王文杰

（天津交通职业学院,天津,300110）

1 物联网技术研究背景

物联网（Internet of Things，lOT)是一个基于互联网、传统电信网等信息承载体，让所有能够被独立寻址的普通物理对象实现互联互通的网络。它具有普通对象设备化、自治终端互联化和普适服务智能化3个重要特征。通过对接高速网与低速网，实现任何物品的寻址与识别、状态检测，信息实时共享的目的。

2 物联网相关技术以及在实训教学中的应用

2.1 核心技术

表 1 物联网三层模型及相关技术

物联网将是下一个推动世界高速发展的“重要生产力”从技术架构上来看，物联网可分为三层：感知层、网络层和应用层[1]。

2.2 无线射频识别系统架构

无线射频识别（RFID）是目前物联网产业中技术最成熟，使用最广泛的感知识别层技术。系统主要由三大部分组成：阅读器、天线和电子标签[2-4]。阅读器通常集成天线，一方面通过天线与RFID电子标签通信，另一方面与本地计算机相连。标签由耦合元件、芯片和微型天线组成，每个芯片内可写入唯一的电子编码。当电子标签进入阅读器扫描范围内后，阅读器可以读出标签内存储的电子编码。中间件系统中的通用资源标识符（URI）、ONS及其缓存系统和包含数据库的数据处理中心，这些都和计算机网络相连，故可以实现数据实时的查询和跟踪。

2.3 无线传感网

传感器的定义是：能感受被测量并按照一定的规律转换成可用输出信号的器件或装置，通常由敏感元件和转换元件组成[5]。随着现代科技的进步，现代传感器更加智能化、网络化。其典型代表，就是无线传感节点。无线传感节点除了具备传统传感器基本功能外，还自带微型处理器和无线通讯芯片。这样一来，无线传感节点除了能感知信息外，还可以对所获信息进行分析处理，并且通过网络传输。

图1 RFID应用构架

图3 管理系统功能模块

图3 无线传感器节点组成

通过无线连接将传感器网络化后就形成了一种新的传感器应用模式—无线传感网。无线传感网能够通过在一个监测区域内布置大量低成本的无线传感器节点组成多跳无线网络，以获取监测区域内环境数据。

3 智能实训管理融合物联网技术

3.1 教学管理和数据服务

3.1.1 实训课程的预约与查询 基于高职院校数字化校园体系，智能实训管理系统与教务系统对接，实训教师可以根据课程进度预约实训室，实现了资源的科学分配。学生则可以通过关注实训管理系统提前得知将要进行的实训课程的时间、地点、项目以及需要提前预习的相关知识。

3.1.2 一卡通、门禁与考勤 校园卡除了卡面上印刷了学生的照片和相关信息外，卡内还集成了一个RFID电子标签，里面也同样写入了学生的基本信息。通过在实训场地入口处加装门禁设施，学生在上课前必须刷卡进入。而且卡内个人信息必须与预约实训室班级成员信息相吻合[6-8]。该个人信息也同样被实训管理系统记录下来，作为当次实训课程的考勤，大大提高了实训的安全性和考勤数据的准确性。

3.1.3 实训任务下达与结果评价学生进入实训场地后，还需刷卡上机。数据处理中心会根据卡内信息分配权限。学生根据自己的权限可以在实训系统中看到自己将要进行的实训任务、操作要求和数据指标。学生依据实训指导书进行实训练习，实训系统将实时采集学生实验数据，生成实训结果。实训指导教师可在自己的权限下对学生的实训结果进行评价打分，存入数据库。在学期末的时候可以自动生成学生实训成绩报表，方便成绩录入和查询。另外学生刷卡上机，可以生成设备使用记录，便于设备管理。

图4 开放性实训室

3.2 实训室管理

3.2.1 设备管理 在设备购入时使用RFID电子标签代替纸质标签，写入设备名称、编号等信息，在设备进入实训室时，通过入口的阅读器（固定居多）就可以对设备进行自动识别入库，在实训管理系统中生成设备清单。设备损坏时，通过手持阅读器读取电子标签可以建立设备维修记录。通过在管理系统中设置设备使用周期，系统会在设备报废前自动提醒，大大降低了设备管理的人力成本。

3.2.2 设备定位以物流专业为例。实训教学中会用到很多小型器材和教具。例如在物流仓储实训课程中会使用手持条码扫码器、包装箱、各种实物货物等。实训中的一个任务就是要求学生按照要求摆放货物，再通过实训系统模拟仓库收发作业。根据调查显示，全球零售商库存准确率只有51%[9]，虽然实训室面积有限，但是学生将货物摆放错位置依然难以避免。通过预先在实训器材上粘贴RFID标签，在实训室固定节点上安装阅读器，选择合适的算法，数据处理中心就可以实现对实训场地内实训器材的定位。这样既可以有效的获取准确库存，提高实训效率，也可以方便器材的查找，便于教师对学生实训成绩的评估。

3.2.3 安全维护对大型实训设施进行有规律的安检维护是保障设备可持续运行的必要措施。传统的安检周期通常由技术人员自己掌握，往往会出现时间上的盲目性和安检人员的随意性[10]。使用智能实训系统进行管理以后，管理员可以根据设备的使用频率和维修记录，估算出设备可能出现故障的时间节点，由系统定时提醒技术人员进行安检维护，并将生成安检记录写入RFID标签中。这样，即便更换管理员，也不会因为交接过程中产生的疏忽流失了维护记录，保证了设备使用和管理的连续性。

3.2.4 自动化环境调节通过在实训场地内组建无线传感网络，对场地内温度、湿度、粉尘浓度等数据指标进行监控。数据处理中心可以将得到的监控数据进行处理，反馈到相应设备中，以实现实训室内环境的自动化调节。通过这种机制，可以有效的保障实训室内环境指标保持在最佳范围，有效的提高了实训精度和实训过程中师生的舒适度。

3.3 开放性实训室

3.3.1 开放于学生 高职院校的实训室除了服务于日常教学外，还可以考虑将之对外开放。例如即将毕业走入实习岗位的应届学生，他们已经具备了一定的动手能力，希望在课内实训基础上，对将要走上的工作岗位进行有针对性的技能训练。通过实训管理系统预约，在实训场地空闲的时候安排由这部分的学生进行实训，提高了其职业竞争力。不仅如此，大量高质量员工进入企业，也会使大大提高学校在用人单位中的形象。

3.3.2 开放于企业 高等职业院校的人才培养方案除了适用于培训在校学生外，也部分适用于培训企业员工。很多中小型企业急需大量具有足够专业技术能力的技术工人，但让企业自行培训员工需要投入大量时间和金钱，对企业是一个沉重的负担。高等职业院校基于自身实训条件为企业量身定制培训计划，提供技术培训则可大大降低企业成本，缩短培训周期。而企业根据市场需求和行业变化为培训内容提出改进建议，定制个性化培训方案，也会大大促进高校实训课程的优化和提升，实现“校企双赢”的局面。

参考文献

[1] 常杰.基于物联网技术的高等院校物流实训中心建设研究[D].山东大学,2012.10

[2] 陈宇.远距离RFID技术在高校实验室设备管理中的应用[J].科技资讯,2012(32):33-33

[3] 傅培华.现代物流信息技术实验室建设探究[J].实验室研究与探索,2012(1):181-184

[4] 饶增仁.RFID及识别技术在开放实验室中的应用 [J].兰州大学学报（自然科学版）,2009年(45期):159-160

[5] 张东焱.基于多层架构的仓储管理系统的设计[D]:吉林大学,2010.

[6] 张艺萌.基于RFID的高校实验室管理技术[J].陕西广播电视大学学报,2013(15):61-63

[7] 刘兵.RFID技术在开放式实验室智能管理系统的应用探析[J].科技信息,2009(13):459，469

[8] 董超.RFID技术在开放性实验室管理系统中的应用[J].制造业自动化,2012(4):55-57

[9] 宋远峰.基于RFID的定位系统综述[J].数字通信,2013(4):9-13.

[10] 杨海英.物联网技术在高校实验室管理中的研究[J].复旦大学,2011: