物联网应用开发实训系统 建设方案
北京西普阳光教育科技有限公司.北京.中国 2013 年 9 月
1 建设背景
随着国家对物联网产业的重视，物联网相关人才的培养显得日益紧迫，2010 年 7 月， 教育部正式公布了首批 30 所高校新设立物联网工程专业，到 2012 年已有一百多所本科院校 获批开设物联网工程专业，还有更多院校利用网络工程等专业开始物联网方向等形式进行招 生。《物联网工程》专业是 2011 版高等院校本科学科专业目录中，计算机科学与技术学科下 新增的一个本科专业。物联网专业作为一个涉及到计算机科学与技术、软件工程、通信工程、 电子工程、网络工程等多专业学科的交叉专业，毕业学生可能从事传感器制造、网络融合、 集成应用开发等多领域的工作，其配套实验室建设直接关系到学生素质的培养。
2 建设目标及意义
目前市面上的物联网实训产品，大多以展示为主，功能相对单一，并缺少实验环境， 方法和相关课程体系，缺乏实训及综合应用开发的管理手段。要建设好物联网实训室，就得 对物联网有一个准确、全面的认识，物联网是一个由感知层、传输层、处理层和应用层共同 构成的庞大的社会信息系统，是一个涉及国民经济各行各业、社会与生活各个领域的一个无 所不包的庞大的产业链。因此物联网实训室既要包括完整的体系架构，也要有完善而详尽的 开发、运维文档，更需要通过相关手段将物联网体系内各种技术手段结合到一起，实现一站 式实训教学的最终目标。
需求说明书； 概要设计文档； 详细设计文档； 项目代码；
测试结果
系统测试
2 人日
4 WSN 传输 52 天 需求分析
2 人日
通过设计开发，实 需求说明书；
服务层开 发
概要设计 详细设计
编码实现
系统测试
需求分析
GIS、视 频 30 人 概要设计 5 功能模块
详细设计 日 开发
编码实现
系统测试
需求分析
现定时轮询特定 概要设计文档； 传感器的数据并 详细设计文档； 写入数据库。提供 项目代码； 相关设备控制接 测试结果 口。
iii. 感知层部分
ARM 网关程序是运行在 ARM 网关设备上的程序。该程序通过 ModBus 协议与上层通信 并通过串口与基站节点通信。基站节点程序运行在基站节点上，该程序通过串口与 ARM 网 关通信并通过 ZigBee 无线协议与各个节点通信。节点程序运行在传感器节点上，实时获取 传感器数据通过 ZigBee 协议反馈给基站节点，并接收和执行基站节点的控制命令。
编 课程
号
课程组成
周期 课程
课时
实践目标及产出物
目标
产出物
1 开班
2天
1天
实训项目介绍
1天 团队组建
介绍项目情况，完 项目团队成员及 成项目团队角色； 职责列表；
需求分析
WSN 组网
概要设计
2 与 数 据 采 52 人
集及 M2M 日
详细设计
模块开发
编码实现
2 人日 5 人日 20 人日 20 人日
3 系统概述
1）系统简介 物联网应用开发实训系统主要面向有相关师资背景的物联网工程专业，以教学开发实训
为目的,以相关行业应用为技术背景，满足有开发，运维等培养方向的院校的相关需求。可 以提升学生的学习兴趣，并使其对物联网体系架构内的技术的理解与实操水平得到显著提高。 本系统将按照相关软硬件实训的国家标准，提供完整的应用开发实训文档，以供参考。
良好的职业习惯和素养。下表是学生扮演角色职责的主要注释，学生可根据自身情况酌量考
虑。
角色
主要职责
能力要求 人员构成
项目组长 负责小组成员工作角色的分配及相互协调；
具备团队组织
1人
配合项目经理对项目进度进行指定、跟踪和管理； 和管理经验；
负责项目中各阶段评审及其他活动的组织；
承担部分开发工作； 开发人员 参与需求分析活动并完成相应的需求文档；
熟练开发工具
1~4 人
参与项目设计，根据需求文档完成系统架构、用 的使用和代码
户界面、数据库和功能模块划分等设计和相应设计 编写；
文档的制作；
按照设计文档完成编码并提交测试人员进行测
试；
பைடு நூலகம்
及时跟踪测试中发现的各种缺陷并修复；
对个人开发活动进行日志记录并汇报； 测试人员 参与需求分析活动并与开发人员一起完成相应的 认真负责；
5 实训形式 a) 功能模块
本实训项目采用学员分组的项目管理模式，每组完成系统中的一个或多个模块，最后所
有模块整合在一起，开发出一个典型的物联网应用系统。在实训中，负责每个功能模块的学
生均可以演练、体验项目立项、计划、需求分析、设计、编码、测试等步骤的全过程，按照
企业的正规开发流程组织实施，分阶段性向项目总监进行总结和汇报工作。通过以上形式，
概要设计 数据采集、 35 人 6 实时监控
详细设计 日 模块开发
编码实现
系统测试
需求分析
历史曲线
概要设计
绘制、报表 30 人 7
详细设计
导出模块 日
开发
编码实现
系统测试
需求分析
远程自动
概要设计
30 人 8
化控制及
详细设计
日
报警模块
编码实现
开发
系统测试
需求分析
RFID 客户 30 人 概要设计 9
日 端程序开
要让学员真正熟悉物联网产品应用在企业开发过程中的具体方法。以下为本项目的模块分组 情况:
功能模块
描述
1 WSN 组网与数据采 利用 WSN 实验箱所有的传感器网络，搭配不同种类的传感器和扩
集及 M2M 模块 展版，实现传感器命令接收、数据采集、数据发送等基础功能供
上层模块调用；实现 M2M 命令接收和数据发送；实现扩展版上风
该工程实训项目从感知、传输、处理、应用等多层次设计，培养学生的前端感知设备安 装及程序开发、网络组网、网络安全防护、应用系统开发等综合技能。
丰富的物联网热点技术 涵盖了包括无线传感器网络技术，射频识别技术，智能传感器采集技术，网络视频采集 技术，有线网络传输技术，3G 数据传输技术，信息安全及大数据分析技术，智能决策系统， 专家分析系统，GIS 地图技术在内的多种物联网产业内应用最为广泛的多种热点技术。 完善，细致的应用开发实训文档 区别于物联网专业传统的实验文档或简单的开发文档，物联网应用开发系统按照国家示 范性软件学院教材《软件项目实训》的标准来进行编写，内容涵盖了《WSN 组网与数据采 集及 M2M 模块》；《RFID，PLC 以及摄像头模块》；《网络配置及安全策略模块》；《GIS、视 频功能模块》；《数据采集，实时监控画面模块》；《历史曲线绘制，报表导出模块》；《远程自 动化控制及报警模块》等系统功能模块的开发流程文档，方便相关认可老师完成教学工作。
项目经理可由实训讲师担任，监督监控每个项目组的进度和质量，指导项目组长的工作
并参与项目组的各阶段评审给出指导意见；学生通过内部沟通协商直接扮演项目开发组中的
成员角色，主要包括：项目组长、开发人员、测试人员等，了解在项目开发团队中的角色组
成、实施过程、项目规范以及执行办法，进而在团队合作中认识到沟通能力的重要性，养成
系统的入口按钮，通过点击在新窗口打开视频监控画面。
6 历史曲线，报表导出 通过查询系统中的历史数据绘制曲线图以展示各种数据的历史
模块
变化趋势并支持将历史数据从系统中导出到 Excel 格式文档中。
7 远程自动化控制及 报警模块通过可自定义的报警规则，将采集到的触发报警值的数
报警模块
据，动态的以邮件的形式报警，并有查询报警记录和将报警记录
水平和业务能力，加强责任心，增进沟通。力争通过项目工作，使他们在技术水平，个人管
理能力，合作沟通能力等方面得到锻炼和提高。
c) 实训时间进度
本实训项目采用学员分组的项目管理模式，每组完成系统中的一个或多个模块，最后所
有模块整合在一起形成一个完整的系统。每个小组的开发都按照完整的项目开发过程进行，
各个阶段的时间可以按照学员的技术和经验等灵活制定。下表是一般的进度时间参考。
2）系统特点 应用广泛的物联网场景 近几年中国移动、中国联通基站数量不断增加，网络覆盖日益完善，但移动基站大部分
安装在偏远的山区，常年无人值守，部分盗窃分子也将目光盯上了基站内的设施。偷盗目标 主要集中在各种线缆、空调室内室外机、变压器芯等等，多数选择偏远、警力不容易达到的 地方，且存在反复同一地点作案的规律，一般偷盗时间短、破坏严重、造成通信中断，后果 恶劣。智能化门禁、报警、监控系统的应用将大大提高无人值守基站的实时监控能力和出入 权限的管理能力、数据的自动存储、问题的分析水平，提高运行维护的效率和大大降低成本。
ii. 传输与处理层部分
ModBus 组件是对 ModBus 协议的代码封装，对外提供了使用 ModBus 协议进行数据传 输的服务接口。RFID 组件是对 RFID 设备读取的代码封装。ModBusExample 是基于 ModBus 组件和 RFID 组件的一个可执行程序，可以用于测试 ModBus 组件也可以读取 RFID 的信息并 存储至数据库。
b) 团队分组
可将学生按自身能力水平分成项目组若干个，每个项目组均以独立的项目案例为背景，
演练、体验项目准备、需求分析、设计、编码、测试等项目阶段的全过程，按照企业的开发
流程组织实施，各项目阶段完成后可以组织小组向项目经理进行阶段性总结和汇报并评审。
通过以上形式，要让学员真正熟悉安全产品应用在企业开发过程中的具体方法。
1~2 人
需求文档；
思维全面细致；
建立测试环境； 根据需求和设计文档完成测试用例的编写； 根据测试用例完成测试； 记录和跟踪测试发现的缺陷，完成测试报告；
表 2.小组人员安排
项目的实施可以参照 CMM L2 相关规范，力争通过这个项目的研发，使团队在技术水平、 团队成熟度、个人能力、过程控制及项目管理等几个方面都得到改善和提高，提高成员技术