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随着城市经济的迅猛发展,作为重要垂直运输工具的电梯已经广泛应用于住宅楼、办公楼、商场、地铁等场所,是人们日常出行的重要交通运输工具,因此也和人们的关系日益密切。人们不仅希望电梯能够提供舒适、便捷的享受,更要求它能给予人们安全、可靠的保证。但是电梯事故时有发生,不断触动着人们敏感的神经,伤者的痛、死者的血警示着人们和社会,迫切需要我们更多地关注电梯安全,关心生命健康,切实让我们的城市更和谐、更安全。
目前,上海拥有在役电梯总量已达14万余台,成为世界上电梯最多的城市。浦东新区现有在役电梯3.8万余台, 2007—2011年110联动接警统计,电梯故障困人报警就高达1219次。由于电梯涉及城市公共安全、涉及民生,任何电梯故障引起的事故,公众和新闻媒体都会高度关注,政府相关管理部门也会高度重视。韩正市长在今年的政府报告中明确了:“强化高层电梯运行”作为深入推进城市运行安全和生产安全的45项重点工作之一,并指出“进一步完善应急预案体系,提高应急处置能力 ” 。国家质监总局和上海市质监局历来都将电梯的安全监管技术与应用研究列入质检公益性行业科研专项主题研究之一。同时,国家质监总局领导也明确要求“积极探索现场监管方式的改革创新,强化现场安全监察。在工作环节上,要突出抓好动态监管,定期检验;在工作手段上,要积极采用现代信息技术,实现电子政务,加快建设安全监察信息网络,对特种设备安全状态实现动态跟踪监督”。特别是《市质监局2012—2013年科技项目立项指南》将特种设备领域电梯、起重机械在线监测、故障报警、诊断和检测方法的研究列入其中。
因此,如何对电梯实施有效的监控,及时处置电梯突发事件,确保电梯安全运行,已成为各级特种设备监察部门急需解决的重要课题。很多电梯事故案例表明,电梯一旦发生故障,有关方面若能第一时间获得预警信息,第一时间进行应急处置,将能真正做到快速预警与高速处置一体化,将能大大提高电梯事故防范能力,最大限度地降低和减少电梯伤亡事故率。
从我国自身经济发展的需求来看,对电梯设备施行预警应急管理,从宏观上进行系统改造、更新已势在必行;美国、德国、日本在此领域与我国同步,各有长短。从国内技术条件、研发力量来看,我们完全有能力建立不受网内设备数量级限制、地域限制,完全有能力研制更高、更新、符合管理模式的系统控件。我国必须加快建设和完善特种设备动态安全管理体系,超越国外同类项目管理水平,制定相应的管理新模式。从当前对电梯设备进行宏观管理的角度分析,目前国内外还没有符合多重管理需求的系统方案来满足我国庞大的电梯市场。电梯突发事件预警应急管理及相关技术支持系统的研究工作尚处于起步阶段,相关技术标准尚未制定。
已有的远程监控产品部分是有线状态,其最大的局限性是:网内设备受数量级限制(目前最多理论上可运行200多台)、受小区地域限制,附加设备和破路敷设管线费用昂贵,对电梯本身系统要求也高。部分的无线产品其总体架构设计存在较大的局限性,有些仅起到类似“黑匣子”功能;有些仅能服务于某一品牌的电梯,无法解决适用宽泛的接口问题;有些仅局限于产品的单一功能上,未能从宏观管理角度及技术经济发展趋势出发, 无法应对电梯突发事件引发的安全救援保障等一系列系统难题。
我们应从大都市大市场和普及应用电梯预警与应急管理综合保障管理角度出发,运用科学技术加强“基于物联网技术电梯安全监控示范工程应用研究”,提出适合国情的解决方案,来满足公共安全的需求。
本示范工程的实施可产生较好的经济、社会效益,主要体现在如下方面:经济效益主要体现在:
1、减少电梯事故导致的人员伤亡,降低因此带来的经济损失;
2、电梯物联网系统的工程实施方便,无须敷设管道,节约了因敷设管线而增加的材料成本、劳动力成本;
3、可有效降低政府部门在电梯使用过程进行安全监管的财政投入和人力投入等行政成本,落实使用单位和维护保养单位的主体责任。
对电梯使用单位:在关人故障发生的第一时间得到报警,缩短故障响应时间和处理时间,保障乘客生命和财产安全。实时掌握电梯运行状态、历史故障、维保记录,提升电梯管理效率。
对电梯维保单位:实现维保工作过程管理,提供管理手段。提升服务附加值,增强企业竞争优势。
对电梯监管部门:实现电梯信息化管理,提供全局管理统一管理方案。提升对电梯的监管手段和监管力度,缩短故障响应时间,提升应急救援能力。提高电梯安全运行,保障人民生命和财产安全,促进社会和谐。
特别是本示范工程的成功实施和推广应用,会产生显著的社会效益,一方面可有效促进公共安全的改进和强化,为我国的经济建设、社会的和谐发展和人民的幸福生活创造安全可靠的公共环境;另一方面可有效地消除电梯伤害事故给公众和社会带来的负面影响。
在分析比较目前现有的电梯监控终端技术特点的基础上,拟采用满足无线物联网的电梯安全监控终端来进行电梯主要故障的安全监测和数据传输;研究电梯主要部件的故障模式与表征,确定与安全相关的重点故障并进行安全监控,将电梯监控终端与物联网络进行技术集成,研发相应的软件管理系统平台,实现对监控数据的传输、存储、查询、统计分析与生成报表功能,从而实现基于电梯物联网的安全管理目标和分级应急响应。
本示范工程的技术指标:
①监控终端工作电压范围:9-36v
②监控终端工作温度范围:0-50℃
③监控终端备用电源持续时间: 1.2h(6v)
④电梯物联网数据传输速度:115200bit/s
⑤数据接口兼容RS232、RS485、RS422、CAN总线等
⑥短信报警同时群发16条
⑦语音报警信息:双向通讯
⑧电梯物联网系统容量:10万台。
图1是本示范工程的工作原理图
当电梯发生冲顶、沉底、停电、关人、停机、卡门、坠落等严重故障时,物联终端将采集到传感器的数据。物联终端系统马上做出反应,自动播放安抚音,稳定被困人员情绪,同时通过无线网络(比如CDMA GPRS)传输到互联网上。再由互联网传输到电梯运行管理平台(终端状态监控)。管理平台也马上做出反应 通过互联网和无线网络实现手机报警。也能 让使用单位 维保单位 监察部门从互联网上得到报警信息。
我们开展《基于物联网技术电梯安全监控示范工程应用研究》,旨在创新一种电梯安全管理模式和技术管理手段,利用物联网技术对电梯安全运行状况施行实时动态跟踪监控,提高安全服务效率,加强电梯事故预警与应急救援技术能力,从而提高对突发公共事件快速反应和应急处置能力,为政府强化电梯安全监管和确保城市公共安全运行提供强有力的技术支撑。
参考文献:
[1]孔晓波.物联网概念和演进路径.电信工程技术与标准化, 2009年12期
关键字:安全;监理;信息;工程;物联网
随着物联网技术的发展,物联网技术在信息工程安全监理中得到了广泛的应用。与此同时,物联网的安全问题也日益引起有关专家的重视。因为物联网场景中的实体都有一定的计算、反映与执行能力,因此若物联网技术使用不当会影响到国家、社会与个人信息的安全性。
信息工程安全监理的物联网架构
信息工程安全监理是指信息化工程项目建设过程中有关信息安全的监理行为。我国的信息工程安全监理体系是以IT市场为基础的。通过物联网技术将信息工程所出现的安全问题正确地传递给甲方,处理甲方与信息工程承建方的分歧。其主要工作是对出现的信息安全问题做出原因分析,以利于解决问题。采用物联网技术来管理,最终目的是将信息安全问题消灭在萌芽之中。信息工程安全监理的物联网架构分为四个体系,即信息工程安全监理体系、物联网体系架构、中间体系与安全监理的物联网平台。信息工程安全监理的物联网架构是根据信息化安全监理所涉及的领域多、监测范围广、操作不能间隔的特点,采用物联网技术以对信息化工程建设过程中出现的信息安全问题来监理。信息化工程安全监理中需要监测操作者的安全、监测各类操作场景的安全、监测特殊产品的安全、监控人员聚集的地方、监控关键部位以及事故应急处理时对操作者、场景、物品的信息管理等。
物联网技术
物联网技术是使信息工程安全监理达到网络化的关键。物联网与计算机网络有着密切的联系,通过正规的射频识别技术、物品编码技术、无线通信技术等,来完善电子产品代码,做到对单件产品在全球范围内进行核查。信息工程实施过程中的所有设备通过物联网技术配备一个EPC标签,利用无线射频技术,与信息工程有关的信息经由无线射频技术在网络中传播,这样一来监理只需按照食品上的EPC标签,就能够查到此食品在整个过程的相关信息,由此能够对食品加工的全部经过进行监控,便于发现其不安全因素。通过给该系统应用RFID、数据采集、移动计算技术及数据库设计等技术,实现了对在信息工程安全监理中借助移动计算技术、数据采集技术、数据库设计技术来进行数据分析,这些技术对数据的监测能够起到补充和校核的作用。经调查得知,采用神经网络方法对信息工程安全监理系统进行识别是很十分有效的,并且训练速度快。在识别之前,先用仿真实验生成神经网络的原始样本,再按照信息工程的实际情况输入神经网络,同时制定适合的网络结构,经由样本学习产生可数据识别的神经网络模型,然后就可进行安全监理数据的识别。
物联网技术信息交互安全监理
随着物联网技术应用领域的不断增加,感知网络面对的信息逐渐多元化,已经涵盖制造业、军工等较多领域。其在应用中产生的信息安全问题则需要我们及时进行处理。因为网络资源方面的限制,在确定安全监理方案时需考虑其特殊性,以做到使安全监理方案能有效地利用网络资源。目前,有的学者已考虑在安全监理方案中应用数据融合技术、加密技术等,以增加物联网技术的安全性。应用数据加密时,要注意分析网络节点的存储性。密钥管理是数据加密应用技术的重点,其负责着有关密钥的一系列活动,包括更新与保管等任务。在制定适合的应用方案的前提下,我们可按照无线感知技术体系、节点要求以及安全监理规定,确定密钥管理有效措施。
例如应用分散处理措施,即先形成密钥池,将各个节点做为密钥环,完成网络系统的组建之后,成立含有密钥环的安全通道。为进一步发挥物联网技术在信息工程安全监理中的作用,可改进技术方案。增加节点公钥个数,以防止网络受到攻击,进而确保信息安全,利于安全监控。此外,可选择适合的路由,科学应对节点,以使信息数据的输送更加的及时准确。无线感知技术体系具有节点对等以及多跳传输的特点,如果破坏方进行设置恶意节点,便可能篡改路由,产生黑洞以及被病毒感染等问题。所以,信息工程安全监理需按照无线感知计算机体系特征以及物联网技术要求,分析已经确定的安全路由应用协议,以避免网络不良攻击的负作用,增强物联网技术的安全能力。
数据融合是物联网技术的核心手段,如果其中节点受到破坏,便有可能出现融合节点不能分辨正常信息以及恶意数据的现象。为此,物联网数据融合时需分析信息安全应用问题。可制定适合的融合管理办法,加强数据信息的验证措施,使用户在节点受到破坏的情况下,仍能分辨出正常信息以及恶意数据。同时,应完善物联网信息存储机制,通过可信定位使节点获取正确位置信息,以避免不准确定位产生的不好影响,进而提高物联网感知信息安全水平,有利于信息工程安全监理。
结语
综上所述,基于物联网的信息工程安全监理主要分为4部分,即信息工程安全监理体系、物联网体系、中间体系、安全监理的物联网平台。在进行信息工程安全监理时,以安全监理规范为依据,以物联网技术为保障,对整个信息工程过程进行资金、质量、进度管理及合同、信息监理,以使信息安全。通过物联网技术,革新了以往的神经网络,提升了网络的运行效率,从而进一步强化了信息工程安全监理,能更好地监控资金、进度与质量,减少信息安全隐患,确保信息工程项目顺利实施。
参考文献:
[1]李向红、孙宏远.基于物联网的信息安全监理模型研究[J].北京工商大学学报.20l1(05)
[2]刘源志、赵德康.信息化工程监理[M].北京:中国电力出版社.2009.
[3]高克,周宏剀.物联网在信息工程质量监理中的应用[J].微型机与应用.2011(07).
关键词:物联网工程;知识体系;课程体系
作者简介:朱金秀(1972-),女,江苏常州人,河海大学计算机与信息学院(常州),副教授;韩光洁(1972-),男,黑龙江伊春人,河海大学计算机与信息学院(常州),副教授。(江苏常州213022)
基金项目:本文系国家“物联网工程”特色专业建设项目、江苏省高等教育学会“十二五”高等教育科学研究规划课题“‘卓越计划’课堂有效教学方法”(KT2011174)的研究成果。
中图分类号:G642.0 文献标识码:A 文章编号:1007-0079(2012)16-0067-02
物联网(Internet of things,IOT)的概念是在1999年提出的,根据2005年国际电信联盟(ITU)的定义,[1]物联网主要解决物到物(Thing to Thing,T2T)、人到物(Human to Thing,H2T)、人到人(Human to Human,H2H)之间的互联。这一高度交叉的新兴前沿领域在国际上备受关注,美国IBM公司基于物联网提出“智慧的地球”概念;中国科学院早在物联网概念诞生之初就启动了传感网研究。2009年,无锡物联网产业研究院成立,总理考察时提出“感知中国”的概念。2010 年3 月9 日教育部网站发出通知:我国拟针对互联网、绿色经济、低碳经济、环保技术、生物医药等国家决定大力发展的重要战略性新兴产业,在高校本科教育阶段设立相关专业。这其中就包括增设物联网专业,以期为重要战略性新兴产业——物联网相关产业培养高素质人才。
自2010年7月教育部批准30余所高校院系建设物联网工程专业以来,中国电子学会物联网专家委员会、教育部电子信息与电气学科教学指导委员会、教育部高等学校计算机科学与技术教学指导委员会一直高度关注物联网及相关专业建设。全国高校物联网及相关专业教学指导小组组织高校在物联网专业的知识体系、课程体系、工程实践和人才培养等方面进行了一系列的探索,国内高校也根据自身的情况对物联网工程专业的课程体系进行了探索。[2-4]2010年7月,河海大学(以下简称“我校”)成为首批获批物联网工程专业的30所大学之一;2011年3月,我校物联网工程专业成为第七批国家特色专业。物联网目前属于新兴产业,中国高校刚刚开始开设物联网工程专业,没有成熟的经验可以借鉴。笔者近年来致力于物联网工程专业建设,分析物联网工程专业的知识体系及核心知识领域,力求归纳物联网工程专业建设的专业共性基础,并结合我校特色,构建了物联网工程专业的课程体系,以期为兄弟高校物联网相关专业课程规划抛砖引玉。
一、物联网的技术体系分析
在业界,物联网大致被公认为有三个层次,[1,5-7]底层是用来感知数据的感知层,第二层是数据传输的网络层,最上面则是内容应用层。
感知层包括传感器等数据采集设备,包括数据接入到网关之前传感器网络。感知层是物联网发展和应用的基础,RFID技术、传感和控制技术、短距离无线通讯技术是感知层涉及的主要技术。
网络层将建立在现有的移动通讯网和互联网基础上,其主要功能是直接通过现有的互联网或移动通信网(如GSM、TD-SCDMA)、无线接入网(WiMAX)、无线局域网(Wi-Fi)、卫星网等基础网络设施,对来自感知层的信息进行接入和传输。网络层中的感知数据管理与处理技术是实现以数据为中心的物联网的核心技术。感知数据管理与处理技术包括传感网数据的存储、查询、分析、挖掘、理解以及基于感知数据决策和行为的理论和技术。
物联网应用层利用经过分析处理的感知数据,为用户提供丰富的特定服务。云计算平台作为海量感知数据的存储、分析平台,将是物联网网络层的重要组成部分,也是应用层众多应用的基础。
物联网各层次间既相对独立又紧密联系。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。
二、物联网工程专业知识体系分析
所谓专业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工程专业的知识体系,“物联网工程”知识结构中的专业知识部分应能够构成物联网整体的框架并体现其关键技术。因此物联网工程专业知识体系应包括感知层、网络层和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技术与无线传感器网络的技术;对应于网络层为通信与网络技术、异构网络互联与协同技术;对应于应用层为数据处理技术和信息安全技术;对应于物联网整体的框架为物联网应用系统设计和物联网工程规划与设计。
基于以上讨论,物联网工程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、物理信息系统标识与感知、计算机网络理论与技术和数据分析与信息处理技术等相关专业知识;具有物联网及其相关领域的系统、网络、终端、协议等方面的研究、设计、开发能力以及组织和实施物联网应用项目的能力;并在创新和创业意识、竞争和团队精神以及外语运用能力等方面有良好的素养,能适应国家现代化与信息化建设需要,为我国工业化和信息化融合、为信息产业服务的高层次、高素质的复合型和创新型高等工程技术与管理人才。
三、物联网工程专业核心课程构成
物联网工程专业课程体系应尽可能多地覆盖本专业的知识体系。围绕物联网工程专业涉及的学科知识领域和知识点,该专业知识部分由四个部分组成:基础类、感知类、网络与通信类、数据处理与领域应用类。
基础类课程为:数理类课程,例如高等数学或离散数学、线性代数、概率与统计、物理等;电路类课程,例如电路、模拟电子技术、数字逻辑与系统、高频电子电路等;程序类课程,例如程序设计语言C、数据结构与算法、Java语言程序设计等。感知类课程为:射频技术(RFID原理及应用)、传感器技术(与设计)、微机原理与接口、模式识别与状态监控、物联网定位技术、数据获取与信息处理系统等。网络与通信类类课程为:计算机网络、射频技术与无线通信、通信原理、无线传感器网络原理、短距离无线与移动通信网络、物联网数据库技术等。数据处理与领域应用类课程为:物联网工程导论、信号与系统、数字信号处理、嵌入式系统设计、云计算与云存储、定位应用开发技术、物联网工程规划与设计、物联网系统综合设计、移动开发等。
四、物联网工程专业课程体系构建探索
物联网工程专业是以应用为驱动的专业,专业人才的培养根据专业共性基础和我校在物联网方面的领域区域特色。因此我校培养模式坚持以水利特色为主导,发挥水利学科的传统优势;整合优化专业课程体系设计包括学科基础课程群、物联网工程专题课程群,使学生有兴趣、有研究、有实践地学习专业领域的知识,逐步地、系统地增长工程实践能力、创新能力与科学研究能力。
学科基础课程群:按基础类、感知类、网络类、应用类将相关课程分为四大课程群,有效克服每门课程各自为阵造成的“内容重复、衔接不紧”等弊端。物联网工程专题课程群:根据专业共性基础和我校在物联网方面的领域区域特色,重点建立无线传感网技术、物联网应用开发两个方向,明确制定各方向的课程体系,为学生提供充分的选课空间和时间,使学生的个性得到充分发挥。
1.无线传感器网络
该方向侧重无线传感器网络与应用的研究,强调物联网传输与网络层的开发与实践。通过课堂教学与实践、毕业实习以及前沿技术讲座等多种形式,学生将掌握扎实的无线传感网络的基础理论,具有无线传感网络及应用软件的开发和研究,方向重点是物联网网络层和感知层的研究与设计。
2.物联网应用开发
该方向侧重物联网应用技术的研究,强调物联网应用层的开发与实践。通过课堂教学与实践、毕业实习以及前沿技术讲座等多种形式,学生将掌握扎实的物联网技术的基础理论,系统掌握物联网基础及应用软件的开发方法和开发工具,方向重点是物联网网络层和应用层的研究与设计。并增加水声通信技术、水联网及水环境检测应用作为我校的行业特色。
综上所述,我校的物联网专业课程体系结构如图1所示。
在课程设置中,把行业应用特色纳入个性化课程、专业课模块,形成学术型和技术型两套既有共性、又有个性的课程体系。该课程体系坚持以水利特色为主导,夯实基础教学,为学生未来发展创造条件,以方向选修课为平台,拓宽学生的知识和认识视野,妥善化解突出特色和拓宽视野间的矛盾。
五、结束语
物联网工程专业不是以理论为主导,重点是工程应用,教学应该由应用来驱动,时刻做好准备,不断调整教学内容。课程设置及内容应重在特色,在实施过程中,将高度重视特色专业点建设工作,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。
参考文献:
[1]ITU Internet report 2005:The Internet of Things[R/OL]..
关键词: 物联网 物联网工程专业 实验环节
1.引言
2010年3月,物联网被正式列为国家五大新兴战略性产业之一[1],作为地方经济的源动力的地方本科院校,急需开始培养物联网工程专业人才。
物联网的定义是:具有自我标示、感知和智能的物理实体基于标准的通信协议进行连接,构成物理世界和信息空间之间融合的信息系统。图1是物联网技术体系示意图。
从图1可见,物联网的技术体系涵盖面极广,物联网工程专业可选择的基础、专业课程众多,所涉及的应用更是无处不在,在教学上无法面面俱到,地方本科院校该如何做好前期积累、如何根据具体情况做出取舍等具体细节,是一个值得探讨的课题。
2.知识体系
根据《高等学校物联网工程专业发展战略研究报告暨专业规范》,物联网工程专业的知识单元可分成核心知识、基础知识和领域应用知识三大类,其中第一大类——核心知识的具体细化见表1。
第三大类——领域应用知识各学校可根据自己的特色选定,针对诸如智慧城市、智慧医疗、环境监测、智能物流等典型应用设置相应的知识单元。
在具体教学活动中,前述知识体系的载体是一组适当课程组成的课程体系,这样的课程体系并不唯一。这种不唯一适应了物联网无处不在的发展空间,同时也为各学校构筑具有学校特色的课程体系提供了依据。
3.专业建设
在覆盖面极宽的知识体系和百花齐放、层出不穷的物联业行业发展背景下,物联网工程专业宜以“课程精,实验强”为建设目标。
3.1提前建设相关专业,实现专业积累。
依据物联网工程所包含的学科,与其相关的专业可界定为以下几个:计算机科学与技术、电子信息工程、通信工程、电子科学与技术、网络工程。这些专业都开有可纳入物联网工程专业的课程,都能为进一步创建物联网工程专业在课程设置、实验室建设、师资贮备等方面打下一定的基础。
3.2理论课程设置。
物联网工程专业的课程分为专业基础课、专业核心课和领域应用课。为力求“课程精”,下文是一种可供参考的规划课程体系的步骤。
第一步,由于物联网很难做到大一统,各大学的物联网工程专业的课程设置不统一,需充分参考周边已开办物联网工程专业的大学的课程设置。前面几批获准开办物联网工程专业的大学,尤其是第一批被授权的大学,全是拥有博硕士点的大学,这些大学将成为后续开办物联网工程专业的地方本科院校学生就读研究生的去向,因此,参考这些大学的教学计划,在规定的课程外增开针对性的选修课,有利于毕业学生进一步求学。
第二步,在选定专业基础课和专业核心课等后,列表分解各课程对物联网的各知识单元的覆盖情况,确保课程体系有效承载知识体系。表3是一个专业核心课程覆盖物联网工程知识单元的分解示意。
第三步做分类整理,理清所开课程间的前趋后继关系,剃除重复内容,确保教学具体实施时时间上的层层推进。
第四步,分配课时,计算学分,引入选修课,进一步强化课程体系的特色。选修课的确定原则如下:以物联网的技术体系为框架,以服务地方经济为目标,以行业为特征,以地方相关企事业及学校实验环境为依靠,以强化学生的工程技术与创新意识为目标,参考学校的师资构成、学生的接受能力等因素加以确定。
第五步,根据前面确定的课程体系,确定相应的教材,做好无现成教材或者现有教材不能满足需要的课程的教材编写工作。
3.3实践教学。
图1的技术体系可直接映射到众多的行业,如何在众多的可选行业背景下做到“实验强”,这是一个复杂的课题,也是一个发展的课题,需要不断地摸索改进。
一般地,除了一些培养学生社会素质的实训项目外,物联网工程专业还应包括核心课程实验、综合课程设计、专业实习和毕业设计等环节。为确保实践内容的体系,专业核心课程实验应包括传感器原理及应用、RFID原理及应用、传感网原理及应用、物联网通信技术、数据处理与智能决策、物联网控制、物联网信息安全技术,综合课程设计应包括嵌入式系统综合课程设计、物联网感知综合课程设计、物联网传输综合课程设计、物联网数据处理综合课程设计、物联网应用系统综合课程设计。专业实习应安排在实习基地、物联网企业、相关研究机构等单位进行。毕业设计是综合性、创造性、理论联系实践最紧密的实践教学环节,时间安排一般不少于12周。表4是与专业相关的集中实践环节安排示例。
进一步要解决的问题是实验设备的选取。首先看培养目标,地方本科院期望将学生培养成“高级工程技术人才”,因此,实验设备宜重视与工程实用挂钩,消化课程内容,培养工程兴趣。其次,还需考虑部分有志于升造进入研究领域的学生,引入一些可不断研化提升的实验设备。由于实验设备涉及面极广,难以在此一一列举,不妨以无线传感网络为例作简要说明。无线传感网络主要涉及网络协议栈。网络协议栈有两种可选方案,一种是固化协议栈,相应有XBee系列、Jennic系列、SNAP系列、Ember系列、STM32W系列等,网络协议栈完全固化在无线传感网络模块中,对使用者透明,有利于减少实验复杂性,帮助学生巩固课程知识和培养工程兴趣。另一种是开源协议栈,相应有TinyOS、Z-Stack、MsstatePAN、GOS、ZigBee精简协议栈等,这些协议栈开放源码,为学生深入研究提供了机会。
3.4师资建设。
物联网工程专业的第一批授权时间为2010年,地方本科院校直接引进对口专业人才是不可能的,因此,只能整合相关专业的人才,形成物联网工程专业的师资。具体实施途径:前期开办相关专业,积累师资;引进相关专业的各种层次的毕业生,充实师资;学校间联合办学,共享师资;通过培训获得专业师资;与企事业联合办学,吸纳其中的优秀人才补充师资。
4.结语
物联网有“技术高度集成,学科复杂交叉,综合应用广泛,发展日新月异”等特征,物联网工程专业设置时必须面对海量知识、无尽应用,物联网工程专业也因此将进入无止境的发展中。为了反映纷繁复杂的物联网技术体系,地方本科院校一方面要以“课程精,实验强”为出发点,选定课程,设计实验,达到培养“高级工程技术人才”的目的。此外,还要以发展的眼光看物联网工程专业,不断更新改进相应的课程、实验,激发学生的创新热情,让部分拔尖的学生有机会以更高的层次投入物联网研发的大潮中。
参考文献:
随着计算机技术、互联网技术、无线通信技术、传感器技术、嵌入式技术等飞速发展,物联网的研究和应用也得到快速发展,并越来越引起各国的高度重视。物联网甚至被称为继计算机和互联网之后的又一次信息产业革命。美国于2008年末由IBM提出“智慧地球”概念后,“智慧地球”框架下多个典型智能解决方案已经在全球推广;欧盟于2009年6月了全球首个国家级物联网发展战略规划;韩国和日本等发达国家也都分别提出了“U-Japan”和“U-Korea”信息化战略,其核心内容都是利用无所不在的泛在网络技术实现人与人、物与物、人与物之间连接,让民众可以随时随地享有科技智慧服务。我国政府于2009年8月提出“感知中国”的战略构想,并由政府、科研院所和企业建立相关研究基地和成立物联网产业联盟。可见物联网技术以及相关产业已经成为各国下一个必争的战略制高点。而任何一个新兴产业和行业的发展,都需要大量的专门技术人才,物联网的发展同样也不例外。目前,我国物联网专业人才还非常紧缺,人才的培养还处于起步阶段,而大批专门人才培养主要依靠高等学校来承担。在这样一个大的环境和背景下,国家教育部于2010年批准在35所高校设立物联网工程和传感网技术本科专业,并于2011年开始招生。另外,全国有将近20所高职高专院校以及独立学院开设了物联网工程专业。物联网工程专业是一个多学科高度交叉的新兴专业,如何培养出合格的、符合市场需求的物联网专业人才是高校面临的一个主要问题。南于物联网本身技术复杂、牵涉面广,涉及多学科的交叉,这就必然对人才的培养和专业建设都需要进行全新的考虑。笔者结合安徽理工大学物联网工程专业建设和实践,对物联网丁程专业人才培养和教学资源建设进行了一些初步的探索,为高校物联网工程专业人才培养和专业建设提供指导和参考
2 物联网工程专业的研究内容
2.1 物联网的体系结构
物联网的概念是1999年美国Auto-ID中心首先提出的,最初的定义是通过射频识别等信息传感设备把所有物品与互联网连接起来,实现智能化识别和管理。现在普遍认为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对象实现互联互通,具有普通对象设备化、自治终端互联化和普适服务智能化特征的网络。从物联网的定义可以看出要实现物联网需要具有感知、通信与计算能力的智能信息传感设备等实现全面感知,借助现有的互联网和电信网来进行数据的可靠传输,以及数据的智能处理,进而实现人与人、物与物、人与物之间的互联互通和智能信息服务。物联网的体系结构可以根据信息生成、传输、处理和应用划分为4个层次:感知识别层、网络层、管理服务层和综合应用层。其中感知层是物联网信息的来源,包括各种类型的传感器、RFID标签和读写器、智能手机、智能家电以及智能测控设备等;网络层实现数据的传输,包括有线和无线网络的接人层、会聚层和核心交换层;管理服务层实现数据存储、处理的和智能决策服务等,包括中间件、数据存储与处理、数据挖掘与智能决策等;综合应用层实现不同行业的综合应用,包括智能物流、智能电网、智能交通、智能环保、智能医疗等。物联网4层体系结构如图1所示。
2.2 物联网关键技术和研究内容
由物联网的4层体系结构图可以看出:感知层是物联网应用的基础,位于物联网应用的最底层,也是物联网区别于传统互联网的重要方面之一。感知层主要涉及RFID技术、无线传感器网络和控制技术、短距离无线通讯技术等主要关键技术。物联网的应用层与具体的应用领域不同存在很大的差异,需要根据具体的应用来设计。物联网网络层的数据传输技术、无线通信技术以及管理服务层涉及的数据存储、云计算、数据挖掘等各种支撑技术都是物联网应用和研究过程中涉及的主要技术和内容。
由于物联网的研究内容比较宽泛而且涉及多学科的交叉,开设物联网相关专业的高校现有学科基础、专业设置以及研究内容的侧重点都会有所不同,因此在物联网工程专业的课程设置以及培养方案方面会存在的一定的差异。由物联网的4层体系结构,可以根据实际情况对物联网工程专业设置不同的研究方向,如电子技术和嵌入式技术基础较好的高校可以侧重于感知层设计和应用,计算机技术基础较好的高校可以侧重于物联网应用层和信息服务层,网络技术和通信技术基础较好的高校可以侧重于网络层和管理服务层,还有各相关交叉专业设置较为全面、研究基础较好的高校则可以在物联网的各层都平衡发展。具体设置什么样研究方向和培养方案,各高校需要根据自身的学科专业基础和特点以及高校的行业背景,设置具有自己特色和优势的培养方案和侧重研究方向。安徽理工大学是一所具有煤炭行业背景和医学特色的理工类高校,目前设有相关的专业有:计算机科学与技术、电子技术与仪器、网络信息安全、自动化、电子信息工专业提供论文写作、写作论文的服务,欢迎光临dylw.net程、通信工程、电气工程及其自动化等,具有较好的相关专业建设基础,尤其是面向煤矿自动化和信息化应用领域有着较强的优势。因此,基于学校的行业背景和专业基础现状,物联网工程专业的侧重点是物联网的感知层设计和应用,兼顾管理服务层的相关技术研究,如中间件等。重点应用领域是矿山物联网以及智能移动医疗,结合现有的网络信息安全和计算机科学与技术等相关专业,制定符合学校实际和充分利用现有教学资源的物联网工程专业的培养方案。
3 物联网工程专业培养目标和课程设置
3.1 物联网工程专业培养目标
在高等学校本科人才培养目标的前提下,根据物联网专业的研究内容和市场需求定位,物联网工程专业培养目标是:具有宽厚扎实的基础知识,系统地掌握物联网的相关理论、方法和技能,具备网络技术、传感技术、射频识别技术、嵌入式技术、通信技术以及计算机技术等信息领域宽广的专业知识,具有综合运用所学知识解决物联网中信息获取、传输、处理问题的能力,能够从事物联网的通信架构、网络协议和标准、无线传感器、电子标签射频识别、信息安全等产品及系统的科学研究、工程设计、产品开发、技术管理与设备维护等工 作。
通过相关课程的学习,掌握必需的传感器、电子、通信、单片机、RFID技术等知识和专业技能;掌握基本物联网节点、网关、网络协议栈,有线和无线网络技术原理,无线自组织组网、有线和无线网络拓扑以及网络安全技术等基础理论和关键技术;熟练并系统地掌握物联网应用系统集成、物联网硬件与软件设计、互联网应用等,具有综合应用所学知识解决物联网工程中实际问题的能力,包括:工程设计、设备制造、网络运营和技术管理中的实际问题等能力;掌握基于无线传感器网络的物联网业务的开发、测试、推广等知识,具有较强的综合应用信息网络相关知识解决问题的能力、综合试验能力与工程实践能力;熟悉矿山物联网的架构、应用环境和关键技术,并能够进行系统设计和开发;熟悉物联网在智能医疗领域的应用技术,并在现有医院信息系统的基础上,进行移动医疗的智能终端、医疗传感设备、中间件、数据存储、应用系统的设计和开发等。此外,还应具有较强的创新意识、创造性思维能力,能综合运用多学科知识、技术和现代工程工具,将所学内容应用到其他行业和应用领域。
3.2 物联网工程专业课程设置
由于物联网工程专业是综合多学科的新兴专业,在课程的设置和教学内容的安排上还不够成熟和稳定,还处于探索阶段。需要根据专业培养目标和实际教学情况,不断地调整和优化课程的设置。目前,物联网专业课程设置基本上在现有较成熟的计算机科学技术和电子信息类专业的基础上,增加与物联网相关的核心课程,但侧重点是物联网技术及应用。结合学校相关专业课程设置现状,物联网专业课程分为以下几个主要模块:(1)公共基础模块;(2)专业必修课程模块:(3)专业核心课程模块;(4)专业任选课程模块;(5)跨学科课程模块;(6)实践课程模块;(7)素质拓展模块。各模块包含的主要课程如表1所示。
在课程的设置上既考虑了物联网专业的核心研究内容和专业特色,同时考虑到物联网专业是一门新兴的专业,还没有专门的硕士和博士学位点,目前基本上都是作为计算机或相关学科的一个研究方向,而计算机专业研究生入学考试的专业课实现国家统一命题,因此,在课程的设置上要能够和计算机科学与技术专业核心课程实现无缝对接,使得物联网工程专业培养的学生能够轻松实现进一步深造的愿望。基于这样的一种现状,学校物联网工程专业在必修课程模块和核心课程模块中分别开设了数据结构、计算机组成原理、计算机网络、操作系统等相关的课程,同时开设了物联网导论、无线传感器网络、RFID原理与应用,能够满足学生专业学习和考研深造的需要。为了突出物联网专业知识,在专业任选课程模块中开设了大量与物专业提供论文写作、写作论文的服务,欢迎光临dylw.net联网和计算机相关和当前最为热门的课程,充分体现了该专业方向的知识面宽、技术先进等特点。跨学科课程模块的设置为进一步拓宽学生的知识面,了解煤矿行业的生产背景和主要技术装备,为以后从事煤矿物联网和数字矿山建设打下基础。实践课程模块的设置是培养学生动手能力和学习兴趣的重要教学环节,是达到学以致用的主要途径,是整个教学过程不可缺少的内容。素质拓展模块通过组织多种形式和内容的第二课堂教学活动,以培养学生创新精神和实践能力,促进个性发展,提高综合素质。
4 人才培养和教学资源建设
4.1 物联网工程专业人才培养
高等学校的使命是培养人才,高校需要根据市场的需求和自身优势以及综合其他因素来确定人才的培养模式。因此,对人才培养目标的定位能够全面反映高校对合格人才的理解和时代需求。安徽理工大学是行业特色鲜明、理工类为主的综合型大学,学校人才培养目标是:结合煤炭行业特色,培养“厚基础、高素质、强能力、善创新”的创新型人才和高级专门人才。在人才培养过程中要构建多元化、多目标的培养模式,同时充分考虑学生就业、创业和继续深造等不同要求,努力形成特色鲜明、层次清晰、模式多元、制度配套、保障有力的本科人才培养体系。在学校人才培养目标的指导下,借助现有相关专业的培养模式和经验,并结合物联网工程专业的特点,对物联网工程专业的人才培养采用校企联合培养的模式。
安徽理工大学是第二批“卓越工程师教育培养计划”高校,目前在计算机科学与技术专业以及其他电子信息类专业的卓越工程师培养计划和方案制定过程中积累了一定的经验,其核心培养方式是采取的3+X培养模式,主要措施是其中3年时间在学校进行相关基础课和理论课的学习,至少1年时间采取校企联合培养模式,通过将企业纳入到人才培养主体地位,可以进行订单式培养,大大增强学生对企业需求的了解和实践动手能力。真正体现“卓越计划”的3个特点,即行业企业深度参与培养过程;学校按通用标准和行业标准培养工程人才;强化培养学生的工程能力和创新能力。物联网工程专业主要是培养工程类的专门型应用人才,可以按照“卓越工程师”的培养模式进行培养。一方面是在现有教学资源的基础上,加强物联网专业基础理论和专业核心课程内容的教学,另一方面加强实践教学环节,尤其是引入相关企业的参与。目前,我校已与安徽徽斯顿电子科技有限公司以及安徽科艾网络技术有限公司签订了战略合作协议,联合培养物联网专业人才,由参与的公司提供相关课程的教学和实践环节的平台,并且公司有优先挑选优秀毕业生的权利。另外,安徽理工大学与附属医院安徽淮南东方医院集团也签订了合作协议,共同研究和制订数字移动医疗系统方案。移动数字医疗系统的实施可为学校物联网专业教师和学生提供了参与设计和开发的机会,同时也会为学生的培养提供很好的实习场所和平台。另外,安徽理工大学与两淮煤矿企业都建立了很好的合作关系,有着很好的合作基础,双方都在积极准备联合培养矿山物联网建设人才,进行校企深度合作,为拓展学校物联网专业人才培养提供了很好的实践和就业机会。此外,学校还与一些经济发达地区的相关企业建立实习基地,如上海、深圳、无锡、芜湖等,为学生进入工作岗位前提供深入企业实习机会,为进一步就业打下了坚实的基础。校企合作模式的效果已经在学校的一些专业取得了很好的效果,校企合作是物联网专业人才培养较为理想的模式。
4.2 物联网工程专业教学资源建设
物联网专业人才的培养,除了有定位准确的培养目标和合适的培养模式之外,还需要有配套的软硬件教学资源的支撑,教学资源是培养合格人才的重要保证。一个专业办学水平的高低往往与该专业的师资、实验室、教材、实习场所等建设水平有关。对于物联网专业这样一门新兴专业,面临的专业教学问题更为严重和急迫。学校在物联网专业建设过程中,相应地采取了一些有效措施来保证高水平的教学资源。
(1)物联网专业师资队伍的建设。这是所有教学资源中最为重要的部分,没有好的师资很难想象能够培养出优秀的人才。因此,学校和学院都非常重视教师的培养,培养的方式主要是从学院中挑选出一部分对物联网感兴趣而且嵌入式技术以及软件开发能力过硬的教师组建成物联网科研团队和教学团队,通过申专业提供论文写作、写作论文的服务,欢迎光临dylw.net请物联网相关课题展开物联网理论和应用研究,目前已有2项物联网相关的国家自然科学基金项目,5项省部级物联网应用课题,多项企业物联网应用横向课题,通过科研课题工作的深入展开和研究,大大提高了教师对物联网理论的理解和实践应用水平,对推动物联网专业的教学水平起到明显的促进作用。除此之外,学院利用寒暑假时间组织部分教师到北京、无锡、长沙等地参加“全国高校物联网专业教学和研讨”“高级物联网开发工程师物”等教学和专业技术的培训,通过培训进一步提高教师的物联网教学水平和专业技能,然后再通过校内的研讨和讲座带动更多教师物联网专业水平的提高。
(2)教材建设也是办好专业必不可少的环节。由于物联网专业是新建专业,虽然已经出版了一些不错的物联网方面的图书,但适合作为本科教学的好教材还是凤毛麟角,而且大多是技术类或普及类。因此,在教材的建设方面还有很多的工作需要做。我们根据开设的课程和目前已有教材的现状,挑选出相对较好的基本教材和参考书,通过大家阅读讨论,然后根据制定的教学计划,来确定讲授的内容和学生需要自学的内容,并整理教学讲义和课件,为后续教材建设做好准备。通过这一环节,充分提高了对教学内容细节的掌握和理解,也对物联网技术掌握得更为全面。
(3)实验室建设是实践教学环节的有力保障。为了能够满足物联网实验教学的需求,学院对物联网实验室建设投入了大量的建设经费,实验室采购了北京西普阳光教育科技有限公司的SimpleRFID射频识别实验教学系统,并向安徽福讯信息技术有限公司订制了无线传感网络教学系实验系统。在物联网实验建设过程中,物联网专业教学团队全程参与整个实验室建设过程,对系统的安装、调试、运行都进行全面掌握;专业提供论文写作、写作论文的服务,欢迎光临dylw.net并邀请物联网实验系统开发的T程技术人员给教师做专门的技术培训和讲座,进一步提高了教师的理论水平和实践水平。通过师资、教材和实验窜3个环节的建设,目前学校已经具有较高水平的物联网专业教学团队和完善的教学配套资源,完全能够按照既定的教学目标和计划来进行物联网专业人才的培养。当然,任何一个新的专业的开设,都需要一定时间的建设和完善,在建设的过程中要不断探索和完善,并借鉴其他高校的成功经验,及时修正不合理的方面。
5 结语
物联网工程专业的人才培养和教学资源建设,是所有高校物联网工程专业在办学过程中需要考虑和解决的问题,而特色人才培养模式和高水平教学资源建设是办好物联网专业的前提,因此,各个高校应根据各自不同的办学基础和行业特点,着眼于市场需求和自身的办学优势,在体现物联网工程专业共同特点的基础上,要突出物联网工程专业的行业特色,这样培养出的人才更能满足市场需求和具有更宽的就业面。
参考文献:
[1]吴功宜,吴英.物联网工程导论[M].北京:机械工业出版社,2012:1-5.
[2]刘云浩.物联网导论[M].北京:科学出版社,2011:3-6.
[3]吴功宜.对物联网工程专业教学体系建设的思考[J].计算机教育,2010(21):26-29.
目前,国内很多高校开设了物联网工程专业,其培养目标基本上都定位为培养具有多领域基础理论知识和创新实践能力的复合型人才,然而在人才培养方面却缺乏创新模式,依旧采用传统学科的培养方式,主要体现为:
1.物联网专业体系结构比较模糊由于物联网专业与传统工科专业的特点不同,导致大部分高校在物联网专业人才培养机制方面还比较模糊、缺乏经验,专业体系设计不尽相同,有的甚至差异很大。由于物联网工程专业属于计算机科学、通信工程、电子信息科学等多领域的交叉学科,绝大部分院校的物联网工程专业课程体系只是对这三个学科领域现有课程进行简单的裁剪和叠加,再增加物联网导论、物联网安全等少部分专业课程,这类课程体系导致专业缺乏特色,培养出来的学生在每个学科方面基础比较薄弱、理论深度不够,很难满足物联网创新性人才培养的需求。
2.人才培养方式与企业需求相脱节大部分高校依然延续已有专业的培养模式,以课堂教学、实验、课程设计和毕业设计为主,注重理论知识体系架构方面的培养,但这种传统的培养模式过渡强调了理论知识的培养,很难满足物联网产业以应用为先导的人才需求,应加强学生工程实践能力的培养,使学生具有较强的物联网技术综合应用和工程实践能力。
二、建立就业驱动的物联网专业人才培养模式
物联网应用发展的根本要素是人才的培养,只有建立适应物联网特点的人才培养模式,培养出大量的适合物联网应用发展的人才,才能有效推进物联网技术和应用模式的创新,才能提升我国在物联网标准制定和技术领先的世界地位,为此本文针对物联网专业的特点和人才需求,以就业为导向给出下面几点物联网工程专业人才培养模式的探索性意见。
1.建立以就业为基础的柔性课程体系机制物联网工程专业作为一个交叉学科,如果将多个学科的课程进行裁剪或叠加,再添加几门与物联网相关的课程组成课程体系,将导致其核心知识比较分散,以此培养出来的学生就业方向就比较迷茫。作为一个多学科交叉的专业到底培养什么样的人才,只有一个标准那就是企业和社会的需求,因此在设计课程体系的时候需要将企业的需求因素考虑进来,定期邀请一些知名物联网企业的技术人员进行讨论共同制定课程体系,采用一种“强内核,柔外壳”的策略建立柔性课程体系机制,这样能够较好地满足物联网技术与应用的发展需求,不断动态地更新和优化其教学内容和课程体系,以适应社会需求。这种课程体系既要将多学科间的知识交叉与渗透反映到教学内容中来,使学生能够全面了解物联网专业涉及的技术和应用的前提,还要不断充实反映科学技术和社会发展的最新成果。
2.建立适合物联网人才需求的自主学习机制自主学习属于教育理念和制度范畴,指通过为学习者提供开放、分布、灵活和人性化的学习环境、条件和机会,并由学习者自主决定在哪里学、何时学和如何学,来促进学习者的学习。物联网作为一个应用为先导的交叉学科,应为学生提供自主学习机制,让学生依据兴趣爱好自主确定学习目标和学习进度、按照学习需要选择各种学习资源和学习环境,有效运用各种学习方法和认知工具,按照自己的个性特长和兴趣爱好积极发展,这样将能够促进学生在物联网应用领域的创新。
3.建立导师直接负责培养机制物联网工程专业主要用来培养工程型和技能型人才,这类人才很难仅仅通过传统的课程授课和试验方式培养出来,培养具有创新和应用能力学生的关键是加强实践环节,需要进行大量工程实践锻炼来培养学生的应用能力。因此,应建立导师直接负责培养机制,从学生入学开始将为学生分配导师,由导师专门负责学生工程实践能力的培养环节。这样可以发挥教师的主动性和指导性,让学生积极参与到自己的科研项目中,提前让学生接触实际应用项目,可以提高学生学习的主动性和兴趣。导师还可以积极鼓励和指导学生参加大学生挑战杯、大学生电子设计竞赛、嵌入式设计大赛等诸多学科竞赛,让学生参与面向解决实际问题的学习和技术创新活动,为物联网专业学生的实践能力培养提供保障。
4.建立应用创新能力提升机制所谓应用创新型人才,就是具有创新意识、创新精神和创新能力并能够取得创新应用成果的人才。物联网本身体现出典型的多学科交叉的综合应用,有着丰富的学科内涵,既可以培养学生综合运用知识的能力,又有利于知识的集成应用创新。对于物联网专业所要培养的创新复合型人才来说,可以通过不同学科知识和能力的融合而达到对原来的知识、能力的超越,即能用一种全新的思维方法来思考所遇到的问题,提出新的解决办法。通过积极开展大学生创新计划、设计竞赛和创业大赛等方式,鼓励学生开动应用创新思维。
[关键词]:信息工程 安全监理 技术
物联网技术通过对高度集成化环境的应用,在一定程度上提高了信息工程整体生产效率,并逐步凸显出信息化、智能化、自动化的生产优势,因而在此基础上,当代企业在可持续发展过程中应着重提高对此问题的重视程度,并注重实现物联网技术的科学应用,以此来为自身发展赢得更大的经济效益。以下就是对信息工程安全监理物联网技术的详细阐述,望其能为当前信息工程项目的有序开展提供有利的文字参考。
一、当前物联网技术应用过程中存在的问题
就当前的现状来看,物联网技术应用过程中存在的问题主要体现在以下几个方面:第一,基于社会不断发展背景下,信息逐渐呈现出多元化的特点,例如,涉及到了国防事业、军事管理、政府部门等领域信息的维护,因而在一定程度上增强了信息安全管理难度。同时,物联技术在应用过程中亦逐渐凸显出节点数量有限、常态化安全监理手段无法直接引入的问题,从而影响到了信息工程项目的有序开展。为此,当代企业在可持续发展过程中为了稳固自身在市场竞争中的地位,应注重引入信息加密手段、数据融合等,同时致力于密钥的形成与开发,继而由此实现安全网络环境的营造;第二,蠕虫病毒的引发亦是物联网技术应用过程中需面临的关键问题,为此,相关技术人员在物联网技术优化过程中应注重强调对节点恶意攻击现象的应对,由此来优化物联网运行空间,规避信息损坏现象的凸显;第三,物联网技术应用过程中凸显出的问题亦表现在节点内隐私问题的暴露,为此,当代信息工程项目在开展过程中应强调对其展开行之有效的处理,即优化信息存储系统,并赋予物联网系统位置信息获取功能,以此来达到最佳的系统运行目的,满足当代社会发展需求。
二、信息工程安全监理物联网技术研究
(一)数据融合
数据融合即为信息交互、信息感知的过程,因而在物联网系统运行过程中若存在网络恶意节点,那么节点在运行过程中将凸显出无法精准辨识信息的问题。同时,亦会在一定程度上影响到下游节点信息的识别及节点信息的有效传递。为此,为了保障物联网系统中信息管理的安全性,要求当代企业在信息工程项目开展过程中应注重强调对网络数据融合中信息安全状况、信息应用程度等层面的判定,继而从根本上规避恶意信息的凸显。此外,在信息工程安全监理工作开展过程中,应注重以抽样的方式,对数据融合过程中的信息进行验证预处理,从而及时发现信息应用过程中存在的问题,并对其展开有效的解决。另外,在物联网系统数据融合过程中,亦应强调提高用户捕捉水平,即实现对数据信息安全性、可靠性的辨识,以此来营造良好的信息传递空间。
(二)路由定位协议设置
物联网系统节点处涵盖着大量隐私信息,为此信息内容的暴露将在一定程度上影响到监测目标的实现。因而,相关技术人员在信息工程操控过程中应致力于安全机制的建构,即对隐私信息形成监测、保护,由此规避信息暴露现象的凸显,并就此满足用户信息使用需求。此外,在信息工程安全监理过程中,为了满足隐私信息保存、处理需求,应注重完善安全协议或路由定位协议,且在协议内容制定过程中明确对节点信息的真实反映及信息位置数据的反馈,从而在此基础上提高物联网系统交互、感知能力,并实现对信息的高效管理。从以上的分析中即可看出,在物联网系统运行过程中强调路由定位协议的设置是非常必要的,为此,应强化对其的有效落实。
(三)物联网技术应用实例
物联技术即基于计算机互联网技术的支撑下,运用物品编码技术、射频识别技术等对产品进行跟踪、追溯。例如,某食品企业在产品生产过程中即涉及到了物联网技术的应用,同时其在信息工程项目开展过程中首先为每个设备配置EPC标签,继而将工程实施阶段的信息反馈至网络中心,便于监理部门透过EPC标签获取到食品原材料到成品生产阶段的所有信息,最终就此实现对产品信息的严格把控。其次,该企业在食品追踪过程中亦涉及到了数据采集、数据库设计、RFID等技术环节,最终营造了良好的信息工程安全监理环境,规避了食品不安全生产行为的凸显,满足了消费者消费需求。从以上的分析中即可看出,物联网技术的应用有助于提高当代人类生活质量,因而应提高对其的重视程度。
三、结论
综上可知,在当前信息工程安全监理过程中仍然存在着隐私信息暴露等问题,影响到了用户对信息的使用、识别,因而在此基础上,为了达到信息安全性、真实性的严格把控,要求当代企业在可持续发展过程中应注重将物联网技术贯穿于信息工程安全监理过程中,继而由此实现对节点信息的自动化、智能化识别,达到信息的有效管理状态,并及时发现信息应用过程中凸显出的问题,对其展开行之有效的处理,提升信息识别精准性。
参考文献:
[1]张云霄,刘宏志.物联网技术在信息工程安全监理中的应用[J].计算机安全,2012,11(01):46-48.
摘要:物联网描绘的是充满智能化的世界:当司机出现误操作的时候汽车会自动报警;下雨时,窗户会自动关闭;衣服会“告诉”洗衣机对颜色和水温的要求等。美国权威资讯机构Forrester预测,到2020年,世界上物物互联的业务,跟人与人通信的业务相比,将达到30:1.有研究机构预计10年内物联网就可能大规模普及,这一技术将会发展成为一个上万亿元规模的高科技市场,其产业要比互联网大30倍。因此,物联网将是继互联网之后又一次给社会、经济各方面带来跨越式发展得技术变革,已引起了各国各领域的密切关注和研究。
关键词:物联网;高科技;技术变革
1.引言
然而,物联网研究和开发的机遇更是挑战。物联网的发展需要一个宽松的环境以及产业链的共同努力,这样才能实现上下游产业及跨产业的联动,形成产业的联盟,带动整个产业链,共同推动物联网发展。这就要求我们能够从深层次发现和解决物联网中的关键理论问题、攻克技术难点及将物联网研究和开发的成果应用与实际,则我们就可以再物联网研究和开发的挑战中获得发展得机遇。否则,我们只会在物联网研究和开发上浪费时间和资源,又一次错过了在科学和技术领域发展的机遇。
2.发展现状和目标
2.1发展现状
无线射频识别产业市场规模超过100亿元,传感器市场规模超过900亿元,其中, 微机电系统传感器市场规模超过150亿元;机器到机器终端数量接近1000万,形成全球最大的M2M市场之一。
2.2发展目标
我国物联网发展的十年目标是把我国初步建成物联网技术创新国家。教育部工信部授权理工科高校开设物联网课程,为学生传授物联网相关课程,但凸显劣势的是,师资相对缺乏。可喜的是有华清远见这样的物联网工程师培训机构。总体来讲物联网产业在中国的发展令人期待。中国物联网产业发展目标有以下三点。
(1) 自主创新能力明显增强,攻克一批核心关键技术,在国际标准制定中掌握重要话语权,初步实现“两端赶超、中间突破”即在高端传感、新型RFID、智能仪表、嵌入式智能操作系统、核心芯片等感知识别领域和高端应用软件与中间件、基础架构、云计算、高端信息处理等应用技术领域实现自主研发,技术掌控力显著提升;在M2M通信、近距离无线传输等物联网网络通信领域取得实质性技术突破,跻身世界先进行列。
(2) 具有国际竞争力的产业体系初步形成。在传感器与传感器网络、RFID、智能仪器仪表、智能终端、网络通信设备、等物联网制造产业,通信服务、云计算服务、软件、高端集成与应用等物联网服务业,以及嵌入式系统、芯片与微纳器件等物联网关键支撑产业等领域培育一批领军企业,初步形成从芯片、软件、终端整机、网络、应用到测试仪器仪表的完整产业链,初步实现创新性产业集聚、门类齐全、协同发展的产业链及空间布局。
(3) 物联网应用水平显著提升。建成一批物联网示范应用重大工程,在国民经济和民生服务等重点领域物联网先导应用全面开展;国家战略性基础设施的智能化升级全面启动,宽带、融合、安全的下一代信息网络基础设施初步形成。
从网络发展角度看,今后10―40年发展物联网技术的第一要务是要建设让大众快捷获取信息和知识、能有效协同工作、生活更加高品质的信息网络。网络技术经济宽带化、移动化和三网融合,走向下一代互联网,进一步向后IP时代的新网络体系发展;物联网从监视、控制、反馈一体化,向泛在网络发展;在网络服务方面基于物联网的现代服务业快速发展普及。网络媒体进入主流媒体,传统媒体与网络媒体的融合,联合构建媒体舆论引导的新格局。云计算平台为物联网提供支持环境;物联网科学将从交叉学科融合,向完善的网络信息论发展。物联网相关技术和服务将相互影响,实现人类向往的充满智慧、更加美好、幸福的物联网时代。
3.主要任务
(一)大力攻克核心技术。(二)加快构建标准体系。(三)协调推进产业发展。(四)着力培育骨干企业。(五)积极开展应用示范。(六)合理规划区域布局。(七)加强信息安全保障。(八)提升公共服务能力。
4.前景分析
物联网是通过射频识别、红外感应器、全球定位系统、激光扫描器等信息传感设备。物联网被称为继计算机、互联网之后,世界信息产业的第三次浪潮。根据美国研究机构预测,物联网所带来的产业价值将比互联网大30倍,物联W将成为下一个万亿元级别的信息产业业务。
2011年12月,酝酿已久的《物联网“十二五”发展规划》正式印发。《规划》明确,将加大财税支持力度,增加物联网发展专项资金规模,加大产业化专项等对物联网的投入比重,鼓励民资、外资投入物联网领域。《规划》提出,到2015年初步完成产业体系构建的目标:形成较为完善的物联网产业链,培育和发展10个产业聚集区,100家以上骨干企业,一批“专、精、特、新”的中小企业,建设一批覆盖面广、支撑力强的公共服务平台。“十二五”期间,物联网将实施五大重点工程:关键技术创新工程、标准化推进工程、“十区百企”产业发展工程、重点领域应用示范工程以及公共服务平台建设工程。其中,重点领域主要涉及智能工业、智能农业、智能物流、智能交通、智能电网、智能环保、智能安防、智能医疗和智能家居等。
从物联网的市场来看,至2015年,中国物联网整体市场规模将达到7500亿元,年复合增长率超过30.0%。物联网的发展,已经上升到国家战略的高度,必将有大大小小的科技企业受益于国家政策扶持,进入科技产业化的过程中。从行业的角度来看,物联网主要涉及的行业包括电子、软件和通信,通过电子产品标识感知识别相关信息,通过通信设备和服务传导传输信息,最后通过计算机处理存储信息。而这些产业链的任何环节都会开成相应的市场,加总在一起的市场规模就相当大,可以说,物联网产业链的细化将带来市场进一步细分,造就一个庞大的物联网产业市场。
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,未来1/3的物联网市场机会在美国,30%在欧洲,而中国和日本将分别占据12%和5%。
示范工程
《物联网“十二五”发展规划》圈定9大领域重点示范工程,分别是:智能工业、智能农业、智能物流、智能交通、智能电网、智能环保、智能安防、智能医疗、智能家居。
本次竞赛中职组裁判、浙江交通职业技术学院物联网应用技术专业带头人马兆丰老师向记者介绍:“竞赛以智慧生活为主题,从智能健康管理、智能商业应用、智能环境监控三个应用领域出发,考察并锻炼参赛选手物联网的基础知识、物联网平台搭建与配置(感知、识别层设备安装与调试)、物联网平台使用与维护(物联网网络传输层连接与配置)、物联网应用系统的部署与配置等几大方面知识及技能,重点考察参赛选手对物联网认知,物联网设备部署、实施、应用安装、系统运维等方面的能力,以及中职学生于职业规范、团队协作、组织管理等方面的团队风貌。”
此次竞赛为全国同行提供了了解浙江省职业院校物联网应用技术专业“从无到有、从有到精”发展历程的窗口。
校企各展所长 共育物联网英才
——记浙江省职业院校物联网应用技术专业建设
文/本刊记者 刘 飞
物联网被称为继计算机、互联网之后世界信息产业发展的第三次浪潮。物联网应用涉及人类社会生活的方方面面,包括工业、农业、环保、物流、交通、安全、家居、医疗、电网等,因此物联网应用技术是一门关联程度非常强的专业,可以辐射众多领域,是职业院校的新兴专业。2012年,浙江省教育厅批准浙江经济职业技术学院、浙江机电职业技术学院、职业技术学院等学校开设物联网应用技术专业,从此拉开了浙江省职业院校物联网应用技术专业建设的序幕。
浙江省职业院校在建设物联网及其相关专业的过程中,及时跟踪市场需求的变化,主动适应区域、行业经济和社会发展的要求,以学校强势专业为依托,有针对性地调整和设置专业,并与物联网企业及行业紧密合作,形成各自的物联网专业特色。
因地制宜,原有专业衍生“物联网”
在比赛现场记者了解到,浙江职业院校已开设的物联网应用技术专业,大多是从原有的计算机、通信网络或信息等专业的基础上衍生的。金华职业技术学院物联网应用技术专业主任苏红富向记者介绍:“2012年,我们学校在信息工程学院原有的计算机网络技术专业新增物联网专业方向。2014年,物联网应用技术专业开始单独招生,学制三年。”该校物联网应用技术专业凭借计算机网络技术专业原有的办学基础,主要培养偏向软件技术的物联网专业人才。
物联网应用技术专业的人才培养目标是“掌握物联网的基础知识,具备能运用计算机技术、嵌入式系统技术、传感技术和互联网技术进行信息感知识别、传输处理和控制的能力,能进行系统集成及相关技术与产品的开发和应用推广,具有物联网工程实践能力”的高素质技能人才。金华职业技术学院根据自身的实际情况,致力于培养社会紧缺型技术工程师。所培养的学生主要面向三个方面发展:大型软件公司从事手机、掌上电脑等移动终端的客户端软件设计与开发,网络运营、系统集成单位从事物联网络施工管理与工程管理工作,以及联想服务及其战略合作伙伴的设备维修。
以计算机网络技术专业为依托,金华职业技术学院的物联网应用技术专业集合了通信、网络、楼宇智能等专业优秀教师进行授课,下辖Cisco授权网校、联想工程师合作培训中心,并提供智能安防实训室、电子产品检测中心等共享型实训室。专业教学以ASP.NET技术学习为主线,逐渐上升至网页设计、高级程序设计乃至整个物联网项目的开发。该专业开设的主干课程还包括物联网工程制图识图、嵌入式系统应用、传感器与测控技术、无线传感器网络、RFID安装与调试、综合布线技术、服务器配置与管理、C#程序设计基础、ASP.NET中高级编程等。专业以学校“智慧校园”建设为契机,将网络部分(教务系统、网上图书馆、IC卡管理等)的工作根据学校现有实训设备以项目的形式分配给学生进行系统集成实训,确保学生学以致用。
本次竞赛为金华职业技术学校物联网专业的学生提供了展现技能的舞台和提升技能水平的机会。学校物联网应用技术专业学生劳银翔向记者介绍说:“比赛以北京新大陆时代教育科技有限公司物联网工程应用实训系统2.0为平台,内容涉及智慧城市物联网应用环境安装部署、物联网感知层设计开发、智慧城市物联网Android平台应用设计开发、智慧商超物联网PC平台应用设计开发。要求参赛学生具备物联网工程部署、物联网设备调试、嵌入式产品开发、Android应用开发、.NET应用开发等方面的知识,提升了团队成员专业理论知识水平、实践能力和团队协作精神。”最终,金华职业技术学院参赛团队获得团体第一名的优异成绩。
除了高职院校的物联网应用技术专业是从原有专业衍生外,中职学校虽然目前尚未获得物联网专业代码,没有专门开设物联网应用技术专业,但不少中职学校也在现有专业的基础上细化出与物联网相关的专业方向,培养掌握物联网应用技术的人才。
真枪实弹,真实项目引领教学
嘉兴技师学院自2014年起开设通信网络应用(物联网方向)专业,学制5年。学生前两年主要学习电气自动化设备安装与维修专业的相关课程及通信网络专业的基础课程。两年后,经过校内统一选拔分流,达到物联网技术方向要求的学生可以进一步学习物联网技术的专业课程。
同高职院校相比,嘉兴技师学院的物联网技术方向更加注重真实项目引领教学。嘉兴技师学院电气工程系主任钱琴梅告诉记者:“在接下来的教学中,该专业的教学想以‘智慧实训大楼’项目建设为引领,让学生进行真刀真枪的训练,而不是仅仅止步于实训室中实训设备的操作。”
嘉兴技师学院有7000多平方米的电气工程实训中心,预设的管理系统完全基于物联网技术进行设计建设。例如学生考勤系统,中心内的每一间实训室门外都有电子班牌,除了通过人脸识别系统记录学生考勤之外,还可以展示上课班级的基本信息以及实训中心的环境指数等内容。除此之外,基于RFID以及二维码技术的资产管理系统可以实时跟踪实训资产的领用及归还。实训中心智能管理系统项目的设计依托北京新大陆时代教育科技有限公司工程师以及该校专业教师共同完成。以“智慧实训大楼”项目引领教学,不仅能够提升学生的实践能力,还能够实现教学内容与企业需求的完美对接。
嘉兴技师学院副院长沈民权说:“此次全省‘物联网技术应用与维护’竞赛就是一次对物联网应用技术教学的检验,不仅有利于学生素质的全面提升,也为学校以赛促教、以赛促训提供了良好的契机。”
企业参与,全方位助力人才培养
物联网应用技术人才培养离不开企业的参与。作为本次竞赛的设备提供方,北京新大陆时代教育科技有限公司全程全方位参与了职业院校物联网应用技术人才的培养。
该公司物联网产品中心产品支持部经理邹梓秀向记者介绍:“公司物联网产品中心下设产品支持部,专门负责将公司研发产品的使用方法转化为专业教材,为各院校物联网专业的课程教学提供方便。”学校具有物联网专业的理论优势,企业具有实践优势。在教材编写的过程中,公司邀请学校老师介入,并进一步了解物联网专业的课时设置,与老师共同撰写课程大纲以及教材目录,力求编写出以实际工程应用为目标的理论教材。
公司销售经理贺育华说:“除了为学校物联网应用技术专业教师提供挂职锻炼的机会之外,公司还通过协助政府完成国培、省培计划,针对单体学校开展定向培训,组织区域学校物联网专业师资定期培训等,助力职业院校物联网专业师资建设。”