物联网工程的应用实用13篇

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物联网工程的应用

篇1

1998年KevinAshton第一次提出物联网这一概念,在2005年信息社会世界峰会正式确定了这一概念,并对这一概念的特征、技术、发展前景等进行了相关阐述,之后欧美各国均提出了本国发展物联网技术的规划,我国物联网技术发展起步与2009年总理提出的“感知中国”。物联网技术是以各种信息传感技术为基础,对需要监控、连接、互动的物体进行信息采集,最终形成一个巨大的网络,实现物与物、人与人、物与人之间的网络连接,极大的方便管理和控制。该技术是对互联网技术和通信网技术的外延,是将多项技术与应用结合的产物。物联网技术具有实现全面感知、信息传送、智能处理的特征。所谓全面感知就是利用各种信息传感器和识别工具对物体进行相关的信息收集;信息传送就是通过互联网和通信网络对信息进行传递和共享;智能处理就是将这些信息进行自动化的分析处理,最终实现智能化的控制和决策。

2工程机械物联网体系与技术

工程机械领域的发展受到各国的重视,因为该领域的发展水平代表着国家制造业的发展水平,尤其是物联网技术提出后对机械智能化的要求越来越高。当前物联网技术已经进行了小范围的应用,例如智能交通、智能家居等。工程机械物联网体系的构建和相关的技术如下。

2.1工程机械物联网体系构建

工程机械物联网体系分为三个层次:感知、传输、应用。感知层是工程机械物联网中网络和现实的枢纽;传输层就是对数据进行传输和交换,使信息能够进行相关的传送和共享;应用是核心,对已经收集和传输的信息进行相应的处理,最终发挥物联网的作用。工程机械物联网有自己的特点,这些特点和工程机械领域的特性有关。工程机械物联网感知层主要有压力传感器、液体传感器、RFID标签与读写设备,运动控制器、IO控制器、工业遥控器等核心驱动部件和负责机械设备定位和数据传输的移动终端,并且需要信息采集、信息融合、短距离传输等核心技术的支撑。传输层不仅包含互联网和通信网结合的长距传输网络,还有包括蓝牙、WiFi等短距传输网络,实现企业内部、企业与客户、客户与客户之间的信息传输。应用层中包含高性能的服务器和处理软件,实现海量信息的处理,为工程机械企业打造智能化的决策处理平台。

2.2工程机械物联网技术

工程机械物联网技术与工程机械物联网体系相关,也是分为三个方面,及感知层、传输层、应用层都有各自需要的技术。感知层需要的技术主要是感知识别技术,工程机械物联网需要通过感知层获取机械设备自身的状态和机械设备工作的环境的信息。要提高工程机械设备的利用率、使用寿命,并对工程机械设备进行有针对性的保养,这些都需要获取精准的工程机械设备的工作环境。工程机械使用的环境差别很大,这也就要求工程机械设备需要更为精确的传感器进行信息的采集。感知层传感器主要分为采集机械设备位移、角度、速度的运动传感器;采集能耗、运行等工作状态的检测传感器;采集机械设备工作位置、环境因素的工作环境类传感器。采用相对灵敏、全面的传感器,才能较好的利用感知设别技术将工程机械物联网所需要的信息进行收集。传输层需要即插即用的标准化通信协议,建立工程机械物联网会涉及到很多的通信网络,同样也会有较多的接入方式,缺少统一的标准化通信协议会导致这些通信网络无法进行交互工作,影响数据信息的传输。因此在传输层需有一个统一的能满足这些通信协议的标准化通信协议。工程机械设备作业时会被较为复杂的因素影响,这就需要机械设备物联网要有即插即用的快速识别和通信协议,便于在复杂条件下进行工程机械设备的准确识别。工程机械物联网在应用方面要有企业控制中心,通过该控制中心对各种工程机械进行监管、故障排除、快速服务。这种控制中心需要有两方面的职能,一种是面向企业研发的,可以通过收集和传输的各种信息对机械设备的设计进行改进,研发更多的新型设备;一种是面向客户服务的,可以建立相应的租赁、故障维修、设备分析等服务。

3物联网在工程机械领域的应用及展望

物联网在工程机械领域的应用主要是通过GPS、GPRS、互联网等技术,将工程机械的工作状态、工作位置、工作环境、运行情况等进行信息的收集,并通过智能处理系统对这些机械设备进行管控和服务、研发。物联网运用于工程机械领域可以实现对工程机械的全寿命周期智能化管控。物联网在工程机械领域的应用及展望如下:

3.1利用物联网进行工程机械远程监测

利用物联网可以对工程机械的工作运行状态进行实时监测,一旦工程机械发生故障还可以进行远程的诊断。对机械进行远程监测需要车载终端、数据传输、远程监控平台三个部分发挥作用。车载终端包括GPS、GPRS、RFID、GPRS,可以完成对机械运行的数据收集和上传。数据传输主要由互联网和GPRS组合而成,将车载终端上传的机械运行数据传送至远程监控平台,同时也可以传输远程监控平台指令。远程监控平台包含地理信息系统、设备信息系统、远程故障诊断和维护保养系统。远程监控平台通过这些信息系统完成对工程机械的运行状态查询、故障预警、故障诊断、故障日志、维修保养日志等内容。如果单纯的通过智能化的物联网系统无法将故障排除,那么远程监控平台还可以推送相关的地理信息使工程技术人员尽快达到。

3.2物联网应用于工程机械租赁

工程机械设备租赁与按揭付款在该市场较为流行,但是资金回收困难、用户骗车逃跑等问题会给承租方带来较大的损失。利用物联网技术可以对工程机械安装相关终端,一旦发生不偿还资金、骗车逃跑等问题,可以直接实现工程机械的定位、锁车等功能。物联网技术应用于机械租赁可以较好的保护承租方的利益。

3.3利用物联网技术建立手机服务平台

目前智能手机的普及率越来越高,利用物联网技术和手机软件开发等手段,开发智能手机客户端,为客户建立手机监控平台。采用这样的方式可以让客户通过手机就能够掌握其机械设备状况,同时也便于机械设备制造商联系用户进行相关服务和技术指导。

3.4大数据利用

通过物联网技术可以搜集大量工程机械相关信息数据,这些基础数据有较大的利用价值。企业通过对这些数据的分析和挖掘有助于找出工程机械的不足加以改进,进而提高工程机械的品质;同时根据机械设备的使用状况制定相应的制造和销售计划,更好的贴合市场;最后可以根据机械设备位置分析,在机械设备集中的区域有针对的设立服务网点。

4结束语

我国的物联网技术和工程机械智能化的起步均较晚,物联网技术在工程机械领域的运用还较少。物联网技术在我国工程机械领域具有非常广阔的应用前景。远程监控、检测和诊断是工程机械走向全面服务型制造的重要一步。

参考文献:

[1]孙其博,刘杰,黎羴,等.物联网:概念、架构与关键技术研究综述[J].北京邮电大学学报,2014,33(3):2-9.

篇2

对小区无缝隙覆盖,降低建设和运行维护成本,提高安防和管理效率。

水、电、气、热等自动计费、收费;遇到火灾、有害气体泄漏等突发事故,可自动报警;实现安全防范系统自动化监控管理;实现住宅紧急呼叫系统;对住宅小区的关键设备、设施实行集中管理,对其运行状态实行远程监控;提供小区与城市区域联网,互通信息、资源共享;通过网络终端实现医疗、文娱、商业等公共服务的费用自动结算。

2.智能家居

所有的家庭都有以下功能:家电智能管理、家庭火灾防范、家庭有害气体防范、用户定位及健康分析、社区医疗系统、门禁及进出口管理等。而且,还可以实现可视对讲功能、电子门禁系统功能;实现家电自动控制功能;公共水电设施监视;火灾与煤气报警;紧急呼救报警;电话线被切断与防破坏报警;实现三表远程计量,计算机网络功能及一些物业管理功能;实现家庭内电子购物、电子图书馆、远程医疗、天气预报、网络订餐等服务。

3.智能楼宇

公共建筑内,实时“感知”楼宇内的各种“信息”:电力、空调、照明、防灾、防盗、运输、门禁等,全部“智能化”管理,实现建筑物自动化、通信自动化、办公自动化、安全保卫自动化系统和消防自动化系统,合理配置各项资源,提高楼宇用户的舒适度,实现办公楼宇的有效节能,降低楼宇运营成本,提高楼宇的服务能力。

4.智能交通

科学配置信号灯、道路分布等交通资源,减少交通拥堵;全面、统一地管配公共停车区域,缓解停车问题;完善公共交通的车速、客流统计、车辆越站、违规下客、车辆保养等监管,识别、定位、跟踪、监管公交车。

5.智能监控

在主干道、桥梁、景观绿化处,部署高清摄像头,进行24小时实时监控,自动捕获图像目标,提高安全监控管理水平。

6.精准农业

实时采集、传感、分析、监控农业信息,智能化识别、定位、跟踪、监管农产品的产销。以马陆葡萄园为综合试点,建立农业数字化信息监控、控制系统。在温室大棚,通风、滴灌、降温、补光等数据全部自动采集。

此外还有:智能电网、智能环境监测、特种车辆监控、重点污染源监控等功能。

(责编:张思思)

辽宁:物联网24小时监控林业

近10年,辽宁作为全国首批林业信息化示范省,经历了从无到有、起步腾飞、快速发展3个阶段,成为辽宁省现代林业建设快速发展的“推进器”。

辽宁省林业系统建立起了省、市、县三级林业专网,上连国家林业局,下连14个市、38个厅直事业单位、科研院所以及50多个重点林业县区,林业信息化高速公路四通八达,畅通无阻。2010年,省、市、县、乡四级高带宽林业专网投入使用,一条集音频、视频、数据传输为一体的通信及信息交汇综合业务网络平台,正在为林业系统的更好运转发挥作用。

2009年4月9日14时,沈阳市棋盘山远程监控指挥中心发现,南沟水库附近突发森林火灾。从回传的图像上看,火点浓烟滚滚。森林防火指挥部立即处置,明火很快被扑灭。这是用物联网技术消灭火灾的实战案例。

物联网技术已经广泛应用。比如,建立了温度传感、温室控制、厂区监管、森林气象站、古树保护和候鸟迁徙观测系统,极大地提高了林业资源监管、综合营造林管理、林业灾害监控和应急管理能力。

2010年,建立了护林员监管体系、森林资源防控体系,搭建了物联网应用平台。

今年1月1日,辽宁省林业厅的门户网站第三次改版:拓展了1000个企业子网,办理各种证件6万多份,专家回答网民咨询上万条。

辽宁林业在全国实现了“五个率先”:率先建成数字林业核心平台;率先建成155兆高带宽林业专网;率先开通政务商务一体化门户网站;率先建成物联网应用平台;率先开发掌上林业等一批先进适用的信息化成果。

(责编:张思思)

“温室娃娃”:温室控制专家

“该浇水了,牡丹花渴了!”“饲料缺少40公斤,小鸡饿了!”“温度超过25摄氏度了,该降温了。”……这是“温室娃娃”的报警。工作人员根据这些数据及时采取措施。

经过8年的努力,派得伟业研制出“温室娃娃”,这是我国自主研发的首个温室管理专用机器人。它是设施农业环境信息数据采集分析仪器,嵌入了真人发声语音模块、液晶中文显示和智能电源模块。“温室娃娃”存贮了各种作物的数据,如最适宜的温度、湿度、光照等,可以测出温室内的各种实际数据,二者对照后,用报警的方式提醒用户加温还是降温、通风还是浇水。“温室娃娃”还可控制猪舍、鸡舍、羊舍等。它具有超强的记忆力,能够存储6万组数据,如果每隔半个小时存储一次数据的话,就可以存储1250天的数据;节能省电,充一次电可以使用13天左右。

2006年上市以来,在北京郊区引起了较大反响,并被大范围地推广应用,而且扩展到山西、陕西、山东等地,深受农民欢迎。

北京派得伟业科技发展有限公司,成立于2001年6月,先后通过了高新技术企业、双软企业、ISO9001:2000国际质量体系、系统集成等多项资质认证;先后承担了国家级、省(部)级重点科研项目30余项,市场项目100多项,获得22个奖项;搭建和集成了一套新农村信息化技术体系,逐步推出了5大系列化(电子农务、电子政务、电子商务、电子水务和信息服务)的软硬件产品,产品遍布全国。

(责编:凌海燕)

南京未来星:

让物联网“联”上菜篮子

物联网技术怎样与传统农业生产相结合?南京未来星传感技术公司有发言权。公司2010年成立,硬件开发6年,软件开发1年,曾与江苏省农科院有过合作。未来星的最大优势:产品能够真正投入市场;免费体验;运营费每年仅1000元。

试点基地内,蔬菜大棚自动收集、对比各类信息;农科院专家可以随时了解生产情况;地太干了,灌溉设备可以自动喷淋;包装好的紫青菜,扫描条形码,各种生产信息就出来了,包括每次施了什么肥料、由什么厂家提供、施肥间隔期生产基地、生产负责人、采摘时间等等,一目了然;消费者可随时查看蔬菜、肉类的生产过程,从田头到家里的整个配送过程……

目前,未来星瞄准的是五星级酒店、私企业主等高端消费群,推广的也是高端农产品。通过会员制的形式,已吸纳了一批会员,创建了自己的蔬菜专卖店,避开了传统销售渠道、常规农产品。

(责编:凌海燕)

阳山桃园:水蜜桃用上物联网

桃农携手高科技

在无锡市太湖水蜜桃科技有限公司的控制室内,借助物联网,农技人员正实时获取土壤湿度、环境温度、叶面湿度、光照强度等一系列种植数据。“有了这套桃园种植精准监测系统,我们就能够根据实时监测得到数据,使有机水蜜桃进行科学种植。”副总经理李巧生说。

阳山水蜜桃闻名天下,但阳山镇知道自己的软肋:桃农凭经验种植,人工监测防治病虫害,费时、费力、误报率高。

从2011年6月起,阳山镇就与无锡美新半导体有限公司合作,打造了国内首个应用于果园种植的智能物联网精准监测系统。目前,25亩桃园内已均匀设置了22套不同功能的传感器,并正式运行。阳山镇将以此为“样板”,在3000多亩有机水蜜桃基地内逐步推广物联网种植技术,率先为桃农科学种植探路。

桃园用上物联网

“通过传感器采集桃园生长环境数据,通过物联网无线传感节点,对数据进行转发、接收、存储和融合,并以互联网和短信的方式,帮助管理人员实时了解桃园内的环境参数。”美新公司项目技术负责人黄华说。

土壤湿度传感器,可以监测土壤水分,实现科学灌溉;环境温湿度传感器和叶面湿度传感器,可以保证水蜜桃的生长环境合适;太阳辐射传感器和气象传感器,可以了解太阳辐射强度、大气压力、风速等各种气象参数。充电式镍氢电池、太阳能充电板双重供电系统,在无供电环境下,保证了设备的持续运转。

精准的实时监控,是阳山水蜜桃的种植革命。数据超过预警值时,系统不仅能自动报警,还能提出合理化建议,比如对病虫害的防治建议、灌溉建议等。“仅灌溉一项,桃园一年就能节约水资源30%以上。”黄华说。

(责编:张思思)

用物联网技术种花草节能又增收

打开电脑,轻点鼠标,就能给院子里的花花草草浇水施肥。这是现代农业智能监控应用示范项目,由长沙“百果园”运用物联网实现。

篇3

一、 工程质量检测的信息化态势

当今时代是以互联网电脑为主要信息平台的时代。数字化、网络化、信息化、经济一体化是当今时代的特色。伴随信息技术的迅猛进步,经济一体化程度的加深,通过电脑技术、数据通信、网络技术进行工程质量检测是势所必然。尤其是微型电脑技术的诞生,从2005年开始,工程质量检测技术在自动化层面有了明显的改进。工程质量检测的数据是工程结构安全性以及工程效率达标的核心判据,确保其可靠性、精准性、公平性极为关键。

二、 物联网技术在工程质量检测中的运用

物联网在工程质量检测中的运用,就是将感应器镶入检测的对象中,之后对物联网以及互联网进行整合,从而实现精准检测。

(一) 运用物联网获得全面的信息

在工程质量检测阶段,运用物联网通过传感器、电子标签、射频识别等电子设备精准读取物体的信息,当中包括施工的温湿度、建筑物所处方位、建筑物的施工动态等。运用物联网能够让工程质量检测更为系统、精准与可靠。

(二) 在施工质量监督中的应用

施工现场质量标准化管理作业牵涉到工程建设的整个流程,是质量管理的基本工作。完善这部分工作,有助于提升参建单位的管理水准、人员素养以及作业效率,有助于提升工程质量管理水准。

运用物联网的全面感知以及及时传输功能,质量监管部门应构建各项目参与企业的档案,方便及时检索,让监督流程更为公开化、大众化,规避因为人工失误而导致工程建筑效率降低。

(三) 在质量检测流程监督中的运用

运用物联网技术强化工程质量检测中的监督检测以及监督抽测,运用质量检测成果与预计成果实施比对,之后获得结论。依照具体状况对一部分不合格的检测流程进行改善,达标后另行检测。

(四) 在健全检测管理体制方面的运用

运用物联网对结构实施定期检测提示,将每一阶段检测的成果记载在案并保存,进而形成结构的质量安全档案。如此,能够对结构的质量情况形成全面、准确的理解,变更传统检测模式下检测孤立、断续的状况。

通过上文的阐述,笔者的意见是构建工程质量检测一体化管理服务平台。

三、 基于物联网技术的工程质量检测一体化管理服务平台的构建

(一) 概述

工程质量检测一体化平台即是指:在已有检测模式的前提下融合管理模式,利用物联网的信息化特征构建完成的,汇集质量检测、监管与公共服务等多重功能的信息平台。该平台构建的初衷是为了让工程质量的检测以及监督更为科学、可靠。

(二) 功能应用

1. 检测过程管理

过程管理的目标是对检测的过程实施追踪、提示并评价检测成果,完成风险预警等。其是质量检测监督的前提,也是平台的核心构成部分。通常互联网条件下,该流程管理分成三大类:即原始检测数据备份以及处理、检测业务过程追踪、成果评价与风险预警。

2. 项目档案管理

该功能是对每一项目实施信息化管控,其通常包含:项目备案、项目质量追踪与项目质量评估三个环节。相较于检测过程管理,项目档案管理是针对整个工程的管理,当中包含若干个检测流程。

工程备案是对目标项目的基础讯息以及质量历史的备份以及保存;质量追踪是对每一项备案项目的质量情况实施追踪检测。通过预先订立的工程质量定期检测与灾害检测体制,对应用时期的结构实施到期检测提示并记载检测成果,形成该项目的健康记录表;质量评估环节是在检测完毕后,利用物联网技术中的智能处理与专家系统对工程的质量情况实施评估,其是对若干项单项检测结果的整合以及归纳。在此前提下,给出运用建议――比如检修、加固或拆卸等。

3. 单位与人员资料档案管理

该项功能是对各建筑、检测单位与从业人员资质、有关经历与信誉度的管理,方便监管机构对工程质量的把关。其功能通常包含:单位或个人的基本资料采集管控、对有关从业资质的管理、信用评估。

4. 公共服务管理

公共服务管理关键是为民众提供有关项目的质量信息。其包括的功能通常是:质量信息检索以及质量问题申诉等等。

一体化平台功能的运用,还必须让检测人员、设备以及外部网络进行辅助。笔者在下文中将对一体化平台的运转模式实施阐述。

(三) 一体化平台的运转模式

1. 检测人员工地现场作业

检测人员在施工现场运用无损检测装备或传感器等物联网设施对结构或构件实施原位检测,采集检测对象的原始参数并对参数实施初次处理,删除操作失误形成的参数。与普通无损检测的差别是:检测设施能够完成数据保存、处理、短距离传送以及GPS实时定位等作业。检测所获得的参数能够迅速传送到相邻的网关并依靠外网上传至管理平台。监理人员依照现场检测状况,向平台给出监理建议,系统会自动形成检测汇报。

2. 外部通信网络支持

外部通信网络通常是为了检测数据的传送情况,为管理者与客户提供有关服务的网络条件。外部通信网络能够运用已有的互联网以及移动通讯业务,确保参数传送的实效性以及可靠性。而此时,必须与网络服务商制定恰当的网络支持形式。管理者与检测者应通过身份认证方能登入系统,从而发出操作指令。

结束语:

综上所述,将物联网技术运用在工程质量检测中,是明智之举,并且有着强烈的时代烙印。通过构建以物联网为基础的检测一体化平台,能够让工程质量检测与监督的流程更为科学化、实用化、可靠化,提升质量检测的质量。物联网是一类新式的网络技术,其在工程质量检测中的潜力是巨大的;而实现信息化的最佳途径就是用好物联网技术。

参考文献:

[1] 王暄,蒋强,王h等.电光聚合物在全光技术实现THz波产生与检测中的研究进展[J].光谱学与光谱分析,2014,(8):2053-2059.

[2] 胡静,胡佳佳,沈雯等.同时检测沙门氏菌和炭疽杆菌磁致伸缩生物传感器制备与应用[J].农业工程学报,2016,(5):297-301.

[3] 周志艳,闫梦璐,陈盛德等.Harris角点自适应检测的水稻低空遥感图像配准与拼接算法[J].农业工程学报,2015,31(14):186-193.

篇4

0 引 言

物联网是继计算机、互联网、移动通信网之后的又一次信息产业浪潮。代表了未来网络的发展趋势与方向,政府大力支持物联网的发展,企业和教育界、科技界共同推动,物联网产业已经成为国家战略性新兴产业,需要大量熟悉和精通物联网的专业人才[1,2]。在此背景下,北京联合大学自动化学院对2011版自动化专业培养计划进行了修订,在 “智能测控技术”专业方向的基础上建立了“信息处理与物联网技术”方向[3]。

1 专业现状与背景分析

原“智能测控技术”专业方向以信息的采集和处理为主,课程主要包括检测技术、传感器原理及应用、智能仪器、计算机控制技术以及LabVIEW技术等,是传统的专业方向,课程的覆盖面较窄,偏重于系统前端的硬件采集原理,系统的概念较为薄弱;从人才培养的角度来看,已经满足不了厚基础、宽口径的人才需求,学生掌握知识的集成度不高。为了既保持传统的经典知识内容,又要为课程体系增加新的特色和先进内容,将传统的专业方向赋予时代意义,使学生们真正学以致用,“信息处理与物联网技术”专业方向应运而生。

“智能测控技术”和“信息处理与物联网技术”并不是割裂的,前者是后者的基础,后者是前者的延续和拓展。从技术的角度上讲,物联网分成三个层次[4,5],即感知层、网络层、应用层,形成了物联网的体系架构。物联网的感知层涉及到传感网技术,会有多种传感器应用其中,正是“智能测控技术”方向的核心内容;物联网的应用层是多种信息的智能处理技术,也是“智能测控技术”方向的主要内容,它们被物联网网络层连接,即新的专业方向加入无线传感网等新知识、新技术,形成物联网系统体系的概念。

我们的教学理念在于从一个大系统的角度看待物联网,利用物联网实现系统的集成创新应用和信息化服务。以物联网体系框架为依托,实现信息的采集、传输、有用信息的提取和整理、以及完成相应的控制和信息应用,重点突出无线传感网和应用层设计,及物联网的行业应用和信息化服务。因此本课程体系的设置将突出系统网络架构、选择物联网关键技术,并将物联网技术与经典的检测及控制方法相结合,实现物联网的多领域应用[6,7]。以物联网为载体,培养学生的创新意识,增强学生的实践动手能力,提高学生专业综合素质。

2 课程体系设置

“信息处理与物联网技术”专业方向设置在自动化学院,因此它的应用特色非常鲜明。课程体系的设置如图1所示,加强了实验/实践环节的内容设置。其中,理论教学是基础,对物联网的体系结构、关键技术和相关领域的典型应用形成完整的阐述,实验教学作为理论课程的延伸,是抽象到具体的过程,试验环节的设置按照物联网的体系结构,完成由下而上的知识获取和验证;物联网作为一种实用技术,让学生去感受、去体验、去亲自动手设计和实现一个系统更是至关重要的。通过实践环节中的认识实践,学生去企业参观感受,体会知识的力量和企业文化,培养对专业的认知和信心;工作实践则更近了一步,利用假期时间到相关企业中从事基础和简单的专业工作,深化所学知识的专业应用技能;请工程师或行业企业从业者走进学校的课堂,结合实际的应用案例,为学生出题和指导,进行专业综合训练,为学生的实际设计能力和实际动手能力培养打造了平台,提供了方向。理论教学、实验教学、案例教学和各个实践环节相结合,增加课程的实用性。为应用型人才的培养奠定了基础。

2.1 理论课程

集成了多种新知识和新技术的应用,涉及的知识点众多,作为系统的学习和设计,理论教学中课程内容的衔接、承上启下的课程安排非常重要;理论课程包括基础课程(也称为学科大类课程)和专业课程[1]。

本专业方向偏重于传感检测、无线网络的设计以及行业应用,尤其是工业物联网的两化(信息化、自动化)融合,因此在限选课中还有相关行业技术应用课程:虚拟仪器技术、现场总线技术等。任选课作为专业限选课的补充,完善物联网的设计和应用。

通过理论课的学习,学生将会对知识融会贯通,对信息处理和物联网的应用体系和架构充分了解,具有物联网系统的理念和基本的组网设计能力。但是在实际应用中,需要将多门课程、甚至多学科的知识融为一体,去设计、安装、调试、运行一套系统。这种灵活运用所学知识于实际系统的能力,是真正的学以致用的体现。因此实验室建设、实验基地建设和实验项目开发,对于学生消化、理解理论知识和培养实际动手能力至关重要。

2.2 实验室建设

图2所示是物联网专业方向的实验室建设框架,实验室建设与课程设置紧密相连,并考虑到学生的分层教学以及科研平台的扩展性。利用已申请的中央财政支持地方高校专项资金,正在筹建支撑“物联网技术及应用”、“无线通信和无线网络基础”及“物联网应用层系统设计”等课程的课内实验平台,包括三个模块:第一是物联网技术基础实验模块; 第二是无线传感网开发设计模块;第三是物联网技术沉浸式体验模块。其中第一和第二模块在教学上采用学生熟悉的C或C++语言实现节点和无线网的设计,网关采用Linux、andor两种操作系统,学生可以根据自己的基础和喜好选择;第三模块是智能家居(体验)实验室,根据家居实景建立的物联网系统,可以实现灯光、安防、烟感、窗帘、空调等家居设备的远程控制。此系统采用最适合无线传感网络的Tiny OS操作系统,可以作为学生初识物联网系统的感性认识体验模块,也可以作为教师、学生进行科研开发的平台。目前在建实验室物流综合实验室和未来超市都是物联网在行业中的具体应用,提供学生进行专业综合训练。

课程的实验内容全部以实际系统为主,综合训练学生的系统设计、软件编程和系统调试能力,包括对传感/变送器的选取、信号的采集与处理方法、无线传感网组网技术、物联网应用层设计、针对不同领域执行器的选择等;并将先进的虚拟仪器技术与物联网应用相结合作为物联网的信息处理方式,培养学生设计智能仪器的开放性创新能力。通过实际项目训练,学生可以完成从了解任务的需求、根据需求制定系统方案、在最佳性价比的基础上选型系统的硬件配置、组网,到应用所学知识编制合理的软件程序,并具有系统调试、通过系统运行结果分析问题、定位问题、以及解决问题的专业核心能力。

2.3 实践基地建设

物联网工程技术是集成的信息/控制服务系统,可以应用于不同的行业和领域。据报道目前物联网专业的人才缺口近20万,因此培养适合于企业的应用型人才就是物联网专业的人才培养目标。产学研的办学模式是企业和学校快速沟通、共建共赢的很好方法。在课程建设、实验室建设的同时,积极与企业联系,建设校外实践教学基地是专业方向建设的重要环节。同时在我们的教学计划中还有工作实践的内容,建设实践基地也为学生的工作实践提供了场所和条件。利用北京市高新企业多,许多区县建立数字北京、智慧北京的物联网项目的机会,与企业和公司合作,进行横向项目的开发和实践基地的建设。选派学生到相应的公司企业进行毕业设计,不但使学生掌握了物联网技术、熟悉了企业的运行模式,还可以为企业提供专业的人才,实现企业与学生的双向选择。

3 教学模式的探索

物联网教学涉及的知识点众多,学生直接进行理论课的学习难免感觉枯燥和凌乱;但物联网的应用可以无所不在、生动有趣,这样的特点决定了我们在教学时可以先引起学生的兴趣,让他们明白所学可以如何用。因此在课程的安排上首先是导论和浸入式体验的认识实践,然后才是相关专业课的学习和实验,并在第六个学期进行工作实践,加深专业知识的应用,第七学期开设专业综合训练,学生进行设计性、应用性训练,形成物联网系统。图3所示是学校物联网方向的教学进程图。

4 结 语

物联网技术的课程设置应当具有以下特色:

第一是先进。课程设置针对目前最热门的集成技术应用—物联网系统的设计及应用,是传感技术、计算机技术、网络技术和信息控制技术的发展方向,体现了先进技术的特质;

其次就是实用。课程设置和内容将重点突出实用性,理论是基础,实用是根本。强调实验环节,以增强学生的实践动手能力和毕业后对岗位的适应能力为宗旨,突出重点,强调实用。

第三是灵活。不但体现在课堂上课程设置的灵活性,也显示了物联网学习的灵活性。以物联网体系框架为依托,重点突出无线传感网和应用层设计及工业物联网的应用。学生可以根据实际系统的需要灵活配置。强调培养学生灵活思维,突出创造性和创新意识,是学生综合素质的体现。

最后是深入。课程的工程性、实用性、设计性很强,也有许多公司会举办大型的物联网设计大赛,因此可以为有兴趣的同学开辟第二课堂,通过指导学生参加相关专业的科技竞赛带动大家的学习热情,深入理解本门课的内容。

参 考 文 献

[1] 王志良,闫纪铮.普通高等学校物联网工程专业知识体系和课程规划[M].西安:西安电子科技大学出版社,2011.

[2] 王志良,石志国.物联网工程导论[M].西安:西安电子科技大学出版社,2011.

[3] 教育部高等学校计算机科学与技术专业教学指导委员会.高等学校物联网工程专业实践教学体系与规范[M].北京:机械工业出版社,2011.

[4] 张光会,余晃晶.试论物联网工程专业的人才素质和培养目标[J].科技信息,20ll(11): 216-217.

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物联网是新一代信息技术的重要组成部分,物联网通过智能感知、识别技术与普适计算等通信感知技术,广泛应用于网络的融合中,也因此被称为继计算机、互联网之后世界信息产业发展的第三次浪潮。物联网依托三项关键技术即传感器技术、RFID标签、嵌入式系统技术实现大数据云计算。物联网应用于现代化城市照明工程领域的实现方法是依托传感器技术,射频标签技术及嵌入式系统技术实现对路灯的智能管理。

二、物联网照明控制系统的组成

物联网单灯控制技术实现对路灯照明的智能控制,精细控制。该控制系统需要四部分组成:前端传感器、每盏灯杆内的单灯执行终端、各箱变内分布的智能控制器及监控中心的物联网单灯监控软件系统。

(一)前端传感器

道路现场设置天气传感器采集天气数据,设置车辆检测器采集车流量数据,通过照度检测器采集照度数据,通过经纬度检测器监测当地经纬度数据,可将数据上传至前置服务器和数据中心。

(二)单灯执行终端

位于每座灯杆接线室内,由CPU 主板、通讯接口板和信息采集部件等部分组成,执行每座路灯的开停、调光及电气参数的监测。

(三)智能控制器

包含控制芯片、通讯接口板、功率变换控制器等部件,通过电力载波技术、ZigBee无线通信技术、 470/868无线通讯技术实现对全网每一个路灯的开停控制调光控制运行状况监测,智能控制器是物联网智能照明系统的底层设备,也是关键的网关类设备,它主要功能是实现路灯节点的自动组网,接收并存储来自远程计算机系统的照明控制与管理策略,并按策略对所有组网的路灯进行开灯、关灯、调光、电能采集、故障上报等。

(四)物联网单灯监控软件系统

包含计算机系统、无线数传电台和辅助设备等,监控中心与智能控制器之间采用无线通讯的方式连接, 而执行终端与路灯前端控制器之间可以采用有线通讯或扩频电力载波通讯方式连接。运营管理部门可根据实际情况制定路灯控制策略,可综合前端传感器采集的数据,如车流量信息、天气信息、照度信息制定最优化的路灯控制策略,并通过大数据及云计算技术科学分析不同日期不同时间段的交通状况,对所有路段的路灯进行针对性的控制。

智能控制器通过电力载波技术、ZigBee无线通信技术、 470/868无线通讯技术实现对每座路灯的检测及控制。借助强大GPRS/CDMA移动通讯网络,监控中心可根据将车流量、自然光照度等信息,可自动或手动向单灯控制器发送询问或控制指令,完成对任一区域、任一线路、任一灯位的监测和控制,可对每一个终端实现远程控制、远程调光、远程监视、远程实时动态管理四大方面的功能。

物联网智能照明系统可实现自定义各种控制、管理、维护照明策略,以实现节能效益最大化,控制等级安全化,维护工作简单化等动作目标,即可根据天气、车流量、时序、现场环境等数据实现单灯控制、物理回路控制、虚拟回路控制,无极调光,灯故障诊断,灯具寿命管理,节能管理,实现照明管理和节能控制的精细化智能化网络化。

三、物联网智能照明控制技术优势

物联网智能照明控制技术优势体现在三个方面:

(一)采用物联网技术,把每一盏灯纳入监控和管理平台实现全局监管,形成最佳运营维护模式;

(二)通过智能决策,实现基于单灯控制的自动控制、自动节能,使管理精细化、节能数字化,并实现故障预警,实现可视化的定位维护;

(三)通过远程管理和移动管理降低路灯设施的维护难度和成本,达到高效节能的效果,实现“四遥”管理,即:

(1)遥测

在每条照明配出回路上设置电力仪表, 采集相电压、线电压、电流、功率因数等运行参数, 各回路电力仪表通过串口通讯方式与本地PLC 连接, 将各回路运行参数传送至本地PLC。在每个箱式变电站内设置HMI (人机界面) 用以显示本地各照明回路的状态、运行参数及更改本地PLC 的程序和有关照明控制的参数, 从而实现本地控制。在自动运行方式下,由PLC 根据预先设定的照明控制程序控制本箱式变电站内各照明配出回路的合、断。

(2)遥信

通过控制网络可将箱式变电站各照明配出回路开关状态, 电路过电压、过电流故障信息, 通讯网络故障信息发送至园区路灯监控室。

(3)遥视

部分路段设监控摄像头,值班人员在监控室内通过监视器可以了解园区功能性路灯的照明情况, 景观灯具的亮灯效果, 同时可以第一时间发现故障或损坏的灯具, 及时检修,保证道路照明的正常运行。

(4)遥调

在监控室, 值班人员可根据对各路段不同时段车流量和园区整体道路情况的分析, 随时调整各箱式变电站内设备的节电运行参数。

物联网智能控制器引入天文钟控制器及光照度控制器信号,采用光控时控及手控相结合的控制方式,时控根据室外日光照度并通过智能经纬时控仪,根据坐在地区经纬度或不同季节,设定开关灯时间,后半夜时,关闭非机动车道灯具,同时间隔关闭不超过半数的机动车道侧灯具,路灯进入节能运行状态。科学安排时段分时段控制开关灯、调光等任务,实现按需照明,最大限度节省电能。

四、物联网单灯控制技术实现的效益

(一)经济效益:采用本系统后能确保节能率不低于30%,既节约能耗有不影响灯具的正常寿命,节电又省钱。

(二)社会效益:改善城市现代化形象,保证道路交通安全等级,增强城市治安管理的外部环境,是大数据时代市政设施的发展方向。

(三)管理效益:提高了整个城市的路灯管理水平,是工作人员从繁复的巡检工作中解放出来,降低了工作强度和经营管理成本。

(四)环保效益:对城市电网无高频干扰,对市区环境无电磁波污染,符合当今社会环保的发展趋势。

五、结论

物联网单灯控制技术实现了从“面”控制到“点”控制的转变,符合国际上路灯照明节能的最新技术发展趋势,使市政道路照明、城市亮化实现智能管理和节能并举,达到长效管理和节能增效的目的。鉴于当前智慧城市建设日臻成熟,城市建设者及设计人员把握当前道路照明的发展趋势,勇于采用新技术,使我国城市建设水平更上一层楼。

参考文献:

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物联网是在计算机互联网的基础上,利用RFID无线通信、传感器与接口技术等把物品接入互联网的网络。1995年,比尔盖茨在未来之路中提出了物联网的雏形,2002年,麻省理工学院成立了Auto-ID Labs,联合世界著名大学共同研究了RFID的关键技术,2005年,国际电信联盟ITU正式提出了物联网的概念,2009年,国家在无锡成立了物联网的国家级基地,2010年,工信部和发展改革委员会出台了一系列政策支持物联网的发展。2011年,工信部了物联网的十二五发展规划。在此背景下,无论是珠三角地区还是长三角地区,都出台了相应的政策支持物联网的发展。

随着新一代信息技术的发展,除了传统的互联网之外,移动互联网逐步与物联网融合,为地区实现产业转型升级战略提供了活力。与此相对应的是,随着物联网产业的逐步发展壮大,对物联网工程的应用型本科人才培养提出了新的要求。在人才培养方面,人才的应用能力培养能否适应服务经济转型和信息技术的融合与升级换代成为本科院校教学和实践能力培养的挑战。

2.人才培养目标

物联网工程是一门交叉学科,内容广泛,覆盖了电子、通信、计算机等多个学科,物联网专业人才培养体系的建设,需要多学科相互合作,合理配置教学资源,组建多学科复合型的师资团队,从产学研各个方面合作,共同制定物联网工程的人才培养目标。在制定人才培养目标方面,坚持从工程中来、到工程中去的原则,人才培养与企业密切配合。深圳市三木通信技术有限公司是一家以研发和销售新一代移动通信设备的企业,研发的项目是把新一代移动通信技术、RFID,物联网有机结合在一起。在硬件方面,传统的3G通信手机结合RFID通信技术从而构成移动互联网与物联网的有机结合。在软件方面,则有RFID中间件,信息的获取与编码,信号传输与接收等方面,在更高层次上,则需要云计算技术,并且保证数据安全性。企业的这些项目主要运用于RFID手机钱包和物流管理,为高校的人才培养提供了实践基础。

物联网工程人才培养目标要结合企业的用人标准,并与国内的产业结构相适应。因此,物联网专门技术人才的培养目标为:掌握物联网的基础知识,熟悉各类物联网专用的传感器,掌握无线和有限传感技术,熟悉电子技术,信息与网络通信技术和计算机技术。具备物联网的相关产品开发技术能力,具备构建物联网子网络与应用平台的开发维护能力和应用推广能力,具备物联网技术支持和云计算技术的维护能力,具备物联网平台运营能力。

3.物联网工程人才培养

物联网的技术体系结构可以分为感知层、网络层和应用层三大层次。其中,感知层的硬件可以分为各类传感器、RFID技术、条码和摄像头等动作执行部件,并且包括数据采集和执行器控制等功能,在通信方式上,可以采用红外、蓝牙、WiFi、Zigbee及其他无线通信方式等短距离无线通信。在网络层,采用PSTN、2G/3G移动网络、互联网、广电网络、专网等广域网通信方式。在应用层,主要采用云计算、数据挖掘、数据安全等数据分析处理技术;在具体应用上,可以应用在移动支付的手机钱包、智能物流管理、智能医疗、智能农业、智能家居、智能电网、工业监控、城市管理、环境监测等方面。

通过对物联网技术体系结构的分析,从这三个层次需要的核心能力是有所不同的。感知层偏重于硬件研发与设计,网络层偏重于通信技术,而应用层则偏重于应用和运营维护。从学科来说,物联网工程专业覆盖了电子科学与技术、通信工程、计算机工程等学科,专业学科多,知识面广,一方面反映了物联网工程这个专业是一个多学科交叉融合的专业,另一方面,反映培养人才面临门类太多的困难。通常情况下,由于科研基础的不同和研发投入与力量的不同,研究型大学偏重于解决物联网中的关键技术,应用型本科院校偏重于具体技术的研发和设计,高职类院校偏重于物联网应用和运营维护。

结合应用型本科院校的实际情况,在人才培养方面,理论教学和实践能力培养需要做到科学合理,突出口径宽和有侧重点的原则。专业基础课程教学方面,除了传统的包含电子技术基础、信号与系统等电类通识的课程之外,突出物联网基础、传感器与检测技术、RFID技术和嵌入系系统等课程,重点讲授物联网的硬件基础和软件基础,是物联网工程人才具备物联网感知层的设计开发和应用实践能力。在专业课程方面,主要开设物联网应用软件技术、短距离无线通信技术、计算机网络技术和现代通信网络技术等课程,重点培养物联网应用层的设计开发和应用实践能力。在选修课方面,主要开设嵌入式操作系统、移动终端开发、IPv6、数据安全、云计算技术等课程,并开设物联网项目工程管理等管理维护课程,拓宽知识面,培养物联网的应用管理能力。在实践能力培养方面,主要开设电子技术、嵌入式系统、RFID技术等与物联网相关的实训项目,突出学以致用的动手能力。在感性认识方面,开设RFID具体应用如HFRFID的门禁管理系统、UHFRFID的物流管理系统等课程实践项目,加强对RFID和物联网的感性认识。在校企结合方面,通过校企联盟,参与RFID手机钱包和3G移动物联网的物流园建设等项目,更加贴近工程实际项目,提高物联网工程人才能力培养的针对性。

通过以上课程设置与能力培养,应用型本科院校培养的人才既有开发设计能力,又有物联网工程应用能力,能够满足地区物联网基础发展的需要。

4.结语

物联网是一个新兴的产业,有着良好的市场前景,对人才的需求非常迫切。物联网本身是一个多学科交叉的产业,在人才培养方面,应用型本科院校需要结合实际情况,不可能做到面面俱到,应有所侧重,着重于有一定研究开发能力并有工程应用能力的人才培养。

参考文献:

[1]刘海涛.物联网技术应用[M].北京:机械工业出版社,2011.

[2]张荣.基于产业对接背景下的高职物联网专业开发与实践[J].中国职业技术教育,2013(10):53-54.

[3]余姜德,冷令.珠三角地区高职院校物联网专业人才培养实践探索与反思[J].2014(7):286-288.

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[中图分类号]TN929.5 [文献标识码]A [文章编号]1673-0194(2015)18-00-03

油气生产物联网系统(A11)是中国石油天然气集团公司“十二五”重点建设项目之一。2012年,中国石油信息化工作会议将A11系统建设作为集团公司三大标志性工程之一,为中国石油生产经营平稳较快增长和发展方式的转变提供有力支撑。

2008年,新疆油田全面建成数字油田;2010年,在全国率先启动智能油田建设,具有丰富的油田数字化建设经验。通过油气生产物联网系统示范工程的建设,能进一步促进新疆油田公司数字化建设程度,发挥示范工程的引领效应。

油气生产物联网系统分为采集与监控子系统、数据传输子系统及生产管理子系统三层架构,通过传感、射频、通讯等技术,对油气水井、计量间、油气站库等生产对象进行全面感知,实现生产数据、设备状态信息在生产指挥中心及区域监控中心集中管理和控制。系统围绕油气生产运行需要,以实现生产操作自动化和优化生产管理流程为目标,通过搭建规范、统一的数据管理平台,支持油气生产过程管理,提高生产工作效率,优化劳动组织用工,服务油田生产的精细化管理,进一步提高油气生产决策的及时性和准确性。

1 TD-LTE技术介绍

1.1 TD-LTE技术简介

TD-LTE(Time Division Long Term Evolution)即分时长期演进,是基于OFDMA技术的新一代宽带无线通信网,是由3GPP组织制定的全球通用标准,包括FDD和TDD两种模式用于成对频谱和非成对频谱,其主要性能包括以下几个方面:在20 MHz频谱带宽能提供下行100 Mbps、上行50 Mbps的峰值速率;改善小区边缘用户的性能;提高小区容量;降低系统延迟;支持100 km半径的小区覆盖;能为350 km/h高速移动用户提供超过100 kbps的接入服务;支持成对或非成对频谱;采用全IP化的网络体系。TD-LTE技术的应用,为新疆油田油气生产物联网示范工程提供高速、可靠的数据传输通道。

1.2 无线网络技术演进路线

TD-LTE,也就是以TDD为基础的LTE技术逐渐成为全球公认、使用非对称频谱的解决方案。LTE标准是未来无线通信技术发展的方向,其具体架构如图1所示。

无线通信网络技术的演进发展经历了第一代模拟蜂窝系统(1G)、数字移动系统(2G)、第三代移动通信系统(3G)之后,正在进入LTE及以后的第四代移动通信系统(4G)时代。LTE是无线通信技术演进的主流方向,并将最终演进到单一网络。

1.3 TD-LTE的优势

(1)支持1785-1805 MHz,相关设备已获得工信部(国家无委)颁发的1800 MHz频段产品型号核准证(入网证)。(2)建设1.8 G TD-LTE的专网,频段专用,可靠性、安全性更高。(3)支持5 MHz、10 MHz、20 MHz带宽,支持用户数多。(4)延迟短,端到端延时≤5 ms,更适合自动化控制、视频监控等实时性业务。(5)速率高,下行速率最大100 Mbps,上行速率最大50 Mbps,支持灵活的上/下行时隙分配,适合油田业务开展。(6)TD-LTE基站采用8通道天线,每通道功率可达12 W,有效增加覆盖,节约基站、配套的数量,有效节约投资。(7)LTE是无线通信技术体制的演进方向,代表无线通信技术的未来。

1.4 TD-LTE关键技术

1.4.1 OFDM技术

OFDM即正交频分多路复用(Orthogonal Frequency Division Multiplexing),与传统多载波调制(MCM)相比,OFDM调制的各个子载波间可相互重叠,并且能保持各子载波之间的正交性。它是将高速的数据流分解为N个并行的低速数据流,在N个子载波上同时进行传输。这些在N子载波上同时传输的数据符号,构成一个OFDM符号。

OFDM技术有以下优点:第一,可以消除或减小信号波形间的干扰,对多径衰落和多普勒频移不敏感,提高频谱利用率;第二,各子信道上的正交调制和解调可以采用IDFT和DFT实现,运算量小,适合高速数据传输;第三,所有子信道不会同时处于频率选择性深衰落,通过动态子信道分配充分利用信噪比高的子信道,增强抗衰落能力,提升系统性能。

1.4.2 多天线技术

多天线(Multiple-Input Multiple-Out-put,MIMO)技术是TD-LTE系统的关键技术之一,通过在发送端和接收端同时使用多根天线,扩展空间域,充分利用空间扩展所提供的特征,从而提高系统容量。

MIMO信号可以通过两种不同的方式来改善无线通信:一种是分集(Diversity),另一种就是空间复用(SpatialMultiplexing)。在信干噪比较低的区域,常采用分集提高信号增益;在信干噪比较高的区域,多采用空间复用提高流量。

1.4.3 小区间干扰协调(ICIC)技术

小区间干扰协调技术,基本思想是以小区间协调的方式对资源的使用进行限制,包括限制哪些时频资源可用,或在一定时频资源上限制其发射功率。ICIC从资源协调方式上可分三类:FFR(Full Frequency Reuse)全频率复用,SFR(Soft Frequency Reuse)软频率复用,FFR(Fractional Frequency Reuse)部分频率复用。三种模式中,软频率复用在频谱利用率和调度复杂度上达到很好的平衡,目前业界主要研究使用的是SFR。

1.4.4 灵活的调度策略

TD-LTE系统是时、频二维调度,调度器对系统的性能具有显著影响,主要表现在较强的小区间同频干扰情况下对服务质量(QoS)的保证上。其调度主要通过以下方法实现。

(1)根据信道质量、历史吞吐率、QoS要求和公平性策略决定用户的调度优先级及用户内各业务的调度优先级;(2)根据用户业务量、信道质量、QoS要求、公平性策略、用户位置信息及邻区干扰信息等分配时频资源、空域资源或功率资源;(3)根据用户的信道质量、发射功率、空间相关信息等,最终确定MCS等级、传输方式等。

1.4.5 HARQ

HARQ(混合自动重传请求)是一种前向纠错FEC和重传ARQ相结合的技术,通过第一次传输发送信息bit和一部分冗余bit,而通过重传发送额外的冗余bit,若第一次传输没有成功解码,则可以通过重传更多冗余bit降低信道编码率,从而实现更高的解码成功率。若加上重传的冗余bit仍然无法正常解码,则进行再次重传。随着重传次数的增加,冗余bit不断积累,信道编码率不断降低,从而可以获得更好的解码效果。HARQ与AMC配合使用,为LTE的HARQ进程提供精细的弹性速率调整。

1.4.6 基于全IP技术的核心网

TD-LTE系统核心网EPC是一个基于全IP的网络,并支持IPv6技术,可以实现不同网络间的无缝互联。核心网独立于各种具体的无线接入方案,能提供端到端的IP业务,能同已有的核心网和PSTN兼容。核心网具有开放的结构,能允许各种窄中接口接人核心网;同时,核心网能把业务、控制和传输等分开。采用IP后,所采用的无线接入方式和协议与核心网络(CN)协议、链路层是分离独立的。

1.5 与现有无线技术对比分析

目前主流的无线网络接入技术包括以下几种。第一,WIFI(Wireless Fidelity)即无线保真,目前可使用的标准有IEEE802.11a、IEEE802.11b、IEEE 802.11g和IEEE802.11n。第二,3G第三代移动通信,分为TD-SCDMA、WCDMA、CDMA2000三种。第三,LTE(Long Term Evolution),长期演进。LTE也被通俗的称为4G,是目前所有主流无线通信技术的演进方向。LTE标准分为TD-LTE和FDD-LTE两种,TD-LTE是时分双工的LTE,FDD-LTE是频分双工的LTE。TD-LTE技术可以灵活利用频谱,提高频谱利用率,支持非对称业务,上下行带宽可以不同,比较适合上行流量多的物联网应用,如政府、企业无线专网等。油田分配的可用频段有限,而FDD-LTE技术需要采用对称的频率组网,在此只对比TD-LTE技术。WIFI、3G、TD-LTE技术性能对比如表1所示。从表1可以看出,TD-LTE在无线宽带接入技术中具有领先优势。

2 TD-LTE在新疆油田A11示范工程的应用

新疆油田是集团公司油气生产物联网系统(A11)示范工程的试点单位之一,确定在风城油田作业区、采油二厂开展油气生产物联网示范工程建设。新疆油田A11示范工程的数据传输子系统采用TD-LTE技术,可以为油气生产物联网系统中的采集与监控子系统和生产管理子系统提供一条可靠、高速、及时、安全的信息数据传输通道。TD-LTE网络具备安全性高、覆盖范围广、百兆级带宽、低时延、上下行速率灵活调整、我国自主知识产权等优势,非常切合油气生产物联网系统对数据传输宽带接入的需求。

2.1 建设和应用目标

TD-LTE无线宽带专网紧密围绕A11工程的总体目标,立足新疆油田通信特点和需求,在充分整合和利用油田现有资源的基础上,针对油区内的油井分布状况,结合智能感知技术及监测终端,深入开展物联网建设,建设高速、移动、安全的无线网络。

新疆油田A11示范项目数据传输子系统使用TD-LTE无线网络系统,由基站、核心网、终端组成,网络结构示意图如图2所示。

如图2所示,核心网设备基于全IP技术,提供包括用户位置信息的管理、网络特性和业务的控制、信令和用户信息的传输机制等功能。提供用户数据的传输、系统接入控制(接入控制、拥塞控制、系统信息广播)、无线信道的加扰解扰、移动性管理(切换、位置定位)等功能。建设在新疆油田数据公司中心机房,便于网络管理与维护。

TD-LTE基站采用分布式架构,由基带单元BBU与射频单元RRU组成,BBU与RRU通过光纤连接,BBU安装在室内,RRU通过光纤拉远到铁塔顶端安装。基站采用三扇区配置,即每个基站配置1个BBU+3个RRU。BBU采用集中放置方式,通过光纤将RRU拉远到基站站点的铁塔顶端安装进行无线覆盖,采用8通道定向天线,三扇区定向覆盖。

终端由CPE(提供FE接口、RS232接口、RS485接口)和移动热点MIFI(将4G信号转换为WIFI信号)两种终端组成。

该系统主要实现油气生产物联网中以下几个方面的应用。(1)数据采集。油井无线数据回传、计量间无线数据回传与远程控制、中转站无线数据回传、配注间无线数据回传与远程控制、注水井无线数据回传与远程控制等数据采集。(2)油井视频监控。在油田行业中,不法分子偷油、破坏现象时有发生,以提高生产效率、促进安全生产为内容的石油信息化工作已成为油田急需开展的一项工作。(3)可视化生产调度,满足生产调度要求。(4)油田信息化。通过无线的延伸,可以将企业信息化的终端由传统仅能到办公室延伸到操作现场,从而解决原始信息直接实时进入企业管理系统,提升企业管理系统的准确性和实时性,提升企业管理系统的效率。(5)视频应急(抢修)通信。在突发事件情况下,可以通过TD-LTE无线网络视频应急(抢修)通信车,把事件现场情况通过视频进行反馈并应用通信车上的会议电视系统进行电视会议,解决现场困难。(6)移动巡检。通过TD-LTE无线网络,方便移动巡检,将巡检结果实时反馈到后台,并通过定位系统对巡检人员进行准确定位。

2.2 应用效果

依托覆盖新疆北部四环一星的骨干承载传输网络,已在新疆油田风城油田作业区、采油二厂建成一张高速、移动、安全的4G无线宽带网络,覆盖风城作业区、采油二厂所有示范生产区域。4G网络的应用,使新系统的生产数据及时性、完整性、安全性和可靠性均大幅提升,不但确保对油气水井、计量间、油气站库等生产对象全面感知数据和生产指挥中心及区域监控中心集中管理控制数据高速传输,还可以解决井场视频监控、移动视频监控等系统受之前无线网络传输带窄和传输距离短限制难以实施的问题。

新疆油田TD-LTE无线宽带网络,通过4G的CPE终端为RTU等智能装置提供高速网络接入端口,进行设备信息采集、控制指令和音视频数据的传输,其具体结构如图3所示。MIFI移动热点设备将TD-LTE网络转换为WIFI信号,供手持巡检终端设备接入到巡检管理系统,实现操作员工对巡检任务的管理、数据的自动采集录入、异常或故障设备的图像采集传输、巡检轨迹查看等应用,满足采油岗、热注岗、集输岗、SAGD岗日常巡检的需求,并实现全流程工艺生产监控、远程指挥、指令下达、实时通讯等功能。

TD-LTE无线网络系统提供标准的网络接入端口,具有高带宽、覆盖广等特性,为油田生产发展、应用和推广更先进的智能装置提供可靠、高效的传输通道。为油田信息化和工业化的深度融合提供有力的基础支撑。

3 结 语

TD-LTE技术在新疆油田的首次应用,构建了油田无线宽带传输网络,提升油气生产数据传输的可靠性和实时性,满足油气生产物联网系统对数据传输子系统的需求,为油气生产对象的全面感知提供基础数据传输、采集保障。将在新疆油田业务不断发展和智能油田建设中全面发展。

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自2009年8月同志提出“感知中国”以来,物联网已成为国家战略新兴产业的重要组成内容。2013 年2 月,国务院提出了关于推进物联网有序健康发展的指导意见。物联网是继互联网之后的又一次信息技术浪潮,具有广阔的应用前景和难得的发展机遇。在教育领域,自2010年7月教育部批准30余所高校院系建设物联网工程专业以来,2011年,教育部又批准了27所高等院校设立物联网工程的申请;2013年4月,我校物联网工程专业获得教育部批准。在学科发展方面,中国电子学会物联网专家委员会、教育部电子信息与电气学教育部高等学校计算机科学与技术教学指导委员会一直高度关注物联网及相关专业建设。全国高校物联网及相关专业教学指导小组组织高校在物联网专业的知识体系、课程体系、工程实践和人才培养等方面进行了一系列的探索,国内高校也根据自身的情况对物联网工程专业的课程体系进行了探索。作为国家倡导的新兴战略性产业,物联网备受各界重视,并成为就业前景广阔的热门领域,该专业主要就业于与物联网相关的企业、行业,从事物联网的通信架构、网络协议和标准、信息安全等的设计、开发、管理与维护,就业口径广,需求量十分大。但是,在众多高校积极申报的专业的同时也面临一个十分严峻的问题,物联网目前属于新兴产业,中国高校刚刚开始开设物联网工程专业,没有成熟的经验可以借鉴。本文通过分析物联网工程专业的知识体系、主要知识领域,提出了物联网工程专业课程体系的基本思路,以期为兄弟院校物联网相关专业课程规划抛砖引玉。[1]

二、物联网专业涉及的关键技术

物联网是互联网的拓展应用和网络延伸,它利用多种不同的感知技术对现实物理世界进行感知后,通过网络完成对数据的传输,然后进行数据挖掘、分析、决策,最终实现人与人、人与物、物与物之间的信息交流,最终达到对物理世界进行管控、决策的目的。因此,常规意义上物联网可以分为三个层次:感知层、网络层和应用层。[2]

1、感知层关键技术

感知层是物联网发展和应用的基础,RFID技术、传感和控制技术、 短距离无线通讯技术是感知层涉及的主要技术,主要负责物品的标识、信息感知采集。该层的关键技术包括:传感器网络、射频技术、传感器技术。

2、网络层关键技术

网络层将建立在现有的移动通讯网和互联网基础上,其主要功能是直接通过现有的互联网或移动通信网(如GSM、CDMA)、 无线接入网(WiMAX)、无线局域网(WiFi)、卫星网等基础网络设施,负责物联网感知层感知信息的接入、融合、交换与传递,是实现数据交互、物物相连的关键,在物联网三层架构中起到承上启下的作用。物联网最终将实现异质网络互联互通,因此通信技术将是网络层的核心技术,包括蓝牙、ZigBee、WiFi、GSM、CDMA、GPRS 等相关技术。

3、应用层关键技术

应用层对网络层传输过来的信息进行处理,主要由业务支撑平台、服务支撑平台、网络管理和信息处理等平台构成,共同完成对信息的分析、计算、存储、挖掘等处理操作,供决策者使用和决策。应用层核心技术包括中间件技术、云计算、海量数据存储、挖掘、检索以及虚拟技术等。

三、物联网工程专业核心课程构成

物联网是典型的交叉学科,涉及到网络工程、自动化、电子工程、计算机、通信工程、信息安全等多个学科。由于物联网产业涵盖面宽,应用广泛,所以物联网工程专业包含的知识点较多,课程涉及基础课模块、感知类课程模块、网络与通信类课程模块与数据处理与领域应用类课程模块。

基础类课程为:数理类课程,如高等数学、概率论与数理统计、线性代数、离散数学、大学物理等;电路类课程,如数字逻辑、电路与电子技术、高频电子线路等;程序算法类课程,如C语言程序设计、Java语言程序设计、数据结构与算法等。

感知类课程为:RFID原理及应用、传感器原理及应用、模式识别与状态监控、微机原理与接口技术、数据获取与信息处理系统等。

网络与通信类课程为:计算机网络、通信原理、物联网通信技术、无线传感器网络、短距离无线与移动通信网络、物联网数据库技术等。[3]

数据处理与领域应用类课程为:物联网工程导论、操作系统、嵌入式系统设计、物联网信息安全、海量数据存储、物联网工程设计与实施、物联网系统综合设计、移动应用开发、智能物流等。

四、物联网工程专业课程体系构建

物联网工程专业是以应用为驱动的专业,专业人才的培养根据专业共性和我校其他相关优势专业的特点,以达到能服务区域经济发展为目的。因此我校物联网工程专业确立了以智能物流和智能家居两个应用方向,在后期应用类课程突出物联网技术在这两个方向的工程应用,且物联网专业建设要紧密联系社会、学生、专业发展的需求,统筹兼顾其“专业新、对应产业链长、相关技术门类差异大”的特点,深入研究,准确定位,根据计算机类专业工程教育关于课程体系的总体要求和专业的目标定位设置科学的课程体系,注重课程体系的交叉融合。本专业将相关主干学科的核心课程和专业课程统筹结合,与物联网专业知识体系相对应,将专业课程按照以上不同类型进行了梳理,制定出了初步的课程体系,具体层次关系如图1所示。

图1 物联网工程专业课程体系结构图

五、结束语

物联网工程专业是面向国家战略性新兴产业发展的需要而设置的,作为为国家培养人才的高校,应站在国家发展战略的视野来看待专业建设。根据本文提出的物联网的技术体系、培养目标和课程体系,我校在物联网工程专业的建设过程中,高度凝炼专业特色,认真把握本专业综合性强,学科交叉等特点,加强师资队伍和实验室等建设,改革人才培养方案,强化实践教学,以推进物联网工程专业建设与人才培养。

参考文献

[1]吴国民.地方工科院校物联网工程专业人才培养的研究[J].现代计算机.2011(07):35~37

[2]马忠梅,孙娟,李奇.物联网工程专业课程体系与实践探讨[J].单片机与嵌入式系统应用,2011,(10):1~4.

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Probe on the training mode of Internet of Things engineering specialty applied talent

Kong Rui, Zhang Bing

(College of Electrical and Information, Jinan University, Zhuhai, Guangdong 519070, China)

Abstract: The training of application oriented personnel of Internet of Things engineering specialty is studied; the training program and training mode are expounded and used in the construction of the Internet of Things engineering specialty of the school, to have obtained a better training result. This study can provide a reference for the construction of other engineering specialty.

Key words: Internet of Things; application oriented personnel; talent training mode; specialty construction

0 引言

物联网被称为继计算机、互联网之后,世界信息产业的第三次浪潮[1-2]。“物联网工程”是一个围绕“战略新兴产业”设立的新专业,2010年开始教育部进行了物联网相关专业审批,截至2015年6月,国内已经有近250个高校开设了“物联网工程”专业。“物联网工程”专业具有鲜明的特点:综合性、交叉性、应用性[3],涉及电子、计算机、通信等多领域相关专业知识。“物联网工程”专业培养的人才,不仅要掌握传感器、微处理器、嵌入式理论和相应的应用软件技术,还要掌握通信原理、计算机网络、无线传感网络以及3G/4G无线网络等新技术[4-5]。“物联网工程”专业应用的多样性,要求我们必须培养宽口径人才,既要重视基础训练,更要培养应用系统综合开发能力。“物联网工程”是应用性非常强的学科,仅传授理论知识是不够的,一定要立足实践,从应用入手。

1 社会对“物联网工程”专业人才的需求

党的十做出了坚持走中国特色新型工业化、信息化道路,推动信息化和工业化深度融合等一系列战略部署;我国已把物联网列入《国家中长期科学技术发展规划(2006-2020年)》和2050年国家产业路线图;至2015年底,中国物联网整体市场规模达到7500亿元,预计未来几年我国物联网行业将持续快速发展,年均增长率30%左右,到2018年,物联网行业市场规模将超过1.5万亿元,物联网在制造、物流、交通、电力、安防、医疗、环保等领域得到了广泛的应用。

《广东省关于贯彻落实国务院部署加快培育和发展战略性新兴产业的意见》将“物联网列为重点发展领域”;《珠江三角洲地区改革发展规划纲要》指出“建设南方现代物流公共信息平台”,率先发展“物联网”;广东省先后组织了“粤港RFID产业联盟”、“广州电子行业协会RFID专业委员会”、“RFID技术支持中心”等机构来推动本地区的相关物联网技术的应用和发展。物联网的产业规模比互联网产业大20倍以上,而物联网技术领域需要的人才每年也将在百万人的量级。物联网产业的发展,将会拉动各国经济的发展,物联网的广阔发展前景已经引起了产业链上各行业的青睐。物联网的产业链条涉及传感器、芯片、设备制造及软件应用等行业,作为新一轮的信息技术革命,物联网已经上升为国家战略,高校作为培养高层次人才的“主战场”,应针对性地设置“物联网工程”相关专业,有目标地培养“物联网工程”专门人才。

目前,我国已有近250多所高校设置了本科“物联网工程”专业,有些学校的“物联网工程”专业已招收了4届本科生,物联网发展的战略需求及人才培养需求,使得专业应用型培养模式设计非常必要。物联网技术构成主要由三层[3-5]:感知控制层、网络传输层、应用服务层。涉及到的关键技术有传感器技术、传感网技术、移动通信技术、嵌入式技术、信息安全技术等。社会对“物联网工程”专门人才的要求是:具备在物联网工程领域跟踪新理论、新知识、新技术的能力,具备一定的物联网系统综合设计能力,掌握信息获取(传感器和信号检测相关知识)、信息传输(通信、计算机网络)、信息处理(数据融合、云计算等知识)、应用层(应用软件开发、嵌入式系统开发)相关知识,能从事物联网工程领域的科学研究和应用技术开发工作。

2 “物联网工程”专业应用型人才培养模式探索

目前,物联网技术还属于一个新兴技术,正在快速发展,物联网在世界范围内兴起仅仅有十多年时间,真正引起重视并快速发展是在近几年,国内高校开始建设“物联网工程”专业的时间更短。“物联网工程”是一个属于战略新兴产业的新专业,是一个与产业启动和发展同步建设的新专业,这就决定了物联网工程专业建设没有成熟的、体系化的理论和经验可以借鉴,专业建设具有探索性和不确定性,学习与掌握物联网的技术理论,发展方向及其行业应用是目前高等教育的核心目标。物联网专业人才的需求量将非常大,为了顺应国家对物联网专业人才需求,暨南大学于2010年就启动了“物联网工程”的筹备与建设工作,并于2012年经教育部批准建立了“物联网工程”专业,作为全国领先、广东省首批开设该专业的高等院校,我们在专业建设的过程中,遇到了很多问题,积累了一定的经验和教学成果。在已有“物联网工程”专业的课程体系基础上[6-8],我们进行了一系列的改革,希望能培养出“物联网工程”专业的应用型人才。

2.1 应用型人才培养思路

物联网工程专业具有鲜明的综合性、交叉性、应用性特点,以夯实学科基础,注重专业交叉,强化工程实践,培养创新能力为思路,以培养学生工程实践能力、创新能力和综合素质为核心,以理论教学和工程实践为两条主线,注重对学生进行综合素质、综合利用理论知识和解决工程问题能力和工程创新能力的培养。“物联网工程”专业是电子、通信、计算机等学科交叉融合、相互渗透的基础上,发展起来的一门新兴应用型学科, 针对该专业培养高层次、应用型人才的目标要求,我们在培养方式上以合作的企业为实践基地,以粤港澳区位优势为立足点,以项目教学为途径,以职业素养和实践动手能力为目标,兼顾学生创新能力,强调多层次协同培养,利用校企合作,交叉培养学生的实际工作能力。

2.2 校企合作,培养社会需要人才

校企合作是工学学科人才培养模式的关键,我们在“物联网工程”专业的培养环节,强调企业直接参与学生人才培养方案的制订工作,由于企业对市场的了解,企业向学校提供人才的需求计划、职业能力要求以及技术发展情况等信息。学校根据这些信息,通过优化整合,使得人才培养方案更加符合市场的需要、社会的需要,适应培养目标的需求。学校在相关企业建立校外实践基地,企业通过一定方式为学校提供技术、资金、场地等方面的支持,共同建立校内、外实践基地,这对学校培养学生的应用技术能力提供了基础保障,同时也节约了学校的办学成本,关键的是为企业培养了一批技术能手。校企合作,可以让学生深入到生产第一线,使他们在学习和工作两种环境中成长,有计划地使他们的事业心、责任感、专业技能、团队意识、人际关系、协作精神、组织纪律及创新能力等方面得到培养,综合素质得以提高,个人全面发展。最后,校企合作解决了毕业生就业问题,实行校企合作,学校有针对性地为企业培养合格的人才;学生也通过到企业实习,培养自己的职业兴趣,学生毕业后。就能较快地找到合适的岗位。

2.3 创新人才培养方式,推动物联网技术的产学研结合

“物联网工程”作为一门应用性极强的科学、作为一门实践性极强的产业、作为理论性极强的学科,离不开产学研的结合。我们将科研与教学相结合,把研究的成果用于企业,在教学中注重实践教学,紧密围绕物联网产业发展需要,校企合作进行技术研发,制定与培养目标相匹配的教学计划,使学生能较早接触和熟悉工程技术科学的基础知识和工程环境;结合物联网工程专业的具体特点,改革现有的人才培养模式(四年在校教育),制定有效、务实的应用型人才培养模式,实行“3+1”的人才培养模式(注:“3+1”是三年在学校,1年在企业),并开展教学实践。建立人才培养、引进、激励机制,校企教师“互兼互聘、互培共育”,优化“物联网工程”专业教学过程,学生总共有一年时间在企业学习,理论性强的课程在学校学习,实践性强的课程在企业学习。我校的“物联网工程”专业的培养方案除了公共课、基础课、专业课之外,还包括三个课程模块(以下简称:学程):RFID原理与应用课程模块、智能家居课程模块、智能制造与智能物流课程模块,不同的学程包含不同的课程,前两年“物联网工程”专业的课程设置全部一样,可以参考文献[6]和文献[7],从三年级开始,学生可以根据自己的兴趣,选择不同的学程,这些学程包括了该研究方向必须选修的一些专业课程,每个学程约15-20学分不等;实训课程一般都是放到企业进行授课,授课老师可以是企业工程师或学校有工程实践能力的教师,实训课程考核基本都是以课程设计形式进行。我校“物联网工程”专业开设的三个学程如表1。

2.4 项目式教学,培养学生创新能力和实践能力

构建“项目主导、模块递进”的专业课程体系,与企业工程师合作,引入实际项目,以项目为主导,按基本能力、专业能力、综合能力三个依次递进的模块建立课程体系。加强专业教学设施建设,建好物联网实验室和实训基地,为培养物联网工程技术型、应用型人才开辟良好的实践环境。在校企合作模式下的实践教学,可以将校内实验、企业实习、创新项目、学科竞赛等多种形式相结合,能很好地培养和训练学生的工程实践能力,满足物联网工程实用人才培养要求的“立体化培养、个性化拓展”的工学人才培养模式。我校2012级“物联网工程”专业的学生共30人,学生实际选择了前面两个学程。这30个学生,从大三开始就分成三个不同研究方向,分别到三个不同企业中。每个研究方向分几个研究小组,每个研究小组由3人构成,接受企业给予的实训指导和分配的任务,在校期间继续理论课学习,课后完成项目组任务,根据完成任务情况,由企业工程师和负责老师共同给予评分。同时,我们要求所有学生在四年学习中,每人至少参与一个大创项目或学科竞赛,经过四年的学习,学生的实践和创新能力得到大幅提升。

3 结束语

物联网的发展方兴未艾,在发展过程中会不断出现新的技术和需求,因此,“物联网工程”专业人才的培养方案和培养模式也必须与时俱进。近年来,我们在“物联网工程”专业建设方面已经积累了一定的经验,取得了一些研究成果,已经与珠三角地区物联网企业建立了紧密的合作关系,并建立了教学实践基地,通过“走出去,请进来”的方法加强实践教学。我们已经与地方六家物联网企业签订了实习和实训基地协议,合作编写了人才培养方案;我们秉承教学为企业服务、为珠三角和地方经济发展服务,积极与政府管理部门、行业协会、学术团体、高校和各类企业的建立学术和业务关系,得到各方面的热情支持,截止今年5月,我们培养的第一届“物联网工程”专业学生的就业情况非常好,今年毕业生除去读研学生,全部就业,用人单位非常满意。这证明了我们的应用型“物联网工程”专业人才培养模式的有效性,今后,我们会继续研究和探索,希望能为社会培养出更多、更好的应用型“物联网工程”专业人才。

参考文献(References):

[1] 刘云浩.“物联网导论”[M].科学出版社,2010.

[2] 王良民,熊书明.“物联网工程概论”[M].清华大学出版社,

2011.

[3] 王志良,闫纪铮.“普通高等学校物联网工程专业知识体系和

课程规划”[M].西安电子科技大学出版社,2011.

[4] 徐鹏,王玉珏,李健.“物联网技术综述”[J].软件导报,2011.10

(5):50-52

[5] 孙其博,刘杰,黎等.“物联网:概念、架构与关键技术研究综

述”[J].北京邮电大学学报,2010.33(3):1-9

[6] 孔锐,张冰等.“物联网工程”专业课程设置研究[J].暨南高教

研究,2012.1:66-69

[7] 孔锐,张冰等.物联网工程专业实验课程设置探索[J].实验技

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二、标准制定专项行动计划

重点突破关键技术标准。优先支持应用急需行业标准。继续推进公安、环保、交通、农业和林业等5个重点应用领域的标准化工作,新成立5个物联网应用标准工作组,结合实际需求,统筹国标、行标规划,研制40项急需的应用标准。后续重点推进各领域的应用标准化工作,完善物联网应用标准体系,基本覆盖各重要应用领域。

三、技术研发专项行动计划

按照“需求牵引、重点跨越、支撑发展、引领未来”的原则,瞄准物联网技术前沿,把握未来发展方向,围绕应用和产业急需,着力突破物联网核心芯片、软件、仪器仪表等基础共性技术,加快传感器网络、智能终端、大数据处理、智能分析、服务集成等关键技术研发和产业化,探索形成创新商业模式,整合创新资源,加强国际合作,培育和打造技术创新链与产业生态链,支撑我国物联网产业健康快速发展。

四、应用推广专项行动计划

(一)推动工业生产与经营管理智能化应用。面向两化融合以及传统产业转型升级需求,以流程工业和装备工业为重点,在煤炭、石化、冶金、汽车、大型装备工业中各选择4—5个重点企业开展面向生产过程、供应链管理和节能减排的物联网应用示范,推动传统产业的生产制造与经营管理向智能化、精细化、网络化转变,提升生产和经营效率。

(二)推动农业生产和农产品流通管理精细化应用。面向农业生产和农产品流通管理精细化需求,选择2—3个国家级现代农业示范区或相关重点区域,组织实施国家精准农业物联网应用示范工程,重点开展大田作物、养殖业和设施农业以及农资服务物联网应用示范,推动农业现代化,带动农资及农技服务模式创新,并区域扩展;加快实施国家粮食储运监管物联网应用示范工程,逐步扩大应用试点规模,适时开展推广应用,提高我国粮食与经济作物储运管理水平。

(三)推动物流管理智能化和标准化应用。面向商贸流通、物流配送智能化、标准化管理需求,加快实施国家航空运输物联网应用示范工程、集装箱海铁联运物联网应用示范工程和集装箱电子标签国际航线应用示范工程,并深化拓展试点应用领域,组织实施国家远洋运输管理物联网应用示范工程、国家快递物流可信服务物联网应用示范工程,开展进出境(集装箱)检验检疫监管和进出境产品地理标志原产地保护物联网应用示范,提升我国物流领域的智能化管理水平;选择若干大型制造企业,开展企业物流作业管理物联网应用示范,提高企业物流作业水平;选择若干人口规模大、密度高、商贸流通业发展水平较高的城市以及地区,在城市共同配送方面开展物联网示范应用,推动技术应用和产品标准的统一,加强跨区域、跨行业、跨部门物流信息的交换与共享,推动利用物联网技术进行统计信息的采集和分析挖掘,提升物流运作效率,降低物流成本。

(四)推动污染源监控和生态环境监测应用。面向生态文明建设和环境保护需求,在四川、山东等地实施国家环保物联网应用示范工程,选择若干排放危险废物、放射源废物的企业和医院,开展污染源自动监控应用示范,实现污染源自动监控系统的建设、管理和维护;选择2—3个河、湖分布数量较多且水质安全隐患较大的省份,支持地方开展水质量监测应用示范,为实现水质改善提供技术手段;选择若干直辖市和省会城市,支持地方开展空气质量监测应用示范,对火电、钢铁、有色、石化、建材、化工等行业企业进行重点防控和多种污染物协同控制;选择若干城市污水处理厂和火电厂开展污染源治污设施工况监控系统应用示范,提高污染治理监管水平。开展进境废物原料监控物联网应用示范,提高进境废物原料监管水平;在吉林、江西等国家重点生态功能区和旅游景区,实施国家林业物联网应用示范工程,开展3—4个生态环境监测评估、林业资源和生态旅游安全监管和服务物联网应用示范,提高我国生态保护和服务水平。

(五)推广安全生产网络化监测和动态监管应用。面向加强安全生产保障能力、遏制重特大安全事故的需求,突出煤矿安全监管重点,开展煤矿安全设备监管国家物联网应用示范工程;加快实施国家矿井安全生产监管物联网应用示范工程,逐步扩大应用规模,利用物联网技术构建覆盖井下人员、设备、环境等的事故预防预警和应急处置系统,实现矿井安全生产信息的网络化采集,实现对矿井透水、瓦斯、粉尘等事故灾害的预防预警和自动处置,探索完善矿井安全生产物联网技术标准、装备产品和解决方案,提升矿山企业安全防护水平;加快实施国家特种设备监管物联网应用示范工程,实现特种设备安全的信息追溯、动态监管、实时追踪与应急救援,并由电梯、气瓶两类特种设备逐步扩展到其他特种设备;在全国民用爆炸物品生产企业推广生产环境实时监控和智能处置应用,建立民爆行业生产经营动态监控信息平台,深化行业生产经营信息自动采集和视频监控,提供应急联动服务,提升企业和全行业事故预防预警和应急处置能力。

(六)推动交通管理和服务智能化应用。面向交通领域智能化管理和调度需求,选择2—3个大中城市和2—3个内河流域,实施城市智能交通和智能航运服务国家物联网应用示范工程,开展车辆识别、航运服务、交通管理应用示范,提升指挥调度、交通控制和信息服务能力,推动利用物联网技术进行交通统计信息的采集;推广客运交通物联网应用和智能公交系统建设,提升公共交通的协同运行效率和服务能力;开展4—5个具有自主知识产权的车联网新技术应用示范,包括导航定位、紧急救援、防碰撞、非法车辆查缉、打击涉车犯罪等,促进相关领域的技术创新和产业链发展,提升交通安全和社会服务水平;开展电动自行车智能管理物联网应用示范及推广。

(七)推动能源管理智能化和精细化应用。面向资源节约型、环境友好型社会建设需求,加快实施国家智能电网管理物联网应用示范工程,并拓展应用领域,在发电、输变电、配电、用电等领域实施10个智能电网试点,提高我国电力运行效率和智能化水平;在加快实施国家油气供应物联网应用示范工程基础上,继续向其他油田拓展,实现油气生产、炼化、储运、销售全业务链集中管控和精细化管理,降低油气供应成本,增强能源综合保障能力;推广公共建筑节能物联网应用,提高建筑内水、电、气、热等资源的智能监测和控制水平,提升能源利用效率。

(八)推动水利信息采集和信息处理应用。面向防洪抗旱、水资源管理、生态环境保护、饮水安全保障、水土流失治理、水库安全管理突发性事件处理等需求,组织实施国家水利工程安全运行物联网应用示范工程,开展区域专业化水库设施安全维护,推广水利信息采集和信息处理物联网应用示范,建设布局合理、功能齐全、高度共享的水利信息综合采集和信息处理业务体系,满足水利业务应用需要,提高用水安全。

(九)推动公共安全防范和动态监管应用。面向公共安全需求,加快实施国家重点食品质量安全追溯物联网应用示范工程,深化婴幼儿乳粉及酒类应用,建立健全肉类、蔬菜、中药材等重要商品追溯体系,逐步扩大监管食品品种和应用范围;选择部分直辖市和重点城市,实施国家公共安全物联网应用示范工程,开展重要活动及场所保卫、机动车整体管控、流动人口管理和城市核心区立体防控及突发公共事件预警信息等重点应用示范,提升社会治安水平;实施消防安全管理物联网应用示范工程,实现消防设施的实时监控和火灾隐患的排查预警;选择重点企业和危化品集中地区,组织实施国家危化品管控物联网应用示范工程,开展危化品存储和道路运输监管应用示范;开展灾害性气象信息采集和实时处理应用示范,提高灾害性天气预报的准确性和及时性;在中西部灾害多发地区,开展重大自然灾害预警和应急联动应用示范,提高防灾减灾能力。

(十)推动医院管理和社区医疗健康服务应用。面向医院智慧化管理、社区远程医疗及重点人群健康管理服务的需求,选择10个左右信息化基础好的三级医院,重点开展面向医务人员、患者和医疗物品的医院管理国家物联网应用示范工程,并逐步向全国推广,提升医院管理水平;选择部分养老机构,组织实施国家智能养老物联网应用示范工程,对集中养老人员提供智能化服务,依托养老机构对周边社会老人开展社会化服务,并逐步向其他养老机构推广;在4—5个城市社区,开展社区健康管理物联网应用示范,实现社区中心及时掌握重点人群的健康状况,并开展相应医疗和健康服务。

(十一)推动城市基础设施管理精细化应用。面向城市基础设施和管网的精确诊断和一体化管控需求,选择5个城市,实施城市基础设施管理物联网应用示范,实现对地下管网、立交桥、井盖设施、无线基站、城市内涝、供排水设施、地下空间安全等状态信息的实时采集、在线监控、集中管理和信息共享,提高城市运行和管理水平。

(十二)推动智能家居应用。面向公众对家居安全性、舒适性、功能多样性需求,在大中城市选择20个左右重点社区,开展1万户以上家庭安防、老人及儿童看护、远程家电控制以及水、电、气智能计量等智能家居示范应用,解决制约规模化推广存在的产业链协作不足、成本过高、标准不统一等问题,带动智能家居技术和产品突破,发挥物联网技术优势,提高人民生活质量。

(十三)依托无锡国家传感网创新示范区开展应用示范。依托无锡国家传感网创新示范区,有计划、分步骤地开展物联网应用示范。按照《无锡国家传感网创新示范区发展规划纲要(2012—2020 年)》明确的重点任务,积极组织实施《无锡国家传感网创新示范区建设三年(2013—2015)行动计划》,着力推进智能制造、智能农业、智能电网、智能物流、智能交通、智能安防、智能环保、智能医疗、智能家居、应急救援、智能教育、智能水利、智能旅游等十三个应用示范工程。各行业主管部门优先在无锡示范区部署相关行业物联网应用试点,发挥先行先试作用,为全国物联网发展积累经验。

(十四)推动电信运营等企业开展物联网应用服务。建立鼓励多元资本公平进入的市场准入机制,支持电信运营、信息服务、系统集成等企业积极开展物联网应用示范工程的运营和推广,充分利用现有公共通信和网络基础设施开展物联网应用服务,重视信息资源的智能分析和综合利用,促进信息系统间的互联互通、资源共享和业务协同,加强对物联网建设项目的投资效益分析和风险评估。

五、产业支撑专项行动计划

协调推进物联网核心产业发展。强化产业培育与应用示范的结合。面向经济社会发展的重大战略需求,以工业、农业、商贸流通、节能环保、安全生产、交通、能源、水利、公共安全、社会保障、医疗卫生、城市管理、国防建设等重点行业和重点领域的示范应用为引领,结合地方基础和优势,充分考虑技术、人才、产业、区位、经济发展、国际合作等因素,鼓励和支持设备制造、软件开发、服务集成等企业以及相关科研单位积极参与应用示范工程建设,促进物联网产业与应用示范的紧密结合。

六、商业模式专项行动计划

建立商业模式创新体系。营造商业模式交流环境。推广成熟商业模式。支持基础电信运营商、增值电信业务提供商、系统集成商等参与物联网应用示范工程,通过多种主体之间的竞争与合作,提升物联网专业服务水平。加速物联网在传统产业中的融合应用,推动物联网与移动互联网、云计算、大数据等新兴业态的融合发展,探索发展新的物联网专业服务。拓展物联网增值服务。

七、安全保障专项行动计划

推进物联网关键安全技术研发与产业化。加强物联网安全标准实施工作。建设物联网信息安全技术检测评估平台。建立健全物联网系统全生命周期的安全保障体系。开展物联网应用安全风险管理建设试点。从物联网信息安全监管、可信身份认证和安全控制、网络安全防护、隐私保护等方面,开展支撑物联网信息安全保障体系建设的试点工作。

八、政府扶持措施专项行动计划

加大财政资金投入力度。落实相关税收优惠政策。加强国家科技计划投入。加大重大科技专项支持力度。在国家科技计划中提高对物联网基础理论和技术研发的资金支持比例。国家973 计划重点加大对大数据处理、智能分析、信息安全等物联网基础性理论和技术的支持。国家863 计划重点加强对低成本、低功耗、高精度、高可靠、智能化、小型化传感器技术、多传感器融合技术和仪器仪表技术研发的支持。国家科技支撑计划重点加强面向农业、制造业、公共安全、智能电网、智能家居、智慧城市等领域的重大公益技术、产业共性技术研发和应用示范的支持。

九、法律法规保障专项行动计划

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教育部要求加大战略性新兴产业人才培养力度,支持和鼓励有条件的高等学校从本科教育人手,加速教学内容、课程体系、教学方法和管理体制与运行机制的改革和创新,积极培养战略性新兴产业相关专业(如物联网工程本科专业)人才。目前教育部已经批准150余所学校开办物联网工程专业,在校学生总数在近两年内将超过8000人,使得物联网工程专业成为各类高校竞相开设的热门专业之一。

物联网工程专业属于工科,在首批30所高等院校中,电子科技大学依托通信工程专业办学,哈尔滨工程大学、合肥工业大学、武汉大学依托计算机学院的专业办学。我们通过调研发现国外目前尚未形成专门的物联网本科专业,国外大多数高校也将传感、射频识别等相关课程放置在CS(计算机科学)或EE(电气工程)等相关学院;国内对该专业的教学研究尚处于起步阶段,还没有形成非常完整的教学理论与实施体系。

2010年9月,武汉大学依托计算机学院、国际软件学院从2010级本科生中通过自愿报名转专业的方式招收了30名学生成立了物联网工程专业班;至今已有3个年级近百名学生。通过3年的教学实践,我们基本搞清了物联网工程专业内涵,明确了武汉大学物联网工程专业人才培养特色,建设了具有自身特色的人才培养模式与课程体系。

2 专业内涵与特色定位

物联网工程专业具有相对独立的理论体系,其内涵涉及4个层面(主要领域):信息感知、信息传输、信息处理和领域应用。在人才培养方面,本科生课程体系和教学内容包含如下一些知识点和内容:即信息感知与识别理论、异构网络互联与通信理论、海量异构数据融合与管理理论、软件建模与设计、领域应用技术等。武汉大学物联网工程本科专业的理论层次如图1所示。

综上所述,物联网学科是研究信息感知、信息传输、信息处理、领域应用相结合的综合性理论与技术的新兴学科。物联网工程专业是以计算机、网络与通信、控制融合为主要特征的综合性专业,涉及计算机、通信、控制、电子、信息安全、数学、物理以及工程等多个专业的知识,学生应按复合型工程类人才进行培养。

武汉大学物联网工程本科专业人才培养秉承“三创”(创新、创造、创业)人才培养理念,以计算机大学科平台为基础,培养具有扎实的计算机理论基础,又有物联网专业理论与工程技术特长的复合型工程应用人才。

3 武汉大学物联网工程人才培养方案与课程体系

3.1 培养目标

本专业培养掌握自然科学、人文科学基础和计算机、网络与通信、控制等学科基础知识,系统掌握物联网的基本理论、技术和应用知识,并具备从事物联网领域的科学研究、工程设计、应用开发或运营管理等方面工作的“三创”复合型人才。

3.2 能力构成

能力构成包括培养学生应有的素质要求、知识要求和能力要求。

武汉大学物联网工程本科专业学生培养强调具有如下素质:①掌握科学思维方法和科学研究方法,有一定的创新和创业意识,具有较强的事业心和严谨求实的实干精神;具有一定的工程意识和效益意识。②在业务素质上,学生应熟悉信息感知、信息传输、信息处理、领域应用等全局系统的设计、构造和分析过程,深刻理解其内在机制和整体的系统观;具有该学科宽广的知识面,同时在该学科的一个或多个领域具有高级知识;具有一个完整的设计经历,包括应用系统及其构件、物联网工程的设计及其实现。③具有良好的思想品德素质、文化素质和身心素质。

对该专业本科生的知识要求方面,强调学生应具备人文社会科学知识、自然科学知识、专业知识、工具知识等;在专业知识要求方面,强调学生应具有扎实的计算机、网络与通信、控制基础知识,具有系统扎实的信息感知、信息传输、信息处理、领域应用的基础知识并在某方面有所侧重,具有基本的工程实施与管理知识。

在能力要求方面,学生应具备学习能力、分析和解决问题的能力以及创新能力。

3.3 专业优势

相比其他相关或相近专业,武汉大学物联网工程专业培养的本科生主要优势有4点:

(1)针对新兴的物联网领域,具有更好的针对性、适应性和前瞻性。

(2)综合计算机、网络与通信、信息安全等学科,具有更宽广的知识结构。

(3)全面掌握信息感知、信息传输、信息处理及领域应用的知识和技术,具有更全面的能力体系。

(4)多层次多粒度工程训练,具有更扎实的实践能力。

3.4 课程体系

武汉大学物联网工程本科专业人才培养与教学实施工作依靠良好的课程体系设计,通过课程模块规划、专业核心课程的组织与建设,体现出良好的人才培养整体水平。在此具体介绍所设计的课程模块思路和专业核心课程建设的内容及体现的特色。

3.4.1 课程模块设计

根据课程内容关联关系,将课程分为8个模块:基础模块、感知模块、网络与通信模块、数据处理模块、安全模块、领域应用开发模块、信息服务模块和实践模块。

基础模块的课程包括:公共数学类课程、大学物理、物联网工程导论、电路与电子技术、数字逻辑、C++程序设计、JAVA程序设计、数据结构与算法、微机系统与接口技术、EDA及应用、系统建模与仿真。其中大部分课程都是计算机专业背景学生应该学习和掌握的知识基础,也是武大物联网专业本科生所需要具备的基础知识。

感知模块的课程包括:RFID原理及应用、传感器原理及应用、传感器微操作系统原理与设计、物理网控制原理与技术、物联网定位技术。这些课程多在前4个学期开设,近3年,学院选派优秀的青年教师多次参加中科院、北京科技大学、全国物联网研究中心组织的培训学习,并很好地开设了如上课程。

网络与通信模块课程包括:物联网通信技术、计算机网络、传感器网络及应用、物联网体系结构。这一部分课程是武汉大学物联网工程专业培养特别强调要加强的课程,让学生通过学习此类课程加强对网络、感知及应用的系统观和全局观。

数据处理模块与安全模块课程包括:数据库原理、物联网数据处理、物联网软件设计、物联网中间件、空间数据库系统、虚拟现实技术、空间信息可视化、云计算与云存储。结合目前非常热门的大数据理论,通过开展学术报告、IBM专家巡讲课程来开拓学生视野。同时专门针对物联网专业学生开设物联网信息安全课程,强化安全意识,灌输网络安全及物联网安全知识。

领域应用开发与信息服务模块的课程包括:物联网应用系统设计、物联网工程规划与设计、嵌入式系统与设计、服务科学原理、SOA原理与实践、业务流程管理、项目管理、客户关系管理、Web应用与开发、通信软件设计、nesC语言等。这一部分课程体现了武汉大学计算机学院与软件学院培养的物联网工程本科专业人才的区别。计算机学院培养的学生着力于物联网工程与技术方向,国际软件学院培养的学生则着重体现在物联网技术应用与服务科学方向。

实践模块课程包括学生在校期间应开设的实验实践类课程,主要包括:电路与电子技术实验、数字逻辑实验、接口技术实验、嵌入式系统设计、业务数据库设计、RFID系统综合设计、无线传感器网络综合设计、物联网应用系统综合设计、物联网工程综合训练等。

3.4.2 专业核心课程组织与建设

为培养具有自身特色的物联网本科生,我们确定了如下物联网工程专业的核心课程,包括物联网工程导论、物联网通信技术、传感器原理及应用、RFID原理及应用、传感器网络及应用、物联网软件设计、物联网数据处理、物联网应用系统设计、传感器微操作系统原理与设计、物联网工程规划与设计、RFID系统综合设计、物联网应用系统综合设计等。

其中覆盖了部分《物联网工程专业发展战略研究报告暨专业规范(试行)》中规定的10门核心课程,部分课程(如物联网工程规划与设计、物联网应用系统综合设计)以学院物联网教师团队科研工作中积累的知识和经验为基础开展课程讲授,体现了武大物联网工程专业学生与国内同类专业学生在知识结构上的不同之处。

在课程的建设上,依托湖北省教学改革研究项目《物联网工程专业课程体系改革研究》做好了这12门课程的讲授内容纲要;根据教材编写的要求,做好课程讲授内容的二级目录,其中传感器原理与应用、物联网工程规划与设计、物联网通信技术3门课程教材已完成初稿即将出版。

4 实验与实践教学

物联网技术的实践教学是本专业教学过程中的重要环节之一。物联网实践教学的设计和开展均按基本认知、基本技术、综合实践3个层次递阶进行,除计算机学院开设的计算机基础类课程实验外(包括电路与电子技术实验、数字逻辑实验、嵌入式系统设计、接口技术实验等),专门针对物联网工程专业学生,设计了包括EDA综合设计、无线传感器网络综合设计、RFID系统综合设计、智能交通模拟系统设计、环境监测与控制系统设计、业务数据库设计、通信软件设计等专业类实验课程。

同时,在计算机学院卓越工程师计划人才培养的框架下,设计了学生赴企业学习和实习的教学环节,将一些工程应用设计类的实验课程以项目研发开展的形式,在物联网企业中实施。

对于实验室的建设,部分课程实验室依托现有的计算机科学与技术专业实验室,通过重用相关设备、调整有关配置来实现实验环境的构建,完成实验教学。同时设计新建或对已有类似实验室进行升级改造来达到新专业新课程实验环境要求。

根据物联网专业教学所面临的实验教学环境建设的任务,开展了为期3年的研究调查,设计了RFID实验室、传感器网络实验室、定位技术实验室的建设方案,并开始投资建设RFID实验室。

RFID实验室的教学功能设计主要包括如下一些内容:①自动识别技术及RFID工作原理实验;②物体编码、条形码与RFID标签;③读写器;④RFID中间件、RFID系统安全与隐私;⑤RFID应用系统设计与实施技术;⑥RFID行业应用方案;⑦RFID方法论(含ROI分析)等。

5 结语

武汉大学经历了3年的物联网工程人才培养探索,在厘清了专业内涵和人才培养特色定位的基础上,制定了具有自身特色的人才培养方案和课程体系,围绕课程体系确定了核心课程群,开展了10余门专业新课程的建设,撰写了课程教学大纲和教材。为满足实验教学需要,通过调研设计了实验实践教学的方案和具体内容,RFID实验室建设工作已正式启动,为武汉大学推进物联网工程专业实际教学工作和提高专业人才培养质量奠定了良好基础。

篇12

[4]钱红燕,陈兵,燕雪峰.物联网教学实践体系研究[J].计算机教育,2011,(23):25-29.

[5]教育部办公厅关于战略性新兴产业相关专业申报和审批工作的通知[S/OL].[2010-04-21].http:///edoas/website18/33/info1268120766807633.htm.

[6]屈伟平.物联网掀起新的信息技术革命浪潮[J].物流技术与应用,2009,(11):44-47.

[7]刘云浩.物联网导论[M].北京:科学出版社,2012.

[8]ITU Internet Reports 2005:The Internet of Things [R].http://itu.int/osg/spu/publications/internetofthings/,2005.

[9]Internet of Things in 2020:Roadmap for the Future[R].EpoSS.2008.http://iot-visitthefuture.eu/

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[10]孙棣华.物联网在交通领域的典型应用[R].全国“智能驾驶与车联网技术”高级研修班,2012-10-16.

篇13

物联网技术作为信息产业发展的第三次革命,涉及的领域广,其理念也日趋成熟。从整体来看,中国物联网市场主要份额有智能工业、智能物流、智能交通、智能电网、智能医疗、智能农业和智能家居等行业。2009年8月,“感知中国”的讲话把我国物联网领域发展推向了,我国在无锡建立了“感知中国”研究中心,中国科学院、电信运营商和多所大学在无锡建立了物联网研究机构,越来越多的行业和企业需要物联网技术人才,加大物联网工程技术各级人才培养力度,已经成为当前职业教育相关专业改革与发展的一项重要和紧迫任务,中职业学校的计算机网络技术专业课程的设置应该着眼于社会的发展需要,增加在物联网技术应用型人才培养,在课程设置、教学内容以及实训上增加物联网技术的知识与技能实训,培养既掌握计算机专业的知识技能,又懂得物联网技术的复合型技术人才,适应社会信息化产业新趋势的发展。

1中职物联网技术专业现状

目前,全国大多数本科、高职院校都开设物联网工程技术专业,并把该专业作为重点规划和发展专业,学科知识体系及课程设置都在研究与探讨,物联网专业教学与实训处在摸索、实践阶段,没有成熟的体系、成功的经验可以借鉴。中职学校也积极创造条件开设物联网技术应用专业,但是物联网技术是多个学科技术交叉融合的新兴发展技术,主要涉及计算机网络技术、计算机软件开发和电子技术等综合的学科应用,而大多数中职学校学科体系不够完善、受学制,专业师资和教学实训设备等因素限制,如何在学校现有师资、课程、实训设备的基础上,创建能满足物联网产业企业的需求、又具有本校特色的物联网专业,是各个学校急需解决的问题。在物联网技术专业的建设与人才培养上采用两步走的方式来实现:第一步,各中职学校将结合学校学科专业体系的特点与优势在电子技术应用、计算机网络技术、计算机软件技术专业增加物联网技术方向的基础课程和实训课程,进行探索与实践。第二步,整合相关专业教学实践、教学资源,制定统一、完善的物联网专业课程体系和人才培养方案,使之形成一个整体。

2物联网技术的专业课程设置

目前,计算机网络技术专业所开设的专业课程与教学实践都是基于普通计算机之间互联的网络工程技术,而物联网是物与物相连的互联网,是互联网的延伸,物联网技术是多个学科技术交叉融合的新兴发展综合技术。主要涉及电子技术、网络技术和软件技术等综合的学科应用技术,知识系统非常庞大,必须进行研究与梳理,依据人才培养的目标定位,考虑中职学制与学生学习能力,根据网络专业的课程架构与知识体系,合理组织增加物联网技术的知识,进行适时课程的设置调整,根据物联网技术系统层次结构特点和关键技术,课程设置如图1所示,使学生掌握新的知识与技术,从而扩大就业面,提升在就业中的优势而计算机网络技术专业标准课程设置中已经涵盖了物联网技术网络层知识领域,只需要增加的主要是物联网感知层和应用层的相关核心课程。具体是在专业基础课增加《物联网技术导论》,专业课上增加感知层《传感技术与检测》、《RFID技术与应用》、《传感网组网技术》课程和《网站建设与管理》、《数据库的应用技术》应用层课程。

3物联网技术实训体系设置

对于中职学生而言,物联网技术应用的定位应体现在工程实践性,学生需要有知识理论的学习,更要注重工程能力的实践,根据物联网工程的工作过程构建实践体系,设计教学实训内容,注重培养学生实际工程的应用技能,根据物联网技术专业课程的设置,结合计算机网络技术专业的实训教学与设施情况,确定物联网技术专业课程的实训体系,确定实训教学的内容。(见表1)

4物联网技术教学实训的实践

中职计算机网络技术专业受学制(三年)和学生学习能力、实训条件、师资等因素限制,课程调整的空间较小,在明确专业人才培养定位,根据网络专业的课程架构与知识体系,合理组织增加物联网技术的知识教学与实训,系统的增加物联网技术的知识,适当调整专业课程,一方面将物联网传输层新技术与知识“嵌入”到原有的课程教学中,比如:将传感器技术和RFID技术知识作为电子技术基础的内容,无线传感网组网技术加入到网络课程中,将数据库技术知识融入网站建设与管理课程中。另一方面,进行适时课程的设置调整,在有限的学时上增加《物联网技术应用》课程教学与实训,进行典型的应用系统综合实训,如智能家居与智能安防监控综合实训。

5物联网技术实训室设计

计算机网络技术专业建设有完善的网络布线实训室、网络设备配置实训室、系统搭建实训室、网络安全实训室,能完成网络工程的实践教学实训。物联网技术实训室可以对原有的网络工程实训室进行改造,规划和购置物联网实训模块设备,模拟物联网应用工程环境和实际应用环境,构建“理实一体化”物联网技术应用实训室,拓展原有实训室的功能,提供课程教学实训从理论知识学习、讲解到演示、基本技能训练、工程项目实践等多层次教学实践。借鉴网络技术的项目教学实践体系,根据物联网工程的工作过程构建实践体系,设计教学实训内容,注重培养学生实际工程的应用技能。因此,通过物联网技术专业课程、实训体系设置、实训实践及实训室建设的研究和探索,我们可以在中职计算机网络技术专业增加物联网技术的知识与技能实训,培养既掌握计算机网络专业的知识技能,又懂得物联网技术的复合型技术人才,扩宽计算机网络专业的学生就业渠道,提高学生就业竞争力。

参考文献:

[1]中华人民共和国教育.中等职业学校专业教学标准---信息技术类(第一辑)[M].高等教育出版社,2015.

[2]黄永前,刘凌.中职计算机网络技术专业物联网技术课程设置探索[J].物联网技术,2016.