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關鍵詞:物聯網;高職院校;人才培養;思路
中圖分類號:TP393 文獻標識碼:A 文章編號:2095-1302(2013)09-0081-02
0 引 言
物聯網的英文名稱叫“the Internet of things”,就是“物物相連的互聯網”。有兩層意思:第一,物聯網的核心和基礎仍然是互聯網,是在互聯網基礎上的延伸和擴展的網絡;第二,其用戶端延伸和擴展到了任何物體與物體之間,進行信息交換和通信。
自2009年8月總理在無錫考察期間提出“感知中國”以來,物聯網被正式列為國家五大新興戰略性產業之一。物聯網把新一代IT技術充分運用在各行各業之中,即把感應器嵌入和裝備到電網、鐵路、橋梁、隧道、公路、建筑、供水系統、大壩、油氣管道等各種物體中,然后將物聯網與現有的互聯網整合起來,實現人類社會與物理系統的整合。物聯網技術將會發展成為一個上萬億元規模的高科技市場。
1 高職院校物聯網人才培養之路
科技發展,人才是基石,物聯網這個信息化社會發展的重要引擎也需要方方面面的人才去為它創造和服務。2010年年初,教育部下達了高校設置物聯網專業申報通知,眾多高校爭相申報。目前有100多所高校院系獲批了包括物聯網工程、傳感網技術和智能電網三個物聯網相關的專業。全國物聯網相關人才缺口量在18萬以上,所以物聯網工程、傳感信息工程專業的畢業生就業前景廣闊。
1.1 物聯網企業人才需求分析
按照圖1所示的物聯網三層體系結構,可以將感知、傳輸、應用按物聯網產業分為感知產品制造業、傳輸產品制造業、應用產品制造業和系統集成四大類。
對應的具體企業大致有如下四個子產業:一是傳感器與RFID 的生產制造與測試;二是傳感器節點與嵌入式軟硬件無線網關設計、生產與測試;三是物聯網應用軟件設計與測試;四是物聯網系統集成與網絡服務。
圖1 物聯網的三層體系結構
支撐企業的崗位需求大致有以下五類:
(1)集成電路制造業,包括物聯網電子產品集成電路的PCB板的輔助設計、電子產品的生產、工藝、封裝、測試與管理和生產設備的管理維護等崗位;
(2)電子產品制造業,包括電子元器件的輔助設計、生產、工藝、封裝、測試與管理、貼片機等設備的管理維護;
(3)網絡通信產品的生產和服務,包括3G和4G通信服務、無線通信技術服務(WiFi、GPRS、Zigbee等)、有線網絡通信服務、GPS或北斗衛星通信服務;
(4)數據庫/中間件服務業,包括物聯網數據庫/中間件的安裝、調試、維護與管理工作;
(5)軟件服務外包業,包括物聯網傳輸層通信軟件開發、物聯網應用層軟件開發等。
1.2 物聯網企業對高職院畢業生的要求
根據無錫職業技術學院周志德教授的物聯網企業調研分析數據可以看出,物聯網企業在大專高職院校的學生需求主要集中在產品生產、測試、運維、銷售和項目管理等崗位。表1所列是物聯網企業工作崗位與人才需求分析表。
2 物聯網專業群建設
物聯網技術不是一個全新的技術,它是計算機、通信和網絡技術的綜合體。所以物聯網技術專業也不是一種專業技術所能覆蓋,而必定是一個專業群才能支撐。物聯網技術是現有計算機應用技術、應用電子技術、電子信息工程技術、通信技術和軟件技術等專業的交叉結合技術。筆者考查了無錫職業技術學院物聯網學院的專業建設和機構設置,覺得很有創新價值和指導意義。表2所列是無錫職業技術學院的物聯網專業機構設置。
這種設置通過將計算機技術系和電子信息系合并,從而實現了教師、實驗實訓室的共享,打破了教師資源、硬件資源的分割,解決了硬件資源重復建設的浪費問題。集中力量打造出拿得出、叫得響的拳頭專業。
3 以項目為導向、實踐為綱的培養模型
高職辦學的生命就是職業技能教育,培養物聯網技術人才就是要培養為物聯網企業和行業服務的技術型或技能型人才。這兩樣人才的培養需要進行大量的項目實踐鍛煉,所以高職院校不可能走脫離實際、只講書本理論的老路,必須在基本理論夠用、適用的情況下有大量的實訓實踐項目做支撐。
以物聯網市場需求為導向,因此,實訓實踐項目的開展就要圍繞以下幾個方面:
(1)物聯網設備安裝、調試、維護,工程項目施工管理;
(2)傳感器等感知元件輔助設計、生產工藝、封裝、測試、維護和管理;
(3)嵌入式應用網關等產品輔助設計、生產制造、封裝、測試、維護和管理;
(4)物聯網應用軟件編寫、文檔書寫、軟件測試、軟件維護與數據庫管理;
(5)智能樓宇弱電項目施工管理,弱電設備與自控設備的安裝、調試、檢測、驗收與維護。
所以,開展的實訓可以分為基礎模塊實訓和綜合模塊實訓。基礎模塊實訓如電子工藝實訓、PCB實訓、電子產品制作實訓、物聯網項目綜合布線實訓、傳感節點實訓、數據通信實訓、應用程序實訓等。綜合模塊實訓如物聯網項目綜合實訓、物聯網項目規劃實施實訓等。
在基礎模塊實訓注重一步步圍繞專業技能打下良好的動手基礎,并且進一步鞏固所學基礎知識點。在綜合模塊要模擬工廠環境或者研發企業環境,從熟悉工程項目招投標、預決算、設備采購到編制項目實施計劃,協調資源并按計劃推進項目實施。這些角色由項目經理負責協調指揮。硬件小組負責硬件原理圖繪制、PCB圖設計、元器件選型、焊接測試。軟件小組負責底層開發、應用層開發等。最后,項目所有成員進行統調測試,編寫項目技術要求書、需求規格說明書等技術性文檔。
4 結 語
在校企合作上,最好是企業能夠向學生提供實習崗位,提供企業中的實際問題作為論文研究的題目或設計任務完成畢業論文或設計,教師參與企業的科技攻關項目等。這樣,教師通過合作科研、提供咨詢、參與產品或解決方案的開發,服務于企業;學生通過實習、實踐項目,完成畢業論文。通過多形式、全方位、立體式的校企合作,使物聯網這樣的朝陽產業在人才培養上不斷檔、不斷層,最終學校和企業都能夠良性互動,可持續發展。
參 考 文 獻
[1]鄭小發. 物聯網工程專業中高職院校教學課程實驗體系研究[J]. 物聯網技術, 2012,2(2): 83-85.
[2]陳志峰,施連敏. 高職院校物聯網技術專業特色資源庫建設實踐[J] 中國教育信息化,2011(9):31-33.
[3]程遠東 . 物聯網發展趨勢與高職院校人才培養思考[J]. 物聯網技術, 2012,1(2): 47-49.
關鍵詞:物聯網;智慧地球;創新能力;科研能力
0、引言
物聯網技術在世界范圍內被關注才只有十幾年時間,而引起重視并獲得快速發展也只是近幾年的事情,卻已經開始在軍事、工業、農業、環境監測、建筑、醫療、空問和海洋探索等領域投入應用。隨著教育部批準各高校開設物聯網工程專業課程以來,國內具有一定教學和科研基礎的高校陸續響應,積極投入師資力量和硬件資源。物聯網工程專業屬于計算機、通信、電子等多領域的交叉學科,各院校物聯網工程專業的培養目標基本是培養具有多領域基礎理論知識和創新實踐能力的復合型人才。
根據當前國內物聯網技術以應用為先導的特點,大部分高校在注重物聯網理論知識體系架構的同時,還加強對學生工程實踐能力的培養,培養為我國工業化和信息化融合、為信息產業服務的高層次、高素質的復合型和創新型技術人才。顯然,物聯網技術的不斷推廣和應用使得社會對物聯網人才素質的要求逐步提高。面對21世紀信息化時代的挑戰,如何培養面向廣大應用市場需求的物聯網工程專業人才和科研人才,成為現階段物聯網教育領域的一項研究課題。
1、物聯網工程專業人才培養的基本要求
物聯網的技術架構可以概括為c3sd,即建立在傳感網絡fsensor network)之上的通訊(communication)、計算(computation)、控制(control)、數據海(data ocean)集成的架構。物聯網由通訊系統、計算系統、控制系統、感知系統和數據海5大技術系統支撐。
物聯網工程專業的實踐課程必須是以物聯網體系結構為核心進行設計和技術開發。相應地,我們在學生培養的不同時期設置不同的物聯網專業實踐課程,使學生循序漸進地學習和運用物聯網5大技術的不同層次的開發和集成應用,具有較強的物聯網技術綜合應用和工程實踐能力,能夠從事物聯網應用系統規劃、設計、實施、管理和維護等相關工作。
2、物聯網工程專業人才創新能力培養方式
以物聯網專業的需求為引導,學生針對不同的應用方向和已有物聯網領域知識進行創新,通過技術創新鞏固已有的物聯網專業理論知識,形成將理論學習與運用創新相結合的良性循環,在注重物聯網理論知識體系架構的同時,也加強對工程實踐能力的培養。
2.1 物聯網工程專業知識學習
物聯網工程專業學生培養方式的側重點在于全方位的計算機硬件、軟件以及物聯網理論知識的學習,而不局限于單一行業的知識運用需求。區別于計算機專業學習,物聯網工程專業知識學習更加注重學生的專業應用實踐能力培養,將計算機知識如數據結構和算法、編程語言設計、數據庫等運用到物聯網實際應用領域中,通過數據處理、算法分析、系統開發等實際應用驗證計算機和物聯網理論知識。
學生可以通過算法和理論進一步理解物聯網技術原理,尤其是通過相關實訓應用程序開發(傳感器原理及應用、reid原理及應用、傳感器網絡原理及應用、數據處理與智能決策、物聯網通信技術、物聯網控制、物聯網信息安全等)進行物聯網理論和方法相關課程的創新思維培養,達到創新性學習。
2.2 以工程應用需求作為創新性培養方向
基于工程應用需求的物聯網工程專業學生培養模式建立在市場對物聯網工程專業學生有較高的物聯網發展洞察力、解決特殊問題的創新能力等要求基礎上。學生需要結合自身專業特色對當前物聯網工程應用需求進行深入分析,找到切入物聯網的興趣點,將物聯網理論和技術運用到實際問題中,如智能交通、智能倉儲,進入運用理論解決問題以及利用問題促進理論創新的良性循環。
將計算機、物聯網理論和工程應用相結合,為物聯網理論創新性教學提供了一個方向。目前,計算機學院已建設智能交通、智能倉儲等實訓綜合平臺,基于工程應用需求不斷更新和優化實驗教學內容,強化學生實訓和實踐能力鍛煉,采用項目案例庫的方式培養學生物聯網工程設計能力和開發創新能力。
2.3 以學生為中心的自主創新
在培養物聯網工程專業
學生創新能力的過程中,我們更需要注重學生的自主創新能力培養,允許學生自主選題并自主研究,將自身興趣、專業知識和研究方向緊密結合,尊重學生的思想獨立性,引導學生根據已有的計算機和物聯網工程專業知識和自身的興趣愛好,結合物聯網技術具體應用,選擇自主研究領域。同時,為學生提供開發資源如開發平臺、數據庫系統、rfid+gps物流管理系統(利用rfid技術、gps定位技術、自動控制技術以及網絡通信設備等搭建物流管理實驗平臺)等,讓學生從實際應用中體會物聯網的體系結構,針對不同的物聯網技術應用方向開展具體的研究并不斷創新。
在此基礎上,引導學生從計算機技術的角度思考物聯網技術問題,鼓勵學生從計算系統以外的角度進行系統創新,將計算機和物聯網理論知識與實際的工程運用需求相結合,培養物聯網工程專業學生的專業素養和實踐能力。
3、物聯網工程專業人才自主科研能力培養方式
關鍵詞:物聯網工程;教學體系;課程設置
作者簡介:吳韶波(1970-),女,江蘇常熟人,北京信息科技大學信息與通信工程學院物聯網工程系,副教授;李振華(1977-),男,吉林長春人,北京信息科技大學信息與通信工程學院物聯網工程系,講師。(北京 100101)
基金項目:本文系北京信息科技大學校級重點教改項目(項目編號:2012JGZD04)的研究成果。
中圖分類號:G642.3 文獻標識碼:A 文章編號:1007-0079(2013)31-0051-03
物聯網(Internet of Things,IoT)技術具有典型的交叉學科性質,通過傳感器、射頻識別、嵌入式、分布式信息處理、網絡與無線通信、全球定位系統等技術,對任何需要監控、連接或互動的物體和過程進行實時的采集,得到有關聲音、光照、溫度、電壓、力學、位置等信息,通過選擇各類網絡接入,從而實現對物品和過程的智能化感知、識別和管理。目前,物聯網技術已經列入我國戰略性新興產業的核心突破領域,國家“十二五”規劃明確提出,物聯網將會在智能電網、智能交通、智能物流、金融與服務業、國防軍事等十大領域重點進行部署。
隨著物聯網產業迅速膨脹,高層次物聯網技術專業人才缺口較大,供不應求。預計5-10年后物聯網的產業規模將比互聯網產業大20倍以上,大力發展物聯網技術的教育勢在必行。2010年教育部首次審批通過了物聯網工程新專業,幾年來,全國已有近千個學校開設了相關專業,各個學校原有學科優勢不同,物聯網工程專業的側重點也各不相同,其培養模式的研究尚處于萌芽階段。在此,重點介紹北京信息科技大學(以下簡稱“我校”)新辦物聯網工程專業在教學體系建設中的有關思考。
一、專業培養目標與特色
物聯網工程專業是涉及多領域的交叉學科,具有時代特色鮮明、學科交叉基礎雄厚、產學研用結合緊密、系統工程能力突出的工程化特色,既強調基本理論和基礎知識,更注重鍛煉實踐和創新能力,同時注意新技術和新應用的學習,具有深厚的理論與廣泛的實踐相結合的特征。其目標是培養掌握數學、自然科學、人文科學基礎知識和物聯網相關的計算機、通信、電子、控制基本理論、基本知識、基本技能和基本方法,以物聯網工程的基本理論和基本技能為基礎,以現代電子技術、通信技術、計算機、控制、信息安全、系統工程等理論為指導,以計算機硬件和軟件系統為應用平臺,以物聯網工程領域為應用目標,重點突出我校在通信傳輸與信息處理方面的技術優勢,具有較高綜合素質和就業創業能力,能勝任物聯網相關技術的研發及物聯網系統規劃、分析、設計、實施、運維等工作的創新能力較強的高素質應用型人才。
二、物聯網工程專業教學體系
物聯網工程專業知識跨度較大,是發展中的集成創新型技術。目前學科人才培養模式中存在的層次單一、教學內容滯后、理論與實踐脫節等問題,都難以滿足物聯網工程專業的需求。因此,物聯網工程專業的教學必須處理好物聯網技術體系與知識體系的關系、培養目標與課程體系建設的關系、課程設置與已有成熟專業課程體系的關系、學生能力培養與學校辦學特色的關系,以及理論教學與能力培養的關系,采用新的教學模式和教學手段,構建創新型人才培養體系,培養學生扎實的基本功、精通的專業知識,勇于創新和實踐。
1.物聯網工程專業知識體系
物聯網產業的涵蓋面極寬。整個物聯網的技術體系包括感知層、傳輸層、處理層和應用層四個層次,各層次間既相對獨立又緊密聯系。物聯網工程專業知識體系應體現出物聯網技術的主要關鍵技術,如射頻識別、無線傳感器、無線傳感網、無線通信與網絡、軟硬件、智能信息處理和安全隱私等技術,其核心技術是嵌入式。結合物聯網技術體系的四個層次,可以從信息感知獲取、信息傳輸、信息處理、應用四個環節進行課程的有關設置。信息獲取包括傳感器以及信號檢測相關知識;信息傳輸包括網絡、無線通信、通信協議等;信息處理則包括數據融合、云計算、安全等。
2.物聯網工程專業課程體系
物聯網技術和產業正在不斷發展過程中,物聯網工程專業才開辦幾年,物聯網工程專業課程體系的設計在國內外都沒有成熟的先例可以借鑒。經過廣泛的調研與論證,聽取早期已經介入到物聯網及其相關領域研究工作的教師的意見和建議,以通識教育規范、專業基礎扎實、專業應用精選、實踐環節突出為指導思想,本著充分發揮本校已有學科基礎與優勢,從學生畢業后可能從事的就業崗位和就業所需的能力要求出發,對課程體系和內容進行取舍。我校物聯網工程專業課程體系結構圖如圖1所示。本專業課程體系圍繞涉及到的學科知識領域和知識點,盡可能多地對專業知識體系進行覆蓋,以專業知識為主線索,課程之間相互支持與銜接,課程體系突出專業基礎,外語四年教學不斷線,包括三大必修模塊:公共基礎模塊、專業基礎模塊、專業核心模塊,在此之上有選擇地以選修課形式開設物聯網的領域應用模塊課程(見圖2),配合實踐教學體系可充分體現突出我校通信傳輸與信息處理特色,體現出當前物聯網工程專業人才培養方向和內容;強調基本理論和基礎知識;加強實踐環節教學的主要特色,滿足應用型人才培養要求。
專業核心課程包括:物聯網感知技術——RFID原理及應用、傳感器原理及應用、物聯網控制技術;物聯網傳輸技術——物聯網通信技術、傳感網原理及應用;物聯網處理技術——海量數據存儲與處理、數據處理與智能決策、物聯網信息安全技術;物聯網應用技術——物聯網工程設計與實施。該課程計劃引入企業專家進行授課,培養學生對專業產業的興趣,激發創業意識,加強創新創業精神的培養。
3.物聯網工程專業實踐教學體系
實踐教學體系體現了實踐教學各環節之間的銜接關系,如圖3所示。實踐教學從專業基礎類、專業類到綜合創新、工程實踐逐漸提高,四年不斷線,除了專業實習和畢業設計,核心課程實驗包括RFID原理及應用、傳感器原理及應用、傳感網原理及應用、物聯網通信技術、數據處理與智能決策、物聯網控制技術、物聯網信息安全技術等課程的課內實驗;綜合課程設計包括感知、傳輸、處理和應用的多個課程設計與獨立實踐環節;充分突出了實踐教學在加強學生實踐、創新能力,培養應用型人才方面的作用。實踐課程包括選修(2學分),學生可根據自己的興趣愛好選擇實踐課程,參加各種競賽活動,挑戰自我,勇于創新,提高學習目的性和主動性。
4.教學體系具體實施的一些措施
目前,在實施培養專業創新人才教學體系的過程中,還存在著一系列新的問題,還需要從4個方面加強。
(1)加強學科交叉,培養教學與科研能力較強的師資隊伍。由于物聯網工程專業集成了計算機、電子、通信、自動化等多個專業的知識,科研與應用性極強,對教師的素質提出了較高的要求。解決的方法:一方面加強現有師資的培訓,鼓勵教師取得行業培訓、認證證書,加強企業實習,盡快全方位了解物聯網專業的基本技術;另一方面可優先引進本、碩、博有跨專業學習經歷的人員擔任新教師,進一步加強科研能力,對相關專業知識在物聯網中的應用會有較深理解。
(2)統一課程內容,避免重復教學和遺漏重要知識。物聯網工程專業的課程涉及多個交叉專業,教師在課程設置上難以抓住重點,教學內容可能會出現多門課程有重復知識的現象,需要多門任課老師仔細討論,區分在哪門課重點講授,避免多次講多次講不透,或者大家都不講的情況。還有一種情況是某門課程是原來多門課程的濃縮,如計算機硬件基礎課程,內容集中了計算機組成原理、微機原理與接口技術、單片機等相關內容的知識,需要根據物聯網特點,明確基本概念,簡化內容,為后續嵌入式課程的開設打好基礎。
(3)汲取多學科精華,加強物聯網專業教材建設。專業建設中,教材的建設是一個必不可少的環節。早期,由于專業剛剛建立,可以找到的物聯網專業教材較少,各個學校紛紛出版自己的教材,但這些教材良莠不齊。解決方法:一是需要進行一定的分析比較,找到適合本校學生使用、口碑較好的現有教材,并針對本校專業特色和需要適當修改教學模式;二是吸取現有教材優點,在綜合必要教學內容以及物聯網技術研究發展最新成果的基礎上,自主編寫具有本校特色的教材。
(4)貫穿整個教學體系,提高學生實踐與創新能力。物聯網工程專業注重理論與實踐結合,強調工程實踐應用與創新能力的培養。除了以引導式、啟發式、討論式和研究式進行理論教學,還增加了實踐教學的學時數,保證實踐教學四年不斷線,還鼓勵學生積極參加各種科技競賽及科研項目,學以致用,培養興趣,以促進創新型人才培養。綜合實訓以項目案例驅動,促進學生在知識掌握、動手實踐、團隊合作等多方面得到鍛煉。
三、結語
物聯網工程專業是為滿足社會對人才的新需求設立的新專業,培養方案制定得科學、合理、可行是人才培養的重要保證。本專業制定的教學體系在理論課程中既考慮學生出口,包括傳統相關專業的核心內容課程,又有貼近前沿的現代技術的大量課程;實踐環節比例占到22.75%,通過大量的實驗與課程設計使學生動手實踐的能力培養得到加強;全方位的素質培養在科學文化、思想道德、身體等方面都得到了較為充分的體現,使學生在知識、能力、素質各方面協調發展。
參考文獻:
[1]胡忠望.“物聯網工程”新專業課程體系的設計[J].中國電力教育,2010,(22):109-110.
[2]吳功宜.對物聯網工程專業教學體系建設的思考[J].計算機教育,2010,(11):26-29.
關鍵詞:物聯網技術;煤礦安全;應用價值
中圖分類號:F406.8;TD679 文獻標志碼:B 文章編號:1008-0155(2016)07-0030-02
在煤礦的開采當中,安全問題無疑是行業面臨的最大挑戰。因為煤礦開采的環境復雜,而且地質環境綜合也十分復雜,以及不可抗力、錯誤操作等因素的出現,會導致煤礦的安全生產面臨較大的挑戰。但是,伴隨著實踐的不斷深入和科技的不斷進步,在物聯網技術的應用之下,煤礦安全有大幅提升。因為借助物聯網技術,可以對于煤炭的綜合環境進行把控,從而在數據化的整理分析之后,得到科學的計算,從而在此基礎之上進行的決策和設備自動化使得煤礦安全控制能力大大提升。因此,在當下的煤炭安全中,物聯網技術發揮著重要的作用。
1物聯網技術
在物聯網技術的工作過程當中,它主要是由于一些傳感設備通過對于外部信息的把控和解讀,來更進一步的按照原始數據的協定,來進行智能識別,從而實現信息的交流和把控。通過傳感設備之間的互通,在聯網的作用之下進行追蹤定位、數據識別,從而形成一個統一郵寄的網絡體系,使煤礦施工生產過程當中,整個一系列的產業都在物聯網的監控之下通過對于工作當中各個環節的把控,在傳感器和紅外線、攝像頭以及各種感知終端基礎之上,能夠很好地實現數據的整合和信息的互通,這樣,能夠實現數據的交互,從而更好地把控煤礦的各個環節和地點的實際情況。這樣,在全方位的定位和把控煤礦生產的過程當中,更好的實現對于生產操作各個環境的只能把控和嚴格監管,從而提升安全風險控制能力。
2物聯網技術的作用
2.1人員定位
在煤礦的生產過程當中,由于礦區面積較大,在對于一些進入礦井或者限制區域以及一些特殊區域過程當中的工作人員,借助物聯網技術可以對于其進行定位,通過在礦區內設置的信號源和信息分站,對于信息的采集和感應,從而實現對于相關人員的定位,增強地面對于井下的監控能力。
2.2設備點檢管理
借助物聯網技術,可以增強對于設備的有效管理,通過傳感器借助射頻傳遞信息,從而實現閱讀器對于信號波段的良好解碼,然后實現后臺系統的判斷,對于錯誤或者一場的信息能夠明暗的作出判斷。從而實現對于煤礦生產工作當中各個設備之間使用情況和管理的良好把控。
2.3礦井無線通信應用
借助物聯網系統可以將煤礦井下的基站更加有效地結合起來,從而使得無線通信能夠在井下的應用效率更高。而且借助定位系統,也可以使得井下網絡環境能夠在無線環境下更好的應用,借助無線鏈路實現礦區和井下之間的更好通信和信息交換。
3物聯網技術在煤礦安全應用的瓶頸
3.1技術標準不統一
在物聯網發展過程中,由于所有組成的部分都是局部與整體之間的關系。所有物聯網技術的構成當中,傳感、傳輸、應用各個層面會有大量的技術出現,它們由于為了適應不同的井下工作環境和工作量,因此在配置過程當中,自主性較強,甚至一些企業在引進物聯網技術過程當中,不是完整的構建,而是在自身原有設備的基礎之上,進行選擇性的引進,這樣便導致物聯網系統當中沒有統一的技術標準,各種小的物聯網應用獨立存在,這樣,在進行信息的轉化和端口之間的連接過程當中,就會因為沒有形成統一的技術表,從而難以實現信息交互。
3.2成本問題
在物聯網技術的引入和應用過程當中,由于一系列的運作系統和設備較多,這樣便會導致在煤礦的生產當中,成本問題會得到上漲,對于以盈利為目的的一些企業而言,引進全套的物聯網技術不僅需要投入大量的資本,而且在建設過程當中也會消耗工期,因此許多煤礦沒有大規模的應用,另外,電子標簽和讀寫器的成本問題制約著物聯網的推廣。正是在這種大環境之下,物聯網技術沒有從根本上得到切實有效的大規模的應用,成本高的問題難以解決,從根本上制約了物聯網技術在煤礦安全中的應用。
3.3傳輸帶寬流量制約
在井下的煤礦施工環境當中,物聯網技術作用發揮的大小往往依賴于網絡的好壞。網絡情況相當于“木桶效應”當中的短板,而在大多數的煤礦當中,WiFi和3G、4G無線技術的應用普遍不高,數據傳送效率低使得物聯網傳輸的數據帶寬受到制約,不僅僅會影響物聯網系統的工作效率,而且因為受到網速的影響,一些即時數據的傳送也會受到制約,從而使得在影響傳感數據系統的判斷。另外,無線視頻等應用存在傳輸瓶頸問題也會導致監控室不能夠第一時間做出有效的指令判斷,從而影響煤礦安全風險控制。
4物聯網技術在煤炭安全應用的方向
4.1統一技術標準,提高綜合效率
在物聯網技術當中,統一標準,是切實保證其安全生產的關鍵。另外,在功能方面可以看增加物聯網的識別功能,電子現金一卡通對SIM卡進行開發,使職工只需要攜帶手機便可實現食堂消費、洗澡刷卡、無線充值等功能。不僅可以增強職工對于物聯網技術的體驗,也能夠使得系統的作用發揮最大化,在員工生活領域和效率領域得到提升,從而在側面降低企業生產成本。
4.2增加無線監測監控應用
將無線網絡覆蓋的井下的每個巷道及掘進頭和工作面,對井下甲烷、氧氣、二氧化碳、溫度、濕度等環境參數進行監測,通過無線將采集的數據傳輸到井下無線基站,并通過工業以太網,上傳至監控平臺。電機車定位系統在電機車上安裝大功率定位標簽,在巷道三岔口拐彎處安置讀卡器,當車輛通過岔口時,通過紅綠燈指示車輛通行的先后順序,并通過LED牌顯示。
5總結
煤礦安全同物聯網技術的結合應用,實質上是科學技術轉化為生產力的最好體現。雖然當下物聯網技術在煤礦安全當中的應用還有許多值得改進的地方,但是伴隨著在實踐當中的不斷總結,全新科研成果的不斷研究應用,結合實際問題的改進,日后物聯網技術將在煤礦安全中扮演著更加重要的角色,煤礦的安全風險控制能力和綜合管理能力也必然會大幅提升。
參考文獻:
【關鍵詞】物聯網 課程 教學實踐 應用能力
【中圖分類號】G642 【文獻標識碼】A 【文章編號】1006-9682(2012)06-0063-02
一、引 言
物聯網(Internet of Things,IOT)又稱傳感網,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、樓控系統、視頻監控系統和“外在使能”的各種資產、攜帶智能終端的個人與車輛等,通過各種無線或有線的通訊網絡實現互聯互通,從而提供安全可控乃至個性化的實時監控、定位溯源、報警聯動、遠程控制、安全防范等管理和服務功能,實現任何智能物體間的“管、控、營”一體化。物聯網是繼計算機、互聯網和移動通信之后的又一次信息產業的革命性發展。目前物聯網被正式列為國家重點發展的戰略性新興產業之一。物聯網產業具有產業鏈長、涉及多個產業群的特點,其應用范圍幾乎覆蓋了各行各業。并且隨著科學技術的不斷發展,物聯網技術將催生新的產業,形成新的經濟增長點,其發展前景十分可觀。鑒于此,2010年8月,教育部審批通過了35所高校獲批開設物聯網相關專業,新設專業將自2011年開始招生。在2011年,又有27所高校設置的“物聯網”專業通過了教育部的審批。
二、教學實踐與教學方法的初步探索
筆者所在的大學還未申報物聯網專業,但與物聯網技術相關的支撐專業門類比較齊全,如信息與通信工程、電子科學技術、計算機科學與技術、控制工程及測控技術及儀器等專業。基于此,筆者在2011年連續兩個學期開設了物聯網技術導論的公選課,學生選課非常踴躍,170人的選課規模每次都爆滿,從這可以看出當前本科生對物聯網等新生技術具有非常強的學習欲望。針對物聯網技術的特點,在現有教學技術的基礎上,對教學方案進行了初步探索。
1.合理選擇教材
筆者結合選課學生的特點:不僅有理工科學生,還有社會科學類學生,選擇了周洪波博士所編寫的《物聯網技術、應用、標準和商業模式》一書。此書以通俗易懂的方式,指導學生了解物聯網世界,且不需要較強的專業背景,適應不同專業的學生。
2.嚴格修訂教學大綱,合理安排教學內容。
教學大綱不僅是進行教學內容及進度的依據,也是考試考查的依據,更是教學質量評估的依據。一個好的教學大綱,非常有利于教學質量的提高。在教學內容上,首先講述物聯網產業的發展與機遇,讓同學們明白物聯網技術無論是在經濟、生活以及國家戰略上都有非常重要的前景。讓同學們掌握互聯網、物聯網以及它們的區別與聯系,并了解基于四大技術的物聯網支柱產業群,分別為RFID從業人員、傳感網從業人員、M2M人群以及工業信息化人群;其次,著重講述物聯網產業鏈,即Device、Connect以及Manage(DCM)三層系統,或者也可稱之為感知層、網絡層和應用層。讓學生了解物聯網的通訊與連接,包括短距離無線通訊技術、長距離無線通訊技術、短距離有線通訊技術和長距離有線通訊技術。在物聯網應用方面,通過物聯網在城市市政管理、農業園林、醫療保健、智能樓宇和交通運輸等方面和同學們進行交流和探討。并通過介紹各種傳感器的原理與技術,讓同學們對整個物聯網系統有更進一步的了解。
3.教學方法和教學互動
物聯網是個實用性很強、發展前景很廣的技術。將來物聯網會發展到什么程度,對人類的科技和生活會產生什么影響,都是一個未知數。因而在教學過程中,筆者非常注意和學生互動,讓同學們發揮自己的想象力,盡量去描繪50年,甚至100年后因物聯網的存在,人們的生活所發生的翻天覆地的變化。在上課過程中,筆者既有講述的環節,有和學生互動的環節,更有讓學生分組討論的環節。筆者希望此課程是個開放的課程,學生不僅能學到知識,更能發揮自己的主觀能動性。同時,通過運用多媒體等途徑來呈現物聯網所存在的問題和發展前景,請同學們利用已有知識,并發揮自己的想象嘗試提出解決方案,設置懸念,然后抓住重點、熱點作深入分析,最后上升為理論知識。從而使課程生動形象,對錯分明,環環相扣,印象深刻,氣氛活躍。當然,這種講課方式有一個前提,那就是建立在師生間平等、相互理解的基礎上。這種授課方式,就是師生間的相互溝通,實現這種溝通,理解是基礎,也即心靈交融,才能實現交往、溝通。
4.考核方式
為了適應物聯網技術應用型人才培養目標的要求,筆者在考核方式上突出強調學生對物聯網技術的基本概念掌握和發展前景設想,同時考查學生的論文寫作能力,從而實現對學習過程的督促與考核,客觀完整地評價學生的學習效果。在考核的評價標準上學生的成績由學生上課過程中的討論報告、出勤率和最終課程論文三個部分組成。其中討論報告占20%,出勤率占20%,最終課程論文占60%。這種考核方式既能讓學生進一步了解物聯網技術,又能發揮學生的想象力和主動性,并能讓學生初步掌握科技論文的寫作格式和寫作方法。
三、結束語
物聯網是一個新興的產業和技術,筆者依據物聯網專業的特點,結合我校應用型人才的培養目標,從物聯網專業設置的現狀、教學內容、教學方法和考核方式等方面進行了初步的探討。經過幾個學期的教學探索,摸清了教學規律,優化了教學過程,改進了教學方法,使學生具有合理的知識結構,理論與實踐相結合,從而具有解決實際問題的能力、開放的思維和協作能力,能夠暢想未來,把握經濟、社會和科學發展的大趨勢,以適應社會經濟和本科生教育信息化發展的需要,成為能夠適應21世紀新挑戰的復合型高端人才。
參考文獻
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【關鍵詞】 物聯網 信息 技術 應用 分析
從本質上來說,物聯網是將所有與社會大眾日常生活及工作相關的物品,在傳感設備或是射頻識別技術的支持下,與互聯網網絡加以有效連接,其連接的對象是“物體”,能夠實現針對對象識別與管理的智能化發展,綜合優勢顯著。
1 物聯網中的關鍵技術分析
物聯網從本質上來說屬于信息網絡系統的一種表現形式,其最為顯著的特點在于:在感知信息的過程當中通過對傳感標識器的合理應用,實現了信息感知的智能性,在實踐應用中能夠為人、物、自然的有效溝通與交流建立關鍵紐帶,在現代科學技術的發展中有著至關重要的意義。具體技術體現在以下幾個方面。
(1)傳感器技術:物聯網中的“聯”體現在傳感網、通信網以及因特網這三者之間的有效融合,建立在智能傳感網技術這一中心之上,確保三者之間各關健信息的安全與可靠傳遞。在現代社會的發展過程當中,傳感網發揮著連接現實世界、物理世界以及數字世界的重要職能。通過對傳感器技術的合理應用,能夠借助于對微型傳感器設備的高效利用,實現對各相關信息的有效感知與處理。在傳感器技術的應用過程當中,相關信息能夠在嵌入式系統操作平臺當中進行綜合處理,并借助于無線通信網絡的支持效能,將這部分已屬于感知狀態的信息傳輸至用戶終端內部,達到提高計算覆蓋性的重要目的。需要特別注意的一點是:為最大限度的保障傳感器技術的應用有效性,需要做好對網絡節點的處理工作。在配備傳感、處理、通信等相關工作單元的基礎之上,實現對信息的有效采集、融合以及傳遞。實踐證實:傳感器技術的應用具備低成本、低功耗等特點,在物聯網體系發展中占據著至關重要的一席,因而備受關注。
(2)射頻識別技術:在物聯網技術發展體系當中,射頻識別技術最為顯著的特點在于:其對于信號數據的識別不但實現了自動化,同時也實現了建立在非接觸模式下的識別。在當前技術條件支持下,射頻識別系統主要有閱讀器設備以及電子標簽設施這兩個方面所構成。電子標簽當中覆蓋有與物體信息相對應的數據,能夠較好的附著于物體內部,相對于傳統意義上的條形碼模式而言,電子標簽能夠更好的針對物體進行動態性跟蹤與定位,同時在有效提高了標簽數據的讀取距離,借助于密碼保護的方式提高了數據存取的安全性與隱私性。
(3)地理信息系統技術:物聯網作為物理基礎的關鍵項目,需要通過傳感器定位以及動態信息空間定位的方式,確保其上述職能能夠得到充分發揮。在此過程當中,地理信息系統主要負責為物聯網實現地理基礎職能提供最為關鍵的空間支持,同時兼顧對關鍵數據信息的處理、分析以及建模。特別是在“智慧地球”項目建設不斷發展的過程當中,地理信息系統中的地圖服務功能自常規意義上的二維顯示發展成為三維顯示,并在服務對象方面做出了擴大,實現了空間信息與非空間信息的高效聯動,由此而產生的綜合效益及其優勢極為顯著。
2 物聯網技術的應用分析
在全球經濟一體化進程不斷加劇以及信息產業建設進程持續發展的過程當中,國內外大量行業與領域均展開了對物聯網技術的研究與應用力度,在物聯網技術理論研究不斷更新的同時,其實踐應用也呈現出了蓬勃的發展趨勢。對于我國而言,現階段,物聯網技術在物流行業、交通運輸行業、農業等相關領域均得到了廣泛應用,且取得了極為顯著的成效。具體可歸納為以下幾個方面。
(1)物聯網技術在物流領域中的應用:物流行業通過對物聯網技術的應用,能夠實現整個信息化操作平臺的集成性與智能性發展,能夠在物流作業當中,針對物流包裹進行統一的編碼處理,并為其對應相關的電子標簽,提供相關電子數據信息,確保能夠在包裹的物流傳輸過程中,對其進行有效且動態的監控,并將監控數據及時反映至消費者面前,從而達到提高物流傳輸及服務質量的目的。
(2)物聯網技術在交通運輸領域中的應用:物聯網技術在交通運輸領域中的應用可提高對交通信息的采集質量。在有效的采集區域當中,可通過對傳感器設備的合理應用,將行使至有效采集區域內部車輛的行使速度、行使狀態信息加以有效收集,并傳輸至中心處理平臺當中,為交通運輸行業相關工作部門對車輛行使的管理提供必要的數據支持。與此同時,還可將射頻識別系統應用于車輛當中,實現車輛與其電子身份標識之間的有效對應,提高對車輛的監督管理力度。
(3)物聯網技術在農業領域中的應用:農業產品要想實現智能化的發展與管理,就需要加大對于物聯網技術的合理應用。借助于無線傳輸信號,實現對農作物生長相關數據的有效傳輸,通過對遠程控制功能的應用,及時調整相關參數,為農作物的生長提供一個穩健的環境條件,達到提高農作物質量與產量的目的。
3 結語
現階段發展相對較為深入與成熟的物聯網技術包括傳感器技術、射頻識別技術以及地理信息系統技術,將其應用物流領域、交通運輸領域以及農業領域等均可起到顯著的效果。本文試針對以上相關問題做詳細分析與說明,希望引起關注。
參考文獻:
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一 物聯網應用技術專業培養目標
物聯網應用技術專業秉承厚基礎、重實踐、求創新的育人理念,在堅持全面發展的同時兼顧個性發展,培養具有良好的職業道德和敬業精神,掌握物聯網應用技術的基本理論知識和基本技能,接受校企合作實踐項目訓練,具備一定的物聯網綜合應用能力,能在物聯網技術應用的相關行業和領域中從事物聯網應用技術建設、管理、維護及方案設計的高素質技能型專門人才。特別是針對物流企業,培養物聯網技術與物流企業進行產業對接時,所急需的掌握智能物流等相關專業知識的高級專門技術人才。
二 物聯網應用技術專業人才素質和能力要求
物聯網應用技術專業畢業生可在各行業、企業從事物聯網系統開發、系統集成、測試、銷售及物聯網產品技術支持等工作。
1.素質要求
第一,思想政治素質。具有正確的世界觀、人生觀和價值觀;踐行社會主義榮辱觀;具有愛國主義精神;具有責任心和社會責任感;具有法律意識。
第二,文化技術素質。具有合理的知識結構和一定的知識儲備;具有不斷更新知識和自我完善的能力;具有持續學習和終身學習的能力;具有一定的創新意識、創新精神及創新能力;具有一定的人文和藝術修養;具有良好的人際溝通能力。
第三,專業素質。了解物流企業基本的運營知識,掌握從事物聯網產品集成、物聯網平臺運營、物聯網技術支持、物聯網產品營銷與策劃等工作所必需的專業知識;具有一定的工程意識和效益意識;具有一定的市場營銷能力。
第四,職業素質。具有良好的職業道德與職業操守;具備較強的組織觀念和團隊意識。
第五,身心素質。具有健康的體魄和良好的身體素質;擁有積極的人生態度和良好的心理調節能力。
2.能力要求
第一,職業基礎能力。良好的溝通表達能力;無線網絡基礎知識應用和常見故障的處理能力;單片機基本知識的理解能力;數據庫操作系統的基本操作能力;基本的程序設計能力;基本的市場營銷和策劃能力;常用辦公軟件、工具軟件的使用能力,利用Office進行項目開發文檔的整理(Word)、報告的演示(PPT)、表格的繪制與數據的處理(Excel)的能力,利用Visio繪制流程圖的能力;閱讀并正確理解需求分析報告和項目建設方案的能力;閱讀本專業相關英語技術文獻、資料的能力;熟練查閱各種資料,并加以整理、分析與處理,進行文檔管理的能力;通過系統幫助、網絡搜索、專業書籍等途徑獲取本專業幫助的能力。
第二,專業核心能力。傳感器、RFID、二維碼等感知設備的識別和集成能力;ZigBee、WiFi、藍牙等無線網絡的配置與維護能力;物聯網應用層開發、物聯網平臺的運營能力;智能物流平臺設計與維護能力;智能設備平臺的認知與維護能力;物聯網-ERP集成技術應用能力。
第三,其他能力。分析問題與解決問題的能力;應用知識能力;創新能力;工程實踐能力;人員管理、時間管理、技術管理、流程管理等能力;組織管理能力。
三 物聯網課程體系構建
為了強化物聯網基礎教育,突出物聯網應用技術專業實踐能力的培養,對應用技術型專業培養模式進行改革和調整,將課程體系分為公共基礎課、專業基礎課、專業核心課和實踐教學課等4個階段,如下圖所示。通過改革和優化培養方案,強化物聯網理論教學、網絡物聯網工程實驗教學以及特色網絡課教學,建立了適應物聯網時代技術發展的整套課程體系。課程設置以能力為本位,依據課程間的關聯循序漸進地培養職業能力。
1.主要課程設置
第一,公共基礎課程。公共基礎類課程是高等學校各專業學生必修的課程,課程體系將公共基礎課程劃分為三類,其中通識教育類課程包括體育、英語、思想政治概論、大學生素養等課程;公共基礎類課程包括計算數學、概率論與數理統計、信息技術基礎等課程;職業教育類課程包括入學教育、職業生涯規劃、職業道德等。
第二,專業基礎課程。本階段主課程有C語言程序設計、電子技術基礎、通訊基礎、數據庫技術、計算機網絡基礎等課程。
第三,專業核心課程。根據物聯網的三個層次(感知層、傳輸層、應用層),本階段主要課程有傳感器設計基礎、RFID技術及應用、嵌入式系統開發、物聯網組網技術、網絡設備配置與管理、智能家居應用技術、制造業ERP技術應用、物聯網系統集成等課程。
第四,實踐教學課程。主要實踐教學和主要專業實驗為:行業認知實踐、職業規劃實踐、C語言程序設計實驗、條碼應用實踐、數據庫設計實驗、無線傳感器網絡設計實驗、RFID系統設計實驗、嵌入式系統開發實驗、C# Windows編程實驗、單片機與傳感器結點實驗、物流與ERP實驗、物聯網綜合應用設計與實現、畢業實踐和畢業設計等。
2.主要實踐性教學環節
第一,行業認知實踐。第1學期安排一周時間開展行業認知實踐。學生通過聽取物聯網技術發展報告,了解行業背景和發展狀況;通過走訪考察物聯網企業,了解崗位職業需求以及崗位技能與素質要求;通過專業教師對本專業課程體系的介紹,明確學習目標及就業取向,增強學生對專業的認同感和使命感。學生參加行業認知實踐必須做好相應的記錄,寫出相應的實踐報告,報告應包括行業認知、自我評估和職業定位等。
第三,職業規劃實踐 。第3學期安排一周時間開展職業規劃實踐。人才測評專家將學生的職業發展預測、學生的社會活動、學生自我評價、教師對學生評價、職業素質綜合評分、專業課成績、基礎課成績等原始數據與勝任特征模型的動機、特質、自我認識、社會角色、技能、知識等層次進行匹配,給出職業素質評分報告和職業生涯規劃建議,學生根據評分報告和建議完成職業規劃報告。
四 物聯網應用技術專業實踐教學設計
1.專項實踐設計
第一,程序設計實踐。在第1學期的教學周內,單獨利用一周時間開設程序設計實踐。本設計實踐是程序設計基礎課程的重要組成部分。通過本設計實踐,學生能更進一步理解C語言程序設計方法,在編程實現時要保持良好的程序設計風格,對程序設計風格在軟件設計中的重要作用有進一步的認識。根據程序設計實踐完成情況進行考核,并結合設計報告對學生進行等級評定。
第二,數據結構實踐。在第2學期的教學周內,單獨利用一周時間開設數據結構實踐。要求學生利用掌握的數據結構知識,對各種典型的算法問題進行編程、調試,并分析其時間復雜度與空間復雜度,理解設計選型對軟件性能的重要性,撰寫設計報告。
第三,電子技術設計實踐。在第3學期的教學周內,單獨利用一周時間開設電子技術設計實踐。要求學生運用所學的電子技術知識,針對具體的實際問題或任務,全面地分析和設計出解決該問題的實施方案,最后完成電路的制作和測試。根據學生提交的設計報告和圖紙進行考核。
第四,設計實踐。基于Web的數據庫設計實踐,在第4學期的教學周內,單獨利用一周時間開設基于Web的數據庫設計實踐。要求學生能夠利用服務器端和客戶端腳本進行網絡數據庫編程,掌握利用.Net平臺進行網絡數據庫系統的設計能力。根據學生的完成情況和設計報告進行考核。
第五,無線傳感器網絡設計實踐。利用一周時間開設無線傳感器網絡設計實踐。要求學生運用所學知識,結合C51RF-WSN平臺,選擇合適的器件與模塊來設計常用的無線傳感器網絡解決方案。根據學生的完成情況和設計報告進行考核。
2.綜合系統設計實踐
第一,RFID系統設計實踐。在第5學期的教學周內,單獨利用一周時間開設RFID系統設計實踐。要求學生利用所學的RFID技術實現短距離通信,設計具有寫卡與讀卡功能的單片機、無源應答器和閱讀器,完成設計報告。根據學生的完成情況和設計報告進行考核。
第二,小型物聯網綜合設計與實現。在第6學期的教學周內,單獨利用一周時間開設小型物聯網綜合設計實踐。要求學生利用IEEE802.15.4標準和ZigBee協議,將無線傳感器網絡和RFID技術結合起來組建簡單的物聯網并實現相關應用,完成設計報告。根據學生的完成情況和設計報告進行考核。
3.畢業實踐與畢業設計
第一,畢業實踐。第5~6學期安排18周的畢業實踐。實踐的形式包括企業考察與調研、參與短期項目開發、到企業進行頂崗鍛煉等。學生實踐結束后,寫出實踐報告或總結,指導教師根據學生實習情況對實踐進行評定。
第二,畢業設計。畢業設計是工程項目和教學緊密結合的實踐環節。學生畢業設計題目可以源于教師科研項目、物聯網公司、電信運營商的工程項目以及其他來源。學生必須通過論文選題、資料收集、開題答辯、系統設計、論文撰寫、論文答辯等環節。
物聯網應用技術專業是面向國家戰略性新興產業發展需要而設置的新專業,物聯網應用技術專業學生是物聯網產業人才的重要來源,核心能力對他們整個職業生涯來說起著至關重要的作用。物聯網專業學生核心能力的培養必須以多渠道、多角度滲透式進入所有課程,貫穿于教育教學的全過程,最終培養和訓練學生的職業核心能力。物聯網課程從根本上強化了網絡教學的先進性和實踐性,為培養具有網絡應用能力、工程實踐能力和創新能力的計算機特色人才提供了條件。
參考文獻
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關鍵詞:平安城市;物聯網;云計算;城市聯網監控系統
中圖分類號:TP277 文獻標識碼:A 文章編號:1007-9599 (2012) 11-0000-02
一、引言
“平安城市”的主體是利用現代信息通信技術,加強城市安全防范能力,加快城市安全系統建設,建設平安城市、和諧社會。“平安城市”包括社會治安管理外,還包括城市交通狀況和城市消防服務,以及各種人為災害(包括恐怖襲擊、威脅城市安全的重大火災、安全生產事故、環境污染等)和自然災害的預警和處警等內容;因此“平安城市”不僅需要滿足治安管理、城市管理、交通管理、應急指揮等需求,而且還要兼顧災難事故預警、安全生產監控等方面的監控需求,同時還要考慮其他部門的信息系統聯動,是一個特大型、綜合性非常強的管理系統。
二、物聯網技術現狀及趨勢分析
物聯網(英文:Internet of Things),國內外公認為是MIT Auto-ID中心Ashton教授于1999年在研究RFID時,最早提出來的。2005年,國際電信聯盟同名報告,至此物聯網的概念與范圍發生了巨大的變化,而且去覆蓋范圍也有了很大的拓展。
筆者認為,物聯網就是通過信息傳感設備,并按照一定的約定協議,將物品與網絡連接在一起,進行數據信息交換或通訊,從而實現其智能化的識別、跟蹤、定位、監控以及管理等,它實際上就是一種網絡系統。它是在互聯網基礎上延伸和擴展的網絡。文獻[1]簡要介紹了物聯網在國外的發展狀況,在一定程度上可以給我國的物聯網的發展提供參考。[7]介紹了歐洲未來的對于物聯網的發展規劃。[2]主要介紹了物聯網在本行業(煙草行業)中的應用,由此可見,國內物聯網的應用和推廣已經初見成效。從實踐來看,國內的物聯網技術在公安、電力、物流、交通、醫療以及環保等領域也得到了廣泛的應用,而且其應用模式也正在趨于成熟。公安領域:視頻監控與周界的防入侵應用,業已取得了良好的效果;電力行業:遠程抄表與輸變電監測應用,正在逐步的實現拓展;交通領域:路網的監測、通行車輛的管理與調度應用,正發揮著積極的作用;物流領域:物品倉儲、監測應用、物流推廣等應用廣泛;醫療領域:個人健康方面的監護、遠程醫療應用,已經日趨成熟。同時,物聯網還在環境的監測、基礎設施的監控、建筑結構的節能以及食品藥品的溯源方面,取得了廣泛的應用[3]。關于物聯網技術的進展和應用可以參看文獻[4]工信部的《物聯網“十二五”發展規劃》中明確規定了物聯網技術的發展目標,即到2015年,國內要在該項核心技術的研發、產業化生產、關鍵標準的研究制定、相關產業鏈條的建立完善以及重大應用示范推廣方面取得了顯著的成效,并初步形成了一種創新驅動、協同發展、應用牽引和安全控制的發展格局[4]。從應用規模和發展水平上來看,也有了顯著的提升,尤其是在社會經濟的發展領域應用領域。從實踐來看,重點行業與重點領域的應用水平有了明顯的提高,并形成了較為成熟、能夠可持續發展的眾多運營模式,比如智能工業、智能物流、智能農業、智能交通、智能環保、智能電網、智能安防、智能家居以及智能醫療等領域,完成一批應用示范工程,力爭實現規模化應用。
三、物聯網技術在平安城市中的應用意義
利用物聯網技術承建平安城市建設“智慧型平安城市”,這是平安城市實現由數字化向著更高層次發展的重要表現,其核心在于堅持以人為本,并利用智能化的運行理念,通過物聯網和云計算信息技術,全面感知當前城市的運行狀態。通過物聯網技術,可以提高對諸多實體系統整體上的優化與掌控、并實現信息虛擬空間與物理空間的同步運行;通過大量的信息數據收集與存儲分析,可以深入的挖掘系統之間的各種聯系,從而發現其運行規律,為更還的實現智慧決策與行動提供有效的技術支撐;達到提高城市治安和市民生活質量的目標。
“智慧型的平安城市”結合著物聯網技術向著更為智慧化的方向發展,能夠更透徹地感知平安的內涵,從而實現互聯、互通以及更深入的智能化。
更透徹的感知:通過前端鋪設的敏感度更高的傳感器(如高清攝像機),精確感知現場細節;通過增加傳感器及利用一些可以隨時、隨地進行感知、捕獲、測量以及傳遞信息的相關設備、系統和流程,并廣泛的感知現場。
更全面的互聯互通:互聯互通是指通過各種形式的高速、高帶寬通信網絡,將由眾多信息中收集、儲存分散的信息數據相互連接,并進行資源共享。通過這一途徑,可以更好的對治安業務狀況實時監控,并從全局出發進行形勢分析,從而可以實時解決現存的問題,使得工作和任務可以通過多方協作來得以遠程完成,從而提高系統運作效率。
更深入的實現智能化:利用當前最先進的技術,可以獲取相對比較智能的洞察,并在此基礎上付諸于實踐,從而創造出新的價值。所謂智能化,主要是指應當深入的進行數據收集,并獲取更為新穎、全面而系統的洞察,以解決特定的問題。通過這一活動,可以有效的使用比較先進技術,比如數據分析工具、科學模型以及功能比較強大的運算系統,從而可以有效的進行復雜數據分析、計算、匯總和處理,以便實現海量跨地域、跨行業或者跨職能部門數據信息的整合和優化。在這一基礎之上,將特定知識應用于特定行業、特定場景以及特定解決方案,以有效的支持決策及行動。
四、智能型的平安城市的物聯網架構
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。