發布時間:2023-10-08 17:37:15
序言:作為思想的載體和知識的探索者,寫作是一種獨特的藝術,我們為您準備了不同風格的5篇物聯網應用技術方向,期待它們能激發您的靈感。
關鍵詞:溫室;設施農業;物聯網;應用研究
中圖分類號:TP393 文獻標識碼:A DOI 編碼:10.3969/j.issn.1006-6500.2015.04.011
Application and Research Direction of the Internet of Things on Facility Agriculture
JIA Bao-hong, QIAN Chun-yang, SONG Zhi-wen, WANG Jian-chun, LYV Xiong-jie, LI Feng-ju, LIU Shao-wei
(Information Institute of Tianjin Academy of Agricultural Sciences, Tianjin 300192, China)
Abstract:This paper preliminary discusses the current main restricting the further development of agriculture IOT bottleneck problem, put forward the applied research lacks is the key factor. Facility agriculture IOT application research to combine the production practice and future development trends, mainly in five aspects, including the data accumulation and analysis, research suitable application model, development for making a fool of Internet management system, study agriculture IOT application standards, strengthen the monitoring and research on crop physiological and ecological information.
Key words: greenhouse; facility agriculture; internet of things; application and research
農業物聯網是物聯網技術在農業生產、經營、管理和服務中的具體應用。它利用各類感知設備,采集農業生產、農產品流通以及動植物本體的相關信息,通過無線傳感器網絡、移動通信無線網和互聯網傳輸,最后通過智能化操作終端,實現農業產前、產中、產后的過程監控、科學決策和實時服務[1]。
近年來,隨著物聯網技術的不斷發展,其應用已經涉及水產養殖與畜牧業、種植業、農產品加工、運輸與流通等農業領域。由于設施農業是在人為可控環境保護設施下的農業生產,更有利于物聯網技術助力設施農業實現精準高效,因此設施農業物聯網技術的推廣應用成效最為顯著,前景十分廣闊。
1 物聯網技術應用于設施農業的歷史及現狀
發達國家設施農業物聯網發展較快,20世紀后期就已經有基于網絡化、分布式的溫室環境控制系統研發的報道,這與他們先進的生產管理水平密切相關。英國研發出用于儲藏室或花園溫室的入侵警報系統和霜凍系統、通風加熱控制系統、遠程無線灑水系統等系列無線設備;日本研究開發出“Open Plannet,OP”雙向遠程監控系統,利用基于以太網的嵌入式網絡技術實現了溫室環境和視頻的實時動態監控[2]。荷蘭向花卉培育者提供植物生長控制系統,可以實現復雜環境下溫室植物的個性化追蹤管理。在美國,20%的精細農業都應用感知技術,在農業生產信息獲取、生產管理、輔助決策、智能實施中發揮了關鍵作用。美國加州研發出的“草莓培育物聯網系統”能夠實時監測植物的生長狀況,根據土壤和環境空氣的動態變化,自動啟動施肥澆水或溫度調節等智能設施。近年來,隨著一些發達國家大面積推廣精細化、自動化的農業生產技術,對農作物的生長環境進行監測,并針對作物生長需要進行生長環境、農業機械的自動控制,使得物聯網技術可以無縫接入,應用環境較為完善[3]。著名的系統有英國開發的農業管理與決策選擇系統、美國的作物決策管理系統等[1]。有此作保證才能真正實現農業生產管理的智能決策與控制。這其中,歐美發達國家尤其值得我們學習的是農業知識處理與應用系統開發方面,他們通過集成大量知識和農業生產流通第一線數據,來為品種選擇、土壤營養診斷、水肥管理、病蟲害診斷、農產品加工、流通等農業生產全過程提供信息化服務。
我國物聯網的研究幾乎與國外發達國家同步進行,在農業上的研究應用領域也較為廣泛。2011 年,農業部了《全國農業農村信息化發展“十二五”規劃》,包括北京市設施農業在內的三大國家級物聯網應用示范工程開始啟動, 2013年,上海、天津、安徽3個省市被農業部列為農業物聯網區域試點[4],我國農業物聯網發展駛入快車道。迄今全國已有8個?。▍^、市)(另外還有黑龍江、內蒙古、新疆)承擔的國家物聯網應用示范工程和農業物聯網區域試驗工程先后啟動實施,并取得了階段性成果,也帶動了各地農業物聯網的發展。
成績較為突出的如:北京市重點開展了農業物聯網在農業用水管理、環境調控、設施農業等方面的應用示范,開發了與農業技術結合的墑情監測系統,為政府決策、農戶技術指導、公眾消費和設施蔬菜生產管理提供了便利,實現了設施農業環境監測和農業用水精細管理[5]。江蘇省則開發了基于物聯網的智能農業管理平臺,側重對設施農業、豬舍生產環境進行監控,一定程度上實現了對農業設施的自動化管理,并逐漸開始進行規模推廣[6]。天津市建成了國際先進的農業物聯網平臺,實施了農業生產經營物聯網智能化控制與管理工程。應用種植業設施環境信息監測、智能化控制與管理等物聯網技術,建設了總面積逾667 hm2的核心試驗基地,開展了約1 000棟節能溫室的示范應用。此外,國內許多企業也加入到農業物聯網研發行列,如北京昆侖海岸傳感技術有限公司、大唐移動通信設備有限公司、上海順舟網絡科技有限公司等在開發產品的同時,還提出了設施農業物聯網體系解決方案來構建設施農業智能控制系統,以適應各種類型和不同規模的生產需要 [7]。
2 物聯網技術在設施農業應用的發展瓶頸
雖然農業物聯網技術在我國設施農業中的應用成效較為顯著,但農業物聯網是項復雜的工程,在我國總體上尚處于試驗階段,目前主要在示范型農業、科研溫室等系統中有所應用,距離大規模商業化應用還需要一定時間。促進農業物聯網蓬勃持續發展,必須面對制約其發展的瓶頸問題。目前,我國設施農業物聯網發展中的主要問題可以概括為以下3個方面。
一是優質農業專用傳感器的缺乏。農業部信息中心主任李昌健說:“目前我國農用傳感器種類不到世界的10%,國產化率低、缺乏市場規模效應。在覆蓋面、適用性等方面還有很大提升空間[4]。”而且,國內產農用傳感器良莠混雜,質量參差不齊,性能不夠穩定,使得監測數據不夠準確,又沒有權威的評價標準,因此農業生產者很難信賴物聯網設備。
二是資金投入大、回報周期長。農業物聯網基礎設施建設不僅一次性資金投入大,需要長期更新維護,而且回報周期長。目前,我國仍以小農戶分散經營為主,農業整體比較效益低下,對于普通農民來講,物聯網設備價格偏高[4],過于“高大上”,很難大面積推廣。只有規模經營或者高效種養殖業才更有利于物聯網技術的推廣應用。
三是應用研究缺乏,急需“接地氣”的生產應用參數及軟件產品研發。目前國內農業物聯網的市場需求仍然是以設備采購、網絡接入為主,在設施農業生產上還主要停留在監測與初步分析環節,沒有真正意義實現科學決策和智能控制,根本原因在于對數據分析及其生產應用的研究不夠重視。
綜合分析三方面問題,首先對于設備問題,我國的企業、科研機構普遍較為重視,相信隨著科技的迅猛發展,大批低成本、低功耗、性能好的各類農業傳感器很快會在市場上涌現。其次對于資金問題,當前還是政府投入引導為主,隨著設備成本的降低,政府補貼的實施(據報道,有關部門正在研究建立農業信息補貼制度,加快推動將農業物聯網相關產品和裝備納入農機購置補貼目錄[4]),將會引入電信運營商、企業、科研單位、高校等社會力量的加入,逐步形成政府引導、投資主體多元化、運行維護市場化的格局。因此,制約農業物聯網技術在我國推廣應用的最大瓶頸無疑是采集數據如何應用,物聯網如何為農業生產帶來實實在在的效益,即如何打破“拿上來一大堆數據,卻不知道干什么用”的窘況。重視“應用層”這個頂層設計,以應用為導向來做研發,是農業物聯網發展到今天必須引起重視的核心原則和目標。
3 設施農業物聯網技術應用研究方向
設施農業物聯網應用研究涉及的領域較為廣泛,確立研究方向要結合生產實際和未來發展趨勢,可以重點從5個方面研究入手。一是注重數據的積累與分析,通過分析各類型數據發現農業生產規律,建立設施作物水肥管理模型、病蟲害發生預警模型等,用于指導生產;二是研究成本低、效果佳、面向不同作物栽培的各種類型設施的應用模式,包括研究設施內網絡節點的布控、設備系統的集成等;三是開發適用于當地設施生產實際、擴展性好、操作簡便的物聯網管理軟件,結合專家模型的嵌入,成為農民身邊的技術管家;四是以農業物聯網技術應用研究為基礎,制訂操作性強的農業物聯網應用標準,如針對不同設施蔬菜種植制定物聯網栽培管理應用標準、蔬菜環境監測系統集成規范等,便于推廣應用;五是加強作物生理生態信息的監測與研究,從長遠來看,研究作物生理生長模型是提高設施作物生產潛力的根本和核心技術,有必要及早開始規劃并實施[8-9]。
綜上所述,隨著科技的不斷發展,農業物聯網技術設備將會日臻成熟,但要大規模推廣應用,得到市場的認可,還必須與各地區農業生產實際相結合,不能操之過急。要優先從基礎好、規?;潭雀?、產值高的行業入手,但更為關鍵的是要提升數據分析能力,加強應用層面的把控與研究,才能充分發揮農業物聯網的優勢。
參考文獻:
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[2] 張唯,劉婧.設施農業種植下物聯網技術的應用及發展趨勢[J].科技廣場,2012(1):238-241.
[3] 唐珂.國外農業物聯網技術發展及對我國的啟示[J].中國科學院院刊,2013,28(6):700-707.
[4] 喬金亮.物聯網如何和農業更好結合[N].經濟日報,2013-11-5(13).
[5] 許世衛.我國農業物聯網發展現狀及對策[J].中國科學院院刊,2013,28(6):686-692.
[6] 劉家玉,周林杰,荀廣連等.基于物聯網的智能農業管理系統研究與設計――以江蘇省農業物聯網平臺為例[J].江蘇農業科學,2013,41(5):377-380.
[7] 李作偉.物聯網技術在設施農業中應用的調查研究[D].鄭州:河南科技大學,2012.
本次競賽中職組裁判、浙江交通職業技術學院物聯網應用技術專業帶頭人馬兆豐老師向記者介紹:“競賽以智慧生活為主題,從智能健康管理、智能商業應用、智能環境監控三個應用領域出發,考察并鍛煉參賽選手物聯網的基礎知識、物聯網平臺搭建與配置(感知、識別層設備安裝與調試)、物聯網平臺使用與維護(物聯網網絡傳輸層連接與配置)、物聯網應用系統的部署與配置等幾大方面知識及技能,重點考察參賽選手對物聯網認知,物聯網設備部署、實施、應用安裝、系統運維等方面的能力,以及中職學生于職業規范、團隊協作、組織管理等方面的團隊風貌?!?/p>
此次競賽為全國同行提供了了解浙江省職業院校物聯網應用技術專業“從無到有、從有到精”發展歷程的窗口。
校企各展所長 共育物聯網英才
——記浙江省職業院校物聯網應用技術專業建設
文/本刊記者 劉 飛
物聯網被稱為繼計算機、互聯網之后世界信息產業發展的第三次浪潮。物聯網應用涉及人類社會生活的方方面面,包括工業、農業、環保、物流、交通、安全、家居、醫療、電網等,因此物聯網應用技術是一門關聯程度非常強的專業,可以輻射眾多領域,是職業院校的新興專業。2012年,浙江省教育廳批準浙江經濟職業技術學院、浙江機電職業技術學院、職業技術學院等學校開設物聯網應用技術專業,從此拉開了浙江省職業院校物聯網應用技術專業建設的序幕。
浙江省職業院校在建設物聯網及其相關專業的過程中,及時跟蹤市場需求的變化,主動適應區域、行業經濟和社會發展的要求,以學校強勢專業為依托,有針對性地調整和設置專業,并與物聯網企業及行業緊密合作,形成各自的物聯網專業特色。
因地制宜,原有專業衍生“物聯網”
在比賽現場記者了解到,浙江職業院校已開設的物聯網應用技術專業,大多是從原有的計算機、通信網絡或信息等專業的基礎上衍生的。金華職業技術學院物聯網應用技術專業主任蘇紅富向記者介紹:“2012年,我們學校在信息工程學院原有的計算機網絡技術專業新增物聯網專業方向。2014年,物聯網應用技術專業開始單獨招生,學制三年?!痹撔N锫摼W應用技術專業憑借計算機網絡技術專業原有的辦學基礎,主要培養偏向軟件技術的物聯網專業人才。
物聯網應用技術專業的人才培養目標是“掌握物聯網的基礎知識,具備能運用計算機技術、嵌入式系統技術、傳感技術和互聯網技術進行信息感知識別、傳輸處理和控制的能力,能進行系統集成及相關技術與產品的開發和應用推廣,具有物聯網工程實踐能力”的高素質技能人才。金華職業技術學院根據自身的實際情況,致力于培養社會緊缺型技術工程師。所培養的學生主要面向三個方面發展:大型軟件公司從事手機、掌上電腦等移動終端的客戶端軟件設計與開發,網絡運營、系統集成單位從事物聯網絡施工管理與工程管理工作,以及聯想服務及其戰略合作伙伴的設備維修。
以計算機網絡技術專業為依托,金華職業技術學院的物聯網應用技術專業集合了通信、網絡、樓宇智能等專業優秀教師進行授課,下轄Cisco授權網校、聯想工程師合作培訓中心,并提供智能安防實訓室、電子產品檢測中心等共享型實訓室。專業教學以ASP.NET技術學習為主線,逐漸上升至網頁設計、高級程序設計乃至整個物聯網項目的開發。該專業開設的主干課程還包括物聯網工程制圖識圖、嵌入式系統應用、傳感器與測控技術、無線傳感器網絡、RFID安裝與調試、綜合布線技術、服務器配置與管理、C#程序設計基礎、ASP.NET中高級編程等。專業以學?!爸腔坌@”建設為契機,將網絡部分(教務系統、網上圖書館、IC卡管理等)的工作根據學?,F有實訓設備以項目的形式分配給學生進行系統集成實訓,確保學生學以致用。
本次競賽為金華職業技術學校物聯網專業的學生提供了展現技能的舞臺和提升技能水平的機會。學校物聯網應用技術專業學生勞銀翔向記者介紹說:“比賽以北京新大陸時代教育科技有限公司物聯網工程應用實訓系統2.0為平臺,內容涉及智慧城市物聯網應用環境安裝部署、物聯網感知層設計開發、智慧城市物聯網Android平臺應用設計開發、智慧商超物聯網PC平臺應用設計開發。要求參賽學生具備物聯網工程部署、物聯網設備調試、嵌入式產品開發、Android應用開發、.NET應用開發等方面的知識,提升了團隊成員專業理論知識水平、實踐能力和團隊協作精神。”最終,金華職業技術學院參賽團隊獲得團體第一名的優異成績。
除了高職院校的物聯網應用技術專業是從原有專業衍生外,中職學校雖然目前尚未獲得物聯網專業代碼,沒有專門開設物聯網應用技術專業,但不少中職學校也在現有專業的基礎上細化出與物聯網相關的專業方向,培養掌握物聯網應用技術的人才。
真槍實彈,真實項目引領教學
嘉興技師學院自2014年起開設通信網絡應用(物聯網方向)專業,學制5年。學生前兩年主要學習電氣自動化設備安裝與維修專業的相關課程及通信網絡專業的基礎課程。兩年后,經過校內統一選拔分流,達到物聯網技術方向要求的學生可以進一步學習物聯網技術的專業課程。
同高職院校相比,嘉興技師學院的物聯網技術方向更加注重真實項目引領教學。嘉興技師學院電氣工程系主任錢琴梅告訴記者:“在接下來的教學中,該專業的教學想以‘智慧實訓大樓’項目建設為引領,讓學生進行真刀真槍的訓練,而不是僅僅止步于實訓室中實訓設備的操作。”
嘉興技師學院有7000多平方米的電氣工程實訓中心,預設的管理系統完全基于物聯網技術進行設計建設。例如學生考勤系統,中心內的每一間實訓室門外都有電子班牌,除了通過人臉識別系統記錄學生考勤之外,還可以展示上課班級的基本信息以及實訓中心的環境指數等內容。除此之外,基于RFID以及二維碼技術的資產管理系統可以實時跟蹤實訓資產的領用及歸還。實訓中心智能管理系統項目的設計依托北京新大陸時代教育科技有限公司工程師以及該校專業教師共同完成。以“智慧實訓大樓”項目引領教學,不僅能夠提升學生的實踐能力,還能夠實現教學內容與企業需求的完美對接。
嘉興技師學院副院長沈民權說:“此次全省‘物聯網技術應用與維護’競賽就是一次對物聯網應用技術教學的檢驗,不僅有利于學生素質的全面提升,也為學校以賽促教、以賽促訓提供了良好的契機?!?/p>
企業參與,全方位助力人才培養
物聯網應用技術人才培養離不開企業的參與。作為本次競賽的設備提供方,北京新大陸時代教育科技有限公司全程全方位參與了職業院校物聯網應用技術人才的培養。
該公司物聯網產品中心產品支持部經理鄒梓秀向記者介紹:“公司物聯網產品中心下設產品支持部,專門負責將公司研發產品的使用方法轉化為專業教材,為各院校物聯網專業的課程教學提供方便。”學校具有物聯網專業的理論優勢,企業具有實踐優勢。在教材編寫的過程中,公司邀請學校老師介入,并進一步了解物聯網專業的課時設置,與老師共同撰寫課程大綱以及教材目錄,力求編寫出以實際工程應用為目標的理論教材。
公司銷售經理賀育華說:“除了為學校物聯網應用技術專業教師提供掛職鍛煉的機會之外,公司還通過協助政府完成國培、省培計劃,針對單體學校開展定向培訓,組織區域學校物聯網專業師資定期培訓等,助力職業院校物聯網專業師資建設。”
【關鍵詞】校企合作;專業特色;物聯網;實踐基地
引 言
物聯網已正式列入國家重點發展的五大戰略性新興產業之一。學習與掌握物聯網的技術理論、發展方向及其行業應用是目前高等教育的核心目標。目前,許多院校開設物聯網相關專業,其專業人才培養的建設方案也在不斷完善,物聯網實驗實訓基地的建設是物聯網人才培養方案的重要組成部分,是關系到專業人才培養、適應物聯網技術發展及相關人才市場需求的迫切問題。
一、物聯網人才培養背景
(一)分析物聯網教育背景及特點
2010年10月18日,國務院《國務院關于加快培育 和發展戰略性新興產業的決定》;《決定》明確現階段節能 環保、信息、生物、高端裝備制造、新能源、新材料、新能源汽車為七大戰略性新興產業,確定了七大產業的突破方向;信息技術產業突破方向為:新一代信息網絡、“三網”融 合、物聯網、云計算。 決定提出:要發揮研究型大學的支撐和引領作用,加強戰略性新興產業相關專業學科建設,增加急需的專業學位類別。改革人才培養模式,制定鼓勵企業參與人才培養的政策,建立企校聯合培養人才的新機制,促進創新型、應用型、復合型和技能型人才的培養。
(二)物聯網專業的特點及人才需求分析
物聯網是典型的交叉學科,涉及電子、通信、計算機、測控等多領域相關專業知識。多專業的融合與提升,需要多專業課程的匯聚,取其共性,建立基礎教學。物聯網專業培養的人才,不僅要掌握傳感器、微處理器、嵌入式技術和相應的軟件技術,還要掌握無線通訊、高頻設計、低功耗、無線傳感網絡以及 3G 核心網/無線網絡原理等最新技術。它不同于其它專業單一的知識體系,而是現有信息技術綜合集成化的產物,它呈現形式是“一個實際落地的應用系統”,重在應用。
從物聯網產業鏈的角度來分析,物聯網產業主要有感知控制、數據傳輸和數據處理三個環節。感知控制主要通過感知設備來對物獲取感知信息,涉及到物聯網中的硬件系統,這個環節需要電子設備技術人員以及芯片設計和制造人員;如果物的信息被感知到,就可以通過數據傳輸到數據處理環節對數據進行分析、控制,從而進行應用,這個環節主要是通過網絡進行傳輸,涉及到計算機網絡和通信技術,因此需要通信和計算機網絡人員;數據處理環節主要對傳輸過來的數據進行處理,涉及到系統分析,因此需要系統設計、系統應用和系統管理人員。
綜上所述,物聯網人才需求可以概況為三類:
(1)電子設備技術和芯片設計技術人才,工作崗位主要有芯片設計、硬件集成等。
(2)計算機網絡和通信人才,工作崗位主要有IT網絡管理和應用等。
(3)系統集成和應用人才,工作崗位主要有系統集成與開發、物聯網管理與應用等。
二、建立物聯網特色實踐教學體系
(一)物聯網應用技術實訓室建設要點.
(1)專業素質課程主要以課程講授為主,這種教學模式下,同學缺乏實際操作經驗保障,缺少團隊合作素質培養,不僅難以增強對相關理論的深刻理解和融會貫通,更難以激發主動創新的精神,物聯網技術是一門全新的應用性很強的綜合學科,需要在實踐中體會。所以高校有自己的實踐教學環境是很有必要的,這將使學生畢業時更適應企業的工作環境。
(2)人才培養需要有一個框架指導,企業和院校合作建設物聯網教學體系,以國家物聯網人才培養的高度和專業角度出發,滿足學生的就業技能需求。
(3)物聯網技術是一門實踐技術,需要通過大量的實踐環節來學習,和我們的單片機課程一樣需要一個實驗開發的平臺,隨著技術的進步,物聯網實驗開發平臺已經很大程度上替代了原來的單片機實驗實訓課程。
(4)物聯網應用技術的核心技能之一是代碼編寫,而代碼編寫人員是高等職業教育信息技術的主要培養對象。職業知識的要求決定了學制的長短,隨著物聯網技術的快速發展,物聯網應用項目的爆發性增長,規模越來越大。團隊協作能力和項目架構協調能力更加重要,物聯網應用技術實訓室能增強學生的團隊意識和協調能力。
(二) 雙師培訓提升教學質量
教師在掌握理論知識的基礎上,下企業深入了解企業生產,動手實踐體驗物聯網技術的開發與應用,校方和企業工程師共同開發教學資源,提升專業教學技能,提高教學質量。
三、物聯網實踐基地建設方案構建
根據我們所提出的調研及討論,物聯網應用技術實訓室的建立主要考慮如下幾個方面:
(1)充分利用已有的資源,立足于自主開發建設,以降低建設成本。充分利用學院已有教學資源,這里主要是由軟件和計算機網絡教研室老師直接參與實訓室建設。本專業教師已經在數據庫、可視化程序設計、軟件項目管理、嵌入式軟件開發、傳感器應用等方面有較強的能力,通過專業教師的直接參與可以增強教師的實踐水平,還可以增強教師對實踐教學環節的掌控能力。
(2)物聯網應用技術實訓室不僅有先進的設備,還要提供現代技術氛圍和最先進的管理軟件。在建設過程中,企業將全程參與溝通,選擇使用率高、起點高、能體現物聯網應用前景的項目建立實訓環境,建立符合市場需求的物聯網應用技術實訓室,使學生在學習過程中不知不覺中地積累到最先進的物聯網應用技術工程和開發經驗。
(3)物聯網應用技術實驗室采用校企合作的模式,邀請技術公司一線工程師課堂授課,支持骨干教師參與企業項目合作開發,做到教學信息和市場同步,鑒于物聯網是一門全新的綜合學科,企業和校方合作成立物聯網知識庫實行資源共享。
(4)物聯網應用技術實訓室即可以為學生提供綜合實訓,也可以開展對外技術培訓和未來的職業技能鑒定工作。
物聯網應用技術實訓室可開展的職業技能鑒定有:物聯網應用工程師等級使學生在學校學習的同時可以獲得相關的職業技能證書,為學生的就業提供幫助。
關鍵詞:物聯網; 物聯網應用技術專業; 課程設置
中圖分類號:TP393 文獻標識碼:A 文章編號:1009-3044(2013)35-7994-02
從智慧地球到感知中國,從無線傳感到云計算,物聯網作為一個新興產業掀起了信息產業的第三次。隨著其迅速發展,物聯網必將成為新的生產力的代表和主要的經濟增長點。作為重點培養技能型人才的高等職業教育,更要緊密關注國家經濟改革和發展實際,并結合自身特色,從辦學定位、人才培養模式、專業結構、課程設置等角度出發進行探索,開設物聯網應用技術專業培養高素質的中國物聯網人才,以解決行業人才短缺問題。
1 物聯網基本定義及應用領域
什么是物聯網?明確這一核心概念是認識和把握物聯網應用技術專業的前提。目前,對物聯網的界定可謂仁者見仁,智者見智,沒有統一的定義。筆者根據物聯網的特點認為物聯網是新一代信息技術的重要組成部分。其英文名稱是“The Internet of Things”。它是通過射頻識別(RFID)、紅外感應器、全球定位系統、激光掃描器等信息傳感設備,按約定的協議,把任何物品與互聯網相連接,進行信息交換和通信,以實現對物品的智能化識別、定位、跟蹤、監控和管理的一種網絡。它不僅揭示了實現信息傳遞的介質,而且指明了傳遞的內容以及所能達到的目的。
物聯網又稱傳感網,是人與物理世界的智慧交流。其用途非常廣泛,遍及生產、生活各個方面,如智能建筑、智能交通、智能消防、環境保護、政府工作、平安家居、工業監測等多個領域。
2 物聯網的特點
2.1 實時性
傳感器按一定的頻率周期性的采集環境信息,通過各種電信網絡與互聯網的融合,可靠傳遞,將物體的信息實時準確地傳遞出去。
2.2 正確性
物聯網上部署了大量的多種類型傳感器,每個傳感器都是一個相應的信息源,不同類別的信息源所捕獲的信息內容和信息格式皆不同。為了保障數據的正確性和及時性,必須適應各種異構網絡和協議。
2.3 可擴展性
物聯網是建立在互聯網上的泛在網絡,具有智能處理能力,能夠對物體實施智能控制。物聯網從傳感器獲得的少量信息中分析、加工和處理出有意義的數據,以適應不同用戶的不同需求,發現新的應用領域和應用模式。
2.4 智能處理性
智能性是物聯網的一個重要特點,其利用云計算、模糊識別等各種智能計算技術,對海量數據和信息進行分析和處理,對物體實施智能化的控制。
2.5 安全性
物聯網信息采集頻繁,其數據安全是一個重要問題。針對于物聯網相關企業、公司來說,物聯網上涉及很多內部信息,信息泄露將是一個很大的事故,必須保證信息訪問權限,是物聯網應用技術專業最基本的設計原則。
3 物聯網應用技術專業設置的理由
3.1經濟社會發展的迫切要求
高等職業教育是社會主義市場經濟發展的產物,高職院校必須面向市場,融入到市場經濟中,圍繞市場需求設置專業。物聯網作為繼計算機、互聯網之后的又一次信息產業浪潮,其廣闊的應用需求和巨大的產業發展空間必然要求高等教育要設置相應專業,培養專門技術人才。當前,世界主要發達國家都從國家戰略高度來大力推動物聯網的發展,我國政府也高度重視物聯網的發展,著力推動傳感網在促進國家經濟發展中的作用。
3.2 廣闊的物聯網應用領域的必然要求
隨著科技的進步,改革開放的不斷深化,經濟社會總是向前發展,新的職業和崗位層出不窮,這就要求專業建設必須與時俱進。物聯網應用技術專業正是順應經濟發展對信息產業的要求而產生的,以培養各行各業如各類物聯網企業和IT企業從事物聯網方案設計、物聯網方案系統集成、物聯網技術應用實施等崗位工作的人才。
4 物聯網應用技術專業人才培養目標
物聯網應用技術是在互聯網技術基礎上延伸和擴展的一種網絡技術。以重慶城市職業學院計算機應用技術專業為例,該專業原有的網絡管理專業方向人才培養目標一般是建網、管網、用網三個專業技術方面,頂崗實習生或者畢業生只能從事網絡布線、設備安裝、調試配置、網絡運行維護與安全管理等方面的工作,不能適應物聯網這一新興產業對新型人才的需求。因此,物聯網應用技術專業人才培養目標是培養適應社會主義現代化建設,尤其是適應區域經濟發展的需要能夠擁護黨的政策路線掌握必需的文化知識,具有扎實的物聯網知識和技能,從事物聯網集成方案設計、方案系統集成、物聯網技術應用實施與維護等相關崗位工作的高端技能型物聯網技術專門人才。
5 物聯網應用技術專業課程體系設置
5.1 增加物聯網應用技術類課程
以重慶城市職業學院計算機應用技術專業為例,根據物聯網應用技術專業建設原則性,通過調整網絡管理專業方向課程體系及課程標準的途徑,在原有專業基礎課、專業主干課的基礎上,增加物聯網應用技術類課程,如測控技術與儀器、信號與系統、傳感器與自動檢測技術、智能嵌入技術、RFID(射頻識別技術)、傳感器網絡技術等課程,提升專業課程對接物聯網產業的吻合度,從而提高物聯網應用技術專業服務產業的能力。
5.2 更新物聯網應用新技術內容
一般情況下,教材的滯后性及不完整性使得教材內容常常與生產技術脫節,并落后于生產技術的發展。因此,應積極開展專業課程教學內容改革,及時更新教學內容。以重慶城市職業學院為例,計算機教研室應組織教師根據 “項目導向”要求自編具有高職特色教材,補充關于物聯網應用技術的新知識新技能,讓學生能夠充分掌握物聯網應用技術最前沿的知識和技能,為他們在頂崗實習期間或畢業后能夠順利地在物聯網相關行業尋得一席之地而奠定良好的基礎。
6 建立物聯網應用技術校內校外實訓室
專業人才的培養就要有理論支持,又必須通過實踐操作提高能力。這就必須借助實習實訓設備。而實訓室的建設以物聯網應用技術為核心,與物聯網企業合作,理論聯系實踐,實踐聯系工程項目,并注重創新項目實踐,讓學生能夠真正掌握物聯網應用技術核心能力。
7 提高師資隊伍專業水平
高素質的師資隊伍是專業發展的核心要素。為提高教師專業水平,可利用寒暑假,送教師到企業掛職鍛煉或外出培訓,提高教師的實踐能力和課堂教學的有效性,為教師的專業發展和學生的成長奠定基礎。
8 結論
作為新興戰略性產業的代表,物聯網的出現將會促進信息化的進一步發展,帶來更多的創新應用和服務。高職院校應跟蹤物聯網發展的趨勢和前沿技術,占領人才培養的制高點,從而使所教知識皆能轉化成社會生產力。
參考文獻;
[1] 寧煥生,張瑜,劉芳麗,等.中國物聯網信息服務系統研究[J].電子學報,2006(34):144-147.
[2] 王艷春.電子信息工程專業應用型人才培養模式的實踐[J].高師理科學刊,2009,29(4):106-108.
[3] 陳順立.基于工作過程的高職計算機網絡技術專業課程體系構建[J].職業教育研究,2009(1):36-37.
關鍵詞:物聯網應用技術;師資隊伍;建設思路
作者簡介:曾寶國(1982-),男,四川南充人,四川信息職業技術學院物聯網研究中心,講師。(四川廣元628017)
中圖分類號:G715 文獻標識碼:A 文章編號:1007-0079(2012)14-0118-02
繼2010年多所本科院校申辦物聯網相關專業以來,2011年成為了高職高專院校開辦物聯網應用技術專業的元年。雖然物聯網的定義簡單,但卻是射頻識別技術、傳感器技術、網絡技術、信息技術、數據庫技術、中間件技術、自動控制技術以及M2M應用技術等的綜合應用,使得物聯網應用技術專業的培養目標、課程設置眾說紛紜,支撐專業發展的師資隊伍更是基礎薄弱,表現為發展規劃不清晰、學緣結構不完善、培養途徑不豐富等等。[1]如何在專業建設、項目研究、技術應用中建設結構合理、教學水平高、應用能力強的師資隊伍,是高職院校需要重點研究的內容。
一、物聯網應用技術專業的培養目標
由于物聯網產業鏈長而分散,每一環節規模效益不夠,沒有形成規模產業鏈,故而人才需求變化較大,無法形成成熟準確的人才需求。[2]因此,物聯網應用技術專業人才培養目標需根據區域物聯網應用情況、學院的行業特色和高職人才需求特點準確定位。行業特色顯明的高職院校,可選擇某個領域培養專才;行業特色不突出的高職院校,可側重基礎培養通才。高職物聯網應用技術專業通才型培養方向可定位為:培養掌握嵌入式、射頻識別、無線傳感器網絡技術等信息領域寬廣的專業知識,具有較強的實踐能力與創新能力,能夠從事智能設備、智能監控、智能家居等領域的生產管理、工程技術、技術支持和應用開發等崗位相關工作的高素質技能型人才,如表1所示。[3]
二、物聯網應用技術專業師資隊伍的結構及應具備的素質
為實現表1所示的人才培養目標,高職高專物聯網應用技術專業在課程設置上一般都以電路為基礎、軟件為支撐、通信為輔助、工程應用為龍頭,因此對專業教學團隊的學緣結構提出了很高的要求,一般以金字塔梯隊配置為宜。以一個年級兩個班(80~100人)的教學規模為例,應配備副高以上職稱、碩士以上學位、具備“三師”素質的專業帶頭人1名、校內“雙師”素質教師6名、企業兼職教師12名。[4]專業帶頭人應具有豐富的企業實踐經驗、團隊意識和創新精神,具有較強的把握專業發展方向的能力、項目開發能力、組織協調能力和教學科研能力。校內6名“雙師”素質教師應做到學歷和職稱高低搭配,知識結構應覆蓋嵌入式、通訊、射頻識別、傳感器等領域,具備物聯網項目規劃、新技術開發、工程管理能力,獲得相應資格認證證書。在上述能力中,要特別強調電路設計、軟件開發和工程管理能力的培養,為研發和應用做好準備。12名企業兼職教師的主要工作是為學校專職教師和學生提供技術咨詢、科研支持,參與到學生的項目實訓、科技創新、畢業設計和頂崗實習中,他們應是企業一線的項目經理或高級工程師。
三、物聯網應用技術專業師資隊伍建設思路
高職高專物聯網應用技術專業起步晚、基礎薄,專業建設宜堅持“校企合作、課程先行、科研引領、成果孵化”的基本原則。其中,師資隊伍建設是關鍵,需要學校、教師、企業三方共同投入,將校企“師資互嵌”落到實處,不能簡單的搞“企業工程師請進來,學校教師派出去”的模式,要從制度、科研應用、教育教學多方同步推進,最后才能實現學校、教師、學生、企業多方共贏。
1.校企聯合整合資源,建立校內物聯網應用研究中心,為物聯網師資的發展建立載體
物聯網應用技術專業是通信技術、電子信息技術、計算機網絡技術等多專業的融合與提升,需要多專業課程的匯聚與結合,只有那些在計算機類、電子信息類和通信類專業有較好基礎和較強實力的高職院校才有能力思考開設物聯網相關專業。[1]建立校內物聯網應用研究中心,通過整合各專業師資、課程、科研資源,是實現物聯網應用技術專業又快又好建設的重要途徑。[5]
以四川信息職業技術學院為例,為促進物聯網應用技術專業建設,學院于2010年5月將電子信息、通信、網絡、軟件、樓宇智能化專業進行資源整合,成立了“物聯網工程技術應用研究中心”。中心的工作思路如圖1所示,詳述為:堅持“聯合、應用、發展”的基本原則,以涵蓋水質監測、樓宇智能、礦情監測等領域的省、市、院級科研項目及中小型物聯網工程改造項目為載體,通過與企業的緊密合作,培育高水平且有影響力的科研團隊,促進學院物聯網工業化、信息化融合的科學研究和實際應用的深入開展,帶動電子信息類專業特別是物聯網應用技術專業的建設和發展,并為進一步創建物聯網企業提供堅實的技術后盾。
經過一年多的發展,中心已經成功申報立項省部級項目4項、院級項目7項,獲取國家專利3項,培養專業骨干教師4名、培育復合型學生十余人,獲得社會服務資金40余萬元,實現了“以專業為載體、培養物聯網人才;以科研為載體,提升師資水平和技術應用能力;以唯誠信息等合作企業為載體,促進成果孵化和服務社會”的三贏目標。
2.圍繞專業實訓環節和課程建設,大力開展院級科研項目,提升教師技術水平
目前,各高職院校物聯網應用技術專業教學的主力軍仍是校內專職教師,如何快速提升專職教師水平,是專業師資建設的重中之重。目前各院校采取的主要措施包括短期培訓、下企業實踐鍛煉、訪問交流或者出國進修等。但關于物聯網應用技術的培訓很多都是時間短、內容淺,下企業實踐鍛煉難以進入開發崗位,訪問交流止于表面,難以在根本上提升校內專職教師的水平。因此,在求知培訓不力、取經企業不易的背景下,依托學校和教師自身的投入,開展大量圍繞專業實訓環節和課程建設的教育教學科學研究乃是有效途徑。以四川信息職業技術學院為例,在2010~2011年,先后開展了“創意之星機器人競賽及實訓平臺研究”、“無線智能卡教學系統研發”、“嵌入式實訓平臺研究”、“基于RFID的移動基站維護管理系統研究”、“RFID+ZigBee無線考勤系統研究”、“物聯網照明監控系統研究”、“物聯網模擬地震調度系統”、“物聯網應用技術專業《ZigBee無線傳感器網絡》教學資源庫建設”等多項院級科研項目研究。在研究中,以物聯網應用技術專業師資團隊為主體的研發隊伍,系統地學習和應用了嵌入式技術、RFID技術、ZigBee技術、GPRS技術、自動控制技術,開發了大批可用于專業實踐教學的資源,達到了“精煉內功、建設資源、促進教育”的目的。
四、結論
物聯網已成為國家戰略性產業,大量物聯網人才需求使人才培養勢在必行。高職院校應抓住機遇,明確人才培養目標,通過校企合作、課程建設、科學研究、社會服務等多種形式,積極培養物聯網師資隊伍特別是專職教師隊伍,為物聯網應用技術專業建設和培育物聯網人才奠定基礎。
參考文獻:
[1]王紅旭,孫玉寶.論物聯網在高校的發展前景[J].現代計算機(專業版),2011,(Z1).
[2]程遠東.物聯網發展趨勢與高職院校人才培養思考[J].物聯網技術,2011,(2).
[3]楊從亞.高職物聯網專業建設探索[J].職業技術教育,2010,(35).