發布時間:2023-10-09 17:41:35
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篇物聯網識別技術培訓,期待它們能激發您的靈感。
關鍵詞: 物聯網 軍需裝備 技術保障
"物聯網"作為一次新的技術浪潮,代表了下一代信息技術的發展方向,其實質就是互聯網和傳感網的延伸和融合,即利用感知技術對物理世界進行感知識別,通過網絡傳輸互聯,進行計算、處理,實現人與物、物與物的信息交互和無縫鏈接,達到對物理世界實時控制、精確管理和科學決策的目的。當前,在軍需裝備快速發展的同時,軍需裝備的技術保障存在著諸多難題,如技術狀態感知性差、信息傳輸不暢、故障診斷不準確、技術指導不足、零配件配送能力低等,嚴重影響了軍需裝備發揮應有的保障功能。在軍需裝備技術保障中應用物聯網技術的感知技術、傳感網絡技術、專家平臺技術等能夠提高軍需裝備技術保障能力,解決當前軍需裝備技術保障中的難題。
一、運用先進感知技術,快速感知軍需裝備技術狀態
裝備故障是裝備技術狀態發生變化超出正常閾值時的現象。如能實時了解裝備的技術狀態,可及時感知和控制裝備技術狀態的變化,有效防止故障的發生。軍需裝備日趨先進復雜,對其技術狀態進行感知僅依靠技術保障人員的經驗無法做到及時準確,必須借助先進技術和裝備。
運用先進感知技術,能夠快速感知軍需裝備技術狀態。感知技術是應用無線射頻、無線傳感網、傳感器或攝像頭、紅外等傳感技術,進行信息采集和身份識別的技術。軍需裝備中應用先進感知技術能夠實時獲取裝備技術數據,感知裝備技術狀態。在飲食裝備中嵌入多種傳感器和微處理器,能獲取裝備各單元部件相關參數,并對某些關鍵參數的靜態和動態屬性進行判斷和處理。傳感器獲取裝備的狀態參數包括當前狀態下飲食裝備水、電、油、信息等各個模塊的狀況以及速度、油量和制動等參數,也包括外部環境的溫度、濕度、風力、光強、空氣狀況等參數,獲取的數據經過處理器處理后在相關顯示平臺進行顯示以供技術人員判斷裝備的技術狀態和環境對裝備的影響。處理器通過對裝備關鍵部位實時狀態數據和其合理區域值進行比對判斷該部位是否正常,不正常時及時發出預警;通過對裝備的累計使用時間、累計磨損程度、各單元器件的壽命狀態進行計算判斷裝備現時條件下的保障能力。
二、運用傳感網絡技術,實時傳輸軍需裝備技術信息
運用先進傳感網絡技術,可實時傳輸軍需裝備技術信息。物聯網的網絡通信技術不同于互聯網的網絡通信技術,它克服了互聯網的諸多弊端,適應物聯網通信要求,具有兼容性、自適應性、簡單性和高效性等特點。在軍需裝備技術保障中應用傳感網絡通信技術,能對海量數據進行實時快捷傳送,有助于及時高效地進行技術保障和使用決策。在頭盔和防彈衣等單兵防護裝具中嵌入傳感器,實時獲取防護裝具的狀態指數,并應用ZigBee、藍牙、蜂窩移動等短距離無線通信技術建立快速穩定的無線傳感網,在士兵受到攻擊后,無線傳感網通過相關協議和網絡連接將傳感終端獲取的裝具損壞部位、程度等信息實時發送到后方保障單位,以便保障人員判斷士兵的傷情;在大型軍需裝備上安裝智能化的信息傳輸終端,通過傳輸協議以有線或無線方式將軍需裝備技術信息傳輸到專用網絡或互聯網絡,實現軍需裝備技術信息的實時傳輸,為技術保障人員和決策者提供依據和參考。
三、運用專家平臺技術,準確診斷軍需裝備技術故障
物聯網平臺技術,能夠實現數據交互和處理,保障信息共享和信息安全?;谖锫摼W平臺技術建立軍需裝備技術保障專家平臺,對于軍需裝備故障的準確診斷和技術的遠程指導具有重要意義。專家平臺也就是軍需裝備技術保障資源的"云"數據庫,數據庫包含軍需裝備生產廠家、廠家維修點分布、裝備基礎信息、基地維修機構、專家、常見故障及排除方法、交互式電子手冊、維修案例和計量檢測資料等所有保障資源。數據庫以云計算強大的處理和存儲能力作為支撐,對海量的數據進行處理、分析、判斷和實時更新,能為軍需裝備提供智能化的診斷信息和維修方案。當軍需裝備技術保障人員不能診斷故障時,可以將裝備故障時的技術參數傳輸到專家平臺,專家平臺內常見故障及排除方法、交互式電子手冊、維修案例等組成的自動化診斷模塊進行自動化的診斷并將結果回饋給技術保障人員。當專家平臺自動化診斷模塊無法診斷時,由專家進行診斷,即通過遠程的實時聲像網絡通訊,將裝備實時狀態數據傳送到軍需裝備技術保障專家的面前,由技術專家在實時網絡面前直觀、及時地為軍需裝備技術保障人員提供優質的聯絡和服務指導。在需要的情況下,技術專家還可將必要的診斷設備通過遠程通訊接IN與用戶設備相連,以實現及時的故障診斷和排除。
四、運用遠程網絡技術,實施軍需裝備遠程技術指導
技術指導和培訓是提高軍需裝備技術保障人員素質的重要途徑,也是加強軍需裝備技術保障力量的有效途徑。對于軍需裝備列裝但未列編,沒有專業技術保障人員的現狀來說,技術指導和培訓尤為重要。
運用遠程網絡技術,實施軍需裝備技術保障的遠程指導和培訓。物聯網應用先進的36、4G網絡進行數據傳輸,能很好解決數據流量大的難題。在軍需裝備技術培訓和指導中應用先進遠程網絡,能很好的實現直觀化、實時化、信息化和網絡化。運用先進遠程網絡進行軍需裝備技術保障的遠程指導和培訓可分為三個層次,第一個層次是通過遠程的實時聲像網絡通訊,由軍需裝備技術保障專家在實時網絡面前直觀、及時地為軍需裝備技術保障人員提供優質的培訓和指導,也可發送以視頻、動畫等多媒體手段為主的教學資料供技術保障人員自學;第二個層次是通過遠程網絡并融合虛擬現實技術,由軍需裝備技術專家進行講解和指導,技術保障人員能進行直觀化的感受和學習;第三個層次是運用遠程網絡和智能控制技術,建立智能化的軍需裝備教學模型,由專家對教學模型進行遠程控制,演示技術保障指導和培訓的內容,實現"手把手"教學和"面對面"的技術指導。
五、運用傳感識別技術,精確配送軍需裝備零配件
零配件是裝備技術保障的重要資源,其配送效果直接影響裝備技術保障的效能。軍需裝備技術保障所需的零配件種類繁多,標準不一,管理非常困難。加之配送基地對部隊的需求信息感知滯后,零配件配送難以做到及時精確。
應用傳感識別技術,精確高效配送軍需裝備零配件。傳感識別技術是應用傳感器、無線射頻和網絡傳輸等技術,實現物體信息的感知和傳輸的技術。在軍需裝備零配件的配送中應用傳感識別技術能實現對配送各個環節的可視化管理,提高軍需裝備零配件的配送能力。零配件出入庫時,在倉庫托盤和包裝箱上貼上射頻識別標簽,標簽上詳細記錄零配件的相關信息,利用出入庫口處安放的讀寫器可以遠距離、動態地同時識別多個標簽,記錄所有零配件的相關信息并在管理平臺進行顯示。配送前,基于先進感知技術的傳感網絡能實時地將前方軍需裝備的狀態和部隊的需求信息傳遞給信息管理平臺,平臺通過先進的計算技術和專家的經驗,準確預測部隊需求。配送基地根據預測的部隊需求,預置合理的零配件和調配適當的運力,使前置時間和配送時間更短,反應更快。在對指定零配件進行尋找時,在資產管理系統中輸入該零配件編碼,由于每個編碼對應著惟一的零配件,可以很快知道每件零配件的精確位置,縮短零配件的尋找時問。在配送途中,車上安裝的傳感器及時感知零配件的動態信息,全球定位系統對零配件進行精確定位,從而對配送過程中零配件的種類、數量和位置進行全程跟蹤,掌控零配件的接收、運輸、前送等情況,實現零配件配送的及時高效。
參考文獻:
[1]韓越、李遠星、姚遵恩:《基于物聯網的軍事物流配送問題初探》,載《后勤科技裝備》,2011(2)。
[2]任杰、王強、翟俊偉:《物聯網技術在軍事物流中的應用研究》,載《物流科技》,2011(11)。
關鍵詞:高職院校;物聯網;人才培養;專業建設
中圖分類號:G642文獻標識碼:A文章編號: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 物聯網的定義及發展
“物聯網”(Internet of Things)指的是將各種信息傳感設備,如射頻識別(RFID)裝置、紅外感應器、全球定位系統、激光掃描器等種種裝置與互聯網結合起來而形成的一個巨大網絡。其目的是讓所有的物品都與網絡連接在一起,方便識別和管理。
物聯網這個詞自它產生以來就發展迅速,可以說是繼計算機、互聯網之后世界信息產業的第三次革命。近來,隨著物聯網中的RFID技術、傳感網絡(WSN)技術、GPS衛星定位技術、M2M物物數據通信技術的完善及應用,物聯網現在已經成為國內外廣泛關注的熱點。目前,世界各國都在物聯網研究方面投入巨資,我國也不例外。早在10年前,中科院就啟動了傳感網研究?,F如今,物聯網更是被提升為國家戰略,已進入快速發展周期??傮w來看,物聯網發展已成為國家層面技術及產業創新的方向之一,重視物聯網的研究和開發,推進物聯網產業化、規?;l展的技術環境已基本具備。物聯網技術的發展帶動了經濟社會形態、創新形態的變革,推動了面向知識社會的以用戶體驗為核心的下一代創新形態的形成。
2 在高職學校發展物聯網專業的意義
物聯網是在計算機、電子電工、通信、自動控制、軟件、管理工程等眾多實踐性技術領域都有所涉及的專業,所以行業應用必將成為物聯網產業在未來幾年發展的主要驅動力,物聯網的人才特色為高職教育提供了用武之地。物聯網產業在自身發展的同時,還將帶動微電子技術、機器智能、自動控制、傳感元器件等這一系列產業的持續發展,帶來龐大的產業集群效應。物聯網行業應用的重點領域大致包括物流、交通、環保、零售、電力、安防、醫療、金融等,因此這些領域的開發和應用為高等職業教育帶來了無窮機會。物聯網技術的深入發展,需要培養大量具有物聯網技術能力、應用創新能力、跨專業的復合型人才。所有這些都給高等職業教育帶來了機遇。高等職業教育能適應物聯網發展的需求,培養大批跨專業、跨學科、高難度、深層次應用的人才,以滿足物聯網時代對人才的需求。
3 高職物聯網專業的人才培養方向
建設物聯網專業應當從現有物聯網的專業著手。先建立起以物聯網基礎模塊的專業人才培養導向,再逐步根據物聯網產業發展的實際情況作出相應專業交叉調整,因為這種方式既可以利用現有的教學、產業資源來實施物聯網專業的建設,同時也可以邊發展專業,邊根據行業企業需求調整專業導向,更新專業內涵。
職業院校計算機物聯網應用技術方向培養目標應該是具備基于計算機技術、自動控制技術、傳感信息處理技術和互聯網技術進行信息標識、獲取、傳輸、處理、識別和控制的能力,能從事計算機網絡系統集成及相關技術產品的開發、應用推廣工作,物聯網工程施工和現場管理工作,中小型企業網絡組建、維護和應用管理工作,計算機及網絡產品的營銷及售后服務等工作的高素質技能型專門人才。
畢業學生的就業方向和崗位可以大概根據為四個方向,即方向一:物聯網項目系統集成、工程實施、系統管理、技術支持;方向二:物聯網產品應用推廣;方向三:物聯網應用軟件開發;方向四:物聯網產品化技術員。具體的也可以細化以下幾類人員:
物聯網應用系統初級工程師:主要職責是物聯網系統繪圖、方案擬定、施工、技術支持等。需要掌握一定的CAD、VISIO繪圖能力、熟悉工程項目技術方案的格式和撰寫、具備初步的項目實施能力。
物聯網應用系統管理員:主要職責對物聯網系統進行配置、維護工作。需要熟悉物聯網的相關原理和技術,熟悉操作系統、網絡、數據庫、信息安全等系統管理知識。
物聯網應用軟件初級程序員:主要職責從事物聯網應用軟件的開發工作,主要是編程、測試工作。需要掌握一定的物聯網相關知識和技術,一定的應用軟件開發技能
物聯網應用系統管理員:主要職責是對物聯網系統進行配置、維護工作。需要熟悉物聯網的相關原理和技術,熟悉操作系統、網絡、數據庫、信息安全等系統管理知識。
物聯網相關產品技術員:主要職責是從事傳感器、RFID、物聯網通信產品技術開發成果的產品化轉化,產品化計劃編制,負責產品化審核等工作。需要熟悉物聯網的相關原理和技術,具備一定計劃和技術文檔撰寫寫技能。
物聯網相關產品業務員:主要職責是銷售、推廣物聯網系統相關產品。需要熟悉物聯網的相關原理和技術,具備一定銷售、推廣技能。
4 物聯網專業建設主要因素
雖然目前各個高職類的學校對物聯網這個專業的開設都熱情高漲,但是由于某種原因大部分學校的物聯網學乎并沒有形成相應的體系,建設物聯網專業需要的相關實驗實訓建設標準需不斷規范,實驗設備購進加強,各學校這方面的師資力量也比較薄弱。所以目前對于大部分的高職類學校來說要在物聯網專業這個領域有所發展,就需要及時跟蹤物聯網可能發展的就業空間,找準物聯網行業企業動向,從高職學校的特點著手來建設具有高職特色的人才培訓機制,補充完善相關課程設置,補充加強相關師資,完善實驗實訓設備,這是目前高職類學校進入物聯網專業比較可行的途徑。
4.1 課程設置
物聯網專業融合了多個專業的內容,所以需要培養的是具有應用型、維護型.具備二次輔助開發設計的高素質寬口徑人才,培養的學生必須是在掌握了基本專業技能的基礎上,還要跨學科的學習,打破課程、學科間的壁壘,具備可持續發展的素質。由于五年高職類學校只有四年是在校學習時間,而且學生素質相對比較弱,因為要在短時間內培訓出高素質的適應物聯網發展的人才難度還是比較大的。因此,相關的課程設計就應該要有一個基本原則,即:抓基礎――計算機基礎和計算機網絡基礎,除此以外物理、化學相關的基礎知識也要有所學習;抓核心――這方面的包括傳感器及傳感技術、網絡技術;抓新型學科基礎――嵌入式系統、無線傳感網絡芯片等;抓實踐能力――利用實驗實訓設備加強實際技能操作。
物聯網專業融合了多個專業的內容,所以需要培養的是具有應用型、維護型.具備二次輔助開發設計的高素質寬口徑人才,培養的學生必須是在掌握了基本專業技能的基礎上,還要跨學科的學習,打破課程、學科間的壁壘,具備可持續發展的素質。由于五年高職類學校只有四年是在校學習時間,而且學生素質相對比較弱,因為要在短時間內培訓出高素質的適應物聯網發展的人才難度還是比較大的。因此,相關的課程設計就應該要有一個基本原則,即:抓基礎――計算機基礎和計算機網絡基礎,除此以外物理、化學相關的基礎知識也要有所學習;抓核心――這方面的包括傳感器及傳感技術、網絡技術;抓新型學科基礎――嵌入式系統、無線傳感網絡芯片等;抓實踐能力――利用實驗實訓設備加強實際技能操作。
高職學校應根據自身特點,專業優勢設立自己應用方向的課程和實訓。一、二年級主要是打好基礎,構建文化課和普通專業基礎課的公共平臺;在三、四年級則要在除了進一步鞏固基礎之外,對專業課程上深入研究學習,增加選修課的范圍,形成培養適應性強寬口徑的培養方案,擴大學生的就業范圍,從而激發學生的學習主動性和創造性,提高他們就業的機會。
物聯網專業的課程應以計算機、電路為基礎、以傳感網絡為載體,根據人才培養方案及物聯網的技術框架來設置,主要涉及的課程應該有:模擬電子技術、聯網技術、rfid技術及系統設計實踐、計算機網絡、Zigbee協議及應用、無線傳感器網絡、嵌入式C程序設計、微機原理與接口技術、電子線路板設計、操作系統、運籌學、信息安全基礎、數字電子技術單片機原理與應用、基于web數據庫設計實踐、數據結構、數據庫原理及應用、小型物聯網綜合設計與實現等。
4.2 專業師資
物聯網是一門實用型實踐性很強的學科。所以需要相關的專業老師不僅要具備豐富的系統理論知識,而且要具有非常扎實的實際操作技能和熟練的物聯網的系統管理技能。
1)從行業企業引進人才。從行業企業中引入的專業人才在物聯網發面既有理論知識又兼具實踐技能,能更好的指導職業院校的學生掌握專業技能,完成既定的教學目標。
2)專業教師下物聯網企業鍛煉。專業教師下企業能促使教師帶著任務去鍛煉,著重發現與匯報企業中工作實踐與理論知識不符的情況,帶著成果回學校,最終通過匯報的形式實現成果共享,并為教學改革建言獻策。
3)專業教師接受高校技術培訓。專業教師可以利用課余時間參加和物聯網相關的技術培訓班,這種培訓班往往目標明確,會以物聯網專業教學大綱為中心,全面介紹物聯網理論和開發實戰知識
通過教師的產學研及項目合作、頂崗鍛煉、、共同開展教材開發和課題項目研究、崗前培訓和專業技能培訓等方式,從而使得物聯網專業的教師成為跨學科技術的復合型人才。
4.3 物聯網專業實踐教學基地的建設
物聯網專業除了在課程設置上需要有所改變以外,還要在實驗教學上也所更新,因為實驗更側重于培養學生的應用和創新思維能力。因此高職學校實驗實訓建設還需要在很多方面加以改善和自建。要加強人才的技能培養,必須開發和建設物聯網專業實訓演練基地。實驗室的建設要把握技術發展的前沿,做到有一定的層次性和擴展性,從而滿足學生創新和教師的教學研究科研開發。
物聯網實驗室的建設要使得教學環境的每個物件都具有數字化、模擬化、智能化的特性,可以將現實教學與虛擬學習環境進行無縫整合,由于大型的設備和流水線是不可能搬進實驗室的,所以實驗室要突出仿真性,如果實驗室能夠全面的模擬今后的工作環境、工作流程,既具備實物的一切特征,又能放在實訓室里作為訓練的對象,會非常有利于實踐教學,為師生提供智能化的教學資源與教學環境。另外物聯網實驗室的建設還要考慮到結構的穩定性、開放性、教學設備的科技性,互動性等。
高職院校需要自主研制相關的一些物聯網實驗室,主要包括溫度傳感器節點、多媒體傳感節點、RFID節點以及多種傳感器節點實驗室。搭建物聯網融合實驗室,包括網絡傳輸節點、傳感器節點、數據處理和控制節點,實現完整的物聯網系統功能。另外還可以與不同行業的相關企業合作,建立校外實訓基地。學校如果能夠與不同的物聯網企業合作,利用企業資源為學生提供實驗平臺來也可以彌補學校沒有相應領域實驗室的不足。
5 結束語
物聯網是信息技術領域的一個新興的產業,它的發展帶動了經濟社會形態、創新形態的變革,是科技領域的第三次革命。高職學校有義務為未來龐大的物聯網產業輸送人才,要緊緊抓住物聯網建設的機遇,建立起具備高職特色的物聯網專業,搶占先機,為加強我國物聯網產業的發展提供技術和人才的支持。
參考文獻:
[1] 劉寶亮.物聯網引發新產業熱潮[N].中國經濟導報,2010-03-09.
一、物聯網概念和關鍵技術
物聯網是在互聯網基礎上,利用射頻識別(RFID)技術、無線通信技術、紅外感應器、全球定位系統、激光掃描器等信息傳感設備,按約定協議完成物品與物品、人與物品、人與人之間的互連,進行信息交換和通訊,實現智能化識別、定位、跟蹤、監控和管理。需要利用物聯網才能解決的是傳統意義上的互聯網沒有考慮的、對于任何物品連接的問題。
(一)物聯網涉及的主要關鍵技術
一是射頻識別技術。射頻識別是一種非接觸式的自動識別技術,通過射頻信號識別對象并獲取相關數據,是物聯網關鍵的技術之一。RFID標簽,具有讀取距離遠、穿透能力強、無磨損、抗污染、效率高、信息量大等特點。當帶有RFID標簽的物品通過特定RFID讀寫器時,標簽被讀寫器激活并通過無線電波將標簽中的信息傳送到讀寫器以及信息處理系統,完成信息的自動采集。
二是下一代網絡技術。下一代網絡以軟交換為核心的,采用開放、標準的體系結構,能夠提供豐富業務,具有分組傳送、控制功能從業務中分離、業務提供與網絡分離、端到端QoS和透明的傳輸能力、融合固定與移動業務等特征。這些特征對實現物聯網人與物品和物品與物品可靠互連具有重要意義,現在已經成為現實的多種裝置的互連網絡,例如手機互連、移動裝置互連、汽車互連等等,都揭示了下一代網絡在互連任何物品方面的發展趨勢。
三是深度嵌入式系統技術。物聯網實現人與物、物與物連接的主要目的是對物理系統的控制,這要求物聯網系統具有自我反饋與智能控制的特點,嵌入式系統是實現這一要求的必要手段。嵌入式系統綜合了計算機、自動控制、通訊等多項技術,是針對某一應用開發出的智能化機電產品。廣泛應用機、汽車、家電、工業裝置、醫療器械、監控裝置等各類物理設備中,國際上把利用計算技術監測和控制物理設備的嵌入式系統稱為深度嵌入式系統。
(二)目前關于物聯網的認識誤區
一是把傳感網或RFID網等同于物聯網。事實上傳感技術也好、RFID技術也好,都僅僅是信息采集技術。除傳感技術和RFID技術外,GPS、視頻識別、紅外、激光、掃描等所有能夠實現自動識別的技術都可以成為物聯網的信息采集技術。傳感網或者RFID網只是物聯網的一個領域,不是物聯網的全部。
二是把物聯網當成互聯網的無限延伸。事實上物聯網可以是傳統意義互聯網向物的延伸,也可以根據現實需要組成局域網、專業網,沒必要也不可能使全部物品聯網,類似智能物流、智能交通、智能電網等專業網、局域網才是其最大的應用空間。
三是認為物聯網是很難實現的技術。事實上物聯網是實實在在的,很多初級的物聯網應用早已在為我們服務。物聯網理念是在很多現實應用基礎上推出的聚合型集成創新,是對早就存在的具有物物互聯特征的網絡化、智能化、自動化系統的提升。
二、我國和我市物聯網產業發展現狀
(一)我國物聯網研究起步早,技術研發位居世界前列
我國早在1999年就開始進行無線傳感網絡及其應用研究,國家自然科學基金、“863”計劃、國家科技重大專項等都部署了物聯網相關技術攻關,并在芯片、通信協議、協同處理、智能計算等領域取得突破,技術研發和標準制定走在世界前列,是為數不多能夠實現產業化的國家。2010年10月,國務院出臺《國務院關于加快培育和發展戰略性新興產業的決定》,將物聯網列為新一代信息技術產業的主要領域,國家發改委、工信部、財政部、科技部等多部委也在加緊研究制定物聯網產業發展規劃,積極為物聯網產業發展營造良好環境。
(二)我市擁有較好的物聯網產業基礎和豐富的示范應用經驗
是省內物聯網技術研發和應用研究的先行地區之一,在標準制定、示范應用、人才資源和新型產業培育等方面擁有一定的優勢,聚集了北洋集團、新北洋、華菱電子、雙豐電子、卡爾電氣、漁翁科技等一批骨干企業。北洋電氣集團有限公司在國內較早地開展了物聯網核心技術研發、科技成果轉化、應用推廣等,在射頻識別和圖像讀取領域技術標準制定中占有一席之地。我市擁有哈爾濱工業大學()、大學分校、職業技術學院等高校,在人才培養、專業技術培訓等方面具有較強的優勢。我市擁有省光纖傳感重點實驗室、國家計算機內容信息安全重點實驗室分實驗室、國際微電子研究中心、省嵌入式系統工程技術研究中心、省RFID工程技術研究中心等13家從事物聯網相關技術研究的科研機構,在基礎研究、應用技術等方面具有較強的科技攻關能力。在物聯網應用方面,我市先后啟動了工業、海洋、環保、電力、交通、物流等領域的物聯網技術應用研究,北洋集團研發的國際海運物流管理系統和港集團建設的智能物流倉儲管理系統都取得了極大的成功。
同時應當看到,我市物聯網產業總體上仍處于起步階段,與省內外先進區域相比存在不少問題,主要表現為產業體系尚不完整,企業規模普遍較小,創新體系不健全,應用領域不廣、層次偏低,運營模式不成熟等。面對激烈競爭,我市必須采取有力措施,進一步突破關鍵核心技術,加快產業資源集聚,大力推動示范應用,才能確保在新一輪技術和產業競爭中的優勢地位。
三、我市物聯網產業的發展目標定位
主要目標是將建設成為專業化水平強、產業化應用好、市場化程度高、輻射帶動面廣的物聯網強市。
一是建立較完善的物聯網產業體系。建設物聯網特色化產業基地、產學研合作基地、應用示范基地,形成完整的物聯網產業布局、空間布局和功能定位。核心產業、關鍵技術、公共平臺建設以及示范應用取得突破,在新型傳感器、系統集成、應用軟件、信息服務等領域集聚一批規模較大企業,培育一批具備較強競爭力的創新型中小企業。
二是形成較強技術創新能力和產業競爭力。聚集一批國家級研究機構與研發中心,在傳感器及節點、應用軟件、高端集成、應用服務、信息安全等領域攻克一批關鍵技術,形成具有自主知識產權的物聯網產品系列,自主研發、產業保障和核心技術掌控能力顯著提升,并在國際和國內相關標準制定中發揮重要作用。
三是培育一只結構合理、創新力強的人才隊伍。建立物聯網人才培養體系,優化物聯網人才支撐環境,引進一批物聯網創新團隊和領軍人才,培養一批技術技能型、復合技能型和知識技能型物聯網工程師,形成合理的人才結構和梯隊,初步顯現產業發展與人才集聚的聯動效應,建成國內一流的物聯網人才高地。
四、我市物聯網產業的發展重點
依托現有產業發展基礎,緊密跟蹤國際技術發展趨勢,攻克一批制約物聯網產業發展和應用推廣的核心技術與關鍵技術,研發一批具有自主產權的重大創新產品,實施一批重點示范項目,推動應用創新及產業化。
(一)集中突破物聯網重要核心技術
1.新型傳感器與短距離無線傳輸技術。重點圍繞關鍵傳感器件、短距離無線傳輸技術開展技術攻關,著力突破物聯網感知層技術。發揮北洋集團、雙豐電子、卡爾電氣等企業技術優勢,重點加強超高頻射頻識別、打印與掃描圖像、地震檢波、石油勘探傳、光纖測溫、智能家居、物位監測、海洋環境監測等各類新型傳感器研制,和低功耗傳感節點及監測設備的嵌入式微系統技術研發。
2.物聯網信息安全及智能處理技術。依托卡爾電氣、漁翁科技等重點企業,加強網絡數據傳輸加密、大規模網絡行為模擬、信息與內容安全等技術研發;加快云安全技術的研發;開發快速、高精度、高效率數據挖掘、比對分析算法與模型;研發高效率傳輸光纜及數據壓縮、傳輸、處理技術。
3.物聯網系統集成關鍵軟硬件技術。加強面向特定應用領域的嵌入式操作系統及中間件開發與產業化,推進系統解決方案標準化;加強各層次數據接口信息交互的標準化研究;加強應用管理、服務軟件以及信息服務平臺技術的開發力度,推動物聯網技術應用的發展;鼓勵商業模式創新,大力開發面向特定應用領域的新一代網絡服務業務。
4.物聯網共性支撐技術。重點加強可編程、系統測試、數據保護等共性技術研發及現代信息通信、計算機及網絡、先進微電子、新材料、新能源等基礎支撐技術的研究。加強關鍵技術協議與規范、平臺軟件開發環境、開發工具、核心框架及中間件構造等技術研發,重點加強面向行業和領域的物聯網應用軟件支撐平臺研發。
(二)重點培育物聯網關鍵產業領域
1.先進傳感器產業。圍繞物聯網感知層技術,搶先發展先進傳感器、無線傳感器及智能終端設備制造產業,搶占物聯網產業發展關鍵點。引進和培育一批低功耗、微型化、智能化的新型傳感器研發和制造企業,迅速提升高端傳感器市場的影響力。大力支持北洋集團開展高性能射頻識別標簽設計、封裝,開展相應讀寫器具研發和生產;引導新北洋、卡爾電氣等企業開展融無線數據通信、交易支付、信息管理等功能于一體的智能終端設備研發和產業化;支持華菱電子研發高精度圖像傳感器、北洋集團研發光纖測溫傳感器、雙豐電子研發地震檢波和石油勘探傳感器;支持和引導哈爾濱工業大學研發海洋環境檢測傳感器、短距離無線通信傳感器并產業化。
2.數據傳輸與信息安全產業。積極開展傳輸技術和安全技術研究,引進一批基礎設備生產和關鍵技術研發企業,加快培育新一代網絡產業。大力支持宏安集團研發高性能光纖光纜、通信電纜、超五類數據纜;支持東興電子、寶巖電氣、新康威等企業研發智能數據傳輸與連接線纜;支持漁翁科技研發高性能數據加密設備和信息安全設備;積極引導哈爾濱工業大學研發大規模網絡行為模擬、信息與內容安全、數據加密等,并盡快進行產業化。
3.物聯網基礎支撐產業。加快發展微納器件、集成電路、網絡與通信設備、微能源、新材料、軟件等相關基礎產業。支持家和科技研發智能家居系列產品與集成方案;支持哈爾濱工業大學和大學(分校)聯合相關企業研發面向領域的物聯網應用軟件支撐平臺、核心框架及中間件產品;支持哈爾濱工業大學國際微電子研發中心研發汽車電子芯片;支持農友軟件研發新一代農村信息化集成服務系統。
4.物聯網應用提升產業。利用物聯網對傳統產業的重大變革,積極推進帶動效應明顯的現代裝備制造業、現代農業、現代服務業、現代物流業等產業的發展。重點推動港集團、威東航運、膠東國際海運、匯峰物流園、鑫通物流園、華東海運等發展基于物聯網技術的智慧物流服務;積極推動威高集團、金猴集團、光威集團、天潤曲軸等大企業集團實施制造業物聯網工程;支持好當家集團、尋山水產集團等企業發展基于物聯網技術的海產品加工和海水養殖。
5.物聯網集成和服務產業。以中國電信、中國移動、中國聯通三大電信運營企業為依托,重點推進與物聯網產業發展和應用相關的通信傳輸、智能處理、數據存儲、信息安全等網絡信息基礎設施工程。盡快形成以網絡傳輸、信息處理、內容提供以及運營服務為主的物聯網網絡運營和服務產業快速聚集、可持續發展的網絡基礎條件和服務支撐體系。
(三)加快建設物聯網公共技術平臺
1.構建適合物聯網應用的下一代網絡平臺。積極引導中國移動、中國電信、中國聯通、廣電優化整合網絡資源,構建開放、標準、安全的下一代網絡平臺,廣泛開展物聯網技術應用業務。支持網絡運營商、行業骨干企業、科研機構聯合搭建物聯網信息中心,構建綜合性物聯網數據共享、交換和測試平臺,為物聯網相關用戶提供數據接入、數據處理以及系統測試等服務,支撐物聯網各領域應用業務的快速實施。
2.建設物聯網技術創新支撐平臺。依托北洋電氣集團的省智能光纖測溫重點實驗室和省RFID工程技術研究中心,聯合相關企業、研究機構和高校,加強物聯網領域的核心技術研發,主導和參加標準制定,建成國際前沿、國內領先,具備引領作用的國家級物聯網核心技術研發中心。以哈爾濱工業大學企業與服務智能計算技術研究中心為基礎,組建哈工大物聯網應用技術研究中心,充分利用哈工大的技術、人才優勢,圍繞推進技術產業化應用、執行重大示范項目等主題開展集中攻關。
3.物聯網信息和中介服務平臺。以網絡運營商、龍頭企業、研究機構為主體,鼓勵行業協會以及中介機構積極參與,圍繞物聯網領域關鍵核心技術、產品和技術檢測和標準化工作,搭建立足、輻射全省的物聯網技術交流平臺,推進省內物聯網技術交流合作,對接國家物聯網標準聯合會工作組,推動企業參與跨區域物聯網應用項目。
(四)積極推進重點領域示范應用
智能工業示范應用。加快三角輪胎、萬得集團的射頻識別項目建設,實現生產過程監視、質量控制智能化。在黃海造船、成山集團、天潤曲軸推廣數字化設計、電子識別、可配置信息集成等先進生產技術。在威高集團應用產品質量和成份智能監測技術。
數字漁業示范應用。加快物聯網技術在“海上110”、海洋捕撈、水產養殖、海洋產品加工及等領域的應用,以公安邊防為依托,加強海上基礎設施建設。以好當家漁業集團、鴻洋神為重點,推動海洋產品分類、質量檢測、產品流轉、生產加工等智能化。建立海洋產品質量追溯系統,實現傳統優勢產業的整體提升。
智能物流示范應用。以港(國際物流園)、華東海運、家家悅集團為主體,建設港口集裝箱智能調度、職能倉儲系統、商品分揀調撥、物流信息處理、車輛調度等智能信息系統,積極推動物聯網技術在制造業物流、倉儲管理、商品配送等物流模式的應用,推動以物聯網為主要特征的第三方、第四方物流新模式發展。
智能電網示范應用。積極推動北洋集團分布式光纖測溫預警系統在我市電網中應用,實現重要輸變電設備和電纜溫度實時監測和遠程預警。以佳衡電子等企業為依托,建立基于物聯網技術的電力遠程抄表、自動通知和繳費系統,提升精細管理和智能運營能力。
智能交通示范應用。加快射頻識別和傳感技術在交通領域的應用,積極實施智能交通行車誘導、城市道路智能交通管理、高速公路智能管理、道路基礎設施管理與維護等系統示范應用,建立智能交通標準體系和應用模式,全面提升交通管理智能化水平。
數字節能環保示范應用。推動基于傳感技術的高耗能行業傳統工藝改造和生產流程優化項目建設。加快物聯網技術在污染源監控、水環境質量監測、空氣質量監測、城市噪聲監測和海洋環境監測、森林防護等系統領域的應用,構建智能化的監測、防控體系。
智能城市管理示范工程。依托已建成的應急指揮信息系統、地理信息系統,及建設中的城市精細化管理信息系統,大力推廣應用物聯網相關技術,實現對突發事件、事故災難、大型活動實時監控、應急指揮。以機場、火車站、港口等為示范,探索建設周界防入侵系統。
五、我市物聯網產業發展對策
(一)確立物聯網產業戰略高技術產業地位,予以重點支持
發揮政府的主導作用,成立強有力的促進和推進機構,制定并組織實施“物聯網產業推進計劃”,科學確定產業發展的戰略方向和戰略重點。提高政府對高新技術產業的管理水平,加強政府科技管理部門間的溝通協調,研究解決影響產業發展的重大問題。制定市場支持和政府采購支持政策,在政府采購中要優先使用具有自主知識產權的本地企業產品。成立物聯網專家咨詢機構,聘請技術、經濟、公共管理等領域知名專家,就物聯網產業發展中的重大問題提出建議,對前瞻性的技術進行論證。
(二)加快推動基地園區建設,培育物聯網產業集群
支持物聯網產業基地(園區)建設,通過專業園區建設,集成創業服務、技術支撐、投資融資、人才培訓和信息服務體系,營造產業發展的良好環境。促進物聯網項目在基地(園區)布局,打造涉及研發、制造、集成、運營多個環節,涵蓋傳感器、嵌入式系統、系統集成等領域的完整物聯網產業體系。加快完善創新體系,促進創新要素向基地(園區)集中,引導企業、研究機構、大學及其它機構之間相互合作,推動新型企業、新型技術的產生,促進區域創新網絡的形成和發展。
(三)加強企業聯合與協作,促進產業技術聯盟發展
由政府牽頭組建若干產業技術聯盟,協調聯盟各方利益和沖突,消除產業發展過程中的諸多現實的或者潛在的風險。發揮政府資源整合作用、核心企業的產業化推進主體作用、科研院所的技術創新源頭作用、應用部門的市場牽引作用,共同推進關鍵技術研發、技術標準制定、重要市場開拓。提升各高校之間合作辦學、聯合攻關層次,推動物聯網企業與大學、研究機構的產學研合作。加強與國內和國際大型物聯網企業合作,通過合作研發、合作營銷、互相交流管理經驗等,促進產業聯盟的國際化。
(四)積極參與技術標準制定,掌握產業發展主導權
技術標準是技術化的資本,是高新技術產業跨越式發展的支點,也是高新技術產業參與國際競爭的通行證。我市應充分利用已有優勢,發揮政府、協會、聯盟等的作用,完善市場驅動技術創新機制,推動核心企業參與國內、國際技術標準制定。要加強與國內重要系統集成商和龍頭企業合作,探索新的產學研合作方式,使之成為我市技術標準合作者,加快我市參與的技術標準的推廣、應用和完善。要積極參與國際標準化活動,參加國際標準的制定、修訂工作。要通過直接參與國際標準的制定、修訂,及時了解國際相關產業發展動向,培養國際標準化人才。
(五)創新多種形式的金融市場,快速聚集產業資本
建立政府主導的物聯網產業發展基金,支持物聯網產業重點研發項目建設、示范推廣項目建設、公共技術平臺建設。鼓勵企業申報國家創新基金、信息服務業專項資金、集成電路專項基金及國家重大產業化項目基金等。積極組織物聯網產業園、產學研合作示范園區申報國家級物聯網創新示范區,爭取國家相關優惠政策。完善多元化風險投資體系,建設風險資本與優質企業、項目的對接平臺,推動社會風險投資積極參與我市物聯網產業化項目和示范項目建設。做好上市融資協助工作,切實推動物聯網企業到國內主板、中小板、創業板上市。
關鍵詞:物聯網;安全技術防范;教學實踐;體系結構
中圖分類號:TP309 文獻標識碼:A 文章編號:2095-1302(2013)01-0068-03
0 引 言
2009年11月,國務院批復同意《關于支持無錫建設國家傳感網創新示范區(國家傳感信息中心)情況的報告》,物聯網(Internet of Things,IOT)被確定為國家戰略性新興產業之一。2010年2月,教育部辦公廳下發了《教育部辦公廳關于戰略性新興產業相關專業申報和審批工作的通知》,物聯網技術成為加速高校教學改革、培養創新型人才重點支持的專業方向之一。
應用是物聯網發展的動力[1],公安院校更注重實戰應用能力的培養。安全技術防范課程在公安院校設置的目的就是培養符合公安實戰需求的人才[2]。將物聯網應用在安全技術防范課程的教學實踐中,不僅適應當前我國大力推進物聯網走進高校教學實踐的趨勢,也符合公安教育面向實戰、突出實訓教學的要求[3],同時也是在我國全面建設小康社會關鍵時期,打擊各種智能化、科技化違法犯罪行為,保衛經濟文化建設成果,培養公安應用型實戰科技人才的強烈需求。
1 安全技術防范課程體系研究
當前,公安院校安全技術防范課程所使用的參考教材[4-7]主要內容包括入侵報警、火災報警、視頻監控以及出入口控制等四種安防系統。從安防體系組成及功能的角度,將安全技術防范課程體系的學習分為數據采集、數據傳輸和數據應用三個部分,其系統組成及功能如表1所列。
通過學習安全技術防范課程,學生可以明確了解安防系統的信號處理流程。事實上,組成安防系統的數據采集部分主要是通過各種傳感器將防區內的物理化學信號,以有線或無線的方式通過數據傳輸部分送至數據應用部分的報警控制器,經報警控制器的分析、判斷來確定是否報警、反應和制止。從體系結構上看,物聯網的三層體系結構與安防系統有諸多相似之處。
2 物聯網體系研究
物聯網內涵豐富,涉及計算機網絡、微電子、通信、控制等諸多領域,是當代信息技術發展的產物,物聯網應用更是深入到了社會生活的各個方面。概括來講,物聯網就是一個通過信息技術將各種物體與網絡進行連接,以幫助人們獲取與物體相關信息的巨大網絡。雖然,至今在學術界對物聯網的概念沒有統一的說法,但對物聯網體系結構的理解和認識上,基本是一致的,物聯網體系結構從下到上可分為三層:感知層、網絡層和應用層。其功能如表2所列。
比較表2與表1可知,物聯網體系結構中的感知層,可以實現對防區內危險信號的采集,網絡層主要是將這些危險信號通過通信網絡以有線或無線方式進行傳輸或處理,而應用層則可與安防行業相結合,實現入侵報警、火災報警、視頻報警以及出入口報警等功能。
3 物聯網在安全技術防范教學實踐中的應用
物聯網在安全技術防范課程教學實踐中的應用可以體現在理論教學和實踐教學兩個方面,但所涉及的內容應注重與安防工程、公安實戰相結合。安全技術防范課程教學應將傳統的安防系統與現代的物聯網相結合,在理論中建立學生對物聯網安防的感性認識,在實踐中提高學生對物聯網安防的運用能力,為其以后從事相關專業的警務工作打下良好基礎。
3.1 基本概念
著重向學生介紹物聯網的基本概念,讓學生認識物聯網;介紹物聯網在國內外發展現狀,讓學生了解物聯網最新發展動向;介紹物聯網與安全技術防范在體系結構方面的相似關系,讓學生明確物聯網與安全技術防范之間的關系;介紹物聯網安防在公安工作中的相關應用,讓學生清楚學習該課程在公安實戰工作中的現實意義。
對于基本概念方面的教學實踐,可以通過視頻演示物聯網在安防工程和公安工作中的應用案例,或者以任務書的形式對物聯網在安防行業中的應用展開調查,以認知方式促進學生對物聯網系統的理解。另外,還可以通過物聯網學習網站、物聯網知識競賽,甚至開展物聯網文藝展演[8] 來激發學生學習物聯網的興趣和自主學習的積極性。
3.2 數據感知
在數據感知方面,可以著重向學生介紹與安防系統相關的各種傳感技術,例如開關、振動、聲波(超聲波、可聞聲波和次聲波)、紅外、微波、光電、光纖、視頻、指紋等在安防行業中應用的傳統傳感器的工作原理和使用安裝方法,另外還應包括例如傳感網、一維和二維條碼、射頻識別(RFID,Radio Frequency Identification)等物聯網關鍵技術,突出物聯網的信息感知和物體識別這兩個方面的作用。
該部分的教學實踐應根據安防行業的相關應用,例如在入侵報警系統中的移動人體紅外信號采集與誤報警識別,在火災報警系統中,火災發生后的光、熱、煙以及氣味等信息的采集與火識別,視頻監控系統中的圖像、聲音以及報警聯動信息的采集與人像識別,出入口控制系統中的人像、指紋、車牌以及卡片信息的采集與人像、危險物品、車輛識別等。在模擬的實驗實訓環境下,讓學生掌握各種傳感器的使用范圍和應用場合,引導學生學會多種數據的綜合采集與識別,并依靠軟件系統集成在同一界面,以軟硬件結合方式鞏固學生對物聯網安防數據感知的理解。
3.3 數據傳輸
很顯然,這部分涉及到通信方面的知識。首先,需要向學生闡明物聯網與互聯網的關系:物聯網是互聯網接入方式與終端系統的延伸,也是互聯網服務功能的擴展[9];其次,應介紹互聯網與物聯網的特點與作用,傳統互聯網方面包括公共交換電話網絡(Public Switched Telephone Network,PSTN)、非對稱數字用戶環路(Asymmetric Digital Subscriber Line,ADSL)、綜合業務數字網(Integrated Services Digital Network,ISDN)等有線通信知識,以及無線廣域網(Wireless Wide Area Network,WWAN)、無線局域網(Wireless Local Area Network,WLAN),物聯網方面包括無線傳感器網絡(Wireless Sensor Network,WSN);最后,介紹物聯網與互聯網的互聯互通接口方面的知識,是學習物聯網擴展應用互聯網的關鍵一環。
該部分的實踐教學,應主要突出物聯網與互聯網的交會對接以及傳感器節點的組網通信,例如無線保真(Wi-Fi ,Wireless Fidelity)、ZigBee,實現對采集信息的融合和初步處理,為下一步物聯網安防系統的決策提供信息傳輸通道。大量傳感器節點組網通信方式多種多樣,學生可以深入理解物聯網安防系統中信息傳輸的方式和創新路由協議,擺脫傳統程式化實驗實訓方式,突出實踐和創新,幫助學生提高專業素質,增強應變能力,對適應日趨復雜的社會治安形勢具有現實意義。
3.4 數據處理
數據經過感知、傳輸,最終的目的是為了應用。安全技術防范課程的主要目的是培養學生解決實際問題的能力。因此,該部分應著重向學生介紹傳統的數據處理技術、物聯網數據融合技術、云計算技術、物聯網信息安全以及物聯網操作系統(例如TinyOS、MAINTIS OS、MagnetOS)等技術。
安防系統中數據處理的最終目的就是要實現對報警聯動裝置的控制,這就使得這部分的實踐教學具有一定的獨立性,同時在此基礎上,又具有綜合性。例如,進一步將各種數據和報警信息進行融合和挖掘,可以以此為依據制定應急預案、突發事件現場處置、案件決策指揮,有利于培養學生分析問題、思考問題、解決問題的能力,強化公安機關的指導監督作用,明確該課程在警察職業中的角色意識。
4 教學實踐中所面臨的主要問題
4.1 思想認識問題
目前,物聯網安防的應用還處于起步階段,盡管已經有部分院校[10-12]在物聯網教學方面初見成效,但是在公安實戰中的應用還處在研究階段。當前公安院校在這個方面還沒有積累足夠的教學實踐經驗,而且在安全技術防范課程中的應用更是沒有啟動,沒有成形的教學實踐模板,這就使得公安院校相關主管部門的決策者對于物聯網在安全技術防范課程教學實踐中的應用嘗試會有所顧忌,舉棋不定。
4.2 課程體系設置問題
不管是物聯網,還是安全技術防范這門課,其內容中都涵蓋了大量的物理、電子、通信、計算機處理甚至高等數學等方面的知識,綜合性非常強,這對于公安專業的學生,學習起來還是比較困難的,沒有必要的前導課程做鋪墊,勢必無法達到應有的教學效果。
即使課程體系經過完善之后,隨之而來的將是教材問題。教材決定著課程教學實踐的成敗,市面上適用于安全技術防范課程的教材本來就比較少,而適用于公安院校且以物聯網為應用背景的安防教材幾乎是空白,因此,是自編講義還是出版教材,這都將是試圖在物聯網應用方面有所突破所必須跨越的鴻溝。
另外,教師問題將伴隨著教材問題同時出現。安全技術防范課程的任課教師需要有深厚的安防工程經驗和豐富的案件處置經歷,而且物聯網是一門新興的技術,這就要求任課教師要不斷地充實和完善自己的知識結構,結合最新的安防成果和與安防工程相關的科技犯罪案例,將復雜的問題簡單化,讓學生更容易接受并理解。這無疑又對任課教師提出了更高的要求。
4.3 資金投入問題
物聯網在安全技術防范課程的推廣應用需要大量的硬件和軟件。安全技術防范作為工程實踐性比較強的課程,單一的課堂講解無法達到教學目標,也不符合公安教育的要求。因此,需要配備配套的實驗實訓軟硬件設施,主要包括實驗實訓場地的建設、配套設施的裝修,大量傳感器、數據通信和處理設備以及配套軟件的購置及更新,這些都需要大量的資金投入。
軟件投入則包括教師安防行業調研與物聯網技術培訓,還需要定期參與安防工程的方案論證、項目驗收等公安一線的掛職;另外,邀請或選聘那些在公安一線有著扎實的理論功底和豐富的安防工程經驗的專家[3]以及物聯網方面的專家學者來校做講座或成為專職教師,這些都將是不小的開支。因此,資金的投入使得物聯網在安全技術防范課程中的應用可能會受到一定的限制。
5 結 語
物聯網“十二五”發展規劃顯示,物聯網在安防領域已經初步取得了一定效果。物聯網已經被確定為國家性戰略新興產業,黨的十報告中再次強調了“推動戰略性新興產業的發展”。在良好的政策環境下,物聯網為公安院校安全技術防范課程的教學實踐帶來了嶄新的思路。通過物聯網在教學實踐中的應用,能激發學生學習興趣和主動性,優化課程體系,完善教師的知識結構,更有利于學生的實踐能力和創新能力的培養和提高,為其以后靈活應對復雜多變的治安環境提供良好的實戰平臺。但是,我們也不能不看到,物聯網在安全技術防范課程中的應用還處在起步和探索階段,還有許多問題需要解決。
參 考 文 獻
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隨著計算機技術、互聯網技術、無線通信技術、傳感器技術、嵌入式技術等飛速發展,物聯網的研究和應用也得到快速發展,并越來越引起各國的高度重視。物聯網甚至被稱為繼計算機和互聯網之后的又一次信息產業革命。美國于2008年末由IBM提出“智慧地球”概念后,“智慧地球”框架下多個典型智能解決方案已經在全球推廣;歐盟于2009年6月了全球首個國家級物聯網發展戰略規劃;韓國和日本等發達國家也都分別提出了“U-Japan”和“U-Korea”信息化戰略,其核心內容都是利用無所不在的泛在網絡技術實現人與人、物與物、人與物之間連接,讓民眾可以隨時隨地享有科技智慧服務。我國政府于2009年8月提出“感知中國”的戰略構想,并由政府、科研院所和企業建立相關研究基地和成立物聯網產業聯盟??梢娢锫摼W技術以及相關產業已經成為各國下一個必爭的戰略制高點。而任何一個新興產業和行業的發展,都需要大量的專門技術人才,物聯網的發展同樣也不例外。目前,我國物聯網專業人才還非常緊缺,人才的培養還處于起步階段,而大批專門人才培養主要依靠高等學校來承擔。在這樣一個大的環境和背景下,國家教育部于2010年批準在35所高校設立物聯網工程和傳感網技術本科專業,并于2011年開始招生。另外,全國有將近20所高職高專院校以及獨立學院開設了物聯網工程專業。物聯網工程專業是一個多學科高度交叉的新興專業,如何培養出合格的、符合市場需求的物聯網專業人才是高校面臨的一個主要問題。南于物聯網本身技術復雜、牽涉面廣,涉及多學科的交叉,這就必然對人才的培養和專業建設都需要進行全新的考慮。筆者結合安徽理工大學物聯網工程專業建設和實踐,對物聯網丁程專業人才培養和教學資源建設進行了一些初步的探索,為高校物聯網工程專業人才培養和專業建設提供指導和參考
2 物聯網工程專業的研究內容
2.1 物聯網的體系結構
物聯網的概念是1999年美國Auto-ID中心首先提出的,最初的定義是通過射頻識別等信息傳感設備把所有物品與互聯網連接起來,實現智能化識別和管理?,F在普遍認為物聯網是一個基于互聯網、傳統電信網等信息承載體,讓所有能夠被獨立尋址的普通對象實現互聯互通,具有普通對象設備化、自治終端互聯化和普適服務智能化特征的網絡。從物聯網的定義可以看出要實現物聯網需要具有感知、通信與計算能力的智能信息傳感設備等實現全面感知,借助現有的互聯網和電信網來進行數據的可靠傳輸,以及數據的智能處理,進而實現人與人、物與物、人與物之間的互聯互通和智能信息服務。物聯網的體系結構可以根據信息生成、傳輸、處理和應用劃分為4個層次:感知識別層、網絡層、管理服務層和綜合應用層。其中感知層是物聯網信息的來源,包括各種類型的傳感器、RFID標簽和讀寫器、智能手機、智能家電以及智能測控設備等;網絡層實現數據的傳輸,包括有線和無線網絡的接人層、會聚層和核心交換層;管理服務層實現數據存儲、處理的和智能決策服務等,包括中間件、數據存儲與處理、數據挖掘與智能決策等;綜合應用層實現不同行業的綜合應用,包括智能物流、智能電網、智能交通、智能環保、智能醫療等。物聯網4層體系結構如圖1所示。
2.2 物聯網關鍵技術和研究內容
由物聯網的4層體系結構圖可以看出:感知層是物聯網應用的基礎,位于物聯網應用的最底層,也是物聯網區別于傳統互聯網的重要方面之一。感知層主要涉及RFID技術、無線傳感器網絡和控制技術、短距離無線通訊技術等主要關鍵技術。物聯網的應用層與具體的應用領域不同存在很大的差異,需要根據具體的應用來設計。物聯網網絡層的數據傳輸技術、無線通信技術以及管理服務層涉及的數據存儲、云計算、數據挖掘等各種支撐技術都是物聯網應用和研究過程中涉及的主要技術和內容。
由于物聯網的研究內容比較寬泛而且涉及多學科的交叉,開設物聯網相關專業的高?,F有學科基礎、專業設置以及研究內容的側重點都會有所不同,因此在物聯網工程專業的課程設置以及培養方案方面會存在的一定的差異。由物聯網的4層體系結構,可以根據實際情況對物聯網工程專業設置不同的研究方向,如電子技術和嵌入式技術基礎較好的高??梢詡戎赜诟兄獙釉O計和應用,計算機技術基礎較好的高校可以側重于物聯網應用層和信息服務層,網絡技術和通信技術基礎較好的高校可以側重于網絡層和管理服務層,還有各相關交叉專業設置較為全面、研究基礎較好的高校則可以在物聯網的各層都平衡發展。具體設置什么樣研究方向和培養方案,各高校需要根據自身的學科專業基礎和特點以及高校的行業背景,設置具有自己特色和優勢的培養方案和側重研究方向。安徽理工大學是一所具有煤炭行業背景和醫學特色的理工類高校,目前設有相關的專業有:計算機科學與技術、電子技術與儀器、網絡信息安全、自動化、電子信息工專業提供論文寫作、寫作論文的服務,歡迎光臨dylw.net程、通信工程、電氣工程及其自動化等,具有較好的相關專業建設基礎,尤其是面向煤礦自動化和信息化應用領域有著較強的優勢。因此,基于學校的行業背景和專業基礎現狀,物聯網工程專業的側重點是物聯網的感知層設計和應用,兼顧管理服務層的相關技術研究,如中間件等。重點應用領域是礦山物聯網以及智能移動醫療,結合現有的網絡信息安全和計算機科學與技術等相關專業,制定符合學校實際和充分利用現有教學資源的物聯網工程專業的培養方案。
3 物聯網工程專業培養目標和課程設置
3.1 物聯網工程專業培養目標
在高等學校本科人才培養目標的前提下,根據物聯網專業的研究內容和市場需求定位,物聯網工程專業培養目標是:具有寬厚扎實的基礎知識,系統地掌握物聯網的相關理論、方法和技能,具備網絡技術、傳感技術、射頻識別技術、嵌入式技術、通信技術以及計算機技術等信息領域寬廣的專業知識,具有綜合運用所學知識解決物聯網中信息獲取、傳輸、處理問題的能力,能夠從事物聯網的通信架構、網絡協議和標準、無線傳感器、電子標簽射頻識別、信息安全等產品及系統的科學研究、工程設計、產品開發、技術管理與設備維護等工 作。
通過相關課程的學習,掌握必需的傳感器、電子、通信、單片機、RFID技術等知識和專業技能;掌握基本物聯網節點、網關、網絡協議棧,有線和無線網絡技術原理,無線自組織組網、有線和無線網絡拓撲以及網絡安全技術等基礎理論和關鍵技術;熟練并系統地掌握物聯網應用系統集成、物聯網硬件與軟件設計、互聯網應用等,具有綜合應用所學知識解決物聯網工程中實際問題的能力,包括:工程設計、設備制造、網絡運營和技術管理中的實際問題等能力;掌握基于無線傳感器網絡的物聯網業務的開發、測試、推廣等知識,具有較強的綜合應用信息網絡相關知識解決問題的能力、綜合試驗能力與工程實踐能力;熟悉礦山物聯網的架構、應用環境和關鍵技術,并能夠進行系統設計和開發;熟悉物聯網在智能醫療領域的應用技術,并在現有醫院信息系統的基礎上,進行移動醫療的智能終端、醫療傳感設備、中間件、數據存儲、應用系統的設計和開發等。此外,還應具有較強的創新意識、創造性思維能力,能綜合運用多學科知識、技術和現代工程工具,將所學內容應用到其他行業和應用領域。
3.2 物聯網工程專業課程設置
由于物聯網工程專業是綜合多學科的新興專業,在課程的設置和教學內容的安排上還不夠成熟和穩定,還處于探索階段。需要根據專業培養目標和實際教學情況,不斷地調整和優化課程的設置。目前,物聯網專業課程設置基本上在現有較成熟的計算機科學技術和電子信息類專業的基礎上,增加與物聯網相關的核心課程,但側重點是物聯網技術及應用。結合學校相關專業課程設置現狀,物聯網專業課程分為以下幾個主要模塊:(1)公共基礎模塊;(2)專業必修課程模塊:(3)專業核心課程模塊;(4)專業任選課程模塊;(5)跨學科課程模塊;(6)實踐課程模塊;(7)素質拓展模塊。各模塊包含的主要課程如表1所示。
在課程的設置上既考慮了物聯網專業的核心研究內容和專業特色,同時考慮到物聯網專業是一門新興的專業,還沒有專門的碩士和博士學位點,目前基本上都是作為計算機或相關學科的一個研究方向,而計算機專業研究生入學考試的專業課實現國家統一命題,因此,在課程的設置上要能夠和計算機科學與技術專業核心課程實現無縫對接,使得物聯網工程專業培養的學生能夠輕松實現進一步深造的愿望?;谶@樣的一種現狀,學校物聯網工程專業在必修課程模塊和核心課程模塊中分別開設了數據結構、計算機組成原理、計算機網絡、操作系統等相關的課程,同時開設了物聯網導論、無線傳感器網絡、RFID原理與應用,能夠滿足學生專業學習和考研深造的需要。為了突出物聯網專業知識,在專業任選課程模塊中開設了大量與物專業提供論文寫作、寫作論文的服務,歡迎光臨dylw.net聯網和計算機相關和當前最為熱門的課程,充分體現了該專業方向的知識面寬、技術先進等特點??鐚W科課程模塊的設置為進一步拓寬學生的知識面,了解煤礦行業的生產背景和主要技術裝備,為以后從事煤礦物聯網和數字礦山建設打下基礎。實踐課程模塊的設置是培養學生動手能力和學習興趣的重要教學環節,是達到學以致用的主要途徑,是整個教學過程不可缺少的內容。素質拓展模塊通過組織多種形式和內容的第二課堂教學活動,以培養學生創新精神和實踐能力,促進個性發展,提高綜合素質。
4 人才培養和教學資源建設
4.1 物聯網工程專業人才培養
高等學校的使命是培養人才,高校需要根據市場的需求和自身優勢以及綜合其他因素來確定人才的培養模式。因此,對人才培養目標的定位能夠全面反映高校對合格人才的理解和時代需求。安徽理工大學是行業特色鮮明、理工類為主的綜合型大學,學校人才培養目標是:結合煤炭行業特色,培養“厚基礎、高素質、強能力、善創新”的創新型人才和高級專門人才。在人才培養過程中要構建多元化、多目標的培養模式,同時充分考慮學生就業、創業和繼續深造等不同要求,努力形成特色鮮明、層次清晰、模式多元、制度配套、保障有力的本科人才培養體系。在學校人才培養目標的指導下,借助現有相關專業的培養模式和經驗,并結合物聯網工程專業的特點,對物聯網工程專業的人才培養采用校企聯合培養的模式。
安徽理工大學是第二批“卓越工程師教育培養計劃”高校,目前在計算機科學與技術專業以及其他電子信息類專業的卓越工程師培養計劃和方案制定過程中積累了一定的經驗,其核心培養方式是采取的3+X培養模式,主要措施是其中3年時間在學校進行相關基礎課和理論課的學習,至少1年時間采取校企聯合培養模式,通過將企業納入到人才培養主體地位,可以進行訂單式培養,大大增強學生對企業需求的了解和實踐動手能力。真正體現“卓越計劃”的3個特點,即行業企業深度參與培養過程;學校按通用標準和行業標準培養工程人才;強化培養學生的工程能力和創新能力。物聯網工程專業主要是培養工程類的專門型應用人才,可以按照“卓越工程師”的培養模式進行培養。一方面是在現有教學資源的基礎上,加強物聯網專業基礎理論和專業核心課程內容的教學,另一方面加強實踐教學環節,尤其是引入相關企業的參與。目前,我校已與安徽徽斯頓電子科技有限公司以及安徽科艾網絡技術有限公司簽訂了戰略合作協議,聯合培養物聯網專業人才,由參與的公司提供相關課程的教學和實踐環節的平臺,并且公司有優先挑選優秀畢業生的權利。另外,安徽理工大學與附屬醫院安徽淮南東方醫院集團也簽訂了合作協議,共同研究和制訂數字移動醫療系統方案。移動數字醫療系統的實施可為學校物聯網專業教師和學生提供了參與設計和開發的機會,同時也會為學生的培養提供很好的實習場所和平臺。另外,安徽理工大學與兩淮煤礦企業都建立了很好的合作關系,有著很好的合作基礎,雙方都在積極準備聯合培養礦山物聯網建設人才,進行校企深度合作,為拓展學校物聯網專業人才培養提供了很好的實踐和就業機會。此外,學校還與一些經濟發達地區的相關企業建立實習基地,如上海、深圳、無錫、蕪湖等,為學生進入工作崗位前提供深入企業實習機會,為進一步就業打下了堅實的基礎。校企合作模式的效果已經在學校的一些專業取得了很好的效果,校企合作是物聯網專業人才培養較為理想的模式。
4.2 物聯網工程專業教學資源建設
物聯網專業人才的培養,除了有定位準確的培養目標和合適的培養模式之外,還需要有配套的軟硬件教學資源的支撐,教學資源是培養合格人才的重要保證。一個專業辦學水平的高低往往與該專業的師資、實驗室、教材、實習場所等建設水平有關。對于物聯網專業這樣一門新興專業,面臨的專業教學問題更為嚴重和急迫。學校在物聯網專業建設過程中,相應地采取了一些有效措施來保證高水平的教學資源。
(1)物聯網專業師資隊伍的建設。這是所有教學資源中最為重要的部分,沒有好的師資很難想象能夠培養出優秀的人才。因此,學校和學院都非常重視教師的培養,培養的方式主要是從學院中挑選出一部分對物聯網感興趣而且嵌入式技術以及軟件開發能力過硬的教師組建成物聯網科研團隊和教學團隊,通過申專業提供論文寫作、寫作論文的服務,歡迎光臨dylw.net請物聯網相關課題展開物聯網理論和應用研究,目前已有2項物聯網相關的國家自然科學基金項目,5項省部級物聯網應用課題,多項企業物聯網應用橫向課題,通過科研課題工作的深入展開和研究,大大提高了教師對物聯網理論的理解和實踐應用水平,對推動物聯網專業的教學水平起到明顯的促進作用。除此之外,學院利用寒暑假時間組織部分教師到北京、無錫、長沙等地參加“全國高校物聯網專業教學和研討”“高級物聯網開發工程師物”等教學和專業技術的培訓,通過培訓進一步提高教師的物聯網教學水平和專業技能,然后再通過校內的研討和講座帶動更多教師物聯網專業水平的提高。
(2)教材建設也是辦好專業必不可少的環節。由于物聯網專業是新建專業,雖然已經出版了一些不錯的物聯網方面的圖書,但適合作為本科教學的好教材還是鳳毛麟角,而且大多是技術類或普及類。因此,在教材的建設方面還有很多的工作需要做。我們根據開設的課程和目前已有教材的現狀,挑選出相對較好的基本教材和參考書,通過大家閱讀討論,然后根據制定的教學計劃,來確定講授的內容和學生需要自學的內容,并整理教學講義和課件,為后續教材建設做好準備。通過這一環節,充分提高了對教學內容細節的掌握和理解,也對物聯網技術掌握得更為全面。
(3)實驗室建設是實踐教學環節的有力保障。為了能夠滿足物聯網實驗教學的需求,學院對物聯網實驗室建設投入了大量的建設經費,實驗室采購了北京西普陽光教育科技有限公司的SimpleRFID射頻識別實驗教學系統,并向安徽福訊信息技術有限公司訂制了無線傳感網絡教學系實驗系統。在物聯網實驗建設過程中,物聯網專業教學團隊全程參與整個實驗室建設過程,對系統的安裝、調試、運行都進行全面掌握;專業提供論文寫作、寫作論文的服務,歡迎光臨dylw.net并邀請物聯網實驗系統開發的T程技術人員給教師做專門的技術培訓和講座,進一步提高了教師的理論水平和實踐水平。通過師資、教材和實驗竄3個環節的建設,目前學校已經具有較高水平的物聯網專業教學團隊和完善的教學配套資源,完全能夠按照既定的教學目標和計劃來進行物聯網專業人才的培養。當然,任何一個新的專業的開設,都需要一定時間的建設和完善,在建設的過程中要不斷探索和完善,并借鑒其他高校的成功經驗,及時修正不合理的方面。
5 結語
物聯網工程專業的人才培養和教學資源建設,是所有高校物聯網工程專業在辦學過程中需要考慮和解決的問題,而特色人才培養模式和高水平教學資源建設是辦好物聯網專業的前提,因此,各個高校應根據各自不同的辦學基礎和行業特點,著眼于市場需求和自身的辦學優勢,在體現物聯網工程專業共同特點的基礎上,要突出物聯網工程專業的行業特色,這樣培養出的人才更能滿足市場需求和具有更寬的就業面。
參考文獻:
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