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青岛城市学院物联网工程专业:孕育激荡 蓄势而发
2021-06-16 17:02:00
青岛城市学院
     
  专业名称:物联网工程
  专业代码:080905
  修业年限:4年
  学位授予门类:工学专业名称:国际经济与贸易
专业代码:020401
修业年限:4年
学位授予门类:经济学
  物联网(The Internet of things)起源于传媒领域,是信息科学技术产业的第三次革命。物联网是基于互联网、广播电视网、传统电信网等信息承载体,让所有能够被独立寻址的普通物理对象实现互联互通的网络。
  2009年8月温家宝总理在无锡视察时指出,“要在激烈的国际竞争中,迅速建立中国的传感信息中心或‘感知中国’中心”。自提出“感知中国”以来,物联网被正式列为国家五大新兴战略性产业之一,写入“政府工作报告”,物联网在中国受到了全社会极大的关注,其受关注程度是在美国、欧盟、以及其他各国不可比拟的。
  物联网工程专业属于典型的交叉学科,涉及到计算机、电子、测控、通信、软件等多个专业的知识。我校物联网工程专业于2018年进行首批招收2个班共62名学生, 2019年招收1个班共36名学生。2020年起,物联网工程、网络工程、软件工程一起以计算机大类共同招生,并设立2个物联网工程专业班,每个年级约60名学生。
  本专业教师由具有硕士研究生以上学历、双师型教师组成,在微电子控制技术、信息采息技术、图形图像数字处理技术、信息通讯技术、移动端应用技术等方面的教学科研有一定的专长。
 
  2020年地球上预计将拥有超过240亿的互联网设备,产生13万亿美元的效益,互联网以迅雷不及掩耳之势,席卷全球,悄然走进大家的视野,改变了我们的生活。小到日常生活中“扫码”使用的共享单车、NFC功能乘坐公交地铁、APP远程控制家具;大到全程无人分拣的智能物流、全球最繁忙海港码头、八纵八横的智能高铁网络。物联网将整个人社会带向一个崭新的世界,更新、更智能、更人性化的物联网技术发展正在孕育激荡、蓄势而发。
  1.人才培养模式
  物联网专业人才培养模式力争与新时代新发展新要求相切合,同时也与我院教育实际状况结合。既要大力培养服务于地方的应用型人才,也要实现教育的个性化。
  课程计划制定过程对标新工科建设要求,与产学研合作企业及校内、外实践基地共同开发企业级项目,采用从项目中来到项目中去的“案例式贯穿教学法”,让学生有效的将理论与实践相融合。引导学生积极参加各种物联网专业相关的竞赛,以优秀获奖学生为榜样,带动更多的学生积极向上、锐意进取。
  为了更好的支撑教学过程,教学团队成员为具有专业工程师背景的“双师型”教师,并邀请企业一线工程师、项目经理参与教学,提高了教学与社会的契合度,提升了教学质量。课堂教学方面,为了锻炼学生的主动学习和理解力,实施分组讨论、小组汇报、周期考核、项目点评等教学活动,极大的提升了学生的参与度和融入感,锻炼了学生的学习主动性及沟通能力,提高了学生的综合素质;实践教学方面,建有物联网技术实验室,配备物联网实验箱及人工智能物联网实验平台,通过虚实结合的方式,让学生在实践过程中更好的进行过渡和理解。所设实验有效支撑教学知识并对接物联网未来发展趋势,为相关领域的科研与应用形成有效助力。
  2.科研立项
  科研是一个专业的建立之本,也是反哺教学提升的直接途径。学院一直以来鼓励教师积极进行科学研究,研究内容转化为实际项目。我专业教师近3年来,共申领教育部产学合作项目2项,省级科研项目2项,院级课题4项。为教学改革提供了前进的动力。
  3.专业竞赛
  物联网工程专业的学生专业涉及面较为广泛,故可以参与的学科专业竞赛也比较非富,计算机工程系近几年来参与了多项国家、省级专业竞赛,物联网工程专业的学生总能成为团队中的主力。例如:中国机器人大赛,是在机器人武术擂台赛的基础上发展而来的,自2008年开始举办,已有十年的历史。2017年以机器人格斗大赛的名称被纳入世界机器人大赛体系后,连续两年与世界机器人大会同期举办。在2019中国机器人大赛中,系部派出了以物联网工程专业学生为核心的参赛队伍两支,通过激烈角逐,分别获得“大学组-开放轮式自主格斗”B组一等奖、“大学组-统一轮式自主格斗”A组三等奖的成绩。
  竞赛成绩的取得与学院的投入是离不开的,物联网工程专业下属包括6个服务于授课的教学实验室,同时还有3个服务于学科竞赛的实验室。分别是:无人机实验室、机器人实验室、智能车实验室。内部配有功能齐全的服务于相关项目的实验与测量设备,可以满足老师同学们的日常学习以及科研创新。
  在各类竞赛的成绩与能力的影响下,促进学以致用的成果转化,极大地调动了学生的积极性和学习热情,使我院倡导的开展“培养应用型本科人才”的培养模式得以进一步落实。
  4.社团建设
  以电子类竞赛为载体成立的“电子好爱者社团”,多年以来,从社团中涌现出一批批具有动手能力、创新能力和团队合作精神优秀学生。社团参与的竞赛选取是经指导教师精心筛选的,选择国家高等系统组织的大学生专业技能竞赛,包括:全国大学生电子设计大赛、全国大学生智能车大赛、"挑战杯"全国大学生系列科技学术竞赛、中国工程机器人大赛等一批含金量高、社会重视程度大的一线大赛。使教学基础知识与综合能力相结合,给优秀学生留下充分的设计发挥空间,培养了创新能力和团结协作能力。
  通过社团活动,同学们学会了解决专业问题的方法,养成了善于思考、勒于动手、主动学习的好习惯。
  取得了良好的成绩的同学因此在考研面试中获得青睐,还有的同学被知名企业提前聘用,这样的事例在学生中产生了良好的影响,优秀的学生成为大家的学习榜样,逐渐形成了好的学习风气,营造了良好的学习氛围。
  无人机探索协会是计算机工程系指导的系部社团。主要研究面向算法和编程、硬件和组装、航拍应用等方向,致力于为青岛理工大学琴岛学院在校生提供无人机学习和创新的交流发展平台,拍出精彩缤纷的各种视角的视频和照片,学习机电结合、软硬结合的各种专业知识。通过探究无人机的构造工作原理以及电路等知识,更深入的学习单片机等电子机械无线算法编程控制等相关的课程,共同来探讨无人机并研究开发相关方面的技术。在此平台上,学生可以提高电子、机械、以及算法编程等方面的专业能力,面向实践,综合发展,从而提高大家参与科研项目和各项学科竞赛的热情。实验室建立至今已先后服务于10多项赛事,并取得优异成绩。
  本专业结合计算机科学与技术、信息与通信工程专业的核心要素,主要学习物联网的基本理论知识、传感器技术、RFID 技术、物联网通信技术、物联网应用技术及物联网安全防护等方面的专业知识;接受物联网工程实践的基本训练,具备物联网系统设计、开发、应用及信息防护和管理的基本能力。成为具有国际视野、良好思想道德修养、职业道德素养的高素质应用型人才。
  专业基础课程
  主要包括:高等数学、大学物理、线性代数、概率论与数理统计、离散数学、专业英语、计算机程序设计基础、数据结构、网络基础、操作系统、面向对象程序设计(Java)、数据库原理与应用、数字电子技术基础
  专业必修课程
  主要包括:模拟电子技术基础、物联网应用技术、信号与系统、单片机原理与应用、通信原理、传感器原理及应用、嵌入式原理与应用、RFID原理及应用、大数据存储与处理分析、Python程序设计
  专业选修课程
  主要包括:信息安全、多媒体技术、大数据导论、物联网概论、Linux操作系统、物联网系统仿真、路由和交换基础、计算机组成原理、数字图像处理、感知层安全技术、PROTEL设计、无线与移动通信、物联网中间件设计、Android应用开发、计算机视觉、云计算安全、系统集成与综合布线、QT程序设计
  专业实践课程
  主要包括:物理实验、数学实验与数学建模、程序设计基础课程设计、数据库课程设计、模拟电路课程设计、社会调查与实践、嵌入式课程设计、Python应用课程设计、毕业实习、毕业设计(论文)
  就业特点
  随着物联网技术的发展,人类社会将进入一个崭新的世界。人们的衣、食、住、行、公共安全等各个方面,都将变得更新、更智能、更人性化。物联网技术发展正在孕育激荡、蓄势而发。
  我院物联网工程专业正是在这样的时代背景下建立起来的优秀专业。对标“新工科”建设要求,课程设置以国际专业机构认证为标准。进行产业合作,与中移物联网公司签署合作伙伴协议,共同研讨专业课程内容与实际项目案例的融合与开发;广泛开展案例贯穿教学方式,将多年积累的企业项目、不断参与并拥有技术基础的国家级专业学科竞赛中的实际案例有效移植到课堂之中,使学生学以致用。通过四年的培养,学生能够具有物联网感知层、网络层、应用层设计、开发及应用能力,能在物联网及其相关领域,从事物联网系统设计、部署、维护及安全分析等工作。
  ●毕业生可在智慧环境监测,物联网,电子技术和软件控制、通信与网络及其他外围领域相关的新兴产业中找到工作。
  ●该专业培养下的学生也可以进入政府事业部门、教育等行业,从事运营商网络运维等方面的工作。
  ●所修课程也为继续深造考取研究生或研究职业打下了坚实基础。
  ●在学习过程中获得一定数量的、可转换的技能,可使本专业毕业生在非技术性行业领域任职,如管理、销售、教育培训和私营创业等。
  现在有很多将实体物品联网的有趣应用,但物联网的发展还处于初级阶段,需进一步挖掘出其潜在巨大价值才能被广大用户接受和广泛使用,所以物联网专业正处于蓄势待发的阶段,前景无限广阔。
  实习单位情况
  就业实践基地数量、合作教学、联络实习情况等介绍。校企合作是高等教育发展及专业建设中的重要环节。企业参与校企合作,能够把本企业对人才的需求及时准确地反馈给高等院校。计算机工程系物联网工程专业积极对接行业优势企业资源,与海信集团、中移物联网公司、上海旗升公司等多家业内知名企业达成产学研合作。引入企业项目在教学之中进行案例贯穿式教学,使企业能够直接参与到技能型人才培养的整个过程,并共同制订培养目标、确定课程设置、实训内容和技能评价标准,达到提高技能人才培养质量的目的,满足企业对技能型人才的稳定需求。
  1、高频电路实验室
  该实验室主要服务于“高频电子线路”课程,指导学生对无线通信模块中的重点单元电路(包括正弦波振荡器,调幅、检波与混频电路等)进行设计和验证。实践操作有助于培养学生对通信系统实际电路的分析和设计能力及示波器、万用表等电子测量设备的使用,为今后能够将理论应用于实践打下基础。
  实验室配有高频电子试验箱20台,双通道数字存储示波器20台,数字万用表20部。一次可容纳40人进行实验,完成8项教学实验。该实验室主要服务于实验教学,注重理论分析与实践相结合,实验设备系统电路原理清楚,实验内容丰富,技术先进。
  2、物联网实验室
  该实验室主要服务于“物联网技术”、“传感器原理及应用”等课程。配有物联网实验平台、投影仪、和一台“智能家居试验台”,一次可容纳36人进行实验。由于实验平台的引进,对于“物联网短、长矩离无线通信技术”、“Android应用技术”、“物联网综合设计”、“物联网识别技术”等内容有了实践操作的支撑。该实验室的建立,对于学生掌握物联网技术架构,认识物联网技术模型,对物联网应用场景和行业有深入的认知起到重要作用。
  该实验室服务于教学和实验的同时也进行课程设计和毕业设计。另外“智能家居试验台”作为产、学、研教学服务平台,对于促进理论知识体系向实际工程项目转化研究有着重要意义;学生通过逆向研究该平台设备更好的吸收和运用了所学到的专业知识。
  3、焊接实验室
  该实验室服务于各类需要器件焊接的课程及实习、实训、课程设计。实验室内设36张有源焊接实验台,配有示波器、信号发生器、万用表、焊台、回流焊机等设备。可同时容纳36人进行焊接实验。也可用于电子焊接,电子类竞赛,电子类实验和毕业设计等。
  4、机器人实验室
  围绕本专业学科特色建立的机器人实验室,是为开展了大学生科技竞赛及创新性实践项目,为学有余力的同学提供的服务性专业平台。
  机器人实验室内部设有 “智能机器人部”、“智能车部”、“无人机部”三个可供学习和实践的区域。实验室内配有示波器、信号发生器、万用表、焊台、回流焊机、3D打印机等设备。可同时为服务于智能机器人竞赛、智能车竞赛及大学生创新创业类竞赛或学习。学校先后投入近30万元,用于该实验室的耗材和设备的购买。
  大学生参与科研项目和大型专业竞赛,是教学活动的进一步深入,不但有助于学生更加了解课本内容,而且在参与项目和竞赛的过程中更会学习到很多书本上没有的内容,更有利于全面提高学生的专业素养和技术能力。
联网智能管家
  多功能整合一体的“互联网智能管家”设备。该成果具有自主产权的创新性设备。结合专业,研究了将互联网智能管家通过学生团队投入到创新创业的各项应用中,反哺教学中提高了学生的创业及创新能力。
  互联网智能管家是基于“分割-余弦-相似度”方法将图片截取、采集,理论计算,精准度高,该技术比凸非负矩阵分解、稀疏非负矩阵分解、多层非负矩阵分解方法分别提高了 13.0%,7.0%和5.5%,并且识别时间更短,图像重构误差更小。
  基于树莓派、ESP8266控制,将鼻、手、眼、嘴各项功能级联,成本低廉、可靠性高,并且在此基础上可以根据用户需求轻松叠加功能,目前市场上智能机器人功能有一定的局限性,扩展不易;将智能管家于手机当今流行的微信平台、App结合,令用户使用起来更加方便快捷,目前,市场上用户端比较单调,有一定的局限性。针对上述情况,设计出基于互联网技术的智能管家用来更有效的解决上述问题,并通过我院学生创新创业应用,来证明其市场的实际价值,同时促进了学生的创新、创业积极性。
  智能音箱
  智能音箱具有人机交互功能,接入微信模块通过服务器模块将所有信息反馈到服务端进行解析,可实现智能家居的控制。
  设计以Orange Pi全志H2控制板为基础,结合百度语音服务,实现语音唤醒、语音对话、智能设备控制等功能。用户可以通过语音,实现聊天对话、生活百科、数字计算、问答百科、中英互译等功能,可以通过语音控制智能化设备(比如小灯)的状态,可以通过DLAN将移动设备上的音频或视频文件推送到音箱上播放,用户可以通过对话来训练音箱,或者直接修改音箱的自建库文件,使音箱更加智能。
  研究内容主要包含:
  (1)声音拾取模块:智能音箱具有的语音交互功能需要良好的收声效果。但其自身具备的扬声器本身会发声,甚至音量大时的震动会严重影响智能音箱的收声功能。当在远场唤醒智能音箱时,就需要消除扬声器本身的声音。
  (2)主控模块:分为语音文字转换模块、语义理解模块、DLAN模块。通过此三个模块将语音输入转换为机器理解的信号模式。
  (3)功放模块:功放模块的主要任务是播放音频。功放模块的品质好坏直接决定了音箱品质的好坏。
  (4)电源模块:选择一个稳定、安全、高效的电源。
  (5)扩展模块:分为智能设备模块、微信模块、服务器模块。外连智能设备模块可以提高音箱实用性和智能性。接入微信模块,能够使音箱的使用更加人性化。通过服务器模块将所有信息反馈到服务端进行解析。
  在案例式教学中,以智能家居中远程控制灯光为例,来演示智能家居类的设备的接入方法。智能控制模块的主控芯片为ESP8266,通过WiFi与服务器连接,通过继电器控制灯光的亮灭状态。学生关注微信公众号,然后查询相关的信息。微信公众号与音箱系统是连接在一起的,在微信上进行的操作,也会被同步到音箱上。反哺了教学,使科研与教研实现了融合。
  楼宇监控系统
  本项目是一个多路视频监控系统,以Samsung公司的S3C2410嵌入式处理器为核心平台,由监控前端、网络传输和监控终端三部分组成。监控前端为USB数字摄像头的视频采集模块,用中星微zc301摄像头进行视频数据的采集,进行处理后,通过SOCKET网络通讯传输数据,由监控终端以QT平台构建的应用程序进行视频数据的解码和存储显示,实现远程视频监控。
  本项目的意义在于将物联网技术的信息感知技术及网络互联技术应用到视频监控网络环境中,解决现有监控系统的弊端,成本低,低功耗,并实现多客户端同时监控,通过网络传输,可以利用先有的网络进行资源共享,不受地域的限制,也可以用于家庭、电梯、商场等个生产生活的各个领域。
学院简介
  青岛城市学院创立于2004年,前身是青岛理工大学琴岛学院。2021年2月,教育部致函山东省人民政府,同意青岛理工大学琴岛学院转设更名为青岛城市学院,标志着我校正式成为一所独立设置的全日制普通本科高校。
  学校位于被称为青岛市中央活力区的城阳区,环境优美,设施齐全,占地1058亩,校舍建筑面积44万平方米,建有83个实验室、12个校内实习实训场所,设立了现代工业沙龙,教学仪器设备总值达1.46亿元。学校设土木工程系、机电工程系、计算机工程系、建筑系、会计系、经贸系、外语系、艺术系和国际交流中心,有本科专业38个、专科专业20个,涵盖工学、管理学、文学、经济学、艺术学五大学科门类,本专科在校生17277人,其中本科生占70%,专科生占30%,留学生200余人,教职工1100余人,其中专任教师800余人。
  学校坚持以学生发展为中心,依据就业需求开设专业,强化实践教学,加强就业指导,促进毕业生高质量充分就业。学校已累计培养毕业生55000余人,广大毕业生以基础知识扎实、实践能力强、综合素质高而深受用人单位欢迎,毕业生就业质量、就业率、考研率、专升本率等均居全省普通高校前列。
  学校先后获得全国先进独立学院、全省高校思想政治教育工作先进集体、山东省大学生创业教育示范院校、2020年山东省毕业生最受用人单位认可高校、2020年山东省毕业生就业最具竞争力高校等荣誉,连续三年被评为山东省最佳社会声誉高校。
  学校更名后,各项工作一脉相承,办学条件、师资队伍、教学科研、人才培养实现新跨越。学校将继续全面贯彻党的教育方针,坚持立德树人根本任务,以市场需求为导向,以国际化办学为特色,聚集城市科技进步,面向未来城市发展,不断优化学科专业结构,推进人才培养模式改革,深化国际交流合作,凝聚特色,强化内涵,提高质量,培养具有社会责任感、扎实理论基础、宽阔国际视野、较强实践能力和创新精神的高素质应用型人才,努力把学校建成特色鲜明、优势突出、充满活力、国内一流的应用型大学。
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