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面向IoT的数据传输和数据处理平台论文
物联网和云计算是当下互联网的最热风口。全球都将物联网视为信息技术的第三次浪潮，是确立未来信息社会竞争优势的关键。12月15日，第二届世界互联网大会的“互联网之光”博览会在乌镇开幕。主题是展现互联网引领人类社会向信息文明迈进的“文明之光”。而广受重视的IoT(The Internet of things，即万物互联)不仅是本次大会的核心，更是互联网未来的发展趋势。可以预见，IoT的出现将颠覆现有互联网格局。
物联网发展五大优势
不仅仅是互联网公司，IT企业、传统制造企业都在IoT领域给予极大的投入和成就。无人机、机器人、智能驾驶、智能家居等越来越多的IoT产品已渐渐在我们生活中扮演越来越重要的角色。物联网已从前几年传统企业、互联网公司炒作的概念，变得越来越接地气。易使用、安全简便的IoT产品，成为百姓消费生活的常客。
简单归纳物联网的发展趋势，即指泛在化，以达到任何时间地点人们都可以获取到信息和互动，而网络的形态及其演变也会因此而被驱动。物联网的商业模式因为互联网的变革而变得更加多样，其商业模式也许是颠覆性的，但也能从现在如日中天的诸如Facebook、Apple、腾讯的商业模式中管中窥豹。未来物联网待发展的关键技术包括传感器技术、传感网技术、RFID 技术和信息处理技术等方面。
物联网在中国迅速崛起得益于我国在物联网方面的几大优势。
第一，我国早在就启动了物联网核心传感网技术研究，研发水平处于世界前列;第二，在世界传感网领域，我国是标准主导国之一，专利拥有量高;第三，我国是能够实现物联网完整产业链的国家之一;第四，我国无线通信网络和宽带复盖率高，为物联网的发展提供了坚实的基础设施支持;第五，我国已经成为世界第二大经济体，有较为雄厚的经济实力支持物联网发展。
现有的IoT技术在第一和第三点谈到的领域多有涉及。而掌握自主核心关键技术是我国物联网产业健康可持续发展的根本着力点。首先，应加强物联网标准体系的制定和各行业标准的统筹规划，其次应围绕物联网产业链的关键环节，加强自主创新，突破核心技术。
物联网作为一个系统网络，与其他网络一样，也有其内部特有架构。一般而言，物联网系统有三个层次。一是感知层，即利用 RFID、传感器、二维码等随时随地获取物体信息;二是网络层，通过各种电信网络与互联网的融合，将物体的信息实时准确地传递出去;三是应用层，对感知层得到的.信息进行处理，实现智能化识别、定位、跟踪、监控和管理等实际应用。
确保通信数据传输安全可控
世存信息主要突破性地在IoT数据传输领域，为IoT内机器和机器、机器和人之间，做好数据信息的传递和存储管理，并依托海度数据蜘蛛的产品技术，结合大数据、云平台、数据挖掘、机器学习等，有效地将原有单向数据供给链升级为双向自学习的平台。当下最热的互联网技术，在海度数据蜘蛛的IoT平台下，可实现全面升级。
面对多样性的复杂网络环境，世存信息HULFT携手海度数据蜘蛛为客户定制了专属的自适应的网络基础架构平台。作为专注数据传输的中间件厂商，HULFT及海度数据蜘蛛产品，能在自适应多种平台的基础上，提供针对大数据、云平台、物联网等多种专属网络架构下的数据传输和数据处理平台。保证了数据和文件的安全传输，通过自定义的数据加工流程，也确保了数据的质量和准确性。
自1993年问世以来，HULFT在不断追求卓越的自身驱动下，已在全球42个国家和地区，为8200家(截止到209月)大中型企业(事业)提供专业化的数据传输及处理服务。用户遍及政府、银行、证券、保险、电信、物流、制造、IT等行业。
相关链接
在“互联网+” 时代下，融合、创新及变革是永恒不变的主旋律。物联网技术在这一旋律中扮演什么角色，发挥什么作用?IDC预计，全球物联网支出将达1.3万亿美元，较年的6986亿美元将增长近一倍。而从垂直行业来看，制造业和交通运输业将是物联网技术重点部署的两个领域。
在国家层面上，物联网技术在带动经济发展、促进行业技术升级、提升社会信息化建设等方面发挥着重要作用，并成为我国抢占新一轮经济和科技发展制高点的重要战略方向。另外，在重点领域和行业，通过先导性和示范性的应用，部分重点行业和领域的物联网应用得到快速发展，从而促进以点带面、以行业带动物联网产业发展的局面逐步呈现。
在企业内部应用上，物联网技术不仅带动了内部系统的改造和重建，还促进了企业数据的革新。一方面物联网的发展需要业界加快对大数据应用模式和商业模式的研究，另一方面物联网的应用也有助于明晰大数据的商业模式，为大数据发展提供契机。
在不久前举办的2015第八届中国信息主管年会物联网分论坛上，来自Appresso公司的代表友松哲详细阐述了物联网技术的系统构成以及其所带来的数据变革。他提到，设备、应用程序和云是物联网的主要构成。感应器或智能设备将采集到的数据通过无线或SIM传输到应用程序上，并通过数据的分析、挖掘、整合以及可视化的展现，最终做出预测。在这个过程中，所有的数据都是通过云或数据库进行存储的。同时，他还提到，在通过物联网进行数据传输，并进行数据通道建设的时候，由于存在人为因素的干扰，可能会导致数据传输的不准确，甚至丢失。
在企业信息化程度不断提高的情况下，针对海量数据的采集、分析、挖掘和处理，以及在这个过程中所产生的安全性、稳定性和可靠性的问题正日益成为企业亟待解决的难题。世存信息HULFT产品围绕着数据传输等软件在企业信息系统中的融合和应用，探索文件传输的解决方案，是企业实施B2B业务中海量数据传输的关键。
面向基础教育的区域性教育综合应用平台的构建论文
论文关键词：基础教育信息化区域性教育综合平台教育管理信息化标准
论文摘要：基础教育信息化立足点由学校向区域的提升，是当前教育信息化发展的一种趋势。本文提出了构建一种面向基础教育的区域性教育综合应用平台的设想，并对其设计理念、立体化的功能模型、关键技术实现进行了探讨，最后探讨性地提出了平台的运作模式。
一、引言
基础教育信息化是一项庞大而复杂的系统工程．随着包括“校校通”工程、“农远工程”在内的各项教育信息化建设工程的不断实施．我国基础教育信息化得到了稳步推进．在信息化基础设施建设、基础教育资源库建设、中小学信息技术课程建设等多个方面都取得了显著成就．有效地推动了我国基础教育的改革和教学质量的提升然而我国基础教育信息化目前还存在一些问题．比如观念陈旧、师资短缺、发展不均衡、整合困难、应用效益低下、资源匮乏等．这些问题往往导致教育信息化的投资效益受到影响．制约了基础教育信息化的持续、健康发展。在此形势下，基础教育信息化建设模式的改革就成为一个值得探讨的话题。
长期以来．我国教育信息化都是以学校为单位进行建设和推进的．但从教育信息化工作者不断的研究和实践来看，以学校为单位封闭、孤立地进行教育信息化建设的体制．已经成为基础教育信息化建设发展中越来越严重的桎梏基础教育信息化立足点由学校向区域的提升．成为一种新的建设思路．区域性教育信息化建设模式的提出．将有效地改善教育信息化中的基础设施和人力资源配置．促进区域共享．缩小数字鸿沟．从而全面提升教育信息化的建设效益。
在现阶段．基础教育立足点由学校向区域提升．重点内容应是软件建设而非硬件建设．因为长期以来．以学校为单位的建设往往都走了“先硬后软”或“重硬轻软”的建设模式．硬件建设基本能够满足区域教育信息化发展的要求．特别是近两年来我国面向基础教育的信息化项目投入巨大．而这些投入主要是在硬件和网络基础设施建设上．相对于此．区域教育信息化所需的软件、平台和资源建设却处于滞后状态因此．本文从教育信息化软件建设的角度．提出构建面向基础教育的区域性教育综合应用平台建设这一设想．并就其设计原则、功能模型与关键技术的实现与运作模式进行探讨
二、平台的设计理念
面向基础教育的区域性教育综合应用平台．着跟于区域范围内教育应用的整合．既不同于常规的数字化校园应用平台．也不同于互联网教育产业运作平台．因此在设计上考虑到这种新型的教育应用平台的特殊性．特别是其区域性特色．我们提出了四项设计理念
1．区域内教育力量的全面互动
区域性教育系统的参与人员相对于校园内的角色更为广泛．除了学生、教师、学校管理人员以外，还包括地方教育主管部门、教研人员、学生家长、社会性教育服务机构等等．充分调动了各方面教育力量的全面互动．体现了区域性教育信息化的优势．通过整合创造更高的效益。
2业务功能的组织以用户为核心
本平台可以整合区域内各种形式的教育应用．但是并不是所有用户都有必要使用全部的功能．用户只需要使用自己权限范围内所需要的功能即可．这样既减少了投资．又提高了平台的使用绩效我们针对该平台的主要用户设立了五个专属频道：学生频道、教师频道、家长频道、教研频道和厂商频道．通过用户类型的智能判断．平台为用户展现的是以个人为核心的教育应用．用户进入其它类型用户的专属频道时．可以看到该频道对外发布的内容。
3．内部OA和外网网站的有机整合
由于资金和规划方面的问题．早期的学校和教育行政部门在实施教育信息化时往往采取分业务、分步骤的办法．软件独立实施的情况比较普遍．特别是教育内部0A和外网网站系统相互独立．造成了信息孤岛和数字鸿沟。本平台内部OA和外网网站是有机整合的．可共享数据或同步数据
4．依据相关教育信息化标准进行建设
平台的标准化．一方面可以提高整个平台的教育科学性和与其它平台的交互性．另一方面也可以借助成熟的标准化业务模型和数据规范来提高开发效率。本平台主要参考的标准有我国颁布的教育管理互操作框架EMIF和教育资源库建设规范CELTS一4l以及相关的教育管理信息化标准。
三、平台的功能模型
综合性教育应用平台涉及的系统比较多．按基础教育信息化业务的分类．将平台分为信息化教学、教育管理信息、教育产业服务和通用业务四个体系．每个体系都按照基础教育的特色组织了相应的'应用系统由于每个业务体系中的各系统都可能有多种角色参与．也可能都涉及内部0A和外部网站．也可能间接使用通用模块中的功能(比如考试系统利用通用系统中的短信系统来发送考试通知)．这样在功能的组织上应该反映这种多元化和多维度．由此．本文提出了一种立体化功能模型．如图1所示。
该模型是一个功能立体．X轴是以用户为核心的功能组织．将平台划分为五个频道和一个管理员功能区：Y轴是基于教育信息化业务的功能组织．包含信息化教学、教育信息管理、教育产业服务三个体系：Z轴是平台的通用业务体系的各功能系统．本平台之所以将它独立为一个坐标维度来表示．是因为每个体系、每个频道都可能调用通用业务体系的功能这三个坐标维度的功能相互交叉．就可以挖掘出每个用户在各系统中的功能点以下从教育业务体系划分的角度详细阐述。
1．信息化教学体系
该体系为中小学实施信息化教学提供有效支撑．按照信息化教学模式组织相应的功能系统．包括网络课程、考试评价、教学资源库、学科专题网站、教研专题、名师讲堂等几个系统。各种类型的用户都可能参与到这些系统中．信息化教学体系详细的功能模型如图2所示
图2所示的功能模型反映了本文提出的立体化功能模型的特点．模型中．信息化教学体系中的功能系统维度．和以用户为核心的功能组织维度进行交叉．我们就挖掘出了教师、学生、家长、教研人员、厂商和管理员在信息化教学体系中的网络课程、考试评价、教学资源库等系统中的功能点：同时每个功能点又可以使用到通用业务体系中的功能模块：注意不同的用户在同一系统中的功能点有可能相同．但是其使用目的、权限范围可能是不同的。
2．教育管理信息体系
该体系主要提供中小学的各类教育信息的管理．包括师生档案管理、考试与成绩管理、考勤管理、学校资产管理等几个系统．这些系统在基础教育中的应用相对于其它体系中的系统已经较为成熟．但在本平台中．需要考虑两点．一是需要依据EMIF数据规范和相关教育管理信息标准设计相应的功能：二是各种教育信息的处理需要从早期的面向学校扩展为面向区域．功能上有所增强．比如考试与成绩管理系统中，需要提供区域统考安排、学校间的成绩对比分析等功能。
3．教育产业服务体系
该体系最能体现区域教育信息化的特色．因为它充分调动了区域内外的教育服务产业在平台上运作．主要包括的系统有：教育行业资讯、教育培训市场、教育电子商城、教辅书店等．这些系统侧重于展示区域本地的教育资讯和行业信息．并提供在线教育产品和服务交易平台．通过与电子商务的整合．改进传统教育信息化应用平台的运作模式．促进区域教育产业链的良性发展．为教育用户提供全方位的服务．从而提升教育信息化的应用绩效。
4．通用业务体系
该体系提供从各项教育业务中抽取出来的具有一定通用性的模块。这些模块可以独立使用．也可以与其它业务模块配合使用．包括新闻公告(外网网站和内部通知)、个人信息管理、功能定制与设置等通用系统，即时通讯、博客系统、虚拟社区、短信系统、邮件系统等互动类系统．以及休闲驿站等与教育业务无直接关系的辅助类系统
四、关键技术实现
1．平台软件体系结构
面向基础教育的区域性教育综合应用平台涉及的用户群大．地区范围广．大多数业务都需要基于网络来完成．因此整个平台采用B／S(浏览器／HE务器)架构．使网络数据的传输更为方便．并减轻客户端部署上的负担由于业务上相对复杂．需要采用多层体系结构．将数据存储、业务逻辑处理和用户表现完全分开．以适应大型网络分布式计算应用环境．可以采用基于WEB的三层结构模型．即表现层(GUI．GraphicUserInterface)、业务逻辑层(BLL，BusinessLogicLayer)、数据访问层(DAL，DataAccessLayer)。平台的三层软件体系结构如图3所示图3中．表现层负责以图形化的方式处理信息显示和用户交互：业务逻辑层负责处理业务逻辑并与表现层和数据层进行通信：数据访问层专注于向数据库进行数据存取．同时向业务逻辑层提供数据每一层采用什么技术．需要由具体技术平台来决定。
2．以用户为中心的动态模块加载机制
面向基础教育的区域性教育综合应用平台以用户为中心来组织功能模块．需要模块加载机制满足两种需求：一是不同权限的用户加载的功能不同：二是用户可以对权限范围内的功能模块作一定的定制和重组因此我们构建了以用户为中心的动态模块加载机制．如图4所示。
图4中．动态模块加载机制涉及三个组件：用户权限控制中心，模块加载引擎和模块管理中心用户权限控制中心是系统的基础核心业务之一．负责管理用户信息、权限信息(角色分组信息)，并处理登录注销等一切有关用户状态管理的事务：模块加载引擎是在模块加载中起主控作用的组件；而模块管理中心负责管理功能模块信息．包括用户权限和模块之间的对应关系在模块加载的流程中．模块加载引擎驱动整个流程．包括向其它组件请求所需的信息．组织模块列表．加载并缓存模块等：用户权限控制中心将向模块加载引擎返回用户权限信息和用户对系统的定制与配置信息：模块管理中心则根据用户权限和模块定制参数返回相应的模块列表可以看到．以用户为中心的动态模块加载机制使得功能的人性化组织得以实现．并使平台的模块管理更高效也更具扩展性。
3．内部OA与外网网站的智能化集成方式
面向基础教育的区域性教育综合应用平台由内部OA和外网网站两个部分构成．前者是用户登录某系统后进人的个人事务处理功能区．后者是用户在未登录状态下看到的平台对外发布的信息．显示为一个公众网站．这两个部分应该是共享数据、有机集成的。本平台采用的是一种基于登录状态和用户权限的智能化判断方式．当用户在未登录状态访问内部OA系统时．系统根据登录状态和用户权限．判断是否应该显示内部OA功能．如果符合显示条件．则返回内部OA功能页面．否则．将自动调用外网新闻系统显示所请求系统有关的外网数据当然用户也可以直接从外网网站访问该系统的外部页面以用户请求网络课程系统为例．请求流程如图5所示
图5中．用户请求网络课程系统的流程由用户权限控制中心、网络课程系统和外网新闻系统和数据库配合执行．决定最终返回的功能界面．其中．网络课程系统每次判断是否显示内部页面时．都要使用从用户权限控制中心返回的用户状态数据和权限数据通过这种智能化的判断机制．内部OA和外网网站得到了高效整合．从而打破了以前的信息孤岛。
4．文档库和数据库采用分布式物理架构
由于面向基础教育的区域性教育综合应用平台数据量比较大．数据库和文档库采用“中心级+学校级”的两级模式进行分布式处理．这样一方面与分布式应用设计结合．解决了校园网与城域网(或广域网)资源不能很好互通的问题．另一方面也解决了数据过于集中造成平台中心数据服务器负荷过大的问题这种分布式的文档库和数据库结构如图6所示。而构建分布式数据库和文档库的关键在于数据同步的实现根据数据同步的不同实现层次．我们采用了数据层同步和代码层同步两种方式．对于精确度、实时性和安全性要求较高的场合．我们采用代码层同步．即在平台中用代码去控制文档库和数据库同步：而在一般情况下．我们采用数据层同步方式．利用分布式数据库的内置同步功能进行数据库同步．而文档库则采用P方式同步关键文件。
五、平台的运作模式探讨
为了发挥面向基础教育的区域性教育综合应用平台的最大功效．广泛调动区域内教育力量的参与．平台可以走“教育部门行政推广使用+互联网运作”的运作模式教育部门行政推广可以保证平台的基本功能使用得以规范有效地进行．而互联网运作模式可以更广泛地调动教育行业服务力量、学生、家长等潜在的教育用户参与平台的使用另外．互联网运作可以实现灵活的盈利模式来支撑平台运营．如在外网平台上放置广告．为教育行业提供服务平台，提供付费教学资源．提供收费增值服务等这两种方式的结合可以使面向基础教育的区域性教育综合应用平台保持长期的活力．提高教育信息化的运作效益。而在具体的部署方式上．我们提供两种方案：学校可以选择零安装方式．直接使用平台中心服务器提供的应用．这样简单高效并且投资最低：也可以选择在校内独立部署Web服务器、数据库服务器和文档服务器，并与平台中心进行数据同步．这样可以具有更好的性能和安全性．但也增大了投资和管理负担学校可以依据资金预算和应用需求等情况自行决定选择哪种部署方案。
六、结束语
面向基础教育的区域性教育综合应用平台概念的提出．是顺应教育信息化深入发展．由学校为基点提升到以区域为基点的一种必然．这对于实现基础教育的跨越式发展有着重大意义目前．面向基础教育的区域性教育综合应用平台已经在部分发达地区进行了实验性应用．但其中的设计理念、系统规划以及运作模式尚不完善本文对这种平台理论和技术上的阐述，应该说是抛砖引玉．关于平台的更多设计理念和技术细节需要广大教育信息化工作者进一步探索。
一种面向研究生的复合型实验平台设计与实现论文
研究生实验平台是研究生教学实践的主要途径，对于培养研究生的科研创造能力的具有重要意义。针对专业型、学术型硕士和博士研究生实验课程侧重点和实际需求的差异，提出了一种复合式的实验平台设计方案并拟定了实验内容大纲，对教育资源有限条件下的研究生实验平台建设进行了实践和摸索。
各高校研究生实验平台建设已逐步迈向成熟，参与其中的教育工作者在已有管理架构、运行机制和课程内容之上，从全面、规范和系统的角度总结了既得经验。但也应当注意到，随着研究生教育改革的发展，现有实验平台难免遇到新问题和新挑战。就笔者所在学校而言，由于近年来专业型和学术型硕士研究生的出现，使得工科类专业型、学术型硕士和博士研究生对于实验平台和实验课程的需求产生了较大分化，而学校限于师资、经费、场地等因素，无法为每一类研究生建设专门的实验平台。因此，建立一套面向理论课程、工程实践和科学研究的复合型实验平台显得尤为重要。
本文立足信号处理方向，兼顾专业型、学术型硕士和博士研究生的实际需求，设计并实现了一套基于“云终端-云监控中心-移动客户端”的复合型实验平台，该平台具有信息感知、传输、处理和推送能力。学生通过该平台能够进行课后实验、工程项目实训，理论研究探索等。本文将从系统架构和实验大纲及内容安排等方面对该实验平台进行介绍。
一、实验平台系统结构
实验平台系统架构分为“信息感知云终端”、“云监控中心”和“移动用户端”三部分。其中，“信息感知云终端”可进行大范围布点，其主要功能是由传感器阵列感知和采集环境质量数据，经过模数转换后通过无线收发模块将数据传输至“云监控中心”服务器;“云监控中心”将接收的环境质量数据进行存储和分析，通过计算得到“信息感知云终端”所分布区域的环境质量信息并推送至“移动用户端”;“移动用户端”通常形式为智能手机，用户通过安装在智能手机中的特定APP查询“信息感知云终端”地点的环境质量评测结果。
(一)信息感知终端
信息感知终端硬件结构主要包括有电源模块、气体传感器阵列、温湿度模块、A/D转换模块、单片机、无线通信模块等部分，系统结构框图如图2所示。图中电源模块可将外部直流电压或电池电压转换为DC3.3V、DC4V、DC5V和DC7V电压。其中DC3.3V为单片机、A/D转换模块、无线通信模块、温湿度模块和GPS模块供电。DC4V、DC5V和DC7V为传感器阵列供电。传感器阵列部分由3个金属氧化物型气敏传感器和一个PM2.5传感器组成，用于感知当前空气质量。无线通信模块通过串口与单片机连接，并读取传感器数据，采用GPRS进行环境数据传输。如图3所示为信息感知终端实物图。
信息感知终端软件开发工具为MPLAB IDE V8.53，开发语言为C语言，辅助调试工具为网络调试助手、串口调试助手等。该终端程序主要包括数据采集子程序、A/D转换子程序、GPS定位子程序、 GPRS数据传输子程序等。在该部分程序中，传感器数据采样频率、GPS定位精度、数据传输周期等参数均可自由设定，以满足不同环境的监测需求。
(二)云监控中心
云监控中心demo采用Microsoft Visual Studio 开发，开发语言为C/C++语言，后台服务器租用的商用云服务器。云监控中心各单元子程序功能框图如图4所示，主要实现云监控中心与信息感知云终端的数据交互、云监控中心与移动用户端的数据交互、传感器数据的存储及算法处理、地图查询及显示等功能。
云监控中心的数据库采用oracle数据库，使用PLSQL developer软件对数据库进行操作，采用ADO连接数据库的方法实现Microsoft Visual Studio 2010和数据库之间的通信。
云监控中心的系统界面如图5所示，在图中，1处为地图信息显示;2处为信息感知云终端通信状态显示;3处为接收到的数据显示;4处为用户查询信息显示;5处为历史数据查询按键。
上图中1框显示地图信息，图中每个绿点代表一个信息感知云终端，单击每个绿点将显示当前监测点的监测结果，显示包括空气质量信息和采集时间。点击按钮5将弹出历史数据查询界面。
(三)移动用户端
移动用户端主要涉及APP应用程序的.开发，开发工具为Eclipse，开发语言为Java语言，其功能应包括：提供与云监控中心的接口，接收云监控中心的推送信息，同时具备可视化界面，能够提供窗口显示服务器端的数据及对应的气体种类和浓度，用户可随时随地查询各监测点的污染情况等。
图6(a)-(d)为基于安卓系统开发APP操作界面：图6(a)显示的是放置在不同室内外地点的各个信息感知终端，空气质量未超标时显示绿色图标，通过点击终端编号，可以查询该点检测结果，同时自动重新定位，如图6(b)所示;如若有监测点空气质量超标，点击该点图标即可变为红色，如图 6(c)所示;之后将会在查询结果界面提示超标污染物及其浓度，如图6(d)所示。
二、实验大纲及内容
本实验平台以“服务研究生课程，积累工程实践经验，培养科学创新能力”的目的，将相关实验内容分为三个递进的层次：基本实验项目、工程实训项目和研究支撑计划。“基本实验项目”是指立足研究生专业课程而开展的课程实验;“工程实训项目”是为专业型研究生提供的综合性实践项目;“研究支撑计划” 是为学术性硕士和博士研究生进行理论研究提供平台支撑，研究者可根据自己的研究方向、课题和实验平台提供的软硬件接口，在实验平台上进行二次开发，为其研究提供便捷的通道。
(一)基本实验项目
基本实验项目分为6个，其主要内容如下：
1.“环境信息感知”：使用实验平台完成环境温度和湿度信息的采集和转换，使用人机界面进行相关信息的显示和查询;使用实验平台完成对空气中污染物信息的采集和转换并根据该信息对空气质量进行自动评估;使用实验平台完成PM2.5信息的采集和转换，使用人机界面进行相关信息的显示和查询。
2.“云网络数据传输”：使用“终端”设备，实现环境感知数据的网络传送;使用“云端”设备，实现数据的接收、存储和查询，完成“云端”数据库的建立、修改与查询。
3.“GPS定位”：使用实验平台完成各终端设备GPS信息的接收、提取、转换和上传;使用实验平台完成对空气中污染物信息的采集和转换并根据该信息对空气质量进行自动评估。
4.“阵列数据采集与存储”：使用实验平台实现ADC多路采样，控制采样频率大小，比较不同采样频率对数字信号的影响;选择合适的数据结构进行阵列信号存储并根据数据结构特点进行数据读取和修改。
5.“阵列数据预处理与特征提取”：原始数据的噪声处理，对实验数据的分析，设计合理有效的滤波器(IIR/FIR滤波器)对实验的噪声进行滤除并对比效果;传感器阵列数据标准化处理方法仿真与比较;典型阵列时频域特征a提取方法仿真与比较。
6.“模式识别与人工智能算法”：常用聚类方法(PCA、k-NN、SOM、ART等)仿真与比较;人工嗅觉系统常用识别方法(ANN、SVM等)仿真与比较。
(二)工程实训项目
本项目旨在训练工程设计与实现方面的能力。培训研究生完成从事一项工程项目的方案设计、硬件组态、软件设计、系统调试与测试等全过程的工程实践能力。
设计要求：①通过若干信息感知终端(不超过10个)采集当地空气质量数据并传送至云端。②云端无差错接收各信息终端采集的空气质量数据并分类汇总。③在云端进行污染源的溯源及污染扩散预测。④能够通过手机APP完成空气质量数据和气味溯源监测结果的实时查询。
任务目标：①掌握嵌入式系统(信息感知终端)的软件开发流程与代码实现。②掌握基于云端OS的数据收集软件设计和代码实现。③掌握基于安卓或IOS的APP开发流程及代码实现。④掌握基于大数据分析的污染溯源和预测方法。
测试与分析内容：①完成信息感知终端AD多路采样。②云终端无差错接收气味终端上传数据。气味溯源和预测方法结果与实际情况相符。③基于 APP的手机人机界面设计：能够对查询的终端进行选择并实时显示该终端的气味检测结果。能够查询气味溯源和预测结果并以适当的形式显示。
学生考核及学分认定：完成实训实验项目，给予学生一定的学分，该学分可以计入研究生的教学实践、工程实践以及下厂实习的学分。总学分按实验和项目包含的具体单项分配。完成实验和训练项目相关内容，经实验室指导老师评估考核，合格者给予相应内容的学分。
(三)研究支撑计划
本实验平台“信息感知终端”所获数据可作为研究人工嗅觉系统的原始数据，可开展系统背景干扰、漂移抑制、精度提高等方面的理论研究。“云监控中心”所获得数据可进一步用于环境大数据分析和污染溯源等研究。详细研究步骤、内容和方案等由学生自主拟定，经导师和实验指导教师审核批准后方可进入实验平台。
三、总结与展望
随着研究生招生种类多样化的推进，已有实验平台和实验内容难以应付多元化的教学和科研需求。本文提出的复合式实验平台建设是一种可以借鉴的解决思路，其主要优势表现在：实验平台硬件具有成本低、应用范围广、可扩展性强等特点;实验内容和大纲编排体现了“层次化”理念，将实验教学、工程实训、科研辅助结合为一个有机的整体。另一方面，实验平台硬件功能的扩展和大纲内容的进一步充实将是下一步需要完成的工作。
面向智能制造智能科学与技术专业实验平台建设探索论文
摘要：根据广东智能制造发展的人才需求和工程用型人才培养目标，结合广州大学华软软件学院电子信息技术的特色和优势，围绕智能科学与技术专业实验实践课程设置，实验教学体系建设、实验保障等方面，探讨如何构建一个与广东智能产业深度融合的，强应用重创新的专业实验平台。
关键词：智能制造；智能科学与技术；人工智能技术；机器人；实验平台建设
智能制造是基于新一代信息技术，贯穿设计、生产、管理、服务等制造活动各个环节。具有信息深度自感知、智慧优化自决策、精准控制自执行等功能的先进制造过程、系统与模式的总称。是信息技术和智能技术在装备制造过程技术的深度融合与集成。加快推进智能制造，是我国在全球新一轮产业变革竞争背景下出台的《中国制造2025》的主攻方向。广东省作为国内制造大省和全球重要制造基地，也对接印发了《广东省智能制造发展规划（2015-2025年）》。针对广东省制造业的创新能力、产业结构、信息化水平的缺乏竞争力的问题，大力实施创新驱动发展战略，推动智能制造核心技术攻关和关键零部件研发，推进制造过程智能化升级改造，实现“制造大省”向“制造强省”转变。创新驱动，智能化升级改造需要国际领先水平人才的引进和高等院校实战型工程技术人才培养。我院智能科学与技术专业就是面向广东智能产业的深度融合设置的。其专业实验平台的建设需要针对广东省高端装备、制造过程、工业产品智能化等领域的薄弱环节，以“机器智能”为方向，完善实验教学体系、整合实验教学资源，开设综合性、创新性的实验项目，培养学生实践能力和创新意识。紧密联系企业，针对智能制造关键技术协同创新。培养具有智能系统开发与设计、智能装备的应用与工程管理能力；能在智能装备、智能机器人、智能家居等领域从事智能系统的是开发与设计、应用于维护、运营与管理的“厚基础、强应用、能创新”的高素质工程应用型人才。
1专业实验平台建设思路
面向智能制造专业实验平台的建设，依据《广东省智能制造发展规划（2015-2025年）》中发展智能装备与系统，工业产品、制造流程智能化升级改造的任务，从智能科学与技术知识体系中提取专业发展方向的课程，建立完善专业实践教学体系。以“机器智能”为方向建设人工智能与机器人实验室为核心，以项目、科技竞赛、紧密对接企业协同创新为手段，培养学生能够运用工程基础知识和专业理论知识设计工程实验，分析实际问题的`能力，培养学生查询检索资料文献获取知识的能力，培养学生能够综合运用自然科学知识、专业理论知识和技术手段设计系统和过程解决实际问题的能力。通过科技竞赛等活动，培养学生在团队里具有工程组织管理能力、表达能力和人际交往能力。通过与企业的合作，掌握基本创新方法，并让学生具有追求创新的态度和意识，以培养学生的综合素质和能力为重点。立足华软学院电子系电子信息工程嵌入式专业、自动化专业、通信工程专业现有的平台优势，按照“整合、集成、共享、提升”的基本思路，完善支撑体系，优化實验教学资源配置，建设一个能够与广东智能产业深度融合的阶梯形层次化实验平台。
2实验平台建设内容
智能科学与技术专业实验实践平台的建设要依据实验教学体系的构建，突出面向智能制造工程实践为特色，按照学生的成长需要，建立阶段化、层次化、模块化的实验教学体系。
2.1专业实践课程体系建设
面向智能制造的智能科学与技术专业定位是以工程应用型人才培养为目标的，是在通识教育基础上的特色专业教育。专业课程体系的建设首先还是以培养学生具有扎实自然科学基础知识，人文社会科学知识和外语应用能力为基础，其次是智能科学与技术专业技术基础课程，如数字系统与逻辑设计、数字信号处理基础、信号与系统、电路分析与电子电路；c语言程序设计与算法分析、数据结构、数据库与操作系统、微机原理与接口、传感器与检测技术等。最后是专业方向类课程，也是专业的核心课程，如制造业基础软件中的嵌入式软件、工业控制系统软件，工业机器人中人工智能技术应用和智能控制技术。主要有知识获取模式识别；数据通信与网络；嵌入式系统移植和驱动开发；嵌入式应用开发；人工智能与神经网络；智能控制技术；机器人学等课程。培养学生具备计算机技术、自动控制技术、智能系统方法、传感信息处理等技术，完成系统集成，并配合专业实践课程体系如图1，完成电子工艺实习、技术基础课程、核心课程的课程设计和综合项目实验，并在工程应用中实施的能力。
2.2实践教学体系建设
依据专业实践课程体系，构建主要包括计算机基础、电路基础、信息与控制基础、嵌入式技术、机器智能系统五大模块开展不同学习阶段层次化的实验教学体系。主要包括基础类、专业实训类、综合创新类。
1）基础类实验注重开设与课堂教学中基本理论相结合的精品实验项目，并逐步提升基础实验课时的比例。从实践中启发引导学生牢固掌握基础理论知识。除此之外，还要注重工作方法和学习方法的能力培养，如收集信息查找资料、制定工作计划步骤、从基础理论到解决实际问题的思路以及独立学习新技术的方法和评估工作结果的方法。培养学生厚实的专业基础知识和能力。
2）专业实训类实验主要以项目教学、案例教学、情景教学方式培养学生利用专业知识及方法独立解决行业领域内的任务和问题并能够评价结果的能力。如智能传感应用项目，人工智能技术实验项目，知识表示与推理项目，计算智能项目，专家系统，多智能体系统；机器人项目，如最小机电系统组成，如何完成对电机的控制；利用单轴或双轴控制平台实现基本搬运装配作业。
3）综合创新类实验注重培养学生从理解问题域开始，获取数据和知识、开发原型智能系统、开发完整智能系统、评估并修订智能系统、到整合和维护智能系统六个阶段构建智能系统。如开展人工智能技术在智能制造中的应用包括产品设计加工、智能生产调度、智能工艺规划、智能机器人、智能测量等；直角坐标机器人实现码垛搬运、多关节串联机器人、弧焊机器人实训等。
4）科技竞赛、与企业协同创新，通过观察记录待智能化升级的工厂生产过程，发现定义问题、提出假设、搜集证据检验假设、发表结果、建构理论等实验过程设计的能力。培养学生掌握基本创新的方法，团队协作管理能力、表达沟通能力等。如嵌入式设计大赛、机器人大赛等科技竞赛；以及针对自动化生产线的嵌入式工业控制系统设计；针对原材料制造企业的集散控制、制造執行集成应用；针对装备制造企业的敏捷制造、虚拟制造应用；工业机器人在汽车、电子电气、机械加工、船舶制造、食品加工、纺织制造、轻工家电、医药制造等行业的应用。
2实验教学保障
智能科学与技术实验平台建设以人工智能与机器人实验室建设为核心，结合目前学院嵌入式系统实验室、自动控制实验室、传感器技术实验室、通信原理实验室资源，仪器设备共享共建的原则，系统化筹备购置。人工智能机器人实验室主要针对智能系统设计开发和机器人应用，基于计算机系统的人工智能技术学习应用包括人工智能技术在智能制造应用和工业机器人仿真软件ABB Robot Studio。基于“探索者”机器人系统控制实训箱Rino-MRZ02（包含履带机器人、双轮自平衡机器人、5自由度机械臂、6自由度机械臂等）
可以开展的项目有：利用启发式算法、遗传算法、蚁群算法等模糊数学理论对工业产品设计进行性能模拟、运动分析、功能仿真与评价；利用人工神经网络自学习、自组织构造产品加工过程新能参数预测模型。利用模式识别、机器学习、专家系统、多智能体系统进行感知、并对环境的改变进行解读、动作进行规划和决策；利用专家系统、遗传算法、模糊逻辑集中式解决生产调度多目标性、不确定性和高度复杂性的问题，寻求最优规则，提高调度的速度；利用蚁群算法、遗传算法分布式多智能体系统进行问题分解、彼此协商、任务指派、解决冲突。
履带机器人可开展电机控制实验；运动控制实验；HD轨迹控制实验；无线通信实验。双轮自平衡机器人呢可开展自平衡模块实验；倒立摆算法实验；双轮载具运动实验。6自由度双足机器人可开展双足运动控制实验；步态规划实验；双足平衡实验；机构改装实验。5自由度机械臂可开展机械臂运动控制实验；颜色分拣实验。可扩展为8自由度双足机器人、轮腿式机器人等技能提高类课程设计。
通过ABB公司的机器人仿真软件RobotStudio进行工业机器人的基本操作、功能设置、二次开发、在线监控与编程、方案设计和验证的学习。
3结束语
智能制造是基于人工智能的研究，机器人是实现智能制造的重要基础。所以面向智能制造智能科学与技术专业实验平台的建设要把人工智能技术在智能装备、智能系统中的应用和机器人技术与应用作为专业知识技能培养的重点，更要让实验平台既能帮助学生理解掌握所学的基础理论知识，培养学生的实际动手能力，掌握学习研究的方法，基本的科学实验技能外，又要调动学生学习的主观能动性，进行创新实践。
