高職院校物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)實(shí)訓室建設探索

摘要：物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)是通過(guò)多通道通信技術(shù)的信息傳感設備進(jìn)行信息采集，同時(shí)采用網(wǎng)絡(luò )終端來(lái)按約定的協(xié)議實(shí)現人與人、人與物、物與物的全面互聯(lián)的一種網(wǎng)絡(luò )技術(shù)。其主要特征是通過(guò)射頻識別、傳感器等方式獲取物理世界的各種信息，然后結合互聯(lián)網(wǎng)、移動(dòng)通信網(wǎng)等網(wǎng)絡(luò )技術(shù)進(jìn)行信息的傳送與交互，最后采用智能計算技術(shù)對信息進(jìn)行分析處理，從而提高對物質(zhì)世界的感知能力，實(shí)現智能化的決策和控制。為此，文中介紹了物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的節點(diǎn)架構和基于無(wú)線(xiàn)傳感器網(wǎng)絡(luò )技術(shù)的數據查詢(xún)，最后對高職學(xué)院的物聯(lián)網(wǎng)實(shí)驗室建設工作進(jìn)行了分析和探索。
關(guān)鍵字：物聯(lián)網(wǎng)；無(wú)線(xiàn)傳感器網(wǎng)絡(luò )；高職院校；物聯(lián)網(wǎng)實(shí)驗室

0 引言
人類(lèi)社會(huì )進(jìn)入21世紀，信息技術(shù)已滲透到經(jīng)濟發(fā)展和社會(huì )生活的各個(gè)方面，人們的生產(chǎn)、生活以及學(xué)習方式正在發(fā)生著(zhù)深刻的變化，全民教育、優(yōu)質(zhì)教育、個(gè)性化學(xué)習和終身學(xué)習已成為信息時(shí)代教育發(fā)展的重要特征。我國教育改革和發(fā)展正面臨著(zhù)前所未有的機遇和挑戰。以教育信息化帶動(dòng)教育現代化，破解制約我國教育發(fā)展的難題，促進(jìn)教育的創(chuàng )新與變革，是加快從教育大國向教育強國邁進(jìn)的重大戰略抉擇。教育信息化要充分發(fā)揮現代信息技術(shù)優(yōu)勢，注重信息技術(shù)與教育的全面深度融合，在促進(jìn)教育公平和實(shí)現優(yōu)質(zhì)教育資源廣泛共享、提高教育質(zhì)量和建設學(xué)習型社會(huì )、推動(dòng)教育理念變革和培養具有國際競爭力的創(chuàng )新型人才等方面具有獨特而重要作用，是實(shí)現我國教育現代化宏偉目標不可或缺的動(dòng)力與支撐。我國教育信息化雖然已經(jīng)取得顯著(zhù)進(jìn)展，但與人民群眾的需求和世界發(fā)達國家水平相比還有明顯差距。必須充分認識推進(jìn)教育信息化的重要性和艱巨性，把教育信息化作為國家信息化的戰略重點(diǎn)和優(yōu)先領(lǐng)域全面部署、加快實(shí)施，調動(dòng)全社會(huì )力量積極支持和參與，用十年左右的時(shí)間初步建成具有中國特色的教育信息化體系，使我國教育信息化在整體上接近國際先進(jìn)水平，推進(jìn)教育事業(yè)的科學(xué)發(fā)展。

1 物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的節點(diǎn)架構
物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)節點(diǎn)一般由傳感器模塊、路由協(xié)議管理模塊、系統控制模塊、無(wú)線(xiàn)收發(fā)模塊和能量控制模塊等五部分組成。每個(gè)傳感器節點(diǎn)兼顧傳統網(wǎng)絡(luò )技術(shù)節點(diǎn)終端和路由器雙重功能，除了進(jìn)行本地信息收集和數據處理外，還要對其他節點(diǎn)轉發(fā)來(lái)的數據進(jìn)行存儲、管理和融合等處理，同時(shí)還需要與其他節點(diǎn)協(xié)作完成一些特定任務(wù)。為了能夠實(shí)現最為穩定的節點(diǎn)互聯(lián)和信息互通，本文將采用伯克利大學(xué)編寫(xiě)的Tiny OS操作系統，并把該操作系統移植到目前比較新的SOC芯片上，從而在節點(diǎn)上實(shí)現完整的MAC協(xié)議以及路由協(xié)議，并根據應用場(chǎng)合的不同和實(shí)際的需要將其替換為不同的路由協(xié)議。該系統的主題軟件架構框架如圖1所示。

2 基于無(wú)線(xiàn)傳感器網(wǎng)絡(luò )技術(shù)的數據查詢(xún)
無(wú)線(xiàn)傳感器網(wǎng)絡(luò )技術(shù)的產(chǎn)業(yè)化使用核心技術(shù)之一就是海量數據的有效處理，包含存儲、統計、查詢(xún)以及基于數據處理之上的專(zhuān)家對數據的判斷。行業(yè)領(lǐng)域應用的技術(shù)矛盾之一是行業(yè)數據的大規模和專(zhuān)家的小數量之間的矛盾，這一問(wèn)題的解決方式集中于專(zhuān)家的遠程化準現場(chǎng)處理，而在這種處理方式中，數據的準確查詢(xún)和使用是核心中的核心。對SINK節點(diǎn)傳過(guò)來(lái)的數據進(jìn)行處理包括采集、分析、存入數據庫、查詢(xún)等。針對數據查詢(xún)，本項目主要研究傳感器網(wǎng)絡(luò )技術(shù)環(huán)境下不受節點(diǎn)失效、通信鏈路失效和節點(diǎn)移動(dòng)影響的查詢(xún)處理技術(shù)，提出了基于該技術(shù)的聚集查詢(xún)、KNN查詢(xún)和連接查詢(xún)等典型查詢(xún)處理算法，研究了能夠在系統部署之后動(dòng)態(tài)且高效地添加新的查詢(xún)語(yǔ)言、存儲和索引機制、查詢(xún)處理算法的新型傳感器網(wǎng)絡(luò )技術(shù)數據庫管理系統的體系結構，實(shí)現了具有自主版權并滿(mǎn)足實(shí)時(shí)性、魯棒性要求的、具有動(dòng)態(tài)可擴充能力的新型傳感器數據庫管理系統的原型系統NHSensor。