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到2013年年底,在物聯(lián)網(wǎng)方面,上海將全面完善研發(fā)、產(chǎn)業(yè)、應(yīng)用3個(gè)層次,借助嘉定示范區(qū),成為“智慧城市”。
1.智慧社區(qū)
對(duì)小區(qū)無(wú)縫隙覆蓋,降低建設(shè)和運(yùn)行維護(hù)成本,提高安防和管理效率。
水、電、氣、熱等自動(dòng)計(jì)費(fèi)、收費(fèi);遇到火災(zāi)、有害氣體泄漏等突發(fā)事故,可自動(dòng)報(bào)警;實(shí)現(xiàn)安全防范系統(tǒng)自動(dòng)化監(jiān)控管理;實(shí)現(xiàn)住宅緊急呼叫系統(tǒng);對(duì)住宅小區(qū)的關(guān)鍵設(shè)備、設(shè)施實(shí)行集中管理,對(duì)其運(yùn)行狀態(tài)實(shí)行遠(yuǎn)程監(jiān)控;提供小區(qū)與城市區(qū)域聯(lián)網(wǎng),互通信息、資源共享;通過(guò)網(wǎng)絡(luò)終端實(shí)現(xiàn)醫(yī)療、文娛、商業(yè)等公共服務(wù)的費(fèi)用自動(dòng)結(jié)算。
2.智能家居
所有的家庭都有以下功能:家電智能管理、家庭火災(zāi)防范、家庭有害氣體防范、用戶定位及健康分析、社區(qū)醫(yī)療系統(tǒng)、門禁及進(jìn)出口管理等。而且,還可以實(shí)現(xiàn)可視對(duì)講功能、電子門禁系統(tǒng)功能;實(shí)現(xiàn)家電自動(dòng)控制功能;公共水電設(shè)施監(jiān)視;火災(zāi)與煤氣報(bào)警;緊急呼救報(bào)警;電話線被切斷與防破壞報(bào)警;實(shí)現(xiàn)三表遠(yuǎn)程計(jì)量,計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)功能及一些物業(yè)管理功能;實(shí)現(xiàn)家庭內(nèi)電子購(gòu)物、電子圖書(shū)館、遠(yuǎn)程醫(yī)療、天氣預(yù)報(bào)、網(wǎng)絡(luò)訂餐等服務(wù)。
3.智能樓宇
公共建筑內(nèi),實(shí)時(shí)“感知”樓宇內(nèi)的各種“信息”:電力、空調(diào)、照明、防災(zāi)、防盜、運(yùn)輸、門禁等,全部“智能化”管理,實(shí)現(xiàn)建筑物自動(dòng)化、通信自動(dòng)化、辦公自動(dòng)化、安全保衛(wèi)自動(dòng)化系統(tǒng)和消防自動(dòng)化系統(tǒng),合理配置各項(xiàng)資源,提高樓宇用戶的舒適度,實(shí)現(xiàn)辦公樓宇的有效節(jié)能,降低樓宇運(yùn)營(yíng)成本,提高樓宇的服務(wù)能力。
4.智能交通
科學(xué)配置信號(hào)燈、道路分布等交通資源,減少交通擁堵;全面、統(tǒng)一地管配公共停車區(qū)域,緩解停車問(wèn)題;完善公共交通的車速、客流統(tǒng)計(jì)、車輛越站、違規(guī)下客、車輛保養(yǎng)等監(jiān)管,識(shí)別、定位、跟蹤、監(jiān)管公交車。
5.智能監(jiān)控
在主干道、橋梁、景觀綠化處,部署高清攝像頭,進(jìn)行24小時(shí)實(shí)時(shí)監(jiān)控,自動(dòng)捕獲圖像目標(biāo),提高安全監(jiān)控管理水平。
6.精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)
實(shí)時(shí)采集、傳感、分析、監(jiān)控農(nóng)業(yè)信息,智能化識(shí)別、定位、跟蹤、監(jiān)管農(nóng)產(chǎn)品的產(chǎn)銷。以馬陸葡萄園為綜合試點(diǎn),建立農(nóng)業(yè)數(shù)字化信息監(jiān)控、控制系統(tǒng)。在溫室大棚,通風(fēng)、滴灌、降溫、補(bǔ)光等數(shù)據(jù)全部自動(dòng)采集。
此外還有:智能電網(wǎng)、智能環(huán)境監(jiān)測(cè)、特種車輛監(jiān)控、重點(diǎn)污染源監(jiān)控等功能。
(責(zé)編:張思思)
遼寧:物聯(lián)網(wǎng)24小時(shí)監(jiān)控林業(yè)
近10年,遼寧作為全國(guó)首批林業(yè)信息化示范省,經(jīng)歷了從無(wú)到有、起步騰飛、快速發(fā)展3個(gè)階段,成為遼寧省現(xiàn)代林業(yè)建設(shè)快速發(fā)展的“推進(jìn)器”。
遼寧省林業(yè)系統(tǒng)建立起了省、市、縣三級(jí)林業(yè)專網(wǎng),上連國(guó)家林業(yè)局,下連14個(gè)市、38個(gè)廳直事業(yè)單位、科研院所以及50多個(gè)重點(diǎn)林業(yè)縣區(qū),林業(yè)信息化高速公路四通八達(dá),暢通無(wú)阻。2010年,省、市、縣、鄉(xiāng)四級(jí)高帶寬林業(yè)專網(wǎng)投入使用,一條集音頻、視頻、數(shù)據(jù)傳輸為一體的通信及信息交匯綜合業(yè)務(wù)網(wǎng)絡(luò)平臺(tái),正在為林業(yè)系統(tǒng)的更好運(yùn)轉(zhuǎn)發(fā)揮作用。
2009年4月9日14時(shí),沈陽(yáng)市棋盤(pán)山遠(yuǎn)程監(jiān)控指揮中心發(fā)現(xiàn),南溝水庫(kù)附近突發(fā)森林火災(zāi)。從回傳的圖像上看,火點(diǎn)濃煙滾滾。森林防火指揮部立即處置,明火很快被撲滅。這是用物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)消滅火災(zāi)的實(shí)戰(zhàn)案例。
物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)已經(jīng)廣泛應(yīng)用。比如,建立了溫度傳感、溫室控制、廠區(qū)監(jiān)管、森林氣象站、古樹(shù)保護(hù)和候鳥(niǎo)遷徙觀測(cè)系統(tǒng),極大地提高了林業(yè)資源監(jiān)管、綜合營(yíng)造林管理、林業(yè)災(zāi)害監(jiān)控和應(yīng)急管理能力。
2010年,建立了護(hù)林員監(jiān)管體系、森林資源防控體系,搭建了物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用平臺(tái)。
今年1月1日,遼寧省林業(yè)廳的門戶網(wǎng)站第三次改版:拓展了1000個(gè)企業(yè)子網(wǎng),辦理各種證件6萬(wàn)多份,專家回答網(wǎng)民咨詢上萬(wàn)條。
遼寧林業(yè)在全國(guó)實(shí)現(xiàn)了“五個(gè)率先”:率先建成數(shù)字林業(yè)核心平臺(tái);率先建成155兆高帶寬林業(yè)專網(wǎng);率先開(kāi)通政務(wù)商務(wù)一體化門戶網(wǎng)站;率先建成物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用平臺(tái);率先開(kāi)發(fā)掌上林業(yè)等一批先進(jìn)適用的信息化成果。
(責(zé)編:張思思)
“溫室娃娃”:溫室控制專家
“該澆水了,牡丹花渴了!”“飼料缺少40公斤,小雞餓了!”“溫度超過(guò)25攝氏度了,該降溫了。”……這是“溫室娃娃”的報(bào)警。工作人員根據(jù)這些數(shù)據(jù)及時(shí)采取措施。
經(jīng)過(guò)8年的努力,派得偉業(yè)研制出“溫室娃娃”,這是我國(guó)自主研發(fā)的首個(gè)溫室管理專用機(jī)器人。它是設(shè)施農(nóng)業(yè)環(huán)境信息數(shù)據(jù)采集分析儀器,嵌入了真人發(fā)聲語(yǔ)音模塊、液晶中文顯示和智能電源模塊。“溫室娃娃”存貯了各種作物的數(shù)據(jù),如最適宜的溫度、濕度、光照等,可以測(cè)出溫室內(nèi)的各種實(shí)際數(shù)據(jù),二者對(duì)照后,用報(bào)警的方式提醒用戶加溫還是降溫、通風(fēng)還是澆水。“溫室娃娃”還可控制豬舍、雞舍、羊舍等。它具有超強(qiáng)的記憶力,能夠存儲(chǔ)6萬(wàn)組數(shù)據(jù),如果每隔半個(gè)小時(shí)存儲(chǔ)一次數(shù)據(jù)的話,就可以存儲(chǔ)1250天的數(shù)據(jù);節(jié)能省電,充一次電可以使用13天左右。
2006年上市以來(lái),在北京郊區(qū)引起了較大反響,并被大范圍地推廣應(yīng)用,而且擴(kuò)展到山西、陜西、山東等地,深受農(nóng)民歡迎。
北京派得偉業(yè)科技發(fā)展有限公司,成立于2001年6月,先后通過(guò)了高新技術(shù)企業(yè)、雙軟企業(yè)、ISO9001:2000國(guó)際質(zhì)量體系、系統(tǒng)集成等多項(xiàng)資質(zhì)認(rèn)證;先后承擔(dān)了國(guó)家級(jí)、省(部)級(jí)重點(diǎn)科研項(xiàng)目30余項(xiàng),市場(chǎng)項(xiàng)目100多項(xiàng),獲得22個(gè)獎(jiǎng)項(xiàng);搭建和集成了一套新農(nóng)村信息化技術(shù)體系,逐步推出了5大系列化(電子農(nóng)務(wù)、電子政務(wù)、電子商務(wù)、電子水務(wù)和信息服務(wù))的軟硬件產(chǎn)品,產(chǎn)品遍布全國(guó)。
(責(zé)編:凌海燕)
南京未來(lái)星:
讓物聯(lián)網(wǎng)“聯(lián)”上菜籃子
物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)怎樣與傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)相結(jié)合?南京未來(lái)星傳感技術(shù)公司有發(fā)言權(quán)。公司2010年成立,硬件開(kāi)發(fā)6年,軟件開(kāi)發(fā)1年,曾與江蘇省農(nóng)科院有過(guò)合作。未來(lái)星的最大優(yōu)勢(shì):產(chǎn)品能夠真正投入市場(chǎng);免費(fèi)體驗(yàn);運(yùn)營(yíng)費(fèi)每年僅1000元。
試點(diǎn)基地內(nèi),蔬菜大棚自動(dòng)收集、對(duì)比各類信息;農(nóng)科院專家可以隨時(shí)了解生產(chǎn)情況;地太干了,灌溉設(shè)備可以自動(dòng)噴淋;包裝好的紫青菜,掃描條形碼,各種生產(chǎn)信息就出來(lái)了,包括每次施了什么肥料、由什么廠家提供、施肥間隔期生產(chǎn)基地、生產(chǎn)負(fù)責(zé)人、采摘時(shí)間等等,一目了然;消費(fèi)者可隨時(shí)查看蔬菜、肉類的生產(chǎn)過(guò)程,從田頭到家里的整個(gè)配送過(guò)程……
目前,未來(lái)星瞄準(zhǔn)的是五星級(jí)酒店、私企業(yè)主等高端消費(fèi)群,推廣的也是高端農(nóng)產(chǎn)品。通過(guò)會(huì)員制的形式,已吸納了一批會(huì)員,創(chuàng)建了自己的蔬菜專賣店,避開(kāi)了傳統(tǒng)銷售渠道、常規(guī)農(nóng)產(chǎn)品。
(責(zé)編:凌海燕)
陽(yáng)山桃園:水蜜桃用上物聯(lián)網(wǎng)
桃農(nóng)攜手高科技
在無(wú)錫市太湖水蜜桃科技有限公司的控制室內(nèi),借助物聯(lián)網(wǎng),農(nóng)技人員正實(shí)時(shí)獲取土壤濕度、環(huán)境溫度、葉面濕度、光照強(qiáng)度等一系列種植數(shù)據(jù)。“有了這套桃園種植精準(zhǔn)監(jiān)測(cè)系統(tǒng),我們就能夠根據(jù)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)得到數(shù)據(jù),使有機(jī)水蜜桃進(jìn)行科學(xué)種植。”副總經(jīng)理李巧生說(shuō)。
陽(yáng)山水蜜桃聞名天下,但陽(yáng)山鎮(zhèn)知道自己的軟肋:桃農(nóng)憑經(jīng)驗(yàn)種植,人工監(jiān)測(cè)防治病蟲(chóng)害,費(fèi)時(shí)、費(fèi)力、誤報(bào)率高。
從2011年6月起,陽(yáng)山鎮(zhèn)就與無(wú)錫美新半導(dǎo)體有限公司合作,打造了國(guó)內(nèi)首個(gè)應(yīng)用于果園種植的智能物聯(lián)網(wǎng)精準(zhǔn)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)。目前,25畝桃園內(nèi)已均勻設(shè)置了22套不同功能的傳感器,并正式運(yùn)行。陽(yáng)山鎮(zhèn)將以此為“樣板”,在3000多畝有機(jī)水蜜桃基地內(nèi)逐步推廣物聯(lián)網(wǎng)種植技術(shù),率先為桃農(nóng)科學(xué)種植探路。
桃園用上物聯(lián)網(wǎng)
“通過(guò)傳感器采集桃園生長(zhǎng)環(huán)境數(shù)據(jù),通過(guò)物聯(lián)網(wǎng)無(wú)線傳感節(jié)點(diǎn),對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行轉(zhuǎn)發(fā)、接收、存儲(chǔ)和融合,并以互聯(lián)網(wǎng)和短信的方式,幫助管理人員實(shí)時(shí)了解桃園內(nèi)的環(huán)境參數(shù)。”美新公司項(xiàng)目技術(shù)負(fù)責(zé)人黃華說(shuō)。
土壤濕度傳感器,可以監(jiān)測(cè)土壤水分,實(shí)現(xiàn)科學(xué)灌溉;環(huán)境溫濕度傳感器和葉面濕度傳感器,可以保證水蜜桃的生長(zhǎng)環(huán)境合適;太陽(yáng)輻射傳感器和氣象傳感器,可以了解太陽(yáng)輻射強(qiáng)度、大氣壓力、風(fēng)速等各種氣象參數(shù)。充電式鎳氫電池、太陽(yáng)能充電板雙重供電系統(tǒng),在無(wú)供電環(huán)境下,保證了設(shè)備的持續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)。
精準(zhǔn)的實(shí)時(shí)監(jiān)控,是陽(yáng)山水蜜桃的種植革命。數(shù)據(jù)超過(guò)預(yù)警值時(shí),系統(tǒng)不僅能自動(dòng)報(bào)警,還能提出合理化建議,比如對(duì)病蟲(chóng)害的防治建議、灌溉建議等。“僅灌溉一項(xiàng),桃園一年就能節(jié)約水資源30%以上。”黃華說(shuō)。
(責(zé)編:張思思)
用物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)種花草節(jié)能又增收
打開(kāi)電腦,輕點(diǎn)鼠標(biāo),就能給院子里的花花草草澆水施肥。這是現(xiàn)代農(nóng)業(yè)智能監(jiān)控應(yīng)用示范項(xiàng)目,由長(zhǎng)沙“百果園”運(yùn)用物聯(lián)網(wǎng)實(shí)現(xiàn)。
2009年11月,項(xiàng)目通過(guò)了驗(yàn)收。長(zhǎng)沙“百果園”是首個(gè)在農(nóng)業(yè)領(lǐng)域部署應(yīng)用物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的單位。利用物聯(lián)網(wǎng)技術(shù),采集了溫度、濕度、光照、土壤(基質(zhì))的動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)、作物生長(zhǎng)發(fā)育實(shí)況(視頻),傳送到電腦、手機(jī)等終端;便于了解和總結(jié)植物生長(zhǎng)發(fā)育的需求規(guī)律,采取相應(yīng)的調(diào)控措施;有利于有效調(diào)節(jié)植物花期、調(diào)控作物生長(zhǎng)發(fā)育,提高單位面積的復(fù)種指數(shù);大大減少現(xiàn)場(chǎng)操作,降低勞動(dòng)強(qiáng)度,既節(jié)約用工,又能確保各環(huán)節(jié)的精準(zhǔn)性;既節(jié)能節(jié)水,又增產(chǎn)增收。
【關(guān)鍵詞】物聯(lián)網(wǎng);道路照明;單燈控制;
一、物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)概況
物聯(lián)網(wǎng)是新一代信息技術(shù)的重要組成部分,物聯(lián)網(wǎng)通過(guò)智能感知、識(shí)別技術(shù)與普適計(jì)算等通信感知技術(shù),廣泛應(yīng)用于網(wǎng)絡(luò)的融合中,也因此被稱為繼計(jì)算機(jī)、互聯(lián)網(wǎng)之后世界信息產(chǎn)業(yè)發(fā)展的第三次浪潮。物聯(lián)網(wǎng)依托三項(xiàng)關(guān)鍵技術(shù)即傳感器技術(shù)、RFID標(biāo)簽、嵌入式系統(tǒng)技術(shù)實(shí)現(xiàn)大數(shù)據(jù)云計(jì)算。物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用于現(xiàn)代化城市照明工程領(lǐng)域的實(shí)現(xiàn)方法是依托傳感器技術(shù),射頻標(biāo)簽技術(shù)及嵌入式系統(tǒng)技術(shù)實(shí)現(xiàn)對(duì)路燈的智能管理。
二、物聯(lián)網(wǎng)照明控制系統(tǒng)的組成
物聯(lián)網(wǎng)單燈控制技術(shù)實(shí)現(xiàn)對(duì)路燈照明的智能控制,精細(xì)控制。該控制系統(tǒng)需要四部分組成:前端傳感器、每盞燈桿內(nèi)的單燈執(zhí)行終端、各箱變內(nèi)分布的智能控制器及監(jiān)控中心的物聯(lián)網(wǎng)單燈監(jiān)控軟件系統(tǒng)。
(一)前端傳感器
道路現(xiàn)場(chǎng)設(shè)置天氣傳感器采集天氣數(shù)據(jù),設(shè)置車輛檢測(cè)器采集車流量數(shù)據(jù),通過(guò)照度檢測(cè)器采集照度數(shù)據(jù),通過(guò)經(jīng)緯度檢測(cè)器監(jiān)測(cè)當(dāng)?shù)亟?jīng)緯度數(shù)據(jù),可將數(shù)據(jù)上傳至前置服務(wù)器和數(shù)據(jù)中心。
(二)單燈執(zhí)行終端
位于每座燈桿接線室內(nèi),由CPU 主板、通訊接口板和信息采集部件等部分組成,執(zhí)行每座路燈的開(kāi)停、調(diào)光及電氣參數(shù)的監(jiān)測(cè)。
(三)智能控制器
包含控制芯片、通訊接口板、功率變換控制器等部件,通過(guò)電力載波技術(shù)、ZigBee無(wú)線通信技術(shù)、 470/868無(wú)線通訊技術(shù)實(shí)現(xiàn)對(duì)全網(wǎng)每一個(gè)路燈的開(kāi)停控制調(diào)光控制運(yùn)行狀況監(jiān)測(cè),智能控制器是物聯(lián)網(wǎng)智能照明系統(tǒng)的底層設(shè)備,也是關(guān)鍵的網(wǎng)關(guān)類設(shè)備,它主要功能是實(shí)現(xiàn)路燈節(jié)點(diǎn)的自動(dòng)組網(wǎng),接收并存儲(chǔ)來(lái)自遠(yuǎn)程計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的照明控制與管理策略,并按策略對(duì)所有組網(wǎng)的路燈進(jìn)行開(kāi)燈、關(guān)燈、調(diào)光、電能采集、故障上報(bào)等。
(四)物聯(lián)網(wǎng)單燈監(jiān)控軟件系統(tǒng)
包含計(jì)算機(jī)系統(tǒng)、無(wú)線數(shù)傳電臺(tái)和輔助設(shè)備等,監(jiān)控中心與智能控制器之間采用無(wú)線通訊的方式連接, 而執(zhí)行終端與路燈前端控制器之間可以采用有線通訊或擴(kuò)頻電力載波通訊方式連接。運(yùn)營(yíng)管理部門可根據(jù)實(shí)際情況制定路燈控制策略,可綜合前端傳感器采集的數(shù)據(jù),如車流量信息、天氣信息、照度信息制定最優(yōu)化的路燈控制策略,并通過(guò)大數(shù)據(jù)及云計(jì)算技術(shù)科學(xué)分析不同日期不同時(shí)間段的交通狀況,對(duì)所有路段的路燈進(jìn)行針對(duì)性的控制。
智能控制器通過(guò)電力載波技術(shù)、ZigBee無(wú)線通信技術(shù)、 470/868無(wú)線通訊技術(shù)實(shí)現(xiàn)對(duì)每座路燈的檢測(cè)及控制。借助強(qiáng)大GPRS/CDMA移動(dòng)通訊網(wǎng)絡(luò),監(jiān)控中心可根據(jù)將車流量、自然光照度等信息,可自動(dòng)或手動(dòng)向單燈控制器發(fā)送詢問(wèn)或控制指令,完成對(duì)任一區(qū)域、任一線路、任一燈位的監(jiān)測(cè)和控制,可對(duì)每一個(gè)終端實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程控制、遠(yuǎn)程調(diào)光、遠(yuǎn)程監(jiān)視、遠(yuǎn)程實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)管理四大方面的功能。
物聯(lián)網(wǎng)智能照明系統(tǒng)可實(shí)現(xiàn)自定義各種控制、管理、維護(hù)照明策略,以實(shí)現(xiàn)節(jié)能效益最大化,控制等級(jí)安全化,維護(hù)工作簡(jiǎn)單化等動(dòng)作目標(biāo),即可根據(jù)天氣、車流量、時(shí)序、現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境等數(shù)據(jù)實(shí)現(xiàn)單燈控制、物理回路控制、虛擬回路控制,無(wú)極調(diào)光,燈故障診斷,燈具壽命管理,節(jié)能管理,實(shí)現(xiàn)照明管理和節(jié)能控制的精細(xì)化智能化網(wǎng)絡(luò)化。
三、物聯(lián)網(wǎng)智能照明控制技術(shù)優(yōu)勢(shì)
物聯(lián)網(wǎng)智能照明控制技術(shù)優(yōu)勢(shì)體現(xiàn)在三個(gè)方面:
(一)采用物聯(lián)網(wǎng)技術(shù),把每一盞燈納入監(jiān)控和管理平臺(tái)實(shí)現(xiàn)全局監(jiān)管,形成最佳運(yùn)營(yíng)維護(hù)模式;
(二)通過(guò)智能決策,實(shí)現(xiàn)基于單燈控制的自動(dòng)控制、自動(dòng)節(jié)能,使管理精細(xì)化、節(jié)能數(shù)字化,并實(shí)現(xiàn)故障預(yù)警,實(shí)現(xiàn)可視化的定位維護(hù);
(三)通過(guò)遠(yuǎn)程管理和移動(dòng)管理降低路燈設(shè)施的維護(hù)難度和成本,達(dá)到高效節(jié)能的效果,實(shí)現(xiàn)“四遙”管理,即:
(1)遙測(cè)
在每條照明配出回路上設(shè)置電力儀表, 采集相電壓、線電壓、電流、功率因數(shù)等運(yùn)行參數(shù), 各回路電力儀表通過(guò)串口通訊方式與本地PLC 連接, 將各回路運(yùn)行參數(shù)傳送至本地PLC。在每個(gè)箱式變電站內(nèi)設(shè)置HMI (人機(jī)界面) 用以顯示本地各照明回路的狀態(tài)、運(yùn)行參數(shù)及更改本地PLC 的程序和有關(guān)照明控制的參數(shù), 從而實(shí)現(xiàn)本地控制。在自動(dòng)運(yùn)行方式下,由PLC 根據(jù)預(yù)先設(shè)定的照明控制程序控制本箱式變電站內(nèi)各照明配出回路的合、斷。
(2)遙信
通過(guò)控制網(wǎng)絡(luò)可將箱式變電站各照明配出回路開(kāi)關(guān)狀態(tài), 電路過(guò)電壓、過(guò)電流故障信息, 通訊網(wǎng)絡(luò)故障信息發(fā)送至園區(qū)路燈監(jiān)控室。
(3)遙視
部分路段設(shè)監(jiān)控?cái)z像頭,值班人員在監(jiān)控室內(nèi)通過(guò)監(jiān)視器可以了解園區(qū)功能性路燈的照明情況, 景觀燈具的亮燈效果, 同時(shí)可以第一時(shí)間發(fā)現(xiàn)故障或損壞的燈具, 及時(shí)檢修,保證道路照明的正常運(yùn)行。
(4)遙調(diào)
在監(jiān)控室, 值班人員可根據(jù)對(duì)各路段不同時(shí)段車流量和園區(qū)整體道路情況的分析, 隨時(shí)調(diào)整各箱式變電站內(nèi)設(shè)備的節(jié)電運(yùn)行參數(shù)。
物聯(lián)網(wǎng)智能控制器引入天文鐘控制器及光照度控制器信號(hào),采用光控時(shí)控及手控相結(jié)合的控制方式,時(shí)控根據(jù)室外日光照度并通過(guò)智能經(jīng)緯時(shí)控儀,根據(jù)坐在地區(qū)經(jīng)緯度或不同季節(jié),設(shè)定開(kāi)關(guān)燈時(shí)間,后半夜時(shí),關(guān)閉非機(jī)動(dòng)車道燈具,同時(shí)間隔關(guān)閉不超過(guò)半數(shù)的機(jī)動(dòng)車道側(cè)燈具,路燈進(jìn)入節(jié)能運(yùn)行狀態(tài)。科學(xué)安排時(shí)段分時(shí)段控制開(kāi)關(guān)燈、調(diào)光等任務(wù),實(shí)現(xiàn)按需照明,最大限度節(jié)省電能。
四、物聯(lián)網(wǎng)單燈控制技術(shù)實(shí)現(xiàn)的效益
(一)經(jīng)濟(jì)效益:采用本系統(tǒng)后能確保節(jié)能率不低于30%,既節(jié)約能耗有不影響燈具的正常壽命,節(jié)電又省錢。
(二)社會(huì)效益:改善城市現(xiàn)代化形象,保證道路交通安全等級(jí),增強(qiáng)城市治安管理的外部環(huán)境,是大數(shù)據(jù)時(shí)代市政設(shè)施的發(fā)展方向。
(三)管理效益:提高了整個(gè)城市的路燈管理水平,是工作人員從繁復(fù)的巡檢工作中解放出來(lái),降低了工作強(qiáng)度和經(jīng)營(yíng)管理成本。
(四)環(huán)保效益:對(duì)城市電網(wǎng)無(wú)高頻干擾,對(duì)市區(qū)環(huán)境無(wú)電磁波污染,符合當(dāng)今社會(huì)環(huán)保的發(fā)展趨勢(shì)。
五、結(jié)論
物聯(lián)網(wǎng)單燈控制技術(shù)實(shí)現(xiàn)了從“面”控制到“點(diǎn)”控制的轉(zhuǎn)變,符合國(guó)際上路燈照明節(jié)能的最新技術(shù)發(fā)展趨勢(shì),使市政道路照明、城市亮化實(shí)現(xiàn)智能管理和節(jié)能并舉,達(dá)到長(zhǎng)效管理和節(jié)能增效的目的。鑒于當(dāng)前智慧城市建設(shè)日臻成熟,城市建設(shè)者及設(shè)計(jì)人員把握當(dāng)前道路照明的發(fā)展趨勢(shì),勇于采用新技術(shù),使我國(guó)城市建設(shè)水平更上一層樓。
參考文獻(xiàn):
[1] 高杰,張泳.基于流量分析的道路照明節(jié)能控制方法研究.自動(dòng)化博覽.2014(01)
關(guān)鍵詞:物聯(lián)網(wǎng);課程體系;本科院校
一、引言
自2009年8月同志提出“感知中國(guó)”以來(lái),物聯(lián)網(wǎng)已成為國(guó)家戰(zhàn)略新興產(chǎn)業(yè)的重要組成內(nèi)容。2013 年2 月,國(guó)務(wù)院提出了關(guān)于推進(jìn)物聯(lián)網(wǎng)有序健康發(fā)展的指導(dǎo)意見(jiàn)。物聯(lián)網(wǎng)是繼互聯(lián)網(wǎng)之后的又一次信息技術(shù)浪潮,具有廣闊的應(yīng)用前景和難得的發(fā)展機(jī)遇。在教育領(lǐng)域,自2010年7月教育部批準(zhǔn)30余所高校院系建設(shè)物聯(lián)網(wǎng)工程專業(yè)以來(lái),2011年,教育部又批準(zhǔn)了27所高等院校設(shè)立物聯(lián)網(wǎng)工程的申請(qǐng);2013年4月,我校物聯(lián)網(wǎng)工程專業(yè)獲得教育部批準(zhǔn)。在學(xué)科發(fā)展方面,中國(guó)電子學(xué)會(huì)物聯(lián)網(wǎng)專家委員會(huì)、教育部電子信息與電氣學(xué)教育部高等學(xué)校計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)教學(xué)指導(dǎo)委員會(huì)一直高度關(guān)注物聯(lián)網(wǎng)及相關(guān)專業(yè)建設(shè)。全國(guó)高校物聯(lián)網(wǎng)及相關(guān)專業(yè)教學(xué)指導(dǎo)小組組織高校在物聯(lián)網(wǎng)專業(yè)的知識(shí)體系、課程體系、工程實(shí)踐和人才培養(yǎng)等方面進(jìn)行了一系列的探索,國(guó)內(nèi)高校也根據(jù)自身的情況對(duì)物聯(lián)網(wǎng)工程專業(yè)的課程體系進(jìn)行了探索。作為國(guó)家倡導(dǎo)的新興戰(zhàn)略性產(chǎn)業(yè),物聯(lián)網(wǎng)備受各界重視,并成為就業(yè)前景廣闊的熱門領(lǐng)域,該專業(yè)主要就業(yè)于與物聯(lián)網(wǎng)相關(guān)的企業(yè)、行業(yè),從事物聯(lián)網(wǎng)的通信架構(gòu)、網(wǎng)絡(luò)協(xié)議和標(biāo)準(zhǔn)、信息安全等的設(shè)計(jì)、開(kāi)發(fā)、管理與維護(hù),就業(yè)口徑廣,需求量十分大。但是,在眾多高校積極申報(bào)的專業(yè)的同時(shí)也面臨一個(gè)十分嚴(yán)峻的問(wèn)題,物聯(lián)網(wǎng)目前屬于新興產(chǎn)業(yè),中國(guó)高校剛剛開(kāi)始開(kāi)設(shè)物聯(lián)網(wǎng)工程專業(yè),沒(méi)有成熟的經(jīng)驗(yàn)可以借鑒。本文通過(guò)分析物聯(lián)網(wǎng)工程專業(yè)的知識(shí)體系、主要知識(shí)領(lǐng)域,提出了物聯(lián)網(wǎng)工程專業(yè)課程體系的基本思路,以期為兄弟院校物聯(lián)網(wǎng)相關(guān)專業(yè)課程規(guī)劃拋磚引玉。[1]
二、物聯(lián)網(wǎng)專業(yè)涉及的關(guān)鍵技術(shù)
物聯(lián)網(wǎng)是互聯(lián)網(wǎng)的拓展應(yīng)用和網(wǎng)絡(luò)延伸,它利用多種不同的感知技術(shù)對(duì)現(xiàn)實(shí)物理世界進(jìn)行感知后,通過(guò)網(wǎng)絡(luò)完成對(duì)數(shù)據(jù)的傳輸,然后進(jìn)行數(shù)據(jù)挖掘、分析、決策,最終實(shí)現(xiàn)人與人、人與物、物與物之間的信息交流,最終達(dá)到對(duì)物理世界進(jìn)行管控、決策的目的。因此,常規(guī)意義上物聯(lián)網(wǎng)可以分為三個(gè)層次:感知層、網(wǎng)絡(luò)層和應(yīng)用層。[2]
1、感知層關(guān)鍵技術(shù)
感知層是物聯(lián)網(wǎng)發(fā)展和應(yīng)用的基礎(chǔ),RFID技術(shù)、傳感和控制技術(shù)、 短距離無(wú)線通訊技術(shù)是感知層涉及的主要技術(shù),主要負(fù)責(zé)物品的標(biāo)識(shí)、信息感知采集。該層的關(guān)鍵技術(shù)包括:傳感器網(wǎng)絡(luò)、射頻技術(shù)、傳感器技術(shù)。
2、網(wǎng)絡(luò)層關(guān)鍵技術(shù)
網(wǎng)絡(luò)層將建立在現(xiàn)有的移動(dòng)通訊網(wǎng)和互聯(lián)網(wǎng)基礎(chǔ)上,其主要功能是直接通過(guò)現(xiàn)有的互聯(lián)網(wǎng)或移動(dòng)通信網(wǎng)(如GSM、CDMA)、 無(wú)線接入網(wǎng)(WiMAX)、無(wú)線局域網(wǎng)(WiFi)、衛(wèi)星網(wǎng)等基礎(chǔ)網(wǎng)絡(luò)設(shè)施,負(fù)責(zé)物聯(lián)網(wǎng)感知層感知信息的接入、融合、交換與傳遞,是實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)交互、物物相連的關(guān)鍵,在物聯(lián)網(wǎng)三層架構(gòu)中起到承上啟下的作用。物聯(lián)網(wǎng)最終將實(shí)現(xiàn)異質(zhì)網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)互通,因此通信技術(shù)將是網(wǎng)絡(luò)層的核心技術(shù),包括藍(lán)牙、ZigBee、WiFi、GSM、CDMA、GPRS 等相關(guān)技術(shù)。
3、應(yīng)用層關(guān)鍵技術(shù)
應(yīng)用層對(duì)網(wǎng)絡(luò)層傳輸過(guò)來(lái)的信息進(jìn)行處理,主要由業(yè)務(wù)支撐平臺(tái)、服務(wù)支撐平臺(tái)、網(wǎng)絡(luò)管理和信息處理等平臺(tái)構(gòu)成,共同完成對(duì)信息的分析、計(jì)算、存儲(chǔ)、挖掘等處理操作,供決策者使用和決策。應(yīng)用層核心技術(shù)包括中間件技術(shù)、云計(jì)算、海量數(shù)據(jù)存儲(chǔ)、挖掘、檢索以及虛擬技術(shù)等。
三、物聯(lián)網(wǎng)工程專業(yè)核心課程構(gòu)成
物聯(lián)網(wǎng)是典型的交叉學(xué)科,涉及到網(wǎng)絡(luò)工程、自動(dòng)化、電子工程、計(jì)算機(jī)、通信工程、信息安全等多個(gè)學(xué)科。由于物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)涵蓋面寬,應(yīng)用廣泛,所以物聯(lián)網(wǎng)工程專業(yè)包含的知識(shí)點(diǎn)較多,課程涉及基礎(chǔ)課模塊、感知類課程模塊、網(wǎng)絡(luò)與通信類課程模塊與數(shù)據(jù)處理與領(lǐng)域應(yīng)用類課程模塊。
基礎(chǔ)類課程為:數(shù)理類課程,如高等數(shù)學(xué)、概率論與數(shù)理統(tǒng)計(jì)、線性代數(shù)、離散數(shù)學(xué)、大學(xué)物理等;電路類課程,如數(shù)字邏輯、電路與電子技術(shù)、高頻電子線路等;程序算法類課程,如C語(yǔ)言程序設(shè)計(jì)、Java語(yǔ)言程序設(shè)計(jì)、數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)與算法等。
感知類課程為:RFID原理及應(yīng)用、傳感器原理及應(yīng)用、模式識(shí)別與狀態(tài)監(jiān)控、微機(jī)原理與接口技術(shù)、數(shù)據(jù)獲取與信息處理系統(tǒng)等。
網(wǎng)絡(luò)與通信類課程為:計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)、通信原理、物聯(lián)網(wǎng)通信技術(shù)、無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)、短距離無(wú)線與移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)、物聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)庫(kù)技術(shù)等。[3]
數(shù)據(jù)處理與領(lǐng)域應(yīng)用類課程為:物聯(lián)網(wǎng)工程導(dǎo)論、操作系統(tǒng)、嵌入式系統(tǒng)設(shè)計(jì)、物聯(lián)網(wǎng)信息安全、海量數(shù)據(jù)存儲(chǔ)、物聯(lián)網(wǎng)工程設(shè)計(jì)與實(shí)施、物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)綜合設(shè)計(jì)、移動(dòng)應(yīng)用開(kāi)發(fā)、智能物流等。
四、物聯(lián)網(wǎng)工程專業(yè)課程體系構(gòu)建
物聯(lián)網(wǎng)工程專業(yè)是以應(yīng)用為驅(qū)動(dòng)的專業(yè),專業(yè)人才的培養(yǎng)根據(jù)專業(yè)共性和我校其他相關(guān)優(yōu)勢(shì)專業(yè)的特點(diǎn),以達(dá)到能服務(wù)區(qū)域經(jīng)濟(jì)發(fā)展為目的。因此我校物聯(lián)網(wǎng)工程專業(yè)確立了以智能物流和智能家居兩個(gè)應(yīng)用方向,在后期應(yīng)用類課程突出物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在這兩個(gè)方向的工程應(yīng)用,且物聯(lián)網(wǎng)專業(yè)建設(shè)要緊密聯(lián)系社會(huì)、學(xué)生、專業(yè)發(fā)展的需求,統(tǒng)籌兼顧其“專業(yè)新、對(duì)應(yīng)產(chǎn)業(yè)鏈長(zhǎng)、相關(guān)技術(shù)門類差異大”的特點(diǎn),深入研究,準(zhǔn)確定位,根據(jù)計(jì)算機(jī)類專業(yè)工程教育關(guān)于課程體系的總體要求和專業(yè)的目標(biāo)定位設(shè)置科學(xué)的課程體系,注重課程體系的交叉融合。本專業(yè)將相關(guān)主干學(xué)科的核心課程和專業(yè)課程統(tǒng)籌結(jié)合,與物聯(lián)網(wǎng)專業(yè)知識(shí)體系相對(duì)應(yīng),將專業(yè)課程按照以上不同類型進(jìn)行了梳理,制定出了初步的課程體系,具體層次關(guān)系如圖1所示。
圖1 物聯(lián)網(wǎng)工程專業(yè)課程體系結(jié)構(gòu)圖
五、結(jié)束語(yǔ)
物聯(lián)網(wǎng)工程專業(yè)是面向國(guó)家戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)發(fā)展的需要而設(shè)置的,作為為國(guó)家培養(yǎng)人才的高校,應(yīng)站在國(guó)家發(fā)展戰(zhàn)略的視野來(lái)看待專業(yè)建設(shè)。根據(jù)本文提出的物聯(lián)網(wǎng)的技術(shù)體系、培養(yǎng)目標(biāo)和課程體系,我校在物聯(lián)網(wǎng)工程專業(yè)的建設(shè)過(guò)程中,高度凝煉專業(yè)特色,認(rèn)真把握本專業(yè)綜合性強(qiáng),學(xué)科交叉等特點(diǎn),加強(qiáng)師資隊(duì)伍和實(shí)驗(yàn)室等建設(shè),改革人才培養(yǎng)方案,強(qiáng)化實(shí)踐教學(xué),以推進(jìn)物聯(lián)網(wǎng)工程專業(yè)建設(shè)與人才培養(yǎng)。
參考文獻(xiàn)
[1]吳國(guó)民.地方工科院校物聯(lián)網(wǎng)工程專業(yè)人才培養(yǎng)的研究[J].現(xiàn)代計(jì)算機(jī).2011(07):35~37
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[3]熊曙光.物聯(lián)網(wǎng)工程專業(yè)人才培養(yǎng)模式與課程體系研究[J].科教文匯.2012,(11):45~46.
關(guān)鍵詞:物聯(lián)網(wǎng);專業(yè)建設(shè)與實(shí)踐;課程體系
1 背景
教育部要求加大戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)人才培養(yǎng)力度,支持和鼓勵(lì)有條件的高等學(xué)校從本科教育人手,加速教學(xué)內(nèi)容、課程體系、教學(xué)方法和管理體制與運(yùn)行機(jī)制的改革和創(chuàng)新,積極培養(yǎng)戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)相關(guān)專業(yè)(如物聯(lián)網(wǎng)工程本科專業(yè))人才。目前教育部已經(jīng)批準(zhǔn)150余所學(xué)校開(kāi)辦物聯(lián)網(wǎng)工程專業(yè),在校學(xué)生總數(shù)在近兩年內(nèi)將超過(guò)8000人,使得物聯(lián)網(wǎng)工程專業(yè)成為各類高校競(jìng)相開(kāi)設(shè)的熱門專業(yè)之一。
物聯(lián)網(wǎng)工程專業(yè)屬于工科,在首批30所高等院校中,電子科技大學(xué)依托通信工程專業(yè)辦學(xué),哈爾濱工程大學(xué)、合肥工業(yè)大學(xué)、武漢大學(xué)依托計(jì)算機(jī)學(xué)院的專業(yè)辦學(xué)。我們通過(guò)調(diào)研發(fā)現(xiàn)國(guó)外目前尚未形成專門的物聯(lián)網(wǎng)本科專業(yè),國(guó)外大多數(shù)高校也將傳感、射頻識(shí)別等相關(guān)課程放置在CS(計(jì)算機(jī)科學(xué))或EE(電氣工程)等相關(guān)學(xué)院;國(guó)內(nèi)對(duì)該專業(yè)的教學(xué)研究尚處于起步階段,還沒(méi)有形成非常完整的教學(xué)理論與實(shí)施體系。
2010年9月,武漢大學(xué)依托計(jì)算機(jī)學(xué)院、國(guó)際軟件學(xué)院從2010級(jí)本科生中通過(guò)自愿報(bào)名轉(zhuǎn)專業(yè)的方式招收了30名學(xué)生成立了物聯(lián)網(wǎng)工程專業(yè)班;至今已有3個(gè)年級(jí)近百名學(xué)生。通過(guò)3年的教學(xué)實(shí)踐,我們基本搞清了物聯(lián)網(wǎng)工程專業(yè)內(nèi)涵,明確了武漢大學(xué)物聯(lián)網(wǎng)工程專業(yè)人才培養(yǎng)特色,建設(shè)了具有自身特色的人才培養(yǎng)模式與課程體系。
2 專業(yè)內(nèi)涵與特色定位
物聯(lián)網(wǎng)工程專業(yè)具有相對(duì)獨(dú)立的理論體系,其內(nèi)涵涉及4個(gè)層面(主要領(lǐng)域):信息感知、信息傳輸、信息處理和領(lǐng)域應(yīng)用。在人才培養(yǎng)方面,本科生課程體系和教學(xué)內(nèi)容包含如下一些知識(shí)點(diǎn)和內(nèi)容:即信息感知與識(shí)別理論、異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)與通信理論、海量異構(gòu)數(shù)據(jù)融合與管理理論、軟件建模與設(shè)計(jì)、領(lǐng)域應(yīng)用技術(shù)等。武漢大學(xué)物聯(lián)網(wǎng)工程本科專業(yè)的理論層次如圖1所示。
綜上所述,物聯(lián)網(wǎng)學(xué)科是研究信息感知、信息傳輸、信息處理、領(lǐng)域應(yīng)用相結(jié)合的綜合性理論與技術(shù)的新興學(xué)科。物聯(lián)網(wǎng)工程專業(yè)是以計(jì)算機(jī)、網(wǎng)絡(luò)與通信、控制融合為主要特征的綜合性專業(yè),涉及計(jì)算機(jī)、通信、控制、電子、信息安全、數(shù)學(xué)、物理以及工程等多個(gè)專業(yè)的知識(shí),學(xué)生應(yīng)按復(fù)合型工程類人才進(jìn)行培養(yǎng)。
武漢大學(xué)物聯(lián)網(wǎng)工程本科專業(yè)人才培養(yǎng)秉承“三創(chuàng)”(創(chuàng)新、創(chuàng)造、創(chuàng)業(yè))人才培養(yǎng)理念,以計(jì)算機(jī)大學(xué)科平臺(tái)為基礎(chǔ),培養(yǎng)具有扎實(shí)的計(jì)算機(jī)理論基礎(chǔ),又有物聯(lián)網(wǎng)專業(yè)理論與工程技術(shù)特長(zhǎng)的復(fù)合型工程應(yīng)用人才。
3 武漢大學(xué)物聯(lián)網(wǎng)工程人才培養(yǎng)方案與課程體系
3.1 培養(yǎng)目標(biāo)
本專業(yè)培養(yǎng)掌握自然科學(xué)、人文科學(xué)基礎(chǔ)和計(jì)算機(jī)、網(wǎng)絡(luò)與通信、控制等學(xué)科基礎(chǔ)知識(shí),系統(tǒng)掌握物聯(lián)網(wǎng)的基本理論、技術(shù)和應(yīng)用知識(shí),并具備從事物聯(lián)網(wǎng)領(lǐng)域的科學(xué)研究、工程設(shè)計(jì)、應(yīng)用開(kāi)發(fā)或運(yùn)營(yíng)管理等方面工作的“三創(chuàng)”復(fù)合型人才。
3.2 能力構(gòu)成
能力構(gòu)成包括培養(yǎng)學(xué)生應(yīng)有的素質(zhì)要求、知識(shí)要求和能力要求。
武漢大學(xué)物聯(lián)網(wǎng)工程本科專業(yè)學(xué)生培養(yǎng)強(qiáng)調(diào)具有如下素質(zhì):①掌握科學(xué)思維方法和科學(xué)研究方法,有一定的創(chuàng)新和創(chuàng)業(yè)意識(shí),具有較強(qiáng)的事業(yè)心和嚴(yán)謹(jǐn)求實(shí)的實(shí)干精神;具有一定的工程意識(shí)和效益意識(shí)。②在業(yè)務(wù)素質(zhì)上,學(xué)生應(yīng)熟悉信息感知、信息傳輸、信息處理、領(lǐng)域應(yīng)用等全局系統(tǒng)的設(shè)計(jì)、構(gòu)造和分析過(guò)程,深刻理解其內(nèi)在機(jī)制和整體的系統(tǒng)觀;具有該學(xué)科寬廣的知識(shí)面,同時(shí)在該學(xué)科的一個(gè)或多個(gè)領(lǐng)域具有高級(jí)知識(shí);具有一個(gè)完整的設(shè)計(jì)經(jīng)歷,包括應(yīng)用系統(tǒng)及其構(gòu)件、物聯(lián)網(wǎng)工程的設(shè)計(jì)及其實(shí)現(xiàn)。③具有良好的思想品德素質(zhì)、文化素質(zhì)和身心素質(zhì)。
對(duì)該專業(yè)本科生的知識(shí)要求方面,強(qiáng)調(diào)學(xué)生應(yīng)具備人文社會(huì)科學(xué)知識(shí)、自然科學(xué)知識(shí)、專業(yè)知識(shí)、工具知識(shí)等;在專業(yè)知識(shí)要求方面,強(qiáng)調(diào)學(xué)生應(yīng)具有扎實(shí)的計(jì)算機(jī)、網(wǎng)絡(luò)與通信、控制基礎(chǔ)知識(shí),具有系統(tǒng)扎實(shí)的信息感知、信息傳輸、信息處理、領(lǐng)域應(yīng)用的基礎(chǔ)知識(shí)并在某方面有所側(cè)重,具有基本的工程實(shí)施與管理知識(shí)。
在能力要求方面,學(xué)生應(yīng)具備學(xué)習(xí)能力、分析和解決問(wèn)題的能力以及創(chuàng)新能力。
3.3 專業(yè)優(yōu)勢(shì)
相比其他相關(guān)或相近專業(yè),武漢大學(xué)物聯(lián)網(wǎng)工程專業(yè)培養(yǎng)的本科生主要優(yōu)勢(shì)有4點(diǎn):
(1)針對(duì)新興的物聯(lián)網(wǎng)領(lǐng)域,具有更好的針對(duì)性、適應(yīng)性和前瞻性。
(2)綜合計(jì)算機(jī)、網(wǎng)絡(luò)與通信、信息安全等學(xué)科,具有更寬廣的知識(shí)結(jié)構(gòu)。
(3)全面掌握信息感知、信息傳輸、信息處理及領(lǐng)域應(yīng)用的知識(shí)和技術(shù),具有更全面的能力體系。
(4)多層次多粒度工程訓(xùn)練,具有更扎實(shí)的實(shí)踐能力。
3.4 課程體系
武漢大學(xué)物聯(lián)網(wǎng)工程本科專業(yè)人才培養(yǎng)與教學(xué)實(shí)施工作依靠良好的課程體系設(shè)計(jì),通過(guò)課程模塊規(guī)劃、專業(yè)核心課程的組織與建設(shè),體現(xiàn)出良好的人才培養(yǎng)整體水平。在此具體介紹所設(shè)計(jì)的課程模塊思路和專業(yè)核心課程建設(shè)的內(nèi)容及體現(xiàn)的特色。
3.4.1 課程模塊設(shè)計(jì)
根據(jù)課程內(nèi)容關(guān)聯(lián)關(guān)系,將課程分為8個(gè)模塊:基礎(chǔ)模塊、感知模塊、網(wǎng)絡(luò)與通信模塊、數(shù)據(jù)處理模塊、安全模塊、領(lǐng)域應(yīng)用開(kāi)發(fā)模塊、信息服務(wù)模塊和實(shí)踐模塊。
基礎(chǔ)模塊的課程包括:公共數(shù)學(xué)類課程、大學(xué)物理、物聯(lián)網(wǎng)工程導(dǎo)論、電路與電子技術(shù)、數(shù)字邏輯、C++程序設(shè)計(jì)、JAVA程序設(shè)計(jì)、數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)與算法、微機(jī)系統(tǒng)與接口技術(shù)、EDA及應(yīng)用、系統(tǒng)建模與仿真。其中大部分課程都是計(jì)算機(jī)專業(yè)背景學(xué)生應(yīng)該學(xué)習(xí)和掌握的知識(shí)基礎(chǔ),也是武大物聯(lián)網(wǎng)專業(yè)本科生所需要具備的基礎(chǔ)知識(shí)。
感知模塊的課程包括:RFID原理及應(yīng)用、傳感器原理及應(yīng)用、傳感器微操作系統(tǒng)原理與設(shè)計(jì)、物理網(wǎng)控制原理與技術(shù)、物聯(lián)網(wǎng)定位技術(shù)。這些課程多在前4個(gè)學(xué)期開(kāi)設(shè),近3年,學(xué)院選派優(yōu)秀的青年教師多次參加中科院、北京科技大學(xué)、全國(guó)物聯(lián)網(wǎng)研究中心組織的培訓(xùn)學(xué)習(xí),并很好地開(kāi)設(shè)了如上課程。
網(wǎng)絡(luò)與通信模塊課程包括:物聯(lián)網(wǎng)通信技術(shù)、計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)、傳感器網(wǎng)絡(luò)及應(yīng)用、物聯(lián)網(wǎng)體系結(jié)構(gòu)。這一部分課程是武漢大學(xué)物聯(lián)網(wǎng)工程專業(yè)培養(yǎng)特別強(qiáng)調(diào)要加強(qiáng)的課程,讓學(xué)生通過(guò)學(xué)習(xí)此類課程加強(qiáng)對(duì)網(wǎng)絡(luò)、感知及應(yīng)用的系統(tǒng)觀和全局觀。
數(shù)據(jù)處理模塊與安全模塊課程包括:數(shù)據(jù)庫(kù)原理、物聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)處理、物聯(lián)網(wǎng)軟件設(shè)計(jì)、物聯(lián)網(wǎng)中間件、空間數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)、虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)、空間信息可視化、云計(jì)算與云存儲(chǔ)。結(jié)合目前非常熱門的大數(shù)據(jù)理論,通過(guò)開(kāi)展學(xué)術(shù)報(bào)告、IBM專家巡講課程來(lái)開(kāi)拓學(xué)生視野。同時(shí)專門針對(duì)物聯(lián)網(wǎng)專業(yè)學(xué)生開(kāi)設(shè)物聯(lián)網(wǎng)信息安全課程,強(qiáng)化安全意識(shí),灌輸網(wǎng)絡(luò)安全及物聯(lián)網(wǎng)安全知識(shí)。
領(lǐng)域應(yīng)用開(kāi)發(fā)與信息服務(wù)模塊的課程包括:物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計(jì)、物聯(lián)網(wǎng)工程規(guī)劃與設(shè)計(jì)、嵌入式系統(tǒng)與設(shè)計(jì)、服務(wù)科學(xué)原理、SOA原理與實(shí)踐、業(yè)務(wù)流程管理、項(xiàng)目管理、客戶關(guān)系管理、Web應(yīng)用與開(kāi)發(fā)、通信軟件設(shè)計(jì)、nesC語(yǔ)言等。這一部分課程體現(xiàn)了武漢大學(xué)計(jì)算機(jī)學(xué)院與軟件學(xué)院培養(yǎng)的物聯(lián)網(wǎng)工程本科專業(yè)人才的區(qū)別。計(jì)算機(jī)學(xué)院培養(yǎng)的學(xué)生著力于物聯(lián)網(wǎng)工程與技術(shù)方向,國(guó)際軟件學(xué)院培養(yǎng)的學(xué)生則著重體現(xiàn)在物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)應(yīng)用與服務(wù)科學(xué)方向。
實(shí)踐模塊課程包括學(xué)生在校期間應(yīng)開(kāi)設(shè)的實(shí)驗(yàn)實(shí)踐類課程,主要包括:電路與電子技術(shù)實(shí)驗(yàn)、數(shù)字邏輯實(shí)驗(yàn)、接口技術(shù)實(shí)驗(yàn)、嵌入式系統(tǒng)設(shè)計(jì)、業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)庫(kù)設(shè)計(jì)、RFID系統(tǒng)綜合設(shè)計(jì)、無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)綜合設(shè)計(jì)、物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用系統(tǒng)綜合設(shè)計(jì)、物聯(lián)網(wǎng)工程綜合訓(xùn)練等。
3.4.2 專業(yè)核心課程組織與建設(shè)
為培養(yǎng)具有自身特色的物聯(lián)網(wǎng)本科生,我們確定了如下物聯(lián)網(wǎng)工程專業(yè)的核心課程,包括物聯(lián)網(wǎng)工程導(dǎo)論、物聯(lián)網(wǎng)通信技術(shù)、傳感器原理及應(yīng)用、RFID原理及應(yīng)用、傳感器網(wǎng)絡(luò)及應(yīng)用、物聯(lián)網(wǎng)軟件設(shè)計(jì)、物聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)處理、物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計(jì)、傳感器微操作系統(tǒng)原理與設(shè)計(jì)、物聯(lián)網(wǎng)工程規(guī)劃與設(shè)計(jì)、RFID系統(tǒng)綜合設(shè)計(jì)、物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用系統(tǒng)綜合設(shè)計(jì)等。
其中覆蓋了部分《物聯(lián)網(wǎng)工程專業(yè)發(fā)展戰(zhàn)略研究報(bào)告暨專業(yè)規(guī)范(試行)》中規(guī)定的10門核心課程,部分課程(如物聯(lián)網(wǎng)工程規(guī)劃與設(shè)計(jì)、物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用系統(tǒng)綜合設(shè)計(jì))以學(xué)院物聯(lián)網(wǎng)教師團(tuán)隊(duì)科研工作中積累的知識(shí)和經(jīng)驗(yàn)為基礎(chǔ)開(kāi)展課程講授,體現(xiàn)了武大物聯(lián)網(wǎng)工程專業(yè)學(xué)生與國(guó)內(nèi)同類專業(yè)學(xué)生在知識(shí)結(jié)構(gòu)上的不同之處。
在課程的建設(shè)上,依托湖北省教學(xué)改革研究項(xiàng)目《物聯(lián)網(wǎng)工程專業(yè)課程體系改革研究》做好了這12門課程的講授內(nèi)容綱要;根據(jù)教材編寫(xiě)的要求,做好課程講授內(nèi)容的二級(jí)目錄,其中傳感器原理與應(yīng)用、物聯(lián)網(wǎng)工程規(guī)劃與設(shè)計(jì)、物聯(lián)網(wǎng)通信技術(shù)3門課程教材已完成初稿即將出版。
4 實(shí)驗(yàn)與實(shí)踐教學(xué)
物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的實(shí)踐教學(xué)是本專業(yè)教學(xué)過(guò)程中的重要環(huán)節(jié)之一。物聯(lián)網(wǎng)實(shí)踐教學(xué)的設(shè)計(jì)和開(kāi)展均按基本認(rèn)知、基本技術(shù)、綜合實(shí)踐3個(gè)層次遞階進(jìn)行,除計(jì)算機(jī)學(xué)院開(kāi)設(shè)的計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)類課程實(shí)驗(yàn)外(包括電路與電子技術(shù)實(shí)驗(yàn)、數(shù)字邏輯實(shí)驗(yàn)、嵌入式系統(tǒng)設(shè)計(jì)、接口技術(shù)實(shí)驗(yàn)等),專門針對(duì)物聯(lián)網(wǎng)工程專業(yè)學(xué)生,設(shè)計(jì)了包括EDA綜合設(shè)計(jì)、無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)綜合設(shè)計(jì)、RFID系統(tǒng)綜合設(shè)計(jì)、智能交通模擬系統(tǒng)設(shè)計(jì)、環(huán)境監(jiān)測(cè)與控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)、業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)庫(kù)設(shè)計(jì)、通信軟件設(shè)計(jì)等專業(yè)類實(shí)驗(yàn)課程。
同時(shí),在計(jì)算機(jī)學(xué)院卓越工程師計(jì)劃人才培養(yǎng)的框架下,設(shè)計(jì)了學(xué)生赴企業(yè)學(xué)習(xí)和實(shí)習(xí)的教學(xué)環(huán)節(jié),將一些工程應(yīng)用設(shè)計(jì)類的實(shí)驗(yàn)課程以項(xiàng)目研發(fā)開(kāi)展的形式,在物聯(lián)網(wǎng)企業(yè)中實(shí)施。
對(duì)于實(shí)驗(yàn)室的建設(shè),部分課程實(shí)驗(yàn)室依托現(xiàn)有的計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)專業(yè)實(shí)驗(yàn)室,通過(guò)重用相關(guān)設(shè)備、調(diào)整有關(guān)配置來(lái)實(shí)現(xiàn)實(shí)驗(yàn)環(huán)境的構(gòu)建,完成實(shí)驗(yàn)教學(xué)。同時(shí)設(shè)計(jì)新建或?qū)σ延蓄愃茖?shí)驗(yàn)室進(jìn)行升級(jí)改造來(lái)達(dá)到新專業(yè)新課程實(shí)驗(yàn)環(huán)境要求。
根據(jù)物聯(lián)網(wǎng)專業(yè)教學(xué)所面臨的實(shí)驗(yàn)教學(xué)環(huán)境建設(shè)的任務(wù),開(kāi)展了為期3年的研究調(diào)查,設(shè)計(jì)了RFID實(shí)驗(yàn)室、傳感器網(wǎng)絡(luò)實(shí)驗(yàn)室、定位技術(shù)實(shí)驗(yàn)室的建設(shè)方案,并開(kāi)始投資建設(shè)RFID實(shí)驗(yàn)室。
RFID實(shí)驗(yàn)室的教學(xué)功能設(shè)計(jì)主要包括如下一些內(nèi)容:①自動(dòng)識(shí)別技術(shù)及RFID工作原理實(shí)驗(yàn);②物體編碼、條形碼與RFID標(biāo)簽;③讀寫(xiě)器;④RFID中間件、RFID系統(tǒng)安全與隱私;⑤RFID應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計(jì)與實(shí)施技術(shù);⑥RFID行業(yè)應(yīng)用方案;⑦RFID方法論(含ROI分析)等。
5 結(jié)語(yǔ)
武漢大學(xué)經(jīng)歷了3年的物聯(lián)網(wǎng)工程人才培養(yǎng)探索,在厘清了專業(yè)內(nèi)涵和人才培養(yǎng)特色定位的基礎(chǔ)上,制定了具有自身特色的人才培養(yǎng)方案和課程體系,圍繞課程體系確定了核心課程群,開(kāi)展了10余門專業(yè)新課程的建設(shè),撰寫(xiě)了課程教學(xué)大綱和教材。為滿足實(shí)驗(yàn)教學(xué)需要,通過(guò)調(diào)研設(shè)計(jì)了實(shí)驗(yàn)實(shí)踐教學(xué)的方案和具體內(nèi)容,RFID實(shí)驗(yàn)室建設(shè)工作已正式啟動(dòng),為武漢大學(xué)推進(jìn)物聯(lián)網(wǎng)工程專業(yè)實(shí)際教學(xué)工作和提高專業(yè)人才培養(yǎng)質(zhì)量奠定了良好基礎(chǔ)。
參考文獻(xiàn):
關(guān)鍵詞:多學(xué)科;物聯(lián)網(wǎng)工程;課程體系;技術(shù)體系
中圖分類號(hào):G642.0 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:A 文章編號(hào):2095-1302(2016)04-0-03
0 引 言
物聯(lián)網(wǎng)的概念由美國(guó)麻省理工學(xué)院的Kevin Ash-ton教授于1991年首次提出,2005年在突尼斯舉行的信息社會(huì)世界峰會(huì)(WSIS)上進(jìn)一步確定了物聯(lián)網(wǎng)的定義和范圍,自此在美國(guó)、歐盟、日本、韓國(guó)和中國(guó)掀起一次新的信息發(fā)展浪潮[1]。物聯(lián)網(wǎng)被認(rèn)為是繼計(jì)算機(jī)、互聯(lián)網(wǎng)之后的第三次信息時(shí)代大革命,物聯(lián)網(wǎng)作為一項(xiàng)戰(zhàn)略性新興信息產(chǎn)業(yè),越來(lái)越多的企業(yè)把目光投向先進(jìn)的物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)。
國(guó)家把物聯(lián)網(wǎng)作為重點(diǎn)發(fā)展的戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)之一,物聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展離不開(kāi)人才的需要。從2010年起,在高校設(shè)立了物聯(lián)網(wǎng)工程本科專業(yè),到2015年全國(guó)共有340多所高校設(shè)立,已成為一個(gè)規(guī)模較大的本科專業(yè)[2]。物聯(lián)網(wǎng)工程專業(yè)肩負(fù)了高層次人才的培養(yǎng)使命,但其高度綜合交叉的專業(yè)特征決定了專業(yè)人才培養(yǎng)具有挑戰(zhàn)性的特點(diǎn),專業(yè)建設(shè)需要綜合考慮IT技術(shù)發(fā)展、現(xiàn)實(shí)需求及已有基礎(chǔ)等多個(gè)因素,以建立清晰的預(yù)期目標(biāo)。但是各個(gè)學(xué)校設(shè)立專業(yè)的學(xué)科來(lái)源和基礎(chǔ)各不相同,有電子科學(xué)與技術(shù)的,有通信工程的,有計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)等,同時(shí)也說(shuō)明物聯(lián)網(wǎng)自身的學(xué)科體系還沒(méi)建立起來(lái)。
一般地,任何新出現(xiàn)的專業(yè)學(xué)科都離不開(kāi)相關(guān)成熟學(xué)科的支撐,通過(guò)學(xué)科交叉及其知識(shí)集成構(gòu)成新專業(yè)新學(xué)科[3]。作為學(xué)科交叉極強(qiáng)的物聯(lián)網(wǎng)工程新興專業(yè),如何構(gòu)建其科學(xué)合理的課程體系成為該專業(yè)建設(shè)面臨的首要課題[4]。因此,本文從物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)與技術(shù)體系的構(gòu)成進(jìn)行剖析,結(jié)合本校實(shí)際情況,分析其學(xué)科交叉內(nèi)涵,從中抽取相應(yīng)的支撐課程構(gòu)建物聯(lián)網(wǎng)工程專業(yè)的課程體系,為制定符合規(guī)范的培養(yǎng)計(jì)劃奠定基礎(chǔ)。
1 物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)與技術(shù)體系剖析
物聯(lián)網(wǎng)是近幾年出現(xiàn)的信息產(chǎn)業(yè)發(fā)展戰(zhàn)略的新興行業(yè),目前還沒(méi)形成體系完備的行業(yè)規(guī)模,處于發(fā)展初期。但受各國(guó)戰(zhàn)略引領(lǐng)和市場(chǎng)推動(dòng),全球物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用呈現(xiàn)加速發(fā)展態(tài)勢(shì),物聯(lián)網(wǎng)所帶動(dòng)的新型信息化與傳統(tǒng)領(lǐng)域走向深度融合,物聯(lián)網(wǎng)對(duì)行業(yè)和市場(chǎng)所帶來(lái)的沖擊與影響已經(jīng)廣受關(guān)注。物聯(lián)網(wǎng)行業(yè)表現(xiàn)出以下兩個(gè)基本特征:
(1)納入物聯(lián)網(wǎng)行業(yè)的產(chǎn)業(yè)龐雜,面廣量大。涉及到芯片 (傳感器、RFID、無(wú)線通信模塊等)、終端設(shè)備(PC機(jī)、TV、手機(jī)等)、網(wǎng)絡(luò)設(shè)備、系統(tǒng)集成、軟件與應(yīng)用、網(wǎng)絡(luò)服務(wù)商(移動(dòng)、聯(lián)通等)、運(yùn)營(yíng)及服務(wù)提供商等。
(2)帶動(dòng)物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用的領(lǐng)域多、規(guī)模大。有智能電網(wǎng)、智能交通、智能物流、智能家居、環(huán)境與安全檢測(cè)、工業(yè)智能制造、醫(yī)療健康、精細(xì)農(nóng)牧業(yè)、金融與服務(wù)業(yè)、國(guó)防軍事十大重點(diǎn)領(lǐng)域。
目前,國(guó)內(nèi)總共有超過(guò)2 000家相關(guān)物聯(lián)網(wǎng)公司或者研究機(jī)構(gòu)成立。其中,研究機(jī)構(gòu)以研究設(shè)計(jì)、示范引導(dǎo)應(yīng)用為主業(yè),許多省市、行業(yè)都成立了一些研究機(jī)構(gòu),一些知名企業(yè)如華為、格力電器、聯(lián)想、海爾、移動(dòng)、聯(lián)通等也將物聯(lián)網(wǎng)作為新的增長(zhǎng)點(diǎn)。國(guó)外主要集中在美、歐、日、韓等少數(shù)國(guó)家,IBM、英特爾、西門子、霍尼韋爾等大牌公司也在進(jìn)軍物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)。企業(yè)對(duì)從事物聯(lián)網(wǎng)人才的要求主要有重點(diǎn)發(fā)展物聯(lián)網(wǎng)技術(shù),從事物聯(lián)網(wǎng)相關(guān)產(chǎn)品的研發(fā)、設(shè)計(jì)和制造;大力培育物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè),在傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)中通過(guò)物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)促進(jìn)產(chǎn)品智能化水平,提高產(chǎn)品的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力;在新興信息產(chǎn)業(yè)中,創(chuàng)新開(kāi)發(fā)適應(yīng)物聯(lián)網(wǎng)市場(chǎng)需求的智能化產(chǎn)品,開(kāi)拓新產(chǎn)品;全力推廣物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用,在一些應(yīng)用領(lǐng)域推動(dòng)物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的融合,帶動(dòng)物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的應(yīng)用,提高智慧化水平;努力搭建物聯(lián)網(wǎng)平臺(tái),在網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)嵌入物聯(lián)網(wǎng)服務(wù)功能,拓展新業(yè)務(wù)。
由于物聯(lián)網(wǎng)工程專業(yè)是新建立的,所以其知識(shí)結(jié)構(gòu)和課程的學(xué)科體系還沒(méi)有獨(dú)立建立起來(lái)。但從技術(shù)和產(chǎn)業(yè)角度來(lái)看,其技術(shù)體系結(jié)構(gòu)已經(jīng)基本確定下來(lái),物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)的構(gòu)成很長(zhǎng),其體系構(gòu)架大致可分為感知層、網(wǎng)絡(luò)層、應(yīng)用層三個(gè)層面,每個(gè)層面又涉及諸多細(xì)分領(lǐng)域[5],圖1所示為物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的體系構(gòu)架示意圖。
感知層的功能主要是識(shí)別與獲取信息,負(fù)責(zé)采集物理世界中發(fā)生的物理事件和數(shù)據(jù),實(shí)現(xiàn)外部世界信息的感知和識(shí)別。包括傳統(tǒng)的無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)、全球定位系統(tǒng)、射頻識(shí)別、條碼識(shí)讀器等。這一層主要涉及兩大類關(guān)鍵技術(shù):傳感技術(shù)和標(biāo)識(shí)技術(shù)。傳感器網(wǎng)絡(luò)的感知主要通過(guò)各種類型的傳感器對(duì)物體的物質(zhì)屬性(如溫度、濕度、壓力等)、環(huán)境狀態(tài)、行為態(tài)勢(shì)等信息進(jìn)行大規(guī)模、分布式的信息獲取與狀態(tài)識(shí)別,它可用于環(huán)境監(jiān)測(cè)、遠(yuǎn)程醫(yī)療、智能家居等領(lǐng)域。標(biāo)識(shí)技術(shù)通過(guò)給每個(gè)物體分配一個(gè)唯一的識(shí)別編碼,實(shí)現(xiàn)物聯(lián)網(wǎng)中任何物體的互聯(lián)。感知層的主要技術(shù)方向?yàn)樾滦蛡鞲衅骷捌涓兄?jié)點(diǎn)的研發(fā)技術(shù)。實(shí)現(xiàn)感知節(jié)點(diǎn)中的感知單元、處理單元、傳輸單元和電源單元的高度集成、高度智能,結(jié)合節(jié)點(diǎn)節(jié)能技術(shù),數(shù)據(jù)融合技術(shù),開(kāi)發(fā)新結(jié)構(gòu)、新原理、新工藝的傳感器技術(shù)。
網(wǎng)絡(luò)層主要是完成感知信息高可靠性、高安全性的傳送和處理。從具體實(shí)現(xiàn)的角度,本層由下而上又分為接入網(wǎng)、核心網(wǎng)和業(yè)務(wù)網(wǎng)三層。
(1)接入網(wǎng):主要完成各類設(shè)備的網(wǎng)絡(luò)接入,強(qiáng)調(diào)各類接入方式,比如現(xiàn)有的蜂窩移動(dòng)通信網(wǎng)、無(wú)線局域/城域網(wǎng)、衛(wèi)星通信網(wǎng)、各類有線網(wǎng)絡(luò)等。
(2)核心網(wǎng):主要完成信息的遠(yuǎn)距離傳輸,目前依靠現(xiàn)有的互聯(lián)網(wǎng)、電信網(wǎng)或電視網(wǎng)。隨著三網(wǎng)融合的推進(jìn),核心網(wǎng)將朝全I(xiàn)P網(wǎng)絡(luò)發(fā)展。
(3)業(yè)務(wù)網(wǎng):是實(shí)現(xiàn)物聯(lián)網(wǎng)業(yè)務(wù)能力和運(yùn)營(yíng)支撐能力的核心組成部分。
網(wǎng)絡(luò)層的主要技術(shù)方向是感知節(jié)點(diǎn)組網(wǎng)與協(xié)同處理技術(shù),多應(yīng)用監(jiān)測(cè)區(qū)域下的感知節(jié)點(diǎn)通信與組網(wǎng)技術(shù),異構(gòu)網(wǎng)融合技術(shù),網(wǎng)絡(luò)管理與安全技術(shù)。
應(yīng)用層主要利用經(jīng)過(guò)分析處理的感知數(shù)據(jù),將物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)與個(gè)人、家庭和行業(yè)信息化需求相結(jié)合,可向用戶提供豐富的服務(wù)內(nèi)容,大大提高生產(chǎn)和生活的智能化程度,應(yīng)用前景十分廣闊。其應(yīng)用可分為監(jiān)控型(物流監(jiān)控、污染監(jiān)控、災(zāi)害監(jiān)控)、查詢型(智能檢索、遠(yuǎn)程抄表)、控制型(智能交通、智能家居、路燈控制、遠(yuǎn)程醫(yī)療、綠色農(nóng)業(yè))、掃描型(手機(jī)錢包、ETC)等。應(yīng)用層的主要技術(shù)方向是服務(wù)用戶的應(yīng)用軟件及系統(tǒng)集成技術(shù)。滿足用戶的操作系統(tǒng)技術(shù),存儲(chǔ)和處理大數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)庫(kù)技術(shù)、數(shù)據(jù)挖掘技術(shù),適應(yīng)物聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)處理與使用的中間件軟件技術(shù),物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)技術(shù)等。
由此可知,廣義傳感器在監(jiān)測(cè)區(qū)域獲取和采集各種信息后轉(zhuǎn)化為數(shù)據(jù)形式,通過(guò)數(shù)據(jù)傳輸協(xié)議構(gòu)成了從感知層、網(wǎng)絡(luò)層到應(yīng)用層的“數(shù)據(jù)流”。與物聯(lián)網(wǎng)三層技術(shù)結(jié)構(gòu)對(duì)應(yīng)的知識(shí)結(jié)構(gòu)支撐學(xué)科分別是電子信息類(電子科學(xué)與技術(shù)、儀器科學(xué)與技術(shù)等)、通信類(通信工程等)和計(jì)算機(jī)類(計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)、軟件工程、網(wǎng)絡(luò)工程等)。因此,在制定物聯(lián)網(wǎng)工程專業(yè)的人才培養(yǎng)計(jì)劃時(shí),需要考慮以下兩個(gè)問(wèn)題:
(1)物聯(lián)網(wǎng)工程專業(yè)尚未建立起自身的學(xué)科體系,需要在多學(xué)科支撐下,逐步從各學(xué)科體系中收取相關(guān)內(nèi)容,在工程實(shí)踐中不斷融合,才可形成自身的學(xué)科體系。因此制定計(jì)劃時(shí),需要從電子信息類、通信類和計(jì)算機(jī)類三大學(xué)科中提取與物聯(lián)網(wǎng)直接相關(guān)的內(nèi)容,確定主干和核心課程;
(2)物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)涉及的知識(shí)鏈較長(zhǎng)、內(nèi)容繁多,在大學(xué)4年中,很難做到“面面俱到、樣樣學(xué)到”。同時(shí),如果所有物聯(lián)網(wǎng)知識(shí)點(diǎn)都涉及的話,也會(huì)出現(xiàn)“樣樣了解樣樣松”的問(wèn)題,無(wú)法做到“扎實(shí)掌握”的目的。而且在現(xiàn)代企業(yè)實(shí)際工作中,都是團(tuán)隊(duì)合作的模式,也不需要樣樣松的“全才式”畢業(yè)生。所以制定計(jì)劃時(shí),各校可以依據(jù)各自的基礎(chǔ),選擇一部分課程,達(dá)到掌握程度;另一部分課程,達(dá)到了解程度即可。
從物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)群可知,其產(chǎn)業(yè)不僅長(zhǎng),而且龐大,將是下一個(gè)萬(wàn)億級(jí)規(guī)模的產(chǎn)業(yè)。與之對(duì)應(yīng)的人才能力要求也會(huì)因企業(yè)不同而各有不同,而且4年的大學(xué)教育也難以覆蓋其全部?jī)?nèi)涵。因此,在物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)中,不同的崗位對(duì)畢業(yè)生的要求不同。
各學(xué)校應(yīng)結(jié)合各自的條件和基礎(chǔ),制定出具有自身特色和自我優(yōu)勢(shì)的培養(yǎng)計(jì)劃,以培養(yǎng)工程師工程設(shè)計(jì)和技術(shù)開(kāi)發(fā)的能力為出發(fā)點(diǎn),構(gòu)筑工程師必備的知識(shí)體系、能力結(jié)構(gòu),重點(diǎn)加強(qiáng)工程技術(shù)等工程科學(xué)基礎(chǔ)課程、信息大類專業(yè)基礎(chǔ)課程、物聯(lián)網(wǎng)專業(yè)技術(shù)課程群等工程應(yīng)用類課程。實(shí)現(xiàn)相同專業(yè)的錯(cuò)位培養(yǎng),滿足物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)對(duì)各類人才的需求。
2 相關(guān)學(xué)科對(duì)物聯(lián)網(wǎng)知識(shí)構(gòu)建的支撐作用
雖然物聯(lián)網(wǎng)工程專業(yè)是新出現(xiàn)的電子信息領(lǐng)域?qū)I(yè),可以認(rèn)為是一個(gè)數(shù)據(jù)流過(guò)程,但本專業(yè)也是在其相關(guān)學(xué)科的技術(shù)積累集成而形成的。在物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)生和發(fā)展的過(guò)程中,與之密切相關(guān)的支撐學(xué)科主要有儀器科學(xué)與技術(shù)、信息與通信工程和計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù),從中抽取與物聯(lián)網(wǎng)有關(guān)的知識(shí)點(diǎn)分別支撐著物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)體系的感知層、網(wǎng)絡(luò)層和應(yīng)用層。
從儀器科學(xué)與技術(shù)學(xué)科抽取“電子技術(shù)”、“微機(jī)原理”、“信號(hào)與系統(tǒng)”、“測(cè)控電路”、“傳感技術(shù)”、“計(jì)算機(jī)控制技術(shù)與系統(tǒng)”、“數(shù)字信號(hào)分析與處理”、“誤差理論與數(shù)據(jù)處理”等課程的部分內(nèi)容,提供智能感知和控制儀器的知識(shí)和能力,解決物聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)“測(cè)的準(zhǔn)”的問(wèn)題。從信息與通信工程學(xué)科抽取 “通信電子線路”、“通信原理”、“計(jì)算機(jī)通信網(wǎng)絡(luò)”等課程的部分內(nèi)容,提供數(shù)據(jù)接入、傳輸和下載的主干網(wǎng)(如互聯(lián)網(wǎng))的知識(shí)和能力,解決物聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)“傳的遠(yuǎn)”的問(wèn)題。從計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)學(xué)科抽取“計(jì)算機(jī)C語(yǔ)言”、“數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)”、“計(jì)算機(jī)組成原理”、“軟件工程”、“操作系統(tǒng)”、“算法設(shè)計(jì)與分析”、“Java語(yǔ)言”、“Linux系統(tǒng)應(yīng)用”、“數(shù)據(jù)庫(kù)技術(shù)與應(yīng)用”等課程的部分內(nèi)容,提供數(shù)據(jù)應(yīng)用軟硬件平臺(tái)與數(shù)據(jù)算法的知識(shí)和能力,解決物聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)“用的好”的問(wèn)題。
由上述分析可知,3個(gè)支撐學(xué)科在構(gòu)成物聯(lián)網(wǎng)的三層技術(shù)結(jié)構(gòu)的知識(shí)內(nèi)容時(shí),各層之間的關(guān)聯(lián)性知識(shí)點(diǎn)還沒(méi)有考慮進(jìn)去,難以集成在一起。因此,必須結(jié)合與物聯(lián)網(wǎng)有關(guān)的當(dāng)今新出現(xiàn)的先進(jìn)技術(shù),在感知層與網(wǎng)絡(luò)層之間構(gòu)建無(wú)線通信、區(qū)域組網(wǎng)、融合、網(wǎng)關(guān)協(xié)議等知識(shí),在網(wǎng)絡(luò)層與應(yīng)用層之間構(gòu)建異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)、數(shù)據(jù)挖掘、移動(dòng)操作系統(tǒng)、物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)、應(yīng)用管理等知識(shí)。
3 對(duì)課程體系構(gòu)建的思考
綜上所述,物聯(lián)網(wǎng)工程專業(yè)的課程體系與產(chǎn)業(yè)對(duì)物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的需求、三層物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)架構(gòu)及支撐學(xué)科的作用是一致的。那么,如何解決在四年的大學(xué)本科教育活動(dòng)中,既要讓學(xué)生掌握專業(yè)知識(shí),又讓其知識(shí)體系符合認(rèn)證標(biāo)準(zhǔn)呢?本文認(rèn)為需要從以下兩點(diǎn)考慮:
(1)物聯(lián)網(wǎng)的最終目標(biāo)是應(yīng)用數(shù)據(jù)來(lái)提高社會(huì)的智慧信息化水平。因此可以認(rèn)為,在物聯(lián)網(wǎng)三層技術(shù)體系中,感知層技術(shù)是數(shù)據(jù)提供者,是專業(yè)建設(shè)的基礎(chǔ);應(yīng)用層技術(shù)是數(shù)據(jù)的應(yīng)用者,是專業(yè)建設(shè)的引領(lǐng)和推動(dòng)者;這兩層是專業(yè)建設(shè)的重點(diǎn)。
(2)網(wǎng)絡(luò)層技術(shù)是數(shù)據(jù)通信的傳輸通道,可以認(rèn)為網(wǎng)絡(luò)層在專業(yè)建設(shè)中起橋梁作用,特別是核心網(wǎng)絡(luò)中通信設(shè)備專用的、協(xié)議軟件固化好的,因此網(wǎng)絡(luò)層的知識(shí)了解即可。
綜上所述,該學(xué)科應(yīng)重點(diǎn)掌握物聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)流中的數(shù)據(jù)采集與控制、數(shù)據(jù)的區(qū)域(短距離)傳輸與通信、數(shù)據(jù)的接入與異構(gòu)互聯(lián)、數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)與建倉(cāng)、數(shù)據(jù)的計(jì)算、挖掘與應(yīng)用等知識(shí),基本掌握數(shù)據(jù)的公用網(wǎng)絡(luò)傳輸、通信與管理知識(shí)等。所以,專業(yè)合理的定位為啞鈴式線性課程結(jié)構(gòu),即重點(diǎn)掌握物聯(lián)網(wǎng)兩端的感知層和應(yīng)用層知識(shí),基本了解中段的網(wǎng)絡(luò)層知識(shí)。圖2所示為本文構(gòu)建的課程體系。
從圖2可見(jiàn),該課程體系涵蓋了物聯(lián)網(wǎng)知識(shí)點(diǎn),做到了與儀器科學(xué)與技術(shù)、信息與通信工程兩大支撐學(xué)科的緊密融合,與計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)支撐學(xué)科的深度交叉,突出了物聯(lián)網(wǎng)“數(shù)據(jù)測(cè)量的準(zhǔn)確”、“數(shù)據(jù)傳送的遙遠(yuǎn)”、“數(shù)據(jù)應(yīng)用”的專業(yè)能力和工程素養(yǎng)。
4 結(jié) 語(yǔ)
本文剖析了物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)對(duì)技術(shù)的要求,探討了其體系構(gòu)架的感知層、網(wǎng)絡(luò)層、應(yīng)用層三個(gè)層面的技術(shù)內(nèi)容。分析了與物聯(lián)網(wǎng)工程密切相關(guān)的儀器科學(xué)與技術(shù)、信息與通信工程和計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)的支撐學(xué)科作用,從中與物聯(lián)網(wǎng)有關(guān)的知識(shí)點(diǎn)分別支撐著物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)體系的感知層、網(wǎng)絡(luò)層和應(yīng)用層,為構(gòu)建規(guī)范培養(yǎng)計(jì)劃的課程體系奠定基礎(chǔ)。
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