并熟悉物联网产业链中标识、感知、

处理和信息传送四个环节，具有相称的计算机网络专业知识，掌握电子、射频识别、无线传

感器网络、无线通信、应用软件开发等有关技术。能从事物联网技术方面的应用、维护等工

作，又可以从事物联网技术方面的技术开发工作,既具有较强的实践工作能力又具有一定时

创新能力的物联网技术人才。学生毕业后能胜任物联网技术在智能交通、环境保护、地质灾

害监测、政府工作、公共安全、平安家居、智能消防、工业监测、个人健康等多种领域中的

应用工作，也可以从事物联网有关领域的生产管理、技术开发工作。

3.2就业方向及技能规定

物联网行业有关工作岗位及人才技术规定如下：

①物联网应用技术员（终端设备操作技术员）

理解物联网终端设备的基本工作原理，掌握物联网终端设备的使用技术。

②物联网构建技术员

具有无线网络、计算机网络的基础知识，掌握其网络组建的基本技能。

③物联网集成工程师（应用系统集成技术员）

理解物联网系统的体系构造设计、掌握系统调试的基本流程与技巧、具有发现与修改

设计过程中的错误能力。

④物联网系统管理员

熟悉物联网产品设备（如传感器）的基本使用技巧、具有维护物联网应用系统软硬件

安装和维护能力。

⑤物联网销售工程师

熟悉多种物联网设备性能、参数，理解物联网设备时应用场景，具有较强的沟通能力

和市场意识。

⑥物联网开发工程师

具有软件开发能力，熟悉多种物联网设备的工作原理，掌握接口开发技巧。

⑦物联网硬件工程师

掌握RFID、无线传感、电工电路、嵌入式开发能力，可以进行物联网硬件设备的了

开发。

⑧物联网产业工人

掌握电工电路技术，可以进行物联网设备的生产组装。

4.试验室建设技术分析

从横向分析，物联网的主体是物（包括了人，设备，器件以及电脑等多种终端），执

行的动作是联（人与物，人与人，物与物建立联络），关键是网（网是沟通联络的桥梁）。

图4:物联网横向架构

从纵向分析，物联网由三个层次共同构建而成。它们分别是：感知层、网络层和应用

层。通过WiFi设备服务器和WiFi中间件，使得前端的多种信息感知和管理控制终端可以

随时随地的接入基于TCP/IP协议的互联网络，实现真正的物联网综合应用。

应用层A

网络层A

感知层A物联网工程信息平台

33

w旧设备服务器WiFi中间件

RFID

WiFi传感器

Modbus

WiFi嵌入式设备

ZigBee

w.frotech

图5:物联网纵向架构

基于对以上两种物联网架构的对的分析，飞瑞敖物联网工程试验室建设方案以“工

程”为指导思想，使学生（培训学员）和教师可以充足的体验和理解物联网的三个层次，通

过做试验和设计实训真正实现从技术到应用时飞跃。

技术+应用二工程

图6:工程理念

5.试验室建设方案综述

广州飞瑞敖企业的物联网工程试验室依托物联网三个层次综合组建而成，其网络拓

扑如下图所示：

感知层：由无线传感网、射频识别（RFID）器件、嵌入式设备等，共同构成前端

信息采集和控制终端。

网络层：由光载无线互换系统（包括光载无线互换机、模拟光纤、远端射频单元、

WiFi设备服务器和以太网互换机诉口其他网络设备共同构成基于TCP/IP协议时可接入互联

网的网络平台。

应用层：由后台数据中心、远程客户端（如电脑、智能、智能平板等）和装载在

其中的多种应用程序共同构成，实现对前端信息和控制终端的管理。

合FR。

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图7:物联网工程试验室拓扑构造

通过对物联网三个层次知识的学习和试验操作，实现对物联网综合应用与管理的全

面掌握。

广州飞瑞敖企业不仅为学校组建一整套物联网工程试验室设备，并且还将协助学校

确定试验内容、编写有关试验指导书，并为学校提供师资培训和完善的售后服务，以形成一

种完整的物联网试验教学科研体系：

1）试验指导书是试验教学的关键构成部分，它包括每个试验B勺教学目的、试验的

真实环境、试验设备、网络拓扑、试验操作环节、试验成果、验证及论述等。

2）我们还将协助学校对教师进行培训I。通过系统培训，教师可以迅速熟悉有关概

念和原理，掌握有关设备的配置、调试等技术，理解每个试验的重点和难点，在较短的时间

内即可开展对学生的试验教学，并将试验课程结合到教学计划中。

3）完善的）售后服务。我们为学校提供试验设备安装、调试、维护和维修服务，以

及后来的软件升级，试验内容升级和教师科研项目技术交流和指导。

在规划试验室的同步，我们提议将试验室建设成为一种小型的物联网应用体验环境，可直观

地体现出物联网应用，从而激发学生的学习爱好。

6.关健课程和试验内容

广州飞瑞敖企业根据与多所学校（含已开设物联网有关专业时和未开设但有计划

的）的交流经验，对学校的需求和教学计划做了充足的分析，得出了物联网专业教学的十二

个关键课程，物联网工程试验室完全满足学校对物联网专业的教学和科研需求。关键课程和

试验举例见下表。

序号课程实验举例设备层级备注

1物联网T程全部

2物联网网络1.物联网有线局域网组网实验物联网工程网络层

设计和管理信息平台实

2.物联网无线局域网组网实验

验箱

3.物联网有线、无线混合组网实验

4•交换机的VLAN划分实验

5.WiFi设备服务器的管理与配置实验

6,无线数据传输通信实验

7.WiFi-PLC通信接口及控制实验

8•感知层网络层接口实验

3物联网体系9•网络层应用层接口实验网络层

4无线通讯与网络层

5无线传感网1.Zigbee无线传感网络的搭建和抓包测试实验无线传感网感知层

实验箱

2.Z-Stack点对点通讯实验

3.Z-Stack星状网通讯实验

1.Z-Stack树状网通讯实验

5.无线传感器网络实验-温湿度

6射频识别1.低频RFID认知操作实验物联网RFID感知层

实验箱

(RFID)2.高频RFID认知操作实验

3.超高频RFID认知操作实验

4端.口操作实验

5,时钟操作实验

6.USART通信模块实验

7嵌入式系统1.ARM9开发板初次测试和裸板测试实验物联网嵌入感知层

2.基于ARM9开发板嵌入式Linux内核移植实验式实验箱

3.基于ARM9开发板的YAFFS文件系统移植实验

4.给开发板流加白定义程序和Teln既登陆实验

5.ARM9开发板上的串II通信实验

8物联网中间L网络服务器WiFi转RFID中间件实发物联网中间感知层，网

件件实验耨络层

2.网络服务器WiFi转Zigbec传感网络中间件实验

工网络服务器WiFi转T.业控制中间件实验

4.WiFi数据网关实验

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表1:关键课程和试验举例列表

7.物联网工程试验室布局参照

以每班30组学生做试验为例，试验室内部布局参照如下图：

学生实验区

智例烟应用£)[□o[QoDo[DDDD[D

智能环境o[doDDDD[E|DDD[H

监测应用

onononono(non

智能工业oEoEc>DonoEon

控制应用

O[Q。口由O[QD[QOE

智66仓储

物流管理

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图8:物联网工程试验室布局参照

物联网工程试验室分三大功能区，分别是教师教学区、学生试验区、应用实训与体

验区。

试验室内教学用台式电脑可通过安装无线网卡实现无线接入当地WiFi局域网络。

各区的器件和设备(如试验箱)均可接入当地WiFi局域网络。在同一试验室网络

内实现物与物、物与人的泛在链接；同步，预留外网接口和设置权限可实现远程顾客对本试

验室的访问、控制和管理，实现真正的物物相连。

8.试验配置

基础技术课程试验：

序号设备支持课程

1物联网工程信息平台网络层、感知层和应用层之课程

2物联网工程信息平台网络层：无线通讯与无线网络基础、物

实验箱联网网络设计和管理、物联网体系结构

3物联网射频识别感知层:射频识别(RFID)技术

(RE1D)实验箱

4无线传感网实验箱感知层：无线传感网

5物联网嵌入式实验箱感知层：嵌入式系统，单片机技术

表2:基础技术试验配置

应用与实训：

序号设备支持实验（应用与实训）

1物联网智能仓储物流实训套件应用层：智能仓储物流

2物联网智能环境/智能家居实训套件应用层：智能环境监测，智能家居控制

3物联网智能T业控制实训套件（交通灯）应用层：智能T业控制

4物联网智能工业控制实训套件（龙门吊）www.frotech.com

5物联网数字安防实验套件应用层：数字安防，智能小区

6物联网人员物资管理实验套件应用层：人员物资智能化管理

7更多按需求定制

表3:应用与实训试验配置

9.部分产品简介

物联网工程试验室部分试脸设备硬件及软件产品简介见附录L

三、经典案例

1.合肥工业大学物联网联合试验室

合肥工业大学是一所教育部直属的全国重点大学、国家"211工程"重点建设高校

和"985工程"优势学科创新平台建设高校。同步也是我国第一批开设物联网专业的高校之

O

为满足未来5-23年，社会对拥有物联网专业有关学历或受过专业培训的人才的巨大

需求，提高物联网实训室的价值。合肥工业大学与广州飞瑞敖电子科技有限企业联合成立了

专业的物联网实训室，目的就是共同推进物联网行业的产业化，加强在科研合作及毕业生实

习、就业等方面的工作。实训室课程内容设置考虑了前瞻性和实用性，覆盖了环境监测、智

能仓储物流、电网电动汽车充电桩等物联网行业应用技术，强调学生B勺实际应用能力。

图9:合肥工业大学案例

2.更多案例

2.1物联网试验室案例

(1)北京邮电大学

(2)南昌工程学院

(3)燕山大学

(4)广州大学松田学院

(5)辽宁工程技术大学

(6)厦门华厦职业学院

(7)广东海洋大学

(8)浙江财经学院

2.2其他行业应用案例

企业与北京邮电大学原校长林金桐学术团体、广东省科学院自动化研制中心合作，

形成省院产学研基地，并与南方电网深圳供电局、广州港集团企业、广东省妇幼保健院、卜

蜂莲花等单位到达合作，共同拓展行业应用。

化工程研制中心K«K

四、有关飞瑞敖企业

广州飞瑞敖电子科技有限企业是成立于2023年，注册资金2138万，企业致力于将

光通信技术、无线局域网技术、嵌入式系统和射频识别(RFID)技术融为一体，构建基于

WiFi国标和光载无线电技术的统一物联网信息平台。企业于2023年通过高新技术企业认

定和广州市民营科技企业认定，飞瑞敖企业的物联网信息平台关键产品-光载无线互换机和

WiFi无线网络设备获得国家科技型中小企业技术创新基金立项证书，于2023年被认定为

广东省重点新产品，获得科技成果登记证书；于2023年获得由广东省科技厅主持的科技成

果鉴定证书,认定且通过了"2023年广东省高新技术产品”。

飞瑞敖拥有国内一流的专家队伍及优秀的研发团体，并聘任光纤通信、无线局域网

和计算机技术领域的国内外著名专家进行技术指导，已突破光载无线互换系统和WiFi网络

器件研究中R勺多项关键技术，成功地实现了基于该系统内新一代物联网工程信息平台。

飞瑞敖企业已经申请十三项关键产品发明专授权四项，获得四项计算机软件著作

权和通过两项产品登记。企业承担了2023年广东省产学研合作项目、2023年广东省中国

科学院全面战略合作项目和科技部科技型中小企业创新基金项目，其产品研发处在国际领先

水平，弥补了国内外光载无线技术及大范围WiFi覆盖领域的空白。

图10:各项荣誉

附录一

物联网工程试验室部分试验设备产品简介

一.硬件部分

序号名称型号主要技术参数描述

尺寸规格:W430XD400X

H44.5(min)

光载无

WCS24「作频率：L8G〜2.5GHz

线交换

I0C收/发光波1＜：1550nm/1550mri

机

光输出功率：4dBm±2dBm

光输入功率：・4dBm(Minimum

尺寸规格:W133XD71X

H27(mm)

工作频率：I.8G〜2.5GHz

远端射

RRU-C射频输出功率:20dBin(Maximi

频单元

接收灵敏度：

物联

802.1lb：-85dBm(Minimum)

网工

802.11g：-65dBm(Minimum)

程信IOT-SO

1尺寸规格:W98XD65.6X

息平1-01

WiFi设H26(mm)

台套FRO-24

备服务串口类型：RS232/RS485

件10WF

器安全认证：WAP/WEP/WPA/WI