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物联网工程特点样例十一篇

时间:2024-01-12 14:47:36

物联网工程特点

物联网工程特点例1

一、对物联网的认识

目前对物联网普遍认同的定义是:通过射频识别装置、红外感应器、全球定位系统、激光扫描器等各种信息传感设备,按约定的协议,把任何物品与互联网连接起来,进行信息交换和通信,以实现智能化识别、定位、跟踪、监控和管理的一种网络。由此可见物联网的主要功能是“全面感知,正确认知,智慧处理”。对于高等教育而言,计算机网络技术、传感技术、通信技术的成熟预示了物联网在高校教育中的巨大潜力,物联网工程是为满足时展而新兴的专业。

二、如何设置物联网工程专业培养目标与课程体系

物联网技术具有“新、长、专”的特点。物联网工程专业开办不久,学科建设还不够完善,课程体系的设计在国内外无先例可以借鉴,并且在物联网技术和产业发展过程中,物联网工程学科体系也必然要经历一个不断深化的认识过程。如何建设物联网本科专业是我们面临的严峻问题。从下面几个关系入手分析:

(一)物联网工程专业教学体系与社会对专业人才需求的关系。物联网工程专业究竟应该归属于哪个学科门类?关于物联网的结构,人们已经形成了一个共识,那就是可以分为感知层、网络层与应用层。如果从电子学科的角度出发,体现出电子学科的特点与优势就应从感知层入手,扩展到网络层与应用层,建设“传感网技术专业”。如果从计算机学科的角度出发,从网络层与应用层入手,展开到感知层,建设“物联网工程专业”,也正体现出计算机学科的特点与优势。因此,作者认为,从教学的角度来看,“物联网工程专业”应归属于计算机学科门类。

在考虑新专业培养目标定位与课程体系设置时,应该充分考虑到未来毕业生可能从事的就业岗位和就业的能力需求出发,反过来审定我们所设计的培养目标对课程体系和内容进行取舍。要做到这一点,就要多多听取意见和建议,集思广益,为物联网工程专业培养目标的定位与课程体系的建设提供科学依据,防止脱离科研与产业实际,由少数人闭门造车,做出草率决策。

(二)课程设置与计算机专业课程体系的关系。物联网是计算机技术与电子学科、智能学科紧密结合,并在各行各业更深层次应用的必然产物。从物联网产生的技术背景看,计算机技术是物联网技术发展的基础,从学科关系上来说,它的知识基础是计算机学科,所以它的未来发展仍然将倚重于计算机学科。从现在个别申办物联网工程专业的学校提出的教学计划来看,完全是另起炉灶,重设新的课程体系,拟开设十几门,甚至是二十几门冠之以“物联网”某种技术的课程,脱离了依托计算机专业的教学体系。如果一个学校要在短时间内开设那么多门新的课程,无论在教材建设、实验室建设以及师资准备上,都是不现实的。这样开设一个新专业,失败的可能性是很大的。因此在物联网工程专业教学计划与专业课程设置上,一定要处理好与成熟的计算机专业课程体系之间的关系。

(三)基本能力培养与不同学校专业办学特色的关系。每一所大学都有自己的历史和发展过程,所以每个学校的强势学科、教学资源、实验条件、师资条件都是各具特色的,其教学资源建设与积累的基础,也都必然有自己有别于其他大学的特色。比如,工科的院校有的在计算机体系结构研究与教学方面具有优势;有的偏重理论研究的大学在软件理论教学与研究方面具有优势;有偏重艺术的大学在计算机网络应用方面具有优势;有的大学在射频应用技术方面具有优势。在物联网工程专业建设中,应该考虑不同大学的特色,在满足基本与共性要求的基础上,充分利用和发挥各个大学的优势,扬长避短,形成具有不同特色的物联网工程专业建设。

三、物联网工程专业课程建设

物联网工程专业实际应用性强,课程建设应该坚持“重理论,强实验”的原则。物联网工程专业课程建设包含两部分的内容,一部分是计算机专业主干课程作为基础课,另一类是具有出物联网工程专业特点的专业课课程。计算机学科的基础课程已经在《高等学校计算机科学与技术计算机科学与技术专业公共核心知识体系与课程》与《高等学校计算机科学与技术计算机科学与技术专业人才专业能力构成与培养》中作出了系统的讨论,这里就不做过多的重复和引用了。

在物联网工程专业课程建设中,需要注意以下三点:第一,在设置课程体系时,要注意从教学内容与教学环节中体现出对设定的培养目标的支撑作用,以及课程内容之间的先继与后续关系,防止教学内容低层次重复与顺序颠倒的缺点。第二,这几门课程该是本专业最基本的课程,各个大学可以结合自身的教学与科研优势, 设置体现专业特色的课程。第三,对于一个前期基础较差的新建专业,在制定教学计划时,如果从现有教师的组成、教师知识结构的现实出发,因人设课的话对于长远的学科建设是非常不利的。我们应该从新专业的培养目标出发,让教师通过进修以及教学与科研实践来积累经验,以适应教学的需要。物联网工程专业培养的是“工程应用型”人才,必须高度重视与理论教学相辅相成的实验教学环境的建设。服务于能力培养的实验教学环境的建设,需要教师对某一门技术的深入理解和自身能力的修炼、积累,同时还需要有相应的实验室建设经费的投入。

四、结语

物联网工程专业是面向国家战略性新兴产业发展的需要而设置的, 我们要用国家发展战略的视野来看待专业建设,着眼于未来,前瞻性地培养复合型人才。同时,物联网技术的广泛应用也为计算机技术的发展提供了广阔的空间,为计算机类教育开拓了新的方向,为计算机应用型人才的培养开辟了新的道路。我们应该采取“积极、谨慎”的态度,将科学研究与教学研究紧密结合,将信息技术学科的综合优势转化为办学优势,为国家建设培养合格的人才,为后续办学单位提供成功的经验。

物联网工程特点例2

作者简介:吴韶波(1970-),女,江苏常熟人,北京信息科技大学信息与通信工程学院物联网工程系,副教授;李振华(1977-),男,吉林长春人,北京信息科技大学信息与通信工程学院物联网工程系,讲师。(北京 100101)

基金项目:本文系北京信息科技大学校级重点教改项目(项目编号:2012JGZD04)的研究成果。

中图分类号:G642.3 文献标识码:A 文章编号:1007-0079(2013)31-0051-03

物联网(Internet of Things,IoT)技术具有典型的交叉学科性质,通过传感器、射频识别、嵌入式、分布式信息处理、网络与无线通信、全球定位系统等技术,对任何需要监控、连接或互动的物体和过程进行实时的采集,得到有关声音、光照、温度、电压、力学、位置等信息,通过选择各类网络接入,从而实现对物品和过程的智能化感知、识别和管理。目前,物联网技术已经列入我国战略性新兴产业的核心突破领域,国家“十二五”规划明确提出,物联网将会在智能电网、智能交通、智能物流、金融与服务业、国防军事等十大领域重点进行部署。

随着物联网产业迅速膨胀,高层次物联网技术专业人才缺口较大,供不应求。预计5-10年后物联网的产业规模将比互联网产业大20倍以上,大力发展物联网技术的教育势在必行。2010年教育部首次审批通过了物联网工程新专业,几年来,全国已有近千个学校开设了相关专业,各个学校原有学科优势不同,物联网工程专业的侧重点也各不相同,其培养模式的研究尚处于萌芽阶段。在此,重点介绍北京信息科技大学(以下简称“我校”)新办物联网工程专业在教学体系建设中的有关思考。

一、专业培养目标与特色

物联网工程专业是涉及多领域的交叉学科,具有时代特色鲜明、学科交叉基础雄厚、产学研用结合紧密、系统工程能力突出的工程化特色,既强调基本理论和基础知识,更注重锻炼实践和创新能力,同时注意新技术和新应用的学习,具有深厚的理论与广泛的实践相结合的特征。其目标是培养掌握数学、自然科学、人文科学基础知识和物联网相关的计算机、通信、电子、控制基本理论、基本知识、基本技能和基本方法,以物联网工程的基本理论和基本技能为基础,以现代电子技术、通信技术、计算机、控制、信息安全、系统工程等理论为指导,以计算机硬件和软件系统为应用平台,以物联网工程领域为应用目标,重点突出我校在通信传输与信息处理方面的技术优势,具有较高综合素质和就业创业能力,能胜任物联网相关技术的研发及物联网系统规划、分析、设计、实施、运维等工作的创新能力较强的高素质应用型人才。

二、物联网工程专业教学体系

物联网工程专业知识跨度较大,是发展中的集成创新型技术。目前学科人才培养模式中存在的层次单一、教学内容滞后、理论与实践脱节等问题,都难以满足物联网工程专业的需求。因此,物联网工程专业的教学必须处理好物联网技术体系与知识体系的关系、培养目标与课程体系建设的关系、课程设置与已有成熟专业课程体系的关系、学生能力培养与学校办学特色的关系,以及理论教学与能力培养的关系,采用新的教学模式和教学手段,构建创新型人才培养体系,培养学生扎实的基本功、精通的专业知识,勇于创新和实践。

1.物联网工程专业知识体系

物联网产业的涵盖面极宽。整个物联网的技术体系包括感知层、传输层、处理层和应用层四个层次,各层次间既相对独立又紧密联系。物联网工程专业知识体系应体现出物联网技术的主要关键技术,如射频识别、无线传感器、无线传感网、无线通信与网络、软硬件、智能信息处理和安全隐私等技术,其核心技术是嵌入式。结合物联网技术体系的四个层次,可以从信息感知获取、信息传输、信息处理、应用四个环节进行课程的有关设置。信息获取包括传感器以及信号检测相关知识;信息传输包括网络、无线通信、通信协议等;信息处理则包括数据融合、云计算、安全等。

2.物联网工程专业课程体系

物联网技术和产业正在不断发展过程中,物联网工程专业才开办几年,物联网工程专业课程体系的设计在国内外都没有成熟的先例可以借鉴。经过广泛的调研与论证,听取早期已经介入到物联网及其相关领域研究工作的教师的意见和建议,以通识教育规范、专业基础扎实、专业应用精选、实践环节突出为指导思想,本着充分发挥本校已有学科基础与优势,从学生毕业后可能从事的就业岗位和就业所需的能力要求出发,对课程体系和内容进行取舍。我校物联网工程专业课程体系结构图如图1所示。本专业课程体系围绕涉及到的学科知识领域和知识点,尽可能多地对专业知识体系进行覆盖,以专业知识为主线索,课程之间相互支持与衔接,课程体系突出专业基础,外语四年教学不断线,包括三大必修模块:公共基础模块、专业基础模块、专业核心模块,在此之上有选择地以选修课形式开设物联网的领域应用模块课程(见图2),配合实践教学体系可充分体现突出我校通信传输与信息处理特色,体现出当前物联网工程专业人才培养方向和内容;强调基本理论和基础知识;加强实践环节教学的主要特色,满足应用型人才培养要求。

专业核心课程包括:物联网感知技术——RFID原理及应用、传感器原理及应用、物联网控制技术;物联网传输技术——物联网通信技术、传感网原理及应用;物联网处理技术——海量数据存储与处理、数据处理与智能决策、物联网信息安全技术;物联网应用技术——物联网工程设计与实施。该课程计划引入企业专家进行授课,培养学生对专业产业的兴趣,激发创业意识,加强创新创业精神的培养。

3.物联网工程专业实践教学体系

实践教学体系体现了实践教学各环节之间的衔接关系,如图3所示。实践教学从专业基础类、专业类到综合创新、工程实践逐渐提高,四年不断线,除了专业实习和毕业设计,核心课程实验包括RFID原理及应用、传感器原理及应用、传感网原理及应用、物联网通信技术、数据处理与智能决策、物联网控制技术、物联网信息安全技术等课程的课内实验;综合课程设计包括感知、传输、处理和应用的多个课程设计与独立实践环节;充分突出了实践教学在加强学生实践、创新能力,培养应用型人才方面的作用。实践课程包括选修(2学分),学生可根据自己的兴趣爱好选择实践课程,参加各种竞赛活动,挑战自我,勇于创新,提高学习目的性和主动性。

4.教学体系具体实施的一些措施

目前,在实施培养专业创新人才教学体系的过程中,还存在着一系列新的问题,还需要从4个方面加强。

(1)加强学科交叉,培养教学与科研能力较强的师资队伍。由于物联网工程专业集成了计算机、电子、通信、自动化等多个专业的知识,科研与应用性极强,对教师的素质提出了较高的要求。解决的方法:一方面加强现有师资的培训,鼓励教师取得行业培训、认证证书,加强企业实习,尽快全方位了解物联网专业的基本技术;另一方面可优先引进本、硕、博有跨专业学习经历的人员担任新教师,进一步加强科研能力,对相关专业知识在物联网中的应用会有较深理解。

(2)统一课程内容,避免重复教学和遗漏重要知识。物联网工程专业的课程涉及多个交叉专业,教师在课程设置上难以抓住重点,教学内容可能会出现多门课程有重复知识的现象,需要多门任课老师仔细讨论,区分在哪门课重点讲授,避免多次讲多次讲不透,或者大家都不讲的情况。还有一种情况是某门课程是原来多门课程的浓缩,如计算机硬件基础课程,内容集中了计算机组成原理、微机原理与接口技术、单片机等相关内容的知识,需要根据物联网特点,明确基本概念,简化内容,为后续嵌入式课程的开设打好基础。

(3)汲取多学科精华,加强物联网专业教材建设。专业建设中,教材的建设是一个必不可少的环节。早期,由于专业刚刚建立,可以找到的物联网专业教材较少,各个学校纷纷出版自己的教材,但这些教材良莠不齐。解决方法:一是需要进行一定的分析比较,找到适合本校学生使用、口碑较好的现有教材,并针对本校专业特色和需要适当修改教学模式;二是吸取现有教材优点,在综合必要教学内容以及物联网技术研究发展最新成果的基础上,自主编写具有本校特色的教材。

(4)贯穿整个教学体系,提高学生实践与创新能力。物联网工程专业注重理论与实践结合,强调工程实践应用与创新能力的培养。除了以引导式、启发式、讨论式和研究式进行理论教学,还增加了实践教学的学时数,保证实践教学四年不断线,还鼓励学生积极参加各种科技竞赛及科研项目,学以致用,培养兴趣,以促进创新型人才培养。综合实训以项目案例驱动,促进学生在知识掌握、动手实践、团队合作等多方面得到锻炼。

三、结语

物联网工程专业是为满足社会对人才的新需求设立的新专业,培养方案制定得科学、合理、可行是人才培养的重要保证。本专业制定的教学体系在理论课程中既考虑学生出口,包括传统相关专业的核心内容课程,又有贴近前沿的现代技术的大量课程;实践环节比例占到22.75%,通过大量的实验与课程设计使学生动手实践的能力培养得到加强;全方位的素质培养在科学文化、思想道德、身体等方面都得到了较为充分的体现,使学生在知识、能力、素质各方面协调发展。

参考文献:

[1]胡忠望.“物联网工程”新专业课程体系的设计[J].中国电力教育,2010,(22):109-110.

物联网工程特点例3

现代社会发展过程中,对于计算机网络专业人才的培养力度不断加大,究其原因,科学技术创新速度加快,若国内科技产业发展水平不高,则会直接影响我国在国际范围内的地位与经济实力,也同样会制约国家发展与进步。为此,对于计算机网络专业技术人才的需求量必然会增加。在这种情况下,国内高校对于计算机网络专业人才教育与培养给予了高度的重视,要想培养出专业的计算机人才,大部分高等院校计算机网络工程专业的建设都引入了物联网技术,并且确定了该专业建设方向与目标。

1计算机网络工程建设现状

目前,国内已高度重视物联网技术在计算机网络工程建设中的应用,但是通过计算机网络工程的建设状况可以发现,计算机网络工程在实际建设方面仍存在诸多不完善的地方。其中,绝大部分高等院校专业课程体系并不健全,而且教学规划并不科学与合理,物联网技术方面的师资严重不足,甚至在实验室设备方面也有待完善。以上问题都对国内物联网技术专业人才的教育以及培养产生了直接的影响[1]。除此之外,还有很多高校对于计算机网络工程课程并不重视,形式化严重。根据上述研究与分析可以发现,这也是国内计算机人才缺失的根本原因。为此,要想实现高等院校对物联网技术的充分利用,确保计算机网络工程项目得以科学合理地建设,就必须要高度重视专业人才的培养,有效采用正确方法,不断增强高等院校观念与意识。因为高等院校是计算机专业人才集中的场所,因而必须要发挥自身的主导性作用,以保证学生能够更主动地探索计算机网络工程的建设途径,实现该专业的全面可持续发展。

2基于物联网技术的计算机网络工程专业建设路径

2.1物联网发展方向的确定

物联网技术与互联网技术之间存在紧密的联系,在物联网技术当中包含互联网技术,同样也包含射频标签与传感器网络技术,有效地实现了物和物以及人和物之间的智能化沟通与对话,同时构建现代化网络信息系统[2]。以物联网技术为切入点展开分析,要想实现物联网技术的全面发展,就一定要有计算机设计作为重要基础,因为计算机学科是推动物联网知识完善的前提。站在物联网技术结构角度分析,物联网技术可以细化成三个层次,即感知层、网络层与应用层。实际研究结果表明,传统计算机网络工程专业的建设更关注对学生计算机软件开发与应用的引导,通常都是将设计和搭建作为核心,营造计算机网络的教学氛围。在教育教学实践中,物联网技术在计算机网络工程建设中并未得到充分运用,反而是传统的计算机网络工程专业更为突出[3]。所以,要想将物联网技术的作用充分发挥出来,那么专业工作人员不仅仅需要掌握与物联网技术相关的知识以及资料,同样也应确定物联网技术未来发展的具体方向,正确认识物联网技术在计算机网络工程中的重要作用,同时补充应用层以及感知层的知识内容。在此基础上,专业人员还需要合理借鉴传统计算机网络工程具备的优良特点,有机融入物联网技术,进而不断调整并改善计算机网络专业的课程内容,全面培养物联网技术的专业人才。

2.2计算机网络工程专业人才的全面培养

现阶段,我国社会的局势变化速度较快,而在发展的过程中高度重视各方面人才培养,特别是计算机专业人才培养,已逐渐成为国民关注的重点。但是,因为不同高等院校的侧重点存在差异,因而在计算机网络工程教学方面同样存在不同之处[4]。在这种情况下,培养计算机网络工程专业人才时,教育部门必须要构建更为健全的教育教学机制,同时配备充足软件设施以及硬件设施。另外,因物联网技术的实践应用范围较广,所以高等院校在计算机网络工程教学实施的过程中,必须要深入分析物联网技术,同时构建独具特色的教学模式,必须保证计算机网络工程教学形式改革的合理性,并且因地制宜,才能够更进一步创新教学的内容和方法,以保证调动起计算机专业学生学习的积极性,更积极地参与实践教学。这样一来,基于物联网技术构建计算机网络技术工程并培养专业人才才能够取得更为理想的成绩。

2.3网络工程培养模式的建立与健全

要想进一步提高计算机网络工程项目的建设效率,高等院校则需要在实践过程中形成更加完整与健全的网络工程培养模式。根据实践研究结果可以发现,网络工程的培养模式的具体组成有四个部分,即人才专业地位、创新能力的培养、人才培养模式的评价机制以及知识结构[5]。而在以上四个组成部分当中,创新能力与人才培养模式的评价机制占据重要的地位。究其原因,高等院校只有全面创新自身的思想观念,才能够与时展需求相适应,进而构建更具特色优势的网络模式,正确指导并教育计算机网络专业学生,全面培养学生的创新思维能力与自主学习能力。也只有人才培养模式评价机制更加完善,才能够及时发现高等院校培养模式存在的问题,及时采取措施予以弥补。科学合理的教学模式可以为学生提供高质量的教学内容,培养学生的综合能力。以某高等院校为例,其内部设立了“食品营养与安全”以及“工业发酵微生物”等重点实验室以及教育部,并且在食品科学以及生物工程等相关领域取得了理想的研究成果。基于该院校所具备的优势学科,即食品与生物工程,计算机学院网络工程专业就可以将食品安全和生物发酵控制物联网作为应用领域,与食品学院以及生物学院中的专业教学资源相互结合,拓展网络工程专业培养的方向。而在诸多学科交叉与融合的基础上,将轻工行业物联网的应用作为主要特色,构建计算机网络工程专业培养机制。

3基于物联网技术的计算机网络工程专业建设优化策略

物联网技术的运用并不仅局限在计算机网络工程建设过程中,同样可以将其融入到其他专业当中。为此,各高等院校应积极构建更具特色与优势的网络工程建设培养系统[6]。与培养的实际状况以及资料数据相互结合,确定物联网技术的具体培养目标,全面创新课程体系。除此之外,还应与时俱进,充分考虑科学技术发生的变化,适当调整计算机教学大纲,有效补充传统教学方案内容,以保证为学生创造更加理想的学习条件,确保教育教学的特色,在毕业以后学生能够彰显自身实力,提高就业能力以及市场竞争实力。

3.1计算机网络工程专业培养目标

基于物联网技术,计算机网络工程专业的建设应将现代信息处理技术作为重要对象,全面培养学生的科学素养,以保证学生可以在毕业以后将物联网技术应用在轻工行业、科研单位以及信息产业中,成长为更具专业行业知识与技能的应用型人才。在此过程中,需有效培养学生的通信技术、传感技术以及网络技术等基本理论以及应用能力,以实现系统化地集成和技术的开发、应用、推广,提高自身的物联网工程实践水平。对于学生的专业能力培养需要满足以下要求:(1)掌握计算机科学和技术、网络工程等方面的理论以及方法,并具备丰富的基础理论知识;(2)全面掌握传感器技术以及无线通信等相关物联网感知层关键技术的知识以及技能;(3)具有各种类型网络系统运维能力,并具备较高水平的分析、开发以及设计的能力,同时软件编程的能力要突出;(4)可以从事轻工行业中物联网领域的科学研究;(5)深入了解计算机网络与物联网行业的发展动态以及技术标准,熟悉与掌握资料查询以及文献检索的基本方法,能够通过互联网的合理运用获得所需信息内容,并具备信息获取的能力[7]。

3.2计算机网络工程专业的主干课程

对于计算机网络工程专业而言,其物联网方面的课程设置应将专业的培养目标作为重点方向,全面提升学生的动手能力,强化其创新思维。而学生则能够在学习计算机网络和物联网基本理论与知识的过程中,掌握网络分析以及设计方法,同样具备灵活应用物联网的技能。在物联网当中,感知层的作用就是感知并采集现实世界当中的信息,所以,网络工程专业的物联网课程设置应将当前计算机物理层课程作为重要基础,有效结合通信原理、射频技术、传感器技术以及无线通信等多方面的课程内容,使学生能够更深入地理解与物联网感知层相关的理论知识。而针对物联网的网络层,在传统网络工程专业中,已涵盖大部分知识内容,只需将无线传感网络与自组网的理论课程融入其中,即可有效增强学生对于物联网网络层的理解与认知。对于物联网的应用层,其重要的作用就是可以考虑各个行业发展的具体需求构建信息管理平台,同时充分结合行业应用的具体特点,集成相关的内容服务。与应用层特点相互结合,各个院校能够与自身的优势学科相互结合,进而设置具有独特行业特色的物联网信息处理技术、物联网应用程序设计以及无线自组网的应用等相关课程教学[8]。与物联网安全技术相关的课程并不仅仅包含物联网中的三个层次,同样也包含嵌入式知识课程内容。综合性考虑既有网络工程专业课程设置,计算机网络工程专业的物联网课程所包含的内容主要有:网络程序的设计、物联网应用程序的设计、计算机组成原理、离散数学、物联网安全技术、数据结构、数据库原理、网络系统的集成、计算机网络、网络管理、物联网信息处理技术、射频技术和无线通信等。

3.3计算机网络工程专业的专业实验

通过设置专业实验,能够全面培养学生计算机网络技术以及物联网技术的学习与开发能力,并构建综合性平台,以保证学生自身的动手能力与创新能力得到全面提升,使其更加熟悉与了解网络工程以及物联网原理与实践应用。网络工程专业实践环节主要包含了五个部分,即毕业实习阶段、计算机基础练习阶段、课程设计阶段、生产实习阶段与毕业设计阶段。而对于专业实验而言,则主要有面向对象课程的设计、无线传感器网络课程的设计、物联网综合应用课程的设计以及数据结构和C语言课程的设计等。

4结语

综上所述,在物联网时代背景下,物联网技术将被广泛应用在社会各个领域当中,而人才培养是推动该行业发展的根本要素,所以,要想满足物联网行业对于复合型人才的实际需求,有必要深入分析并探讨物联网技术基础上的计算机网络工程专业建设,同时应有效结合传统的网络工程专业和学校内部优势学科,在有机整合跨学科专业资源的基础上,积极成立更具行业特色的应用创新人才的培养模式。本文针对计算机网络工程专业的物联网人才培养目标、主干课程以及创新能力培养方式以及培养模式评价机制展开了深入探讨,进一步推动了高等院校网络工程专业的全面可持续发展,同样也使得高等院校计算机网络专业的发展方向更加明确与合理。

参考文献

[1]帅军.探讨物联网技术下计算机网络工程专业建设[J].科技展望,2015,25(29):7.

[2]熊聪聪,畅卫功,刘尧猛,等.物联网技术下计算机网络工程专业建设的探讨[J].中国轻工教育,2012(4):9-11.

[3]沈广东.物联网技术下计算机网络工程专业建设探讨[J].电脑迷,2016(6):126-127.

[4]许浒.基于物联网的《计算机网络工程》教学设计改革[J].电脑知识与技术,2014(33):7933-7935.

[5]邓春晖,余小华,蔡沂,等.网络工程专业下物联网技术及应用方向课程设置研究[J].物联网技术,2013(10):87-89.

[6]包永锋.刍议建筑智能化技术在物联网时代的发展和应用[J].城市建设理论研究:电子版,2015(16):2387-2388.

物联网工程特点例4

摘要:随着物联网产业的兴起,对物联网工程的人才培养逐渐提上高校人才培养的日程。本文结合产业需求的实际,论述了物联网专业人才培养的课程设置、工程实践、就业引导等,全方位阐述了当前物联网工程专业人才培养亟待解决的问题,可以为物联网工程专业人才培养提供借鉴。

关键词 :物联网;IT产业;需求导向;人才培养;专业课程设置

中图分类号:G640 文献标识码:A 文章编号:1671-1580(2014)10-0058-02

物联网工程专业是随着物联网技术的兴起而开设与逐步发展的新专业,从其专业覆盖的范围来看,物联网工程专业是目前机、电、控制、通信等专业的融合,其专业特点即是对现有的专业技术和领域的整合,涵盖了电子信息技术、通信技术、计算机技术、网络技术、控制技术、数据库技术等专业领域的最新成果,并与行业应用密切联系,与社会需求紧密结合。物联网专业的人才培养应立足社会需求的实际,重点培养学生实践与理论相结合的综合运用能力。

一、以需求为导向的专业课程规划

物联网工程专业课程设置应以市场为依托,以需求为导向,以培养产业急需的物联网应用技术人才、推动产业发展为目标,在这一培养目标引导下,学生应能够了解物联网的发展历史,掌握物联网专业基本理论知识,具备基本的专业技能和科学素养。物联网工程是一个系统工程,因此,在人才培养上,要注重多专业知识的融合渗透,更要注重提高学生对国外最新文献、新技术应用的获取技能,培养学生对外文文献的阅读能力,从多领域、宽口径提高培养质量。

在物联网专业的课程体系设置上,可以按照分块设置思路,依据学生四年学习时间内的自身特点,按照通识课程、公共课程、专业课程、实践课程的脉络进行课程规划。通识类课程以宽、广、新、全为设置依据,在课时内使学生对物联网的整体产业获得较为全面的了解。公共课程以培养学生的科学思维方法和掌握基本的理论知识为目标,引入日后工作必需的数学、物理、英语、工程类的基本理论知识。专业类课程应着眼于专、精、深,以点带面,在课程规划上,应密切联系物联网的专业应用,以实际案例为依托,深入掌握物联网在行业中的应用。实践类课程在物联网专业人才培养中占有重要的地位,实践类课程设置应面对具体应用,培养学生的动手能力、综合分析问题能力、团队沟通能力、写作能力和总体规划实施能力。

在课程规划上,应注意突出物联网工程专业的新、全、专的特点,在课程设置中,既要反映出物联网工程专业的多学科综合特点,又要突出物联网专业的深入、综合的特点,将传统的相关专业课程进行整合。在课程设置过程中,鼓励自编教材,以弥补已有课程的宽泛、繁杂、陈旧等不足,突出针对性、实用性、操作性、易理解等要求,从实际需求的角度,加强学生的应用技能培养。

二、需求导向的理论课堂教学

物联网工程是一门新兴学科,在物联网工程的专业课程教学中应坚持以需求为导向,在教学实施过程中根据市场应用和行业背景的实际需求进行适当取舍、与时俱进,才能使教学与实际密切联系,做到所学即所需、所需即所学,提高教学内容的实用性。

需求导向的理论课堂教学要求教师必须做到密切联系产业需求的实际,在教学中结合实际工程项目,并通过具体深入的分析,使学生就某一知识点深入掌握其在市场中的实际应用,以做到与市场同步,与需求对接,更好地掌握相关的知识点和技能。因此,在教师队伍配备上,要突出对业务知识的深入把握,适当增加在一线工作的业务精、目光新的具有前瞻性的技术人员担任教学工作,将需求与教学直接对接,提高教学的针对性和实践性。

理论课程的教学难点之一是知识点众多,并且相互之间的衔接性不强,学生难以把握重点和难点,因此,教学的效果难以凸显。以需求为导向的教学模式旨在打破固有的教学模式,将知识点进行归纳分类,将与社会需求联系紧密、可以直接对接的章节知识列为着重讲解的部分,结合案例进行深入分析,在较短的课时内使学生获得实用性强的理论和技能,同时对其他知识点进行梳理,以需求为主线,将课堂教学进行组织和串接,使学生始终能够把握教学的重点,始终能够将所学知识与社会需求实际密切联系和结合,并能够通过消化吸收所学的知识,达到举一反三、提升理论课程教学效果的目的。

三、需求导向的实践技能培训

物联网技术是一门实践性和应用性极强的学科,因此,在人才培养方案上,要密切结合需求的实际,着力加强实践类课程的教学。具体来讲,就是在实践技能课程的设置上将实习、课程设计、毕业论文等实践环节与需求结合,以实际需求为导向,以实际的项目案例为依托,强化实践技能培养,提高学生的实践能力。

物联网技术也是一门专业性极强的学科,其专业涵盖宽广,对学生的知识面要求较高,可以在相关的专业课程中增加课程设计学时,在课程设计中引入需求目标,引导学生将所学的知识理论转化为实践技能。在编程能力培养上,通过程序设计,引入工程需求实际项目,对学生进行规范化的编程训练,掌握面向对象进行开发的思想。在掌握网络指令和协议设置上,通过路由交换课程设计,熟悉路由器的基本配置命令,熟悉路由协议。在传感器应用设计中,结合具体的行业需求目标,引入各种物理传感器的应用设计,掌握常用传感器应用设计、信息处理、显示和传送等。

结合嵌入式系统设计实践,对目前嵌入式设计的市场需求有一个直观全面的了解。深入学习单片机技术、嵌入式系统,结合实际应用案例,掌握嵌入式系统的规划设计、实施方案要求、软件硬件设计、综合测试等多环节应用。结合网络技术,深入学习以物联网实际需求为主的网络架构知识,重点掌握Zigl)ee协议的基本原理和组网规范,通过实际操作搭建有效的无线物联网络。在毕业实习和设计环节,以小组为单位,结合实际需求,在教师指导下独立完成分析、设计、编程任务。

四、结束语

物联网工程专业人才培养是一项系统工程,需要综合产业需求的实际,开展立体化教学。既注重理论课程的教学,又强化应用实践,使学生具备良好的专业知识素养、扎实的理论基础和丰富的实践经验。物联网工程的人才培养需要学校、社会、企业多方面共同参与,这样才能培养出物联网产业的可用之才。

[

参考文献]

[1]于翔,基于物联网的大学信息化教学辅助实验平台应用[J]物联网技术,2013(5)

[2]孙冠男,高校物联网创新实验平台建设探索[J]软件导刊,2013f 9)

物联网工程特点例5

中图分类号:F250 文献标识码:A

文章编号:1004-4914(2017)05-223-01

随着物联网技术的发展以及社会对物联网技术的认可,开设物联网应用技术专业的高职院校也逐渐增多,物联网应用技术专业发展态势较好。《物联网工程项目应用》课程是连接物联网理论知识与工程实践的纽带,我们通过调研各院校同专业课程体系发现物联网工程项目应用课程已成为各院校物联网应用技术专业的必备课程。虽然各院校对应此课程的名称有所区别,但内容大同小异,这也就说明大家对于该课程的重要性具有统一的认知,但是该课程相对于传统课程在课程内容、教学方法、实训实验课程等方面还存在明显不足。我们所在学校已连续四年开设了《物联网工程项目应用》课程,在课程内容设置、教学方法以及实训实验课程设置方面已进行了一些探索,积累了部分经验。

一、课程特点及课程定位

《物联网工程项目应用》是集无线传感器网络技术、综合布线技术、嵌入式开发技术于一体的综合应用课程,是将理论知识转化为实用技能的纽带课程。该课程最大的特点就是学科交叉,从单片机编程到上位机开发、从设备安装到设备布线、从方案设计到整体项目调试,每一步都对学生的基础知识和知识面有较高的要求。并且由于物联网工程均要落实到具体的应用,所以要求学生对于行业规范标准要有一定的认知。总的来说,此课程具有面向应用、注重实践、强调实用技能的特点。

高职院校《物联网工程项目应用》课程一般_设在第四学期,此课程的前导课程有《电子技术基础》、《无线传感器网络技术》、《嵌入式开发》、《传感器技术》和《网络综合布线》,通过这些课程的学习,学生能够掌握物联网工程项目所需的理论知识和基本技能,为后面工程应用做好铺垫。《物联网工程项目应用》这门课程不仅仅是物联网技术技能的出口,同时也是连接理论知识和实际工程项目的桥梁,在整个课程体系中具有非常重要的作用。

二、课程理论教学设计

《物联网工程项目应用》课程的特点使得此课程理论内容覆盖范围较广,所以在进行理论教学时要考虑到学生知识基础和学校实训条件。通过上文介绍,我们通过对学生前导课程的学习,基本能够掌握物联网工程应用的理论知识。我们物联网工程实训平台为凌阳公司生产的物联网智能家居实训平台,智能家居工程作为物联网工程的典型代表,具备物联网工程的大部分特点,同时涵盖市场需求较大,所以《物联网工程项目应用》课程以智能家居工程项目应用为主,理论内容包括智能家居理论基础、智能家居相关技术、控制设备理论、安防报警及监控理论和工程案例分析。课程涉及到的传感器知识、编程知识等内容将在授课过程中进行穿插讲解,这样方便学生活学活用,效率较高。

针对理论课程存在理解困难、复杂枯燥等问题,我们利用分组教学、角色扮演等方法来提高课堂的互动和趣味性。将完整的物联网工程分解为一个个小工程,由同学扮演甲方和乙方,在提出需求和解决问题的过程中融入理论知识,不仅增强了学生的互动,同时也让学生掌握了理论知识,效果较好。

三、课程实训教学设计

课程的实训教学与理论教学相互联系又存在很大不同,本课程的实训教学特别重视对学生实用技能的培养,通过物联网项目的设计、安装、调试来锻炼学生对完整工程项目的把控能力。为完成课程目标,我们将此课程的实训分为两部分内容:上位机软件实训和智能家居平台实训。

1.上位机软件实训。上位机软件是物联网工程项目不可缺少的部分,目前主流的上位机大部分采用C#开发,但是随着工业智能化改造的加快,工业物联网也有了越来越多的需求,工业组态屏这一新型应用也逐渐普及。为适应产业需求,我们在进行上位机软件实训的时候,在不影响学生学习的基础上,适当的调整了C#开发时间,增加了组态屏上位机软件开发的课程,让学生能够尽快的接触新应用,为以后的岗位需求做好铺垫。

2.智能家居平台实训。智能家居平台实训是本课程实施的核心,主要可以分为终端节点实训和综合项目实训两部分。其中终端节点实训包括光照探测器、温湿度探测器、烟雾探测器、灯光控制器、家电控制器等16个实训项目,通过这些实训学生能够掌握常用传感器、控制器的基本原理和使用方法,能够具备独立调试设备、网络布线以及参数配置的能力。综合项目实训包括门禁控制系统、灯光控制系统、智能安防系统、智能监控系统和情景模式控制系统等五部分内容,每个实训项目都是综合传感器、控制器和上位机软件的完整项目,学生从项目的设计、安装到实施都亲历亲为,在这个过程中学生能够锻炼解决问题的能力、学会团队协作同时也能够积累部分项目经验。我们在指导学生实训的同时,注重培养学生文档写作能力,让学生注重保存过程材料,积极撰写项目实施方案,从多方面锻炼学生的能力。

四、结论

《物联网工程项目应用》课程是连接物联网理论知识与工程实践的纽带,在物联网应用技术专业的课程体系具有重要地位。我们结合最新的项目需求和实践经验对教学内容进行了重新设计,增加了工业组态屏开发内容,使课程内容更充实。在课程实施过程中以智能家居实训平台为基础注重学生实际技术技能的培养,效果显著。

参考文献:

[1] 王健.高职“无线传感器网络技术”课程教学研究[J].中国市场,2017(2)

[2] 赵良,金星,郑芳.无线传感器网络创新性实践教学的实施[J].实验室研究与探索,2014(10)

物联网工程特点例6

关键词:物联网;计算机组成原理;分流培养;教学改革

中图分类号:G642.0 文献标志码:A 文章编号:1674-9324(2016)50-0103-02

一、引言

计算机组成原理课程是计算机类专业本科阶段最重要的核心基础课之一,在整个计算机类专业教学中起着重要的承上启下的作用。该课程对于学生完整地理解计算机系统的层次结构,系统地建立计算机整机的概念,培养学生对计算机系统分析、应用、设计及开发的能力,都具有非常重要的作用。目前,国内重点高校的计算机组成原理课程主要是面向计算机科学与技术、软件工程和网络工程等专业的学生,相关教学改革研究也主要是针对上述计算机类专业展开的,很少针对物联网工程专业展开计算机组成原理课程教学改革研究。然而,教育部自2010年批准设置物联网工程专业以来,国内很多高校陆续开设了物联网工程专业,我校于2014年也开设物联网工程专业。针对新开设的物联网工程专业的培养方案、人才培养目标及物联网行业的特点,有必要对计算机组成原理课程的教学改革展开新的研究,以使本课程更好地为物联网工程专业学生后m课程的学习打下坚实的基础。本文针对物联网工程专业的人才培养方案与人才培养目标,基于物联网行业的整体发展趋势和人才市场的需求,通过分析当前物联网工程专业的专业特点,并总结目前物联网工程专业在教学过程中存在的问题,构建适用于物联网工程专业的计算机组成原理课程的教学内容。在设置教学内容时把握内容的基础性和新颖性,既注重基础的、核心教学内容的完整性,又要考虑物联网工程专业的特点。同时,又要跟上现代计算技术的发展水平和实际情况,增加新进而实用的相关知识点。既要考虑教学内容的完整性,又要考虑到教学学时的有限性,设计部分培养和训练学生自主学习的内容,从而构建课堂学习与自主学习相融合的教学内容,最终形成一套基于分流培养模式的层次化教学内容。

二、物联网工程专业计算机组成原理课程面临的新问题

物联网工程专业以培养能够系统地掌握物联网的相关理论、方法和技能,具备通信技术、网络技术、传感技术等信息领域宽广的专业知识的高级工程技术人才。物联网涵盖了传感器技术、射频识别技术、嵌入式系统技术、数据库技术、通信技术、互联网技术以及云计算技术等,是一门具有涉及领域广、学科交叉性强和工程实践性强等特点的学科,物联网系统更是新一代信息技术的高度集成和综合运用。因此,面向物联网工程专业,本课程的授课内容还需要考虑以下二个方面的问题。

1.物联网工程专业对嵌入式相关内容有较高要求。英特尔构架事业部副总裁兼嵌入式与通信事业部总经理唐迪曼指出“物联网的核心基础:嵌入式”。指出物联网是嵌入式计算系统一种新的应用,比较传统的嵌入式系统应用,物联网应用的层次更加丰富和复杂,既有表现在传感层上的实时应用,还有在计算和网络应用层上的海量的数据处理和分析工作。物联网作为新一代信息技术的重要组成部分,是互联网与嵌入式计算系统发展到高级阶段的融合。嵌入式计算技术已经成为物联网行业的关键技术。然而,传统面向计算机科学与技术专业和软件工程专业的计算机组成原理的大部分内容是面向复杂指令系统计算机类而设置的,而面向嵌入式类的,如面向精简指令系统计算机类的授课内容几乎没有涉及。而我校物联网工程专业在本课程的后续课程中有很多与嵌入式相关的课程。

2.物联网工程专业的培养方案及前后课程设置与其他计算机类专业不同。随着半导体工艺技术的飞速进步和体系结构的不断发展,多核/众核处理机硬件日趋普及,使得昔日高端的并行计算机呈现出普适化的发展趋势,并行计算系统已成为各类计算系统的基础。然而,我校物联网工程专业的培养方案与计算机科学与技术专业的培养方案不同,在本课程之前并未设置汇编语言与接口技术课程,本课程之后也没有计算机系统结构、编译原理等课程。因此,需要结合物联网工程专业培养方案的实际情况,根据前后课程的设置来构建本课程的授课内容。例如,原先在计算机系统结构课程中介绍的新进技术,如多处理器、多核、流水线技术等有必要有取舍地引入到本课程中来。因此,我们有必要结合物联网工程专业的培养方案、人才培养目标和物联网的行业特点,对本课程的教学内容的设置进行进一步深入研究。

三、基于分流培养模式的层次化教学内容设置

在我校原有课程内容的基础上,我们借鉴了南京大学计算机系统基础课程的部分授课内容,同时结合物联网工程专业的人才培养目标和我校物联网工程专业培养方案,采用了“计算机组成与设计:硬件/软件接口”一书的部分内容,将本课程由原来的9个部分优化为7个部分,去除了原有课程中外部设备部分内容。并将原先第2部分(计算机中数据信息的表示)和第3部分(运算方法和运算器)的内容进行合并,弱化了运算部件设计部分的内容,此部分内容可在实验课程或后续计算机组成与设计课程中重点讲解。同时,将系统总线和输入输出系统进行了合并,并增加了异常控制流部分内容。优化后的授课内容如下:第1部分是计算机系统概述,第2和第3部分分别介绍高级语言程序中的数据和语句所对应的底层机器级表示,展示的是高级语言程序到机器级语言程序的对应转换关系,即数据的机器级表示与处理和指令系统;第4部分和第5部分着重介绍与程序的运行密切相关的硬件部分―中央处理器和存储器的组织,即中央处理器和层次结构存储系统;第6部分介绍打断程序正常运行的事件机制―异常控制流;第7部分主要介绍程序中I/O操作的实现机制。其中,每个部分又包含了3个层次:基础与核心、专业特色和新进技术和知识点强化。

1.基础与核心:本部分内容主要包括计算机系统最基础与最核心的内容,是本门课程重点讲授的内容,与原有课程的教学内容基本上相同,但结合物联网工程专业的培养需求,做了部分优化。

2.专业特色与新进技术:本部分内容结合物联网工程的专业特色,考虑了嵌入式计算系统在物联网应用系统中核心与基础地位,设置了部分以ARM和MIPS为实例的内容。同时,考虑到并行计算系统的重要性及我校物联网工程专业后续课程中没有计算机系统结构课程,引入了部分新进技术,如流水线方式下指令的执行和并行与存储器层次结构。

3.知识点强化:本部分内容贯穿整个教学内容,是训练和强化学生建立整机概念的重要环节。拟以高级语言程序的开发和运行过程为主线,将该过程中每个环节所涉及的硬件和软件的基本概念P联起来,以使学生建立起一个完整的计算机系统层次结构及其相互转换关系,并建立起整个专业课程之间的相互关系。同时,对指令在硬件上的执行过程和指令的底层硬件执行机制有一定的认识和理解,从而增强学生在程序的调试、性能优化、移植和健壮性保证等方面的系统能力,并为后续的相关课程打下基础。最后,考虑到课时的限制,我们设置了部分培养和训练学生自主学习能力的内容,主要包括数字逻辑电路、汇编语言、基于FPGA的数字系统开发基础等内容。

四、结束语

计算机组成原理课程的地位决定了合理设置本课程教学内容的重要性。在面向新开设的物联网工程专业时,需要考虑新专业的培养方案、人才培养目标以及物联网行业的特点,同时要考虑新技术的发展,并结合物联网专业学生的实际情况来设置合理有效的教学内容。

参考文献:

[1]袁春风,张泽生,蔡晓燕,等.计算机组成原理课程实践教学探索[J].计算机教育,2011,(17):110-114.

[2]刘卫东,张悠慧,向勇,等.面向系统能力培养的计算机专业课程体系建设实践[J].中国大学教学,2014,(8):48-52.

[3]高小鹏.计算机专业系统能力培养的技术途径[J].中国大学教学,2014,(8):53-57.

物联网工程特点例7

中图分类号:TP393 文献标识码:A 文章编号:1009-3044(2013)13-3100-02

1 物联网工程专业课程体系结构的现状

物联网(IOT,The Internet of Things)是互联网的延伸,是未来网络的发展趋势。面对国家战略性新兴产业发展的需要,为了满足人才培养的需求,教育部于2010年7月组织相关专业教学指导委员会的专家审批设置了物联网工程专业。但整体而言,目前无论国内还是国外,物联网的研究和开发都还处于起步阶段,不同领域的专家对物联网的研究有不同的角度,物联网的系统模型、体系架构和关键技术都还没有明确的共识,而且物联网又是一门交叉学科,涉及到计算机、通信、电子、自动化等领域,内容繁多。因此怎么样针对不同学校的特点建立有特色的物联网工程的课程体系结构是普通高校进行物联网教育的主要问题。

本文在分析物联网体系架构、知识体系结构、关键技术的基础上,对物联网技术在平顶山区域特色经济煤炭、电力、化工领域的应用进行深入分析总结,提炼出技术应用点和相应岗位的岗位技能、知识结构,并据此调整物联网工程专业课程体系结构,使之培养学生能更好服务平顶山地方经济发展,实现平顶山学院 “立足平顶山,面向河南,为区域经济社会发展服务”的服务面向定位和“特色名校”的发展战略。

2 物联网技术在平顶山的特色经济中应用

河南省平顶山市作为中原城市群中心城市之一,经过五十年的发展,已形成以能源和原材料工业为主体,以煤炭、电力、钢铁、纺织、化工、机电、建材、食品等工业基地为支撑的新兴工业体系。随着“十一五”期间我国向环保型、节约型社会发展战略的转变,平顶山面临着整个能源和原材料产业体系的全面升级。升级的核心是利用现代信息技术手段改造传统的粗放式生产模式,物联网技术成为产业升级的主要推动力之一。但物联网人才的严重匮乏成为制约这些产业升级的主要瓶颈。河南和平顶山的发展,需要一大批培养具有较高工程技术能力和创新精神的高级物联网专业人才。

本文恰以此为契机,面向社会需求,调整课程体系,提炼平顶山学院物联网工程专业的特色,力求专业建设和信息产业发展保持同步,不断适应社会对人才需求的变化。

2.1 物联网技术在煤炭领域的应用

本文在研究大量的国内外文献和实地调查,发现物联网技术在煤炭领域的应用体现在以下几个方面:

1) 利用物联网技术对煤矿井下人员、生产设备进行精确定位、自动识别、智能管理。在传统生产中,地面人员难以及时动态掌握井下人员的分布及作业情况。因此,井下人数不详、被困人员位置不清、通信不畅是灾后应急救援急需解决的问题[1]。煤炭开采面临的是移动的生产环境,大量的设备需要跟随采掘的进度搬迁,煤炭企业的设备管理与运行维护水平普遍较低,导致效率低下,设备、材料损耗浪费现象严重[2]。利用物联网技术对人员和设备进行准确定位和智能管理能有效提高煤矿企业的安全水平和设备的利用率;

2) 利用物联网技术加强煤矿防爆电气设备等安全标志产品管理(传感器,无线网络,监控系统开发),实现煤矿防爆电气设备等矿用安全标志准用产品生产、运输、仓储、使用、维护等全程管控,可以有效地防止假冒伪劣产品用于煤矿井下[3];

3) 采用物联网技术,实现瓦斯多级监管; 即使煤矿没能及时实现瓦斯风电闭锁,没能将相关区域作业人员全部撤至地面或全风压进风流处; 上级主管部门也能及时发现事故隐患,指导煤矿采取相应的防范措施[3];

4) 煤炭产量远程监测,以物联网技术嵌入式控制器为重点,可通过煤炭产量远程监测系统,把物联网技术运用于安全生产领域,使煤炭生产全过程置于严密监控之下[4]。

2.2 物联网技术在电力领域的应用

智能电网是与物联网最为密切的一个行业,物联网应用于智能电网是信息通信技术发展到一定阶段的必然结果,未来智能电网的建设必然产生世界上最大、最为智能、信息感知最为全面的物联网。利用物联网技术将能有效整合电力系统基础设施资源,提高电力系统信息化水平,改善现有电力系统基础设施的利用效率。

在研究大量的国内外文献和实地调查的基础上,该文总结物联网技术在电力领域的应用的几个重要方面:

实现按需发电,避免电力浪费。感知中心就是一个面向智能电网的传感器网络中枢,通过搜集家家户户的电表信息,可以计算出一定时间段的生活用电动态需求量,再将这一信息及时反馈到发电企业,按需发电,避免无效发电的成本浪费;在用电环节中,智能管理,节约用电。智能交互终端是实现家庭智能用户服务的关键设备。它通过近距离无线传输和GPRS等通信技术,对家庭用电设备进行统一监控与管理,指导用户合理用电,调节电网峰谷负荷,实现电网与用户之间智能用电 [5];

此外,利用物联网技术对公共设施用电进行智能控制。利用物联网技术可以解决传统控制方法中存在的问题,使得路灯监控脱离了人工干预,实现自动化控制[6];并且基于在线状态监测的状态检修可通过物联网技术获得的实时可靠地在线数据,对数据和信息分析与管理并制定检修计划[7];

2.3 物联网技术在化工领域的应用

传统的化工在物联网技术的推动下,也会出现新的局面。在进行大量研究的基础上,我们发现物联网技术未来在化工领域的应用主要体现在以下几个方面:

1) 制造业供应链管理。物联网应用于企业原材料采购、库存、销售等领域, 通过完善和优化供应链管理体系, 提高供应链效率, 降低成本;

2) 生产过程工艺优化。物联网技术的应用提高了生产线过程检测、实时参数采集、生产设备监控、材料消耗监测的能力和水平[8];

3) 利用物联网技术全程监控危险品供应链,在提高危险品供应链效率的同时,有效改善了危险品供应链的安全性能[9]。

3课程体系结构的借鉴和调整

在上面的论述中可以发现,定位技术、远程监控技术、无线传感网技术和远距离信息传输技术在在平顶山特色经济煤炭、电力和化工中应用尤其广泛。根据这些应用点,可以准确把握这些领域对未来物联网相关的岗位的能力要求和知识结构要求,从而调整物联网课程体系结构,体现专业特色。

针对平顶山学院应用型本科教育的特点,我们制定物联网工程专业的专业素养培养目标为系统地掌握物联网的相关理论、方法和技能,具备基于计算机技术,通信技术、网络技术、传感技术进行信息标识、获取、传输、处理、识别和控制的能力,能在物联网的感知、接入、网络、应用等不同层次进行嵌入式应用软件的开发的高级应用型人才。

为了实现培养目标,学生的专业知识结构为掌握与物联网工程技术相关的计算机、电子与通信学的知识,物联网关键技术的基本理论、基本知识;掌握物联网各个层次的嵌入式应用软件设计、开发、应用和维护;

为了提炼专业特色,项目人员加大学生对掌握远程监控技术,定位技术、无线传感网技术和远距离信息传输技术的工程应用的教学力度,并采用多种校企合作的模式,把企业生产中的实际问题引入课堂,提高学生利用专业知识解决实际问题的能力。

4 结束语

本文讨论了物联网工程专业课程体系结构的现状和研究意义,提炼出物联网技术在平顶山特色经济煤炭、电力和化工中的应用点和相应岗位的岗位技能、知识结构,并据此调整物联网工程专业体系结构,加大远程监控技术,定位技术、无线传感网技术和远距离信息传输技术的工程应用课程,使学生能更好服务平顶山地方经济建设。

参考文献:

[1] 刘延龄. 基于物联网的煤矿人员定位系统解决方案[J].煤矿机械, 2011,32(5):222-223.

[2]孙继平. 煤矿物联网特点与关键技术研究[J]. 煤炭学报,2011,36(1):167-170.

[3] 孙继平. 基于物联网的煤矿瓦斯爆炸事故防范措施及典型事故分析[J]. 煤炭学报,2011,36(7):1172-1175.

[4] 张剑勇,陈泽亮,赵娜. 基于物联网的煤炭产量远程监测系统[J]. 科技风向标,2011(3):44-46.

[5] 刘克恒. 无线传感器网络在电力监控中的应用研究[D]. 重庆大学,2011:36-37.

[6] 平青. 基于物联网技术的城市照明控制系统[D].苏州大学,2010:22-24.

物联网工程特点例8

中图分类号:TP391.41 文献标识码:A DIO编码:10.3969/j.issn.1006-6500.2014.05.001

2013年,天津市作为农业部农业物联网区域试验工程试验区之一,在农业部、天津市和中国科学院的共同推进下,按照“全要素、全系统、全过程”的三全理念,开展了顶层设计、技术构建、典型应用、机制保障等一系列试点试验工作。通过一年的实践证明,农业物联网是推进天津现代都市型农业快速升级的新举措。

1 农业物联网是推动现代农业发展的新生动力

1.1 正确把握农业物联网的概念和特征

农业物联网是一次全新的农业技术变革,它是新一代信息技术在农业生产、经营、管理和服务中的集成示范和高度应用。农业部副部长余欣荣认为,农业物联网概念可以从狭义和广义两个角度去理解:狭义的农业物联网是指应用射频识别、传感、网络通信等技术,对农业生产经营过程涉及的内外部信号进行感知,并与互联网连接,实现农业信息的智能识别和农业生产的高效管理;广义的农业物联网是指在农业大系统中,通过射频识别、传感器网络、信息采集器等各类信息感知设备与技术系统,根据协议授权,任何人、任何物,在任何时间、任何地点,实施信息互联互通,以实现智能化生产、生活和管理的社会综合体。

农业物联网通过信息感知、传输和处理,把农业现代技术和现代信息技术集成应用。集约化、规模化、专业化、社会化是它的本来属性,与现代农业经营体系的规模化、集约化是一致的,其重要特征体现在两个方面:一是人机物一体化特征。农业物联网把农业生产内部过程中所需的自然、经济等要素以人机物的形态有机联系起来;也把农业生产、经营、管理全过程中所涉及的人、机、物有机联系起来,将传统的人、机双方交互,转型为人机物三方交互。二是发展理念“三全”化特征,即“全要素、全系统、全过程”。

1.2 农业物联网是推动信息化与农业现代化融合的重要切入点

以物联网为代表的信息技术日新月异,将为现代农业发展提供不竭动力。党的“十”明确提出了“四化同步”的战略部署,农业物联网是农业信息化应用优先发展的领域,而信息化是现代农业发展的制高点,因此,发展农业物联网是推进其他“三化”的关键技术手段。通过农业物联网技术的集成与创新,利用现代信息技术武装信息获取、传输与服务等农业信息化建设的关键环节,探索农业物联网技术在改造传统农业以及发展现代都市型农业中的应用模式和推进路径,将有效地推动信息化与农业现代化的深度融合。

1.3 农业物联网是引领农业生产向智能化转变的重要驱动力

随着物联网技术的进步和推广应用,通过感知技术可以获取更多的信息,包括作物信息、农田环境信息、农机作业信息等,为精准农业生产提供更加丰富的实时信息,通过全面互联共享可以获得更多的网络服务,提高精细农业科学决策水平和作业实施水平,它将在农业精准生产大显身手。

(1)有利于促进农业结构优化、布局合理。农业物联网通过感知农产品数量、质量、品种的供给与需求,自动寻求农业生产与市场流通的匹配度,实现农业资源的有效配置,提高农业生产效率。如天津市农业科学院正在开发基于物联网技术的设施黄瓜生命感知与智能管理系统,通过应用全面提升设施黄瓜产量、品质与效益。(2)有利于提升农业生产工具的专业化、智能化,有利于大型农业机械装备发挥效能。通过具有感知和控制功能的智能设备支持,可以使农业环境自动控制、农事操作自动化、动植物需求智能化等,在这方面农业物联网具有得天独厚的优势。如天津市农业科学院创新基地智能温室全自动监测控制系统,宁河县农夫、宝坻区德润母猪群养殖场自动饲喂站管理,滨海新区海发珍品和正跃海淡水养殖的自动投饵系统以及通过鱼群浮头识别系统实现智能化管理等方面得到了充分应用。(3)有利于推进大田作物各种农事管理的精细化、农事措施的合理化,如水肥一体化管理、病虫害在线远程诊断等。农业传感器可以准确感知农作物生长环境的墒情、养分,通过智能运算与分析,提出决策建议,实现各种生产管理的精准化。

2 天津市农业物联网区试工程的思路和目标任务

天津市农业物联网区试工程基本思路是以大力推进“四化同步”战略为指导,以建设现代都市型农业为目标,以“按照一条思路、坚持两个结合、树立三全理念”(即按照有限目标、重点突破、形成产业的思路;坚持信息技术、生物技术、工程技术有机结合,坚持研究开发、集成示范、推广应用相结合;树立“全要素、全系统、全过程”的三全理念)为宗旨,突破核心技术,研制关键标准,拓展规模应用,构建产业体系,力争使天津市农业物联网的应用处于全国领先水平,并为天津市全面发展农业物联网产业积累经验。

具体目标任务是集成示范物联网感知、传输、决策及应用相关技术和设备,实施农业物联网“一二三四五”工程,即构建1个天津农业物联网平台;重点建设不同专业、不同层次的农业物联网核心试验基地20个(推广示范200个);建立研究开发、集成示范、应用推广3种类型农业物联网展示窗口;探索产学研用创新、农业企业运作、合作组织示范和区域整体推进4种农业物联网应用模式;取得包括探索培育农业物联网应用标准、物联网产业研发和经营主体、技术服务队伍、物联网产业发展的协同体系和农业物联网应用天津模式在内的5个方面的成果。

3 天津市农业物联网区试工程取得初步成效

天津市农业物联网区试工程自2013年实施以来,遵循“科学规划、重点突破、行业应用、整体提升”原则,紧密围绕现代都市型农业发展需求,积极推进各项工作,取得了初步成效。

3.1 加强了组织机构建设与机制创新

在各级领导的关心和支持下,天津市农业物联网区试工程建设工作加强和创建推进机制,探索了一套行之有效的组织机制,保障了区试工程的高效开展。

2013年,农业部余欣荣副部长先后6次来津就农业物联网区试工程建设进行考察或座谈指导。春兰书记、兴国市长在2014年天津市农村工作会议上强调要把物联网技术与现代农业深度融合。东峰副书记和宏江副市长对农业物联网区试工程给予指导支持,多次做出重要批示。2013年9月,天津市政府与农业部、中国科学院就发挥各自优势,共同推进天津市农业物联网建设签定了合作框架协议,成立了由农业部、中科院有关司局和天津市有关委局组成的部市院共建领导小组及办公室,集成各方资源优势,建立了多部门联动机制,保障了区试工程的顺利实施。目前,各方面都把农业物联网作为农业现代化建设的重要抓手,领导高度重视的氛围已经形成。

3.2 构建了适合天津特点的农业物联网建设总体框架

在“按照一条思路、坚持两个结合、树立三全理念”思想指导下,编制了天津农业物联网区试工程实施方案,得到了农业部余欣荣副部长和有关专家领导的直接指导和肯定。在建设内容上开展“一个平台、三个工程、两个体系”建设,即建设一个天津农业物联网平台;开展农业生产经营物联网应用工程、农产品质量安全追溯工程、农产品电子商务示范工程3个工程建设;探索符合天津发展现代都市型农业需求的理论体系和标准体系两个体系建设。

3.3 研发了国际先进的天津农业物联网支撑平台

黄兴国市长在2014年天津市十六届人大二次会议上所做的《政府工作报告》中提出“高水平建设农业物联网综合应用平台”。天津市与中科院合作,建成了天津农业物联网平台。平台涵盖了农业生产、市场流通、农产品加工、农资农机服务等领域数据库17个,集成各类农业应用系统113个,实现了25个基地传感数据的在线采集和9个基地共17路视频接入。2013年9月24日,农业部组织汪懋华院士等9位专家对平台进行了评估,一致认为平台开发技术居于国际先进水平。

3.4 研究储备了一批农业物联网关键技术

天津市在农业网联网区试工程实施伊始,就明确了高标准、高起点的工作定位,注重应用技术的原始创新与集成创新。大力开展了针对环境、生命信息感知技术与设备的引进创新,重点中试和熟化动植物环境和生命信息传感器,重点开展了设施农业病虫害和水产主要病害特征信息提取技术和智能化控制技术研究。

3.5 开展了农业物联网技术应用典型示范

区试工程办公室组织相关部门对已有的50多个农业物联网相关试验点或基地进行了充分调研,系统掌握了天津市农业物联网建设的基本状况,明确了主要实施内容。建设了10个核心基地,核心试验面积704 hm2,进行了1 262栋节能温室、76.5万m2养殖水面示范应用,涉及设施蔬菜、种羊、种猪、海水鱼、淡水鱼、南美白对虾等种类。实施了农产品质量安全追溯系统建设,建立了电子生产档案、企业管理、质量监管和消费者查询组成的农产品质量安全综合监管平台。积极开展农产品电子商务示范工程建设,建设了农业电子商务支撑平台,开展了千余种名特优农产品的网上销售活动,探索了冷链宅配模式、线上线下模式、会员定制模式以及农超对接模式等农产品电子商务模式。

3.6 加强了标准建设与理论研究

天津市将农业物联网技术作为地方标准重点编制计划,分步骤制定、完善一系列的天津市现代农业地方标准并组织实施。“天津市现代都市型农业物联网产业发展规划与对策研究”列入2013年天津市科技发展战略计划项目,组织种植业、畜牧、水产、农机4个行业管理部门分别制定了行业物联网应用规划,正在抓紧制定天津市农业物联网产业发展规划,为加快培育和壮大农业物联网产业提供理论依据。

4 天津市农业物联网区试工程的重点工作

天津市农业物联网试验区的工作取得了一定进展,但是,我们在平台内容、功能和运行机制上还需不断充实完善,在农业物联网技术应用上还需从人力和资金上加大投入。下一步工作任务更加艰巨,我们要全面推进农业物联网区试工程建设,重点抓好以下6个方面的工作。

4.1 加强核心基地建设,探索应用模式

对已建设的10个核心试验基地应用加强指导服务,同时,按照天津市农业物联网区试工程实施方案,筛选建设一批新的核心试验基地。加大推动武清区、西青区整体推进模式的建设,扩大农业物联网试验基地和应用点,不断探索天津市农业物联网技术应用模式。

4.2 强化平台应用功能,发挥引领作用

紧紧围绕平台应用建设,在技术上重点完善平台数据接口、在线视频、数据传输和接入接口规范标准;在应用上加快行业子平台应用系统研发进程,开发“农业农村基层基础数据信息管理系统”、“天津动物及产品外埠进津道口监管信息系统”、“奶牛良种繁育管理系统”和“农业农村经济管理基础数据挖掘”,同时,为企业、基地应用提供定制服务支持,鼓励更多的企业入驻平台,不断丰富平台内容。在保障上尽快出台平台运行管理办法,规范平台安全管理机制,保障平台安全畅通,引领农业物联网产业发展。

4.3 建设质量追溯系统,做好支撑服务

按照市委、市政府关于农产品质量安全重点工作要求,结合农业物联网区试工程建设任务,以放心菜追溯系统、放心水产品追溯系统和畜产品外埠进津道口监管信息系统建设为切入点,构建农产品质量安全电子化管理和信息化追溯系统,为确保农产品质量安全做好支撑服务。

4.4 积极开展电子商务,促进产销衔接

开展农产品电子商务示范工程建设,完善天津市农产品电商平台功能,组织农民专业合作、休闲农业和涉农企业开展网上销售。选择3~5家农产品电商企业进行示范,探索建立线上线下、会员定制、冷链宅配和农超对接等农产品电子商务模式,促进农产品销售。

4.5 加强理论人才建设,促进持续发展

按照总体目标任务,加强农业物联网理论研究,组织编制和修订10个农业物联网标准,逐步完善农业物联网标准体系。积极筹建农业物联网应用研发中心,汇集大专院校、科研院所的物联网、云计算、大数据研发技术人才。在已有工作基础上,完成天津市农业物联网三年整体规划任务,推动农业物联网产业健康持续发展。

4.6 加大宣传培训力度,提高应用水平

充分利用网络、手机短信、信息终端、电视、刊物和媒体等多种形式,加强农业物联网区试工程的宣传和培训,对平台应用、标准编制和基地应用人员开展物联网技术应用培训。继续做好农业物联网区试工程建设工作简报的编发,全面提高农业物联网技术应用水平。

参考文献:

[1] 李道亮.农业物联网导论[M].北京:科学出版社,2012.

[2] 余欣荣. 物联网――改变农业、农民、农村的新力量[M].北京:时代出版传媒股份有限公司安徽科学技术出版社,2012.

[3] 唐珂.国外农业物联网技术发展及对我国的启示[J].中国科学院院刊,2013(6):700-707.

[4] 毛科军,官宏义.天津市农业物联网区域试验工程的实践[J]. 中国科学院院刊, 2013,28(6):693-699.

物联网工程特点例9

中图分类号:G642.0 文献标识码:A 文章编号:2095-1302(2016)04-0-03

0 引 言

物联网的概念由美国麻省理工学院的Kevin Ash-ton教授于1991年首次提出,2005年在突尼斯举行的信息社会世界峰会(WSIS)上进一步确定了物联网的定义和范围,自此在美国、欧盟、日本、韩国和中国掀起一次新的信息发展浪潮[1]。物联网被认为是继计算机、互联网之后的第三次信息时代大革命,物联网作为一项战略性新兴信息产业,越来越多的企业把目光投向先进的物联网技术。

国家把物联网作为重点发展的战略性新兴产业之一,物联网的发展离不开人才的需要。从2010年起,在高校设立了物联网工程本科专业,到2015年全国共有340多所高校设立,已成为一个规模较大的本科专业[2]。物联网工程专业肩负了高层次人才的培养使命,但其高度综合交叉的专业特征决定了专业人才培养具有挑战性的特点,专业建设需要综合考虑IT技术发展、现实需求及已有基础等多个因素,以建立清晰的预期目标。但是各个学校设立专业的学科来源和基础各不相同,有电子科学与技术的,有通信工程的,有计算机科学与技术等,同时也说明物联网自身的学科体系还没建立起来。

一般地,任何新出现的专业学科都离不开相关成熟学科的支撑,通过学科交叉及其知识集成构成新专业新学科[3]。作为学科交叉极强的物联网工程新兴专业,如何构建其科学合理的课程体系成为该专业建设面临的首要课题[4]。因此,本文从物联网产业与技术体系的构成进行剖析,结合本校实际情况,分析其学科交叉内涵,从中抽取相应的支撑课程构建物联网工程专业的课程体系,为制定符合规范的培养计划奠定基础。

1 物联网产业与技术体系剖析

物联网是近几年出现的信息产业发展战略的新兴行业,目前还没形成体系完备的行业规模,处于发展初期。但受各国战略引领和市场推动,全球物联网应用呈现加速发展态势,物联网所带动的新型信息化与传统领域走向深度融合,物联网对行业和市场所带来的冲击与影响已经广受关注。物联网行业表现出以下两个基本特征:

(1)纳入物联网行业的产业庞杂,面广量大。涉及到芯片 (传感器、RFID、无线通信模块等)、终端设备(PC机、TV、手机等)、网络设备、系统集成、软件与应用、网络服务商(移动、联通等)、运营及服务提供商等。

(2)带动物联网应用的领域多、规模大。有智能电网、智能交通、智能物流、智能家居、环境与安全检测、工业智能制造、医疗健康、精细农牧业、金融与服务业、国防军事十大重点领域。

目前,国内总共有超过2 000家相关物联网公司或者研究机构成立。其中,研究机构以研究设计、示范引导应用为主业,许多省市、行业都成立了一些研究机构,一些知名企业如华为、格力电器、联想、海尔、移动、联通等也将物联网作为新的增长点。国外主要集中在美、欧、日、韩等少数国家,IBM、英特尔、西门子、霍尼韦尔等大牌公司也在进军物联网产业。企业对从事物联网人才的要求主要有重点发展物联网技术,从事物联网相关产品的研发、设计和制造;大力培育物联网产业,在传统产业中通过物联网技术促进产品智能化水平,提高产品的市场竞争力;在新兴信息产业中,创新开发适应物联网市场需求的智能化产品,开拓新产品;全力推广物联网应用,在一些应用领域推动物联网技术的融合,带动物联网技术的应用,提高智慧化水平;努力搭建物联网平台,在网络平台嵌入物联网服务功能,拓展新业务。

由于物联网工程专业是新建立的,所以其知识结构和课程的学科体系还没有独立建立起来。但从技术和产业角度来看,其技术体系结构已经基本确定下来,物联网系统的构成很长,其体系构架大致可分为感知层、网络层、应用层三个层面,每个层面又涉及诸多细分领域[5],图1所示为物联网技术的体系构架示意图。

感知层的功能主要是识别与获取信息,负责采集物理世界中发生的物理事件和数据,实现外部世界信息的感知和识别。包括传统的无线传感器网络、全球定位系统、射频识别、条码识读器等。这一层主要涉及两大类关键技术:传感技术和标识技术。传感器网络的感知主要通过各种类型的传感器对物体的物质属性(如温度、湿度、压力等)、环境状态、行为态势等信息进行大规模、分布式的信息获取与状态识别,它可用于环境监测、远程医疗、智能家居等领域。标识技术通过给每个物体分配一个唯一的识别编码,实现物联网中任何物体的互联。感知层的主要技术方向为新型传感器及其感知节点的研发技术。实现感知节点中的感知单元、处理单元、传输单元和电源单元的高度集成、高度智能,结合节点节能技术,数据融合技术,开发新结构、新原理、新工艺的传感器技术。

网络层主要是完成感知信息高可靠性、高安全性的传送和处理。从具体实现的角度,本层由下而上又分为接入网、核心网和业务网三层。

(1)接入网:主要完成各类设备的网络接入,强调各类接入方式,比如现有的蜂窝移动通信网、无线局域/城域网、卫星通信网、各类有线网络等。

(2)核心网:主要完成信息的远距离传输,目前依靠现有的互联网、电信网或电视网。随着三网融合的推进,核心网将朝全IP网络发展。

(3)业务网:是实现物联网业务能力和运营支撑能力的核心组成部分。

网络层的主要技术方向是感知节点组网与协同处理技术,多应用监测区域下的感知节点通信与组网技术,异构网融合技术,网络管理与安全技术。

应用层主要利用经过分析处理的感知数据,将物联网技术与个人、家庭和行业信息化需求相结合,可向用户提供丰富的服务内容,大大提高生产和生活的智能化程度,应用前景十分广阔。其应用可分为监控型(物流监控、污染监控、灾害监控)、查询型(智能检索、远程抄表)、控制型(智能交通、智能家居、路灯控制、远程医疗、绿色农业)、扫描型(手机钱包、ETC)等。应用层的主要技术方向是服务用户的应用软件及系统集成技术。满足用户的操作系统技术,存储和处理大数据的数据库技术、数据挖掘技术,适应物联网数据处理与使用的中间件软件技术,物联网系统设计与实现技术等。

由此可知,广义传感器在监测区域获取和采集各种信息后转化为数据形式,通过数据传输协议构成了从感知层、网络层到应用层的“数据流”。与物联网三层技术结构对应的知识结构支撑学科分别是电子信息类(电子科学与技术、仪器科学与技术等)、通信类(通信工程等)和计算机类(计算机科学与技术、软件工程、网络工程等)。因此,在制定物联网工程专业的人才培养计划时,需要考虑以下两个问题:

(1)物联网工程专业尚未建立起自身的学科体系,需要在多学科支撑下,逐步从各学科体系中收取相关内容,在工程实践中不断融合,才可形成自身的学科体系。因此制定计划时,需要从电子信息类、通信类和计算机类三大学科中提取与物联网直接相关的内容,确定主干和核心课程;

(2)物联网技术涉及的知识链较长、内容繁多,在大学4年中,很难做到“面面俱到、样样学到”。同时,如果所有物联网知识点都涉及的话,也会出现“样样了解样样松”的问题,无法做到“扎实掌握”的目的。而且在现代企业实际工作中,都是团队合作的模式,也不需要样样松的“全才式”毕业生。所以制定计划时,各校可以依据各自的基础,选择一部分课程,达到掌握程度;另一部分课程,达到了解程度即可。

从物联网产业群可知,其产业不仅长,而且庞大,将是下一个万亿级规模的产业。与之对应的人才能力要求也会因企业不同而各有不同,而且4年的大学教育也难以覆盖其全部内涵。因此,在物联网产业中,不同的岗位对毕业生的要求不同。

各学校应结合各自的条件和基础,制定出具有自身特色和自我优势的培养计划,以培养工程师工程设计和技术开发的能力为出发点,构筑工程师必备的知识体系、能力结构,重点加强工程技术等工程科学基础课程、信息大类专业基础课程、物联网专业技术课程群等工程应用类课程。实现相同专业的错位培养,满足物联网产业对各类人才的需求。

2 相关学科对物联网知识构建的支撑作用

虽然物联网工程专业是新出现的电子信息领域专业,可以认为是一个数据流过程,但本专业也是在其相关学科的技术积累集成而形成的。在物联网产生和发展的过程中,与之密切相关的支撑学科主要有仪器科学与技术、信息与通信工程和计算机科学与技术,从中抽取与物联网有关的知识点分别支撑着物联网技术体系的感知层、网络层和应用层。

从仪器科学与技术学科抽取“电子技术”、“微机原理”、“信号与系统”、“测控电路”、“传感技术”、“计算机控制技术与系统”、“数字信号分析与处理”、“误差理论与数据处理”等课程的部分内容,提供智能感知和控制仪器的知识和能力,解决物联网数据“测的准”的问题。从信息与通信工程学科抽取 “通信电子线路”、“通信原理”、“计算机通信网络”等课程的部分内容,提供数据接入、传输和下载的主干网(如互联网)的知识和能力,解决物联网数据“传的远”的问题。从计算机科学与技术学科抽取“计算机C语言”、“数据结构”、“计算机组成原理”、“软件工程”、“操作系统”、“算法设计与分析”、“Java语言”、“Linux系统应用”、“数据库技术与应用”等课程的部分内容,提供数据应用软硬件平台与数据算法的知识和能力,解决物联网数据“用的好”的问题。

由上述分析可知,3个支撑学科在构成物联网的三层技术结构的知识内容时,各层之间的关联性知识点还没有考虑进去,难以集成在一起。因此,必须结合与物联网有关的当今新出现的先进技术,在感知层与网络层之间构建无线通信、区域组网、融合、网关协议等知识,在网络层与应用层之间构建异构网络互联、数据挖掘、移动操作系统、物联网系统设计、应用管理等知识。

3 对课程体系构建的思考

综上所述,物联网工程专业的课程体系与产业对物联网技术的需求、三层物联网技术架构及支撑学科的作用是一致的。那么,如何解决在四年的大学本科教育活动中,既要让学生掌握专业知识,又让其知识体系符合认证标准呢?本文认为需要从以下两点考虑:

(1)物联网的最终目标是应用数据来提高社会的智慧信息化水平。因此可以认为,在物联网三层技术体系中,感知层技术是数据提供者,是专业建设的基础;应用层技术是数据的应用者,是专业建设的引领和推动者;这两层是专业建设的重点。

(2)网络层技术是数据通信的传输通道,可以认为网络层在专业建设中起桥梁作用,特别是核心网络中通信设备专用的、协议软件固化好的,因此网络层的知识了解即可。

综上所述,该学科应重点掌握物联网数据流中的数据采集与控制、数据的区域(短距离)传输与通信、数据的接入与异构互联、数据的存储与建仓、数据的计算、挖掘与应用等知识,基本掌握数据的公用网络传输、通信与管理知识等。所以,专业合理的定位为哑铃式线性课程结构,即重点掌握物联网两端的感知层和应用层知识,基本了解中段的网络层知识。图2所示为本文构建的课程体系。

从图2可见,该课程体系涵盖了物联网知识点,做到了与仪器科学与技术、信息与通信工程两大支撑学科的紧密融合,与计算机科学与技术支撑学科的深度交叉,突出了物联网“数据测量的准确”、“数据传送的遥远”、“数据应用”的专业能力和工程素养。

4 结 语

本文剖析了物联网产业对技术的要求,探讨了其体系构架的感知层、网络层、应用层三个层面的技术内容。分析了与物联网工程密切相关的仪器科学与技术、信息与通信工程和计算机科学与技术的支撑学科作用,从中与物联网有关的知识点分别支撑着物联网技术体系的感知层、网络层和应用层,为构建规范培养计划的课程体系奠定基础。

参考文献

[1]Kevin Ashton.That ‘Internet of Things’ hing In the real world, things matter more than ideas[J].RFID Journal, 2009(6).

[2]张敬伟,张青,张会兵,等.物联网工程专业建设和人才培养模式探索[J].中国电力教育,2014(32):111-112.

物联网工程特点例10

中图分类号:TP391.44-4

进入二十一世纪,随着互联网技术的成熟和广泛使用,全球进入了高度信息化的时代,基于计算机技术,利用通信网络拉近了人们之间的距离,实现了人与人之间的互连。但是,人类对自然世界的探索和征服并没有停歇,对周围事物的自动识别、信息获取、定位追踪、远程控制等智能化的要求越发突出,人与物、物与物的相连需求摆在我们面前。使用现有成熟的传感器技术、射频识别技术、无线传感网、通信技术等信息化手段,按照一定的协议方式,可以实现物品与互联网的连接,满足人们对于人与物、物与物相连的需求,所以在2005年信息社会世界峰会上,国际电信联盟首次提出了物联网的概念[1]。此后,物联网被认为是继计算机、互联网后的又一次信息产业革命,世界各国纷纷加快布局物联网技术的研发和应用,并提升为国家发展战略目标,分别提出智慧地球、感知中国、u-Korea等国家产业发展规划。

我国在2009年把物联网列为国家新兴战略产业,十一届全国人大三次会议的政府工作报告中,强调要加快物联网研发和应用[2]。2010年初,教育部号召我国高校开设物联网专业。高等职业院校以培养物联网技术的应用型人才为目标,大量的物联网相关专业,近几年在高等职业院校相继开设,将为我国物联网产业链提供生产和应用的高素质人才,为众多产业的发展和升级输送信息技能人才。物联网专业融合了电子、计算机、网络等多学科,其包含的技术复杂多样、应用领域广泛、需求各异,这就要求开设物联网专业的高等职业院校,结合自身优势和特点,充分调研本地区的产业现状,制定满足产业需求、定位准确人才培养方案,探索一条适合物联网应用技术专业发展的途径。

1 人才培养目标

确定物联网应用技术专业的人才培养目标,要建立在对物联网产业链广泛的调查研究基础上,结合本校的相关专业特点,明确人才培养职业面向和定位。以九江职业技术学院物联网应用技术专业建设为例,对国内的物联网行业进行调研,走进大型物联网技术相关企业新大陆、中软国际、中兴通讯等,了解行业的新动态、新技术、新应用,以及对物联网应用技术人才的岗位需求;学校具备江西省高职院校中领先的物联网相关专业,有国家示范性高职院校重点建设的电子技术专业,中央财政重点支持专业、江西省高校特色专业的软件技术专业,江西省高职高专示范专业的网络技术专业等;以物联网关键技术应用为专业教学核心,职业面向的主要就业岗位为物联网嵌入式开发工程师、应用系统开发工程师、物联网系统架构师、物联网系统维护工程师,也可以从事物联网产品咨询与销售顾问、应用系统项目经理等。所以高职院校物联网应用技术专业的人才培养目标应定位在,掌握物联网基本理论及关键技术,能够从事基于物联网相关技术的产品生产设计、项目软件开发、应用系统集成、维护维修、产品推广及营销等工作岗位的德智体美等全面发展的高素质技能型专门人才。

2 知识能力和岗位需求

根据物联网专业定位和教学侧重点不同,可以培养出擅长不同技能方向的多类型人才。在物联网产业链中可以划分为三个环节,分别是信息感知,网络传输,应用开发。

信息感知环节主要是识别物体,采集信息,要求掌握传感器技术,二维码、射频识别技术、嵌入式系统等知识,具备硬件电路的应用设计开发和维护能力,传感器、识别系统安装及调试能力,嵌入式设备应用开发能力,本环节主要是物联网的硬件系统部分,涉及物联网嵌入式系统技术人员、电子设备设计技术人员等岗位。

网络传输环节主要是信息传递和数据处理,要求掌握通信网、计算机网络技术、无线传感网络等知识,具备网络布线设计、无线组网安装与调试、通信设备维护等能力,涉及网络架设工程人员、计算机网络通信开发维护人员、无线传感网设计人员等岗位。

应用开发环节是实现物联网与众多应用领域的技术需求相结合,实现广泛智能化,要求掌握程序开发技术、数据库技术、系统测试技术等知识,具备高级语言程序设计能力,物联网应用系统设计能力,项目部署与设施、技术支持维护能力,涉及的工作岗位包括物联网软件开发技术人员、应用系统维护技术人员、物联网系统架构人员、物联网产品咨询与销售顾问。

高职院校培养物联网技术的应用型人才,由于物联网专业包含技术种类繁多,涉及应用的领域又特别广泛,如果教学中没有侧重点,教学的效果可想而知,培养的人才将会千人一面、如出一辙,知识多而不精,因此,要以本地区产业链中实际的岗位需求进行准确定位。要求高职院校在物联网行业协会、职业教育集团的指导下,加强与企业合作办学,采取订单式人才培养模式,培养出具有扎实的物联网基础理论,技术专精,定位准确的高技能人才,是适合物联网专业发展的重要途径。

3 课程体系构建

课程体系的是人才培养目标实现的依托,是高职院校物联网专业定位和特色具体体现。以九江职业技术学院课程体系为例,课程体系包括公共基础课程、专业课程、综合实践与实训课程、拓展课程;现阶段我国物联网产业特点是在硬件的基础上,利用软件进行各领域的应用系统开发,物联网软件开发是产业链中绝对重要的组成部分,是实现应用系统差异化和智能化的重要手段,市场潜力巨大,以学校自身特点结合物联网产业发展现状,确定以物联网关键技术为基础,以物联网应用系统开发维护为重点的教学模式,进行课程体系构建。同时,还要考虑本专业的职业面向,满足主要工作岗位的知识、能力需求,以及加大加强实践实训教学的比例,专业课程以企业实际产品、项目为引导,教学环境以校内实训基地和校外企业为主。专业课程和岗位关系如表一所示。

表1 专业课程与部分主要工作岗位关系表

物联网嵌入式系统工程师 物联网应用系统开发工程师 物联网系统维护工程师 物联网产品咨询与销售顾问

1 电路与电子技术 √ √

2 高级语言程序设计(C) √ √ √

3 物联网概论 √ √ √ √

4 单片机原理与接口技术 √ √

5 Java应用软件开发 √ √ √

6 物联网传感技术应用 √ √ √

7 嵌入式系统 √ √ √

8 实用网络技术 √ √

9 无线传感网技术 √ √ √ √

10 网络数据库技术 √

11 射频识别(RFID)技术 √ √ √ √

12 物联网安卓应用开发 √

13 物联网应用系统开发 √ √

14 物联网典型应用案例 √ √ √ √

综合实践与实训课程

1 程序设计课设(C) √ √

2 电子基本技能实习 √ √

3 办公软件应用实训 √ √ √ √

4 Java应用软件开发课设 √ √

5 单片机原理与接口课设 √ √

6 嵌入式系统实训 √ √ √

7 物联网安卓应用开发课设 √

8 顶岗实习 √ √ √ √

拓展课程

1 专业提升实训 √ √ √ √

2 IT职业素养 √ √ √ √

4 专业应用方向设置

2011年起,教育部、财政部启动了高等职业学校提升专业服务产业发展能力项目建设,在制定高职院校物联网专业的人才培养方案中,应要体现出对本区域产业发展的支持和服务。

物联网的专业方向设置体现了专业的特色,和对服务产业的定位。以江西省为例,通过对江西省产业的发展现状调查,结合环鄱阳湖生态经济圈建设,江西省将建设成中部地区重要的制造业中心、生态产业中心、生态旅游休闲胜地和现代物流基地[3]。江西省需要利用物联网技术加快对传统产业的改造和升级,在农业、工业、生态保护、交通物流等行业对智能化需求规模将是空前的,将需要大量物联网技术的应用型人才,进行各行业应用系统的设计研发、调试维护。高职院校的物联网专业要与行业和企业紧密结合,要为本地区产业的发展和升级提供定位准确的高技能人才,这样既满足了产业链的需要,又彻底解决了学生的就业问题。所以江西省的高职院校的物联网专业方向,应定位为智能农业方向、智能工业方向、环境保护方向、智能物流方向等。

例如物联网应用技术专业智能农业方向,在《物联网应用系统开发》、《物联网典型应用案例》、《顶岗实习》等课程或教学实践中,应加入农业智能化管理、灌溉技术、自然环境检测等知识,使学生在掌握物联网关键技术的同时,还具备一定的农业知识,增强了学生使用信息化手段服务农业产业的能力。

5 结束语

虽然物联网是国家新兴产业,还需要政策引导推广,但是其近几年的发展能力却是有目共睹的。根据2014年初的中国物联网大会上的数据,我国的物联网产业规模已超过6000亿元,在2015年有望接近万亿元规模[4],这比2011年工信部的预测2020年将达到万亿元规模,提前了整整五年。如此庞大的产业,对应用技能型人才的需求可想而知,高职院校肩负着对应用技能型人才培养的重任。研究与探索更加适合本校本地区物联网人才培养的路径和方法,为本地区物联网产业的发展提供优质的高素质人才,对促进物联网产业的健康快速发展和高职院校的物联网专业建设有着十分重要的意义。

参考文献:

[1]“物联网”概念解读[A].四川省通信学会2009年学术年会论文集[C].四川省通信学会,2009.12:27

[2]在十一届全国人大五次会议上作的政府工作报告[N].人民日报,2012-03-06,2

[3]江西省社会科学院课题组.建设环鄱阳湖生态经济区的构想[J].当代江西,2008(05):11-13.

[4]2015物联网有望接近万亿元规模[EB].中国投资咨询网,2014-04-04

物联网工程特点例11

中图分类号:F204 文献标识码:A 文章编号:2095-1302(2016)06-00-04

0 引 言

迄今为止,人类社会已经经历过三次工业革命。第一次工业革命即“工业1.0”,发生在18世纪末,以蒸汽机的发明和使用为标志,使手工生产转向机器生产。第二次工业革命即“工业2.0”发生在19世纪70年代,以电气技术的发明和使用为标志,使机器生产转向大规模流水线生产。第三次工业革命即“工业3.0”发生在20世纪70年代,以信息技术的发明和使用为标志,使大规模流水线生产转向定制化规模生产和服务型制造。先后发生的三次工业革命都对世界工业布局和经济格局产生了巨大变化。

第三次工业革命即“工业3.0”以来,传统工业技术在制造业中一直占据着主导地位,并支撑着该产业的发展。随着移动互联网、云计算、大数据、物联网等新一代信息技术的迅猛发展,生产制造领域已经具备收集、传输、处理大数据的高级能力,制造业形成工业物联网,新一轮工业革命即“工业4.0”正在发生。

“工业4.0”必将重构世界工业布局和经济格局,必将给世界各国带来不同的挑战和机遇。为应对新一轮工业革命带来的挑战,欧美发达国家都在积极推行“再工业化”战略,企图在技术、产业方面继续领先优势,抢占制造业高端[1]。我国面对来自欧美发达国家和发展中国家的“前后夹击”,国务院在2015年5月8日及时印发“中国制造2025”,作为我国实施制造强国战略第一个十年的行动纲领。并将加快推动新一代信息技术与制造技术融合发展,作为“中国制造2025”的主攻方向[2]。那么,物联网作为继互联网之后人类信息产业革命的第三次浪潮,怎样通过“物联网+中国制造2025”加快“中国制造2025”的实施进程呢?

1 物联网的体系结构与特点

经过十多年的发展,物联网体系结构分为感知层、传输层和应用层已经形成共识[3-7]。感知层包括电子标签(EPC)、无线识别解读仪(RFID)、条形码、二维码、传感器、WiFi等,主要功能是感知物体、获取数据、采集信息,主要应用传感技术、检测技术、短距离传输技术等,主要设备是电子标签(EPC)和无线识别解读仪(RFID);感知层位于物联网体系结构的最底层,是物联网发展与应用的基础。传输层包括互联网、移动网、局域网等,主要功能是对接收到的感知信息进行远程传送,实现信息的交互与共享,并进行有效处理,物联网传输层综合应用IPv6、2G/3G/4G等通信技术,实现无线与有线的结合、感知网与通讯网的结合;传输层面对物联网海量、实时信息的传输要求时,很容易出现网络拥塞、拒绝服务的现象,如果传输层不采取网络接入控制措施,就很可能被非法接入,从而造成传输层负担加重或传输错误信息[8-10],传输层是物联网安全威胁的主要来源之一。应用层是与行业需求相结合而生成的,用以实现智能化应用的层次,应用层通过应用程序对数据信息进行处理,实现不同行业、不同系统之间的信息共享、信息协同、信息管理、信息应用,应用层对物联网信息的应用主要通过应用程序和终端设备实现。

物联网作为人类信息产业的第三次革命浪潮,同互联网相比,具有即时性、非接触性、可追溯性三个突出特征,物联网的本质特征正在颠覆传统的生产方式,对生产方式产生了突破性的变革。在即时性方面,物联网将互联网时代的人机二元互动发展到人机物三元互动,实现了信息使用者与信息源之间的即时互动,是一场对信息传递时间的革命。在非接触性方面,物联网通过各种传感器将接触传递信息发展到非接触传递信息,对信息传递空间是一场革命。在可追溯性方面,大数据、云计算等的广泛应用,使信息使用者不但能够看到信息源传出信息的结果,还能够看到信息形成的整个过程,是一场对信息真实性的革命。随着物联网应用软件、硬件的逐渐成熟,即插即用、即加即用等技术将使物联网的本质特征在各行各业实现井喷式应用。如南京讯晶科技公司的GAIA已经在物联网世界构建一个“安卓”平台,解决了各种物联网系统的兼容性问题。在不远的将来,人们应用物联网就会像今天的互联网一样,只需一个接口、一条线,任何个人、机构都可以实现轻松上网。

2 制造模式发展趋势与“中国制造2025”主攻方向

2.1 制造模式发展趋势

世界已经发生和正在发生的四次工业革命,主要出现过手工制造、机器制造、大规模流水线制造、定制化规模制造与服务型制造、智能制造五种制造模式[11-15],结构如图1所示。通过梳理五种制造模式发展规律,可以判断未来制造模式的发展趋势。

在工业革命以前,人类社会靠手工劳动,属于手工制造模式阶段,人们靠手工作用于劳动对象,人体与劳动对象在物理和信息方面都是分离的。由于不存在可以帮助人们工作的外力,人在生产过程中管理的重点是劳动对象。

到工业1.0时期,机器代替了人的部分手工劳动,属于机器制造模式阶段。人们控制机器,借助机器作用于劳动对象,人体与机器、劳动对象之间,彼此是分离的。由于机器作为中介物,可以帮助人们改造和作用于劳动对象,因此在生产过程中管理的重点是机器。

到工业2.0时期,大规模流水线机器代替了人的手工劳动,属于大规模流水线制造模式阶段。人们控制大规模流水线机器,借助大规模流水线机器作用于劳动对象,人体与大规模流水线机器、劳动对象之间,彼此是分离的。大规模流水线机器作为人们改造自然的工具,提高了人类劳动的效率,是人们生产过程中的管理重点。

到工业3.0时期,生产力飞速发展,使得整个社会的物资日渐丰富,市场由卖方市场逐渐转变为买方市场,市场的权力逐渐由厂商转移向消费者,生产模式进化到定制化制造和服务型制造阶段。计算机、互联网等信息技术的飞速发展和广泛应用,使机器可以代替人脑的一部分劳动。人体与机器、劳动对象之间开始实现部分信息链接,人们在生产过程中管理的重点是实现部分信息化的机器。

到工业4.0时期,移动网、物联网、大数据、云计算等新一代信息技术迅速发展,企业可以非接触采集、分析、应用来自用户、生产过程、供应商、竞争企业等方面的信息,对生产进行智能化管理,生产模式进化到智能制造模式阶段。人们借助物联网、移动网、大数据、云计算等技术,可以实现人机物协同制造,人体、机器、劳动对象由彼此分离状态发展到人体、机器、劳动对象等协同制造。新一代信息技术不但打破了原来的产业链分工格局,而且正在逐渐改变产业链不同环节的利润占比。人们在生产过程中管理的重点开始由实物转向信息。

通过对以上五种制造模式的演变规律进行分析发现,人机物协同制造、工业化与信息化深度融合是制造模式发展的必然趋势。智能化、信息化是当前制造模式管理的重点。

2.2 “中国制造2025”主攻方向

2010年,我国制造业增加值以23 742亿美元超过美国22 063亿美元,成为世界制造大国。但由于自主创新能力、产品质量、资源利用效率等方面的问题,我国还不是一个制造强国。同世界制造强国美国、德国、日本、韩国等相比,还有一定的差距。“中国制造2025”作为我国制造强国战略的第一个十年行动纲领,其发展路径和主攻方向具有自身的特点。

美国、德国、日本等制造业发达国家的工业化是在先后经过工业1.0、工业2.0、工业3.0后,才开始向工业4.0迈进。世界制造发达国家的工业化进程所走的路径是“串联式”路径。由于历史原因,中国与前两次工业革命失之交臂。虽然新中国建立后在工业化方面不懈努力、紧追慢赶,但目前基本上还处于工业2.0后期。面对移动网、物联网、云计算、大数据等新一代信息技术诱发的第四次工业革命,即工业4.0,中国不可能走美国等世界制造发达国家曾经走过的工业化路径,中国只能工业2.0、3.0、4.0同步发展,走“并联式”发展路径,才能抓住第四次工业革命这次历史机遇,缩短工业化进程,通过“弯道超车”赶上或超过世界制造发达国家。

德国“工业4.0”战略的本质是以机械化、自动化、信息化为基础,建立智能化的新型产业模式与产业结构[16-19]。实现工业化与新一代信息化深度融合,既是工业4.0的重点,也是“中国制造2025”的主攻方向。

3 “物联网+中国制造2025”的加法

物联网的本质特点主要体现在即时性、非接触性、可追溯性等方面。根据物联网的本质特点,“物联网+中国制造2025”主要有“可靠感知+中国制造”、“即时传输+中国制造”、“可信应用+中国制造”等加法[20-23]。

3.1 “可靠感知+中国制造”

在互联网时代,由于与消费者直接见面的是产品,产品制造过程的信息曾经长时间被认为是制造企业内部的事情,与消费者毫不相干。即便偶有产品制造环节的信息,也是关于产品制造的历史信息,并不能即时反映产品制造的现状,不能对消费者的消费行为产生即时指导作用,产品制造过程的信息宝藏长期得不到开发利用。物联网的出现,将制造过程的信息由互联网时代的人、机、物分离发展到人、机、物三元互动,是对制造信息的一场革命。

制造企业在制造过程中涉及的对象很多,整个制造流程包括物料、设备、人员、产品、生产过程等内容。在互联网时代,企业制造过程中的物料、设备、人员、产品、生产过程等处于彼此分离的状态,这种分离状态限制了企业对制造过程的管理,企业生产作业过程、产品质量跟踪、生产现场管理、个性化柔性生产、设备资产管理等活动无法即时完成,大大降低了生产效率。

物联网具有即时感知的本质特点。利用物联网即时感知的特点,在制造全流程中设置各种类型的高性能EPC标签和传感器,通过RFID技术实现对快速流动的物料、人员、产品等的全流程进行实时识别、跟踪与定位,对生产过程中的加工参数、设备、环境等非确定性过程进行实时感知与动态跟踪。通过多节点协同感知与调度优化机制,实现对制造过程信息的可靠感知。

各种高性能EPC标签、RFID将制造过程中的生产作业过程、产品质量跟踪、生产现场管理、个性化柔性生产、设备资产管理等活动有机联系起来,将制造过程中处于分散状态的物料、设备、人员、产品等有机联系起来,形成制造物联网。制造物联网将企业制造过程全部纳入企业制造信息感知系统,可以为企业智能制造以后环节的信息管理奠定数据基础,是制造业与现代信息产业深度融合的结果。制造物联网实现企业制造过程的即时化、可视化,加速“中国制造2025”实施进程,促进制造业转型。

目前,中国与世界制造强国美国、德国、日本、韩国之间的差距主要体现在高新技术的差异上。我国已经成为制造大国,制造环节蕴藏的海量信息既是一个宝藏,也是制约我国制造业继续发展的关键因素。“可靠感知+中国制造”实现消费者对制造过程的即时感知,有利于对制造环节海量信息的挖掘和有效利用。制造企业根据消费者的个性化定制需求将前端的研发交给消费者,将大大降低研发环节在制造产业链中的作用,为中国赶超世界制造强国创造技术机会。

3.2 “即时传输+中国制造”

传统工业经济条件下,制造企业制造环节的信息一致处于封闭状态,虽然制造现场存在工业总线、工业因特网、工业无线网,但厂商更关心人员是否在岗、物料在哪个存储区、产品所处工位等企业内部制造信息,上述信息对用户、供应商、竞争企业等市场主体是屏蔽的。制造过程的信息化现状严重制约了企业与用户、供应商、竞争企业等市场主体之间信息交互的速度,对企业生产效率和创新效率有很大影响。

即时性是物联网区别于互联网的重要特征之一,也是新一代信息技术区别于传统信息技术的重要特征之一。通过“即时传输+中国制造”,整合我国制造企业产品制造过程中的信息,实现产品制造信息的即时化、市场化、社会化,有利于我国制造业实现与新一代信息技术的深度融合,促进我国制造模式创新。

制造过程的信息源比较复杂,信息传输受到工业电磁、金属介质等环境影响,实现我国制造信息的即时传输,需要将工业现场总线、工业因特网、工业无线网等各类网络有机整合,形成互联互通的异构网络;需要大尺度多跳技术,使各类传输网能够覆盖所有制造车间;需要应用动态变化拓扑技术,解决信道条件不稳定、节点移动性强等问题。

3.3 “可信应用+中国制造”

企业产品创新是一个过程。在产品创新过程中,营销环节、研发环节、制造环节之间密不可分。制造环节物联网化可以有效促进研发环节物联网化、营销环节物联网化,进而促进企业整个创新过程的物联网化。只有我国整个产品创新过程实现了物联网化,才能真正实现我国制造业与新一代信息技术的深度融合,并利用人类社会信息革命第三次浪潮带来的机遇,实现弯道超车,从世界制造国家的第三阵营跃升到第二阵营,并经过艰苦努力最终跃升到第一阵营。

“可信应用+中国制造”是一个持续过程。根据我国制造强国战略目标,“可信应用+中国制造”需要经过“可信应用+中国制造2025”、“可信应用+中国制造2035”、“可信应用+中国制造2045”三个阶段。“中国制造2025”的目标是:到2025年,我国迈入制造强国行列。“可信应用+中国制造2025”主要通过制造物联网的构建和推广,实现制造业的数字化、网络化、智能化,并在重点行业实现单位工业增加值能耗、物耗、污染物排放明显降低。通过重点企业制造环节与物联网的深度融合,使我国的制造物联网迈入世界强国之列。同时,通过营销物联网的构建和推广,在重点企业实现新产品营销物联网化;通过研发物联网的构建和推广,在重点企业实现新产品研发物联网化。

“中国制造2035”的目标是:到2035年,我国制造业整体达到世界制造强国阵营中等水平。“可信应用+中国制造2035”主要通过创新物联网在重点领域取得重大突破,实现我国制造业整体竞争力明显增强的目标,并使我国的优势制造业在全球范围形成创新引领能力。

“中国制造2045”的目标是:到2045年,我国制造大国的地位更加巩固,综合实力进入世界制造强国前列。“可信应用+中国制造2045”主要通过创新物联网在主要领域具有的创新引领能力和明显竞争优势,建成全球领先的技术体系和产业体系。

企业营销环节面临数量庞大、背景千差万别的用户,企业研发环节更是企业产品创新过程的关键。所以,无论制造信息向用户传输,还是制造信息向研发人员传输,都存在数据隐私保护技术问题。为了保证制造信息在营销和研发应用中的安全,需要在现有CPS隐私保护技术的基础上,综合利用用户匿名与安全多方计算两种技术,向制造信息使用者提供正确、安全、可靠的信息。

4 结 语

物联网作为人类社会信息革命的第三次浪潮,体系结构包括感知层、传输层、应用层,具有即时性、非接触性、可追溯性的本质特点。信息产业的飞速发展,正在颠覆传统制造模式,人机物协同制造,工业化与信息化深度融合,是制造模式发展的必然趋势。针对制造业发展的必然趋势,“中国制造2025”作为我国实施制造强国战略的第一个十年行动纲领,将制造业与新一代信息技术深度结合作为主攻方向。“物联网+中国制造2025”是实现我国制造业与新一代信息技术深度结合的具体表现,“物联网+中国制造2025”主要通过“可靠感知+中国制造”、“即时传输+中国制造”、“可信应用+中国制造”等方式实现。

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