時間:2023-10-09 10:59:43
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篇物聯網應用技術的認識,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。
設施農業屬于高投入、高產出,資金、技術、勞動力密集型產業,是北京都市型現代農業的主要產業形態。近年來,蓬勃發展的農業物聯網技術對北京設施農業的發展,尤其是確保“首都菜籃子”的高效、安全供給起到了關鍵作用,對豐富北京市淡季農產品供應、發展高效農業、增加農民收入等都起到了重要作用。
北京市農業局相關負責人坦言,過去北京設施蔬菜生產以人力為主,勞動強度大,溫室年平均用時達3600 h/667m2以上,人均管理面積僅相當于日本的1/3、西歐的1/5和美國的1/10。蔬菜病蟲害防治仍主要依賴化學農藥防治,廣大農戶對病蟲害發生規律及防治技術認識不夠,盲目用藥現象比較突出。
但是,農業物聯網技術的應用促成了上述問題的解決。實時自動采集溫室內環境參數和生物信息參數,通過物聯網智能灌溉控制系統進行灌溉控制;通過智能化施藥系統,提高藥液的附著,減少損失和污染;通過智能施肥系統,實現水肥一體精準施入,提高肥料利用率,實現對土壤水分的精確控制……這便是農業物聯網技術在北京夏黎城設施農業生產合作社的應用,這里也是北京市設施農業物聯網應用示范工程核心區示范基地之一。
北京市設施農業物聯網應用示范工程以設施蔬菜生產綜合管理與病蟲害防控為切入點,集中示范應用了一批具有自主知識產權的物聯網技術產品,初步建設了5000 畝(333 公頃)設施農業物聯網技術核心應用示范區、兩萬畝直接帶動示范區和5 萬畝(3333 公頃)輻射帶動區,建設了基地、市兩級設施農業物聯網應用服務體系。設施農業物聯網應用示范項目的實施,為京郊設施農業生產基地帶來了可觀的效益。
據測算,通過物聯網技術的應用,核心示范區蔬菜產量平均提高約10%,5000 畝(333 公頃)核心區基地每年增收1600 萬元以上,節約投入人工成本1250 萬元,肥、水、藥等節支顯著。
在病蟲害防治方面,項目實施后可實現早期預警,通過配套的防控技術與系統支持,實現事前防治,對病蟲害的防治由被動治療轉為主動預防,大量減少農藥的使用次數與使用量,用藥效果顯著。與常規防治相比,在防治效果差異不顯著的情況下,一個生長季可以節省用藥3 次以上,核心基地平均可以減少農藥使用量50%以上,5000 畝(333 公頃)核心基地約減少投入300萬元左右。
項目的成效還體現在,通過兩年的摸索,已經初步制定了較為全面的體系化的設施農業物聯網應用技術標準規范,通過與電信運營商、農產品生產流通企業等合作,在可持續投入與運營方面進行了初步嘗試,在探索建立符合我國國情的、可持續發揮作用的設施農業物聯網應用技術體系和模式方面邁出了堅實的步伐。
來源:中國網
【關鍵詞】物聯網;體系結構;技術體系結構;應用
1 物聯網概述
1.1 物聯網定義
1)物聯網(INTERNET OF THINGS)這一概念最早于1999年由麻省理工學院Auto-ID研究中心提出。它是指利用產品電子代碼EPC、射頻識別技術,通過網絡實現在任何時候、任何地點對任何物品的識別和管理,即物品的互聯互通。
2)國際電信聯盟的定義,2005年11月,國際電信聯盟在信息社會世界峰會上對物聯網的定義是主要解決物品到物品,人到物品,人到人間的互聯。
3)歐洲智能系統集成技術平臺(EPoSS)的定義,2008年5月EPoSS對物聯網的定義是由具有標識、虛擬個性的物理/對象組成的網絡,這些標識和個性等信息在智能空間使用智慧的接口與用戶、社會和環境進行通信。
4)2010年我國政府工作報告中的定義是物聯網是通過傳感設備按照約定的協議,把各種網絡連接起來,進行信息交換和通信,以實現智能化識別、定位、跟蹤、監控和管理的一種網絡。
總的來說物聯網的定義,從狹義上是指連接物品到物品的網絡,實現物品的智能化識別和管理;廣義上可以看做是信息空間與物理空間的融合,將一切事物數字化、網絡化,在物品之間、物品與人之間、人與現實環境之間實現高效的信息交換方式。[1]
1.2 物聯網的特征
物聯網的基本特征可以概括為全面感知、可靠傳送和智能處理。全面感知即利用射頻識別、二維碼、傳感器等感知、捕獲、測量技術,隨時隨地對物體進行信息采集和獲取。可靠傳送是指通過將物體接入信息網絡,依托各種通信網絡,隨時隨地進行可靠的信息交互和共享。智能處理是指利用各種智能計算技術,對海量的感知數據和信息進行分析并處理,實現智能化的決策和控制。[2]
物聯網與互聯網相比,有如下主要特征:海量信息,接入設備繁雜,網絡架構繁雜,網絡管理資質,智能物物互聯,物理安全威脅,能量獲取多樣;設備制造的小型微型化。
1.3 物聯網與“智慧地球”
2009年IBM提出“智慧地球”這一概念。智慧地球戰略的主要內容是吧新一代IT技術充分運用在各行業之中,通過互聯網形成“物聯網”,而后通過超級計算機和云計算將物聯網整合起來,人類能以更加精細和動態的方式管理生產和生活,從而達到“全球智慧”狀態,最終形成“互聯網+物聯網=智慧地球”。
2 物聯網體系結構
2.1 物聯網系統結構
國內許多專家學者將物聯網系統劃分為三個層次:感知層、網絡層、應用層。
1)感知層。感知層是物聯網架構的基礎層面,主要是完成信息采集并將采集到的數據上傳的目的。感知層把所有物品通過一維/二維條碼、射頻識別、傳感器、紅外線感應器、全球定位系統等信息傳感裝置自動采集到與物品相關的信息,并傳送到上位端,完成傳輸到互聯網前的準備工作。比如,粘貼在設備上的RFID標簽和用來識別采集RFID信息的識讀器就屬于該層。
2)網絡層。該層在整個物聯網架構中起著承上啟下的作用,是物聯網中不可或缺的架構組成部分。它是搭建物聯網的網絡平臺,建立在現有的移動通信網、互聯網和其他專網的基礎上,通過各種接入設備與上述網絡相聯。如手機付費系統中由刷卡設備將內置手機的RFID信息采集上傳到互聯網,網絡層完成后臺鑒權認證并從銀行網絡劃賬。
3)應用層。該層是利用經過分析處理的數據,為用戶提供豐富的特定服務,以實現智能化識別、定位、跟蹤、監控和管理。比如,通過感應器感應到某個物理觸發信息,然后按設定通過網絡完成一系列動作。
2.2 物聯網的技術體系結構
物聯網技術涉及多個領域,這些技術在不同的行業具有不同的應用需求和技術形態。在這個技術體系中,物聯網的技術構成概括起來有以下五個方面:[3]
1)感知技術。指能夠用于物聯網底層感知信息的技術。通過它可以感知溫度、壓力、位移、加速、震動、聲音、光線、位置及污染等。感知技術包括RFID技術、傳感器技術、機器人智能感知技術、遙測遙感技術、現場總線技術、IC卡與條形碼技術、信息融合與協同信息處理技術、多媒體技術和中間件技術、GPS定位技術、納米嵌入技術等。
2)網絡傳輸技術。指能夠匯聚感知數據,并實現物聯網數據傳輸的技術,它包括各種專網技術、異構網融合技術、M2M無線接入、遠程控制技術、互聯網技術、地面無線出阿叔技術以及衛星通信技術。
3)支撐技術。指用于物聯網數據處理和利用的技術,它包括云計算與高性能計算技術、智能技術、數據庫與數據挖掘技術、GPS技術、公共中間件技術等,對感知到的信息進行語意的理解、推理和決策。
4)應用技術。指用于直接支持物聯網應用系統運行的技術,它包括物聯網信息共享交換平臺技術、物聯網數據存儲技術以及各種行業物聯網應用技術與應用系統等。
5)公共技術。指感知、傳輸、支撐和應用等四層都需要的技術,它包括標識解析、安全技術、應用管理技術和網絡管理技術。
3 物聯網應用
國外對物聯網的研發、主要應用集中在美、歐、日、韓等少數國家。最初的研發方向主要是條形碼、RFID 等技術在商業零售、物流領域應用。隨著RFID、傳感器技術、近程通信以及計算技術等的發展,近年來其研發、應用開始拓展到食品安全、農業生產和流通、校園管理、環境監測、生物醫療、智能基礎設施等眾多領域。[4]下面主要介紹在食品安全、農業生產、校園安全方面的應用。
3.1 物聯網在食品安全方面的應用
物聯網技術的迅猛發展在應對食品安全問題方面起到了關鍵作用。通RFID等物聯網技術,可以實現對物品位置的跟蹤、原料溯源、庫存盤點、出入庫等信息化流程,尤其是可以實現對物理的全程監控。
3.2 物聯網在農業方面的應用
1)在農田、果園等大規模生產方面。通過在農業園區安裝生態信息無線傳感器和其他智能控制系統,可對整個園區的生態環境進行檢測,從而及時掌握影響園區環境的一些參數,并根據參數變化,適時調侃灌溉系統、保溫系統等基礎設施,確保農作物有最好的生長環境,以提高產量并保證質量。
2)在農業信息傳送方面。對于農業發展領域,天氣預報是農戶最關心的信息之一,此外還可以包括施肥選擇、從種子遴選到病蟲害防治、從幼苗培育到收割入庫等方面的信息都可以通過物聯網及時傳遞。
3.3 物聯網在校園管理方面的應用
數字校園的建立,使“一卡通”在學校得到了廣泛的應用。隨著物聯網的進一步普及,校園管理的需求有了更多的變化。校園物聯網主要是在傳統校園信息化的基礎上,一信息網絡為依托,利用數值化手段借助物聯網技術對校園環境、資源、活動等各個方面和環節進行綜合管理,運用豐富的軟件信息系統,高效、便捷地實現學校的教學、科研、管理和服務等活動的全過程。
物聯網的發展面臨巨大的機遇也面臨著挑戰,首先是技術標準化問題,其次是數據和隱私的保護問題。但隨著網絡技術、傳感技術、數據庫技術、云計算、移動計算等技術的發展,智慧城市、智慧地球必將成為現實。
【參考文獻】
[1]張毅,等物聯網綜述[J].數字通信,2010(8).
[2]馬靜.物聯網基礎教程[M].清華大學出版社,2012,12.
1人工智能技術
以上論證說明:人工智能技術可以在人類隱性智慧定義的工作框架內模擬人類顯性智慧(人類智能)生成知識,創建主客雙贏的策略解決各種復雜問題。而這是現今其他各類技術做不到的。不過,由于在人工智能系統工作的基本過程中,(1)中客觀存在各種不確定性,人類給定的知識未必能夠理想地體現客觀規律,也未必能夠完全滿足求解問題的需要,(2)中人類預設的求解目標也不見得完全合理,(3)中人工智能系統各個環節必然存在各種不理想性。因此,人工智能系統對人類顯性智慧能力的模擬不可能完全到位,人工智能系統提供的問題解答也有可能不如人類自己求出的解答。換言之,人工智能系統所模擬的人類顯性智慧能力,原則上不可能超過人類自己的顯性智慧能力。如果說人工智能系統確實也有超人的地方,那主要是它的工作速度、工作精度、持久能力等因素,而不可能是顯性智慧中的智慧品質。至于一些人所宣傳的機器超越人類甚至機器淘汰人類的說法,是沒有根據的。無論是人工智能系統,還是其他各種機器系統,它們共同的問題之一是:機器沒有生命,沒有目的,不可能自主發現應當解決的實際問題,不可能自主形成機器的智慧,尤其不可能無中生有地形成超越人類和淘汰人類的荒唐愿望,因此更不可能產生淘汰人類或滅絕人類的行為。
2人工智能與信息技術的關系
圖2的人工智能系統模型表明,完整的人工智能技術系統必須具有如下環節:信息獲取(感知)、信息傳遞(通信)、信息處理(計算)、知識生成(認知)、策略創建(決策)、策略執行(控制)以及反饋學習優化等基本技術系統,這正像“人”這個智能系統必須具有感覺器官(信息獲取)、傳輸神經系統(信息傳遞)、思維器官(信息處理、知識生成、策略創建)以及執行器官(策略執行)。 其中傳感(感受信息)、通信(傳遞信息)、計算(處理信息)、控制(執行信息)等技術屬于信息技術。可見,人工智能系統是一個全局整體,其中包含著傳感、通信、計算、控制等信息技術環節;這正像人這個智能系統是一個全局整體,其中包含感覺器官、傳輸神經、丘腦和執行器官這些信息器官。如果把人工智能系統稱為完整的人工智能系統,而把其中的知識生成和策略創建稱為核心人工智能系統,那么,則有:完整的人工智能系統=核心人工智能系統+信息技術系統其中,核心人工智能系統處于完整人工智能系統的核心,處理知識和智能層次的問題;信息技術系統處于完整人工智能系統的外周,處理信息層次的問題,同時擔任核心系統與外部環境之間的兩端接口:一端是從環境獲取本體論信息(傳感),另一端是對環境施加智能行為(控制)。這就表明,信息技術系統提供給人類的服務主要是方便快捷的信息共享,而不可能提供如何認識事物本質的服務(因為這需要知識),更不可能提供如何解決問題的服務(因為這需要智能策略)[2]。
3“新型”信息技術
近十多年來,先后出現了大數據、云計算、物聯網、移動互聯網以及各種互聯網的應用技術。人們把它們稱為“新型”信息技術或“新一代”信息技術。深入分析可以發現,這些新型信息技術的核心技術正是核心人工智能系統的知識生成和策略創建技術。不妨以大數據技術為例加以說明。圖3表示了大數據技術系統的工作流程。由于有著多種來源、多種背景以及多種格式,大數據通常是病態結構或不良結構的大規模數據集合,其中可能包含垃圾、病毒和黑客攻擊程序。因此,如圖3所示,大數據技術的第一個環節就是智能分類:把無用的數據識別分類出來加以過濾和抑制,把有用的數據按照某些特征進行分類,再分門別類地送到恰當的云計算(和云存儲)系統,進行相應的信息處理,為知識生成(知識挖掘)做好必要的準備。通過知識挖掘生成了足夠的知識之后,才可以把這些知識(結合求解目標)轉換成為用來解決問題的智能策略。其中,智能分類、知識挖掘和策略創建都是人工智能的基本技術。可見,如果沒有這些人工智能技術,大數據就只能是數據,而不可能轉換成為有用的知識和可以用來解決問題的智能策略。
由此可知,大數據技術的核心就是人工智能技術,可以把它比較確切地稱為面向大數據的智能技術。而把它稱為新型信息技術則沒有真正抓住大數據技術的要害和本質,模糊了人們對大數據技術和人工智能技術的認識,不利于大數據技術的研究和發展,也不利于人工智能的研究和應用。真正的智能物聯網模型不是別的,正是圖2所示的模型。如圖2所示,只要在綜合知識庫內設置“對物控制的目標”,那么“外部世界的物”的信息就經由傳感器獲得,經過通信系統傳送到計算系統并在這里進行必要的處理即把信息變成適用的信息,接著由認知系統轉換成為知識,然后由決策系統根據控制目標把信息和知識轉換成為智能策略,智能策略再經通信系統傳到執行系統之后轉換成為智能行為反作用于所關注的“物”,使它的狀態符合預設的目標。近來人們在密切關注著“互聯網+”。其實,“互聯網+”可以有兩種不同的理解。一種理解是當前人們所關注的互聯網推廣,這里的“+”就相當于信息化的“化”,就是互聯網的各種應用。另一種更有意義的理解則把“互聯網+”理解為互聯網升級,就是把以計算機為終端的現有互聯網升級為以人工智能系統為終端的智能互聯網。這就是2015年全國兩會期間全國政協委員的“中國大腦”提案。應當認為,互聯網推廣,即把互聯網應用到各行各業是完全必要的,這是信息化建設的正常要求。但是,從信息化建設的發展大勢來看,互聯網升級即把當前常規互聯網升級為智能互聯網則更為必要,這將為中國信息化建設注入更為強大的新活力,是轉變經濟發展方式的需要,是國民經濟產業升級的需要。綜上所述,大數據技術、云計算技術、智能物聯網技術,其實都是人工智能技術的相關具體應用。可以這么說,如果沒有人工智能技術,單憑信息技術很難有效地應對大數據和物聯網以及未來更多更復雜的技術挑戰。
4結束語
我們認為人工智能技術不會排斥信息技術,因為信息技術是人工智能技術系統的有機組成部分。強調人工智能技術的作用實際上也就強調了信息技術的作用,強調了信息技術的升級。從現在開始的未來20年,中國和世界經濟發展都進入深水區,面臨越來越復雜的嚴峻挑戰。發展和應用人工智能技術(而不是停留在一般信息技術的水平)是實現科技創新和應對這些挑戰的有效途徑。因此,需要像中興通訊這樣的創新型企業和國家各級決策層次大力宣傳人工智能技術,積極推動人工智能技術的發展和應用,使中國的現代化建設走上健康發展的軌道。
作者:鐘義信單位:北京郵電大學
[關鍵詞]教學體系;智能物流;物流信息
[DOI]10.13939/ki.zgsc.2016.24.276
1 引 言
物流業的發展帶動了物流技術在物流行業的應用,因此,物流技術也成為物流工程專業的學生未來就業、升學當中必不可少的技能之一。但傳統的《現代物流技術》的教學方式一直“重理論輕實踐”,以基礎課的授課方式講授應用型技術類型的課程,存在教學形式單一、教學內容空洞、實踐教學環節薄弱、學生的實際操作能力不足、學生自主學習能力差等問題,與當前的建設應用型大學及培養應用型人才的發展方向不符,同時,也難以真正讓學生掌握應用技術的核心技能。
本文針對上述存在的問題,提出一種基于智能物流系統的物流信息教學體系,通過感知認識、理論教學、系統實操、系統開發與設計等多層次立體教學模式,將技術帶入課堂,案例引導式教學,學生互動式學習的方式,探索一種新的針對應用型教學模式,從而提高學生的專業技能,扎實學生的專業知識,提升教學質量,培養符合當前社會與行業背景的應用型物流信息人才。
2 基于RFID技術的智能物流實訓系統的設計
為了實現物流信息教學體系的構建,首先設計基于RFID技術的智能物流實訓系統。本系統將用RFID技術替代傳統物流供應鏈系統中的條碼技術,并結合物聯網及無線網絡技術,實現商品的全生命周期的追溯與可視化管理。整個系統以商品的銷售為驅動,以數據共享為前提,以物聯網技術為支撐,對包括生產環節、倉儲環節、配送環節、運輸環節與銷售環節的閉環供應鏈系統進行全程運作模擬。各環節產生的數據,全部通過互聯網傳輸并存儲在數據中心中,數據中心處理相關信息后,通過互聯網提供相關的生產、倉儲、配送、運輸、銷售與消費者等不同環節的用戶提供相關信息的查詢。
基于物聯網技術的智能物流實訓系統的整體系統流程與架構如圖1所示。
圖1 整體系統流程與架構
2.1 基于RFID技術的系統編碼體系的設計
為了完成產品的全生命周期的追蹤與產品物流間的對應關系,需要解決物理實體編碼標識與信息采集的問題。本系統中,將采用RFID技術作為系統標識與信息采集技術,EPC編碼體系對物理實體編碼標識。
在本系統中,通過貼標與數據綁定與數據服務注冊來完成。貼標過程包括單品貼標、包裝箱貼標、托盤貼標、車輛貼標等,產品在生產環節完成單品貼標,這一過程的作用在于賦予單品一個由RFID標簽承載的編號,編號中可表示貨物的體積、重量、生產日期、批號等多種含義、多種信息的RFID,而且由于RFID采用無源標簽,信息的存儲不會丟失。該編號在以后的過程中與物品綁定在一起,在賦予編號的同時注冊產品的EPCIS信息服務,包括產品信息、生產企業信息等;在裝箱過程,將若干個單品綁定裝入一個包裝箱,并為包裝箱賦予一個由RFID標簽承載的編號,包裝箱編號分別與單品編號綁定,并將數據上傳到數據服務器;當產品在出入庫過程中,會把若干個包裝箱裝入托盤,每個托盤貼有固定的RFID標簽,并實時的上傳數據。負責運送物品的車輛在接收運送的貨物之前,會通過RFID標簽的閱讀獲得運送物品的編碼,在之后的運送過程中,就可以通過車輛上的移動終端提交物品的即時信息,這些信息包括物品的位置、狀態(溫度、濕度等)等信息,以為其他過程應用。當裝置收到RFID標簽信息后,連同接收地的位置信息上傳至通信衛星,再由衛星傳送給運輸調度中心,送入數據庫中。有關貨物及車輛的必要信息可實時記錄在數據庫中,有利于物流計劃中心對車輛和貨物的適時控制,并且有利于客戶即時的查詢貨物信息。
2.2 系統功能設計
系統由生產工廠開始模擬,當生產工廠接收到配送中心的生產加工訂單后,制訂生產計劃,開始生產,生產過程包括貼標與加工兩個環節,完成后,帶有唯一標識的產品運送到配送中心;配送中心的管理過程包括商品的入庫、在庫管理、出庫、裝箱貼標、托盤貼標、準備運輸六個環節。當配送中心接收到來自超市的訂單后,根據訂單生成出庫單與配送單,然后出庫發貨;發貨后商品進入在途環節,在途環節車輛向數據中心發送在途信息,以供配送中心與超市實時查看;當貨物送至超市后,則進入超市后臺管理環節,包括商品的入庫、在庫管理以及貨物的上架;當超市后臺接收到前臺的補貨單后,則根據補貨單生成出庫單,進行貨物上架;在超市前臺,顧客使用智能購物車選購商品,智能物資管理系統可以實時更新在庫貨物信息,當有商品數量減少到一定數值后,發出警告,管理人員根據庫存情況與銷售情況下補貨訂單,通知后臺補貨。系統各環節的功能設計見下表。
3 物流信息教學體系的建立
在建立智能物流系統的基礎上,充分發揮實驗資源,通過理論講授,向學生介紹基礎的物流相關知識,了解供應鏈各環節,初步認識了解相關的信息技術;在此基礎上,對智能物流系統進行實操,能夠更深入地理解相關的技術,對供應鏈系統也會產生深刻的認識;第三個階段,“解剖”智能物流系統,讓學生自己動手去搭建智能物流系統,從而能夠真正了解各種技術在物流系統各個環節中的應用;最后學生通過對流程與技術的理解,自己設計相關的物流系統,并能夠應用相關的方法,對系統產生的數據進行數據分析,從而使學生對整個智能物流系統有一個深入的理解,詳見圖2。
3.1 通過軟件實操,增強理論教學效果
傳統的實訓教學中,對于基礎理論知識的介紹完全是從理論到理論,內容非常乏味無趣,在一定程度上損害了學生的積極性和學習效果。基于智能物流系統的物流信息實訓過程中,首先通過系統軟件的操作與運營過程,理解供應鏈系統相關的概念、運作模式、特點等。同時,對于相關技術的理論教學,最好效果是讓學生看到技術、體驗技術、應用技術。因此,通過智能物流系統,將技術直接帶入課堂,通過智能物流系統的實操,可以讓學生直接感受到技術,幫助其更好地從理論層面認知技術。
3.2 通過硬件搭建,提升技術應用教學效果
應用技術教學的最好效果是讓學生看到技術、體驗技術、應用技術。因此,通過智能物流系統,在操作系統的基礎上,對系統進行搭建。通過搭建不同的系統環節,對于技術在不同系統過程中的應用,產生深入的理解,并在實際搭建的基礎上,提升學生的動手能力。以條碼技術為例,可以在課堂演示條碼的生成(軟件生成),演示條碼的讀取,同時可以讓同學們利用手機體驗條碼的讀取過程(二維碼),在此基礎上開展教學;同時,在當前條件下,可以將RFID技術、GPS技術直接引入到課堂中進行演示。
3.3 設計階梯式實驗內容,打通關聯課程屏障
傳統物流信息技術的實驗教學過程,以參觀演示為主缺少互動以及難以調動學生的積極性。因此將利用智能物流系統,開發立體式實驗內容,以課堂演示為基礎,實驗課程學生通過驗證實驗、設計性實驗層層深入,并為未來物流識別技術的開發內容打下基礎。建立:演示―實操―設計―開發,四級遞進階梯式實驗內容。并與C#面向對象開發、物流信息技術開發小學期等教學等環節互為基礎打通屏障,全面推進。
3.4 綜合案例分析,引導學生信息技術應用創新
在學習多種技術的基礎上,可以結合企業的案例進行綜合案例分析,如GPS技術與GIS技術的結合解決運輸問題、RFID技術與傳感器技術、Zigbee技術結合解決冷鏈監控的問題等。在充分結合企業需求的基礎上,逐漸引導學生發現問題,結合當前技術基礎,提出具有創新性的解決方案,從而真正做到培養應用創新型人才。
4 結 論
本文通過建立智能物流系統,探索構建基于智能物流系統的物流信息教學體系,改變傳統理論講授、參觀演示的主物流信息課程現狀,建立從講授―感知―實操―應用―創新的一個符合客觀規律的認知過程。在系統的構建過程中,涉及物流學、物流系統規劃、物流信息系統設計、物流信息系統開發、物流信息技術應用等多方面的課程內容,同時,本文僅對智能物流系統做了初步的設計,所以后續還有很多工作要深入完成,本文旨在為后續的物流信息實訓的教學改革提供參考。
參考文獻:
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[關鍵詞]形成期;中部;物聯網技術;接受;應用
[中圖分類號]F49;F552.7 [文獻標識碼]A [文章編號]1006-5024(2013)10-0106-05
一、物聯網應用概述
物聯網是通過射頻識別(RFID)、紅外感應器、全球定位系統、激光掃描器等信息傳感設備,按約定的協議,把任何物品與互聯網連接起來,進行信息交換和通信,以實現智能化識別、定位、跟蹤和管理的一種網絡。物聯網技術發源于美國,作為一個科技大國,美國十分重視3s技術(RS,GIS,GPS)的發展。同時,物聯網在對美國第二產業的改造以及提升第三產業的競爭力方面受益頗豐。國內方面,物聯網已經在各個領域被廣泛應用并產生了可觀效益。不過,物聯網大多屬于行業應用,而生活應用并不多。中國工程院院士陳俊亮指出,物聯網的發展要“用”字當頭。一項新技術產生后終究要靠人們接受后大規模的商業應用才能成長乃至成熟。因此,對物聯網技術的市場應用進行研究,是發展物聯網的一項重要研究課題。應用的基礎是該項技術被普通百姓廣泛接受。只有人們接受了某項技術才會大規模地應用,大規模應用使得成本下降,規模經濟逐漸顯現,盈利越來越多。本文意在研究影響形成期中部地區物聯網技術接受和應用的因素,從而提出相應的對策。
二、技術接受模型(TAM)及其后續擴展模型
技術接受研究領域最具代表性的理論是F.D.Davis的技術接受模型(Technology AcceptanceModel,TAM),Venkatech and F.D.Davis的技術接受擴展模型(The Extension of the TechnologyAcceptance Model,TAM2),技術接受及使用綜合模型(Unified Theory of Acceptance and Use ofTechnology,UTAUT),Venkatesh and Bala的技術接受模型3(TAM3)。而在社會心理學里的計劃行為理論(Theory of Planned Behavior,TPB)、社會認知理論(Social Cognitive Theory,SCT),以及創新擴散理論(Innovation Diffusion Theory,IDT)也被借用到技術接受研究領域。而在上述的8個模型中,應用最廣、影響最深遠的應該是Davis的技術接受模型(TAM)。技術接受模型給出的有關信息技術接受方面的結論是:人們使用信息技術的行為是由使用意向決定的,使用意向由使用的態度和對技術的感知有用性決定,而使用的態度是由對技術的感知有用性和感知易用性決定的,感知易用性還影響感知有用性,而感知有用性和感知易用性是由外部變量決定(見圖1)。
技術接受模型的特點是含義清晰,形式簡單,易于驗證。因此,應用此模型進行研究比較多。該模型的局限性是:該模型背景是發達國家廣泛應用信息技術,成本低但收益顯著;相比而言,發展中國家的信息技術應用十分有限。因此,發展中國家的研究不能照搬Davis的技術接受模型。此外,在模型研究對象上,以往的研究對象大多是學生,對象同質性問題突出。而且,對一些復雜信息系統如ERP的研究,Zviran,Pliskin,Levin發現技術接受模型中的影響關系并沒有像對簡單系統的研究那樣顯著。Fiona Fui-Hoon Nah等提出,應用技術接受模型進行實證研究的一個前提是:用戶對信息系統的使用有一定程度的選擇權(即使用意愿)。而對復雜信息系統如ERP的使用,使用者是公司的職員,他們的使用取決于公司推行應用ERP的意志,大多是被動地強制接受,技術接受模型不太適用復雜系統的研究。因此,國內學者針對我國應用信息技術的現狀,建議在利用技術接受模型研究或構建技術接受模型時,應關注信息系統的過程性,如對模型的適應范圍、適用階段、應用方法和過程等方面加以考慮,結合信息技術生命周期觀點研究或構建模型,以及考慮中國的信息化現狀與西方發達國家差距懸殊的特點,建議從信息收益、信息能力、信息分化觀點構建適合我國的技術接受模型,特別是針對物聯網這一復雜系統,應該結合該技術和產業在我國的具體發展階段、各個地區經濟發展差異狀況以及信息化水平的不同,來構建適合我國國情以及各區域省情的物聯網技術接受模型。
三、形成期中部地區物聯網技術接受模型構建
根據上述中外學者對技術接受模型研究成果和模型構建方面的建議,本研究基于Davis的技術接受模型,以我國信息化地區差距巨大的現狀為依據,綜合考慮物聯網技術的發展階段及產業的形成階段,以及我國信息化的信息收益和人們的信息能力,構建適合中部地區信息化具體情形的形成期物聯網技術接受模型。
(一)物聯網產業處于形成期
產業必須經歷起步期、成長期、成熟期和衰退期,而新興產業主要包括形成、成長和發展三個階段。前端是新興技術向新興產業的過渡期;中間是主導設計確立后,技術快速擴散、市場急劇發展、產業配套逐步形成的成長期;后端是產業走向市場穩定、收益遞減和擴散減弱的成熟期。綜合新興產業的上述演化特點,認定我國物聯網的發展階段處于起步期向成長期的過渡期,即產業形成期。
(二)中部地區信息化和信息收益現狀
表1是2009年全國及四個類型地區信息化發展指數比較表,中部地區的大部分省份屬于第三類地區。表中數據顯示,無論是各類分指數還是總指數,中部地區與全國平均水平都相差較大,而與第一類地區則差距更大,很多指數與第四類地區幾乎沒有區別,中部地區的信息化水平接近全國最低指數,特別是基礎設施指數、產業技術指數和發展效果指數與全國平均、第一、第二類地區相差較大,這是物聯網產業發展及物聯網技術應用不可忽視的現實。由于中部地區的信息化基礎較差,利用信息資源獲得的收益較少,所以,表1中第三類地區的發展效果指數與第一類地區相差0.512,與全國平均發展效果指數相差0.105。可見,中部地區信息收益之低。加上本來的經濟基礎不雄厚,發展物聯網技術的基礎極不扎實。根據賽迪顧問研究公布的中國物聯網產業地圖,中部地區6省的物聯網發展遠不及北京、上海、江蘇等發達地區,與西部的四川和陜西也具有較大的差距,處于等待發展的狀況。
(三)形成期中部地區物聯網技術接受模型構建
根據辯證唯物主義“事物的發展是具體的、歷史的”觀點,結合物聯網技術和產業的具體特點、特殊的發展階段以及中國的物聯網產業大多屬于政府主導、應用具有偏強制性或較少有選擇權的特點,考慮中部地區的信息化相對落后的現狀,構建形成期中部物聯網技術接受模型(見圖2)。
(四)基于形成期中部地區物聯網技術接受模型的物聯網技術接受與市場應用的影響因素
1 感知安全與感知隱私
感知有用性是指用戶主觀上認為某一特定系統所提升的工作績效程度。感知安全是指用戶主觀上認為使用物聯網技術對個人或組織安全的威脅。物聯網一般被分為感知層、傳輸層和應用層。感知層面臨的威脅有針對RFID的安全威脅、針對無線傳感網的安全威脅和針對移動智能終端的安全威脅;傳輸層將面臨異構網絡跨網認證安全問題;應用層面臨著未來連接為一個大的網絡平臺的網絡融合問題和安全問題。感知隱私是指用戶主觀上認為使用物聯網技術對個人隱私的威脅或泄露。從人的活動或組織工作的一般規律可知,人或組織對物聯網技術的感知安全與感知隱私越強烈,則人或組織越覺得該項技術不可用,感知安全與感知隱私與物聯網技術的感知有用性呈負影響關系。據此,應該盡快消除物聯網使用的安全與隱私障礙。
2 感知收益與感知成本
感知收益是所獲得的利益,感知成本是所付出的代價。消費者感覺到使用物聯網技術能獲得收益,則越傾向于使用物聯網技術。使用物聯網技術的成本越高,則越不易于使用物聯網技術。
3 感知易用性
感知易用性是用戶使用物聯網技術所付出努力的程度。消費者或組織越感覺到容易使用物聯網技術,則越感覺到物聯網技術有用。目前,物聯網技術的應用主要是行業應用,消費者或組織較少有選擇權。Rawstorne等和Karahanna等提出用象征性接受(symbolic Adoption)來替代技術接受模型(TAM)中的行為意愿。象征性接受是指人們或組織(主要是領導)在思想認識上已經對新技術的接受。目前,物聯網的發展主要是由政府推動,因此,本文認為消費者或組織對物聯網技術的感知易用性對感知有用性和象征性使用有顯著的正向影響,消費者或組織對物聯網技術的感知有用性對象征性使用有顯著的正向影響。
4 兼容性和便利條件
物聯網技術或產品的兼容性是物聯網發展的一道障礙。為了降低成本和安全考慮,消費者更傾向于購買兼容性高的產品。同時,針對中部地區的信息化現狀,人們更不易于接受和使用物聯網,因為該區域的信息化水平和信息能力都較低。信息基礎設施的改善和信息人才數量的增加,將改善使用物聯網的便利條件,更易于該技術的接受與使用。因此,物聯網技術的兼容性和便利條件對象征性使用有顯著的正向影響。
5 感知有用性與象征性接受
感知有用性取決于人們對物聯網技術的安全感知、隱私感知、收益感知與成本感知。加強使用該技術的安全管理,減少使用成本,增加收益將增加有用性感知,進而增強物聯網技術的象征性接受。四、中部地區物聯網技術接受與應用建議
根據上述形成期中部地區物聯網技術接受模型,可以看到,便利條件和兼容性影響到人們對物聯網技術的象征性使用。而感知安全、感知隱私、感知成本和感知收益又影響到人們對物聯網技術的有用性感知。因此,應該大力加強物聯網基礎設施建設,培育更多懂物聯網技術和管理的人才,進一步降低物聯網的成本、增加使用物聯網的收益,以及要對物聯網進行大膽又具有前瞻性的管理。
(一)大力降低信息資費,加強信息基礎設施建設,縮小中部與發達地區間的“信息鴻溝”
物聯網的基礎網絡包括互聯網、移動通訊網和無線傳感網(wireless sensor network,WSN)。目前的電信網絡是物聯網工作的主要通道。大力降低上網資費,使得人人有條件上網,人們就有能力使用層次更高的物聯網。同時,通過多種培訓方式培養和提高人們獲取、使用和鑒別信息的能力,使人們的信息意識提高到新的水平。西方發達國家物聯網應用表明,大力降低包括網絡通訊費用在內的信息費用,是物聯網廣泛應用的有力支持之一。國內的入網資費、入網設備的資費等偏高致使使用者較少,進而形成使用成本升高的惡性循環,而政府對物聯網軟、硬件提供商提供補貼是行之有效的辦法,這樣人們可以較少的成本使用物聯網,而經營者又可以在使用者較少的情況下有盈利,進而繼續物聯網制造或服務的經營,達到規模經濟的效果。
(二)利用已有網絡和設備資源,避免重復建設,降低感知成本
目前使用物聯網的成本很高,與行業和企業自行研發、自行設計、自成體系、缺乏整體規劃等不無關系。這些現狀造成物聯網產品兼容性差,相應地提高了使用成本,減少了使用收益。在物聯網的業務形態上,采用以政府為主導、以系統集成商和電信運營商為核心的業務形態,有利于把握好物聯網發展的機遇,整合資源,打造物聯網產業高地,從而避免重復建設,降低感知成本,提升感知收益。這個過程中的主要問題是政府的定位、系統集成商和電信運營商的利益分配等。政府在物聯網發展初期可以是主導者,但是隨著物聯網產業的進一步發展,政府應由主導者蛻變為輔導者,讓市場去管理市場自己的事。此外,兼容性差使得消費者不敢大膽使用物聯網產品,結果是物聯網消費者減少,消費者數量減少又提高了物聯網成本,與規模經濟背道而馳。
(三)培養物聯網復合型人才
培養既懂技術、又懂管理和經營的物聯網復合型人才,能降低感知安全和感知隱私的負面作用。目前,懂物聯網的人不多,對其認識還在概念接受階段。營造一個人人懂物聯網、用物聯網的氛圍非常重要。目前的高校、科研院所培養物聯網人才,懂物聯網技術的工科人才較多,而精通物聯網管理與應用的人才不多。實際上,由物聯網帶來的管理問題與挑戰遠比互聯網要多,如使用者的安全管理與隱私的保護等。歐盟在《物聯網——歐盟行動計劃》中的14項行動計劃中就包括管理、隱私及數據保護、“芯片沉默”的權利等內容。歐盟早對物聯網安全與隱私等進行研究,希望盡早解決物聯網發展的管理障礙。我國高校應盡快培養懂技術、經濟與管理的物聯網復合型人才。在工科專業學生的課程設置中要有管理、經濟、營銷、隱私倫理等人文的課程,而在物聯網管理等文科專業中應加強物聯網技術結構、物聯網工作原理等課程的學習,這樣可以增加社會對物聯網的了解和應用。
(四)增強有用性和易用性感知
關鍵詞:少數民族預科;物聯網工程;專業選擇;引導與探究
中圖分類號:G642 文獻標識碼:A 文章編號:2095-1302(2016)04-0-02
0 引 言
少數民族預科教育是我國高等教育的一種特殊形式[1],同時也是我國民族高等教育中不可或缺的重要組成部分。預科學生在第一年的學習中強化高中課程,第二年再轉入本科學習。在轉入本科學習之前,他們面臨著專業的選擇。專業選擇的好壞與成功與否,意味著他們是否能夠很好地完成本科學業,也意味著對少數民族學生的培養是否成功[2,3]。因此,專業選擇便成為預科生進入本科學習的一個重要環節。
物聯網的理念由來已久,但物聯網的基本思想在本世紀90年代才真正被提出,它的出現催生了一個新的信息技術產業,并被正式列為國家重點發展的戰略性新興產業之一[4]。其應用范圍包含了工業、農業、軍事、交通、醫療等各個行業,是繼計算機、互聯網技術之后世界信息產業發展的第三次浪潮。物聯網工程專業是教育部允許各高校新增專業后,高校申請最多的專業,說明了各個高校對物聯網專業人才培養的重視。物聯網技術領域的人才需求每年在百萬人左右,并以30%的年增長率遞增,說明了物聯網技術專業人才培養的迫切性。
很多少數民族預科生對“物聯網”這個名詞雖然并不陌生,對物聯網技術也懷有一定的憧憬和夢想,但真正了解物聯網工程專業、了解物聯網技術的應用以及物聯網工程專業就業方面的卻很少。這就使得他們在專業選擇時有些迷茫,不敢大膽選擇新開的專業,也很難選擇適合自己的專業。本文通過對物聯網工程專業的介紹以及對少數民族預科學生專業選擇時存在的問題進行分析,對他們的專業選擇提出一些引導性建議和意見,幫助他們擺脫迷茫狀態,選擇適合的專業。
1 物聯網工程專業介紹
物聯網工程專業相比于其它專業,沒有什么特殊要求。物聯網技術偏重于硬件,更適合有基本硬件基礎的學生。其開設的課程主要以硬件課程為主,包括掌握基本技能的課程:數字電路基礎、模擬電子線路、計算機組成原理、C語言程序設計等,技能提升類課程,例如低功耗ARM處理器與接口技術、Cadence原理圖及PCB電路設計、實時操作系統、傳感器與無線傳感網絡、ZigBee系統開發、RFID與物聯網等。
物聯網工程專業主要包含了三大核心技術[5],分別是傳感器技術,FRID標簽和嵌入式系統技術。其中傳感器技術也是計算機應用中的關鍵技術,在工業、農業、軍事、醫療等方面都有廣泛的應用。RFID標簽技術是一項融合了嵌入式技術和無線射頻技術的綜合技術,在自動識別和物品物流管理中應用前景非常廣泛。嵌入式系統技術綜合了電子應用技術、集成電路技術、傳感器技術和計算機軟硬件技術,是一項更為復雜的技術。目前,以嵌入式系統為核心的智能終端隨處可見,并改變著人們的生活,推動工業生產和國防軍事的發展。
目前,物聯網技術正處于高速發展階段,其應用覆蓋了水質監測,園林培育,病人監護,家居安防,消防、交通、環境的智能監控等各個領域。由于物聯網技術的用途越來越廣泛,因此該技術對人才的需求也越來越大,并將以30%的年增長率快速增長。這就給學生們帶來了更多的就業機會和就業選擇。一些大型的IT知名企業,如華為、中興、聯發科、西門子等都在大量招聘物聯網技術工程師。
2 少數民族預科生專業選擇存在的問題及影響因素
2.1 存在的問題
預科教育存在特殊性,其旨在為本科教育培養文化基礎牢、綜合素質高、實踐能力強的合格的大學生,而不是學歷教育,不能借鑒本科的教育模式,因此各種問題也隨之而來。而預科生的專業選擇問題關系到他們的未來,也是決定預科教育是否成功的重要環節。特別像物聯網工程這樣的新專業,學生在專業選擇時更陌生,往往會與物聯網工程專業擦肩而過。本文通過問卷調查以及個人訪談的形式,了解到預科生專業選擇過程中存在的問題,主要有如下幾點:
(1)很多預科學生不了解專業選擇政策以及專業設置,被動地接受學校專業選擇的安排。比如很多學生在專業選擇前并不知道還有物聯網工程專業,因此不會提前了解關于該專業的設置、開設課程、就業方向等。在進行專業選擇時盲目跟風,四處打聽,猶豫不決。個人的專業取向,他人觀點以及同學的專業選擇也會影響他們的情緒,產生思想波動,從而影響專業選擇的結果。
(2)對備選專業了解不夠。不少同學通過打聽了解專業設置,知道有物聯網工程專業可以選擇。但是由于物聯網工程專業是近幾年新增專業,已畢業學生還很少,網上對該專業的評價較少,某些評價也不免摻雜個人情感。學生自己很難全面客觀地了解該專業。
(3)缺乏重視,盲目跟風。少數民族學生進入預科學習之后已經成為準本科生,所以對一年的專業選擇不夠重視,不會主動去了解專業選擇的政策以及專業選擇動向。待到專業選擇時盲目跟風,隨意選擇。
2.2 專業選擇的影響因素
預科學生在專業選擇時表現出來的問題,導致他們在選擇專業時困惑迷茫,甚至無所適從,主要是由于以下幾個因素的影響:
(1)自我認識不清
中國的應試教育嚴重禁錮了學生的思想,他們所學的內容大多數都來自于課堂上老師的講授,缺乏獨立思考和個性培養,學生不能清晰的認識自己,了解自己。他們不明確自己需要什么,也不清楚自己喜歡什么,更不知道自己適合做什么。對自己的學習生涯沒有詳細的規劃。
(2)對專業缺乏了解
預科學生可選擇的專業有限,只有事先了解才能更明確目標。然而很多學生并不重視,從入學就開始進行專業問題了解的更是少之又少。更多的同學選擇被動地等待學校安排,被動地進行選擇。同時,預科學生了解專業的途徑單一,只能從網上查找到少量的相關信息,缺乏專業人士的講解和解讀。專業選擇應該從入學后就著手準備,而多數學生沒有這樣的意識,專業認識不夠,準備工作不充分,選擇時手忙腳亂。
(3)專業選擇的目的不明確
大多數學生在專業選擇時著眼于現實,以找工作為目的來選擇專業,或者根據當前的就業形勢選擇熱門專業。雖然期望能從興趣出發,但是總的來說不利于自身發展,同時缺乏遠見卓識。
(4)來自他人的影響
預科學生在選擇專業時父母會把自己的意愿強加在子女身上,老師、同學、朋友也會發表自己的觀點,給出一些建議和意見,同時還有來自網絡的信息。因此,有的學生會按照父母的要求來選擇專業,有的學生也會因為老師、同學或者朋友的觀點而動搖,甚至因為網上一些不負責任的言論,相信所謂的“熱門”專業、“ 冷門”專業,從而盲目跟風。這些都會給他們的專業選擇帶來很大的影響。
3 給預科生在物聯網工程專業選擇的建議
少數民族預科生在專業選擇時相較于一般學生有一定的優勢。因為他們有一年的時間在大學校園學習,利用這段時間就可以對一年后的專業選擇政策、動向以及將要選擇的專業做一個詳細的了解。在進行專業選擇時就會做到有備無患。因此學校和學生更要充分利用這一年時間做好少數民族預科學生專業選擇的前期準備工作。以下主要從兩個方面提出預科生在物聯網工程專業選擇中的建議。
(1)首先是學校,學校在預科學生選擇專業方面起到了非常重要的作用。在少數民族預科生進校后,學校應組織相關教師或專家對預科專業選擇政策進行解讀。同時告知學生可供他們選擇的具體專業,提醒學生提前準備。其次對于新開的物聯網工程專業,開展專業解讀的系列講座。主要應圍繞物聯網工程專業的人才培養目標,人才培養計劃,目前的應用領域以及專業的就業前景等方面展開。最后,組織學生觀摩學習,主要是了解物聯網技術在實際生活中的應用,使學生更直觀地了解物聯網技術,了解物聯網工程專業,激發學生的學習興趣。
(2)其次是學生,學校在做一個方向性的引導后,學生需要沿著這個方向作深入的了解和學習,才能達到預期效果。因此,首先必須重視專業選擇,這是關系到個人今后發展的重要選擇;其次在進入校園后應主動了解專業選擇的動向,以及專業設置。尤其是對新的專業更要深入了解,并積極參加學校組織的專業解讀講座。再次是根據知識講座和自己的了解,明確自己的專業選擇方向避免盲目跟風。
4 結 語
物聯網技術的快速發展和該領域越來越大的人才需求,促進了物聯網工程專業的發展,其中物聯網工程技術人才的培養又滿足物聯網技術對人才的需求。而預科教育在幾十年的發展過程中,專業選擇問題一直都是重頭戲。對于預科生在物聯網專業選擇時面臨的種種問題,通過問題分析找出影響因素,尋找解決方案并具體實施。希望所有預科生對物聯網工程專業有更深入、更全面的認識,在面對專業選擇時思路清晰、目標明確,選擇適合自身發展同時又感興趣的專業。
參考文獻
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[2]蔣永紅,黨波濤.民族預科學生專業取向的調查研究[J].高等函授學報(哲學社會科學版),2009,22(6):102-104.
[3]艾比布拉?胡賈.進一步辦好民族預科教育,培養更多的少數民族人才[J].民族教育研究,2007,18(4):98-102.
1970年美國AECT給國會遞交的報告中第一次使用了“教育技術”這個詞。在隨后的幾十年間教育技術的定義隨著時代的發展與技術的進步在不斷發生著改變,其中94定義一直被人們熟悉和研究。AECT94定義為“教學技術是把學習過程和學習資源的設計、開發、運用、管理和評價融于理論和實踐的學科領域”。①關于教育技術的研究一直圍繞設計、開發、運用、管理和評價五個方面涉及了關于學習過程與資源的研究,各研究領域之間既相互獨立,又圍繞理論與實踐相互滲透。在使用技術和研究技術的過程中,人們對技術及出現的問題提出了更多的要求,人們更加關注技術應用的績效以及倫理道德。AECT在2005年提出了教育技術的新定義:“教育技術是研究如何利用適當的技術對學習過程和學習資源進行創造、使用和管理,從而促進學習和提高績效的學科和倫理實踐”。新的定義強調了資源使用的適當性,強調了教育技術不應該是一小部分人的教育技術,也不應該是研究所或專家的教育技術,應該是一種公眾的教育技術,社會每一個成員的教育技術,要為社會大眾服務,要能在實踐中真正地“利于學習,改善績效”。
2現代教育技術的理解與應用誤區
由于受特殊的地域以及其歷史發展等因素,現代教育技術在民族地區,特別較偏遠的地區發展比較緩慢。現代教育技術在民族地區的應用在逐漸縮小與發達地區的差距,但是隨著信息技術的普及及知識量的劇增,數字化的差距也在逐步增大,縮小民族地區與發達地區之間的教育差距,除了提高教師的教育水平與能力外,還需要借助現代教育技術。但是在實現信息化的過程中,教師對現代教育技術的理解與應用存在很多的誤區。他們把現代教育技術在教育中的應用簡單等同于技術在教育中的應用。
2.1現代教育技術能夠解決傳統教育無法解決的問題
在教學過程中,特別在中小學教育的數學教學中,存在學生對某些知識點不容易理解的情況,僅僅借助傳統的黑板加粉筆的模式是不夠的。當有了多媒體技術以后,熱衷于利用多媒體技術來解決教學問題的老師就希望能夠把那些不容易理解的問題通過多媒體技術來使學生理解,并認為學生不能理解的或者復雜的問題,只要利用多媒體技術就一定能夠解決。
2.2現代教育技術就是用計算機來演示的教學
很多教師認為現代教育技術在教育中的應用就是用計算機演示來進行教學。一些老師純粹地認為只要在上課的過程中使用了計算機演示來進行教學就是使用了現代教育技術。把教學內容呈現在屏幕上,或把不相關的視頻、圖像、動畫、聲音、音樂加入在教學課件中,就算是采用了現代教育技術來進行教學。
2.3現代教育技術不應使用在教學中
有些教師完全否定現代教育技術在教學中的作用,他們認為在教學中應用現代教育技術就是把聲音、視頻、動畫、圖片引入課程中,這些多媒體素材不僅沒能達到傳授知識的目的,反而容易使學生分散注意力,將學生的注意力集中到了五花八門的多媒體素材中,導致學生在課堂上不能很好地吸收知識,同時讓老師更難掌控課堂的教學秩序及把握學生注意力的集中點。
3正確理解現代教育技術
現代教育技術在中小學的應用,不應被簡單地理解成技術在教育中的應用,它涉及到心理學、教育學、傳播學、系統科學及信息技術等領域。正確地理解信息技術有利于教師在傳達及使用信息技術中給學生傳播正確的觀念,引領教師促進信息技術在教育教學中的應用,更有利于我國信息化建設的發展。現代教育技術中的技術僅僅只是工具。現代教育技術中技術的應用只是其中的一部分,技術包含了傳統的媒體技術,也包含計算機技術,在現有的觀念中偏向于計算機技術在教育教學中的應用,計算機技術作為教育教學的工具,除了具有傳統媒體的功能之外,由于其獨有的多媒體技術,使其在展現教學內容過程中更受老師與學生的偏愛,但是多媒體技術僅僅是將我們的教學內容以視頻、圖像、動畫、文字的方式呈現,由于多媒體技術的生動形象以及能夠展現一些無法通過文字讓學生理解的內容,在一定程度上能夠使學生更好地理解某個知識點。但作為工具,它并不能解決所有傳統教育中無法解決的教學問題。
(1)現代教育技術是一門交叉學科。計算機演示教學不等于現代教育技術,它只是現代教育技術在教育中應用的一部分。現代教育技術在教育中的應用不僅僅是技術,應注重理論在教師教學過程中應用技術的指導意義,注重教師在心理學、教育學、傳播學等方面知識的提高。了解學生的心理特征、掌握教育學的相關原理,知道傳播原理及傳播方式,通過理論指導教師,更好地發揮技術在教育教學過程中的作用。
(2)理性看待技術在教育教學中的應用。任何事物都具有兩面性。當新的技術產生并應用時,我們不能一味地夸大新技術的作用,也不能因為新技術存在某些缺點而將其完全否決,更不能固步自封地只使用傳統的技術,社會是不斷發展的,技術也在不斷進步,教師應該充分利用它的優點,使新的技術為教育和社會作貢獻。
4現代教育技術在民族地區教育中的應用
4.1加強理論對教師的指導作用
教師必須認識到理論對技術的指導作用,理論與技術隨時代的發展而進步,因此民族地區的教師更應加強對現代教育理論的學習。定期將一些先進的教育教學理論、心理學相關的理論傳遞給教師。由于大多數民族地區的教師都是一線教師,除了通過定期的傳統培訓方式外,更便捷的方式是通過網絡進行學習和培訓。可以通過專門負責的教師收集和整理相關的學習資源,將這些學習資源通過互聯網傳遞給需要學習的教師,然后再進行必要的考核即可。
4.2提升教師應用技術的能力
技術的應用是民族地區教師一個比較薄弱的環節,除了教師應用技術能力本身比較弱之外,還與民族地區的硬件配置狀況有一定的關系,提高民族地區教師的應用技術能力顯得尤為重要。可以通過一些短期的培訓來提升教師應用技術的能力,保證教師能夠進行簡單的課件制作、素材處理等。此外,還應結合教師所教授的不同學科,利用適合不同學科的軟件對教師進行有針對性的培訓。通過觀摩讓教師學會將課件、網絡資源熟練應用于課堂教學中。增強教師的信息素養,提高他們檢索、加工和處理信息的能力,讓民族地區的教師學會利用網絡資源。
4.3重塑民族地區教師對技術的認識
關鍵詞:移動互聯網;熱點技術;Widget;Mashup;云計算
中圖分類號:TP393.09
1 移動互聯網的定義
移動互聯網是互聯網與移動通信網的融合體。移動互聯網可分為移動和無線互聯網,無線互聯網是電腦以無線方式接入互聯網,而移動互聯網主要基于無線設備(手機、平板電腦等)接入互聯網,是真正的移動概念,更加體現了網絡無處不在的需求。根據《2013年中國年度移動互聯網報告》顯示,2013年第四季度中國活躍的智能設備數量超過7億,包括智能手機和平板電腦。在2013年第三季度和第四季度的新增設備中,更換的設備占比分別為56%和59%,換機在新增設備中的比例呈增長趨勢。隨著智能設備市場進一步擴大,移動互聯網市場空間將進一步被挖掘。
2 移動互聯網的特點
移動互聯網并非就是用手機上網,它的本質是互聯網以自然的方式融入生活的時時刻刻、方方面面,因此其具有了以下特性:(1)便捷性。移動互聯網提供了豐富的應用場景,人們可以在任何完整或零碎的時間使用,用戶可隨時隨地方便接入無線網絡,諸多應用可以同時進行。此外,隨時隨地均可使用的移動應用還可以把很多消費和研究的決策往后推。例如出行之前不用再去查找路線,上車后打開GPS便可以了;(2)智能感知。移動互聯網的設備可以定位自己所處的方位,采集附近事物及聲音的信息。而現在更新的設備還可以感受到溫度、嗅覺、觸碰感,這顯然體現了設備的智能感知作用;(3)個性化。移動終端體現了隨身攜帶、個性化、智能化的特點,如消費移動終端與個人綁定,個性化呈現能力非常強。移動網絡可以精確反映和提取用戶需求、行為信息,并可與Mashup、電子地圖等互聯網應用技術相結合開發相關應用。而社會化的網絡服務、博客、聚合內容(RSS)、Widget等則是互聯網內容與應用的個性化表現。
3 移動互聯網的熱點技術
3.1 Widget技術。Widget是一種運行在客戶端機器(或設備)上的基于Web/Widget引擎的應用程序,通常實現某個特定的功能。因其安裝簡單,外觀酷炫和使用方便而受到用戶歡迎。
3.1.1 Widget技術特點。(1)適合小應用,用戶操作簡單;(2)一次編寫,隨處運行,時運行F多終端平臺下;(3)形態多樣,超越了游覽器和客戶端的傳統分類。
3.1.2 Widget的分類。從終端形態上分類,目前主流Widget包括計算機桌面、網頁、手機終端和人/機交互終端4種類型:(1)計算機桌面。運行于個人計算機上,典型產品是雅虎的Yahoo!Widget、蘋果的Dashboard、谷歌的Google Desktop;(2)網頁。用戶可以添加各種功能的Widgets運行于網頁上,以豐富網頁的表現,主要代表為國外的Facebook、Myspace和國內的搜狐Widget,大部分都是為門戶網站開發的。網頁Widget的雛形是嵌入式網頁廣告;(3)手機終端。運行于手機終端上,用戶可以方便地訪問互聯網應用,此類Widget需要適配多種手機操作系統和屏幕;(4)人機交互終端。運行于一些人機交互型終端上,如一些多媒體電話和電子相框等數碼設備上,典型產品是WidgetStation。
3.1.3 Widget技術應用。目前Widget主要應用于個人互聯網領域,下一步希望可以擴展到企業應用和移動終端的特色應用。(1)個人應用。游戲娛樂類:包括小游戲、音視頻播放和小寵物等。工作輔助類:包括時鐘、日歷和日程安排等。信息資訊類:天氣預報、股票、新聞推送和網絡電臺等;(2)企業應用。通信類:包括企業號碼簿、點擊撥號、點擊會議和點擊短信等。信息類:包括企業廣告、企業郵箱和企業公文等。工作輔助類:日程安排和工作流輔助等。從功能上分,有手機資訊、手機游戲、手機電視、媒體播放器、圖片預覽和手機小說等。也方便用戶展現手機基本功能。
3.2 移動Mashup技術。Mashup:Mashup將兩種以上使用公共或者私有數據庫的Web應用加在一起形成一個整合應用。是通過多種渠道將多個源的數據和應用功能揉合起來創建全新的服務。用戶在了一個API到網上之后會自動對所有開發者有效。所有的不同的API都會成為更多Mashup的燃料。
Mashup的典型應用:地圖Mashup、視頻和圖像、搜索和購物、新聞Mashup、微博Mashup。
3.3 云計算技術。云計算是基于互聯網的超級計算模式,把存儲于個人電腦、移動電話和其他設備中的大量信息集中在一起實現資源共享和協同工作。云存儲是指通過集群應用、網格技術等功能將網絡中不同類型的存儲設備通過應用軟件集合起來協同工作,共同對外提供數據存儲和業務訪問功能。云計算解決了手機處理能力不足的問題,云存儲則可以解決手機存儲能力不足的問題。
4 移動互聯網未來熱點應用
4.1 可穿戴設備。在未來,健康醫療傳感器、智能手表、顯示設備(如谷歌眼鏡)和嵌入到服飾中的各種傳感器等技術設備將與移動應用結合,用新的方式提供信息。在體育、健身、時尚、業余愛好和健康醫療等方面推出一系列的產品和服務。
4.2 高精確度移動定位技術。知道一個人的精確位置、畫出其生活軌跡是提供相關位置信息和服務的一種應用。是基于位置LBS(基于位置)的典型應用。從長遠看,智能照明等技術也將變得非常重要。準確室內定位技術與移動應用的結合將產生新一代非常個性化的服務和信息。
4.3 企業移動管理。企業移動管理(EMM)是移動管理、安全和技術的演進和融合。企業移動管理包括移動設備管理、移動應用管理、包裝和集裝箱化以及企業文件同步化和共享的所有因素。這些工具的日趨成熟,應用范圍逐漸擴大,最終將解決智能手機、平板電腦和PC上所有流行的操作系統的移動管理需求。
4.4 智能對象。在未來10年,普通家庭都會有各種智能對象,包括玩具、家用設備、體育設備、醫療設備以及可控制的電源插座等。這些家庭智能對象將是物聯網的一部分,其中多數設備能夠以某種方式與智能手機或者平板電腦中的應用溝通。智能手機和平板電腦將執行許多功能,包括遙控器、顯示和分析信息、與社交網絡配合監視能夠發微博或者發帖的“東西”、支付訂閱服務費、訂購更換耗材和更新對象固件。
5 結束語
移動互聯網,是未來重要的業務領域之一。近年來移動互聯網發展突飛猛進,其許多技術和應用都與互聯網技術應用相關,移動互聯網正成為一種全新的應用模式。在移動互聯網這條產業鏈上,只有找到合適的定位,才能創造出比互聯網時代更多的價值。
參考文獻:
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[3]虛擬化與云計算小組.虛擬化與云計算[M].北京:北京電子工業出版社,2010.
關鍵詞:物聯網專業;知識體系;培養方案;高校教育
中圖分類號:G642.0 文獻標識碼:A 文章編號:2095-1302(2014)10-00-03
0 引 言
物聯網技術目前成為全球各行業各領域研究和應用的熱點,它能給我們的經濟、生活帶來巨大的變革。隨著物聯網的興起,對人才的需求必然會有一個飛躍性的增長。專家預測10年內就可能會大規模普及,產生一個上萬億元規模的高科技市場,因此社會對物聯網技術方面的人才需求巨大[1]。國家教育部從2010年3月,了《關于戰略性新興產業相關專業申報和審批工作的通知》,隨后我國有數百所大學申報和準備申報物聯網或傳感網專業。
信息獲取、信息傳輸和信息處理,這三個部分構成了信息產業的三大支柱,他們也是物聯網產業的三個組成部分。電子、通信、計算機是物聯網三大支柱中的必備學科。其中每一個學科都有一套人才培養的知識體系,而每一個學科又有多個方向。而物聯網工程專業需要這三個學科知識的支撐,所以物聯網工程專業可選擇的基礎、專業課程眾多,所涉及的應用更是無處不在,在教學上往往會希望面面俱到但是又無所適從[2]。如何根據具體情況做出取舍是一個值得探討的課題。
各院校物聯網工程專業的課程體系設計不盡相同,有的甚至差異很大[3-6]。絕大部分院校的物聯網工程專業課課程體系只是對物聯網工程涉及的多學科領域現有課程進修簡單的裁剪和疊加,再增加物聯網導論等專業核心課程,這類課程體系沒有體現出物聯網工程專業的特色。因此有必要從物聯網技術自身發展、物聯網相關企業人才需求和學生自身素質全面發展三個角度,對物聯網工程專業人才培養方案進行分析探討[7]。
許昌學院2013年通過國家教育部審批通過,開始招收物聯網工程專業的學生,在探索物聯網工程專業培養方案的過程中,我們也借鑒了許多高校的經驗和做法,也尋求了多家企業的合作,目前對該專業的課程設置也有了自己的看法和思考。我們可以從物聯網技術體系架構和人才就業方向入手,探究不同人才培養就業方向在體系架構中所需要的核心技術和課程,從而理清思路,為物聯網工程專業培養方案和課程體系的設置提供參考。
1 物聯網技術體系框架
圖1 物聯網技術體系框圖
物聯網的整體架構如圖1所示,從圖中可以看出,物聯網按照網絡架構可以分為應用層、網絡層和感知層。圍繞著這三層,可以探討其中所需要的核心知識,從而得出物聯網工程專業學生所需的知識體系。
2.1 感知層
感知層的主要作用是信息的感知和采集,主要由感知器件來實現各類信息的采集,如各種傳感器、RFID、各種二維碼、紅外和智能裝置等。
在這一層中,需要具備的知識主要包括:
各種傳感器的功能、性能、結構、特性和工作原理等內容;
RFID、條形碼等的相關知識;
各種智能終端的特點、結構、工作原理等。
根據物聯網工程專業的特點,不需要對傳感器的具體細節做過多的認識和學習,只需要簡單了解和使用即可,所以不需要開始相關的傳感器原理等課程。但是傳感器所采集到的信息需要有相應的硬件進行收集處理并上傳至網絡層進行發送,可以說嵌入式是整個物聯網的基礎部分,所以有必要開設嵌入式相關的課程。
與嵌入式相關的硬件主要包括:單片機、ARM和FPGA三種。
2.1.1 單片機
單片機的使用非常廣泛,而且在后續網絡層中所使用的CC2530 ZigBee模塊中也包括單片機模塊,因此,單片機課程應成為物聯網工程專業所必開的課程。與之相配套的課程包括:C語言程序設計、電路和電子學和數字電路。有些學校還開設有計算機組成原理和微機原理與接口技術,筆者認為,這兩門課程可以選擇一門進行開設。
計算機組成原理主要面向計算機專業的學生進行考取研究生需要,并且它可以讓學生從計算機整體的結構、功能和組成角度認識和理解整個處理器、存儲器和輸入輸出系統之間是如何協同工作的。微機原理與接口技術主要面向接口,但是其中接口的內容可以放到單片機課程中進行講解和實踐,而匯編語言的相關內容在計算機組成原理課程中也可以進行補充和加強,所以筆者建議只需選用計算機組成原理課程進行開設即可。
2.1.2 ARM
ARM是一個總稱,其中也包含系列產品,對于物聯網工程專業的學生來說,ARM也是其知識體系中必備的一項內容。單片機無法運行操作系統,因此在有些情況下需要用到更高級的處理器。物聯網網關和許多高級的電子產品都需要用到它。開設與嵌入式相關的課程還需要開設Linux操作系統,有必要對Linux的使用和主要組成有一個清晰的認識和掌握。另外還有嵌入式應用層開發的高級語言,如C++等。
2.1.3 FPGA
FPGA是一個提高性的內容,如果偏電子設計與開發的學校可以考慮開設,或者可以為學生開設相關的選修課程,增加學生的知識面和視野。但是由于這門課程的難度要高于前兩部分,所以筆者認為可以根據學校的特點和學生接受能力進行取舍,它可以不算作物聯網工程專業學生所必備的知識體系成員。
2.1.4 RFID技術和條形碼技術
對于RFID而言,是目前應用最為普遍的物聯網應用技術,所以它理所當然成為物聯網學生知識體系中不可或缺的部分,因此建議開設RFID技術與應用課程,除了講解RFID原理之外,還要針對RFID的應用進行相應的開發和實踐。
2.2 網絡層
網絡層主要負責將感知層采集到的信息進行傳輸。目前常用的網絡協議包括:ZigBee、藍牙、Wi-Fi和433等,所使用的通信網絡主要有2G/3G/4G電信網和傳統互聯網。所以在這一層次上,需要學習的內容主要包括ZigBee技術、無線傳感器網絡技術、通信原理、計算機網絡等內容。
針對無線網絡,除了ZigBee之外,還有Wi-Fi、藍牙和其他無線傳輸技術,如300 MHz、433 MHz、915 MHz無線通信技術,對它們的特點和應用也應當給予適當的講解。尤其目前藍牙4.0技術已經得到了比較大的改進,蘋果新推廣的ibeacon技術有可能會對藍牙技術起到大力推廣的作用,所以對這幾種技術應當讓學生都有所接觸和認識。在課程中可以體現在物聯網導論、無線傳感器網絡中進行講解。另外在課程設計和實踐活動中,可以對這些技術予以應用加深學生的理解和掌握。
2.3 應用層
物聯網目前的應用非常廣泛,但是就應用層技術而言主要是應用層軟件的開發,所以物聯網工程學生應該掌握的主要技術應該包括Java技術和移動平臺應用程序開發技術,但是偏硬件和體系構成的學生可以淡化這兩個內容的學習,偏軟件的學生應該加強這兩項技術的訓練。
另外,目前提得比較多的云計算和大數據的內容,也應體現在物聯網工程專業學生的知識體系之中。云計算其實應該是云服務,它主要包括三個方面的內容,即IaaS、PaaS和SaaS。在這三個內容中,PaaS是目前云服務所用到最多的技術,所以要讓物聯網工程專業的學生對這項技術有所了解,從而為后續物聯網應用服務開發開拓更寬廣的思路。
就目前物聯網的主要應用案例來看,每個案例往往是這三層的綜合,所以物聯網工程的學生的知識體系在這三層中離開了哪一層都不完整。我們從這三層出發,梳理出了大致的脈絡,有了比較清晰的思路,再根據所定位的學生的就業方向予以加入相關的專業知識或者根據學生的培養定位增刪一些相關的內容,即可確定相應的培養方案。
3 物聯網工程專業人才就業方向分析
在人才需求方面,各地政府紛紛上馬物聯網項目,急需大量的物聯網人才。由于物聯網專業的一些課程涵蓋了電子、通信和計算機三個學科領域,所以學生的就業范圍比較廣泛,但是也有有人提出質疑,認為物聯網三個學科都有所涉及但是哪一個學科都沒有學精,所以就給物聯網專業學生的就業規劃提出了問題。
目前許多高校往往會結合自身的原有學科特點,對某一方面有所側重,關鍵是看學生的培養目標,并且要和當地的經濟特點相結合,有所側重,也就是要瞄準行業應用而開展,這樣才能做到有的放矢。
也有專家提出來了相應的物聯網專業學生就業可從事的行業主要有[8]:
物聯網系統設計架構師、物聯網系統管理員、網絡應用系統管理員等核心職業崗位以及物聯網設備技術支持與營銷等相關職業崗位;
物聯網終端系統的設計與開發;
物聯網應用系統開發工程師,進行物聯網相關軟件系統的設計與開發;
無線傳感網絡系統的設計和管理;
物聯網在智能系統、普適計算、工業控制、信息處理、通訊和管理等領域的應用開發和工程實現;
高等院校和科研院所與物聯網相關的教學科研工作。
從以上專家所列出的就業方向來看,可以將就業方向也歸納為硬件、網絡和應用三個大類,這和以上根據物聯網基本架構所描述的知識體系基本吻合。
物聯網工程專業的人才有自身特有的素質構成,與計算機、通信和自動化專業的學生比較起來,主要有以下特點[9]:
計算機專業的學生要么側重于計算機軟硬件技術的研究與應用,要么側重于計算機網絡系統的組網、管理或者開發,但缺少物聯網工程應用中所必須的傳感、控制、通信等領域的知識。
通信專業側重于使學生掌握基本的通信原理,但對物聯網中所涉及的傳感、嵌入式和應用開發涉及較少。
自動化專業雖然對物聯網中必須的傳感和控制技術等有所側重,但是對于計算機應用開發領域涉及較少。
由此可見,對物聯網工程專業的人才而言,是適應物聯網行業的特點而具備更綜合的專業素質。
4 知識體系基本構成
通過以上的分析,綜合物聯網體系架構和人才就業方向的定位,另外與二本層次學生的特點相結合,可以歸納出物聯網工程專業學生的知識架構,歸納總結如下:
基礎知識相關課程:數學(高等數學、線性代數、概率論與數理統計)、英語、電工與電子學(在這門課中包含有電路分析和模擬電路)、數字電路、C語言、數據結構、計算機網絡、計算機組成原理。
專業必備知識:物聯網導論、Linux操作系統、Java語言程序設計、RFID技術與應用、傳感器原理與應用、單片機、嵌入式技術、通信原理、無線傳感網絡、云計算和移動互聯網開發。
專業實訓課程:安卓系統開發、ZigBee課程設計、RFID課程設計、無線傳感網課程設計。
另外可增加:印制電路板設計、數字信號處理、EDA等相關課程,以擴展學生的學習視野和基本技能。
5 實踐教學的開展
實踐教學模塊有基礎實踐教學部分和專業實踐教學部分。基礎實踐教學部分由“基礎實驗―綜合設計―應用創新”三個層次組成。第一層主要培養學生的基本技能,以電子技術學習為主。通過電子技術的學習使學生掌握元器件的辨別和使用,結合專業課程的教學,進行課程實驗,掌握基本知識和基本技能等;第二層主要包括各門課程的課程設計、電子綜合設計以及先進設計工具 EDA技術,旨在培養學生的綜合設計能力、團隊合作能力以及創新意識;第三層是應用創新層,引導學生參加大學生電子設計競賽、挑戰杯作品大賽和科研項目等。
專業實踐教學部分注重物聯網的核心技術――嵌入式系統技術。通過開設硬件設計一條線課程(單片機、嵌入式、RFID技術、傳感器網絡)和軟件設計一條線課程(C 語言、面向對象程序設計、嵌入式操作系統、移動互聯網開發),使學生系統掌握嵌入式系統的硬件和軟件設計技術,掌握物聯網網絡協議棧和實現物聯網通信。
6 結 語
物聯網工程專業由于涵蓋的學科范圍廣,在學生知識體系構建方面需要花費較大力氣進行研究,從物聯網自身的體系架構來探討物聯網工程專業人才所必須的知識體系,在滿足基礎知識體系的前提下,結合相應的就業方向,增加適當的特色課程,構建出適應各個學校特色的培養方案,從而培養出適應行業需求的物聯網工程專業人才。
參考文獻
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【關鍵詞】物聯網;市場的需求;就業前景;重要意義
一、引言
物聯網將人類生存的物理世界網絡化、信息化,將分離的物理世界和信息空間有效互連,是現代信息技術發展到一定階段后出現的一種聚合性應用與技術提升,為新一代信息技術的發展提供了新的機遇和平臺。在這樣一個具有戰略性重要作用的物聯網領域中,我國目前已居于世界領先行列。無論是在政策、技術還是產業鏈上,我國的物聯網發展都擁有顯著優勢,具備難得的發展機遇。
二、物聯網的定義
1.英文名:Internet of Things(IOT),也稱為Web of Things。
2.物聯網是指通過各種信息傳感設備,如傳感器、射頻識別(RFID)技術、全球定位系統、紅外感應器、激光掃描器、氣體感應器等各種裝置與技術,實時采集任何需要監控、連接、互動的物體或過程,采集其聲、光、熱、電、力學、化學、生物、位置等各種需要的信息,與互聯網結合形成的一個巨大網絡。其目的是實現物與物、物與人,所有的物品與網絡的連接,方便識別、管理和控制。
三、技師學院開設物聯網專業的可行性
物聯網雖說是新興高科技產業,但主要以高中畢業生為起點的技師學院開設物聯網專業,培養物聯網技能人才并非遙不可及、高不可攀。物聯網是實實在在的,既不要把物聯網神秘化,更不能把物聯網虛擬化。任何新專業的開發,都是由淺入深、逐步建立的;急功近利的做法不可取,簡單否定的做法也不可取。我們只要認識物聯網的真實屬性和本質,就能大力推進物聯網專業的發展。
作為連續9年位居中國軟件百強之首的華為有46%的人力集中在研發,33%的人力集中在市場,生產、管理和行政合計只占21%。生產主要是作業員、品管員、物料員等市場主要是銷售工程師、渠道經理等,管理主要是總經理、副總經理、人力資源經理等行政主要是文員、行政經理、食堂宿舍管理員等
由此可見專業技能型人才是物聯網的建立與發展產業鏈中的一支不可忽視的重要力量。當下技師學院應面向大型企業培養應用型、實用型人才的辦學思路,為物聯網專業培養不同層次人才給出了一條新的思路,即以大型企業需求為導向,培養初、中級實用型專業人才。
四、物聯網專業建立的重要意義
加快發展物聯網是構建現代產業體系、走新型工業化道路的內在要求。作為信息技術新的突破方向,物聯網成長潛力大、帶動力強、綜合效益好,不僅本身蘊含著巨大的戰略增長潛能,而且能夠有力地推進信息化和工業化深度融合,帶動傳統產業轉型升級,催生新的經濟增長點。加快發展物聯網,將為我國建設結構優化、技術先進、清潔安全、附加值高、吸納就業能力強的現代產業體系。
五、物聯網專業開設的現狀
1.2010年,教育部批準40所高校辦學2011年初,第二批批準27所高校2012年2月,教育部批準80所高校辦學。目前,共有147所學校開辦物聯網工程專業,還有在其他專業下開設(物聯網方向)的辦學模式,約200所高職高專辦《物聯網應用技術》專業,估計近500所高校已辦或準備開辦物聯網專業。
2.當前我國物聯網發展總體與世界同步。我國環渤海、長三角、珠三角以及中西部地區四大物聯網產業集聚區基本成型,西部的貴州、甘肅、四川、重慶等省市積極布局物聯網產業。截至2012年6月底,三大運營商已在全國320多個城市和當地政府合作建設智慧城。
3.目前物聯網開設的主要課程:
《RFID技術》、《WSN無線傳感器網絡》、《M2M技術》、《物聯感知與終端(嵌入式)技術》、《物聯網組成原理》、《物聯網綜合實訓》、《短距無線與異構組網技術》、《物聯網安全》、《云計算》、《物聯網工程與平臺綜合技術》、《大數據技術》和《物聯網系統調控方法》
六、市場需求大,就業前景廣闊
工業和信息化部楊學山表示,以云計算、物聯網、移動互聯網和大數據為代表的新一代信息技術,正在對軟件產業帶來一系列深刻變化,開放式創新、產業鏈垂直整合、產業生態體系的競爭、技術與業務深度融合成為新時期軟件發展的重要特點。
1.2012年07月-12月深圳物聯網預定人才需求數量
2.深圳IT企業招聘研發崗位的領域和方向
(1)華為中興及其外包系列(華為技術、中興通訊、易思博、華勝天成、文思創新、軟通動力、東南融通等);
(2)對日軟件外包系列(鵬開信息、東洋網籃等);
(3)嵌入式類軟件企業(凱立德、元證科技、茁壯網絡等);
(4)對香港軟件外包系列(大展信息、香港永泰、香港志鴻、新華南方、中聯信息等);
(5)應用軟件開發企業(聯軟科技、金蝶軟件、騰訊等);
(6)民營電子產品企業的自主研發―為制造型大國走向創造性大國而努力!
3.深圳軟件名企
(1)華為技術――中國軟件百強之首、世界通訊行業亞軍;
(2)中興通訊――世界專利申請冠軍、中國軟件百強亞軍;
(3)騰訊科技――世界第一互聯網公司;
(4)迅雷科技――中國最大的下載軟件平臺;
(5)金證科技――中國證券行業軟件冠軍;
(6)長城股份――中國軟件企業百強、上市公司;
(7)創維數碼――中國軟件企業百強、香港上市公司;
(8)長亮科技――中國小型商業銀行軟件冠軍、創業板上市公司;
(9)宇龍科技――中國國產智能手機之冠(酷派);
(10)金蝶軟件――中國中間件第一名、香港上市公司、
4.物聯網朝陽產業
2011年中國實現軟件產值18500億元。增長32.4%,國家GDP增長9.2%,按照中國軟件從業人員產值80萬元計算,現有軟件從業人員231萬人。2015年中國將實現軟件產值4萬億元。到2015年物聯網相關產值將達到1萬億,平均年增長29.1%,是中國GDP增長速度的4倍。
七、深圳軟件園訂單定崗高端就業
就業案例:
1.畢業生2010年11月入職:深圳融創天下公司畢業前薪資:3900元,工作地址:深圳市南山高新區國家軟件園。
2.姓名:宋亞楠,性別:女,培訓畢業時間:2011年6月,培訓專業:深圳軟件園J2EE開發,就業時間:2011年3月入職深圳融創天下,畢業前薪資:3500元。
3.姓名:王杰,性別:男,學歷:專科,專業:計算機應用,畢業時間:應該于2011年6月,培訓專業:深圳軟件園J2EE/Android開發,就業時間:2011年4月入職深圳鵬開信息,畢業前薪資:3400元+(注:該披露,該生掛科17課,目前仍未拿到證書)。
總之,物聯網的發展對學校來說,是一次難得的發展機遇。廣東省南方技師學院深圳分校應充分發揮身處深圳的特殊地域優勢,就業市場廣闊,人才需求量大等特點開設物聯網并積極開展校企聯合辦學,以靈活的辦學機制、有效的教學手段、可行的實訓計劃來開設新型專業教學。
參考文獻
[1]2012年7月22-23日,《全國物聯網教學與專業建設研討會》會議紀要.
關鍵詞:天津市;物聯網;農業;信息化
中圖分類號:TP391.41 文獻標識碼:A DIO編碼:10.3969/j.issn.1006-6500.2014.05.001
2013年,天津市作為農業部農業物聯網區域試驗工程試驗區之一,在農業部、天津市和中國科學院的共同推進下,按照“全要素、全系統、全過程”的三全理念,開展了頂層設計、技術構建、典型應用、機制保障等一系列試點試驗工作。通過一年的實踐證明,農業物聯網是推進天津現代都市型農業快速升級的新舉措。
1 農業物聯網是推動現代農業發展的新生動力
1.1 正確把握農業物聯網的概念和特征
農業物聯網是一次全新的農業技術變革,它是新一代信息技術在農業生產、經營、管理和服務中的集成示范和高度應用。農業部副部長余欣榮認為,農業物聯網概念可以從狹義和廣義兩個角度去理解:狹義的農業物聯網是指應用射頻識別、傳感、網絡通信等技術,對農業生產經營過程涉及的內外部信號進行感知,并與互聯網連接,實現農業信息的智能識別和農業生產的高效管理;廣義的農業物聯網是指在農業大系統中,通過射頻識別、傳感器網絡、信息采集器等各類信息感知設備與技術系統,根據協議授權,任何人、任何物,在任何時間、任何地點,實施信息互聯互通,以實現智能化生產、生活和管理的社會綜合體。
農業物聯網通過信息感知、傳輸和處理,把農業現代技術和現代信息技術集成應用。集約化、規模化、專業化、社會化是它的本來屬性,與現代農業經營體系的規模化、集約化是一致的,其重要特征體現在兩個方面:一是人機物一體化特征。農業物聯網把農業生產內部過程中所需的自然、經濟等要素以人機物的形態有機聯系起來;也把農業生產、經營、管理全過程中所涉及的人、機、物有機聯系起來,將傳統的人、機雙方交互,轉型為人機物三方交互。二是發展理念“三全”化特征,即“全要素、全系統、全過程”。
1.2 農業物聯網是推動信息化與農業現代化融合的重要切入點
以物聯網為代表的信息技術日新月異,將為現代農業發展提供不竭動力。黨的“十”明確提出了“四化同步”的戰略部署,農業物聯網是農業信息化應用優先發展的領域,而信息化是現代農業發展的制高點,因此,發展農業物聯網是推進其他“三化”的關鍵技術手段。通過農業物聯網技術的集成與創新,利用現代信息技術武裝信息獲取、傳輸與服務等農業信息化建設的關鍵環節,探索農業物聯網技術在改造傳統農業以及發展現代都市型農業中的應用模式和推進路徑,將有效地推動信息化與農業現代化的深度融合。
1.3 農業物聯網是引領農業生產向智能化轉變的重要驅動力
隨著物聯網技術的進步和推廣應用,通過感知技術可以獲取更多的信息,包括作物信息、農田環境信息、農機作業信息等,為精準農業生產提供更加豐富的實時信息,通過全面互聯共享可以獲得更多的網絡服務,提高精細農業科學決策水平和作業實施水平,它將在農業精準生產大顯身手。
(1)有利于促進農業結構優化、布局合理。農業物聯網通過感知農產品數量、質量、品種的供給與需求,自動尋求農業生產與市場流通的匹配度,實現農業資源的有效配置,提高農業生產效率。如天津市農業科學院正在開發基于物聯網技術的設施黃瓜生命感知與智能管理系統,通過應用全面提升設施黃瓜產量、品質與效益。(2)有利于提升農業生產工具的專業化、智能化,有利于大型農業機械裝備發揮效能。通過具有感知和控制功能的智能設備支持,可以使農業環境自動控制、農事操作自動化、動植物需求智能化等,在這方面農業物聯網具有得天獨厚的優勢。如天津市農業科學院創新基地智能溫室全自動監測控制系統,寧河縣農夫、寶坻區德潤母豬群養殖場自動飼喂站管理,濱海新區海發珍品和正躍海淡水養殖的自動投餌系統以及通過魚群浮頭識別系統實現智能化管理等方面得到了充分應用。(3)有利于推進大田作物各種農事管理的精細化、農事措施的合理化,如水肥一體化管理、病蟲害在線遠程診斷等。農業傳感器可以準確感知農作物生長環境的墑情、養分,通過智能運算與分析,提出決策建議,實現各種生產管理的精準化。
2 天津市農業物聯網區試工程的思路和目標任務
天津市農業物聯網區試工程基本思路是以大力推進“四化同步”戰略為指導,以建設現代都市型農業為目標,以“按照一條思路、堅持兩個結合、樹立三全理念”(即按照有限目標、重點突破、形成產業的思路;堅持信息技術、生物技術、工程技術有機結合,堅持研究開發、集成示范、推廣應用相結合;樹立“全要素、全系統、全過程”的三全理念)為宗旨,突破核心技術,研制關鍵標準,拓展規模應用,構建產業體系,力爭使天津市農業物聯網的應用處于全國領先水平,并為天津市全面發展農業物聯網產業積累經驗。
具體目標任務是集成示范物聯網感知、傳輸、決策及應用相關技術和設備,實施農業物聯網“一二三四五”工程,即構建1個天津農業物聯網平臺;重點建設不同專業、不同層次的農業物聯網核心試驗基地20個(推廣示范200個);建立研究開發、集成示范、應用推廣3種類型農業物聯網展示窗口;探索產學研用創新、農業企業運作、合作組織示范和區域整體推進4種農業物聯網應用模式;取得包括探索培育農業物聯網應用標準、物聯網產業研發和經營主體、技術服務隊伍、物聯網產業發展的協同體系和農業物聯網應用天津模式在內的5個方面的成果。
3 天津市農業物聯網區試工程取得初步成效
天津市農業物聯網區試工程自2013年實施以來,遵循“科學規劃、重點突破、行業應用、整體提升”原則,緊密圍繞現代都市型農業發展需求,積極推進各項工作,取得了初步成效。
3.1 加強了組織機構建設與機制創新
在各級領導的關心和支持下,天津市農業物聯網區試工程建設工作加強和創建推進機制,探索了一套行之有效的組織機制,保障了區試工程的高效開展。
2013年,農業部余欣榮副部長先后6次來津就農業物聯網區試工程建設進行考察或座談指導。春蘭書記、興國市長在2014年天津市農村工作會議上強調要把物聯網技術與現代農業深度融合。東峰副書記和宏江副市長對農業物聯網區試工程給予指導支持,多次做出重要批示。2013年9月,天津市政府與農業部、中國科學院就發揮各自優勢,共同推進天津市農業物聯網建設簽定了合作框架協議,成立了由農業部、中科院有關司局和天津市有關委局組成的部市院共建領導小組及辦公室,集成各方資源優勢,建立了多部門聯動機制,保障了區試工程的順利實施。目前,各方面都把農業物聯網作為農業現代化建設的重要抓手,領導高度重視的氛圍已經形成。
3.2 構建了適合天津特點的農業物聯網建設總體框架
在“按照一條思路、堅持兩個結合、樹立三全理念”思想指導下,編制了天津農業物聯網區試工程實施方案,得到了農業部余欣榮副部長和有關專家領導的直接指導和肯定。在建設內容上開展“一個平臺、三個工程、兩個體系”建設,即建設一個天津農業物聯網平臺;開展農業生產經營物聯網應用工程、農產品質量安全追溯工程、農產品電子商務示范工程3個工程建設;探索符合天津發展現代都市型農業需求的理論體系和標準體系兩個體系建設。
3.3 研發了國際先進的天津農業物聯網支撐平臺
黃興國市長在2014年天津市十六屆人大二次會議上所做的《政府工作報告》中提出“高水平建設農業物聯網綜合應用平臺”。天津市與中科院合作,建成了天津農業物聯網平臺。平臺涵蓋了農業生產、市場流通、農產品加工、農資農機服務等領域數據庫17個,集成各類農業應用系統113個,實現了25個基地傳感數據的在線采集和9個基地共17路視頻接入。2013年9月24日,農業部組織汪懋華院士等9位專家對平臺進行了評估,一致認為平臺開發技術居于國際先進水平。
3.4 研究儲備了一批農業物聯網關鍵技術
天津市在農業網聯網區試工程實施伊始,就明確了高標準、高起點的工作定位,注重應用技術的原始創新與集成創新。大力開展了針對環境、生命信息感知技術與設備的引進創新,重點中試和熟化動植物環境和生命信息傳感器,重點開展了設施農業病蟲害和水產主要病害特征信息提取技術和智能化控制技術研究。
3.5 開展了農業物聯網技術應用典型示范
區試工程辦公室組織相關部門對已有的50多個農業物聯網相關試驗點或基地進行了充分調研,系統掌握了天津市農業物聯網建設的基本狀況,明確了主要實施內容。建設了10個核心基地,核心試驗面積704 hm2,進行了1 262棟節能溫室、76.5萬m2養殖水面示范應用,涉及設施蔬菜、種羊、種豬、海水魚、淡水魚、南美白對蝦等種類。實施了農產品質量安全追溯系統建設,建立了電子生產檔案、企業管理、質量監管和消費者查詢組成的農產品質量安全綜合監管平臺。積極開展農產品電子商務示范工程建設,建設了農業電子商務支撐平臺,開展了千余種名特優農產品的網上銷售活動,探索了冷鏈宅配模式、線上線下模式、會員定制模式以及農超對接模式等農產品電子商務模式。
3.6 加強了標準建設與理論研究
天津市將農業物聯網技術作為地方標準重點編制計劃,分步驟制定、完善一系列的天津市現代農業地方標準并組織實施。“天津市現代都市型農業物聯網產業發展規劃與對策研究”列入2013年天津市科技發展戰略計劃項目,組織種植業、畜牧、水產、農機4個行業管理部門分別制定了行業物聯網應用規劃,正在抓緊制定天津市農業物聯網產業發展規劃,為加快培育和壯大農業物聯網產業提供理論依據。
4 天津市農業物聯網區試工程的重點工作
天津市農業物聯網試驗區的工作取得了一定進展,但是,我們在平臺內容、功能和運行機制上還需不斷充實完善,在農業物聯網技術應用上還需從人力和資金上加大投入。下一步工作任務更加艱巨,我們要全面推進農業物聯網區試工程建設,重點抓好以下6個方面的工作。
4.1 加強核心基地建設,探索應用模式
對已建設的10個核心試驗基地應用加強指導服務,同時,按照天津市農業物聯網區試工程實施方案,篩選建設一批新的核心試驗基地。加大推動武清區、西青區整體推進模式的建設,擴大農業物聯網試驗基地和應用點,不斷探索天津市農業物聯網技術應用模式。
4.2 強化平臺應用功能,發揮引領作用
緊緊圍繞平臺應用建設,在技術上重點完善平臺數據接口、在線視頻、數據傳輸和接入接口規范標準;在應用上加快行業子平臺應用系統研發進程,開發“農業農村基層基礎數據信息管理系統”、“天津動物及產品外埠進津道口監管信息系統”、“奶牛良種繁育管理系統”和“農業農村經濟管理基礎數據挖掘”,同時,為企業、基地應用提供定制服務支持,鼓勵更多的企業入駐平臺,不斷豐富平臺內容。在保障上盡快出臺平臺運行管理辦法,規范平臺安全管理機制,保障平臺安全暢通,引領農業物聯網產業發展。
4.3 建設質量追溯系統,做好支撐服務
按照市委、市政府關于農產品質量安全重點工作要求,結合農業物聯網區試工程建設任務,以放心菜追溯系統、放心水產品追溯系統和畜產品外埠進津道口監管信息系統建設為切入點,構建農產品質量安全電子化管理和信息化追溯系統,為確保農產品質量安全做好支撐服務。
4.4 積極開展電子商務,促進產銷銜接
開展農產品電子商務示范工程建設,完善天津市農產品電商平臺功能,組織農民專業合作、休閑農業和涉農企業開展網上銷售。選擇3~5家農產品電商企業進行示范,探索建立線上線下、會員定制、冷鏈宅配和農超對接等農產品電子商務模式,促進農產品銷售。
4.5 加強理論人才建設,促進持續發展
按照總體目標任務,加強農業物聯網理論研究,組織編制和修訂10個農業物聯網標準,逐步完善農業物聯網標準體系。積極籌建農業物聯網應用研發中心,匯集大專院校、科研院所的物聯網、云計算、大數據研發技術人才。在已有工作基礎上,完成天津市農業物聯網三年整體規劃任務,推動農業物聯網產業健康持續發展。
4.6 加大宣傳培訓力度,提高應用水平
充分利用網絡、手機短信、信息終端、電視、刊物和媒體等多種形式,加強農業物聯網區試工程的宣傳和培訓,對平臺應用、標準編制和基地應用人員開展物聯網技術應用培訓。繼續做好農業物聯網區試工程建設工作簡報的編發,全面提高農業物聯網技術應用水平。
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[關鍵詞]物聯網技術 小型采集設備 樓宇綜合管理 應用
中圖分類號:TP311 文獻標識碼:A 文章編號:1009-914X(2014)45-0252-0447
引言
隨著科學技術的不斷發展,物聯網技術也得到了快速的提高,物聯網技術是繼互聯網、計算機之后,信息產業的第三次革命,是引領未來經濟增長的一個重要因素,盡管物聯網技術現在還不夠成熟,但它的發展勢如破竹。物聯網技術能夠實現實時采集任何需要監控、連接、互動的樓宇智能化實體和過程,能夠采集其聲、光、電、熱、化學、力學、位置等各種所需要的信息;并通過各類可能接入的網絡,進行物與物、物與人的連接,以實現對物品和過程的智能化感知、管理、控制和識別;在樓宇智能化系統中具有廣泛使用的前景。
一、基本概念
1、 物聯網技術
物聯網的最初是叫做傳感網,1999年開始出現了物聯網這個概念,2005年得到普及,2009年開始了大發展。物聯網就是人與物、物與物直接相互連接傳遞信息與控制的網絡,其本質還是一種互聯網。這有兩層含義:第一,物聯網技術的基礎和核心內容仍然是互聯網技術,是在互聯網基礎上的延伸和擴展的一種網絡技術;第二,其用戶端擴展和延伸到了任何物品與物品之間,進行信息交換和通訊。物聯網被譽為 相繼計算機、互聯網與移動通信網絡之后的有一次信息產業的浪 潮,互聯網只是將計算機連接起來網絡化,而物聯網則是能夠將世界上的一切事物都連接起來形成無奇不有的龐大網絡。物聯網(The Internet of things )的準確定義是:通過射頻識別(rfid) 、紅外感應器、全球定位 系統、激光掃描器等信息傳感設備,按約定的協議,把任何物品與 互聯網相連接,進行信息交換和通信,以實現智能化識別、定位、 跟蹤、監控和管理的一種網絡概念。比如超市收銀臺所用的結賬系統、各種監控系統、還有各大銀行所 提供的刷卡服務和 atm 自動取款服務以及現在被廣泛應用的 gps(global positioning system)全球定位系統等等。
物聯網技術是一種對傳統思維的突破。過去物理設施和網絡設施是分開的,機場、公路、房屋建筑物等等實體的世間萬物是一路,而數據、寬帶等等虛擬的“互聯網”是一路。在“物聯網”時代,就是將“現實的世間萬物” 和 “虛擬的互聯網”整合在一起,成為一個統一的網絡。全球全世界的運轉將會以此為基礎,無論是經濟管理、生產運行、社會管理,乃至個人生活都將運用到物聯網技術。
與其它國家相比,我國的技術研發水平處于世界前列,有著重大的影響力和發展優勢。經過了近十幾年的努力發展,已經初步形成了現在物聯網的體系。物聯網在中國迅速崛起主要由于我國在物聯網方面的幾大優勢。第一,我國早在1999年就啟動了物聯網核心傳感物聯網技術網技術研究,研發水平處于世界前列;第二,在世界傳感網領域,我國是標準主導國之一,專利擁有量高;第三,我國是目前能夠實現物聯網完整產業鏈的國家之一;第四,我國無線通信網絡和寬帶覆蓋率高,為物聯網的發展提供了堅實的基礎設施支持;第五,我國已經成為世界第二大經濟體,有較為雄厚的經濟實力支持物聯網發展。
物聯網在中國高校的研究,當前的聚焦點在南京郵電大學。作為“感知中國”的中心,無錫市2009年9月與北京郵電大學就傳感網技術研究和產業發展簽署合作協議,標志中國“物聯網”進入實際建設階段。協議聲明,無錫市將與北京郵電大學合作建設研究院,內容主要圍繞傳感網,涉及光通信、無線通信、計算機控制、多媒體、網絡、軟件、電子、自動化等技術領域,此外,相關的應用技術研究、科研成果轉化和產業化推廣工作也同時納入議程。
為積極參與“感知中國”中心及物聯網建設的科技創新和成果轉化工作,保持、擴大學校在物聯網研究領域的優勢,2009年9月10日,全國高校首家物聯網研究院在南京郵電大學正式成立。在實驗室,一些“物聯網”產品已經初見雛形。此外,南郵還有系列舉措推進物聯網建設的研究:設立物聯網專項科研項目,鼓勵教師積極參與物聯網建設的研究;啟動“智慧南郵”平臺建設,在校園內建設物聯網示范區等。
2、基于物聯網技術的小型采集設備
小型采集設備是采集數據的一種小型設備。數據采集是指從傳感器和其它待測設備等模擬和數字被測單元中自動采非電量或者電量信號,送到上位機中進行分析,處理。小型采集設備是結合基于計算機或者其他專用測試平臺的測量軟硬件產品來實現靈活的、用戶自定義的數據采集系統。
基于物聯網技術的小型采集設備是一套集智能傳感終端、智能控制終端、信息傳遞終端、用戶存儲管理、智能組網技術、智能服務發現技術、數據融合算法等模塊與一體的復雜設備。
3、樓宇綜合管理系統
近年來國內高層建筑不斷興建,它的特點是高度高、層數多、體量大。面積可達幾萬平方米到幾十萬平方米。這些建筑都是一個個龐然大物,高高的聳立在地面上,這是它的外觀,而隨之帶來的內部的建筑設備也是大量的。為了提高設備利用率,合理地使用能源,加強對建筑設備狀態的監視等,樓宇綜合管理系統也就應運而生。
樓宇綜合管理系統是智能建筑的重要組成部分之一。樓宇綜合管理系統是對建筑物(群)內設備與建筑環境的全面監控與管理,為建筑的使用者營造一個舒適、安全、經濟、高效、便捷的工作生活環境,并通過優化設備運行與管理,降低運營費用。樓宇綜合管理系統涉及建筑的電力、照明、空調、通風、給排水、防災、安全防范、車庫管理等設備與系統,是智能建筑中涉及面最廣、設計任務和工程施工量最大的系統,它的設計水平和工程建設質量對智能建筑功能的實現有直接的影響。
智能樓宇綜合管理系統是以實現各專業子系統之間的信息資源的共享與管理、各子系統的互操作和快速響應與聯動控制,以達到自動化監視與控制的目的。它追求的目標是:信息資源的共享與管理、提高工作效率和提供舒適的工作環境、采用“分散控制、集中管理”的模式,盡可能地減少管理人員和節約能源、能適應環境的變化和工作性質的多樣化及復雜性和應付突發事件的發生。
根據智能建筑的特點和業主對樓宇智能化系統工程的實際功能需求,必須在智能建筑硬件設備的基礎上建立一個具有高度開放性、兼容性、便利性于一體的樓宇綜合管理系統。進而才能提高系統管理和維護的自動化水平和協調運行能力,真正實現功能集成、網絡集成和軟件界面集成的設計目標,為智能建筑提供了高效、快捷的超值服務和管理。
二、物聯網的應用
物聯網與其說是網絡, 不如說是應用。對物聯網的定義、內涵及特征的梳理讓我們認識到, 物聯網是一整套立體的、豐富的、適應性很強的概念體系。在推進物聯網發展的時候, 需要依據不同時期不同的出發點, 規劃一條既符合科技創新規律, 又適應我國工業、信息通信業當前發展水平和一個時期的發展潛力, 并有利于在激烈的國際競爭中快速建立起競爭優勢的發展道路, 以更好地滿足經濟社會發展對物聯網的總體需求。
1 物聯網在智能城市中的應用
國內的一些地方已經開始對物聯網進行了應用性開發, 運用物聯網技術, 上海移動已為多個行業客戶度身打造了集數據采集、傳輸、處理和業務管理于一體的整套無線綜合應用解決方案。最新數據顯示,上海移動目前已將超過10 萬個芯片裝載在出租車、公交車上, 形式多樣的物聯網應用在各行各業大顯神通, 確保城市的有序運作。在上海世博會期間,車務通 全面運用于上海公共交通系統, 以最先進的技術保障世博園區周邊大流量交通的順暢;面向物流企業運輸管理的“e物流”,將為用戶提供實時準確的貨況信息、車輛跟蹤定位、運輸路徑選擇、物流網絡設計與優化等服務,大大提升物流企業綜合競爭能力。
2 物聯網在能源管理與公共事業中的應用
預計到2020 年, 中國將成為世界上最大的能源消費國。由于電網系統效率低下, 發電和輸電過程中浪費非常嚴重。現在, 我們可以利用高科技對事物有更透徹的感知和度量, 不管是安裝在室內的計量器還是發電廠里的渦輪。所有這些感知和度量支持我們更好的收集信息和數據, 透過先進的分析工具產生智能洞察, 再以此實時地做出更好的決策。儀表管理技術的進步使個人和企業可以選擇使用能源的方式和時間, 這就為使用風能和太陽能等利于環保的能源奠定了基礎。對于電力提供商而言, 智慧的電力意味著更高的電力的可靠性和電力質量, 更短的停電恢復時間, 進而實現更高生產率和對電力潛在障礙的防護, 從而更精確地預測需替換的資產設備及支出。智能電表與停電智能管理已經應用。
3 物聯網在交通管理中的應用
交通規劃者已開始努力促成多個系統的集成, 并在各種交通類型、多個城市甚至國家或地區之間整合費用和服務。智慧的交通系統可以縮短人們的空間距離,(提高生產效率、降低旅程時間和加速突發事件交通工具的響應速度) ,也可保護環境(如改善空氣質量、降低噪音污染、延長資產生命周期、保護古跡、景點、住宅) 。
4 物聯網在物流業中的應用
物流供應鏈, 中國物流成本所占GDP百分比一直都高于發達國家, 這反映出供應鏈運營效率低下的體制性問題。僅以2006 年為例, 中國物流成本占整個GDP的18%,而日本為11%,美國為8%,歐盟僅為7%。在這18%中,運輸成本總計超過55%,而存儲成本達30%。法規、基礎設施和運營等三大瓶頸是中國供應鏈低效的深層原因, 這不僅削弱了中國企業的競爭力, 也會妨礙內部貨物流以及國內需求的擴大。智慧的供應鏈將促使物理網絡和數字網絡融合, 將先進的傳感器、軟件及相關知識整合到系統中。智慧的供應鏈的價值在于我們可以從各種數據中抽取有價值的信息。包括基于地理空間或位置的信息、關于產品屬性的信息、產品流程、條件、供應鏈關鍵業績指標等, 以及數據流的速度。智慧的供應鏈可以滿足21世紀的需求, 它可以提高效率(如動態供求均衡、預測事件檢測和解決、旨在降低庫存的庫存水平和產品位置高度可視性) 、降低風險( 例如降低污染和召回事件的發生頻率及其影響、減少產品責任保金、減少偽劣消費產品),也能減少供應鏈的環境保護壓力(如降低能源和資源消耗、減少污染物排放) 。
5 物聯網在通信行業的應用
通信行業,在“2009年中國國際信息通信展覽會”上,中國移動展出了手機支付,這就是典型的物聯網概念應用。手機支付實際上主要是手機SIM 卡的更換,由普通SIM 卡更換為RFID-SIM卡,而不需要對手機進行更換。
用戶在消費時,只需要將手機從接收器上輕輕一掃,就可以方便進行各種購物,以及獲得詳細的費用清單。中國電信一直在推介自己的全球眼技術, 其實就是遠程監控的物聯網應用。比如上海海關都采用中國電信的遠程監控系統, 通過畫面可以對貨物進行通關檢查, 也減少人力。中國聯通日前在上海推出了公交卡手機,通過刷手機可以實現公交車票支付,這些都是典型的應用。
在“物聯網”普及以后,用于動物、植物和機器、物品的傳感器與電子標簽及配套的接口裝置的數量將大大超過手機的數量。物聯網的推廣將會成為推進經濟發展的又一個驅動器,為產業開拓了又一個潛力無窮的發展機會。
按照目前對物聯網的需求,在近年內就需要按億計的傳感器和電子標簽, 這將大大推進信息技術元件的生產,同時增加大量的就業機會。
其它如醫療、城市建設、精細農業等也已展開應用。
要建立一個有效的物聯網,有兩個重要因素。一是規模性,只有具備了規模, 才能使物品的智能發揮作用。一個城市有100萬輛汽車,如果我們只在1萬輛汽車上裝上智能系統,就不可能形成一個智能交通系統;二是流動性,物品通常都不是靜止的,而是處于運動的狀態,必須保持物品在運動狀態,甚至高速運動狀態下都能隨時實現對話。
物聯網在各個領域的應用現狀和未來的發展狀況表明, 各個行業對于物聯網的需求程度不一, 側重點更是千差萬別。基于目前物聯網技術的發展狀況, 可以預見, 物聯網正在快速地走進人們的生活, 它的實際應用將分以下三個步驟實現: 實現物體的自我感知功能; 物與物之間相互聯系, 交換信息; 系統通過分析物聯節點的信息, 做出最優化的調整策略, 控制整個系統超優化方向做出改變。
目前物聯網的發展正處起步階段, 仍然面臨技術完備性不足、產品成熟度低、成本偏高等諸多制約因素, 但目前良好的外部環境, 將有利于這些問題的解決。相信在不久的將來我們一定會看到一個充滿生機與活力的物聯網。
三、基于物聯網技術的小型采集設備在樓宇綜合管理系統中的應用能夠解決的問題
基于物聯網技術的小型采集設備在樓宇綜合管理系統中的應用能夠解決的問題,是針對樓宇內的各個業務系統的監控對象、運行參數等實現無線數據采集的智能樓宇數據采集。主要有:
一、布線成本高:樓宇內的布線是相當多的,不僅多而且布線也相當復雜,成本就更高了。據統計,一個工程的百分之六十左右的費用將會應用于線路的鋪設上,這對工程建設來講是一筆相當大的費用,線路的鋪設主要包括光線、雙絞線、同軸電纜等;此外對于樓宇綜合布線中存在的重復布線不但增加不必要的成本,也會降低安全可靠系數。
二、靈活性差:布線是在工程施工初期進行的,然而,一旦布線完成之后很難再次修改或添加。例如當初只考慮控制信號傳輸,可能只需要雙絞線就可以了,但是隨著信息數據的不斷增多,雙絞線的傳輸能力已經不能夠滿足大量數據的傳輸,這就需要對樓宇內的線路進行更新,重新布置光纜。
三、標準不統一,由于現在生產智能樓宇設備的廠家越來越多,生產出的產品質量也參次不齊,最終會導致不同廠家的產品無法共用,然而,在具體施工時有的廠家提供的產品很好用,而有的廠家提供的產品又很難滿足用戶的需求,這將增加施工難度。
四、施工周期長,智能樓宇的布線周期長,布線時間需要一直跟蹤樓宇的建設,從施工初期到施工結束;這將會浪費巨大的人力物力,由于長時間的跟蹤布線,容易使得布線出現疏漏和布線錯誤,這會對工程施工帶來影響。
基于物聯網技術的小型采集設備的出現就是要解決以上四個大問題,通過對樓宇內的各個業務系統的監控對象、運行參數等實現無線數據采集,來對樓宇進行綜合管理。因此,基于物聯網技術的小型采集設備將會得到廣發的應用,它也是樓宇綜合管理系統的發展方向。以本項目的技術為基礎,依托移動的無線網絡,可以將應用范圍擴展到多種與人類活動與環境密切相關的領域中,如環境監測、森林防火,施工安全等領域;在獲得可觀的經濟效益的同時,也會帶來巨大的社會效益,所以,基于物聯網技術的小型采集設備在不久的將來會得到普及。
四、樓宇綜合管理系統的發展現狀
隨著上世紀九十年代,智能樓宇的理念進入我國,并逐漸影響著我國的建筑行業,使得樓宇逐漸趨于智能化,到本世紀初,隨著中國各地高樓大廈的涌現,智能樓宇已經得到了人們的普遍認可和廣泛使用;這就要求作為智能建筑管理的核心--樓宇綜合管理系統,必須快速的發展。
傳統的基于現場總線的樓宇綜合管理系統存在著成本高、維護難、擴展難等不足。網線通信技術能夠較好地解決上述問題,具有成本低廉、方便靈活、寬帶高等特點。因此,基于物聯網技術的小型設備將會得到廣泛的應用,它也是樓宇綜合管理系統的發展方向。
目前,樓宇綜合管理系統的應用主要集中在建筑公共資源上,主要包括供配電、照明、空調、冷熱源、給排水、電梯自控、安防與消防、綜合保安、車庫管理、自動抄表等子系統。然而,隨著無線網絡技術應用的不斷深入,安全、便捷、舒適、節能的工作生活環境的內涵不斷豐富,隨著物聯網技術的小型采集設備研究的進一步深入,研究范圍也將進一步擴展,將擴展到環境保護和家庭生活空間。
現階段,我國樓宇綜合管理系統還存在著很多問題,如子系統眾多設備魚龍混雜、接口和通信標準缺失、模擬系統任占主流、缺乏專業的管理系統開發商等。
1、管理子系統眾多設備魚龍混雜:
通常的樓宇自動化包含的子系統包括很多,如綜合布線系統、電力供應與管理系統、照明控制與管理系統、空調系統的檢測與控制系統、給排水系統的檢測與控制系統、停車場管理系統、消防與安防管理系統和物業管理系統等等。對這些系統進行集成、信息采集,并對每個管理系統進行深入的了解,掌握各管理子系統的工作流程。在這些子系統中,每種設備的類型都有可能出自不同的廠家,其產品成熟度,功能接口都無法統一,往往在對接協議的獲取過程中嚴重影響工程商和客戶的協議對接的準確性,這將會導致對接的不完整性。
2、接口與通信標準缺失:
智能樓宇的管理系統標準有很多,且每個子系統都有不少標準,但一般都是功能描述和驗收類的標準,缺少接口類和子系統間的通訊標準。目前,還沒有官方規定的接口標準;因為沒有接口標準,就無法達到統一管理各個子系統的要求,這就嚴重影響智能建筑的總體運行。接口與通信標準的缺少,嚴重影響著樓宇的綜合管理。
3、缺乏專業的管理系統開發商:
樓宇管理涉及的管理子系統比較多,這就對管理系統提出了更高的要求,綜合管理系統需要高度抽象的框架、較強的接入能力和多樣化的展示能力。目前,我國的樓宇綜合管理系統的提供商主要有兩大類:國外的專業管理系統廠家和國內的管理系統廠家,由此可見,我國要加強對小型采集設備的開發,加強對樓宇綜合管理。
隨著樓宇綜合管理系統的發展與物聯網技術的普及,傳統的3A說法將慢慢退去,系統將趨于統一,OAS、CAS、BAS之間的界限將更加的模糊,到最后將不再有這些區分,系統集成將更加簡便,樓宇綜合管理系統的成本也將進一步下降。
基于物聯網技術的小型采集設備不但要體現方便易用這個特性,更要體現各子系統接口的標準統一。不同的廠商按照統一的接口標準可以自由開發具體功能,例如一個用戶組建了A廠商的樓宇綜合管理系統,但該用戶一年后看上了B廠商的樓宇綜合管理系統,然而,這個用戶只需要購買他所看重的那個樓控產品,打開電源,則該產品就能通過采集設備接入到現有的物聯網中,正常執行其功能。
五、基于物聯網技術的小型采集設備在樓宇綜合管理系統中的應用詳細技術內容
基于物聯網技術的小型采集設備是一套集智能傳感終端、智能控制終端、信息傳遞終端、用戶存儲管理、智能組網技術、智能服務發現技術、數據融合算法等模塊與一體的復雜設備。該設備不但具備基于物聯網技術的智能樓宇采集系統的先進性,更體現著智能樓宇系統的標準化程度,所以,該設備將成為智能樓宇采集系統中的核心。
本項目將圍繞著物聯網在樓宇系統的特性,并主要針對數據采集、傳輸、加密三個方面:一是數據采集,實現多種樓宇數據到數據采集設備之間的鏈接和傳輸;二是數據傳輸,通過數據采集設備和樓宇管理中心數據服務器發送采集數據;三是數據在傳輸過程中的安全性。
1、數據采集技術
計算機處理的是數字量,而外部的信息大部分是連續變化的物理量,我們就必須把這些物理量轉化成數據量傳輸到計算機中,因為計算機只能識別二進制的數字量。然而,數據采集技術主要就是對這些物理量進行采集并處理成數字量;例如溫度、壓力、速度,要將這些信息送入到計算機中進行處理,就必須先把這些連續的物理量,進行轉化,轉化成數據量,導入到計算機中。計算機是數據采集的核心,完成對整個采集過程的控制、對采集的數據進行處理。
在樓宇通訊中,數據采集技術就顯得尤為重要。;樓宇自控通訊協議符合國家相關行業的通訊標準協議,符合國家通訊標準協議是;樓宇自控通訊的先決條件,這樣樓宇的信息才能正常通訊。然而,根據樓宇自控系統接口特點,采集設備與前端設備之間采用標準的Modbus、OPC或BacentIP協議,傳輸方式以zigbee或rfid技術為主,根據現場實際情況兩種傳輸方式可以組合使用。
2、數據傳輸技術
數據的傳輸技術,樓宇內網絡硬件資源豐富,幾乎覆蓋到每一棟建筑,可以利用以太網或wifit等方式傳輸數據,可以降低數據傳輸成本,提高數據傳輸的穩定性,因此,數據傳輸以太網為主。部分前端設備受環境限制,選用無線網絡將采集數據上傳到監管平臺數據服務器。
無論采集哪種無線組網方式能減少布線、施工的工作量。具有以下幾個優點:
一、成本低:物聯網技術,一般是在“物”里嵌入智能芯片,采用嵌入式處理器和存儲器,就單個節點而言,硬件成本相對而言是比較低的。采用開放的簡化Zigbee協議棧,工作在2.4GHz免執照的ISN頻段。
二、組網能力強:數據的傳輸技術必須支持樹狀、星狀、網狀等多種組網方式,網絡的布設和展開無需依賴任何預設的網絡設施,節點通過分層協議和分布式算法協調各自的行為,節點開機后就可以快速、自動地組成一個獨立的網絡。
三、對等網絡多冗余、可靠性高:在數據傳輸中,所有節點地位平等,是一個對等式網絡。節點可以隨時加入或高開網路,任何節點的故障不會影響整個網絡的運行,具有很強的抗毀性。
四、多條路由:在數據傳輸過程中,節點通信能力有限,覆蓋范圍只有幾十米到上百米,節點只能與它的鄰居直接通信,如果希望與其射頻覆蓋范圍之外的節點進行通信,則需要通過中間節點進行連接。
3、數據安全性
后端管理系統采用一體化采集技術,為了保證數據在采集、傳輸過程中的安全性和可靠性,主要會采取以下幾個策略:
一、采集設備在連接至客戶端,需要經過身份驗證過程才可以進行采集設備注冊,網絡傳輸數據包經過高度加密,這樣可以保證傳輸過程中數據不會被第三方所竊取,保證數據在傳輸過程中的安全性。
二、數據中心客戶端以及監管平臺都具有報警的功能,這樣可以對采集設備狀態、采集點數據質量碼進行報警。維護人員可針對報警類型進行有效的分段判斷,從而快速定位故障環節,且可進行遠程故障排查功能。
三、采集設備內置大容量CF卡及存儲數據庫,采集設備與數據中心連接斷開后,可以保存至少一個月內的所有采集數據,從而實現數據中心端的數據完整性。當采集設備與數據中心進行重新連接時,將會主動對斷線期間的數據進行歷史恢復,同時,支持對指定時間段歷史數據人工恢復功能。
物聯網技術的引入,將使樓宇智能化系統發生根本性變化,主要表現有如下幾個方面:
一、由物聯網這個名字就不難得出,物聯網技術使得管控對象的“物”本身更加智能化,“物”的內部被植入智能芯片,使其功能發生巨大的變化,使其具備著前所未有的感知功能。這些“物”有普通的傳感器智能接收信息,它會對信息進行簡單的交換,而帶有智能芯片的傳感器可以對信息進行一定的運算處理功能,接收信息,并進行一些簡單的動作,這在機器人身上得到了很好的體現。
二、任何作為“物”的對象都可以作為管控的目標,大多數都以“RFD”作為基本技術支撐,任何物、動植物、人在理論上都可以根據自身的需要,通過植入智能芯片就可以作為物聯網的組成部分之一。
三、充分發揮物聯網開放性的技術特點,傳統的樓宇智能化系統是自成一體的獨立式封閉式的系統,而采用物聯網技術是開放式的,具有無限擴展性和聯通性的特點,將物聯網技術引用到智能樓宇中,這樣在世界上具備互聯網接入條件的任何一個地點,都可以與自己的物聯網進行連接,實現信息交換和控制等功能。
四、使得工程建設更加簡易,物聯網采用互聯網技術與物相連,而互聯網技術已經很成熟,應用最為廣泛的網絡技術,其底層連接方式靈活多樣,然而,各家廠商的不同產品只要遵循共同的標準即可實現互聯互通;最高層的應用也層出不窮,開發人員具備較為成熟的技術,能夠開發出使終端用戶享受便利的應用軟件。
六、主要技術創新點分析
物聯網技術的小型采集設備在樓宇綜合管理系統中的應用還不夠健全,這就需要相關人員對物聯網技術的小型采集設備進行技術創新,提高物聯網技術的小型采集設備在樓宇綜合管理系統中的應用率。
一、作為管控對象的采集設備本身更加智能化。采集設備內都被植入智能芯片,當植入智能芯片將會使其功能發生巨大改變,會具備前所未有的感知功能。如普通的傳感器能夠接受信息,并對信息進行簡單的變換,而帶智能芯片的傳感器,能夠對信息進行復雜的計算處理,并自行進行一些處理動作。
二、將服務發現機制運用于智能樓宇系統中,從而使得智能樓宇系統具備了“即插即用功能實現”的接口,在一定程度上統一了智能樓宇設備接入接口,這樣方便了后續功能的擴展。
三、工程建設更加簡易,充分發揮物聯網開放的基本特點,傳統的樓宇智能化系統是自成一體的獨立封閉的系統,然而,物聯網是開放性的,具有無限擴展性和連通性。采用物聯網這一技術,可以在世界上具備互聯網接入條件的任何地點,與自己的物聯網進行相連,及時實現信息交互功能。
七、基于物聯網技術的小型采集設備在樓宇綜合管理系統中的應用能帶來的效益
根據對物聯網技術的小型采集設備在樓宇綜合管理系統中的應用的實例調查發現,物聯網技術的小型采集設備已在山西移動樓宇監控系統中進行了應用,該設備的主要作用是將實時采集到的樓宇各業務數據傳到監控平臺上,實施對數據的透明監控,管理人員隨時可以監測到自己所需要的數據,同時可以了解所有設備的使用情況及各類報警信息的處理情況,這樣講不在需要對數據進行繁瑣的統計。
(一)、經濟效益:在未來幾年,物聯網技術將得到廣泛的應用,物聯網規模將在整個產業突破一萬億人民幣,而智能樓宇領域至少占據百分之二十。山西移動公司今年6月份之前已經投入300萬元人民幣,用于本項目的開發以及市場開拓;并計劃在未來3年時間收回全部投資并取得較好的經濟效益。
(二)物聯網技術的小型采集設備在樓宇綜合管理系統中應用的社會效益越來越明顯,本項目涉及到的學科比較多,能夠帶動多種行業的發展,尤其是計算機、自動化、工程管理等專業,這樣必然會增加我國的就業率,以緩解就業問題,保證社會的和諧穩定;本項目還可以擴展到多個行業,可以提高我國現代化的建設,能夠減少事故的發生率,保證人身安全。
(三)從能源角度來看,本項目所用原料與設備均符合國家環境要求,廢棄物的處理按國家統一標準執行。本著建立持續、高效、循環采用新工藝、新技術,盡量減少進入開發及今后應用過程中的物質與能量流量,從而減少廢棄物的產生和排放。對于成本的核算,引入電算化和內部網等電子網絡工具。
(四)從環境角度來看,本項目在開發和管理中始終積極貫徹“保護環境、協調發展、遵守紀律、循環經濟、污染預防、人類健康、綠色家園”的環境方針,積極進行環境保護。本項目的后期應用可能擴展到環境監測、森林防火、施工安全等多種與人類環境密切相關的領域中,一方面可以向人類反映出環境的改變,另一方面也可以為人類提供優化環境的依據,物聯網技術將在環境方面得到廣泛的應用。
結束語
隨著時代的發展,物聯網技術將會得到廣泛的應用,雖然目前物聯網技術還不夠十分成熟,仍處于摸索的階段,但隨著計算機技術和互聯網技術的迅速發展,在智能樓宇系統中采用物聯網技術將是未來樓宇建設的發展趨勢;物聯網技術的小型采集設備在樓宇綜合管理系統中的應用將得到廣泛的使用和完善。基于物聯網技術的智能樓宇系統,其樓宇的安全性和功能性得到很大的提升。物聯網技術在國家的大力推動下發展迅速,而且在各行各業得到了應用。智能樓宇在近些年來得以較快發展。物聯網技術與智能樓宇的結合,必定將加快智能樓宇的發展,同時也推動物聯網技術本身的進步。
參考文獻
[1] 馬一丁.透過應用看物聯網發展前景[J].中國電子商情(基礎電子),2010(Z1).