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【关键词】物联网;体系结构;技术体系结构;应用
1 物联网概述
1.1 物联网定义
1)物联网(INTERNET OF THINGS)这一概念最早于1999年由麻省理工学院Auto-ID研究中心提出。它是指利用产品电子代码EPC、射频识别技术,通过网络实现在任何时候、任何地点对任何物品的识别和管理,即物品的互联互通。
2)国际电信联盟的定义,2005年11月,国际电信联盟在信息社会世界峰会上对物联网的定义是主要解决物品到物品,人到物品,人到人间的互联。
3)欧洲智能系统集成技术平台(EPoSS)的定义,2008年5月EPoSS对物联网的定义是由具有标识、虚拟个性的物理/对象组成的网络,这些标识和个性等信息在智能空间使用智慧的接口与用户、社会和环境进行通信。
4)2010年我国政府工作报告中的定义是物联网是通过传感设备按照约定的协议,把各种网络连接起来,进行信息交换和通信,以实现智能化识别、定位、跟踪、监控和管理的一种网络。
总的来说物联网的定义,从狭义上是指连接物品到物品的网络,实现物品的智能化识别和管理;广义上可以看做是信息空间与物理空间的融合,将一切事物数字化、网络化,在物品之间、物品与人之间、人与现实环境之间实现高效的信息交换方式。[1]
1.2 物联网的特征
物联网的基本特征可以概括为全面感知、可靠传送和智能处理。全面感知即利用射频识别、二维码、传感器等感知、捕获、测量技术,随时随地对物体进行信息采集和获取。可靠传送是指通过将物体接入信息网络,依托各种通信网络,随时随地进行可靠的信息交互和共享。智能处理是指利用各种智能计算技术,对海量的感知数据和信息进行分析并处理,实现智能化的决策和控制。[2]
物联网与互联网相比,有如下主要特征:海量信息,接入设备繁杂,网络架构繁杂,网络管理资质,智能物物互联,物理安全威胁,能量获取多样;设备制造的小型微型化。
1.3 物联网与“智慧地球”
2009年IBM提出“智慧地球”这一概念。智慧地球战略的主要内容是吧新一代IT技术充分运用在各行业之中,通过互联网形成“物联网”,而后通过超级计算机和云计算将物联网整合起来,人类能以更加精细和动态的方式管理生产和生活,从而达到“全球智慧”状态,最终形成“互联网+物联网=智慧地球”。
2 物联网体系结构
2.1 物联网系统结构
国内许多专家学者将物联网系统划分为三个层次:感知层、网络层、应用层。
1)感知层。感知层是物联网架构的基础层面,主要是完成信息采集并将采集到的数据上传的目的。感知层把所有物品通过一维/二维条码、射频识别、传感器、红外线感应器、全球定位系统等信息传感装置自动采集到与物品相关的信息,并传送到上位端,完成传输到互联网前的准备工作。比如,粘贴在设备上的RFID标签和用来识别采集RFID信息的识读器就属于该层。
2)网络层。该层在整个物联网架构中起着承上启下的作用,是物联网中不可或缺的架构组成部分。它是搭建物联网的网络平台,建立在现有的移动通信网、互联网和其他专网的基础上,通过各种接入设备与上述网络相联。如手机付费系统中由刷卡设备将内置手机的RFID信息采集上传到互联网,网络层完成后台鉴权认证并从银行网络划账。
3)应用层。该层是利用经过分析处理的数据,为用户提供丰富的特定服务,以实现智能化识别、定位、跟踪、监控和管理。比如,通过感应器感应到某个物理触发信息,然后按设定通过网络完成一系列动作。
2.2 物联网的技术体系结构
物联网技术涉及多个领域,这些技术在不同的行业具有不同的应用需求和技术形态。在这个技术体系中,物联网的技术构成概括起来有以下五个方面:[3]
1)感知技术。指能够用于物联网底层感知信息的技术。通过它可以感知温度、压力、位移、加速、震动、声音、光线、位置及污染等。感知技术包括RFID技术、传感器技术、机器人智能感知技术、遥测遥感技术、现场总线技术、IC卡与条形码技术、信息融合与协同信息处理技术、多媒体技术和中间件技术、GPS定位技术、纳米嵌入技术等。
2)网络传输技术。指能够汇聚感知数据,并实现物联网数据传输的技术,它包括各种专网技术、异构网融合技术、M2M无线接入、远程控制技术、互联网技术、地面无线出阿叔技术以及卫星通信技术。
3)支撑技术。指用于物联网数据处理和利用的技术,它包括云计算与高性能计算技术、智能技术、数据库与数据挖掘技术、GPS技术、公共中间件技术等,对感知到的信息进行语意的理解、推理和决策。
4)应用技术。指用于直接支持物联网应用系统运行的技术,它包括物联网信息共享交换平台技术、物联网数据存储技术以及各种行业物联网应用技术与应用系统等。
5)公共技术。指感知、传输、支撑和应用等四层都需要的技术,它包括标识解析、安全技术、应用管理技术和网络管理技术。
3 物联网应用
国外对物联网的研发、主要应用集中在美、欧、日、韩等少数国家。最初的研发方向主要是条形码、RFID 等技术在商业零售、物流领域应用。随着RFID、传感器技术、近程通信以及计算技术等的发展,近年来其研发、应用开始拓展到食品安全、农业生产和流通、校园管理、环境监测、生物医疗、智能基础设施等众多领域。[4]下面主要介绍在食品安全、农业生产、校园安全方面的应用。
3.1 物联网在食品安全方面的应用
物联网技术的迅猛发展在应对食品安全问题方面起到了关键作用。通RFID等物联网技术,可以实现对物品位置的跟踪、原料溯源、库存盘点、出入库等信息化流程,尤其是可以实现对物理的全程监控。
3.2 物联网在农业方面的应用
1)在农田、果园等大规模生产方面。通过在农业园区安装生态信息无线传感器和其他智能控制系统,可对整个园区的生态环境进行检测,从而及时掌握影响园区环境的一些参数,并根据参数变化,适时调侃灌溉系统、保温系统等基础设施,确保农作物有最好的生长环境,以提高产量并保证质量。
2)在农业信息传送方面。对于农业发展领域,天气预报是农户最关心的信息之一,此外还可以包括施肥选择、从种子遴选到病虫害防治、从幼苗培育到收割入库等方面的信息都可以通过物联网及时传递。
3.3 物联网在校园管理方面的应用
数字校园的建立,使“一卡通”在学校得到了广泛的应用。随着物联网的进一步普及,校园管理的需求有了更多的变化。校园物联网主要是在传统校园信息化的基础上,一信息网络为依托,利用数值化手段借助物联网技术对校园环境、资源、活动等各个方面和环节进行综合管理,运用丰富的软件信息系统,高效、便捷地实现学校的教学、科研、管理和服务等活动的全过程。
物联网的发展面临巨大的机遇也面临着挑战,首先是技术标准化问题,其次是数据和隐私的保护问题。但随着网络技术、传感技术、数据库技术、云计算、移动计算等技术的发展,智慧城市、智慧地球必将成为现实。
【参考文献】
[1]张毅,等物联网综述[J].数字通信,2010(8).
[2]马静.物联网基础教程[M].清华大学出版社,2012,12.
物联网技术是计算机网络技术发展的时代产物,结合传感设备、射频识别设备、身份检验设备等,将网络技术融入到人们的生活中,将虚拟的网络和生活实物紧密的结合到一起,实现生活和工作的智能化和信息化。从我国的物联网技术发展来看,整体发展比较迅速,技术研发处于测试阶段,很多技术并不成熟,科研方向也不明确,导致我国物联网技术的发展遭遇瓶颈。目前物联网运作形态如下图1所示:
1当代物联网技术发展的瓶颈
1.1物联网信息安全问题
网络自身的虚拟性和不稳定性导致物联网技术存在严重的信息安全问题。物联网技术应用是基于网络的连接进行信息传输和信息处理,在网络信息传输技术、不同网络间的信息传输以及无线网络技术等方面都存在着信息安全问题,信息容易被窃取和破坏。由于有关设备和系统在物联网技术存在信息安全隐患,所以,当代物联网技术发展的瓶颈和处理简析李正煊李芳芳韩建伟河北省电子信息产品监督检验院050000如何确保物联网技术信息安全、保护用户隐私成为制约物联网技术发展的瓶颈,是当前需要解决的主要问题。
1.2物联网IP地址冲突或不足问题
物联网技术的应用是一项十分复杂的系统工程,要想实现网络和实物的有效连接,确保网络信息的准确性,需要每一个实物对应着其唯一的IP地址。但是,由于物联网技术的不成熟,相关数据开发和数据维护不足以满足物联网技术的应用需求,以前应用于物联网技术IPv4地址无法实现IP地址的一一对应,要想实现IP地址不冲突和相互对应,就需要应用IPv6地址,但是,如何从IPv4地址向IPv6地址进行转型升级,实现物联网的同步进行,以及如何处理IPv4与IPv6地址的兼容性问题,也是制约物联网技术发展的瓶颈。
1.3物联网技术标准不规范
由于我国的物联网技术发展处于起步阶段,相关经验不足,技术研发没有重点,物联网技术应用没有规范泳衣的标准。由于物联网技术主要在行业与行业或企业与企业之间应用,没有统一的物联网技术应用标准,就无法实现物联网信息的互联互通,导致物联网技术区域化现象严重,难以形成规模。随着物联网技术的应用领域不断拓展,物联网的应用标准问题日益凸显出来,制约着物联网技术的发展。
1.4物联网核心技术有待提高
由于我国物联网技术的起步比较晚,发展也相对滞后,很多技术还不成熟,技术研发存在瓶颈。核心技术研发问题是制约我国物联网技术发展的主要因素,与发达国家相比,缺少完整的产业链,技术研发和应用、推广都存在着明显差距。如,RFID技术与二维码扫描技术作为物联网核心技术,有关技术开发和系统集成技术都存在着问题,制约着我国物联网技术的发展。
2促进物联网技术发展的处理建议
2.1实现物联网标准化和规范化发展
根据我国物联网技术发展的实际情况,制定出符合我国物联网技术发展需求的规定和政策,推动我国物联网建设的稳定健康发展。物联网技术融合了多个学科、多种技术,技术研发难度大,物联网技术应用缺少标准化和规范化。所以,国家需要明确物联网技术的发展战略,确定物联网技术的发展方向,加大科研投入,实现物联网技术的规范化和标准化发展。
2.2加强物联网信息安全建设
物联网技术是有大量的网络终端设备和现代化电气设备组成,利用网络进行信息传输和处理,如果缺少规范严格的监管,必然出现信息安全问题。所以,有关部门需要建立网络安全监管机构,制定物联网网络安全管理制度,规范物联网的环境。同时,研发部门还需要加强网络安全技术、系统安全管理系统、应用安全技术等信息安全技术的研发,提高物联网信息的保密性和安全性,有效屏蔽未授权用户,避免个人信息被窃取、更改和破坏,确保物联网系统的安全。
2.3加大物联网技术研发力度
技术研发是促进物联网技术发展的核心,技术水平的提高是发展物联网技术的关键。国家必须加大对物联网技术研发的投入,明确物联网技术的发展方向,攻破技术难关,促进物联网技术的发展。
2.4优化物联网核心技术
当前,我国的互联网技术的发展与世界发达国家相比还存在着一定的差距,主要的差距就是物联网核心技术水平较低。所以,我国根据物联网技术发展的实际情况,了解物联网技术的技术发展需求,加大资金投入和研发力度,注重在某一关键领域的科研投入,实现我国物联网技术的突破性发展,使物联网技术的发展形成完整的产业链条,优化产业结构,实现物联网技术全面健康发展。
3结语
【关键词】物联网;智能物流;供应链;管理
1 概念概述
1.1 物联网及其技术
物联网的概念最先由麻省理工学院提出。主要的指通过各种信息传感设备与互联网的结合来形成一个巨大的网络。这些主要的信息设备有:全球的定位系统、射频识别装置、红外线遥感技术、以及激光扫射装备等。目前比较常用的主要物联网技术有:EPC技术以及RFID技术等。EPC技术就是电子产品代码技术,其主要的作用就是降低供应链的成本以及提高物流供应链管理的水平,作为一种编码系统,在物流中的主要应用就是在商品标签的时候加上这样的编码就可以将与其连接的动态数据进行识别,从而确定产品的状态。RFID技术适合用于比较灵活化、自动化的简单却实用并且易于操作的技术,不仅可以支持可读模式,还支持读写的工作模式。其主要的组成部分包括标签、读写器以及天线等。
1.2 智能物流供应链
对物流供应链进行管理主要的围绕企业核心展开,主要管理的内容包括各种信息流、资金流以及物流等。对供应链进行管理可以有效的驱动企业的采购、销售、生产以及财务信息等活动。目前的物流供应链主要面临的问题包括成本控制、供应链的可视性、用户需求的增加、全球化以及风险的管理等。供应链目前无法满足与成本的波动同步的需求。并且在供应链的可持续性、与用户的亲密程度等方面都做得不够好,使得目前的物流企业在成本方面逐渐的上升。通过物联网技术的应用,可以很好的实现物流管理的的自动化和便捷化。智能化的物流供应链的管理可以更好的降低物流在仓储上面的成本,实现在物流的时候主动的获取信息,并且在货物运输的途中实现对其主动的监控。主动的分析相关的物流信息,让储集在一开始的时候就实现货物和物流的跟踪和管理,最终实现信息流和物流的同步。
2 物联网与物流管理的关系
将物联网应用在物流的管理上,一方面,体现了物联网应用于万物,实现人类和物理、信息技术的融合。高科技的物流管理技术和体系,提高了物流的管理效率,加快了业务的传输运送、方便了业务供应商和收货商,增强了企业的服务态度和素质,提升了企业的外在形象加深了企业与客户的联系,有利于方便企业与客户的合作。物联网为现代化的物流管理提供了高科技的管理技术,强化了物流管理体系的现代化和智能化,扩大了物流的服务市场和服务范围。另一方面,物流企业利用物联网对物流进行管理,既是物联网在现代化的一种应用。其可以检验物联网在业务应用上的可行性,是检验物联网技术的一个重要手段;物流管理采用物联网进行物流管理,是对物联网技术和物联网应用于万物的运作的支持。第三,物联网与物流管理的合作,相辅相成,实现两者智能化。综合地说,就是物联网通过互联网信息技术的高科技高智能平台实现了物物相连,物流的管理更为便捷,提高了物流管理的效率和服务素质、拓宽了物流服务的深度和广度;物流管理利用物联网操作支持物联网技术和运作,实现了三网合一的运作。
3 物联网对智能化的物流供应链的影响
物联网的技术为物流的供应链管理提供了更多的空间,可以实现物流产生的更大和更专业化。还可以实现同类资源的集约化,并且实现各种横向的整合。更专业主要体现在对物流的信息进行采集的时候,通过深加工,实现商品的流程整合和优化。而物联网对于智能化的物流供应链的管理主要的影响体现有以下几个方面:
3.1 实现信息的同步化和共享
通过物联网技术可以实现对供应链中的物品的同步跟踪,并且同时向所有与该商品有关的人传输所需要的实时信息和数据,不仅可以降低信息失真出现的概率,还可以实现快速的信息传输。物联网技术可以在很大的程度上实现其对信息的及时准确的预测, 并且最大程度的降低物流企业供应链的库存成本和水平。
3.2 优化企业的物流供应链的管理水平
通过将人与人之间的信息交流和转换,实现物与物之间的信息交流和沟通,可以将物流供应链的过程更加的优化,并且使得整个的物流供应链之间的管理更加的高效,同时降低人工工作中出现错误的概率,物流供应链的过程进行跟踪、管理和监控就可以更加的优化。
3.3 实现网络无缝化
随着互联网的发展,更多的顾客愿意选择物流公司进行购物。而个性化多样的客户就需要物流企业加快对其进行反应的速度,保证加工和生产过程的敏捷和快速。但是随之而来的是,物流企业的成本增加。通过智能化的供应链的管理,可以提高企业对其信息流、物流以及资金流的控制力度。帮助企业再次的确定其对物资进行采购的路线、方法和计划,在降低仓库存储成本的同时,实现再造物流供应链的管理流程。
3.4 实现供应链的可视化
通过利用EPC技术,将每一个物品进行标签,在标签中加入可以对其进行跟踪的动态数据。这样就可以让任何一位与该物品相关的人员利用信息系统进行产品信息的实施追踪,了解产品的成分、制造的过程和使用的说明等。通过对物联网技术下的信息和价值链进行管理就可以实现物流供应链的可视化。
4 物联网对智能物流供应链的作用
针对物流企业的特点,物联网可以实现企业的所有相关的供应链从产品的产生供应商到客户全方位的动态化的管理。
通过将物联网的技术应用于整个的物流企业的所有供应链中,就可实现产业链的延伸。将物流网运用与物流供应链的管理过程中具有很独到的作用,具体贯彻到每一个环节的作用有:
4.1 生产环节
通过在生产过程中运用物联网技术,可以对生产过程中的所有零部件以及i半成品、成品等产品的质量进行控制和辨别,这样不仅可以降低用人工的方式来鉴别的成本,还额可以有效的提高其鉴别的准确性和效率。
4.2 运输环节
通过物联网技术将所有运输的货物和车辆贴上在EPC作用下的信息技术标签,并且在运输的路线上面安装一些可以对信息进行接受和转发的设备和技术,这样就可以对货物的运输状态进行实时的监控和跟踪,了解货物的具置和信息。
4.3 仓储环节
通过将物联网技术应用于货物物流的仓储环节,不仅一方面可以实现对活存管理的信息化以及自动化,将存货的盘点技术实现由以前的人工盘点,变换成目前的以物联网技术为依托的自动化的盘点。还可以实现对库房的存货情况机械能准确和及时的了解,在此基础上与企业的内部需求情况进行对比,以此来做出及时的补货和其他的决策,避免无效库存的产生。
5 结语
在物联网技术的应用下,物流供应链的管理可以更加的高效和便捷,并且可以在更大的程度上实现其可视化和无缝化,有效的减低物流信息的失真。为物流企业的发展提供更好的帮助。
【参考文献】
[1]高昆,马林艺,王丽.基于物联网技术的应急管理平台研究[J].产业与科技论坛,2011(01).
[2]左斌,姚瑶.物联网在物流产业中的推广障碍、影响与策略[J].中国物流与采购,2010(09).
关键词:物联网;C3SD;技术架构;RFID
中图分类号:TP393 文献标识码:A 文章编号:2095-1302(2013)09-0047-03
0 引 言
物联网(Internet of Things)技术是通过射频识别、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连接起来,进行信息的分析处理、交换和通信,以实现智能化识别、定位、跟踪、监控和管理的一种网络技术[1],被公认为是继PC、Internet后推动IT产业革命第三次浪潮的引擎。物联网覆盖了信息技术和通信技术的众多领域,包括 RFID、传感器、互联网、嵌入式、移动通信等。
对物联网的技术架构目前还处于研究和开发阶段。在国际上,欧洲电信标准化协会(ETSI)2010 年7月前完成体系架构的设计,国际电信联盟(ITU-T)的SG13主要完成物联网的功能需求与构架设计,国际标准化组织 ISO/IEC 数据通信分技术委员会JTC1 SC6 成立传感网研究组(SGSN),对物联网整体架构的标准进行研究。在国内,传感器网络标准工作组(WGSN)下设标准体系与系统架构项目组负责系统架构标准的制定,中国通信标准化协会(CCSA)也已先后启动了《无线泛在网络体系架构》等标准的研究与制定。因此,目前还没有一种完整的国际通用的物联网技术架构标准。
1 物联网的体系结构
国际电信联盟给出了物联网的三层体系结构,包括感知层、网络层和应用层。图1所示是物联网体系结构示意图。
图1 物联网体系结构示意图
感知层主要用于物品标识和信息的智能采集,它由基本的感应器件(由RFID标签和读写器、各类传感器、摄像头、GPS、二维码标签等基本标识和传感器件组成)及感应器件组成的网络(如RFID网络、传感器网络等)两大部分组成。该层的核心技术包括电子射频技术、传感器技术、无线网络组网技术等,涉及的核心产品包括传感器、电子标签、传感器节点、无线路由器、无线网关等。
物联网网络层主要用于实现感知层各类信息进行广域范围内的应用和服务所需要的基础承载网络,包括移动通信网、互联网、卫星网、广电网、行业专网及形成的融合网络等。
应用层主要是将物联网技术与行业专业系统结合,实现广泛的物物互联的应用解决方案,主要包括业务中间件和行业应用领域。
2 物联网的C3SD技术架构
与体系结构相对应,物联网技术也应该包括三个方面:其一是物联网感知系统 (Sensor network),对应体系结构的感知层;其二是通信系统(Communication)和数据海(Data Ocean),对应系统结构中的网络层;其三是计算系统(Computation)和控制系统(Control),对应体系结构中的应用层。这三个部分五大技术互相联系,就可以形成一个统一的整体对物联网有效的技术支撑,从而构成物联网的C3SD技术架构,如图2所示。
图2 物联网的C3SD技术架构
2.1 感知系统
感知系统技术主要是指传感器技术、物品标识技术(RFID 和二维码)、短距离无线传输技术(ZigBee 和蓝牙)等。
传感器是摄取信息的关键器件,它是物联网中不可缺少的信息采集手段。传感器又分为物理量传感器(如压力传感器、温度传感器、电流传感器、噪声传感器等)、化学量传感器(如离子传感器、气体传感器、湿度传感器等)、生物量传感器(如免疫血型传感器、微生物传感器、体温传感器等)等不同的类型,传感器要求感知类型齐全,精度和可靠性高,成本和功耗低。
物品标识技术主要有射频标识RFID、二维码等。RFID 是物联网感知系统的一个关键技术。RFID 系统主要由三部分组成:电子标签(Tag)、读写器(Reader)和天线(Antenna)。RFID 具有无需接触、自动化程度高、耐用可靠、识别速度快、适应各种工作环境、可实现高速和多标签同时识别等优势,因此可用于广泛的领域。二维码技术是物联网感知层实现过程中最基本和关键的技术之一。二维码也叫二维条码或二维条形码,是用某种特定的几何形体按一定规律在平面上分布(黑白相间)的图形来记录信息的应用技术。与 RFID 相比,二维码最大的优势在于成本较低,一条二维码的成本仅为几分钱,而 RFID标签因其芯片成本较高,制造工艺复杂,价格较高。
短距离无线传输技术包括ZigBee、蓝牙等技术。ZigBee是一种基于IEEE 802.15.4协议的短距离、低功耗的无线传输技术,采用分组交换和跳频技术,主要应用在短距离范围并且数据传输速率不高的各种电子设备之间。由于ZigBee 技术具有成本低、组网灵活等特点, 可以嵌入各种设备,在物联网中发挥重要作用。ZigBee可应用于PC 外设、消费类电子设备、家庭内智能控制(照明、煤气计量控制及报警等)、玩具、医护(监视器和传感器)、工控(监视器、传感器和自动控制设备)等领域。
2.2 通信系统
通信系统技术主要包括互联网、移动通信网、传感网络、通信和接口的标准化等相关技术问题。
互联网以相互交流信息资源为目的,基于一些共同的协议,并通过许多路由器和公共互联网连接而成,它是一个信息资源和资源共享的集合。物联网也被认为是互联网的进一步延伸。互联网是物联网主要的传输网络之一。现逐步引入 IPv6 技术,使网络不仅可以为人类服务,还将服务于众多硬件设备。
移动通信网由无线接入网、核心网和骨干网三部分组成。移动通信网络以其覆盖广、建设成本低、部署方便、终端具备移动性等特点将成为物联网重要的接入手段和传输载体,为人与人之间通信、人与网络之间的通信、物与物之间的通信提供服务。在移动通信网中,当前比较热门的接入技术有3G、Wi-Fi 和WiMAX。
无线传感器网络(WSN) 的基本功能是将一系列空间分散的传感器单元通过自组织的无线网络进行连接,从而将各自采集的数据通过无线网络进行传输汇总,以实现对空间分散范围内的物理或环境状况的协作监控,并根据这些信息进行相应的分析和处理。传感器网络是集成了监测、控制以及无线通信的网络系统,传感器网络的首要设计目标是能源的高效利用,涉及节能技术、定位技术、时间同步等关键技术。
2.3 数据海系统
数据海系统主要有海量多媒体数据存取系统、跨媒体搜索、数据融合与知识发掘、安全和保密技术、数据格式和标准化等。
2.4 控制系统
控制系统技术包括人工智能技术、新型调节与执行机构(如电机、开头等)、无人装备、管道系统控制技术等。
人工智能(Artificial Intelligence)是探索研究使各种机器模拟人的某些思维过程和智能行为(如学习、推理、思考、规划等),使人类的智能得以物化与延伸的一门学科。
2.5 计算系统
计算系统技术主要有云计算服务、共软件中间件、超级计算机硬件系统、嵌入式计算机支撑系统一体化开发平台、软硬件的I/O等标准化。
云计算(Cloud Computation)是分布式计算(Distributed Computing)、并行计算(Parallel Computing)和网格计算(Grid Computing)的发展。云计算通过共享基础资源(硬件、平台、软件)的方法,将巨大的系统池连接在一起以提供各种IT 服务,这样企业与个人用户无需再投入昂贵的硬件购置成本,只需要通过互联网来租赁计算力等资源。
中间件是为了实现每个小的应用环境或系统的标准化以及它们之间的通信,在后台应用软件和读写器之间设置的一个通用的平台和接口。在物联网中,中间件作为其软件部分,有着举足轻重的地位。物联网中间件是在物联网中采用中间件技术,以实现多个系统或多种技术之间的资源共享,最终组成一个资源丰富、功能强大的服务系统,最大限度地发挥物联网系统的作用。具体来说,物联网中间件的主要作用在于将实体对象转换为信息环境下的虚拟对象,因此数据处理是中间件最重要的功能。同时,中间件具有数据的搜集、过滤、整合与传递等特性,以便将正确的对象信息传到后端的应用系统。物联网中间件的实现依托于中间件关键技术的支持,这些关键技术包括 Web 服务、嵌入式 Web、Semantic Web 技术、上下文感知技术、嵌入式设备及 Web of Things 等。
以上五大模块分别与国际电信联盟给出的物联网的三层体系结构相对应,构成了物联网的技术架构。五大模块中的各种技术相互影响、相互融合、相互促进,各种技术之间的综合集成和共同发展将会为物联网的技术进步和物联网的快速发展提供巨大的空间。
3 结 语
本文分析了国内外对物联网技术架构的研究现状,介绍了物联网的体系结构,对由感知系统、通信系统、数据海、计算系统和控制系统五大技术系统作为技术支撑的物联网C3SD技术架构进行深入的研究,对C3SD技术架构所涉及的关键技术进行阐述,最后得出C3SD所涉及的五大模块的综合集成和共同发展将会为物联网的技术进步和快速发展提供巨大的空间,C3SD技术架构具有合理性。
参 考 文 献
[1] 徐鹏,王玉珏,李健.物联网技术综述[J]. 软件导刊,2011(5):50-51.
[2] 沈苏彬,毛燕琴,范曲立,等. 物联网概念模型与体系结构[J]. 南京邮电大学学报:自然科学版,2010(4):1-8.
[3] 孙其博,刘杰.物联网:概念、架构与关键技术研究综述[J].北京邮电大学学报:自然科学版,2010(3):1-9.
关键词:物联网;控制关键技术;基本原则
中图分类号:TN929.5 文献标识码:A 文章编号:1672-3791(2015)05(c)-0000-00
互联网的普及,信息化建设的平稳发展中,出现了大量的新鲜事物,物联网就是在互联网的基础上,进而延伸的网络。物联网的出现,对国内外人们生活、工作学习产生了极其深远的影响,其涵盖的学科内容较广,受到国内外学者的广泛关注和研究,评价物联网是21世纪影响较为深远的创新技术之一。物联网在我国起步虽然较晚,但是在我国政策的大力扶持下,得到了比较好的发展空间,并取得了一定的成效。物联网的在我国科技创新和可持续发展战略实施占有不可或缺的重要地位。随着物联网的发展不断完善,在各个行业领域中广泛应用,人们普遍将其同控制系统相融合,各司其职,发挥更好的成效。但是两者的融合同样带来了诸多安全隐患,开放式的体系为不良商业竞争提供了机会,极易造成信息泄露,造成不必要的损失。
1物联网控制安全的基本准则
目前我国的物联网控制安全经过一段时间的发展,已经建立起较为可靠的制度准则,由于其所涉及的安全问题较广,过于复杂,想要规避所有的安全隐患是不切实际的[1]。根据实际发展需要和物联网的发展水平,进一步完善物联网的控制安全。所以运用合理的控制安全准则,能够有效的避免物联网系统被入侵、破坏。
1.1适度分权准则
物联网的控制安全问题,需要经过诸多步骤进行确认进行,通过将物联网控制安全的权利分散,可以有效的规避权利滥用造成的不安全现象发生。物联网内部控制系统需要进行多项的安全检查,确保没有安全漏洞。在技术层面,需要多方进行认证、授权以及审核,将权利分成不同的部门掌控。认证的主要目的是为了确认使用者的的身份,是否真实符合登记在案的人员,授权是将权限授予参与者。审核是将所执行的过程记录保存,进而实现三方协同合作,并互相制约。
1.2异构冗余准则
主要是指通过不同的编程语言和科学算法对其进行冗余设计,结合实际情况和不同需要将物联网的硬件进行冗余,来保证物联网的安全系统完善。物联网自身的特性允许其可以进行多层面的冗余,同时也可以对单一的设备冗余[2]。
1.3回路截断准则
控制系统是在互联网的基础上进行的,同计算机相关联,其开放性同时给了不良竞争以及黑客可乘之机,由于缺少相关计算机人员进行管理,极易造成黑客入侵系统进行破坏。由此,在计算机使用后必须完善安全控制来阻拦不良黑客的入侵,以此来保障系统安全。
1.4全面防范准则
全面防范的范围较为广,通过管理手段和技术手段铁通进行,来防范潜在的安全隐患。其中管理手段主要是指健全完善相关管理机制和人员培训,并完善内部监督体系[3]。技术手段是用来保障物联网信息的传输安全、系统安全以及信息来源安全,以此来保证系统的安全。
2物联网的结构体系以及控制系统中的应用
国外针对物联网以及控制系统的相关研究较为前沿,经过了数年的发展,各项技术水平和安全措施已经趋于完善。而我国由于物联网引进国内时间较晚,各项技术设备仍然处在完善阶段,但是物联网作为21世纪影响力最为深远的创新技术之一,对其控制安全方面建设是必然选择。由此,在物联网的广泛应用过程中,需要进行相关知识的普及,促使人们能够较为全面的了解物联网控制安全,以便于合理有效的健全完善控制安全每个环节,消除潜在的安全隐患。
2.1物联网的体系结构
物联网是在时代不断发展创新产生的,是信息化建设过程中密不可分的组成部分。物联网是在互联网的基础上延伸的网络,是继互联网、计算机之后的第三次信息产业浪潮。物联网的自身特性可以称之为互联网的应用延伸,所以将物联网定义为互联网延伸的网络,不如称之为业务和应用的结合。物联网自身具备全面感知、可靠传递以及智能化处理的三大特点。全面感知主要是利用传感器、二维码等随时随地能够进行信息读取的方式。可靠传递是将互联网以及各种网络融合,将所读取的信息安全可靠的传递出。智能化处理是通过智能云计算以及模糊识别等前沿技术,对大量信息进行计算处理,智能控制操作。
2.2物联网在控制系统中的应用
物联网作为一种信息化建设的第三次产业浪潮,其应用范围较为广阔,能够有效的在各个行业领域中发挥其应有的作用。在行业的创新发展过程中,物联网的智能控制受到不同行业的广泛需要,其建立的智能控制平台,能够全面处理各个环节发展情况,进行分析,并根据实际需要和定制的标准进行调控。随着科学技术水平的提升,物联网技术在网络智能物品方面创新较为明显,收获不菲的成效。同时,物联网的传感器网络等特点能够在运动控制系统中起到一定作用,尽管目前我国这项技术发展还略显落后,但未来发展前景较为广阔。互联网能够应用在矿业采集开发中,物联网自身特性能够促使其合理准确的找到矿山的总体框架,在油田开发方面能够运用智能控制系统,对其进行远程监督开发进度等状况。
在钢铁制造领域,我国已经初步建成集设备维修、维护以及加工的产业机构,实现智能化控制工业的开展。根据物联网的广泛应用能够看出,已经成为我国国民经济增长的必然选择,是促进经济增长必不可少的组成部分。
3结论
物联网的快速发展,是新时代科技水平提升的主要表现形式之一,同互联网为人类社会带来的重大改变相仿,物联网的技术广泛应用在各个行业领域,所带来的作用以及影响同样较为深远,并且在一定程度上,其产生的推动社会进步作用超过互联网技术。物联网自身存在的感知能力、控制能力以及计算能力,能够将人类社会带入一个全新的智能化发展阶段。但是人们在享受物联网的飞速发展所带来的好处同时,仍需要对其所带来的负面影响引起重视。物联网的技术应用对于用户私密信息、社会稳定以及国家重要机密带来了重大的安全隐患。由此,物联网在发展过程中应强化控制安全系统的相关技术研究,以保证享受物联网带来的便捷同时,规避其产生的负面效应。
参考文献:
[1]盘承军.物联网环境下的物流信息系统关键技术研究[J].广西民族大学学报(自然科学版),2013,13(04):73-77.
物联网产业2009年被确定为我国七大战略性产业之一,近几年来风起云涌,成为各行各业关注的热点。据思科最新报告称,未来10年,物联网将带来一个价值14.4万亿美元的巨大市场。产业发展,人才先行,物联网产业发展的同时,全国本科和高职院校也相继开设了物联网专业。
2010年初,教育部下达了高校设置物联网专业申报通知后,众多高校争相申报。2010年,教育部批准37所本科高校开办物联网专业,2011年,全国有江苏、天津、山东、湖南、福建等11个省市在高职院校第一次开设了物联网应用技术专业。随后几年,物联网应用技术专业在全国高职院校陆续开设,截止2015年3月,全国已有264所高职院校开设了物联网应用技术专业。
物联网应用技术专业应以《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,整合各校自身及校内外合作团队的优势资源,建立符合各校自身特色的以物联网应用技术专业为核心的专业群,为信息产业的发展做出贡献。因此,很多高职院校在近四年的时间里,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”专业打下了良好基础。在此基础上,进行更深层次的探索,有效地将计算机网络技术、软件技术、楼宇智能化、应用电子、机电一体化等专业课程进行融合,有利于更好地培养综合性的技术人才。
二、以物联网应用技术专业为核心的专业群建设现状
专业群主要是指各学校围绕某一技术领域或服务领域,依据自身独特的办学优势与服务面向,以学校优势或特色专业为核心,按行业基础、技术基础相同或相近的原则,充分融合相关专业而形成的专业集合,专业群代表着各学校的专业发展方向。
全国高校物联网及相关专业教学指导委员会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建设进行了多方面尝试。但物联网目前属于新兴产业,学科领域跨度较大,各高校都是刚刚开始设立物联网相关专业,由于专业定位的差异,各高校物联网专业开设在不同的学院、系部及专业教研室部门。专业建设情况不一,专业方向差别也很大,也没有成熟的经验可以借鉴。
物联网应用技术专业在全国高职院校开设已有四年多了,虽然专业设立起来了,但事实上,如何建立科学的物联网专业人才培养体系、如何以物联网专业为核心组建专业群等问题却成为困扰各高职院校专业建设的难点。物联网应用技术专业在全国200多所高职院校开设,专业开设侧重点各不相同,各兄弟院校之间缺少统一的规划。由于物联网专业涉及的专业领域较多,所以各开设物联网专业的学校都面临着物联网课程开设以什么方向为主的思考,以物联网专业为核心的专业群建设也逐渐成为各校探讨的热点问题。
三、物联网专业群建设的目标及方法
根据我国及安徽省物联网新兴产业规划,并结合学院特色,建设和开发物联网应用技术专业为核心的专业群,应围绕“智能家居、智能物流、产品追溯”三个应用领域和“物联网应用集成、物联网应用开发、物联网应用维护”三个典型工作岗位及“教、学、做”三位一体教学模式进行深入研究,以项目驱动式教学方法为手段,突出已有计算机类、电子类、自动控制类各个专业的专业优势,融合物联网相关专业的知识点。探索总结出一条综合性强、多方向多角度的综合应用为主线的教学思路,为全国高职院校物联网专业构建一个合适的专业群建设平台。
物联网专业群课程体系建设应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专业群的建设路径,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及其相关专业的知识。主要从以下几个方面来实现物联网专业群建设目标。
第一,面向市场需求,结合计算机网络技术、计算机控制技术、应用电子、软件技术等专业知识,突出各专业的重点课程。培养学生具备“智能家居、智能物流、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需求,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为核心的专业群建设。
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专业群的发展方向,以便在后期突出重点教学内容。
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”三位一体的专业群的建设。
通过对上述“三个应用领域”、“三个典型工作岗位”及“三位一体”的专业群建设深入研究,结合本地区企业发展方向及学院实际情况,研究以物联网为核心专业的专业群的建设。
四、专业群建设研究的主要内容
1.物联网技术体系研究
目前比较公认的物联网技术体系由三层结构组成,分别为感知层、网络层和应用层。分别实现、全面感知、可靠传递、智能处理的功能。具体功能如图1所示。
图1 物联网技术体系构架
(1)感知层
感知层是物联网的“皮肤和五官”,主要是进行物体识别、信息采集。感知层通过传感器、射频识别、条码识别、无线定位等技术感知和采集现实世界中发生的各种物理事件和数据,这些数据包括各类物理信息量、标识、音频、视频等数据等,然后通过近距离通信网络和智能信息处理技术实现所获取数据的近距离传输以及数据的分布式处理等过程。感知层的关键技术包括:RFID技术、传感器技术、嵌入式技术、短距离无线通讯技术等。
(2)网络层
网络层类似于人体结构中的神经系统,主要负责把感知和采集到的信息无障碍、高可靠性、高安全性地进行传送,实现物联网信息的广泛互联功能。它主要是建立在现有的通信网络(包括有线和无线通信网)、广播电视网和互联网基础上。物联网感知到的信息通过各种接入设备与连接传输到上述网络,网络层解决了感知层所获得的数据在一定范围内、特别是远距离的传输问题。
(3)应用层
应用层位于感知层和网络层之上,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,现在更多地用智慧来进行描述,如智慧城市、智慧农业等。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。
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。结合各高职院校计算机类计算机网络技术、软件技术、电子信息类电子信息工程技术、应用电子技术、自动控制类计算机控制技术、机电一体化技术等相关专业,将物联网专业与相关的专业融合一体,致力于研究出一套适合高等职业院校物联网专业群的建设方案,将推动物联网应用技术专业及相关专业建设的同步、健康发展。
2.物联网专业群知识体系的研究
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群的知识体系,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分别是: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;网络层为网络与通信技术、网络设备安装与配置管理等;应用层为软件设计、数据存储与处理技术、大数据处理技术、云计算技术、应用系统开发等;物联网整体的框架为物联网工程与综合布线、信息管理技术等。
根据上述分析,物联网专业群的建设,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、应用系统软件开发、智能安防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。
3.以物联网为核心的课程群建设
围绕物联网工程中的应用技术领域对物联网应用技术专业职业岗位群进行整体分析,结合各学校计算机类计算机网络、软件技术、电子信息类电子信息工程、应用电子自动控制类机电一体化等已有专业,找出专业群课程相关技术领域中具有代表性的工作任务,选择完整的、对职业成长起关键作用的、完成任务的方式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,再对典型的工作任务及完成典型工作任务所需的职业能力进行教学分析,分解出“两个平台、三个方向”(即公共基础平台、专业基础平台;物联网应用集成、物联网应用开发、物联网应用维护)的专业群的课程体系。
物联网专业群体系的课程设置需要综合考虑专业群中各个专业的学科特点,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。详细课程分类及专业归属见表1。
表1 物联网应用技术专业课程设置
五、物联网专业群建设需要解决的问题及指导意义
物联网专业群建设是一个不断探索的过程,在教学改革和探索中主要须解决以下问题,并体现出专业群建设的意义。
1.物联网专业群建设是以应用为驱动的专业,专业群人才的培养根据专业共性知识和各地区物联网领域的区域特色,发挥相关学科的传统优势,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。
2.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人才培养方案和课程体系。
3.该专业群培养方案和课程体系坚持以“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,拓宽学生的认知视野,妥善化解突出特色和拓宽视野间的矛盾。
4.物联网专业群建设的重点是应用实践,教学应由应用来驱动,作为新一代信息技术主要代表之一的物联网技术日新月异,我们应了解新技术的发展,根据市场需要,调整教学内容。课程设置及内容应重视特色,在实施过程中,应高度重视专业特色建设工作,大力加强课程体系和教材建设,改革人才培养方案,强化实践教学,加强教师队伍建设,紧密结合国家经济社会发展需要,推进专业建设与人才培养,切实为同类高校相关专业建设和改革起到示范和带动作用。
5.物联网应用技术专业涉及的“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,推动物联网专业群结合地方企业发展方向及学院实际情况,以服务地方新兴产业发展和学院已有优势专业特长为特色,完善符合社会需要的物联网专业群人才培养方案。
6.有利于学院根据自身行业和地方经济发展需求明确学校重点服务域,优化布局,错位发展,突出优势,彰显特色,逐步解决专业设置“同质化”问题;有利于促进教育资源的优化整合与共享,发挥优势专业的引领、辐射作用,促进相关专业提升;有利于专业间形成全力,发挥专业群的优势,提升服务产业能力,促进校企合作深入发展。
【关键词】 RFID技术 物联网 安全技术
一、物联网的定义
物联网的提出最早是在1999年美国麻省理工,而我国提出是在十年后。物联网主要是能够实现人与物以及物与物间的信息交互和连接,是更高级的互联网的应用,主要是利用一些传感设备,例如;条形码、传感器以及定位系统等等,借助于特定的规定,将物品和互联网进行连接,进行信息的互换,以至于能够实现定位、监控和管控的智能化网络系统。
二、RFID技术的原理和组成
对比通常的一、二维码,RFID是一种非接触的识别手段,主要是由物联网、识别器以及处理系统等组成。电子标签用于对物体进行扫描,将其信息传递给解析系统,然后再进行整理和重新编码,并将其转化为二进制的数据信息,再传给处理系统,然后在传到物联网中,这样用户就能够看到。
三、RFID技术下物联网所存在的安全问题
RFID技术由大量数据构成,较传统技术更容易受到其破坏,主要是借助于电磁波从而实现读写器和标签的间的这种技术就是RFID技术,由于无法通过肉眼观察,所以,物联网非常容易造成安全方面的问题。
其安全问题主要体现在如下几个方面,一是标签方面,主要是它的成本和工方面没有有效的安全措施,极易受到外界的破坏,尤其加密保护,非常容易被破解,使得数据被破坏或者被删除。二是RFID技术在读写器方面存在问题,接收到数据后自动进行删选,只能提供接口,但无法保证其安全。三是通信连接方面亦有安全问题,其前端接口中的无线传输有开放性的特点,会导致数据的安全性不足,外面的破坏者可以通过读写器对数据予以拦截,甚至是对原有的数据予以篡改抑或是删除。
另外,物联网在发展的时候未有效对网络的节点予以把控,故而会导致物联网设备不容易达到远程的信息连接。当下在物联网快速发展的时期,其状态将加多变,所以对其进行信息安全方面的有效管理就成为关键问题所在。如果不能创造一个有效的管理机制,那么必将会产生新的安全问题。
四、RFID技术下保障物联网安全的措施
4.1 严格控制网络访问系统
在物联网使用时,要对网络访问系统予以严格的控制,达到科学管理,以避免恶意破坏行为。用户访问的时候一定要进行实名验证,设置必须的密码。物联网在后台管理的时候也应对访问信息予以监控,目的是将来发展中可能面临的问题予以记录调查。用户于通信之前先在节点间予以身份认证,如此即便在遭遇外界破坏的时候,入侵者也较难突破层层密码,这也在某种程度上保障用户的隐私权。管理者利用节点的设计,以有效增强物联网的安全性。
4.2 加密有关的数据
要有效保证物联网的安全,就要对有关数据信息予以加密,以明显降低破坏者对数据的破坏。用户在信息传送的时候,通过对节点的加密,可以很好的避免用户信息泄露的问题。加密这种方式可以保障数据不会为外人所窃,以达到网络安全运行的效果。如今要不断提升优化RFID技术,利用该技术达到物联网的安全运行。现在的用户信息往往有非常强的隐私性,物联网要对其予以有效的保护,在技术不能满足的时候,对数据信息予以加密,是对物联网的必然要求。
五、RFID物联网的应用案例
5.1物流仓储领域
在物流仓储领域,利用物联网技术,采用对应的数据库,经过对数据进行处理,最后实现选捡、分类和管理。同时,可以借助于自动扫描的记录,来防止物品丢失或者因人疏忽而引起的丢失,提高了管理水平。
5.2公共服务医疗
在医院利用RFID医院信息系统,每一位病人戴一个RFID技术的腕表,内存有病人所有的信息,特别是基础资料以及过敏药物情况。医生拿着RFID读写器就能够读取,突发事件时能够获得抢救的绝佳时机,提高治疗的效率。
六、结语
综上所述,RFID物联网在给人们带来巨大便利的同时,同样也会带来诸多的安全技术问题。因此,为了让RFID物联网更好的发挥其互联网思维,更加安全、智能的服务于人们,我们必须重视所遇见的安全技术方面的问题,并寻求其应对措施。
参 考 文 献
[1]熊本海,杨振刚,杨亮,潘晓花.中国畜牧业物联网技术应用研究进展[J].农业工程学报,2015,S1:237-246.
Abstract:This paper analyzes the characteristics of Internet of things technology talent training in higher vocational colleges, to modern logistics of hunan vocational and technical college iot application technology professional personnel training, for example, put forward the docking industry characteristics of higher vocational IOT application technology professional talent training ideas, go the way of industry characteristics, cultivate characteristic talents needed for the industry.
Key words: logistics industry characteristics; higher vocational colleges; internet of things; talent training
物联网作为新兴产业,近年来发展速度迅猛,很多高校开始开设了物联网专业。高职院校成了培养物联网“应用型”技术人才的“主战场”。高职院校的物联网专业是一个“行业应用性”很强的专业,如果物联网专业缺乏行业特性它将如同一个人只有身躯没有灵魂,是没有生命力的。自教育部发文明确支持各个学校建设物联网相关专业以来,全国高职院校开展了物联网专业建设大潮,然而,由于各高职院校人才培养的行业侧重点有差异,人才培养模式也大相大相径庭。我们必须将物联网技术应用技术的人才培养对接具体的行业特色和需求,开展特色专业建设,走行业特色之路,培养行业特色人才。
1 物联网产业发展特点
物联网产业体系基本齐全,部分领域已形成一定的市场规模,物联网产业的发展的特点主要体现出以下四个字:“熟”、“深”、“新”、“合”。
“熟”主要体现在政策环境越趋成熟。2010 年,物联网产业正式列入我国五大新兴战略性产业之一,国家及各省市又陆续出台了针对涉及物联网产业发展的若干项扶持及政策,物联网产业发展越趋成熟的政策体系与环境,为产业各环节的发展做出了重要且必要的支持。
“深”主要体现在市场应用深化发展。在“应用示范激发市场需求,市场需求带动产业发展”的政策牵引下,物联网技术在智能交通、环境保护、地质灾害监测、政府工作、公共安全、平安家居、智能消防、工业监测、个人健康等多个行业领域中的广泛得到了应用。
“新”主要体现在协同创新积极推进。物联网与云计算、大数据以及移动互联网等的应用创新及融合,使得物联网信息化应用进一步深化,同时,产业链各环节的协同创新也日益加深。
“合”主要体现在产业整合日益加剧。物联网产业加剧了各行业整合态势,加速资源整合、优势互补、合力集聚、形成突破,形成了整合发展新态势,加速了传统产业的转型升级。
2 高职物联网专业建设现状
从物联网产业链的角度来分析,物联网产业主要有感知控制、数据传输和数据处理“三层”体系结构,各高职院校皆是根据物联网产业“三层”体系结构培养对应专业人才,主要培养物联网应用技术人员和研发人员,目前高物联网专业的特点主要表现在:
1)物联网专业技能知识的“复杂性”
物联网是典型的交叉学科,涉及电子、计算机、测控与通信等多领域相关专业知识,物联网不同于其它专业,是现有信息技术综合集成化的产物,所以物联网专业技能知识相当“复杂”。
2)物联网专业培养需求的“多样性”
物联网融合了多种技术,由于多学科的交叉融合和影响,导致物联网专业应用需求的多样性,也使得新的技术创新成为可能。
3)物联网专业学生就业的“宽广性”
物联网的广阔前景引起了产业链上各行业的青睐,能够在智能交通、智能医疗、智能家居、智能物流、智能电力等行业的从事系统集成与物联网协议开发工作。
3 高职物联网应用技术专业人才培养中存在问题
物联网属于典型的交叉学科,涉及到计算机、通信、控制、电子、信息安全等多个专业知识,所有的高职院物联网专业都是从计算机、通信或电子专业演变而来,因此,很多高职院校在物联网专业人才培养方面,存在以下问题:
1)专业建设“新瓶装老酒”。由于高职院的物联网专业从学院现有专业的演变而来,虽然是以物联网应用技术专业进行教学,可是教学还是老套路,如从计算机专业演变而的还是以软件开发为主,从电子专业演变而来还是以低层电子技术为主,不能系统性进行专业人才培养。
2)实训室建设“重复无创新”。很多高职院校的物联网实训室是将原有的传感器实验室和网络实验室进行拓展或者是单组合起来,要么物联网实验室都以实验箱为实验平台,实验内容以传感器、单片机、无线网络通信等为主,缺少物联网的综合应用开发环境,无法完成对接行业的具体“应用性”开发。
3)课程实训构建“仿真轻集成”。大都高职院校物联网实训室建设过多强调“技术仿真”,没有接合具体的行业应用环境进行带有开发性实训室的建设,缺乏应用集成,实践性不强。
4 对接物流行业特色高职物联网应用技术专业人才培养的实践与思考
高职物联网应用技术专业建设根据物联网技术及其应用的发展趋势,以“行业应用”为重点,以行业市场对人才的需求为依据,是专业建设的发展方向,下面以湖南现代物流职业技术学院物联网特色专业建设为例,分析该专业该如何对接行业特色,走特色发展品牌之路。
4.1学院物联网应用技术专业基本情况
湖南现代物流职业技术学院根据学院的专业群的布局,依托物流行业和湖南省现代物流职业教育集团的优势,2012年在湖南省高职院校第一个开设物联网应用技术专业,专业主要面向物流及相关行业智能物流相关岗位,培养具备智能物流项目的规划、设备安调、系统集成、售后服务等的高素质技能型人才。
4.2对接物流行业特色的专业职业能力培养
学院对接物流行业特色结合物联网专业技术体系,构建专业物流行业特色的职业能力培养体系。
1) 对接物流行业特色的专业能力培养体系
物联网的体系结构可归纳为由三个层构成:感知层(物流信息采集层)、网络层(物流信息交换)和应用层(智能物流)三个层面。对接物流行业特色的高职物联网专业能力体系如图1所示。
在感知层,针对专业面向物流行业的具体特征,着重智能物流物联网感知基础应用能力;在网络层,着重培养智能物流物联网数据通信应用能力;在应用层,重点培养智能物流物联网技术开发应用能力。
2)对接物流行业特色的专业职业岗位培养体系
学院物联网专业对接物流行业特色划分为:智能物流营销策划类、智能物流运营管理类、智能物流技术类等岗位;主要培养为物联网企业及IT行业培养信息系统集成设计、物流自动化技术、物流信息系统开发、工程项目管理、售前技术支持、售后技术服务的特色专业人才,其对接专业职业岗位能力培养体系如表1。
在感知层智能物流物联网技术基础实训室,重点训练学生RFID感知技术、条码感知技术、情景感知技术、传感器技术以及无线网络组网技术等物联网基础信息感知与采集技能。
在网络层智能物流物联网仿真实训室,重点训练专业学生把感知层的采集的物理事件和数据和应用层物流行业应用系统相互连接,能通过WIFI、移动网络技术及Internet构成一个可以互通信息的系统的专业能力。
在应用层智能物流物联网技术开发实训室,对接智能仓储、智能运输及智慧供应链等物流业务中具体应用,通过具体项目实践,训练学生物联网应用集成及项目实践能力。
4.3对接物流行业特色的专业培养效果
在对接物流行业特色物联网专业建设的辐射下,学院的物联网应用技术专业建设取得了非常好的效果,具体如下:
1)共建工程研究中心,推进新技术研发
学院与国防科技大学联合成立“物联网感知技术与应用湖南工程研究中心”,共同研发湖南省“十三五”科技重大专项课题(超高频电子标签芯片研制与应用示范),积极开展新技术研究,为提升专业服务产业升级转型注入新的动力。
2)承担省级重点项目,打造专业品牌
承担了湖南省物联网应用技术学生技能抽查标准的开发及湖南省物联网应用技术生产实习实训基地建设单位,并2015年开始负责湖南省高职物联网应用技术竞赛、中职物联网应用与维护技术竞赛项目,逐步形成了专业的品牌的效应。
关键词:高职院校;物联网;人才培养;专业建设
中图分类号:G642文献标识码:A文章编号:1009-3044(2011)26-6457-02
Construction of IOT System Network Specialty of Higher Vocational Education
CHANG Jie
(Information Engineering Department, Lianyungang Finance Branch of Jiangsu Union Technical Institute,Lianyungang 222001, China)
Abstract: Based on the fundamentals of lOT,the causes of its popularity are analyzed,the relationshipbetween the development of 10T and higher vocational education is elaborated,and the measures which alesupposed to be taken to take the opportunity of IOT development from the perspective of vocational colleges aleintroduced as well in the paper. IOT system network perception equipment, IOT system networkcommunication, IOT system network development and integration and IOT system network management and serving, and itsspecialty construction should pay attention to uniqueness of specialty, diversity of cultivation objectives and interaction ofcurriculum system and professional posts.
Key word:Higher vocational education; the Internet of Things(IOT);professional development;talent cultivation
1 物联网的定义及发展
“物联网”(Internet of Things)指的是将各种信息传感设备,如射频识别(RFID)装置、红外感应器、全球定位系统、激光扫描器等种种装置与互联网结合起来而形成的一个巨大网络。其目的是让所有的物品都与网络连接在一起,方便识别和管理。
物联网这个词自它产生以来就发展迅速,可以说是继计算机、互联网之后世界信息产业的第三次革命。近来,随着物联网中的RFID技术、传感网络(WSN)技术、GPS卫星定位技术、M2M物物数据通信技术的完善及应用,物联网现在已经成为国内外广泛关注的热点。目前,世界各国都在物联网研究方面投入巨资,我国也不例外。早在10年前,中科院就启动了传感网研究。现如今,物联网更是被提升为国家战略,已进入快速发展周期。总体来看,物联网发展已成为国家层面技术及产业创新的方向之一,重视物联网的研究和开发,推进物联网产业化、规模化发展的技术环境已基本具备。物联网技术的发展带动了经济社会形态、创新形态的变革,推动了面向知识社会的以用户体验为核心的下一代创新形态的形成。
2 在高职学校发展物联网专业的意义
物联网是在计算机、电子电工、通信、自动控制、软件、管理工程等众多实践性技术领域都有所涉及的专业,所以行业应用必将成为物联网产业在未来几年发展的主要驱动力,物联网的人才特色为高职教育提供了用武之地。物联网产业在自身发展的同时,还将带动微电子技术、机器智能、自动控制、传感元器件等这一系列产业的持续发展,带来庞大的产业集群效应。物联网行业应用的重点领域大致包括物流、交通、环保、零售、电力、安防、医疗、金融等,因此这些领域的开发和应用为高等职业教育带来了无穷机会。物联网技术的深入发展,需要培养大量具有物联网技术能力、应用创新能力、跨专业的复合型人才。所有这些都给高等职业教育带来了机遇。高等职业教育能适应物联网发展的需求,培养大批跨专业、跨学科、高难度、深层次应用的人才,以满足物联网时代对人才的需求。
3 高职物联网专业的人才培养方向
建设物联网专业应当从现有物联网的专业着手。先建立起以物联网基础模块的专业人才培养导向,再逐步根据物联网产业发展的实际情况作出相应专业交叉调整,因为这种方式既可以利用现有的教学、产业资源来实施物联网专业的建设,同时也可以边发展专业,边根据行业企业需求调整专业导向,更新专业内涵。
职业院校计算机物联网应用技术方向培养目标应该是具备基于计算机技术、自动控制技术、传感信息处理技术和互联网技术进行信息标识、获取、传输、处理、识别和控制的能力,能从事计算机网络系统集成及相关技术产品的开发、应用推广工作,物联网工程施工和现场管理工作,中小型企业网络组建、维护和应用管理工作,计算机及网络产品的营销及售后服务等工作的高素质技能型专门人才。
毕业学生的就业方向和岗位可以大概根据为四个方向,即方向一:物联网项目系统集成、工程实施、系统管理、技术支持;方向二:物联网产品应用推广;方向三:物联网应用软件开发;方向四:物联网产品化技术员。具体的也可以细化以下几类人员:
物联网应用系统初级工程师:主要职责是物联网系统绘图、方案拟定、施工、技术支持等。需要掌握一定的CAD、VISIO绘图能力、熟悉工程项目技术方案的格式和撰写、具备初步的项目实施能力。
物联网应用系统管理员:主要职责对物联网系统进行配置、维护工作。需要熟悉物联网的相关原理和技术,熟悉操作系统、网络、数据库、信息安全等系统管理知识。
物联网应用软件初级程序员:主要职责从事物联网应用软件的开发工作,主要是编程、测试工作。需要掌握一定的物联网相关知识和技术,一定的应用软件开发技能
物联网应用系统管理员:主要职责是对物联网系统进行配置、维护工作。需要熟悉物联网的相关原理和技术,熟悉操作系统、网络、数据库、信息安全等系统管理知识。
物联网相关产品技术员:主要职责是从事传感器、RFID、物联网通信产品技术开发成果的产品化转化,产品化计划编制,负责产品化审核等工作。需要熟悉物联网的相关原理和技术,具备一定计划和技术文档撰写写技能。
物联网相关产品业务员:主要职责是销售、推广物联网系统相关产品。需要熟悉物联网的相关原理和技术,具备一定销售、推广技能。
4 物联网专业建设主要因素
虽然目前各个高职类的学校对物联网这个专业的开设都热情高涨,但是由于某种原因大部分学校的物联网学乎并没有形成相应的体系,建设物联网专业需要的相关实验实训建设标准需不断规范,实验设备购进加强,各学校这方面的师资力量也比较薄弱。所以目前对于大部分的高职类学校来说要在物联网专业这个领域有所发展,就需要及时跟踪物联网可能发展的就业空间,找准物联网行业企业动向,从高职学校的特点着手来建设具有高职特色的人才培训机制,补充完善相关课程设置,补充加强相关师资,完善实验实训设备,这是目前高职类学校进入物联网专业比较可行的途径。
4.1 课程设置
物联网专业融合了多个专业的内容,所以需要培养的是具有应用型、维护型.具备二次辅助开发设计的高素质宽口径人才,培养的学生必须是在掌握了基本专业技能的基础上,还要跨学科的学习,打破课程、学科间的壁垒,具备可持续发展的素质。由于五年高职类学校只有四年是在校学习时间,而且学生素质相对比较弱,因为要在短时间内培训出高素质的适应物联网发展的人才难度还是比较大的。因此,相关的课程设计就应该要有一个基本原则,即:抓基础――计算机基础和计算机网络基础,除此以外物理、化学相关的基础知识也要有所学习;抓核心――这方面的包括传感器及传感技术、网络技术;抓新型学科基础――嵌入式系统、无线传感网络芯片等;抓实践能力――利用实验实训设备加强实际技能操作。
物联网专业融合了多个专业的内容,所以需要培养的是具有应用型、维护型.具备二次辅助开发设计的高素质宽口径人才,培养的学生必须是在掌握了基本专业技能的基础上,还要跨学科的学习,打破课程、学科间的壁垒,具备可持续发展的素质。由于五年高职类学校只有四年是在校学习时间,而且学生素质相对比较弱,因为要在短时间内培训出高素质的适应物联网发展的人才难度还是比较大的。因此,相关的课程设计就应该要有一个基本原则,即:抓基础――计算机基础和计算机网络基础,除此以外物理、化学相关的基础知识也要有所学习;抓核心――这方面的包括传感器及传感技术、网络技术;抓新型学科基础――嵌入式系统、无线传感网络芯片等;抓实践能力――利用实验实训设备加强实际技能操作。
高职学校应根据自身特点,专业优势设立自己应用方向的课程和实训。一、二年级主要是打好基础,构建文化课和普通专业基础课的公共平台;在三、四年级则要在除了进一步巩固基础之外,对专业课程上深入研究学习,增加选修课的范围,形成培养适应性强宽口径的培养方案,扩大学生的就业范围,从而激发学生的学习主动性和创造性,提高他们就业的机会。
物联网专业的课程应以计算机、电路为基础、以传感网络为载体,根据人才培养方案及物联网的技术框架来设置,主要涉及的课程应该有:模拟电子技术、联网技术、rfid技术及系统设计实践、计算机网络、Zigbee协议及应用、无线传感器网络、嵌入式C程序设计、微机原理与接口技术、电子线路板设计、操作系统、运筹学、信息安全基础、数字电子技术单片机原理与应用、基于web数据库设计实践、数据结构、数据库原理及应用、小型物联网综合设计与实现等。
4.2 专业师资
物联网是一门实用型实践性很强的学科。所以需要相关的专业老师不仅要具备丰富的系统理论知识,而且要具有非常扎实的实际操作技能和熟练的物联网的系统管理技能。
1)从行业企业引进人才。从行业企业中引入的专业人才在物联网发面既有理论知识又兼具实践技能,能更好的指导职业院校的学生掌握专业技能,完成既定的教学目标。
2)专业教师下物联网企业锻炼。专业教师下企业能促使教师带着任务去锻炼,着重发现与汇报企业中工作实践与理论知识不符的情况,带着成果回学校,最终通过汇报的形式实现成果共享,并为教学改革建言献策。
3)专业教师接受高校技术培训。专业教师可以利用课余时间参加和物联网相关的技术培训班,这种培训班往往目标明确,会以物联网专业教学大纲为中心,全面介绍物联网理论和开发实战知识
通过教师的产学研及项目合作、顶岗锻炼、、共同开展教材开发和课题项目研究、岗前培训和专业技能培训等方式,从而使得物联网专业的教师成为跨学科技术的复合型人才。
4.3 物联网专业实践教学基地的建设
物联网专业除了在课程设置上需要有所改变以外,还要在实验教学上也所更新,因为实验更侧重于培养学生的应用和创新思维能力。因此高职学校实验实训建设还需要在很多方面加以改善和自建。要加强人才的技能培养,必须开发和建设物联网专业实训演练基地。实验室的建设要把握技术发展的前沿,做到有一定的层次性和扩展性,从而满足学生创新和教师的教学研究科研开发。
物联网实验室的建设要使得教学环境的每个物件都具有数字化、模拟化、智能化的特性,可以将现实教学与虚拟学习环境进行无缝整合,由于大型的设备和流水线是不可能搬进实验室的,所以实验室要突出仿真性,如果实验室能够全面的模拟今后的工作环境、工作流程,既具备实物的一切特征,又能放在实训室里作为训练的对象,会非常有利于实践教学,为师生提供智能化的教学资源与教学环境。另外物联网实验室的建设还要考虑到结构的稳定性、开放性、教学设备的科技性,互动性等。
高职院校需要自主研制相关的一些物联网实验室,主要包括温度传感器节点、多媒体传感节点、RFID节点以及多种传感器节点实验室。搭建物联网融合实验室,包括网络传输节点、传感器节点、数据处理和控制节点,实现完整的物联网系统功能。另外还可以与不同行业的相关企业合作,建立校外实训基地。学校如果能够与不同的物联网企业合作,利用企业资源为学生提供实验平台来也可以弥补学校没有相应领域实验室的不足。
5 结束语
物联网是信息技术领域的一个新兴的产业,它的发展带动了经济社会形态、创新形态的变革,是科技领域的第三次革命。高职学校有义务为未来庞大的物联网产业输送人才,要紧紧抓住物联网建设的机遇,建立起具备高职特色的物联网专业,抢占先机,为加强我国物联网产业的发展提供技术和人才的支持。
参考文献:
[1] 刘宝亮.物联网引发新产业热潮[N].中国经济导报,2010-03-09.