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中图分类号:TP393 文献标识码:A 文章编号:1009-3044(2013)35-7994-02
从智慧地球到感知中国,从无线传感到云计算,物联网作为一个新兴产业掀起了信息产业的第三次。随着其迅速发展,物联网必将成为新的生产力的代表和主要的经济增长点。作为重点培养技能型人才的高等职业教育,更要紧密关注国家经济改革和发展实际,并结合自身特色,从办学定位、人才培养模式、专业结构、课程设置等角度出发进行探索,开设物联网应用技术专业培养高素质的中国物联网人才,以解决行业人才短缺问题。
1 物联网基本定义及应用领域
什么是物联网?明确这一核心概念是认识和把握物联网应用技术专业的前提。目前,对物联网的界定可谓仁者见仁,智者见智,没有统一的定义。笔者根据物联网的特点认为物联网是新一代信息技术的重要组成部分。其英文名称是“The Internet of Things”。它是通过射频识别(RFID)、红外感应器、全球定位系统、激光扫描器等信息传感设备,按约定的协议,把任何物品与互联网相连接,进行信息交换和通信,以实现对物品的智能化识别、定位、跟踪、监控和管理的一种网络。它不仅揭示了实现信息传递的介质,而且指明了传递的内容以及所能达到的目的。
物联网又称传感网,是人与物理世界的智慧交流。其用途非常广泛,遍及生产、生活各个方面,如智能建筑、智能交通、智能消防、环境保护、政府工作、平安家居、工业监测等多个领域。
2 物联网的特点
2.1 实时性
传感器按一定的频率周期性的采集环境信息,通过各种电信网络与互联网的融合,可靠传递,将物体的信息实时准确地传递出去。
2.2 正确性
物联网上部署了大量的多种类型传感器,每个传感器都是一个相应的信息源,不同类别的信息源所捕获的信息内容和信息格式皆不同。为了保障数据的正确性和及时性,必须适应各种异构网络和协议。
2.3 可扩展性
物联网是建立在互联网上的泛在网络,具有智能处理能力,能够对物体实施智能控制。物联网从传感器获得的少量信息中分析、加工和处理出有意义的数据,以适应不同用户的不同需求,发现新的应用领域和应用模式。
2.4 智能处理性
智能性是物联网的一个重要特点,其利用云计算、模糊识别等各种智能计算技术,对海量数据和信息进行分析和处理,对物体实施智能化的控制。
2.5 安全性
物联网信息采集频繁,其数据安全是一个重要问题。针对于物联网相关企业、公司来说,物联网上涉及很多内部信息,信息泄露将是一个很大的事故,必须保证信息访问权限,是物联网应用技术专业最基本的设计原则。
3 物联网应用技术专业设置的理由
3.1经济社会发展的迫切要求
高等职业教育是社会主义市场经济发展的产物,高职院校必须面向市场,融入到市场经济中,围绕市场需求设置专业。物联网作为继计算机、互联网之后的又一次信息产业浪潮,其广阔的应用需求和巨大的产业发展空间必然要求高等教育要设置相应专业,培养专门技术人才。当前,世界主要发达国家都从国家战略高度来大力推动物联网的发展,我国政府也高度重视物联网的发展,着力推动传感网在促进国家经济发展中的作用。
3.2 广阔的物联网应用领域的必然要求
随着科技的进步,改革开放的不断深化,经济社会总是向前发展,新的职业和岗位层出不穷,这就要求专业建设必须与时俱进。物联网应用技术专业正是顺应经济发展对信息产业的要求而产生的,以培养各行各业如各类物联网企业和IT企业从事物联网方案设计、物联网方案系统集成、物联网技术应用实施等岗位工作的人才。
4 物联网应用技术专业人才培养目标
物联网应用技术是在互联网技术基础上延伸和扩展的一种网络技术。以重庆城市职业学院计算机应用技术专业为例,该专业原有的网络管理专业方向人才培养目标一般是建网、管网、用网三个专业技术方面,顶岗实习生或者毕业生只能从事网络布线、设备安装、调试配置、网络运行维护与安全管理等方面的工作,不能适应物联网这一新兴产业对新型人才的需求。因此,物联网应用技术专业人才培养目标是培养适应社会主义现代化建设,尤其是适应区域经济发展的需要能够拥护党的政策路线掌握必需的文化知识,具有扎实的物联网知识和技能,从事物联网集成方案设计、方案系统集成、物联网技术应用实施与维护等相关岗位工作的高端技能型物联网技术专门人才。
5 物联网应用技术专业课程体系设置
5.1 增加物联网应用技术类课程
以重庆城市职业学院计算机应用技术专业为例,根据物联网应用技术专业建设原则性,通过调整网络管理专业方向课程体系及课程标准的途径,在原有专业基础课、专业主干课的基础上,增加物联网应用技术类课程,如测控技术与仪器、信号与系统、传感器与自动检测技术、智能嵌入技术、RFID(射频识别技术)、传感器网络技术等课程,提升专业课程对接物联网产业的吻合度,从而提高物联网应用技术专业服务产业的能力。
5.2 更新物联网应用新技术内容
一般情况下,教材的滞后性及不完整性使得教材内容常常与生产技术脱节,并落后于生产技术的发展。因此,应积极开展专业课程教学内容改革,及时更新教学内容。以重庆城市职业学院为例,计算机教研室应组织教师根据 “项目导向”要求自编具有高职特色教材,补充关于物联网应用技术的新知识新技能,让学生能够充分掌握物联网应用技术最前沿的知识和技能,为他们在顶岗实习期间或毕业后能够顺利地在物联网相关行业寻得一席之地而奠定良好的基础。
6 建立物联网应用技术校内校外实训室
专业人才的培养就要有理论支持,又必须通过实践操作提高能力。这就必须借助实习实训设备。而实训室的建设以物联网应用技术为核心,与物联网企业合作,理论联系实践,实践联系工程项目,并注重创新项目实践,让学生能够真正掌握物联网应用技术核心能力。
7 提高师资队伍专业水平
高素质的师资队伍是专业发展的核心要素。为提高教师专业水平,可利用寒暑假,送教师到企业挂职锻炼或外出培训,提高教师的实践能力和课堂教学的有效性,为教师的专业发展和学生的成长奠定基础。
8 结论
作为新兴战略性产业的代表,物联网的出现将会促进信息化的进一步发展,带来更多的创新应用和服务。高职院校应跟踪物联网发展的趋势和前沿技术,占领人才培养的制高点,从而使所教知识皆能转化成社会生产力。
参考文献;
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[2] 王艳春.电子信息工程专业应用型人才培养模式的实践[J].高师理科学刊,2009,29(4):106-108.
[3] 陈顺立.基于工作过程的高职计算机网络技术专业课程体系构建[J].职业教育研究,2009(1):36-37.
关键词:物联网 培养模式 专业建设 课程体系
一、物联网人才需求分析及岗位分析
物联网的产业链主要包括芯片与技术提供商、应用与软件提供商、网络提供商、系统集成商、运营及服务商和用户六个环节。为了满足这些产业链需要电子设备开发人员、设备维护人员、传感器设计及制造人员、系统集成人员、软件技术开发人员等。根据以上分析,结合高职学生的特点,确定了既满足企业需要,又符合高职教学规律的物联网就业岗位如下:
主要岗位:
物联网终端设备操作技术员:主要负责设备的常规操作,物联网终端设备生产、安装、物联网终端设备的调试、运行与维护。
物联网网络构建技术员:主要负责传感网络组建、调试。
物联网系统软件程序员:主要负责信息系统的开发、管理客户培训与技术支持。
物联网系统集成技术员:主要负责应用系统实施及实施过程中的技术指导。
物联网系统管理员:主要负责物联网硬件及软件系统管理与维护。
二、知识、能力结构
根据现行的有关物联网技术的国家职业标准,结合对各企业所需要的物联网应用技术人员的职业岗位能力调研的结果,按职业能力要求对有关知识点进行了系统化整理后,同时考虑到学历教育课程的人性化要求,得出本专业的知识结构与能力结构与要求。
(一)知识结构
根据本专业的培养目标与人才规格,并结合高职学生的认知规律,按照知识结构整体性、递进性的原则将本专业的知识结构划分为基础知识、专业知识和拓展知识三个层面,并明确了每个知识层面的具体要求,同时为了满足高职院校培养高素质技能型人才的标准,得出了适合高职院校实施的课程结构。具体描述见表2。
(二)能力结构
为了满足企业对物联网应用技术人员“一专多能”的技能要求,将本专业技能结构分为:一个核心职业技能和两个辅助职业技能,并对每项技能提出了具体的要求,同时为了使本专业学生达到技能要求,特设置了相应的教学课程。能力构与要求具体描述见表3。
三、培养模式与课程体系
(一)专业人才培养模式
为了保障人才培养质量达到培养目标要求,并依据学生的认知规律及高职学生的特点确定了本专业的培养模式是工学结合“4321”模式。 “4321”是指“四个阶段、三个层次、两个融合、一专多能”,具体说明如下:
1、在整体课程组织上,本专业将课程体系分为“四个阶段”
第一阶段:基础阶段。基础知识的学习。
第二阶段:单项阶段。单项技术的学习。
第三阶段:复合阶段。复合技术的学习。
第四阶段:应用阶段。综合能力的训练。
2、在实训课程组织上,本专业将技能训练分为“三个层次”
校内实训课程组织:
第一层次:课程实训。针对课程中完成某个单项任务或解决某一问题所需的基本技能进行训练。
第二层次:专项实训。针对完成一些任务组合所需的组合技能训练。
第三层次:综合实训。突出本课程的综合能力训练,职业能力培养,以达到职业目标所必需的知识和能力。采用的形式是校内综合实训和顶岗实习。
校外实训课程组织:
第一层次:在企业进行认知性实习,由实习负责人(企业技术员或教师),介绍工作过程及讲解技术应用。
第二层次:在企业进行参与式实习,由实习负责人(企业技术员或教师)安排工作任务。
第三层次:在企业进行顶岗实习,由岗位负责人(企业负责人)按企业模式对学生进行面试与招聘并择优录取,安排工作岗位。
3、在教学内容上,本专业采用“两个融合”
第一个结合:课程标准和职业标准相结合。围绕职业素质和能力的要求,选取组织课程内容,为学生以后工作奠定良好基础。
第二个结合:专任教师与技术专家融合。围绕职业素养和职业能力的培养,学校企业行业三位一体,实现“走出去,请进来”:让学生走出校门,到企业第一线去实地参观学习,了解第一手信息,掌握第一手材料。并把相关专业的专家请到学校里来传授经验,现身说法,传授他们的成功经验,使学生学到最实际的具有操作性的知识。
4、从能力结构上,本专业采用“一专多能”
一专多能:一个核心技能伴随多个辅助技能,这种技能结构提高了学生的就业能力、拓展了学生的就业范围,并从多方面满足了企业用工的需要。
(二)课程体系构建
课程体系设计来源于行业企业的职业能力要求,但为满足可持续发展能力的要求还应略高于职业能力的要求。按照职业养成规律从职业基本素质、岗位能力要求两方面着手构建专业课程体系。从职业素质中确定职业基础课程,从岗位能力中确定职业技术课程和技术训练课程,并依据岗位的核心能力确定专业的核心课程,同时根据课程之间的联系,确定本专业的课程体系结构,如图1所示。
四、小结
关键词:专业群;教学内容;实践能力;业务水平
中图分类号:G642 文献标识码:A 文章编号:1009-3044(2016)26-0161-02
技能竞赛是对学生学习的一种检验,通过竞赛可以对学生的综合能力以及素质进行全方位的考察,竞赛可以促进教学,教学成果也能够通过竞赛成绩体现出来。辽宁轻工职业学院计算机系的物联网应用技术专业是东北地区开设较早并招生的高职院校,我校连续参加了两届全国职业技能大赛物联网应用技术赛项并取得了较好的成绩,该赛项参加人数为3人,是一个团体赛项,不仅在专业技术上要求较高,在团队合作上也要默契,因此要求参赛选手不仅在知识技能上要掌握熟练,同时也考察选手的综合素质。在组织和培训学生参加和训练的两次经历中,探索出一些依托物联网技能竞赛对促进物联网专业群建设,以及以赛促教、以赛促学的心得,下面进行详细说明。
1 促进专业群建设
物联网是一个典型的交叉学科,涉及的技术比较杂,具体有网络技术、传感技术、通信技术、RFID智能识别技术等核心技术。因此物联网应用技术专业群涵盖计算机网络技术、电子信息技术、通信技术、软件技术等多个专业。课堂讲解的内容大多是所在学科的专业知识,是单独的,没有和其他学科进行交叉,要对这么多的学科和专业的知识进行融合和贯通,最有效的方法就是让学生参与到技能竞赛活动中。
物联网技能大赛考核的知识点比较多,该竞赛涉及工程部署;局域网的搭建和配置;无线传感器网络参数的配置;物联网上层应用软件的开发,其中包括利用C#语言或Android完成RFID设备的读写、一维及二维条码的识度及生成;数据库的操作;网站及建立;拓扑图的绘制等诸多方面,总体来说,一次物联网赛项的知识点涵盖了不仅物联网,更包括电子、计算机网络、通信、软件技术等物联网相关专业的各种方面,通常在竞赛中,对于知识点的考察大多是跨专业的知识运用。 通过技能竞赛,不仅提升了物联网应用技术专业建设,更是带动了关联学科的专业群的建设和发展。
2 优化教学内容
由于是交叉学科,因此学生学习的内容比较多,而各个领域的学科不是所有的知识点对于物联网技术都是有用处的,如何进行区分就显得比较重要。技能竞赛对于各个知识点的考察都有明确的要求,教师可以参照竞赛题目对于所讲授的课程进行二次重组,对于物联网技术关联比较大的部分进行详细讲解,对于关联小的可以少讲或者不讲,这样对课程做到重点突出,有的放矢,最大程度的优化教学内容,赋予教学全新的生命力。
拿C#程序设计课程为例,技能竞赛中涉及对RFID设备的读写,那么在教学中就要着重讲解如何引入动态链接库、如何调用类库上,并且熟悉数据库操作,熟悉硬件的基本知识,熟悉软件和硬件信息交互。
3 提高学生的实践操作能力
对于高职学生而言,实践操作能力是非常重要的。在课堂教学中融入实践操作,可以提高学生解决问题的能力,学生也积极参与,如何设计实践题目就显得比较重要了。物联网技能大赛以实践操作为主,并且是多学科交叉运用,因此把竞赛题目提炼出来,作为每门课程的实训题目,既可以锻炼学生的综合运用知识的能力,同时也为竞赛选拔优秀人才做铺垫。具体可以采用分组的形式进行,每组之间进行比较,互相检查,互相监督,通过这种方式既提高了学习,又加强了学生的团队意识。课堂教学就在轻松愉快的氛围中度过,学生也不会觉得枯燥和乏味。
4 提升教师业务水平
技能大赛不仅能考察学生的水平,同时对于教师也是一种考验。由于教师通常对于某个知识领域熟悉,但是对于物联网技术这样的交叉学科而言,全面掌握才是关键,要想有效地指导学生参加比赛,必须要求教师提高自身业务水平,努力学习涉及的相关学科,同时在知识的掌握上要理解透彻,能够进行深入研究,否则是无法胜任的。因此,通过技能大赛不仅能考查学生运用知识的能力,同时对于教师而言也是一种竞赛,要想取得好成绩,提升教师水平非常重要。
以上是这两年的物联网技能大赛总结的一些心得体会,并且在教学内容上已经运用,实践证明,效果明显,尤其是以竞赛题目讲解理论知识部分和实践操作部分更被学生欢迎,课堂教学效率显著提高,因此值得推广应用。
参考文献:
[1] 肖海慧,等.“以赛促学、以赛促训、以赛促教”教学模式的应用[J].中国成人教育,2013(6).
【关键词】物联网 物联网应用技术 专业建设 课程体系
【中图分类号】G642 【文献标识码】A 【文章编号】1674-4810(2013)01-0012-03
一 前言
自2010年7月教育部首次批准多所高校(院系)建设物联网技术专业以来,教育部及相关部门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、应用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相关专业的课程体系进行了探索。但物联网目前属于新兴产业,各高校都是刚刚开始设立物联网相关专业,没有成熟的经验可以借鉴。福建信息职业技术学院(以下简称“我院”)成为首批获批物联网应用技术专业的高职院校之一。虽然专业设立起来了,但事实上,对于我院来说,如何建立科学的物联网专业人才培养体系、如何把控物联网人才的培养方向、物联网专业的核心课程如何设计等问题却成为困扰我们的难点。笔者近年来致力于物联网应用技术专业建设,分析物联网应用技术专业的知识体系及核心知识领域,力求归纳物联网应用技术专业建设的专业共性,并结合我院特色,构建了以“三线并重”为核心的物联网应用技术专业课程体系,希望能通过我们的实践,给其他院校一些启发和借鉴,共同推动物联网应用技术专业及课程体系建设的健康发展。
二 物联网应用技术专业设置的必要性和可行性
物联网被公认为是继计算机、互联网与移动通信网之后的世界信息产业第三次浪潮,开发应用前景巨大。业内专家认为物联网是通过射频识别(RFID)、红外感应器、无线传感器网络(WSN)、全球定位系统、激光扫描器等信息传感设备,按约定的协议,把任何物品与互联网连接起来,进行信息交换和通讯,以实现智能化识别、定位、跟踪、监控和管理的一种网络。
《福建省建设海峡西岸经济区纲要(修编)》指出:海西建设的目标之一是“利用现代网络技术,加快宽带通信网、数字电视网和下一代互联网建设,推进‘三网融合’,建设宽带接入网和业务支撑网,统筹3G移动网络建设,积极发展物联网。”
福建的物联网产品在全国城市网络、网格管理、智能监控、食品追溯、水质监测等系统应用较为广泛;与此同时,在电子回执、2.4G射频识别、自助终端、物联网操作系统级中间件平台、智能家居系统等领域的技术研发位居国内领先水平。依托厦门大学、集美大学、福建信息职业技术学院,已经成立了3个RFID应用研究中心,并将技术研发与市场运用紧密地结合在一起。200多亿的销售额使这一产业成为福建新兴产业中的老大,而备受各方的重视。
物联网用途广泛,主要涉及十大重点领域,包括智能电网、智能交通、智能物流、智能家居、环境与安全检测、工业与自动化控制、医疗健康、精细农牧业、金融与服务业、国防军事。未来十年物联网重点应用领域投资可达到4万亿,产出8万亿,形成就业岗位2500万个。产业发展,人才先行,物联网人才需求将急剧增加,需要高校开设并发展物联网相关专业。
作为首批开设物联网应用技术专业的院校之一,我院在近两年的时间里,在专业建设、人才培养方案制定以及课程体系建设方面做了很多工作,为办好“物联网应用技术”新专业打下了良好基础。我们认为新专业将以《国家中长期科学和技术发展规划纲要》为指南,以智能化的物联网系统为载体,围绕“物联网应用集成、物联网应用开发、物联网应用维护”三个主要方向,紧密结合社会发展与经济建设的重大需求与发展战略,整合我校及校内外合作团队的优势资源,建立符合我院特色的“物联网应用技术”专业,为实现福建省政府颁布的《福建省加快物联网发展行动方案(2010~2012年)》目标,为促进信息产业的发展做出贡献。
三 物联网的技术体系
1.感知层
感知层是物联网的“皮肤和五官”,主要功能是识别物体、采集信息。感知层通过传感器、条码识别、射频识别、无线定位等手段感知与采集物理世界中发生的物理事件和数据,这些数据包括各类物理量、标识、音频、视频数据等;
2.网络层
网络层类似于人体结构中的神经系统,主要承担着把采集和感知到的信息无障碍、高可靠性、高安全性地进行传送,实现更加广泛的互联功能。它主要是建立在现有的通讯网(包括有线和无线通信网)、广播电视网和互联网基础上。物联网感知层通过各种接入设备与上述网络相连,它解决的是感知层所获得的数据在一定范围内,尤其是远距离的传输问题。
3.应用层
应用层位于感知识别和网络传输层之上,是物联网智慧的源泉。人们通常把物联网应用冠以“智能”的名称,如智能电网、智能交通、智能家居等,其中的智能就来自这一层。应用层解决数据如何存储(数据库与海量存储技术)、如何检索(搜索引擎)、如何使用、如何不被滥用(数据安全与隐私保护)以及设备的智能控制等问题。
应用层是物联网发展的目的,通过公共中间件、信息开放平台、云计算平台和服务支撑平台等物联网应用技术,实现跨行业、跨应用、跨系统之间的信息协同、共享、互通的功能,从而支持物联网技术在工业、农业、环保、医疗等行业领域的应用。
物联网各层次间既相对独立又紧密联系。公共技术与物联网技术架构的感知层、网络层和应用层都有关系,其包括标识与解析、安全技术、网络管理和服务质量管理等,不属于物联网技术的某个特定层面。为了实现整体系统的优化功能服务于某一具体应用,各层间资源需要协同分配与共享。以应用需求为导向的系统设计可以是千差万别的,也不一定所有层次的技术都需要采用;即使在同一个层次上,对可供选择的技术方案也可以进行按需配置。
四 物联网应用技术专业知识体系
专业知识体系就是把一个专业领域内的专业知识组织成专业干线清晰、知识点层次分明、结构衔接完整的一个知识框架。在分析物联网技术体系的基础上构建物联网应用技术专业的知识体系,物联网应用技术知识结构中的专业知识部分应能体现物联网整体框架及其关键技术。因此,物联网应用技术专业知识体系应包括感知层、网络层、应用层的知识和系统整体架构与优化的知识。对应的核心知识领域为:对应于感知层为射频识别(RFID)技术、传感器技术与无线传感器网络技术等;对应于网络层为通信与网络技术、网络设备配置与管理等;对应于应用层为数据存储与处理技术、应用系统开发和云计算等;对应于物联网整体的框架为信息管理技术、物联网工程布线技术等。
根据上述分析,物联网应用技术专业的知识体系要能实现这样的培养目标:培养造就具有物联网技术基础理论、计算机网络技术、应用系统开发技术等相关专业知识;主要面向物联网工程建设、物联网应用软件开发、物联网产品制造以及物联网技术应用等方面企事业单位,在生产、服务及管理第一线能从事物联网应用集成、物联网应用开发、物联网应用维护等岗位的工作;并在创新和创业意识、团队合作与人际沟通以及资料查询与组织能力等方面有良好的素养,能适应国家战略性新兴产业建设需要,具有职业生涯发展基础,德、智、体、美全面发展的高技能应用型人才。
五 物联网应用技术专业课程体系建设基本思路
本专业课程体系建设充分吸收世界先进的CDIO工程教育理念,以物联网工程项目的规划、设计、实施和管理维护生命周期为载体,建立“做中学”的教育模式,研究开发符合本地区特色的物联网应用技术专业课程体系,培养学生具有较强的自学能力、组织沟通能力和协调能力,并能系统地掌握物联网应用技术。
第一,校企深度合作,面向市场需求,培养学生具备“智能家居、智能交通、产品追溯”三个应用领域的基本应用能力。按照学生职业岗位的能力,从初学到熟练的成长过程,以培养职业岗位技能为目标,基于工作过程进行物联网应用技术专业课程体系的建设。
第二,通过充分的社会调研,联合企业,聘请专家,找出上述三个领域中所有的代表性工作任务,选择完整的、对职业成长起关键作用的、有较大开放性和代表性的工作任务,从中提炼出典型的工作任务,再对所需的职业能力进行教学分析,研究提炼出适应“物联网应用集成、物联网应用开发、物联网应用维护”三个典型工作岗位的课程体系。
第三,通过“校企合作,工学结合”办学模式,进一步了解当前物联网企业的人才需求规格,培养满足企业实际需求的高技能人才,基于“以职业能力为目标、以项目为导向”的人才培养模式;“以服务为宗旨,以就业为导向”的指导思想,建设“教、学、做”三位一体的课程体系。
通过对上述“三个应用领域”、“三个典型工作岗位”及“三位一体的教学模式”的深入研究,结合本地区企业发展方向及学院实际情况,研究建设“三线并重”的物联网应用技术专业课程体系。
物联网应用技术专业课程的设置需要综合考虑相关交叉学科的特点,应尽可能多地覆盖本专业的知识体系,将相关主干学科的核心课程和专业课程进行通盘考虑,打破学科体系的约束,遵循职业教育的特点,根据工作过程和知识结构将上述专业课程分成公共基础课程、职业平台课程、职业能力课程、实验实训课程、能力拓展课程五部分。详细课程分类见附表。
七 结束语
物联网应用技术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知识和福建省物联网领域的区域特色,发挥我院在计算机网络技术等学科的传统优势,使学生有兴趣、有目的、有实践地学习专业领域的知识,逐步地、系统地增长应用实践能力和创新能力。在课程设置中,把行业应用特色纳入个性化课程或专业课中,形成理论型和实践型两套既有共性又有个性的课程体系。该课程体系坚持以“物联网应用集成、物联网应用开发、物联网应用维护”为主导,夯实基础教学,为学生的未来发展创造条件,以方向选修课为平台,拓宽学生的知识和认知视野,妥善化解突出特色和拓宽视野间的矛盾。
参考文献
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[关键词]物联网技术RFID公安工作
中图分类号:TP391.44 文献标识码:A 文章编号:1009-914X(2015)05-0328-01
1物联网的概念
1.1起源
物联网(Internet of Things)的概念的起源最初是1991年美国麻省理工学院(MIT)的Kevin Ash-ton教授首次提出的。比尔盖茨在1995年出版的《未来之路》一书中提及物物互联的概念。1998年麻省理工学院提出了当时被称作EPC系统的物联网构想。1999年,在物品编码技术的基础上Auto-ID公司提出了物联网的概念。2005年11月17日,在突尼斯举行的信息社会世界峰会(WSIS)上,国际电信联盟了《ITU互联网报告2005:物联网》,其中指出“物联网”时代的来临。
1.2概念
物联网,顾名思义是在传统互联网、电信网等基础上,实现物与物的信息互联与交换,达到物与物之间的通信与互动。物联网是传统网络的延伸,通过感知技术将传统网络的终端扩展到物。这是一个将物质世界数字化的变革,每一个普通物理对象都可以作为物联网的一部分,可以被独立寻址通过网络互联互通。
1.3感知方式
将网络终端由传统意义上的机器延伸到物理对象的过程中,重要的一步是传感器技术,传感器技术可以将物理对象的信息转化为计算机能够处理的数字信号,是实现物与物通信的前提。目前常见的传感设备和技术有二维码识读设备、射频识别(RFID)装置、红外感应器、全球定位系统和激光扫描器等。通过这些传感器技术,可以将任何需要互联的物体信息数字化,实现物联网由机器终端到普通物体终端转变。
2物联网的特征和传统的网络相比,物联网有其鲜明的特征。
2.1各种感知技术的广泛应用。
物联网上部署了海量的多种类型传感器,每个传感器都是一个信息源,不同类别的传感器所捕获的信息内容和信息格式不同。传感器获得的数据具有实时性,按一定的频率周期性的采集环境信息,不断更新数据。
2.2数据量极其庞大
物联网技术的重要基础和核心仍旧是互联网,通过各种有线和无线网络与互联网融合,将物体的信息实时准确地传递出去。在物联网上的传感器定时采集的信息需要通过网络传输,由于其数量极其庞大,形成了海量信息。
2.3地址需求庞大
物联网要求作为物联网终端的每一件物品有自己独立特有的物理地址,目前互联网使用的IPv4协议所提供的地址资源远远不能满足物联网的需求。其庞大的地址资源需求会在下一代互联网的IPv6协议中得以实现。
2.4智能技术的应用
物联网不仅仅提供了传感器的连接,其本身也具有智能处理的能力,能够对物体实施智能控制。物联网将传感器和智能处理相结合,利用云计算、模式识别等各种智能技术,扩充其应用领域。从传感器获得的海量信息中分析、加工和处理出有意义的数据,以适应不同用户的不同需求。
3物联网技术的典型应用
物联网早已不仅仅只是一个概念,从它的概念提出至今的十几年中,它已经在我们身边或大或小的领域中有运用。我国的第二代居民身份证就采用了内置RFID技术,采用国内自主嵌入式微晶片,是全球最大的RFID应用技术。
4物联网带来的安全风险
物联网的基础是互联网等传统网络,将传统网络的终端扩展至人与物,这样一来就会将传统网络所面临的安全风险与危害放大,互联网所面临的病毒攻击,黑客攻击等危害在物联网中也存在。
另外,物联网的感知层将成为一个新的安全隐患点,物联网的传感器采集的信息需要通过网络传输,由于其数量极其庞大,在传输过程中,为了保障数据的正确性和及时性,必须适应各种异构网络和协议,而在物联网发展的目前阶段,各种接口协议都还很混乱,对于物联网的监管与保障几乎没有,个人隐私、情报在采集和传输阶段面临很大的安全性问题,所以这将是公安工作中的一个新问题。
5物联网在公安领域的应用
目前阶段下,物联网技术应用到公安领域中,还存在很多困难和阻碍。将物联网技术应用于现有的资源平台,可以在应用实践中带动公安物联网发展。
5.1新一代警务通系统
新一代的警务通系统采用了结合的物联网技术,内置的第二代身份证读卡模块,采用了非接触式的读卡技术,公安民警可将二代身份证放置感应区,公民身份信息包括文字、数据、个人相片等信息显示或提示在彩色液晶屏上,并且还可通过云计算平台与公安专网进行互联核查。
配备GPS系统,与警用地理信息系统配合,实现对警力部署或重点车辆的可视查询、定时定位、自动跟踪、区域监控、路径优化、轨迹分析,提高了公安机关的警务工作效率和实战能力。
5.2车辆管理系统
基于无源射频识别技术的区域性车辆安全监管系统,通过在车辆内安装RFID电子标签和GPS使被标识车辆的静态身份信息与动态运行信息有机地结合在一起。以车辆自动识别与认证服务为基础,实现在开放性道路交通环境下对车辆运行信息和事件信息的自动采集,提供满足不同应用环境的全天候涉车监管服务。该系统还能实现交通需求预设,路网资源的分配管理,交通流量自动统计,车辆运行状态的实时回传等功能。目前上海,南京就采用类似的系统对特定车辆进行管理。
6物联网时代公安工作的展望
物联网时代即将到来,物联网技术对社会的改变是公安工作新的机遇和挑战,在可预见的将来,物联网在公安工作中将发挥极其重要的作用。
将物联网技术引入地理信息系统(GIS)和GPS、电信运营商的无线电信网络相结合,将是一个改变公安工作模式的改革。在突发事件和处理以及各种刑事、民事和交通案件处理时,实现对警力资源的及时高效合理地调度与充分使用,有效缩短出警反应时间,减少警务处理的盲目性,实现对警务现场的实时全方位多角度的监控及指挥调度。
物联网技术使得具体物理对象成为公安工作的出发点,对于成为网络终端的人、车、物的管理与控制上升到了一个新的高度。配合现有的监控、管理和资源系统,将任何需要成为物联网终端的物理对象纳入公安工作的管理之中,将在维护社会稳定,社会治安管理和打击刑事犯罪方面起到非常重大的作用。
7总结
总体而言,物联网技术已经完成从技术到产业的转变,
本文中我们对冷链物流信息系统进行规划,
将其分为库存控制系统、顾客服务系统、仓储管理系统和运输管理系统4
个子系统的规划。运用物联网技术针对这四个子系统设计其自身的相应模块,在以数据库为媒介,将四个模块串联,以实现其自动化。同时也通过各个子模块的数据库建立监管机制,明确各方权责。
1.1运输子系统
物联网技术在运输子系统中最主要的应用就是RFID技术,他广泛应用在对冷链物流中流通的产品、车辆、设施设备等远距离智能化的识别及相关信息的自动化采集和传输等,通过RFID技术我们可以实现针对于运输车辆实时监控。通过对于车辆的实时监控,我们可以实现两个目的:一是可以针对车辆的位置,对冷链车辆进行线路的优化,运输的调用,以实现冷链运输的效率。二是通过RFID的电子标签,随时监控车内产品的温度,适度等情况,并传回相应的数据库中,以实现对于产品的动态监控。
RFID通过在电子标签技术对于标识物品进行识别和定位跟踪,同时用RFID
温度标签可以提供温度的监控,
实现车载农产品的动态感知,这些通过标签获得的信息经过读写器再过天线态同数据库进行相连,而数据库又会根据传来的信息,结合外界的信息进行信息的反馈,其中通过城市的交通信息(结合GPS技术),进行路线的优化与车辆的调度。同时对于产品的质量进行实时的监控和反馈。
1.2顾客服务子系统
随着社会的快速发展,人们对于冷链物流的相关产品的需求也是越来越大,对于顾客服务这一块的要求自然也是越来越高,而物联网在这其中就起到了一个连接顾客与产品的作用,一旦信息在整个冷链中同步,冷链上的参与者都能跟上顾客需求的变动,进而形成同步运作。
具体的操作过程需要结合利用在运输子系统中通过RFID技术产生的有关产品在到达门店,大卖场时的相关数据。同时根据相关的数据制作RFID标签(包括商品名称、价格、生产厂商以及商品所在处货架的位置信息),将产品放在标签对应的货架上。同时将门店,大卖场进行区域划分,并将数字地图与标签数据库结合,同时在门店,大卖场的各个区域安装一定量的感应装置,并且给顾客一个发射和接收装置,客户通过此装置输入自己想要产品的名称等信息,信息被感应装置接受,传回标签数据库,标签数据库传回应产品的位置信息。
1.3库存控制子系统
针对冷链物流在库存这一块我们又可以将其分为两个部分,一个是在加工配送中心的库存,还有一部分是在零售商处的库存。
在加工配送中心处,通过在门框处装备扫描设备,对于带射频标签的商品进行相关的扫描,并及时的反馈到数据库中同时数据库进行盘点,当商品的数量低于再订货点时就发出向供应商的订单,同时监控在库产品的状况,处理变质的冷链产品。从而实现库存管理的自动化与智能化。
在零售商处通过物联网,带射频标签的商品被顾客选购的信息,能实时传到中央数据库。当零售点的商品数量低于安全存货量时,系统能自动向供应商发出补货请求,库存补给完全可以智能化地触发;当产品即将达到或超过有效期时,系统能自动向零售商发出促销或撤下货架的要求。
1.4仓储子系统
应用物联网应用技术在冷链物流仓储管理中建立智能仓储系统,该管理系统核心是由基于射频识别技术RFID的物联网技术、一个大型数据库、无线传感网络WSN和一个设备管理系统组成,通过RFID识别阅读器将货物信息实时测量并通过无线传感技术发送到数据库中心来对整个冷链仓储入库作业、在库作业、出库作业统一监管控制,再通过设备管理系统,来专门对叉车、托盘等设备的统一管理和调度,从而实现更加高效的管理。
在入库作业方面首先建立一个货物信息管理数据库,当冷链物品进入仓库后,首先要将货物信息进行登记,这时采用射频识别技术即RFID对冷链物品进行电子标签身份验证,然后将冷链物品信息首传送到数据库中心进行货物登记。在储存货物时,首先考虑货物优先级选择存放地点,再根据物品对温度的需求选择正确的仓储设备,将其存放位置及分配路线输入到数据库中相应物品信息中,计算出上架仓位和分配路线,
然后向叉车发送上架指令,
对货物进行跟踪和定位,
以确保货物存放到正确的仓位。在库作业管理方面:在库作业,即是对库存货物进行内部操作处理,
主要包括货物指引与到位检查、货位自动识别和数量自动校验、分配库区是否正确等,这时需要用到地面感应秤装置,以检测相关的数据并发送到数据库中,同时考虑到冷链物品特殊性,需要在仓库外面和外面和内部都装上红外线感知装置来实时了解仓库内外的温度、湿度等信息。以实时监控其外部环境。在出库作业管理方面:货物出库时,在所建数据库中查询货物的信息和仓位,
然后通过设备控制系统向叉车发出调度指令,
叉车到达仓位核对货物信息无误后,
开始转运货物。在这之间的每个操作单元,
阅读器货物信息都将被及时地发送回数据管理中心,
以及时判断每个环节的操作是否准确无误,做到实时监控,然后更具记录的货物配送信息进行货物的调运。在每一个作业流程中,
阅读器首先通过RFID技术读取货物的信息,
然后作为无线传感网络的节点把信息发送到达数据库管理中心,
最后管理系统分析数据后发出调度指令。叉车车载阅读器同时可作为无线传感网络的节点,
读取电子标签中物品信息和接收环境检测数据,
实现仓储应用管理、特定目标监控和环境数据监控。
其中RF
ID智能叉车集成了RF
ID无线车载终端、读写器、WSN中心节点和车载终端业务操作系统等,
它能自动查找工作任务中的货位且具有警示报错功能,
对于各类业务操作可自动实时确认,
并能通过RF
ID系统对货物状态和目前所处地点等信息进行管理,
提供对现有仓库库存情况的各种查询方式,
如货物查询和货位查询等。
2关于四个子系统的整合与应用
通过对上面的4个子系统的相关论述,我们已经初步了解了物联网技术在实现冷链物流各个环节中所起到的作用,它将该各个环节实现了自动化和实时监控,那么为了进一步的实现冷链物流的全过程实现自动化和智能化,我们可以将上述的4个子系统,以数据库为中转的媒介,实现各个子系统之间的信息共享,并且达到系统互连的目的,从而进一步的提高冷链物流的响应速度,是过程更加的集约化,自动化,降低成本,提高客户满意程度,监控产品质量。
3引入监管机制
冷来物流之所以如此重要,其中很重要的因素就在于冷链物流中的产品比较容易发生变质,产品的安全性要求相对很高,是关系到食品安全保证的重要的民生问题,而物流过程中,一些细节往往被忽略,一些产品质量问题也就随之产生了,这就需要对物流各环节进行一个质量的监控,我们通过物联网实现冷链物流的全程监控,只需要引入一个监管机制,看很容易对物流的各个环节进行质量的监控,一旦出现问题也很容易找到问题的责任方。下面我们来看一如何引入这一监管机制:4结论
通过运用物联网技术对于整个冷链物流系统的流程进行设计,我们可以得到如下的结论:(1)冷链物流系统将可以实现高度的自动化,全过程都有相关的计算机进行辅助,大大减少了操作的复杂性与差错率。(2)通过数据库的相互连接,我们能够很好的实现高度的信息共享与对于冷链物品的实时监控,以此确保商品的安全性。(3)通过对于运输与配送网络的自动化规划,大大提高了配送的效率,实现了冷链物流的快速化。(4)通过监管机制的引入,可以清楚的了解到问题发生的环节,能方便的归结事故的责任方,以此来提高冷链物流参与方的责任感,增加冷链物流全过程中物品的安全性。
参考文献:
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[2]刘娜,李锐.浅议RFID技术在冷链物流中的应用[J].中国科技信息,2011,(02).
[3]卫菊红.基于RFID技术的物联网在现代物流中的应用[J].电子世界,2011,(8):26-28.
[4]诺达咨询.物联网RFID技术在国内外的行业应用[EB/OL],2010-04-14
物联网 RFID 高校图书馆
物联网是近年来全世界科研应用的一个热门领域,被业界称作继计算机、互联网之后信息产业迎来的第三次革命。2010年9月在《国务院关于加快培育和发展战略性新兴产业的决定》中,明确将物联网作为我国新一代信息战略性产业。在信息产业高速发展的形势下,高等院校作为国家培养技术人才的主力,有必要了解、研究物联网,并应用物联网技术改进办学条件。
一、物联网概述
物联网,顾名思义是物与物之间连接的网络。从国外广泛使用的英文名称Internet Of Things来看,物联网是互联网(Internet)的拓展和延伸。简单来说,互联网是计算机设备之间相互连接和进行信息交流的网络,而物联网则是通过把其他事物连接到互联网,从而实现物与物之间的相互连接和信息交流。
目前国际上对于物联网还没有一个公认的标准定义,因为物联网的理论体系尚未完全建立,不同领域的研究者还未达成共识。早期在研究射频识别(RFID)技术时,专家们曾将物联网定义为“通过RFID、红外感应器、全球定位系统、激光扫描器等信息传感设备,按约定的协议,把任何物品与互联网相连接,进行信息交换和通信,以实现对物品的智能化识别、定位、跟踪、监控和管理的一种网络”。
而到2005年国际电信联盟(ITU)的报告中,物联网的概念已经变化,覆盖范围有了较大的拓展,不再只是指基于RFID技术的物联网。根据近几年物联网的发展现状,我们可以这样理解:物联网是一个基于互联网、传统电信网等信息承载体,让所有能够被独立寻址的普通物理对象实现互联互通的网络,它具有普通对象设备化、自治终端互联化和普适服务智能化3个重要特征。
二、物联网技术简介
根据国际电联报告,物联网的四个关键性应用技术是射频识别(RFID)技术、传感器技术、智能技术和纳米技术。其中RFID技术已经比较成熟,也是当前物联网应用的主要方面,本文主要就RFID技术在图书馆的应用进行探讨。
RFID是Radio Frequency Identification的缩写,即射频识别,在应用中常称为非接触卡、感应卡、电子标签等。系统主要由读取器(Reader)与感应标签(Transponder)两部份组成,其动作原理是读取器将特定频率的无线电波发射至感应标签,用以驱动感应标签的内部电路,将标签内存储的信息以无线电波形式送出,读取器便可接收此感应标签的信息。
感应标签的特点是:免电源、免接触、不怕脏污、寿命长,标签内的密码为世界唯一且无法复制,故安全性高。RFID系统的工作过程是非接触式的自动识别,识别工作无须人工干预,工作效率非常高,而且具有传统条形码所不具备的防水、防磁、耐高温、使用寿命长、读取距离大、标签内数据存储量大、存储信息可以加密可以更改等优点。
高校图书馆藏书量大多在百万册以上,每本书都需要一个感应标签,其成本是必须考虑的,而且图书馆对图书(感应标签)的处理操作比较单纯,图书放置的位置也相对固定,低频标签的性能可以满足图书馆的需求。
三、RFID技术在高校图书馆中的应用
进入21世纪以后,高校图书馆的图书管理已经从纯手工模式,改进为采用条形码识别、计算机数据库储存信息、计算机终端联网操作的数字化管理模式,工作效率和服务能力有了很大提升。但在图书馆工作还有些问题是条形码技术难以解决的,如图书的快速查找、自助借还、图书快速上架、乱架图书的整理、书库资产的盘点等。使用RFID技术可以解决以上问题,进一步提高图书馆的管理和服务水平。
1.图书管理方面
(1)使用RFID技术能够精确地追踪每一本图书的信息,包括馆藏地点、分类、上架位置等,可以实现图书的自动分类、分拣,提高上架速度。工作人员使用便携扫描仪(Reader),可以随时随地巡架、整架,轻而易举地查找并纠正错架、乱架图书。这些都有效地减轻了工作人员的劳动强度,大幅提高工作效率,在书库工作人员数量不变的情况下,可以容纳管理更多的图书,而出错率则会大幅降低,错架率将不再是图书馆工作评估的重要指标。
(2)使用RFID技术能够进行书库图书的快速盘点。在传统的纸质标签管理模式下,图书的盘点工作量大,耗时、耗力,而准确率还往往不能让人满意。使用RFID技术,只需用便携扫描仪在书架上扫描一遍,立刻就能完成书架上图书的清点工作,而且准确率远高于人工盘点。
2.用户服务方面
(1)用户可使用RFID技术快速的查找图书,对文献进行精确定位。通过使用便携式扫描仪扫描书架和图书上的感应标签,用户可以快速确定拟借图书所在的位置(如排号,书架号),进而准确地找到所需图书。
(2)使用RFID技术可实现用户自助借书。用户选中所需图书后,只要将借书证和拟借图书放在借阅系统的感应区上,读取设备(Reader)即可扫描用户的借书证和拟借图书,自动完成借书操作,借阅速度比人工扫描有大幅度提升。
(3)使用RFID技术可实现用户自助还书。用户只须将拟还图书放入还书系统中的书箱中,读取设备即可对图书进行扫描,自动完成还书操作。操作完成后,系统还可以打印还书凭条,自动撷取馆藏信息并通知中心系统更新图书信息及读者信息。
3.安全管理方面
目前,部分高校图书馆已经将消防系统、安保系统、环境监测、公共卫生检测等整合到图书馆物联网中,这样管理人员能够随时通过物联网系统对全馆进行安全检查,及时发现馆舍存在的安全隐患,并采取相应措施,保证馆舍的消防和安防始终处于安全状态。工作人员还能通过环境监测系统及时发现并处理卫生环境问题,保持馆舍的卫生洁净,给用户提供舒适的学习场所。
4.人员管理方面
使用RFID技术的门禁管理系统,可以大幅提高人员管理效率,提升图书馆的安全管理水平。门禁管理系统可以对图书馆馆员和读者出入控制、数据收集、数据加工处理、数据统计和数据查询等实现自动化管理,准确的统计馆员和读者每天进出馆的次数、进出馆的具体时间及其流动情况,实现真正的考勤自动化管理。
四、结束语
物联网技术在图书馆的应用,是高校图书馆管理模式的又一次改进,将会使图书馆的管理更加科学化,使图书馆的服务更加人性化、主动化,为读者创造更方便、更舒适的读书学习环境。随着物联网技术的不断创新与发展,其在高校图书馆现代化、智能化建设中的作用也将更加显著。
参考文献:
[1] 刘云浩.物联网导论[M].北京:科学出版社,2010,4.
[2]李虹.物联网与云计算助力战略性新兴产业的推进[M].北京:人民邮电出版社,2011,10.
关键词:物联网技术;农业大棚;应用
中图分类号:DF413文献标识码: A
一、物联网技术的概述
1、物联网的特点分析
物联网的本质特征主要体现在三个方面:
1.1 物联网的核心是互联网功能的延伸和扩展。其延伸和扩展的表现在于它不仅仅通过互联网实现人与人的信息交换,而且能够实现人与物、物与物之间的互联互通,使得互联网的功能进一步强大。
1.2物联网具有通信与自动识别的特征。其用户应用端延伸和扩展到了任何物品与物品之间进行信息交换和通信,即纳入物联网的“物”一定要具备自动识别与物物通信(M2M)的功能,才能实现对物体的感知。
1.3 物联网具有智能化特征。物联网利用云计算、人工智能、模式识别等各种智能技术,从传感器获得的海量信息中进行分析、加工和处理出有意义的数据,通过对物的识别、定位、跟踪、监控来实现人对物的管理。所以,物联网被视为互联网的应用拓展,应用创新是物联网发展的核心,以用户体验为核心的创新是物联网发展的灵魂【1】。
2、农业物联网技术分析
农业物联网技术主要包含农业信息感知技术、农业信息传输技术和农业信息处理技术。“感知”就是运用各类传感器,如温度、湿度、光、pH值、CO2等传感器元件,广泛地采集需要的生产环境中的温度、湿度等物理量参数信息;“传输”就是建立数据传输和格式转换方法,通过各种需要的有线无线网络进行交互传递,实现农业信息的有效传输;“应用”就是将获取的大量农业信息进行融合、处理,使技术人员对其管理的区域的环境进行监测和控制,从而保证作物有一个良好的、适宜的生长环境,达到增产、改善品质、调节生长周期、提高经济效益的目的,进而实现农业生产集约、高产、优质、高效、生态和安全的目标(见图1)。
3、物联网技术应用的重要性
物联网技术的应用,有利于促进农业大棚生产实现新跨越,最终形成以县为单位,连片(园区)联网、智能管理、远程服务,从而推动产业升级,实现设施农业生产管理的高科技化和智能化,提高全市设施农业生产的高科技含量,解放生产力,提高生产效率,推动农业增效、农民增收。同时利用远程服务系统指导生产,为生产者提供咨询服务更加方便快捷,更加科学合理。在提高设施产量的同时,提升产品的内在品质,增强市场竞争力,改善作物产区生态环境质量,最终推动全市高效蔬菜规模化科学健康发展。
二、农业大棚中物联网系统设计分析
系统在设计上主要由Zigbee无线传感网络、嵌入式网关、远程控制端三部分组成。其中无线传感网络负责采集温室大棚内农作物生长的各类条件参数及实现对温室大棚的控制【2】。嵌入式网关是整个系统的核心,一方面它对采集到的参数进行分析,根据设定好的专家决策方案发出控制命令,将温室大棚内的环境参数调节至农作物最佳生长条件;另一方面它实现了无线传感网络与传统通信网络的互联,用户可对温室大棚内农作物生长环境实现远程监控。
三、物联网技术在农业大棚中的具体应用
1、棚室自动控制系统的应用
1.1 数据采集技术的应用
数据采集系统由监测模块、无线发射模块、太阳能电池板、支架、电源等组成。监测部件包括空气及土壤的温湿度、CO2浓度、光照等传感器及摄像头等元件。数据采集系统主要负责棚室内部的光照、温度、湿度和土壤含水量以及视频等数据的采集和控制。
1.2 数据传输技术的应用
数据传输系统由数据接收及传输模块组成。传输方式:外部网络以3G通信网络为基础进行传输;内部网络则采用有线的方式传送到中心节点上,同时,用户终端和一体化控制器间传送的控制指令也传送到中心节点上,中心节点再把传感器数据、控制指令发送到上位机的业务平台。技术人员可以通过网络访问上位机系统业务平台,实时监测温室现场的传感器参数,控制温室现场的相关设备。
1.3 数据分析技术的应用
数据分析及显示部分包括电脑、软件、无线接收模块、报警系统。依据不同的作物、生长期,实施不同的控制方案。目前我们已经研究出了设施小青菜、辣椒、番茄、黄瓜、南瓜等蔬菜品种的控制方案,且在生产应用中取得了一定的成效,为下一步推广设施农业物联网技术奠定了实验基础。
1.4 生产操作系统
土壤环境监测系统则利用土壤水分、湿度传感器等来实时获取土壤相关数据,为灌溉控制系统和温湿度控制系统提供数据参数;温湿度控制系统可利用高精度传感器来采集农作物的生长环境数据,设定环境指标参数,当环境指标超出参数范围时,可自动启动风机降温系统、水暖加温系统、空气内循环等系统,环境数据控制在设定范围内;灌溉控制系统可进行滴浇灌和施肥、微喷雾的控制,实现远程自动灌溉。
2、视频监控技术的应用
在智能温室大棚的入口处和温室两侧的中央安装摄像机,采集农业温室大棚现场的视频图像,随时随地进行远程视频监控,查看农作物的长势情况,为生产科研提供资料,同时也实现温室大棚内的安防监控。视频监控主要采用流媒体技术,通过架设流媒体服务器实现视频的转发和分发功能,完成视频的多路输入、多路输出。
3、终端用户应用技术的应用
智能温室大棚的应用终端包括智能手机、PC 机、PDA、便携电脑等。通过架设 B/S 结构的应用服务器来实现整个智能温室大棚系统的日常维护和管理工作,为不同的用户提供不同的门户页面,应用程序通信。为终端用户提供的应用包括用户管理、设备信息管理和种植交流。用户管理模块包括用户的增加、删除和权限管理。设备信息管理模块包括大棚信息、传感器信息和农业设备信息的管理【3】。种植交流模块包括聊天工具、专家论坛、供求信息显示等。
四、物联网技术在农业大棚中应用的主要成果分析
利用物联网技术建设的设施,其功能就是通过控制棚室的小气候,使作物在最佳的环境中生长,以实现增加产量,提高品质和跨季节的农产品供应。物联网棚室控制系统的主要成果包括以下几个方面:
1、加强了对大棚内的生物以及设施的监测
对设施实时监测和警报是基于物联网的设施农业智能专家系统的基本功能。使用传感器可以实时采集设施的环境因子,包括:空气温度、空气湿度、土壤温度、土壤水分、光照强度等数据及视频图像信息,再通过网络传输到智能专家系统,为数据统计分析提供依据。对超出作物生长环境的数据自动告警。
2、能够很好地实现对病虫害的预警
监测影响大棚内病虫害发生的关键因素,根据设施农业病虫害发生模型,利用智能算法,实现对病虫害预测预报,并进行有针对性的预防及治疗。
3、能够实现植物成熟状况预报与监测
根据农作物生长积温模型预测作物各个生长期发育程度、可收获程度并结合视频实时监测功能进行采收决策
4、可以实施设施远程控制
通过网络,远程控制农业设施,可以对加热器、卷膜机、通风机、滴灌等设备进行远程控制,实现农业设施的远程手动或自动控制。
5、能够对生产活动实现远程指导和跟踪
根据农作物生长模型库,对温室大棚实时环境监测数据对比分析,对于超出作物生长范围的,系统自动告警。根据视频及现场活动监测终端的报告,跟踪生产活动完成的情况。
结束语
总之,物联网技术在农业大棚中的应用,能够实现对棚内农作物的生长情况以及设施状况的监测,在很大程度上对农作物的产量和质量有着重要的提升,对我国的现代化、精细化农业有重要的意义。
参考文献:
[1]邹承俊. 物联网技术在蔬菜温室大棚生产中的应用[J]. 物联网技术,2013,08:18-21+24.
关键词:物联网;5G通信技术;应用
引言
5G移动通信主要是基于4G技术而开发的新型数据传输技术,其优势主要表现为有完善的传输性能、传输速度快、资源使用效率高且覆盖范围大,因而在现代数据传输中应用日益广泛。现阶段,各国开始与科研机构与高校合作深入研究5G通信技术与物联网的融合,以此全面提高信息传输效率促进物联网技术可持续发展。
1相关知识概述
1.1物联网内涵
当前,物联网是21世纪的代表性产物,其在全国甚至全球范围内实现了物与物间的连接,使得人们日常生活发生了很大的改变。此外,该技术适应性比较强,与人们日常生活联系紧密,交通还是农业智能化发展方面,5G通信技术使得物联网技术性能得到有效提升。
1.25G通信技术内涵
作为一种新通信技术,全球范围内5G通信技术备受关注。该技术被称为时代分界点,其特点主要表现为:数据流量增长速度快。随着居民生活水平的提高,人们对网络提出了更高的要求。当前,4G网络中套餐流量网络业务已经无法满足人们的实际需求,网速减慢甚至中断现象频繁发生,用户体验度明显下降。5G技术则有更高的传输速率与质量,可有效解决这些问题,就算网络繁忙时候也能达到正常4G及以上水平。峰值速率大。其主要指互联网运行最高与最低速率,相较之4G技术,5G通信技术速率提高了10倍左右,更好的保障了单体用户流量速率。环保性强。现阶段,环境保护备受各国关注,未来5G通信技术与节能环保理念有效结合,更好地满足时展。可靠性高且延迟性小。与10年前相比,现代人们生活中网络信息化应用与功能多元化、普及化;未来对于居民日常生活、购物、农业生活与工业施工等将实现数据与信息化发展,此种情况下网络承担的社会责任与义务更多。5G通信系统则能够减少因延迟减少引起的资源浪费,稳定性更好。联网设备数量增多,信息高效传递。联网设备主要包含中继器、集线器与交换机等。因此类设备造价高所以数量有限,5G通信技术发展与联网设备技术支持密切相关。未来联网设备数量将日益增多,从而保障了5G网络覆盖率,人们信息交互需求获得满足。
2SDN/NFV网络技术
基于软件层面定义网络系统就可称之为SDN,整体技术突出了对IP网络设备提供的软件角度定义,且不会影响到主机设备。实际应用中,整个技术能够有效控制、分离并转发电视网络设备。借助系统化协议,SDN技术能够促使控制设备与其它转发设备准确结合,设定专业化协议,深入解说控制与转发设备结合遇到的问题,而这一过程的利用IP网络设备实现。5G技术能够对全网实现集中控制,利用IP设备控制点分散而集中管理设备。整个系统中SDN技术实现可编程目标,整体技术支撑下控制并管理相关网络。整个系统中,网络功能虚拟化设备是非常重要的,利用虚拟化技术,有效协调相关电信设备比如软硬件设备,便于拓宽网络整体功能,全面提高工作效率。5G通信技术中,可扩展技术是非常重要的应用技术,云计算服务与三网融合产业有效提高了5G通信网络安全性,且对5G通信技术发展规划制定也有非常重要的。SDN/NFV技术中,将软件定义网络或网络功能实现虚拟化,特别是5G移动通信网络中,实现虚拟与软件化目标,数据分离控制效果突出,从而更好地推进5G通信技术发展。SDN/NFV技术是5G通信技术发展的基础,结合网络有效构建通信借此狐、控制与应用层,合理调用程序,成功取代手动配置,因而对5G通信技术管理也至关重要。实际工作中要想优化网络系统,5G通信网络就要具备转发分离功能,以此有效控制5G通信网络运行状况。结合SDN/NFV技术,有效构建虚拟网络架构,从而更好的满足各业务网络需求。
3物联网时代5G通信技术具体应用
3.1高频段传输通信技术
物联网背景下,各行业发展中要具备一定的网络容量与传输速率。现阶段,对于移动通信系统而言,系统频段多保持在3吉赫以内,以此满足日常生活中的简单需求。如果存在较大范围的线上活动,短时间内使用数量增长速度快,就会出现频段资源不足的问题,造成网络拥挤,从而影响到用户体验度。但高频段传输技术中,宽带吉赫达到284.7,该数字是微波全部带宽的12倍。换言之,微波与毫波尽管叫法没有多大差别,但范围却明显不同。相较之微波,毫波要明显小一些,毫米频率一般为27.3~350吉赫,所以因尺寸比较小利于实现小型化发展目标,制作体积小、耗材小的设备。除此之外,超高速距离内实现通信,再结合5G技术,获得很好的兼容性。
3.2密集网络通信技术
相较之4G网络,5G移动通信具有的流量是其千倍甚至更多。众所周知,5G网络技术是将各种无线接入技术融合在一起,覆盖范围小,因而更细小的分割是无法实现的。此种情况下,应用密集网络技术显得尤为重要。实际应用中,密集网络技术内容主要包含:将大量天线设置于宏基站外部,该方法利于拓宽室外空间,同时还能促使系统容量得到增加。与此同时,使得系统灵活性得到明显提高。室外布置较多的密集网络,以此促进各网络节点更好的协作,在此基础上使得相邻节点准确性与有效性得到大幅度提升。此外,还可有效改善信噪比增益的客观性。5G网络通信技术中,应用密集网络技术可适当地增加网络空间与时间动态班花,网络覆盖面积扩大,为网络优势的充分发挥奠定良好的基础。
3.3智能网络技术
未来,随着时代的进步,5G通信技术提供多元化服务是必然趋势,同时还会向中心网络传输更多复杂的数据。从本质上来讲,5G通信技术中心网络属于一种云计算平台,其中大型服务器是主要构成部分,有很强的计算能力。该技术可借助交换机网络与其它设备、基站有效连接起来,可有效应对时效性强的数据与大量其它数据。向云计算中心提交数据并进行网络处理,以此对数据进行细化,并根据不同类别做好划分与归档。中心网络外部包含很多终端与基站,其形态也是有所差异。网络中心可结合各种业务类型,选择频段不同的数据。用户体验中,网络连接有多元化的方式。此种情况下为了有效地应对复杂且大量易燃物,提高智能化水平显得尤为重要,以此增强数据识别、分类与选择能力。所以5G通信技术中,智能化网络技术是一种非常重要的技术构成。
3.4直接通信技术
现阶段,移动通信系统构建通信网时,主要是利用固定站点分布实现构建目标。一般情况下,基站的作用是非常重要的,基于基站向周围拓展,在此基础上实现一定范围全面覆盖网络。实际工作中,要在较为宽敞地平地上设置基站,且要具备一定的固定性,由此就对导线结构造成了一定的限制。这就表明,只有在基站覆盖范围内方可接收到移动网络,一旦间距较远的话,移动网络接收就会受到影响。但5G通信技术研发过程中有效弥补了这一缺陷,认识了传统基站网络传输还存在一些限制性问题,以此为有效构建直接通信技术创造了平台。就算没有构建基站,也可实现有效传输并接受网络数据,一定程度上该技术能够更好地满足未来社会经济发展需求。