项目负责人
1、项目介绍。
本实验项目以物联网技术为核心，兼顾当前流行技术的发展趋势，注重各种技术之间的融合与灵活应用，理论联系实验，实验联系工程项目，满足学生基础知识掌握的同时，注重创新实验及项目实践，努力培养学生将物联网技术真正融会贯通到实际应用中的能力。
本实验项目的教学内容包括低功耗远距离物联网设计的基础以及具体应用的实现，注重使学生理解低功耗远距离物联网的基本模块与关键技术，重点在于通过具体的网络设计，介绍目前物联网中常用的几种通信方式、组网模式以及网络协议。
实验教学中主要包括室内和室外两种教学。一是室内实验教学理论指导，通过老师随堂演示、理论介绍使学生能够基本掌握低功耗远距离物联网的基础知识；二是通过室外网络搭建以及具体实验操作，注重培养学生动手实践能力，在学生动手操作的同时向学生进行深入的讲解，通过深入的、综合性的理论实践操作，使学生更加全面的了解物联网的感知、通信等应用过程。除此之外，本项目的教学内容还需要学生进行线上开发，使物联网监测应用完成最后一步用户展示与分析。
本实验项目及实验环境对本校学生开放，接收国内高校及信息学科研究机构业务技术人员进修访问。利用虚拟技术构建交互式的实验教学与管理信息平台，建立全面完整的虚拟仿真实验教学模型，通过线上实验操作以及资源共享，实现实验数据及资源的最大化利用。
本实验教学对学生的考核主要包括四个方面：课程实验的出勤率、室外实验参与过程以及实验报告完成情况。对实验指导老师的评价主要包括：实验内容的设计与更新、实验过程的管理以及在线指导情况。通过这些客观的评测，强化提高学生进行低功耗远距离物联网设计的能力，并促进老师对本实验教学的完善。
2、项目内容介绍
2-1名称 低功耗远距离物联网监测系统实验 |
2-2实验目的 本实验通过一个低功耗远距离物联网监测系统的完整实现及应用，主要达到以下目的： 1）使学生了解并掌握目前低功耗远距离物联网的最新技术； 2）通过实验使学生掌握物联网的组成模块及关键协议； 3）通过本实验，使学生能熟练使用物联网相关设备以及掌握物联网在社会生活中的各种应用。 |
2-3实验原理（或对应的知识点） 本实验涉及低功耗物联网从感知、传输到分析展示的完整过程，主要知识点包括： 1）低功耗远距离物联网主要通信技术的描述及信号仿真； 2）低功耗远距离物联网拓扑设计、高可靠性数据传输方法设计； 3）低功耗远距离物联网信号感知应用； 4）网络信号冲突、并发及时间同步控制； 5）信号的接收及分析； 6）低功耗远距离物联网监测应用实时展示系统。 |
2-4实验仪器设备（装置或软件等） A．硬件： 物联网感知节点（包括LoRa节点及网关、NBIoT节点及网关、RFID标签及阅读器、路由器、USRP、示波器、无线网卡）； 服务器（Linux/UNIX操作系统）； 个人PC机终端。 B．软件： 1）各硬件配套的开发平台； 2）MATLAB 3）TensorFlow |
2-5实验材料（或预设参数等） USB连接线及下载器。 |
2-6实验教学方法（举例说明采用的教学方法的使用目的、实施过程与实施效果） 在实验中采用的教学方法有： 1）实验演示 每次实验，指导老师先进行一个基本的实验流程操作，对一些关键或容易出错之处进行强调，使学生首先有一个感性的认识；然后，安排较综合的实验操作，使学生从实验操作过程不忙乱。 2）操作过程实验报告 每次实验都编排有依实验过程的相关问题的实验报告，学生一边实验操作一边思考回答问题，达到对理论或难点知识的深刻理解。 3）网络教学 实验教学课堂时间的安排毕竟有限。为了给对低功耗远距离物联网有兴趣的同学提供一个良好的实验条件，低功耗远距离物联网实验在课后仍开放实验环境，学生在校园网内任何网络端口可全天候上机实践，并与指导老师进行交互。大大激发了学生的实验兴趣。 |
2-7实验方法与步骤要求（学生操作步骤应不少于10步） 1）低功耗远距离物联网基础知识介绍（2课时） 向学生们介绍低功耗远距离物联网的发展现状以及面临的基本问题，学生对先转进行整理，完成系统的分析报告。 2）实验内容介绍（2课时） ⑴熟悉低功耗远距离物联网监测系统的基本工作原理、结构组成； ⑵参考已有的应用，每位学生提出一种监测系统可应用的场景； 3）低功耗远距离物联网手势识别应用（6课时） ⑴熟悉如何使用物联网进行手势识别、以及目前在这方面国内外的研究现状； ⑵熟悉物联网手势识别硬件的基本功能与操作； ⑶以小组为单位进行手势信号的收集； ⑷将收集到的手势信号进行分析，通过物联网信号的变化识别出不同的手势； ⑸完成实验报告。 4）低功耗远距离物联网睡眠监测应用（6课时） ⑴熟悉如何使用物联网进行睡眠监测、以及目前在这方面国内外的研究现状； ⑵熟悉物联网睡眠监测硬件的基本功能与操作； ⑶以小组为单位进行睡眠状态监测数据的收集； ⑷将收集到的睡眠监测数据进行分析，通过数据的变化判断出出不同的人在不同时间的睡眠质量如何； ⑸完成实验报告。 5）低功耗远距离物联网数据传输实验（10课时） ⑴熟悉低功耗远距离物联网信号传输方式； ⑵理解网络拓扑、负载、吞吐、延迟、能耗等性能指标； ⑶对不同环境下不同拓扑结构的监测网络的传输性能进行实验、分析冲突、并发等性能，对网络的各个性能进行评估。 ⑷完成实验报告。 6）低功耗远距离物联网在车联网中的应用仿真（4课时） ⑴熟悉车联网面临的主要问题，以及是否可以利用低功耗远距离物联网协助解决车联网所面临的问题。 ⑵仿真车联网中车辆之间数据传输模型； ⑶对车联网中的数据传输模型进行实时分析和展示； ⑸完成实验报告。 7）低功耗远距离物联网网关接收转发数据实验分析（6课时） ⑴熟悉低功耗远距离物联网网关的工作流程； ⑵分别对网关的接收和发送过程进行模拟分析； ⑶找出对应的协议并分析其中存在的不足； ⑷尝试改进现有协议中存在的不足； ⑸完成实验报告。 |
2-8实验结果与结论要求 1)完成各次的实验报告。 2)在提交的实验报告中提供以下内容： ①本次实验目的及实验意义； ②实验具体操作步骤（配实验操作照片）； ③实验数据分析及展示（包括结果展示）； ④实验性能分析； ⑤评估本次实验在实际应用中的效果； ⑥本次实验中存在的问题。 |
2-9考核要求 1）每次实验报告评阅，百分制。占总评的40%； 2）实验操作上机考评：百分制，随机抽题。占总评的40%； 3）实验出勤，20%。 |
2-10面向学生要求 （1）专业与年级要求 物联网工程专业三年级、四年级学生。 （2）基本知识和能力要求等 要求学生了解基本的物联网通信技术。具有信号分析、软件开发的基本理论知识背景。 |
3-2网络条件要求 （1）需要提供相应的无线网络 |
3-3用户操作系统要求（如Windows、Unix、IOS、Android等） （1）其它计算终端操作系统和版本要求 个人终端PC机操作系统：Windows XP以上。 |
3-4用户非操作系统软件配置要求（如浏览器、特定软件等） （1）计算机非操作系统软件配置要求（需说明是否可提供相关软件下载服务） MATLAB等常用分析软件 |
3-5用户硬件配置要求（如主频、内存、显存、存储容量等） （1）计算机硬件配置要求 A.服务器 CPU数：> 4个，每个CPU不少于16核 CPU主频：> 2.4 GHz 内存：> 256 GB 显存：> 256 MB 存储容量（硬盘）：> 2 TB B.个人PC终端 CPU主频：> 3 GHz 内存：> 4 GB 显存：> 256 MB 存储容量（硬盘）：> 500 GB （2）其它计算终端硬件配置要求 无 |
