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  • 南开大学研发智慧校园—物联网教学示范系统

    中国教育装备采购网2017-09-18 15:16围观155次我要分享我要投稿

      “真的好神奇!物联网系统居然可以控制校园交通!”南开大学2017级新生聂荣志在观看“智慧校园”演示时不禁感叹道。

    南开大学研发智慧校园—物联网教学示范系统

      近期,计算机控制与工程学院物联网工程专业主任李涛团队研发了一套“智慧校园—物联网教学示范系统”,它通过利用云计算、虚拟化和物联网等新型技术,将学校的教学、科研、管理与校园资源、应用系统进行整合,从而实现了校园的智慧化管理与服务。

      “智慧校园”主要由校园实景联动沙盘控制、虚拟校园游览体验、室内外环境监测、智慧农业监测、智能家居和智能教室虚拟联动、智能车辆管理以及智能安防等系统构成。通过无线Mesh、3G/4G、北斗卫星等技术,将传感器所采集的数据传输到云端计算系统,然后进行数据处理、智能分析和识别控制,为诸多应用提供服务接口,真正做到“掌上校园”。

      该示范系统作为物联网工程专业建设的重要组成部分,与物联网工程专业的基础课程《计算机组成原理》《操作系统》《计算机网络》,以及特色专业课程《感知技术与应用》、《物联网实验基础》《物联网系统实训》等紧密关联。系统研发的初衷是为了使学生能够建立“感知、传输、处理与控制、模拟与应用”的设计与应用理念,加深对物联网工程专业和物联网应用领域的理解。

      由于在设计与实现环节需要充分考虑系统的可靠性、可用性和扩展性,以支持虚拟场景、沙盘系统、现实场景三者的交互与实时联动,系统的信息融合与同步成为开发过程中的难点。为此,设计团队选择通过融合Mesh、ZigBee、WiFi、北斗通信等网络协议和建立消息总线、智能网关、系统中间件等方法来解决数据传输问题,并利用云端计算系统支撑交互服务以实现负载均衡和可视化展示,从而完成三位一体的数据分析和功能呈现。

      研发团队主创成员、计算机与控制工程学院教师卢冶为记者进行了系统操作演示,并介绍说:“沙盘系统上的智能小车通过程序控制,仿真模拟自动驾驶与路径规划过程,在车辆行进期间,摄像监控等模块对其进行监控、测速、违章抓拍等操作;智慧农业仿真系统则根据温湿度、光照强度、土壤酸碱度、作物生长情况等信息,自动进行滴灌、喷灌、补光和温控;而通过手机APP或PC端轻轻一点,沙盘系统、虚拟场景和现实场景中室内的窗帘、灯光、空调则均被开启……”。

      此外,“智慧校园”的一大特点还在于实现了虚拟校园游览的体验效果。戴上VR沉浸式头盔,使用者便可在3D环境中实时观察当前所处位置中的真实道路、建筑等信息,同时还可体验高空飞翔、俯瞰等。“这些信息都来自于校园的真实环境,虚拟场景与真实场景的信息保持一致,做到所见即所得,比如说使用者可以在虚拟场景中直接观测到传感器数值,像靠近树林的节点,其二氧化碳数值就会较高。”卢冶补充道。

      南开大学2017级本科生王星辰激动地说:“刚看到‘智慧校园’时,我就被吸引住了!物联网比我想象中更加人性化、智能化。或许在不久的将来,当我们在驾驶汽车并出现操作失误时,物联网系统还会温柔地提醒我呢!这样的话,就可以减少事故的发生,还可以利用它节约资源、保护环境!”

      在谈到“智慧校园”现今的实用价值时,李涛说:“据我们了解,这是目前国内第一套面向物联网工程专业教学的综合性示范系统,它克服了以往实验教学过程的局限,为学生提供了良好的实验、创新平台,将大大提升我们物联网工程专业本科生的教学质量和创新水平。”

      “示范系统可以通过效果演示、原理讲解、编程实践等环节,使学生从感性认识逐步进入理性分析,不断提升物联网工程系统设计能力。”研发团队主创成员、计算机与控制工程学院副教授宫晓利解释说。

      据了解,物联网产业正在起步并将进入高速发展时期,但目前国内高校在教学科研与创新服务等方面还处于起步阶段。在教学过程中,由于学生对于物联网应用系统的体验性不强、直观感受不足,从而导致他们在理论与技术学习上的困惑。因此,李涛团队提出建设“智慧校园—物联网教学示范系统”用于帮助学生建立感性体验、专业认知和产业思维。此外,物联网工程要求具有跨学科视角和高专业知识融合度,在设计“智慧校园”时,团队充分考虑系统的可扩展性,与环境、物理、化学、生物等多学科进行深入探索,并鼓励学生跨专业跨年级组队进行创新实践活动。

      “智慧校园—物联网教学示范系统”尚处于一期建设收尾阶段,可以实现对接《感知技术与应用》、《物联网实验基础》和《物联网系统实训》等专业课程。后期将探索视频融合功能和移动端APP开发等,逐步完善示范系统功能,使得校园监测系统与虚拟场景形成联动,为校园实时监控、智能预警、人像处理与人员检测等提供支撑。未来将融入人工智能元素,赋予校园更多“智慧”,为校园的信息化智慧化建设作出贡献。

    来源:尚七网责任编辑:王道我要投稿
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