時間:2023-05-30 08:55:27
開篇:寫作不僅是一種記錄,更是一種創造,它讓我們能夠捕捉那些稍縱即逝的靈感,將它們永久地定格在紙上。下面是小編精心整理的12篇物聯網技術與應用實踐,希望這些內容能成為您創作過程中的良師益友,陪伴您不斷探索和進步。
關鍵詞:中職;計算機網絡技術;物聯網技術;軟件技術;實訓教學
前言
物聯網技術作為信息產業發展的第三次革命,涉及的領域廣,其理念也日趨成熟。從整體來看,中國物聯網市場主要份額有智能工業、智能物流、智能交通、智能電網、智能醫療、智能農業和智能家居等行業。2009年8月,“感知中國”的講話把我國物聯網領域發展推向了,我國在無錫建立了“感知中國”研究中心,中國科學院、電信運營商和多所大學在無錫建立了物聯網研究機構,越來越多的行業和企業需要物聯網技術人才,加大物聯網工程技術各級人才培養力度,已經成為當前職業教育相關專業改革與發展的一項重要和緊迫任務,中職業學校的計算機網絡技術專業課程的設置應該著眼于社會的發展需要,增加在物聯網技術應用型人才培養,在課程設置、教學內容以及實訓上增加物聯網技術的知識與技能實訓,培養既掌握計算機專業的知識技能,又懂得物聯網技術的復合型技術人才,適應社會信息化產業新趨勢的發展。
1中職物聯網技術專業現狀
目前,全國大多數本科、高職院校都開設物聯網工程技術專業,并把該專業作為重點規劃和發展專業,學科知識體系及課程設置都在研究與探討,物聯網專業教學與實訓處在摸索、實踐階段,沒有成熟的體系、成功的經驗可以借鑒。中職學校也積極創造條件開設物聯網技術應用專業,但是物聯網技術是多個學科技術交叉融合的新興發展技術,主要涉及計算機網絡技術、計算機軟件開發和電子技術等綜合的學科應用,而大多數中職學校學科體系不夠完善、受學制,專業師資和教學實訓設備等因素限制,如何在學校現有師資、課程、實訓設備的基礎上,創建能滿足物聯網產業企業的需求、又具有本校特色的物聯網專業,是各個學校急需解決的問題。在物聯網技術專業的建設與人才培養上采用兩步走的方式來實現:第一步,各中職學校將結合學校學科專業體系的特點與優勢在電子技術應用、計算機網絡技術、計算機軟件技術專業增加物聯網技術方向的基礎課程和實訓課程,進行探索與實踐。第二步,整合相關專業教學實踐、教學資源,制定統一、完善的物聯網專業課程體系和人才培養方案,使之形成一個整體。
2物聯網技術的專業課程設置
目前,計算機網絡技術專業所開設的專業課程與教學實踐都是基于普通計算機之間互聯的網絡工程技術,而物聯網是物與物相連的互聯網,是互聯網的延伸,物聯網技術是多個學科技術交叉融合的新興發展綜合技術。主要涉及電子技術、網絡技術和軟件技術等綜合的學科應用技術,知識系統非常龐大,必須進行研究與梳理,依據人才培養的目標定位,考慮中職學制與學生學習能力,根據網絡專業的課程架構與知識體系,合理組織增加物聯網技術的知識,進行適時課程的設置調整,根據物聯網技術系統層次結構特點和關鍵技術,課程設置如圖1所示,使學生掌握新的知識與技術,從而擴大就業面,提升在就業中的優勢而計算機網絡技術專業標準課程設置中已經涵蓋了物聯網技術網絡層知識領域,只需要增加的主要是物聯網感知層和應用層的相關核心課程。具體是在專業基礎課增加《物聯網技術導論》,專業課上增加感知層《傳感技術與檢測》、《RFID技術與應用》、《傳感網組網技術》課程和《網站建設與管理》、《數據庫的應用技術》應用層課程。
3物聯網技術實訓體系設置
對于中職學生而言,物聯網技術應用的定位應體現在工程實踐性,學生需要有知識理論的學習,更要注重工程能力的實踐,根據物聯網工程的工作過程構建實踐體系,設計教學實訓內容,注重培養學生實際工程的應用技能,根據物聯網技術專業課程的設置,結合計算機網絡技術專業的實訓教學與設施情況,確定物聯網技術專業課程的實訓體系,確定實訓教學的內容。(見表1)
4物聯網技術教學實訓的實踐
中職計算機網絡技術專業受學制(三年)和學生學習能力、實訓條件、師資等因素限制,課程調整的空間較小,在明確專業人才培養定位,根據網絡專業的課程架構與知識體系,合理組織增加物聯網技術的知識教學與實訓,系統的增加物聯網技術的知識,適當調整專業課程,一方面將物聯網傳輸層新技術與知識“嵌入”到原有的課程教學中,比如:將傳感器技術和RFID技術知識作為電子技術基礎的內容,無線傳感網組網技術加入到網絡課程中,將數據庫技術知識融入網站建設與管理課程中。另一方面,進行適時課程的設置調整,在有限的學時上增加《物聯網技術應用》課程教學與實訓,進行典型的應用系統綜合實訓,如智能家居與智能安防監控綜合實訓。
5物聯網技術實訓室設計
計算機網絡技術專業建設有完善的網絡布線實訓室、網絡設備配置實訓室、系統搭建實訓室、網絡安全實訓室,能完成網絡工程的實踐教學實訓。物聯網技術實訓室可以對原有的網絡工程實訓室進行改造,規劃和購置物聯網實訓模塊設備,模擬物聯網應用工程環境和實際應用環境,構建“理實一體化”物聯網技術應用實訓室,拓展原有實訓室的功能,提供課程教學實訓從理論知識學習、講解到演示、基本技能訓練、工程項目實踐等多層次教學實踐。借鑒網絡技術的項目教學實踐體系,根據物聯網工程的工作過程構建實踐體系,設計教學實訓內容,注重培養學生實際工程的應用技能。因此,通過物聯網技術專業課程、實訓體系設置、實訓實踐及實訓室建設的研究和探索,我們可以在中職計算機網絡技術專業增加物聯網技術的知識與技能實訓,培養既掌握計算機網絡專業的知識技能,又懂得物聯網技術的復合型技術人才,擴寬計算機網絡專業的學生就業渠道,提高學生就業競爭力。
參考文獻:
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關鍵詞:物聯網技術;計算機網絡工程專業;學科建設
現代社會發展過程中,對于計算機網絡專業人才的培養力度不斷加大,究其原因,科學技術創新速度加快,若國內科技產業發展水平不高,則會直接影響我國在國際范圍內的地位與經濟實力,也同樣會制約國家發展與進步。為此,對于計算機網絡專業技術人才的需求量必然會增加。在這種情況下,國內高校對于計算機網絡專業人才教育與培養給予了高度的重視,要想培養出專業的計算機人才,大部分高等院校計算機網絡工程專業的建設都引入了物聯網技術,并且確定了該專業建設方向與目標。
1計算機網絡工程建設現狀
目前,國內已高度重視物聯網技術在計算機網絡工程建設中的應用,但是通過計算機網絡工程的建設狀況可以發現,計算機網絡工程在實際建設方面仍存在諸多不完善的地方。其中,絕大部分高等院校專業課程體系并不健全,而且教學規劃并不科學與合理,物聯網技術方面的師資嚴重不足,甚至在實驗室設備方面也有待完善。以上問題都對國內物聯網技術專業人才的教育以及培養產生了直接的影響[1]。除此之外,還有很多高校對于計算機網絡工程課程并不重視,形式化嚴重。根據上述研究與分析可以發現,這也是國內計算機人才缺失的根本原因。為此,要想實現高等院校對物聯網技術的充分利用,確保計算機網絡工程項目得以科學合理地建設,就必須要高度重視專業人才的培養,有效采用正確方法,不斷增強高等院校觀念與意識。因為高等院校是計算機專業人才集中的場所,因而必須要發揮自身的主導性作用,以保證學生能夠更主動地探索計算機網絡工程的建設途徑,實現該專業的全面可持續發展。
2基于物聯網技術的計算機網絡工程專業建設路徑
2.1物聯網發展方向的確定
物聯網技術與互聯網技術之間存在緊密的聯系,在物聯網技術當中包含互聯網技術,同樣也包含射頻標簽與傳感器網絡技術,有效地實現了物和物以及人和物之間的智能化溝通與對話,同時構建現代化網絡信息系統[2]。以物聯網技術為切入點展開分析,要想實現物聯網技術的全面發展,就一定要有計算機設計作為重要基礎,因為計算機學科是推動物聯網知識完善的前提。站在物聯網技術結構角度分析,物聯網技術可以細化成三個層次,即感知層、網絡層與應用層。實際研究結果表明,傳統計算機網絡工程專業的建設更關注對學生計算機軟件開發與應用的引導,通常都是將設計和搭建作為核心,營造計算機網絡的教學氛圍。在教育教學實踐中,物聯網技術在計算機網絡工程建設中并未得到充分運用,反而是傳統的計算機網絡工程專業更為突出[3]。所以,要想將物聯網技術的作用充分發揮出來,那么專業工作人員不僅僅需要掌握與物聯網技術相關的知識以及資料,同樣也應確定物聯網技術未來發展的具體方向,正確認識物聯網技術在計算機網絡工程中的重要作用,同時補充應用層以及感知層的知識內容。在此基礎上,專業人員還需要合理借鑒傳統計算機網絡工程具備的優良特點,有機融入物聯網技術,進而不斷調整并改善計算機網絡專業的課程內容,全面培養物聯網技術的專業人才。
2.2計算機網絡工程專業人才的全面培養
現階段,我國社會的局勢變化速度較快,而在發展的過程中高度重視各方面人才培養,特別是計算機專業人才培養,已逐漸成為國民關注的重點。但是,因為不同高等院校的側重點存在差異,因而在計算機網絡工程教學方面同樣存在不同之處[4]。在這種情況下,培養計算機網絡工程專業人才時,教育部門必須要構建更為健全的教育教學機制,同時配備充足軟件設施以及硬件設施。另外,因物聯網技術的實踐應用范圍較廣,所以高等院校在計算機網絡工程教學實施的過程中,必須要深入分析物聯網技術,同時構建獨具特色的教學模式,必須保證計算機網絡工程教學形式改革的合理性,并且因地制宜,才能夠更進一步創新教學的內容和方法,以保證調動起計算機專業學生學習的積極性,更積極地參與實踐教學。這樣一來,基于物聯網技術構建計算機網絡技術工程并培養專業人才才能夠取得更為理想的成績。
2.3網絡工程培養模式的建立與健全
要想進一步提高計算機網絡工程項目的建設效率,高等院校則需要在實踐過程中形成更加完整與健全的網絡工程培養模式。根據實踐研究結果可以發現,網絡工程的培養模式的具體組成有四個部分,即人才專業地位、創新能力的培養、人才培養模式的評價機制以及知識結構[5]。而在以上四個組成部分當中,創新能力與人才培養模式的評價機制占據重要的地位。究其原因,高等院校只有全面創新自身的思想觀念,才能夠與時展需求相適應,進而構建更具特色優勢的網絡模式,正確指導并教育計算機網絡專業學生,全面培養學生的創新思維能力與自主學習能力。也只有人才培養模式評價機制更加完善,才能夠及時發現高等院校培養模式存在的問題,及時采取措施予以彌補。科學合理的教學模式可以為學生提供高質量的教學內容,培養學生的綜合能力。以某高等院校為例,其內部設立了“食品營養與安全”以及“工業發酵微生物”等重點實驗室以及教育部,并且在食品科學以及生物工程等相關領域取得了理想的研究成果。基于該院校所具備的優勢學科,即食品與生物工程,計算機學院網絡工程專業就可以將食品安全和生物發酵控制物聯網作為應用領域,與食品學院以及生物學院中的專業教學資源相互結合,拓展網絡工程專業培養的方向。而在諸多學科交叉與融合的基礎上,將輕工行業物聯網的應用作為主要特色,構建計算機網絡工程專業培養機制。
3基于物聯網技術的計算機網絡工程專業建設優化策略
物聯網技術的運用并不僅局限在計算機網絡工程建設過程中,同樣可以將其融入到其他專業當中。為此,各高等院校應積極構建更具特色與優勢的網絡工程建設培養系統[6]。與培養的實際狀況以及資料數據相互結合,確定物聯網技術的具體培養目標,全面創新課程體系。除此之外,還應與時俱進,充分考慮科學技術發生的變化,適當調整計算機教學大綱,有效補充傳統教學方案內容,以保證為學生創造更加理想的學習條件,確保教育教學的特色,在畢業以后學生能夠彰顯自身實力,提高就業能力以及市場競爭實力。
3.1計算機網絡工程專業培養目標
基于物聯網技術,計算機網絡工程專業的建設應將現代信息處理技術作為重要對象,全面培養學生的科學素養,以保證學生可以在畢業以后將物聯網技術應用在輕工行業、科研單位以及信息產業中,成長為更具專業行業知識與技能的應用型人才。在此過程中,需有效培養學生的通信技術、傳感技術以及網絡技術等基本理論以及應用能力,以實現系統化地集成和技術的開發、應用、推廣,提高自身的物聯網工程實踐水平。對于學生的專業能力培養需要滿足以下要求:(1)掌握計算機科學和技術、網絡工程等方面的理論以及方法,并具備豐富的基礎理論知識;(2)全面掌握傳感器技術以及無線通信等相關物聯網感知層關鍵技術的知識以及技能;(3)具有各種類型網絡系統運維能力,并具備較高水平的分析、開發以及設計的能力,同時軟件編程的能力要突出;(4)可以從事輕工行業中物聯網領域的科學研究;(5)深入了解計算機網絡與物聯網行業的發展動態以及技術標準,熟悉與掌握資料查詢以及文獻檢索的基本方法,能夠通過互聯網的合理運用獲得所需信息內容,并具備信息獲取的能力[7]。
3.2計算機網絡工程專業的主干課程
對于計算機網絡工程專業而言,其物聯網方面的課程設置應將專業的培養目標作為重點方向,全面提升學生的動手能力,強化其創新思維。而學生則能夠在學習計算機網絡和物聯網基本理論與知識的過程中,掌握網絡分析以及設計方法,同樣具備靈活應用物聯網的技能。在物聯網當中,感知層的作用就是感知并采集現實世界當中的信息,所以,網絡工程專業的物聯網課程設置應將當前計算機物理層課程作為重要基礎,有效結合通信原理、射頻技術、傳感器技術以及無線通信等多方面的課程內容,使學生能夠更深入地理解與物聯網感知層相關的理論知識。而針對物聯網的網絡層,在傳統網絡工程專業中,已涵蓋大部分知識內容,只需將無線傳感網絡與自組網的理論課程融入其中,即可有效增強學生對于物聯網網絡層的理解與認知。對于物聯網的應用層,其重要的作用就是可以考慮各個行業發展的具體需求構建信息管理平臺,同時充分結合行業應用的具體特點,集成相關的內容服務。與應用層特點相互結合,各個院校能夠與自身的優勢學科相互結合,進而設置具有獨特行業特色的物聯網信息處理技術、物聯網應用程序設計以及無線自組網的應用等相關課程教學[8]。與物聯網安全技術相關的課程并不僅僅包含物聯網中的三個層次,同樣也包含嵌入式知識課程內容。綜合性考慮既有網絡工程專業課程設置,計算機網絡工程專業的物聯網課程所包含的內容主要有:網絡程序的設計、物聯網應用程序的設計、計算機組成原理、離散數學、物聯網安全技術、數據結構、數據庫原理、網絡系統的集成、計算機網絡、網絡管理、物聯網信息處理技術、射頻技術和無線通信等。
3.3計算機網絡工程專業的專業實驗
通過設置專業實驗,能夠全面培養學生計算機網絡技術以及物聯網技術的學習與開發能力,并構建綜合性平臺,以保證學生自身的動手能力與創新能力得到全面提升,使其更加熟悉與了解網絡工程以及物聯網原理與實踐應用。網絡工程專業實踐環節主要包含了五個部分,即畢業實習階段、計算機基礎練習階段、課程設計階段、生產實習階段與畢業設計階段。而對于專業實驗而言,則主要有面向對象課程的設計、無線傳感器網絡課程的設計、物聯網綜合應用課程的設計以及數據結構和C語言課程的設計等。
4結語
綜上所述,在物聯網時代背景下,物聯網技術將被廣泛應用在社會各個領域當中,而人才培養是推動該行業發展的根本要素,所以,要想滿足物聯網行業對于復合型人才的實際需求,有必要深入分析并探討物聯網技術基礎上的計算機網絡工程專業建設,同時應有效結合傳統的網絡工程專業和學校內部優勢學科,在有機整合跨學科專業資源的基礎上,積極成立更具行業特色的應用創新人才的培養模式。本文針對計算機網絡工程專業的物聯網人才培養目標、主干課程以及創新能力培養方式以及培養模式評價機制展開了深入探討,進一步推動了高等院校網絡工程專業的全面可持續發展,同樣也使得高等院校計算機網絡專業的發展方向更加明確與合理。
參考文獻
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關鍵詞:物聯網 檔案管理 檔案數字化 技術應用
中圖分類號:TN915 文獻標識碼:A 文章編號:1007-9416(2013)11-0211-01
隨著全球一體化,工業自動化和信息化進程的不斷推進,科技水平的進步正在改變著我們的生活與工作方式。物聯網(The Internet of things)作為一種集合了計算機科學、無線通信技術、數字電路等多種學科知識的先進技術手段,已經從日常起居、辦公、商業活動,到軍事領域等多方面滲透到我們的生活與工作中。基于此,筆者結合工作實踐體會,就物聯網技術在檔案數字化管理中的應用問題作以下探討與分析。
1 物聯網技術概念及主要特征分析
從目前已有研究來看,對物聯網的定義缺乏統一的表述。但從該技術的應用特點來看,普遍認為:物聯網是指把所有物品通過射頻識別等信息傳感設備與網絡連接起來,實現智能化識別和管理,實現人類社會與物理系統的整合[1]。在實踐應用中物聯網表現出以下三個方面的主要特征:
首先,物聯網的廣泛性和時效性。廣泛性是指物聯網無線自動聯網技術的傳感范圍具有廣泛性特點,同時也指物聯網應用領域十分廣泛,比如目前的檔案管理、教育、醫療、交通等各領域都已不同程度應用物聯網技術。而時效性是指在應用物聯網技術時獲得的傳遞速度的快捷和感知的時效性。
第二,物聯網的智能性和自動性。智能化是指應用物聯網時可以對物品進行智能識別傳遞和控制,從而實現了信息處理效率的提高。自動性是從應用物聯網技術對檔案管理模式的改變,比如實現無需人員操作,全天24小時運轉。
第三,物聯網的包容性和創新性。物聯網技術系統所包含的關鍵技術節點很多,比如射頻識別技術、信號處理技術以及網絡通信協議等,在網絡載體方面也是多種多樣,因而物聯網將多領域、多行業技術融合到一起,體現了物聯網的包容性發展。同時,物聯網的廣泛應用為我們提供了一種全新的思維方式,實現了虛擬世界和現實世界的融合,并將繼續引領信息時代的創新和變革的步伐。
2 物聯網技術在檔案數字化管理中的應用
在信息化時代,檔案數字化建設已成為必然的趨勢。在實現檔案數字化管理的過程中,物聯網技術是當前被廣泛采用的主流技術之一。物聯網技術在檔案數字化管理中的應用,促使了檔案管理工作的一體化、智能化、自動化水平的提高。
2.1 物聯網技術促使檔數字化管理的一體化
這里提到的檔案數字化管理一體化指包含了文檔一體化管理和檔案信息資源體系構建兩個方面。物聯網技術應用于檔案工作領域能夠為這兩方面的工作創造更多的條件支持。
(1)物聯網技術實現了檔案文檔管理的一體化;物聯網系統可以實現人與物、物與物之間的通信,實現文件生命周期全程管理。同時,物聯網能夠有效促進檔案室與檔案館的對接,實現檔案的指向管理。通過物聯網實現的檔案指向管理有利于最大限度的發揮檔案價值,從而促進了檔案數字化建設水平的提高,化解了檔案形成與移交等環節的矛盾。
(2)RFID技術對檔案信息資源整合的作用;電子標簽信息容量大、使用壽命長,可重復使用,隨著技術的完善與成熟,RFID標簽將成為保存檔案信息的優質載體。物聯網系統自動采集的檔案信息及人工錄入的標引信息存貯于電子標簽,并與電子文件系統相聯系,便能夠實現異構檔案信息的整合。同時,電子標簽標引實現檔案信息數字化有利于避免數字化對檔案實體造成的機械磨損和人為破壞。
2.2 物聯網技術推動檔案數字化管理工作智能化
物聯網的智能化表現在物聯網系統具有智能識別的功能,能夠物聯網可實現對物體的智能化識別、定位、跟蹤、監控和管理。能夠有效地對檔案信息進行快速識別,其主要表現在檔案檢索與檔案清點以及門禁系統等領域的應用。
(1)檔案數字化管理中RFID技術的應用;在檔案檢索過程中,RFID設備可以通過閱讀器同檔案實體中的電子標簽進行對話,快速批量讀取檔案標引信息,并通過檔案檢索系統實現主題檢索。RFID閱讀器可以通過與柜架中的電子標簽進行對話,幫助利用者快速找到所需檔案。此外,物聯網技術還可應用于檔案清點工作,從而實現檔案管理的智能化。
(2)物聯網系統的智能識別功能及自助服務的可能性;在檔案利用中,物聯網系統還能夠通過對數據庫中信息需求與檔案標簽中的利用信息進行匹配,智能識別可供利用檔案,以便更好地滿足用戶需求。其智能識別功能可以同檢索系統中的專家系統相連接,門禁系統對用戶身份進行識別,智能分析出利用權限,進而在自助服務系統中為其提供相應權限的檢索服務,使之實現自助檔案利用。
2.3 物聯網技術促進檔案數字化管理的自動化
物聯網技術應用帶來的檔案數字化管理的自動化包括檔案的自動形成和檔案自動化管理兩個方面。這種技術變革極大地解放了業務人員和檔案工作人員,同時這種技術的應用還帶來了檔案載體的變革。
(1)物聯網與檔案形成的自動化;通過物聯網的傳感器終端,可以直接生成檔案,而電子標簽,將成為一種新型的檔案載體記錄與存儲檔案信息,并具有即時性與動態性的特點。物聯網技術通過電子標簽生成的檔案對存貯環境要求極低,因此,電子標簽作為一種優良的檔案載體將在檔案工作,尤其是科技檔案信息采集工作中將得到廣泛的應用,提高檔案工作的自動化水平。
(2)物聯網對檔案數字化管理自動化水平的提高;物聯網感知層在檔案管理中實時收集與反饋信息,與應用層系的交互,自動傳遞系統指令并處理信息[2]。其傳感器節點可自動獲取檔案庫房信息,并通過網絡層與信息處理系統對話,如監測溫濕度信息,通過信息的采集和反饋,再由系統向空調等溫濕度調節設備發出指令,調控溫濕度,這一系列的活動都是有物聯網自動運行完成的,不需要人為的干預。
3 結語
綜上所述,隨著科學技術水平的不斷發展,物聯網技術作為一種新興技術,其應用將對檔案數字化管理產生深遠影響。目前受諸多主、客觀因素的影響,檔案數字化管理中應用物聯網技術還處于探索階段,相信在不遠的未來,物聯網技術必將促使檔案數字化管理工作的全面提高。
參考文獻
關鍵詞:物聯網;技術構成;關鍵技術
中圖分類號:TP393文獻標識碼:A
物聯網技術誕生于20世紀初,早期的物聯網主要是家庭智能設施與傳感器的互聯應用,以此為無線終端或設備提供便利化服務。該技術經過十幾年的發展和完善,現階段應用在世界范圍內獲得了廣泛的應用。文中主要對物聯網技術的構成及關鍵技術應用進行探究,為我國今后的物聯網技術應用與創新提供可行性參考。
1物聯網的基本信息技術及系統構成
1.1物聯網的基本概念屬性
所謂物聯網,就是將各種傳感器系統與信息設備接入互聯網當中,以此形成一個巨大的智能化網絡系統,為用戶和企業單位提供生活與工作上的便利,切實滿足用戶的實際要求。在物聯網的構建與設置過程中,應當明確認識到,傳感器設備與傳感器系統的選擇是具有方向性的,在選擇系統設備的過程中應通過物通信模式進一步確定傳感器系統設備的實際效果,確保構建好的物聯網能夠形成無線自組織的網絡形式,例如:射頻標簽閱讀裝置、有傳感器網絡、二維碼識別設備、條碼識別設備、全球定位系統等。物聯網是由很多先進技術綜合構成的,在物聯網的運作過程中,系統的核心組成部分就是傳感器技術的應用。物聯網在正常運作過程中,主要目標是使任何人能夠在任何時間、任何地點通過任何途徑進行連接與交流,以此體現出物聯網的基本屬性。現階段,國內物聯網在實踐應用過程中充分體現出了收集性、集中性、通信性以及計算性的屬性特點,這也是物聯網能夠在市場上廣泛發展與應用的重要因素。
1.2物聯網的體系構成
物聯網在體系構成上可以歸納為以下幾個方面的內容:感知系統的感知性能、互聯網的信息傳遞性能、接入系統的信息接入性能、應用系統的實際應用性能以及服務管理系統的管理控制性能。對于感知系統來說,物聯網系統的主要功能是利用各種傳感器對周圍的環境狀態、物質屬性、行為狀態等因素進行物理量信息的獲取,以此為進一步的狀態辨識提供可靠的數據支持;接入系統主要的功能是將感知系統所獲取的信息轉移到互聯網當中;互聯網在物聯網系統的應用過程中,主要是利用IPv6/IPv4等軟件設備構建一個相互共享的智能化信息數據交流平臺,以此實現各單位信息的整合與應用;服務管理系統的主要功能是通過計算機的智能化管理模式,將互聯網中各個單位的大量信息數據加以管理和控制,使用戶在利用信息的過程中能夠獲得更大的便利。
2傳感器網絡的關鍵技術
2.1網絡接入技術
在物聯網的實踐應用過程中,數據信息能否穩定持續地保持良好的網絡接入狀態,取決于網絡接入技術的實際應用效果。如果網絡接入環節出現了明顯的短路或異常情況,那么用戶的大量數據信息就很容易出現丟失或者損壞的情況,不能有效做到數據信息的實時性,這將會導致一系列嚴重的問題,更會影響到物聯網的工作質量與實際工作效率。因此,網絡接入技術的好壞就會直接影響到物聯網的實際應用情況。對于物聯網網絡的接入方式來說,傳統的物聯網網絡接入技術主要是通過網關來決定和完成的,因此,對于網絡接入技術而言,在實踐應用過程中需要將終端感知網絡與服務器相互連接,例如TD-SCDMA的蜂窩式網絡、GSM、WLAN、Intenrent以及WPAN的專用無線式網絡等。
2.2智能信號處理技術
在數據信息的采集過程中,技術人員還需要采用初始數據處理方式,對這些數據信息相關聯的目標事物進行準確判定,以此得到與目標事物相互關聯的數據信息。在數據信息的處理過程中,技術人員首先需要從數據信息中分析出量測值,通過對原始信號進行計算,利用先進的信息提取技術進一步獲取原始信號當中的數據信息,在經過篩選與提取后充分提高數據信息的精確值。處理好數據信號以后,還需要在影射空間內進行各類數據信號的轉換,使相應的以及具有相關特征的數據信號能夠對號入座,準確找出與之相對應的物理事件。智能信號處理技術在實踐應用過程中需要利用信號的干擾技術、濾波技術以及分離技術,根據信息處理的具體特征,準確在節點上實現優質化的信息處理。同時也可以在基站上實現信息數據的處理。利用這種信號處理技術,優點是能夠在信息的整理過程中有效達到實時性,充分降低數據信息的流失,減少信息數據傳輸的能量損耗。但是,通過對我國現階段的智能信號處理技術進行實踐研究可知,該技術在應用過程中節點資源較為有效,這就導致低算法、復雜程度較高的問題情況時有發生,技術操作人員的工作難度更是大大增加。因此,技術人員在采用這一方法的過程中,應具體考慮到信息流失量以及能量消耗情況,經過準確計算與研究后,謹慎采用智能信號處理技術。
2.3智能感知技術
物聯網作為我國現階段應用范圍較廣的一類優質化網絡系統應用技術,其最基本的工作環節就是對目標信息進行采集,通過進行物與物、物與人之間的聯系,進一步提升傳感器系統設備的整體使用效果。在進行數據信息的收集與傳輸的過程中,技術人員及用戶通常都會安裝MCU控制器、操作系統以及嵌入式系統,通過這些系統設備,用戶可以更加簡便、高效地操作物聯網的傳感器設備,促使采集設備在使用過程中實現高性能、造價低、操作性強的實踐應用特點。在物聯網的數據信息采集過程中,該技術對數據信息具有全面性、廣泛性以及微觀形的操作特點,用戶或技術人員必須做到信息數據的全面化收集,這樣才能更加客觀、正確地對溫度、光照度、濕度等物理量做出準確計算與研究,以此達到詳細的數據信息收集效果。在這個過程中,物聯網的智能感知技術是必不可少的,傳感器技術的實踐應用優勢也得以充分體現。
3結語
綜上所述,物聯網是由多種先進技術綜合而成的優質化、現代化網絡技術,在實踐應用過程中數量多、應用效果較為復雜,具有顯著的科學研究價值與實際應用價值。隨著我國計算機科學技術的高速發展,互聯網時代下的網絡應用技術已經成為人們所關注的重點內容,而物聯網技術又是網絡技術和多種應用型技術的融合,物聯網技術的普及,不僅能夠做到人與物的信息交流、人與人的信息交流、物與物之間的相互關聯,還能充分推動我國現代化科學技術的開發與利用,這對于我國社會科學技術的發展具有重要意義。
參考文獻
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伴隨物聯網技術的飛速發展,物聯網整體安全問題逐步成為未來廣泛應用、持續優化進程中一類不容忽視的重要問題。物聯網發展至高級水平,其場景中各類實體均包含一定程度的感知、運算、分析以及執行功能。倘若該類感知設備普遍應用,便會對我國的基礎建設、社會活動以及個人機密信息安全形成全新的影響威脅。為此做好信息工程安全監理尤為重要,只有科學應用物聯網技術,構建信息安全交互模型、體系架構,方能激發物聯網技術核心優勢,確保安全應用實踐,提升綜合安全水平,并實現全面、持續發展。
1.物聯網技術內涵
物聯網技術在信息工程安全監理系統中發揮了重要的應用價值,為系統網絡化的重要核心。該項技術借助網絡平臺,應用統一一致物品編碼手段、射頻識別處理技術以及無線通信手段,可對廣闊范疇之中,甚至是全球范圍中的各類單件產品進行追溯以及有效跟蹤。應用物聯網技術手段,可由工程項目的招標環節開始直至工程管理驗收環節,對各類應用設施器具設置EPC標志,并應用無線射頻手段,傳輸信息工程各個階段的價值化咨詢信息至網絡系統中,進而令監理人員僅依據EPC標簽,便可獲取產品各階段包含的信息,進而判定其生產加工直至成品的流程階段中包含的潛在威脅以及不安全因素。由此可見借助射頻識別技術,進行有用信息數據的全面采集分析與匯總,科學應用移動計算手段以及數據庫系統設計便可有效對信息工程進行安全管控監理,并做好數據判斷辨析,提升綜合安全水平,強化實踐工作效率。
2.信息工程安全監理科學創建物聯網架構體系
信息工程安全監理主要負責信息化工程建設服務、運行升級與優化改造階段中從事的信息安全有關監督管理活動。
目前,我國信息工程監理框架體系的創建基于IT市場構成了獨立體系中的兩個層次。應用物聯網現代化技術可令信息工程發展建設中包含的安全隱患問題以及存在的風險事項快速的傳達至業主,并有效的疏導業主方以及承建方的相關爭議與矛盾問題。核心工作內容便是對包含的信息安全相關問題實施風險分析并做好優化管控。信息工程安全監理創建物聯網體系架構應涵蓋四類組成內容。具體包括物聯網系統架構、安全監理平臺、監督管理系統以及中間結構體系。信息工程安全監督管理物聯網體系架構主體就信息化應用發展過程中安全監督管理涉及范疇廣泛、管控指標內容豐富、需連續性實踐等具體特征,采用物聯網手段技術完成對信息化項目工程的優化改造、建設調節,并實施安全問題管理監視。具體工作內容則涵蓋對生產實踐場景、環境做好檢測監督、進行生產員工安全行為測試管控,并就特定生產物品的整體安全性進行管理監督,重點監視控制人流相對密集的方位,同時做好重要生產設施、以及設備的管理,完善安全事故應急管理階段中各類場景資訊、人員與物品綜合信息的匯總搜集等。
3.物聯網技術信息交互安全問題
伴隨物聯網技術應用服務范疇的持續拓寬,感知網絡應對處理的信息呈現出更為多元化的態勢,甚至涵蓋政府管理、國防建設、軍事服務以及金融市場等較多領域。
由此引發的信息安全問題則需要我們重點關注,有效解決。基于網絡以及節點有限資源的總量限制,相對來講較為成熟應用的安全監理措施方案常常不能直接用在物聯網感知系統中。為此,研究人員探討了更為豐富的安全管理方案。例如應用加密技術、安全路由管理協議、管控存取以及數據融合技術等,提升物聯網技術應用安全水平。數據加密應用階段中,基于網絡節點存儲、分析以及能量的有限,較多手段應用相對簡單加密算法。數據加密應用技術中密鑰管理尤為重要,其擔負著密鑰的形成、分發以及保管、更新與處理等任務,在全局預制應用方案的基礎上,我們可依據無線感知系統網絡結構體系、節點規劃以及安全管理需求,創建更為豐富的密鑰管理策略。
例如應用預分布處理方案,可在脫機狀態下形成一定容量密鑰池,各個節點則可隨機由其中獲取密鑰成為密鑰環,完成網絡系統的規劃部署之后,則只需節點包含同對密鑰便可應用其組建安全通道。為優化提升物聯網架構體系安全能力水平,可進一步優化更新技術方案。可將節點公鑰數量擴充,進而令網絡攻擊影響變得更為困難,進而確保信息安全,優化監理管控。另外,可配設安全路由,科學應對節點、匯聚方位安全問題,確保高效準確的實現信息數據的傳輸應用。基于無線感知系統網絡體現了節點對等以及多跳傳輸的實踐特征,倘若攻擊方進行惡意節點布設,便較易形成路由篡改、選擇轉發影響,導致黑洞以及蠕蟲病毒感染問題。為此,應依據無線感知體系網絡特征以及物聯網技術應用需要,分析制定合理的安全路由應用協議,可應用冗余路由同相關認證機制預防網絡不良攻擊影響,提升物聯網系統技術綜合安全水平。
數據融合為物聯網交互以及信息感知的核心手段,倘若其中節點被不良俘獲,便較易導致融合節點無法分清正常信息以及惡意數據的問題。尤其對融合節點影響攻擊,不僅會對下游節點信息形成不良破壞,還會對發送至匯聚節點信息形成負面影響。為此,物聯網數據融合階段中應全面考量信息安全應用問題。可創建良好的融合管理機制,通過隨機抽樣以及數據信息的互相驗證,令用戶位于節點遭遇捕獲狀況,仍舊可判定匯聚節點信息數據安全有效性。
基于節點隱私的暴露,會對檢測管理目標整體安全性形成不良影響。為此應創建物聯網有效安全保護以及信息存儲管控機制。可應用定位協議,利用可信定位確保節點獲取正確位置信息,預防不準確定位導致的負面影響,進而全面提升物聯網交互以及感知信息綜合安全水平,創建優質發展環境。
物聯網技術的應用能夠使經過互聯的設備在無人操作的環境下進行工作,大大的提高了物流行業的工作效率。隨著科學技術不斷的進步,手機等移動設備也能夠進行高速互聯,通過云計算技術的幫助,物聯網技術逐漸走向成熟。物聯網在物流管理上的應用提高了物流行業的工作效率,提高物流管理工作的準確性,為物流行業的高度發展提供了廣闊的關鍵。
二、物聯網的基本概念
物聯網技術是以計算機網絡技術為基礎發展未來的一種新型的通信技術。物聯網指的是將無處不在的末端設備和設施,包括具備“內在智能”的傳感器、移動終端、工業系統、數控系統、視頻監控系統等和“外在使能”的智能化物件或者智能塵埃,例如攜帶無線終端的個人與車輛等,通過各種無線或者有線,使得長距離或者短距離實現互聯互通的通訊網絡,應用大集成,云計算等技術,在互聯網的環境下,采用適當的安全保障機制,提供安全可靠,個性化的實時在線監控,定位追蹤、報警聯動、遠程監控、在線升級等管理和服務功能,實現對各種事物的高效、節能、安全的“管、控、營”一體化。
三、物聯網環境下我國物流的發展情況
(一)物流行業對物聯網技術的應用
我國在上世紀末就已經開始了對物聯網技術的研究,物聯網技術在物流行業中的應用相對來說也比較成熟了,但是,由于我國對物聯網技術的應用仍然處于研究階段,所以,還存在許多需要改進的問題。目前我國物流行業對物聯網技術的運用主要是利用物聯網技術進行企業的基礎信息化的建設和物流行業辦公軟件中,對物流行業最重要的業務流程以及業務技術規范中還沒有應用到物聯網技術。仍然停留在表層的應用上,物聯網技術中最主要的輔助物流企業決策的基本功能還應用到物流的管理中去。還有一點明顯的不足就是,對于一些微小型的物流企業還沒有應用到物聯網技術,還停留在傳統管理的層面上。
(二)物流行業在物聯網應用過程中存在的問題
物流行業在對物聯網技術的應用中缺少一個技術上的標準,沒有一套完整的管理體制。1、物流行業對物聯網技術的應用仍然處于研究階段,物聯網主要的功能沒有被使用,即物聯網的輔助決策功能以及管理功能。2、使用物聯網技術的企業沒有向更深的層面去發掘互聯網的功能,使得互聯網的核心功能沒有被開發出來。3、物流行業沒有根據自身企業的特點度開發物聯網技術的功能,循序漸進的使用方法使得物聯網的功能單一化,物聯網無法發揮其真正的功能。
四、物聯網在物流管理上存在的問題
物聯網技術和物流行業的構成都比較復雜的,因此,在物流企業中應用物聯網技術進行企業管理也是具有一定的復雜性。因此,我國的物流行業在物聯網技術的環境下進行多維度協同管理的過程中無可避免會遇到各種各樣的問題。
(一)對物流信息進行融合管理
物聯網環境下的數據信息來源廣,結構各異,數據量大,實時更新,具有一定的不確定性。物流數據資源的及時有效的處理是實現物流信息優化調度和物流業務實時再造的前提。因此,要及時解決物聯網環境下物流信息的融合與管理中存在的問題。1、缺少物聯網環境下對物流信息在服務層面上的信息融合與管理。2、缺少物聯網環境下對物流數據多具有的特點,沒有建立針對物聯網技術的存儲體系。3、在對數據進行檢索應用的過程中,過于重視從技術角度上去研究新的查詢語言和數據跟蹤技術,忽略了從面向服務的角度研究數據之間的關聯關系,建立檢索、回溯模型等。
(二)物流行業的業務管理上存在一定的問題
在現行的物流行業的管理中,物聯網環境下業務流程管理方面仍舊處于一個理論階段,缺少實踐經驗。業務流程再造既是對組織結構和管理模式等的重新設計,還是一次重要的革命,旨在重新塑造符合時展潮流的經營理念和思維方式,對于如何保證物聯網環境下物流業務管理,許多學者都開展了相應的研究課題,其中主要存在的問題有:1、業務流程再造過程中系統需求分析問題。2、物聯網環境下業務流程需要建立一個合理的評價體制和正確的評價方法。
(三)缺少相關的物流管理標準體系
無論國內還是國外都沒有制定相關的在物聯網環境下針對物流管理的標準,為物流行業和物聯網技術發展提供帶來一定的阻礙。
五、物聯網環境下多維度協同物流管理的對策
(一)加大物聯網環境下信息的融合與管理力度
在物聯網環境下,應該全面的從數據信息的各種特點出發,對信息進行融合和管理,建立完善的存儲系統,完善信息的檢索和追蹤。
(二)實現物聯網環境下物流業務再造
設計合理的業務流程和業務目標,仔細分析系統所需問題,對業務過程中存在的瓶頸進行優化配置,建立合理的評價體系,選擇正確的評價方式。
(三)在現有的基礎上大力開發物聯網技術的潛能
雖然,我國對物聯網技術的研究開始的比較早,但是還存在很多的不足之處,物聯網環境下多維度協同物流管理還存在很多技術難點,相關的研究人員應該加大對物聯網技術的研究,逐漸完善物聯網環境下物流管理體系。
六、總結
關鍵詞:物聯網技術與應用 教學目標 知識體系 內容安排 教學方法
中圖分類號:G642 文獻標識碼:A 文章編號:1674-098X(2017)01(a)-0162-03
物聯網(Internet of Things,IoT)概念最早于1999年由美國麻省理工學院提出,隨著技術和應用的發展,物聯網內涵不斷擴展[1]。目前業界普遍認為:物聯網是通信網和互聯網的拓展應用和網絡延伸,它利用感知技術與智能裝置對物理世界進行感知識別,通過網絡傳輸互聯,進行計算、處理和知識挖掘,實現人與物、物與物信息交互和無縫鏈接,達到對物理世界實時控制、精確管理和科學決策的目的[2-5]。
物聯網可以廣泛應用于經濟社會發展的各個領域,引發和帶動生產力、生產方式和生活方式的深刻變革,成為經濟社會綠色、智能、可持續發展的關鍵基礎和重要引擎[6]。近年來,在“兩化融合”和“感知中國”等國家戰略背景下,物聯網發展受到了我國政府、科研、教育、產業界的高度關注。我國經濟社會各領域蘊含巨大的物聯網應用潛能,眾多行業對物聯網技術人才需求旺盛[7]。為此,中國傳媒大學于2012年通過教育部審批,依托理工學部信息工程學院網絡工程系開辦物聯網專業方向,成為全國較早面向本科生開設物聯網專業方向的高校之一。
1 課程教學目標
《物聯網技術與應用》是網絡工程系物聯網技術專業方向學生學習的第一門專業課,其主要目的是使學生了解物聯網的基本概念和相關技術,對物聯網在各個領域的典型應用有所認識,在此基礎上了解物聯網系統的整體框架,明確物聯網工程各個專業課程的意義和課程之間的關系,為后續的學習打好基礎,同時激發學生的學習興趣[8]。因此,《物聯網技術與應用》課程的講授成功與否關系到物聯網人才培養的質量,進而影響到我國物聯網技術發展的進程[9]。
2 課程知識體系及內容安排
2.1 知識體系
物聯網的架構分為3個層次:感知層、網絡層和應用層,如圖1所示[1]。
感知層是物聯網的“皮膚”和“五官”,用于識別物體、采集信息,是聯系物理世界與虛擬信息世界的紐帶。感知層中的自動感知設備包括:RFID標簽與讀寫設備、傳感器、GPS、智能家用電器、智能測控設備等;感知層中的人工生成信息設備包括:智能手機、智能機器人等。
網絡層分為接入層、匯聚層與核心交換層。接入層通過各種接入技術連接最終的用戶設備。匯聚層的功能為:匯接接入層的用戶流量,進行數據分組傳輸的匯聚、轉發與交換;根據接入層的用戶流量,進行本地路由、過濾、流量均衡、優先級管理,以及安全控制、地址轉換、流量整形等處理;根據處理結果把用戶流量轉發到核心交換層或在本地進行路由處理。核心交換層為物聯網提供一個高速、安全與保證服務質量的數據傳輸環境。匯聚層與核心交換層的網絡通信設備與通信線路構成了傳輸網。
應用層可以進一步分為管理服務層和行業應用層。管理服務層通過中間件軟件實現了感知硬件與應用軟件物理的隔離與邏輯的無縫連接,提供海量數據的高效、可靠地匯聚、整合與存儲,通過數據挖掘、智能數據處理與智能決策計算,為行業應用層提供安全的網絡管理與智能服務。行業應用層由多樣化、規模化的行業應用系統構成,包括:智能電網、智能環保、智能交通、智能醫療等。
此外,涉及感知層、網絡層與應用層的共性技術包括信息安全、網絡管理、對象名字服務與服務質量保證等。
2.2 內容安排
《物聯網技g與應用》課程的內容安排[10-12]如圖2所示,其中,各部分包含的主要內容有[1-6]以下幾方面。
物聯網概論:物聯網發展的社會背景、技術背景;物聯網的定義與主要技術特征;物聯網體系結構;物聯網關鍵技術與產業發展。
RFID技術:自動識別技術的發展背景、條形碼簡介、磁卡與IC卡的應用、RFID、RFID應用系統結構與組成、RFID標簽編碼標準。
傳感器技術:傳感器;智能傳感器與無線傳感器;無線傳感器網絡;無線傳感器網絡通信協議與標準。
嵌入式技術:智能設備的研究與發展;集成電路;嵌入式技術的研究與發展;RFID讀寫器與中間件軟件設計;無線傳感器網絡節點設計;可穿戴計算研究及其在物聯網中的應用;智能機器人研究及其在物聯網中的應用。
移動通信技術:通信技術的發展;移動通信技術的研究與發展;3G技術與移動互聯網應用的發展。
定位技術:位置信息與位置服務;物聯網中的位置服務;定位系統;移動通信定位技術、基于無線局域網的定位技術、基于RFID的定位技術、無線傳感器網絡定位技術。
數據處理技術:物聯網數據處理技術的基本概念;海量數據存儲技術;物聯網海量數據存儲與云計算;物聯網數據融合技術;物聯網中的智能決策。
信息安全技術:物聯網信息安全中的四個重要關系問題;物聯網信息安全技術研究;RFID安全與隱私保護研究。
物聯網的應用:智能電網;智能交通;智能醫療;智能物流。
3 課程教學方法
自2014年春季學期《物聯網技術與應用》課程首輪授課起至今,筆者已從以下幾方面做了有益嘗試,取得了良好的效果。
3.1 采用“翻轉課堂”模式將課堂內外相結合
翻轉課堂譯自“Flipped Classroom”或“Inverted Classroom”,是指重新調整課堂內外的時間,將學習的決定權從教師轉移給學生。該教學模式需要學生在課后完成自主學習,即自主規劃學習內容、節奏、風格和呈現知識的方式,可以通過看視頻講座、聽播客、廣泛閱讀各種書籍、與其他同學討論等方式進行。教師則采用講授法和協作法來滿足學生的需要和促成他們的個性化學習,其目標是為了讓學生通過實踐獲得更真實的學習體驗。翻轉課堂是對傳統課堂教學結構與教學流程的徹底顛覆。
在該課程的講授方式上,筆者嘗試引入“翻轉課堂”模式,轉變以往授課過程中教師“滿堂灌”、學生只是被動接受的傳統教學模式,利用教學實踐中小班授課、學生人數較少的優勢,使每位同學都有機會走上講臺,輪流充當“教師”的角色,過一把“教師癮”,從而充分調動學生的學習積極性和主動性。具體的實施過程為:首先,請每名學生選取物聯網學科中自己較為感興趣的一項具體技術作為自己的講授對象,通過廣泛查閱書籍文獻資料、上網搜索最新科技資訊等方式了解該項技術的來龍去脈、前世今生及發展前沿。然后,請學生自制課件,通過文字、圖片、視頻等方式形象生動地向大家講解艱澀枯燥的具體技術內容。其間,其他同學可以隨時提問,形成良好的互動效果,極大地活躍了課堂氣氛,同時也鍛煉了學生的邏輯思維能力和語言表達能力。最后,由教師點評學生的表現,指出其講解的優缺點,并補充完善知識點內容。學生的個人表現很大程度上決定了該門課程的個人結課成績。通過3年來具體的實踐,筆者發現學生們搜集資料的深度和廣度都遠遠超出了筆者的預期。作為老師,在授課的同時也收獲了很多新知識,達到了教學相長的目的。
3.2 教學與科研相結合
教師授課過程中應避免簡單生硬地照本宣科,而應以自身的科研經歷和科研體會現身說法,以激發學生的學習興趣。物聯網作為一門新興學科,發展日新月異。每輪備課時都要加入新的科技進展,對于教師來講,在科研方面需要不斷地關注科技前沿動態,及時更新知識,極具挑戰性。就筆者而言,由于一直從事數據挖掘領域的研究,在講授第八章《物聯網數據處理技術》時,就結合目前正在進行的有關電視節目受眾收視情況的數據挖掘研究課題,以實驗中具體的數據、模型為例,為學生講解數據挖掘技術的具體流程和其中的關鍵步驟,從而進一步加深學生對該技術的理解程度。
3.3 “走出去”與“引進來”相結合
“走出去”是指教師應當經常參加國內外相關教研機構組織的高校物聯網專業建設的培訓班、研討會等,廣結同行,吸取其他兄弟院校專業建設、課程改革的成功經驗,達到“它山之石可以攻玉”的目的。此外,還可以與國內一些專業從事物聯網技術的企業建立良好的合作關系,建立學生實習、實訓基地。學生可以到企業實地參觀相應的產品生產線,以便與課堂中學到的知識點概念、原理聯系起來,獲得感性認識,從而加深理解。同時,學生可以利用寒暑假時間到企業實習或選派學生到企業進行畢業設計,不但使學生掌握了物聯網技術、熟悉了企業的運行模式,還可以為企業提供專業的人才,拓展學生的就業渠道[13]。
“引進來”是指教師應當定期邀請國內外物聯網專業的權威教授、相關技術人員走進課堂、走上講臺,為學生帶來最新的行業發展信息。此外,在教材選擇方面,教師應當不局限于國內出版的一些經典教材,還應當廣泛引進國外的外文教材,追蹤國際領先的前沿技術[14]。
綜上所述,文章從“物聯網技術與應用”課程的教學目標、知識體系及內容安排、教學方法等方面進行了探討。由于物聯網技術是近年來的新興技術,該課程也是中國傳媒大學理工學部信息工程學院網絡工程系自2014年首次引入的新課程,一切還在逐步摸索過程中,因此,探尋一套適合本專業學生的課程教學方案任重道遠。
4 結語
此文是筆者近3年來參加物聯網專業建設研討班培訓、備課、授課的心得體會。由于筆者的驗有限,考慮問題難免有失偏頗,望與各位讀者共同探討。作為一名青年教師,筆者未來仍然需要逐步沉淀,不斷思考、總結、實踐,為培養出社會需要的物聯網專業人才貢獻力量。
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【關鍵詞】物聯網技術;煤礦;綜合信息化
改革開放30余年的發展歷程中,隨著經濟建設步伐的不斷加快,我國煤炭行業取得了長足的發展。隨著產業體制改革的不斷深入,以人為本生產理念不斷深入,煤炭行業將安全生產觀念貫穿于產業發展始終,我國煤礦在構建和完善安全生產體系領域取得了巨大的成績。但是受到實踐技術水平和傳統生產觀念的影響,與國際先進國際先進煤礦安全體系相比,仍然存在不足之處,煤礦安全生產問題層出不窮。因此,煤礦綜合信息化建設對煤炭行業的健康可持續發展起著至關重要的作用,隨著科學技術的迅猛發展,物聯網技術應在煤礦綜合信息化建設過程中扮演重要角色,為煤炭行業甚至現代化建設提供科學技術上的保證。
1物聯網技術概述
1.1物聯網技術在煤炭行業的應用前景分析
物聯網技術在煤炭行業的廣泛應用實際上為煤礦安全生產問題提供了技術層面的支持。通過物聯網技術對煤礦實現感知,是保障人民生命財產安全的需要,關乎民生的重大問題。同時是提高煤炭企業安全生產、高效生產的需要,關乎市場經濟發展甚至經濟建設的穩定發展。物聯網技術在煤礦中的應用,具有耗資小、收益高,空間占有量小、實踐收益性高的優點,在煤礦綜合信息化平臺建設過程中發揮著重要作用,所以,物聯網技術在煤礦中的應用具有廣闊的發展前景。
1.2物聯網技術的技術基礎分析
物聯網技術是現代科學技術發展的重要成果,是人類智慧的結晶。物聯網技術是多項現代科學技術的結合體,以射頻技術、遙感技術、互聯網技術三項重大科學技術為技術基礎。(1)射頻技術。射頻技術(RadioFrequencyIdentification)又稱射頻識別技術,即國際通用的RFID技術。射頻技術是通過射頻識別系統完成監測工作的一項高新技術成果,射頻識別系統由射頻識別電子標簽、射頻識別閱讀器、射頻識別數據管理中心組成,能夠對正處于高速運行狀態的物體進行多角度,全方位的識別,在操作上具有方便快捷的特點[[1]。(2)無線傳感器網絡。無線傳感器網絡由安插在各生產區域的微型傳感器環節組成,通過無線遙感的方式形成的一種能夠實現快速傳遞信息的系統,是信息采集、信息整理、信息傳遞的綜合體。傳感器網絡具有動態性高、設計范圍廣泛和兼容性強的特點。
2煤礦綜合信息化建設現狀分析
煤礦綜合信息化是指在煤礦生產過程中,充分與先進信息技術結合,實現對傳統生產模式、監控系統的變革,進而發揮信息化在工業生產中的重要作用,實現以信息化帶動工業化的長遠發展目標。根據市場經濟對企業管理模式提出的要求,普遍煤炭企業已經建立了集生產管理、銷售管理、財務管理、制度管理、人力資源管理、辦公自動化管理、安全管理等各項企業管理于一身的現代煤炭企業管理體制。隨著信息技術的不斷發展,物聯網技術在煤炭企業的應用越來越廣泛,主要表現在以下三個方面:(1)物聯網技術在人員定位上得到廣泛應用。大多煤炭企業在礦井的重要節點,礦井重點區域、和重要安全監控區域設置了信息采集器,生產員工在進入礦井重要節點區域范圍時都將信息錄入人員定位系統中,通過物聯網技術對人員活動的動態情況進行全方位監測。(2)物聯網技術在礦井通信系統上得到廣泛應用。煤炭企業在礦井下設置基站,實現對控制器發出信息的有效采集,及時將采集的信息通過無線傳感器網絡進行傳遞,實現了井下的通信無障礙,有力避免井下作業的通信隱患,提高了煤炭企業安全生產系數[2]。(3)物聯網技術在設備點檢查與管理中得到廣泛應用。煤炭企業針對礦井中每臺設備配備完善的檢查和管理系統,通過物聯網技術對生產設備的監測與管理,能夠及時準確的接收生產設備傳遞的各類信息,及時做出應對措施,實現了對生產設備的高效管理。
3物聯網技術在煤礦綜合信息化建設中的應用分析
物聯網技術作為多項科學技術的結合體,在煤礦綜合信息化建設過程提供先進技術的保障與支持,對推動煤炭產業發展必將發揮不可替代的作用。
3.1工作人員、生產設備管理與物聯網技術的有機結合
在煤炭企業的生產活動中,實現員工、生產和設備管理與物聯網技術的有機結合,可以將煤礦生產中的動態信息和靜態信息有效統一,進而采取行之有效的應對措施,實現對工作人員和生產設備的有效管理。實現工作人員、生產設備管理與物聯網技術的有機結合實際上是要求將射頻技術、無線網絡通信技術和GPS定位技術廣泛應用于煤炭企業的生產活動中。借助射頻技術和無線網絡通信技術實現對工作人員和生產設備靜態生產信息的有效采集和傳遞,借助GPS定位技術對正在高速運行的生產車輛等動態生產信息進行采集,并將采集到的信息及時傳遞到綜合信息數據庫中,使煤炭企業能夠根據綜合信息做出有效的信息化管理,實現煤礦綜合信息化管理的目標。
3.2煤礦環境監測與物聯網技術有機結合
隨著可持續發展觀念的不斷發展,環境保護問題已經成為制造業在生產活動中必須考慮的重要因素。因此,煤炭企業在進行煤炭開采的過程中必須對環境保護問題予以足夠的關注和重視。煤炭企業通過射頻技術實現對煤礦內部諸多環境因素如:溫度、濕度、有害氣體排放量的有效監測,經過高速的無線通信網絡傳遞到煤炭企業綜合信息平臺,通過互聯網技術對信息的有效處理和分析,得出應對措施的結論。所以,實現煤礦生產環境監測與物聯網技術的有機結合對煤炭企業綜合信息化建設起到決定性的作用[3]。
3.3生產設備的遠程維護與物聯網技術有機結合
生產設備是工業生產的硬件保障,是一切生產活動有序進行的根本條件。利用物聯網技術,實現生產設備與物聯網的有效連接,并將其匯聚到煤礦的監管平臺可以有效的降低設備故障發生概率。例如,將焊接智能化技術運用到煤礦生產設備的維護中,通過RFID技術實現對設備的有效監控,借助微處理器的功能對生產設備有效控制,實現生產設備的遠程焊接。
4結語
綜合信息化建設對于煤炭企業提升綜合競爭力具有重要意義。隨著科學技術的不斷發展,將物聯網技術充分應用到煤礦的綜合信息化建設中,將極大程度的推進煤炭企業的有效生產和安全生產。希望通過本文的論述與分析,能夠為煤炭企業引入物聯網技術加速綜合信息化管理平臺提供借鑒和參考。
作者:王玉斌 單位:焦作煤業(集團)有限責任公司計訊處
參考文獻
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關鍵詞:物聯網;制造業信息化;關系;作用
中圖分類號:TH-39;F49
互聯網本身是虛擬的,而當其和感應技術結合在一起后,就會融合成為互聯網技術,這就使得互聯網逐漸現實化,并對現實的工業發展有了改善和優化的作用。實際上,物聯網是互聯網的大規模實踐,是虛擬向現實的轉化,將兩者有機的結合在一起。除了互聯網技術,物聯網技術還用到了RFID 技術、EPC 標準等,正是無線數據通信、射頻識別等技術的應用,使得物聯網實現了物品信息的實時共享。當前全球經濟一體化趨勢逐漸加強,在這樣的情況下,我國的制造業面臨著巨大的市場競爭壓力,如何將物聯網技術應用到制造業中去,是改變當前制造業發展困境的重要手段,對于提升制造業的競爭力有著重要的作用。
1 物聯網技術簡要介紹
為了更好地了解物聯網在制造業信息化中的作用,就需要對物聯網技術有清晰的認識和了解,所謂的物聯網我們也可以形象的稱之為物物相連的互聯網。其主要具有兩個方面的含義:其一,互聯網仍舊是物聯網的重要的基礎,物聯網實際上是互聯網的延伸;其二,物物之間的信息交換以及通信實際上是用戶端的擴展和延伸。基于此,我們可以知道,物聯網實際上是連接物理的世界網絡,其包含著諸多的技術基礎,不但有傳感器網絡、通信網、智能運算技術,還包括RFID等感知技術、互聯網技術等,這些技術就使得物聯網具備了全面感知、可靠傳送、智能處理的特征。通過物聯網技術,物理世界能夠更好地被我們所感知,這樣不論是認知世界還是處理相關問題,都更加便利和快捷。
2 物聯網和制造業信息化的關系
分析了物聯網技術之后,就需要對制造業信息化進行相應的闡述,并對物聯網技術和制造業信息化之間的關系進行論述,這樣才能為我們了解物聯網在制造業信息化中的作用奠定認知基礎。
2.1 制造業信息化概述
隨著信息化技術的不斷應用,我國的制造業生產和經營中逐漸引入了信息化元素,且制造業信息化取得了一定的成果,但是相較于其他行業信息化的程度,我國的制造業信息化程度還不是很高,在制造業中存在的比較普遍的問題就是“信息孤島”,而石油、電信等行業的信息化進程則比較順暢。所謂的信息化實際上就是將各個子系統進行整合,形成一個完整的系統,各個部門都能使用系統,從而實現信息的有效共享。制造業信息化在我國已經進行了20余年,雖然大量的人力、物力、財力投入進去,但是成果卻令人不是很滿意,“信息孤島”大量存在。我國現在仍舊是制造業的中心,若是不能改善制造業信息化的程度,會使我國制造業的發展面臨很大的平靜。當前的市場競爭越來越激烈,物聯網技術得到了快速的發展,企業只有更好地實現信息化,才能獲得相對的競爭優勢。
2.2 物聯網與制造業信息化的關系
通過上述對物聯網技術的分析,我們知道實際上物聯網技術就是對互聯網的延伸和拓展,其使得企業的信息化得到了拓展,有了更為廣闊的實現平臺。然而,我們應該看到的是制造業相對其其他行業比較特殊,為了支撐起生產,大量的人員和設備是在所難免的,且其生產出來的是實在的產品。而物聯網本身就是建立物物之間的聯系,從這個角度來看的話,物聯網技術的應用對制造業信息化有著很大的意義。諸如RFID技術的應用,我們可以將其配備個生產人員,這樣就能對人員的狀態和位置進行識別,加強流程控制。在企業的產品中,我們也可以利用這種技術,這樣就使企業能夠及時捕捉產品的位置信息,通過和其他職能設備的連接,還能實現網絡化監控和遠程控制,這樣就極大了提高了生產、運輸、維護等方面的有效性。
3 物聯網在制造業信息化中的作用
射頻自動識別(RFID)技術是物聯網技術的重要組成部分,也是其促進制造業信息化的關鍵技術,通過將自動識別技術和互聯網技術、通訊技術等的集合,就能實現物品直接愛你的交流,在互聯網上實現信息的共享,物品之間也能自動識別,自動識別技術在諸多方面都有著重要的應用,不但包括物流、零售、環境保護,還包括金融、物品防偽、身份識別等,要將物聯網與制造業信息化聯系在一起,這是至關重要的技術。RFID實際上是一種射頻識別技術,其不需要進行接觸,獲取相關數據是通過射頻信號自動識別目標對象來完成,多個標簽可在同時完成,具有較強的操作性。一般來說,RFID系統不但包括電子標簽、數據、記錄操作,還包括獨讀寫器、組織等,通過這樣的操作步驟,工作人員的工作效率能夠得到較大的提升,進而提高企業的生產效益。標簽信息通過無線電頻率收發。可視的聯系不必須存在于對象和讀卡器之間,完成識別和信息存儲過程可以在無人看管的情況下進行,包裝物、運輸容器和金屬都能被這項技術穿過,進而讀出相應的標簽信息。從這里我們也可以看出來,無論是RFID技術,還是電子標簽,實際上就是“移動的信息載體”,制造業的作業流程和管理模式和這種技術有著天然的適應性。具體來說,物聯網技術對制造業信息化的作用主要可以體現在如下幾點:
3.1 生產智能化
通過以RFID技術為主的物聯網技術的應用,產品的生產能夠實現智能化,通過對產品靜態信息的記錄,依托于各種傳感器,就能實現模數轉換,這樣設備的運行狀態就能及時被我們獲悉,通過互聯網我們就可以實現對設備的智能化管理,從而實現自動化生產,這樣不但解放了大量人員,還在很大程度上提高了生產效率。
3.2 物流追蹤化
RFID技術應用到物流當中,物品的位置、連接、數量等相關的信息都能及時的傳輸到計算機上,通過集中信息,進行發出相應的處理意見,這樣就實現了物理管理的高效化。
3.3 服務及時化
產品的運行狀態能夠通過無限網絡進行有效地獲取,這樣就能為客戶提供在線的售后服務,使得制造業售后服務水平得到了很大提升。
參考文獻:
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【關鍵詞】物聯網技術 技工院校 物流專業 發展策略
一、前言
從目前技工院校物流專業教學情況來看,主要存在針對學生素質的理論研究不夠,學生邏輯思維沒有得到有效拓展、學校物聯網技術的應用程度較低、校企合作有待加強等幾方面問題,制約了技工院校物流專業的發展。對此,必須采取有效的改進措施,在物聯網技術下對技工院校的物流專業發展進行改革創新,從而有效地提升物流專業的教學水平。
二、技工院校物流專業教學的現狀分析
(一)針對學生素質的理論研究不夠,學生邏輯思維沒有得到有效拓展
隨著我國社會經濟的不斷發展,市場上人才的競爭日趨激烈,企業對于物流人才的素質及創造性思維要求也在不斷地提高,物流專業學生的就業壓力在不斷地增大。但是,技工院校物流專業沒有結合市場上企業對人才的要求對學生的素質進行理論研究,導致學生的思維無法得到有效的拓展,進而影響到物流專業學生的良好發展。
(二)物聯網技術的應用程度較低
從目前技工院校物流專業物聯網技術的應用情況來看,其存在著應用程度較低的問題。導致此類問題出現的原因是多方面的。例如,學校不重視物聯網技術,進而沒有引進物聯網技術;此外,資金不足導致學校無法大量購買物聯網相關的設備,從而影響到技工院校物流專業的辦學質量,長此以往也會阻礙學生的良好發展。
(三)校企合作有待加強
隨著社會經濟的飛速發展,技工院校物流專業的發展也極為迅速,技工院校對學生的就業也越來越重視。技工院校通過校企合作,不僅給學生營造一個良好的實習環境,同時對促進學生順利就業也有著一定的作用[3]。而從技工院校物流專業的實際發展情況來看,校企合作有待加強,再加上師資隊伍的建設不足,對物流行業的操作流程了解不夠深入,造成學生所學習物流專業知識不符合物流行業的人才要求,從而影響到技工院校物流專業學生的順利就業。
三、基于物聯網技術下技工院校物流專業的發展策略
傳統技工院校物流專業教學中存在很多不足,這些問題也是阻礙技工院校物流專業發展的主要問題,如果不能及時采取有效改進措施,會影響到物流業的發展。在物聯網技術飛速發展的過程中,對技工院校物流專業的發展必須進行改革創新。下面筆者主要從深入改革教學方法、切實有效地完善物流專業課程體系、加強校企合作等方面進行分析:
(一)深入改革教學方法
陳舊的教學方法將會對物流專業的發展造成極大影響,不利于學生的就業發展。因此,為了確保學生的良好發展,應深入改革教學方法。首先,在物聯網技術發展的基礎上,技工院校物流專業的教學方法應不斷改革和創新。應用現代化物聯網技術,能夠調動學生學習的積極性,提升學生的綜合素質水平,為學生專業能力的形成以及長遠發展打下良好的基礎。其次,應改進物流專業的教學形式。物聯網技術的發展也推進了物流技術的創新與應用,為滿足市場的發展需求,應加強物流新技術的學習,如,無線射頻識別、貨物跟蹤定位、智能交通、物流信息平臺、移動物流信息服務、物流管理軟件等,這對促進學生的學習以及未來的就業有著極大的作用。另外,在改進教學方法的過程中,會涉及很多新技術,而在學習新技術的過程中,需要相應的硬件設備作為支持。因此,應加快先進物流設備的引進,這樣不僅可以促進學生的學習,同時可以讓學生進一步了解物流裝備的發展。此外,可以通過開展小組討論、主題演講等多元化教學方式培養學生的學習興趣,如此更有利于學生的學習和發展。
(二)切實有效地完善物流專業課程體系
物流專業課程體系的不合理、不完善,會直接影響到技工院校物流專業的發展以及學生的就業發展,因此,基于物聯網技術發展的情況下,應切實有效地完善技工院校物流專業課程體系。首先,應關注物流業前沿技術,并將物流專業課程體系化繁為簡。基于物聯網技術的技工院校物流專業課程體系應摒棄傳統物流專業課程的枯燥教學內容,凸顯出線射頻識別、貨物跟蹤定位、智能交通、物流信息平臺、移動物流信息服務、物流管理軟件等新型物流模式的地位,加強學生對新物流技術的了解和學習。其次,應強化意識,為學生營造一個良好的學習氛圍。基于物聯網技術的影響下,應注重物流專業人才的專業知識、專業道德以及職業技能的培養,尤其是職業道德的培養,主要包括以禮貌待客、以客戶服務為中心、保證客戶的服務質量、誠信、環保意識、節省能源等,應將其融入物流專業課程體系教學中,不斷地強化學生的各方面意識。
(三)加強校企合作
在物聯網技術不斷發展的情況下,校企合作顯得更加重要,加強校企合作可以推動學校和企業的互利共贏,促進學生的長遠發展。所謂校企合作,主要是學校和企業之間的共同合作,一方面是為了滿足企業的用人需求,另一方面是為學生提供良好的實踐學習平臺,從而實現學校和企業的雙贏。首先,應拓寬渠道,打造校企合作的新道路。就現階段校企合作的模式來分析,主要合作模式包括實驗設備附帶的合作服務,即設備使用、教師培訓等以及與培訓機構聯合培養應用物聯網技術的智能物流專業人才,還有通過校企合作聯合建設實驗室、校企合作基地。例如,通過校企合作建設應用物聯網技術的智能物流實驗室、校企合作基地等。在今后還會進行深度校企合作,建立校企合作應用物聯網技術的智能物流研究中心,聯合開發實驗設備及實驗教材,訂單式培養應用物聯網技術的智能物流專業人才等。另外,隨著科學技術的飛速發展,應不斷地創新理念,推動校企合作新發展。如,監理物聯網產、學、研的聯盟,使物流專業有著更好的發展。
(四)加強對學生素質的理論研究,切實地擴展學生的邏輯思維
在技工院校物流專業實際的發展中,需要不斷加強對學生素質的理論研究,切實拓展學生的邏輯思維。學生的專業素質應以企業的用人標準為主,因此,教師應積極開展社會調查,了解物流企業對于物流人才有哪些方面的需求,進而結合物流企業的要求加強對學生素質的理論研究,以更好地培養學生的專業素質,提高學生的社會競爭力,促進學生良好發展。此外,教師還應該通過培訓、日常訓練的方式拓展學生的邏輯思維,激發學生的創造力,實現最佳的教學效果。
(五)提高物聯網技術的應用水平
技工院校物流專業要想獲得長遠發展,需要不斷地提高物聯網技術的應用水平,積極引進各種物聯網設備,以供學生的學習之用。此外,針對資金不足的問題,應該積極吸納社會資金,通過合作的方式辦學,從而為學生提供多種物聯網設備,提高學生的學習質量,從而促進技工院校物流專業的良好發展。此外,在引進先進的物聯網技術之后,應鼓勵學生高質量地使用相應的物聯網設備,進而將物聯網設備的效能最大限度地發揮出來,實現最佳的應用效果。
四、總結
綜上所述,隨著社會經濟的飛速發展,物聯網技術的發展也極為迅速,推動了物流業的快速發展,同時物流業對人才的要求也不斷地提高,如人才的專業技能、職業素質、職業道德等,這給技工院校物流專業的發展帶來一定的挑戰。通過本文對物聯網技術下技工院校物流專業的發展研究,筆者主要對傳統物流專業發展中存在的幾方面不足展開分析,也提出了在物聯網技術下如何發展物流專業,促進學生的長遠發展,希望能夠為技工院校物流專業的發展給予一定的啟發,促進物流行業的發展,也進一步推動社會的發展和進步。
【參考文獻】
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關鍵詞:物聯網;導論;層次結構;教學內容
作者簡介:吳治海(1981-),男,安徽亳州人,江南大學物聯網工程學院,副教授。(江蘇 無錫 214122)
基金項目:本文系江南大學本科教育教學改革研究項目“物聯網新專業實驗實踐性環節設置策略研究”(項目編號:JGB2011057)、“物聯網新專業人才培養與產業結合模式研究”(項目編號:JGB2011053)的研究成果。
中圖分類號:G642.421 文獻標識碼:A 文章編號:1007-0079(2013)31-0070-02
最近幾年,物聯網(Internet of Things,IOT)概念的提出及其技術的飛速發展引起了世界各國的廣泛關注,被稱為繼計算機與互聯網之后世界信息產業發展的第三次浪潮。為了能在這一技術領域占據重要位置,許多國家提出了相應的物聯網發展戰略。如美國的“智慧地球”、日本的“u-Japan”、韓國的“u-Korea”、歐盟的“歐盟物聯網行動計劃”、中國的“感知中國”等。發展物聯網技術的基礎與核心是培養物聯網方向的專業人才,為此,國內各大高校相繼開設了物聯網工程專業并開始招收第一屆本科生,如哈爾濱工業大學、華中科技大學、西北工業大學、北京科技大學、江南大學、南京郵電大學等。然而,物聯網工程的新專業屬性,決定其人才培養方案的制訂、課程的設置以及教學方法的實施等,目前仍處于“摸著石頭過河”的探索性階段。但是,國內目前已開設物聯網工程專業的大部分高校,都將“物聯網技術導論”作為本專業的第一門課程,旨在向學生整體介紹物聯網的概念、內涵、關鍵技術、發展現狀以及主要應用等,以激發學生的學習興趣,并使學生樹立學習的信心。因此,“物聯網技術導論”課程的講授成功與否關系到物聯網人才培養的質量,進而影響到中國物聯網技術發展的進程。
一、物聯網的概念及內在層次結構
目前,關于物聯網的定義有多種,但是被大多數學者認同的一個定義為:物聯網,即通過射頻識別、紅外感應器、全球定位系統、激光掃描器、氣體感應器等信息傳感設備,按約定的協議,把任何物品與互聯網連接起來,進行信息的交換與通訊,以實現智能化的識別、定位、跟蹤、監控和管理的一種網絡。簡而言之,物聯網就是“物物相連的互聯網”。使用通俗的語言,可以這樣表述物聯網的內涵:使用傳感器獲取物理對象的信息、使用網絡傳輸信息、使用計算機處理信息、使用控制器設計反饋控制策略、利用執行器對物理對象進行控制與管理等各類操作。由此可以繪制出物聯網中的信息流(如圖1所示)。因此,從控制學科的角度來說,物聯網是一個典型的網絡化控制系統(Networked Control Systems,NCS)。從物聯網的定義以及圖1中展示的物聯網中的信息流向,可以概括出物聯網的層次結構:感知層、網絡層、處理層與控制層(如圖2所示)。其每層的功能分別為信息的獲取、信息的傳輸、信息的處理與信息的反饋。這四層結構的劃分是對傳統的物聯網三層結構,即感知層、網絡層與應用層的進一步細分,本質上是一致的。從這四層結構的劃分不難看出,物聯網技術涉及信息技術領域的四大一級學科,即電子科學與技術、信息與通信工程、計算機科學與技術以及控制科學與工程。因此物聯網是一個多學科交叉的技術,這使得物聯網的內容極為豐富。但另一方面,這種交叉性也增加了“物聯網技術導論”課程的講課難度,對教師的專業素質提出了更高的要求。因此,如何選擇講課的重點,既讓學生感受到物聯網技術的重要性,激發他們的學習興趣,又使他們面對繁雜的內容而不畏懼,樹立學好物聯網技術的信心,具有重要的意義。
二、“物聯網技術導論” 教學內容選擇
目前國內已出版發行的“物聯網技術導論”教材有十多本。[1-12]通過瀏覽這些教材的目錄,不難發現物聯網內容極其龐雜,主要涉及傳感器技術、無線傳感器網絡、射頻識別技術、短距離無線通信技術、遠程通信技術、無線單片機、嵌入式系統、云計算技術、機器學習、模式識別、數據挖掘、智能信息處理技術、物聯網控制技術、物聯網安全技術、物聯網技術標準、物聯網應用等。依據物聯網的四層結構,可以將上述內容進行如下層次歸類:感知層包括傳感器技術、無線傳感器網絡與射頻識別技術;網絡層包括短距離無線通信技術與遠程通信技術;處理層包括云計算技術、機器學習、模式識別與數據挖掘;控制層包括物聯網控制技術;物聯網安全技術、物聯網技術標準與物聯網應用橫跨物聯網的四層結構。但另一方面,作為一門導論課,一般來說講課時間會限制在20課時以內。試圖在較短的時間內把上述內容完全徹底講一遍是不現實的,因此需要選擇重點內容進行講解,目標是讓學生對物聯網的整體架構、關鍵技術有一個整體上的清晰認識。那么如何選擇主要內容呢?以江南大學已經實施兩年的“物聯網技術導論”課程教學方案為例,結合物聯網的四層結構,來分配每講的主要內容。目前江南大學“物聯網技術導論”課為16課時,除去最后一次考核占用的2課時,還有7講14課時。下面,結合物聯網的四層內在結構,詳細敘述每講的主要內容。
第一講——緒論。介紹物聯網的基本定義、內在結構、研究現狀、發展動態、主要應用領域。重點講解物聯網的基本定義與內在結構,講解時應播放一段物聯網應用案例的視頻,增加學生對物聯網內在結構的整體認識。
第二講——感知層技術一。介紹智能傳感器技術,包括傳感器技術、微控制器接口、無線單片機、嵌入式系統。重點介紹傳感器工作原理、比較CC2430和CC2530功能差異、嵌入式智能傳感器的一般結構、標準接口與串行接口。
第三講——感知層技術二。介紹無線傳感器網絡。由于無線傳感器網絡具備了一個簡單的物聯網系統的架構,對本講內容的講解可以大大提高學生對物聯網內在結構的認識。主要講授無線傳感器網絡的定義、體系結構、特征、協議棧結構、主要支撐技術,如定位技術、時間同步、數據融合、安全技術等。可以結合無線傳感器網絡在智能農業當中的應用來講解本部分內容。
第四講——感知層技術三。介紹射頻識別技術。由于射頻識別技術也具備了一個簡單的物聯網系統的架構,所以對本章內容的講解可以進一步增強學生對物聯網內在結構的認識。主要講解射頻識別的組成、分類、工作原理、技術標準、與傳統自動識別技術的區別以及安全問題。可以結合射頻識別技術在門禁系統當中的應用來講解本部分內容。
第五講——網絡層技術。介紹短距離無線通信技術和遠程通信技術。重點介紹Zigbee技術、WiFi技術、藍牙技術、超寬帶技術和3G無線遠程通信技術,簡單介紹多路訪問技術和多路復用技術。應結合具體的應用來講解Zigbee技術、WiFi技術和藍牙技術。
第六講——處理層技術。主要介紹云計算技術、機器學習、模式識別與數據挖掘。重點介紹它們的含義、基本結構和主要方法。在介紹基本結構時應畫出結構方圖,使其技術原理清晰明了。
第七講——控制層技術。重點介紹控制的思想,即反饋。可以結合具體的例子來講解,如倒立擺的控制,讓學生主觀感受反饋的作用,但要避免復雜的數學公式。也可以適當介紹控制學科的前言問題,如網絡化控制系統與多智能體系統,讓學生深刻感受到控制技術在物聯網技術當中的地位。
以上七講基本包含了物聯網技術的主要內容。通過這七講的學習,學生基本上對物聯網架構和關鍵技術有了一個整體上的認識。由于不同高校開設物聯網工程專業的院系有所不同,教師的專業背景也有所不同。但是,確保學生正確認識物聯網技術的一個基本要求是教師向學生完整地介紹物聯網的四層結構。任何一層的缺失都將導致學生對物聯網概念和內涵認識的不準確,影響其以后的學習效果。
三、結語
本文在闡述物聯網內在層次結構的基礎上,結合“物聯網技術導論”課程課時短、內容多的特點,詳細介紹了如何在有限的課時內分配主要的物聯網技術的知識點。由于“物聯網技術導論”是一門新的課程,目前還沒有成熟的課程教學方案,因此,本專業的高校教師要善于結合自己的專業知識和教學經驗,編寫符合中國國情的“物聯網技術導論”教材,探尋一條符合中國學生的“物聯網技術導論”課程教學方法,進而培養出基礎扎實、技術熟練的物聯網專業人才,推動“感知中國”戰略的進程。
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關鍵詞 物聯網;專業定位;專業群;高等職業教育
中圖分類號 G712 文獻標識碼 A 文章編號 1008-3219(2013)11-0009-04
物聯網是繼計算機、互聯網、移動通信之后的新一輪信息技術革命,我國已將物聯網作為戰略性新興產業的一項重要組成內容,國務院提出到2015年要實現物聯網在經濟社會重要領域的規模示范應用,初步形成物聯網產業體系。為服務物聯網產業發展,從2010年開始,高職院校陸續申報并開辦“物聯網應用技術”專業,物聯網是一個涵蓋領域很廣、服務專業眾多的萬億級新興產業,新開設的物聯網應用技術專業如何定位,如何滿足產業發展需要辦好相關專業,這是物聯網專業建設中亟待解決的問題。筆者從2009年開始通過對無錫地區物聯網產業與企業的調研,結合江蘇信息職業技術學院物聯網專業建設實際,對上述問題進行了探索。
一、物聯網產業發展與人才需求
(一)無錫物聯網產業現狀與發展趨勢
無錫以引領全國物聯網發展為目標,打造中國物聯網技術創新的核心區、科研成果轉化的示范區、產業規模化發展的聚集區、大規模應用的先導區、信息服務的中央區和高端人才的集聚區,把物聯網(傳感網)列為八個產業門類中的第一大重點支持產業,通過做大做強龍頭企業、加快引進優勢企業、孵化培育中小企業、鼓勵推進現有企業轉型,培育物聯網產業新的業務增長點,2012年物聯網核心企業達608家、產值達600億元。
2012年8月工信部正式《無錫國家傳感網創新示范區發展規劃綱要(2012—2020年)》,指出:到2015年,無錫示范區擁有一批具有自主知識產權的物聯網核心技術,形成具有國際競爭力的產業集群,基本形成結構合理的物聯網產業體系,實現一批重點領域的典型示范與推廣應用,構建一支高素質人才隊伍,促進物聯網標準化工作。
(二)物聯網核心產業
《無錫國家傳感網創新示范區發展規劃綱要》將物聯網產業劃分為核心產業、支撐產業與帶動產業三類,重點發展物聯網硬件、軟件和信息服務、集成及運營服務等核心產業;大力扶持微納電子器件、網絡基礎軟件和應用軟件、集成電路、計算機、通信設備、微能源、新材料等支撐產業;積極帶動現代裝備制造業、現代服務業、消費電子產業等發展。物聯網核心產業主要包括圍繞整個產業鏈的硬件、軟件、系統集成和運營服務四大領域,服務于這四大領域的專業有應用電子技術、計算機應用技術、軟件技術、計算機網絡技術、物聯網應用技術等。
(三)人才需求調研與分析
對無錫物聯網產業研究院、中科怡海、軟通動力、大為科技、泛太科技、天業智能等20多家物聯網企業進行人才需求調研,結果顯示,每家公司都有高科技人才與技術背景,都有自己的核心技術,都有自己的發展規劃,都已初具產業規模。這些企業對高職層次人才主要需求為:物聯網電子產品設計生產技術員、物聯網軟件程序員、物聯網軟件測試員、物聯網工程項目技術員、網絡維護技術員、物聯網系統管理員、物聯網應用系統管理員、物聯網設備、軟件營銷與技術支持人員等。物聯網企業高職人才崗位需求分析如表1所示。
二、物聯網應用技術專業定位
為滿足無錫地區物聯網企業對高端技能型人才的需求,江蘇信息職業技術學院于2010申報物聯網應用技術新專業,獲批準后于2011年開始招收物聯網應用技術專業學生。
專業定位:物聯網是以計算機、電子、通信、控制等技術為基礎,根據物聯網核心產業鏈構成情況及行業產業背景調研、企業調研、職業崗位調研結果,確定物聯網應用技術專業定位于物聯網產業鏈中的運營服務領域,以物聯網技術為核心,以經濟運行、基礎設施和民生服務等領域的智能制造、智能電力、智能物流、智能交通、智能安防、智能環保、智能醫療、智能家居等系統應用與維護為重點。
培養目標:面向物聯網產業,服務區域與地方經濟發展,培養具有扎實的物聯網專業知識、較強的實踐能力、良好的團隊協作能力,具有可持續發展與創新能力,掌握物聯網基礎技術,具備物聯網系統應用與維護、物聯網應用系統開發與管理、物聯網設備營銷與技術支持等職業能力和素質的高端技能型人才。
畢業生從業的主要崗位:從事物聯網系統應用與維護等工作的物聯網系統管理員;從事信息管理、業務分析管理、服務管理、數據庫管理,以及物聯網應用系統維護、管理的物聯網應用系統管理員;從事物聯網設備營銷、售后服務及物聯網技術支持等的物聯網設備營銷與技術支持人員。
三、物聯網技術專業群構建與建設
(一)圍繞產業鏈構建專業群
產業鏈是各個產業部門之間基于一定的技術經濟關聯,并依據特定的邏輯關系和時空布局關系客觀形成的鏈條式關聯關系形態。物聯網主要由感知層、網絡層和應用層組成,其中感知層包括傳感器、二維碼、RFID(射頻識別)、多媒體設備等數據采集和自組織網絡系統;網絡層包括各種網關和接入網絡以及異構網融合、云計算等承載網支撐系統;應用層包括信息管理、業務分析管理、服務管理、目錄管理等物聯網業務中間件和物聯網應用子集系統。物聯網產業鏈中的核心產業主要包括硬件、軟件、系統集成和運營服務四大領域。
一所高職院校不可能全面服務產業鏈的各環節,只能適當選取某些環節作為專業群的服務對象。江蘇信息職業技術學院在進行產業調研和校情分析的基礎上,梳理、確定物聯網產業鏈中核心產業的若干鏈環作為專業群建設和發展的背景與依托,將具有共同行業基礎、共同課程平臺、共同實驗實訓設施基礎、共同的師資隊伍的物聯網應用技術、軟件技術、計算機網絡技術、計算機應用技術4個專業進行組合,構建物聯網技術專業群,如圖1所示。
物聯網應用技術專業面向產業鏈中的領域和定位如前所述;軟件技術專業面向物聯網產業鏈中的軟件領域,培養具備物聯網基礎軟件、應用軟件、中間件軟件的初級編碼或開發、軟件測試、軟件技術服務等工作所需的職業能力的高端技能型人才;計算機網絡技術專業面向物聯網產業鏈中的系統集成領域,培養具備物聯網工程項目的規劃與施工管理、網絡設備安裝與調試、網絡系統維護、網絡設備營銷與技術支持等職業能力的高端技能型人才;計算機應用技術專業面向物聯網產業鏈中的硬件領域,培養具備傳感器、RFID等物聯網“感知前端”產品、通信產品的設計、組裝、調試及生產管理等職業能力的高端技能型人才。遵循比較優勢原則選擇物聯網應用技術專業作為專業群的核心專業,發揮核心引領作用。
(二)物聯網技術專業群建設
在確定了專業群結構這一核心要素后,與專業建設密切相關的人才培養體制、課程體系、實訓體系、師資隊伍、信息化教學資源、管理體制和運行機制等成為專業群建設的要素。
1.以“校企合作、工學結合”為突破口,創新人才培養體制
在高職物聯網人才培養中,要將課堂學習與實踐學習結合在一起,系統設計實踐學習進程、搭建實踐學習平臺,讓學生接受職業專項訓練,獲得課堂中無法得到的工作經歷。在專業群的人才培養方案中,大一設置看企業、講專業的認識實習,主要培養學生職場認知能力,挖掘職業樂趣;大二設置一定時間的崗位實習,并在實習期間完成相關課程的學習,讓學生將學習和工作有機結合起來,增加工作過程能力、建立職業認同感;大三通過畢業設計和頂崗實習,培養職場綜合能力和就業創業能力,形成職業歸屬感。搭建兩個平臺:將“政、產、學、研”融合,依托校內實訓基地及物聯網研發中心、合作企業、教學資源庫和校企信息化交流平臺,打造立體化培養平臺,學生通過參與模擬項目、真實項目、企業在研項目實踐,依次提升實踐能力;將“競、技、協、研”結合,構建“師傅帶徒弟”的個性化能力培養平臺,培養學生創新與拓展能力。
2.構建“底層共享、中層分立、高層互選”的專業群課程體系
在分析物聯網產業對高端技能型人才所必備的共同基礎知識和基本技能要求的基礎上,構建面向各專業的專業基礎課程模塊,培養共同需要的知識、技能和素質;明確專業群內各專業的核心崗位,分析各崗位所需的核心技能及知識結構,設置各專業的核心課程模塊,強化專業技能的培養;設置各專業拓展課程模塊,面向物聯網行業應用設置特色課程,供專業群中的學生互選,拓寬學生的知識面,培養可持續發展的潛力。底層的專業基礎模塊實行群內共享,中層的專業核心模塊各專業分立,高層的專業拓展模塊實現群內互選,這樣既保證了專業群的基本規格和共性要求,也強化了專業核心技能,為專業發展夯實基礎,同時拓展了專業的適應性和可持續發展性。物聯網技術專業群課程體系如圖2所示。
3.專業群建設其他要素
實訓體系、師資隊伍、信息化教學資源、管理體制和運行機制等也是專業群建設中的關鍵要素。實訓體系建設應以專業群內各專業的崗位通用技能與專門技能訓練為基礎,系統設計實訓體系,并開展實訓教學內容的系列化建設;師資隊伍建設應將重點放在按專業群理念下的課程特征來組織教學團隊,建立校企“互聘、互兼”雙向交流的團隊合作機制;信息化教學資源應從使用的視角進行開發和建設,實現在專業群內的廣泛共享;要按照專業群建設的特點與規律,創新管理體制和運行機制,探索建立由行業企業代表、相關專業負責人、學生代表等利益相關方參與的專業群建設組織管理形式,提高專業拓展和滾動發展的能力。
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Analysis on the Specialty Orientation of Internet of Things and the Establishment of Specialty Group of Internet of Things
GU Xiao-yan
(Jiangsu Vocational and Technical College of Information, Wuxi Jiangsu 214063, China)