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摘要：为适应“新工科”背景下对人才的广泛需求，促进学生全面发展，各高校开始注重对学生实际动手能力的培养。为提高学生的专业素质和竞争力，尽快熟悉物联网系统的构成和主要功能，并熟练掌握物联网相关系统搭建方法，促进学生深刻理解物联网技术的内涵及其工程应用，本项目结合学校自身环境、现状和专业特点，搭建了面向新工科具有航运特色的物联网工程实践平台。结合产学合作项目，将无锡泛太科技有限公司在物联网设计与开发中的优势带进实践教学环节中。
关键词：新工科；航运特色；实践平台建设；实践能力
本文引用格式：柳丽川,等.面向新工科具有航运特色的物联网工程实践平台建设[J].教育现代化,2019,6(70):118-120.
“新工科”强调的是学科实用性、交叉性与综合性，培养实践能力强、创新能力强的高素质复合型人才[1]。而在高校教学中，专业实验室是学生实践能力和创新能力培养的重要场所[2]。目前，全国范围内的物联网工程专业实验室的实验设备存在严重同质化问题，究其原因是当前行业人才奇缺，实验设备开发企业本身缺乏前瞻性和创新性，对专业实验室的需求了解不足，无法推出满足专业教学和人才培养所需的合适实验设备[3-5]。大连海事大学物联网工程专业与无锡泛太科技有限公司合作构建以智能港口交通实训平台为主要载体的实验室，探索一种全新的物联网工程实践平台。
一实践教学平台建设的目标与功能
物联网工程专业教育融合了多种技术，由于多学科的交叉融合和影响，使得新的技术创新成为可能[6]。在实验室建设中，以构建射频识别，无线传感网，通信网络，中间件技术及嵌入式技术等多种技术的平台为基本技术指标。同时，专业实验室能为学生实践提供一个开放的环境平台支撑，并为开展具体的行业应用及交叉学科的教学研究提供技术支持[7]。图1所示为实验室建设的目标和功能描述。整个实验室搭建一个从传感层—传输层—应用层的完整实践平台，学生通过在实验实践中加深对物联网技术基础理论知识的了解，掌握物联网的设计思想，可作为物联网竞赛的支撑；又可从实验室中提炼出设计方案，深入研究，作为学生项目实践或毕业设计。
二 以行业需求为导向，构建平台行业特色
（一)专业的行业特色背景
大连海事大学作为中国著名的高等航海学府，坚持航运特色。本专业在此背景下围绕交通相关领域，培养能在航运等相关领域从事系统设计、软硬件产品研发、维护和管理的高素质复合型专门人才为目标，是一个具有鲜明行业特色背景的专业。因此，专业在实践教学平台建设时，选择具有航运特色的智能港口交通实训平台来进行建设。
（二）平台建设的总体概述
为了贴近生活，将智能港口交通实训平台设计成一个模拟港口的真实环境场景，具有以下特点：1）港口设备设施；2）港口交通环境真实模拟；3）智能化控制与采集；4）开放性。学生可亲自感受智能化港口的操作便捷，以便与物联网的概念更贴近地融合，将自己做的应用程序融合进实践中，感受自己控制智能化港口交通的设计与应用。图2为智能港口交通实训平台。
（三）平台建设技术分析与方案
物联网实践教学平台需构建一个融合有线局域网、无线局域网、移动通信网，无线传感网、各种嵌入式设备、终端感知器件以及系统管理和应用软件为一体的开放性物联网综合信息实践平台[8]。平台通信主要是基于IEEE 802.11b/g/n的WiFi标准和TCP/IP协议标准的，具有社会应用十分广泛，联网十分方便的优点。平台建设全面覆盖物联网三个层次（网络终端设备、信号传输网络和工程应用软件与服务）的各项技术细节，能够满足物联网教学科研创新应用的设计目标[9]。
三充分利用实践平台资源，提高学生实践能力
智能港口交通实训平台主要分为以下4个模块：1）智能小车系统；2）出/入港口道闸识别系统；3）港口智能化装/卸货系统；4）上位机控制系统。
（一）智能小车系统
智能小车系统集成自动循迹、无线通讯、避障、路况信息采集等功能。在小车循迹系统中采用红外对管技术（后期加入电磁感应循迹）。根据智能交通的技术需求，小车无线通讯采用ZigBee与WiFi相结合的通讯方式。
（二）出/入港口道闸识别系统
出/入港口道闸识别系统利用车辆自动识别技术与无线网络技术，完成车辆与监控中心的数据无线通讯，实现无人化智能道闸开启识别。
（三）港口智能化装/卸货系统
作为智能港口交通实训平台的重要组成部分，港口智能化装/卸货系统主要分为智能桁车和智能机械臂系统。两个系统采用单片机控制，当小车到达指定地点，通过无线通讯向控制器发送信息，从而实现港口货物的全方位抓取与放置。图3为智能桁车系统，图4为智能机械臂系统。
（四）上位机控制系统
上位机控制系统作为智能港口的一个重要环节，通过RFID技术和无线网络技术，实时统计港口货物数量。同时，上位机控制系统还可以起到整个实训平台的管理作用，手动控制平台道闸、港口装卸货，以及港口交通路况的模拟。图5为智能港口交通实训平台控制界面。
整个智能港口交通实训平台基本融合了物联网的专业知识（RFID原理与技术、嵌入式系统、无线网络技术、通信原理、控制原理等）。通过实践平台的教学，学生熟悉物联网系统的构成和主要功能，并熟练掌握物联网相关系统搭建方法，促进学生深刻理解物联网技术的内涵及其工程应用，增强学生的工程实践综合能力和工程创新意识，确保学生得到严格的实践能力训练和创新能力的培养。
四 产学合作，扩宽学生行业眼界
在“新工科”背景下，培养研究、应用型专业人才培养为目标，结合物联网产业和技术最新发展，在智能港口交通实训平台建设中，实验室充分发挥无锡泛太科技有限公司在物联网设计与开发中的优势。以专业为支撑，着力搭建实践育人运行平台，推进实践教学创新，夯实产教融合实践育人基础。积极利用企业先进的技术和开发经验，引入企业讲师开展物联网工程领域相关课程讲授，学生结合相关课程学习，可以使用先进的设计理念和先进的开发工具在实践教育平台完成相关课程训练，提高学生的分析和解决问题能力，促进理论与实际的和谐平衡发展[10,11]。
五 结语
物联网技术代表着当前信息技术发展的一个方向，实践教学是物联网工程专业人才培养中不可缺少的一个重要环节。按照新发展理念的要求，面向全体、分类施教、结合专业、强化实践、突出特色[12]。在“新工科”背景下，能够让学生更加全面掌握物联网技术，充分发挥智能港口交通实训平台的辐射和示范功能。
参考文献
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