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真心地感兴趣
在你考虑是不是要成为下一个“乔布斯”之前,第一需要思考的问题是:你是否真心喜欢这个行业,是否愿意长时间不跳槽。这个领域,人们常常只看到它光影十色、绚烂夺目的一面,而技术更新周期极短、竞争异常激烈、工作内容枯燥、繁琐的一面,却常常被忽视。如果你只是满足于完成工作任务,那么你早晚会被此行业淘汰。这个行业需要精益求精、不断革新,这样的特点便决定了从业者必须在繁重的工作之余,也需不停地学习才能保证不被淘汰,才能实现长足的进步。因此,拥有浓厚的兴趣是从事该行业的最重要动力。
基础知识要扎实
这是个有“门槛”的领域,从最新的几大网络职业来看,无论是技术研发类工作,还是营销服务类工作,都要求掌握该细分领域中所涉及的相关理论知识和应用技术。据该领域中的HR表示,专业人才是稀缺资源,不少应聘者连基础知识都掌握得不够扎实,即使勉强留用,日后碰上稍复杂的工作任务,效率立马就降下来了。因为他需要不停地百度,不停地冥思苦想才能推进工作,这样很让人头疼。所以,即使绝世武功,也需要从扎马步、练架势开始,不能好高骛远丢了“根本”。
专业度要精深
IBM某程序开发工程师在自我总结中说,和所有迫切希望成为专家的新人一样,想快速积累经验和技术,会花很多时间关注所有行业内的新信息和新技术。但工作时间长了,才知道只有围绕工作重点开展的学习才是最有效的。例如,手机应用程序开发包括:IOS应用开发、安卓应用开发、JAVA应用程序开发、C++应用程序开发等大家耳熟能详的类别,做手机应用程序开发的人,大多知道其中一两个类别,但都不够专业。很多人都是在一个类别上遇到瓶颈和技术难关后,便转向学习其他,逃避技术延伸学习方面的困难。
建立自己的业内社交圈
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【关键词】物流运输 异常报警 功能设计
现阶段在物联网技术的应用中,较为常见的技术是GIS、GPS以及RFID等,应用这些技术能完成运输中货物信息的查询、路径追踪以及车辆定位导航等功能,还可以在其基础上设计出一些实用功能,比如失窃、货损、延迟、线路异常以及紧急救援等。
1 运输中存在的问题
(1)车辆位置不能定位导航。如果车辆位置不能进行实时导航,那么如果遇到一些突发事件[1],比如雪灾及医疗求助等,车辆就会被迫停在途中,而公司也不能在最快时间内了解到车辆位置;而长途运输的车辆如果不能在遇到突发事件时临时改道,就不能找准方向。
(2)运输过程有安全隐患。因为无法对司机进行监管,所以就不能清楚地了解到司机在驾驶途中出现的一些疲劳驾驶等现象,对物流公司以及交通安全来说存在有极大的隐患[2]。而且在运输途中还会有盗货等情况出现,而如果司机有危险就无法就当前所处的位置描述清楚。
2 物流运输中物联网技术的应用
(1)车辆定位导航。应用GPS能将车辆的速度以及纬度等相关信息有效地显示出来,而这些信息如果在GIS电子地图中展现,就能以此实现车辆定位导航。如果司机对当前路线不够熟悉,那么实时导航就能最大程度上降低盲目行驶等情况出现。如果有灾祸发生,还能将事故地点及时进行定位;当车辆行驶的车速过快时,就会马上出现语音提示信息。
(2)实时查询货物信息。应用传感器以及RFID所获取到的货物信息,经过3G通讯的技术上传之后再对比数据库中的详细信息,能以此来确定货物有无出现货损及失窃等问题。
3 运输过程中的异常报警功能实施策略
(1)路径异常报警。路径异常报警主要是应用GPS将车辆的运行信息及时的采集,再将其上传至物流监管中心,再与GIS所绘制的车辆路径图相结合,对比计划路线后,如发现路径不相同,就会以此出现警告立即通知车辆驾驶员。
(2)失窃报警。一般来说失窃报警功能指的是如果货物运输中出现盗窃及货物丢失等情况会进行自动报警。因为机械锁如果被开启后再将其锁上不能进行鉴别,因此在货柜门处将电子锁进行安装。而电子锁能将电子锁开启时的人、时间以及地点等进行记录,还会自动反馈至运输中心对命令进行对比,要是没有准确的开启命令,货柜被开启就会启动失窃报警的功能。
(3)延迟报警。延迟报警说的是如果车辆没有依照运输商所要求的时间准时送到消费者的时候就会出现自动报警,应用GPS将车辆的实际位置有效获取再将其在GIS的电子地图中标注出来,同时还能非常清楚地了解到车辆的真实位置再对物品抵达时间进行估算。如果到了预计时间还没有达到规定的地点时[4],系统就会自动开启延迟报警,然后以最快速度通知管理人员思考其措施来确保货物能准时准点的抵达。
(4)货损报警功能。货损报警功能是利用物联网的传感设备感知货物的温度、压力等信息,超出预设值就自动报警。如冷链物流运输过程中,传感器采集的货物温度大于设定的温度会自动发出温度过高报警,通知相关人员立即采取降温措施,防止货物品质下降。当运输非耐压货物时,传感器采集货物所受的压力大于货物能够承受的压力上限时,自动发出报警信息通知相关人员降低货物堆砌高度,减少货物所受压力,防止货物变形损坏。
(5)紧急救援报警。因为一般物流运输的时间都比较长且路程遥远,而在运输的过程当中还可能会碰到一些抢劫、车祸等异常问题,同时也有一些不可抗因素,比如冰雹、泥石流及地震等,如果驾驶员处在一个昏迷不醒的情况下不能与外界进行联系时,运输管理中心就能应用GPS将车辆的具置进行定位,以此及时进行救援工作,以此确保驾驶员及公司财产能有效保障。
结语
综上所述,现阶段我国在物流运输中还有一些问题存在,也真是这些问题对运输安全有一定影响,而应用物联网技术,能在最大程度上将安全系数降低,使物流运输的安全性能大幅度增加,同时也能以此设计出最佳报警功能,使驾驶员及货物的安全得以保障。
参考文献
[1]邓超强.基于物联网的物流运输过程中异常报警功能的设计[J].中外企业家,2013,14(02):226-227.
[2]黄凌.Y集团冷链物流运输远程监控系统的设计与实施研究[D].南京理工大学,2012,14(05):147-178.
关键词:物联网;城市供暖;自动采集;可视监控;智能管理
中图分类号:TP302 文献标识码:A 文章编号:1009-3044(2016)36-0285-04
1 概述
物联网(Internet of Things,IOT)是新一代信息技术的重要组成部分,也是“信息化”时代的重要发展阶段,被视为信息领域的一次重大发现。近年来,一些发达国家纷纷出台物联网发展计划,我国也将物联网作为战略性的新兴产业予以重点关注和推进。物联网是互联网的应用拓展,与其说物联网是网络,不如说物联网是业务和应用。因此,应用创新是物联网发展的核心,以用户体验为核心的创新2.0是物联网发展的灵魂。
在经济全球化和网络新经济的背景下,网络信息技术以及物联网技术[1-7]的发展使企业的竞争环境发生了巨大的变化。信息技术与传统应用的日益融合已成为大众的迫切需求,促进了社会的进步与发展。对于城市供暖系统[8-9]来说,随着技术的改进和节能减排的需求,传统集中供暖日益受到排斥,新的按需供暖方式受到越来越多的追捧。随着智能城市的发展和节能减排的提倡,如何安全、有效、科学地控制供暖系统成为城市现代化急需解决的问题。
传统的统一按面积收费、应答式服务以及盲目热能调度等方式已经不能适应于当今社会的新的供暖模式,不能满足用户服务期望的需求。由此,基于物联网的新型服务方式应运而生。王起等[10]提出的利用物联网技术构建先进的城市供暖系统方案,可实现城市供热的“高效、节能、安全、环保”的“管、控、营”一体化,能有效解决供暖能耗、供暖|量的监控,让供暖设备更加智能化,做到可监测、可控制、可调节,并根据我们的需要来选择温度。徐金凤[11]提出了基于物联网技术的集中供热节能网络系统,通过物联网技术,将换热站、工作人员、控制中心与互联网相连接,组建成一个完整的集中供热节能网络系统。该系统已经在天津市南开区、东丽区等地区得到成功应用,数据显示运行效率增加,供热质量提高,节能效果明显。唐咏[12]提出的小区供暖监控系统设计,根据城市小区供暖的自动控制要求,采用上位机、PLC、各类温度、液位、压力传感器,设计了一个供暖控制系统,并通过西门子WinCC组态,设计了组态画面和监控程序,从而实现了小区供暖系统温度、压力、流量的现场检测,提高了供暖效果。
本文提出的新型服务模式需要实时获取供暖系统各关键节点的相关数据信息。为解决此问题,本文基于物联网技术,给出一种城市供暖系统关键节点信息实时采集方案,利用实时采集的信息,可以为实现以下功能提供数据支持:(1)可以实时了解整个城市的热力使用分布情况,在此基础上进行合理的热力调度。(2)可以实时了解供暖系统各个关键节点的工作状态,为故障预测、故障定位、故障报警提供支持。(3)可以获得每个用户使用的热能流量数据,为按需收费提供支持,避免耗费大量人力进行查表工作。(4)可以利用获得历史采集数据,进行挖掘分析,为故障决策、热能生成计划及其它分析提供基础数据。
2 模型设计与实现(The model of Design and implementation)
在本文中,我们设计了一种基于物联网的城市供暖系统一体化数据采集方案。它分为六个模块:自动采集模块、手持采集模块、数据传输模块、传输监听模块、可视监控模块、数据存储模块,模型如图1所示。
每个采集点都集成了自动采集模块和数据传输模块。采集点能够通过自动采集模块自动采集点处的温度、压力、流量和阀门开关情况等信息,并能够通过集成的数据传输模块定期地将采集的信息以多跳转发方式传输给服务器。同时,采集点也能够通过数据传输模块接收服务器发送的采集设置参数,然后以设置参数的要求向服务器发送采集信息。采集点还可以通过数据传输模块以无线通信方式直接与手持采集模块连接,向手持采集模块发送采集信息或接受手持采集模块导入的路由表。
在服务器端,可视监控模块通过传输监听模块接收各个采集点发送的数据,将数据存放在数据存储模块中,并将数据实时显示在供暖系统的地图上。可视监控模块利用图形界面设定某个或某些采集点的采集参数,并通过传输监控模块发送给相应的采集点;还可以通过图形界面操作方式为手持采集模块分配采集任务,向手持采集模块导入采集点的路由表。通过可视监控模块实时显示的数据能够为判断供暖系统的运行情况、故障预测与诊断等提供支持。数据传输模块用于转发服务器发向采集点的采集参数设置命令或采集点发向服务器的采集信息。在城市供暖一体化采集方案中,集成在采集点的数据传输模块和单独部署的数据传输模块都是静态的。因此,通过设定固定路由表方式获得每个输出模块的转发路由。传输监听模块监听来自采集点的采集信息并交付给可视监控模块,并将可视监控模块发送的采集设置命令发送出去,经由数据传输模块发送给相应的采集点。
手持采集模块可以通过串口与服务器直接连接,通过可视监控模块分配手动采集任务或导入采集点的路由表。然后,将手持采集模块与采集点近距离接触,通过无线连接方式获取采集信息或向集成在采集点的数据传输模块导入路由表。此外,手持采集模块还可以与独立数据传输模块近距离接触,向其导入路由表。
由于采集系统需要利用无线或有线传输完成信息采集,因此,本系统无线或有线传输的数据包格式如图2所示。其中,type表示数据包的类型,1表示从服务器发向采集点的采集设置命令,2表示采集点发向服务器的采集信息;source表示发送节点地址;destination表示目的节点地址;data表示传送的数据。
2.1 自动采集模块
自动采集模块一般安装在需要进行实时信息采集的位置,比如用户供暖的入口、小区供暖入口和出口等。用于采集供暖系统的相关数据,如温度、压力、流量、阀门打开程度等,并将采集的数据按照规定的格式封装后交由数据传输模块,最终传送到服务器。此外,自动采集模块还包括一个小型显示屏,能够显示采集的数据。
自动采集模块的核心是单片机,它的工作原理分为三方面,通过串口接收来自服务器端的采集设置命令;显示采集的信息,并发送给服务器;从外界输入的报警和显示设置信号。
(1) 接收采集设置命令
单片机通过串口接收服务器端采集设置命令可以采集到采集点的标识,发送周期,发送采集信息的类型等。若单片机接收到period为零的命令,立即调用一次“采集信息显示与发送”,按照命令中type要求,发送一次采集信息;若单片机接收到period非零的命令,将命令中的period和type分别存储到单片机维护的两个参数period和type中,表示采集点需要每period秒按照type要求l送一次采集信息。而后单片机设置温度传感器、压力传感器、流量传感器以及电动阀门的信息采集周期为period。至此,接收采集设置命令结束。
(2) 采集信息显示与发送
单片机向服务器端发送采集信息时,单片机从温度传感器、压力传感器、流量传感器和电动阀门分别获得温度信息、压力信息、流量信息(实时流量和累积流量)和阀门开关程度信息。当单片机维护的type为0时,发送Heating_info_1的采集信息;当单片机维护的type为1时,发送Heating_info_2的采集信息。Struct Heating_info_1的信息包括采集点编号,温度,压力,流量等。Struct Heating_info_2的信息包括采集点编号,温度,压力,流量,开关程度,周期开始时间及结束时间。将发送的数据传送到显示屏显示后,当period到时,将发送的信息通过串给与自动采集模块封装在一起的数据传输模块,由数据传输模块向服务器端发送即可。
(3) 接收外界输入的报警和显示设置信号
外界报警按钮共有5个,当用户或巡查人员发现显示屏显示的信息异常时,可以按下相应按钮持续5秒以上向服务器进行故障申报。显示屏设置有两个,分别表示显示实时温度、压力、流量和开关程度,以及显示一个周期的平均温度、平均压力、累积流量和平均开关程度、周期开始时间和周期结束时间。用户或巡查人员可以通过按下相应按钮持续5秒以上切换显示方式。
2.2 手持采集模块
手持采集模块是一个便携式设备,可在采集点附近一定范围内(一般10米之内),获取采集点信息或向采集进行设置。获取的信息与自动采集模块发向服务器信息的封装完全一致。
手持采集模块工作时,利用串口与服务器连接,如果利用手持采集设备采集信息,则向手持采集模块分配采集任务;如果利用手持采集设备导入路由表,则向手持采集模块导入某个或某些采集点的路由表RT1和RT2。(1)采集员手持采集模块接收采集点的信息,解析出采集点的id。如果采集任务中存在某个id和当前采集点的id匹配,则开始接收采集点发送的数据,并将接收的数据同时显示在显示屏上和存储在存储模块中。当接收Number组数据后,完成数据采集。也可以手动按结束采集按钮(持续3秒)结束数据采集。如果采集任务中不存在和当前采集点id匹配的id,则提示当前采集点不属于采集任务规定的采集点。(2)采集员携带手持采集设备导入路由表,手持采集模块接收数据传输模块的信息,解析出采集点的id。如果导入路由表任务中存在某个id和当前数据传输模块的id匹配,则开始向数据传输模块导入路由表RT1和RT2。不断重复直至路由表导入完成。将手持采集模块通过串口与服务器连接,打开服务器的数据读取程序,即可进行数据的读取。
2.3 数据传输模块
数据传输模块接收来自自动采集模块、其它数据传输模块或传输监听模块的信息,将信息缓存在数据缓存模块中,并通过无线发送模块发送出去。当接收到接收确认后清空缓存数据。
数据传输模块分为三种类型:类型1是通过串口与自动采集模块集成在一起,类型2是进行无线信号转发,类型3是接收一个区域内所有的其它数据传输模块的信息,然后通过网口以有线方式传输给服务器。在供暖系统一体化数据采集方案中,各采集点的拓扑结构如图6所示。
类型1数据传输模块A工作时,监听A的无线接收模块、串口。如果串口有数据到达,并且是A第一次接收到串口发来的数据,则将收到数据的id解析处理,存放到A的变量joint_id中,表示与A连接的自动采集模块的id是joint_id。将串口发来的数据封装在数据包的data域,source设为A,将destination设为从A的路由表RT2中随机选取的一个节点的id。最后将装好的数据包缓存在数据缓存模块,并通过无线发送模块将封发送出去。当接收到destination的确认后清空缓存;如果无线接收模块有数据到达,则向数据包的source节点发送确认数据包。如果数据包的type是1,则检查A的joint_id是否与data域解析出的id相同。如果相同,将data域解析出的数据通过串给自动采集模块。如果不同,则将数据包的source置为A,destination置为从路由表RT1(RT1在安装时通过手持采集设备设置)中随机选择一个节点id,其它域不变。将装好的数据包缓存在数据缓存模块,并通过无线发送模块将封发送出去。当接收到destination的确认后清空缓存。如果数据包的type是2,则将数据包的source置为A,destination置为从路由表RT2中随机选择一个节点id,其它域不变。将装好的数据包缓存在数据缓存模块,并通过无线发送模块将封发送出去。当接收到destination的确认后清空缓存;如果没有数据到达,继续监听。
类型3数据传输模块B工作时,监听B的无线接收模块、网口。如果网口有数据到达,则向数据包的source节点发送确认数据包。将网口发来数据包source设为B,将destination设为从B的路由表RT1中随机选取的一个节点的id。将装好的数据包缓存在数据缓存模块,并通过无线发送模块发送出去。当接收到destination的确认后清空缓存。如果无线接收模块有数据到达,则向数据包的source节点发送确认数据包。将数据包的source置为B,destination置为从路由表RT2中随机选择一个节点id,其它域不变。将装好的数据包缓存在数据缓存模块,并通过网口发送出去。当接收到destination的确认后清空缓存。如果没有数据到达,继续监听。
类型2数据传输模块C工作时,监听C的无线接收模块。如果有数据到达,则继续监听。向数据包的source节点发送确认数据包。如果数据包的type是1,则将数据包的source置为C,destination置为从路由表RT1中S机选择一个节点id,其它域不变。将装好的数据包缓存在数据缓存模块,并通过无线发送模块将封发送出去。当接收到destination的确认后清空缓存。如果数据包的type是2,则将数据包的source置为C,destination置为从路由表RT2中随机选择一个节点id,其它域不变。将装好的数据包缓存在数据缓存模块,并通过无线发送模块将封发送出去。当接收到destination的确认后清空缓存。
2.4 传输监听模块
传输监听模块是运行在服务器上的一个软件,它实时监听网口,以接收采集点发送的采集信息或将服务器的采集设置命令发送给相应的采集点。传输监听模块的工作时,实时监听网口和服务器,如果网口有数据到达,则向接收数据包向的source节点发送确认数据包。将数据包的data域解析处理交给服务,有服务器将信息存储在数据存储模块;如果服务器有命令发送,则将根据服务器设置参数的id从路由表RT中查询满足条件路由条目,随机选取一个路由条目对应的转发模块的id作为数据包的destination,source设为服务器,然后缓存该数据包,并通过网口发送出去。当收到destination的确认后清空缓存;如果都没有,则继续监听。
2.5 可视监控模块
可视监控模块是运行在服务器上的一个软件,它能够实时显示整个供暖网络的地图、各个采集的分布、各个采集点的工作状态,并具有图形用户界面为手持采集模块设置采集任务、初始化采集点路由表以及产生采集设置命令。可视化控模块的工作时,如果出现手持采集模块采集任务消息,则提示连接手持采集模块。通过鼠标或键盘操作确定手持采集任务的采集点序列以及每个节点采集信息的组数Number。如果出现设置采集命令消息,通过鼠标或键盘操作确定采集命令参数,并按确定交由传输监听模块发送给相应的采集点。如果接收到来自传输监听模块接收采集的消息,将采集信息进行解析,并实时现在地图的相应采集点上,并将结束的信息存储到数据存储模块。如果出现导出数据传输模块路由表的消息,则提示连接手持采集模块。通过鼠标或键盘操作将某个或某些数据传输模块的路由表导入到手持采集模块。
2.6 数据存储模块模块
数据存储模块存放可视监控模块接收的来自各个采集点的信息,为进行进一步决策提供数据支持。
3 结论(Conclusion)
本系统通过自动采集、手持采集、数据传输、传输监听、可视监控、数据存储六大模块实现供暖系统的低能耗和高可控,使供暖系统更加智能。应用于河南省洛阳市某小区可明显提高系统运行效率及管理效率,实现对整个住宅区的一体化数据采集,判断供暖系统的运行情况、故障预测与诊断等。在集中供暖的实时自动监测、监控、控制系统中融入物联网技术,将会对集中供暖的理念和管理模式方面造成重要影响,同时也是发展绿色低碳经济的战略性举措和应用。
参考文献:
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[9] 韩梅,孙浩,谷峰,等.供暖系统的自动化节能控制[J].科技传播,2013(24):69-69,77.
[10] 王起,陈红兵,吴玮,等.物联网在集中供热系统中的应用[J].区域供热,2014(1):21-26.
关键词:物联网;导论;层次结构;教学内容
作者简介:吴治海(1981-),男,安徽亳州人,江南大学物联网工程学院,副教授。(江苏 无锡 214122)
基金项目:本文系江南大学本科教育教学改革研究项目“物联网新专业实验实践性环节设置策略研究”(项目编号:JGB2011057)、“物联网新专业人才培养与产业结合模式研究”(项目编号:JGB2011053)的研究成果。
中图分类号:G642.421 文献标识码:A 文章编号:1007-0079(2013)31-0070-02
最近几年,物联网(Internet of Things,IOT)概念的提出及其技术的飞速发展引起了世界各国的广泛关注,被称为继计算机与互联网之后世界信息产业发展的第三次浪潮。为了能在这一技术领域占据重要位置,许多国家提出了相应的物联网发展战略。如美国的“智慧地球”、日本的“u-Japan”、韩国的“u-Korea”、欧盟的“欧盟物联网行动计划”、中国的“感知中国”等。发展物联网技术的基础与核心是培养物联网方向的专业人才,为此,国内各大高校相继开设了物联网工程专业并开始招收第一届本科生,如哈尔滨工业大学、华中科技大学、西北工业大学、北京科技大学、江南大学、南京邮电大学等。然而,物联网工程的新专业属性,决定其人才培养方案的制订、课程的设置以及教学方法的实施等,目前仍处于“摸着石头过河”的探索性阶段。但是,国内目前已开设物联网工程专业的大部分高校,都将“物联网技术导论”作为本专业的第一门课程,旨在向学生整体介绍物联网的概念、内涵、关键技术、发展现状以及主要应用等,以激发学生的学习兴趣,并使学生树立学习的信心。因此,“物联网技术导论”课程的讲授成功与否关系到物联网人才培养的质量,进而影响到中国物联网技术发展的进程。
一、物联网的概念及内在层次结构
目前,关于物联网的定义有多种,但是被大多数学者认同的一个定义为:物联网,即通过射频识别、红外感应器、全球定位系统、激光扫描器、气体感应器等信息传感设备,按约定的协议,把任何物品与互联网连接起来,进行信息的交换与通讯,以实现智能化的识别、定位、跟踪、监控和管理的一种网络。简而言之,物联网就是“物物相连的互联网”。使用通俗的语言,可以这样表述物联网的内涵:使用传感器获取物理对象的信息、使用网络传输信息、使用计算机处理信息、使用控制器设计反馈控制策略、利用执行器对物理对象进行控制与管理等各类操作。由此可以绘制出物联网中的信息流(如图1所示)。因此,从控制学科的角度来说,物联网是一个典型的网络化控制系统(Networked Control Systems,NCS)。从物联网的定义以及图1中展示的物联网中的信息流向,可以概括出物联网的层次结构:感知层、网络层、处理层与控制层(如图2所示)。其每层的功能分别为信息的获取、信息的传输、信息的处理与信息的反馈。这四层结构的划分是对传统的物联网三层结构,即感知层、网络层与应用层的进一步细分,本质上是一致的。从这四层结构的划分不难看出,物联网技术涉及信息技术领域的四大一级学科,即电子科学与技术、信息与通信工程、计算机科学与技术以及控制科学与工程。因此物联网是一个多学科交叉的技术,这使得物联网的内容极为丰富。但另一方面,这种交叉性也增加了“物联网技术导论”课程的讲课难度,对教师的专业素质提出了更高的要求。因此,如何选择讲课的重点,既让学生感受到物联网技术的重要性,激发他们的学习兴趣,又使他们面对繁杂的内容而不畏惧,树立学好物联网技术的信心,具有重要的意义。
二、“物联网技术导论” 教学内容选择
目前国内已出版发行的“物联网技术导论”教材有十多本。[1-12]通过浏览这些教材的目录,不难发现物联网内容极其庞杂,主要涉及传感器技术、无线传感器网络、射频识别技术、短距离无线通信技术、远程通信技术、无线单片机、嵌入式系统、云计算技术、机器学习、模式识别、数据挖掘、智能信息处理技术、物联网控制技术、物联网安全技术、物联网技术标准、物联网应用等。依据物联网的四层结构,可以将上述内容进行如下层次归类:感知层包括传感器技术、无线传感器网络与射频识别技术;网络层包括短距离无线通信技术与远程通信技术;处理层包括云计算技术、机器学习、模式识别与数据挖掘;控制层包括物联网控制技术;物联网安全技术、物联网技术标准与物联网应用横跨物联网的四层结构。但另一方面,作为一门导论课,一般来说讲课时间会限制在20课时以内。试图在较短的时间内把上述内容完全彻底讲一遍是不现实的,因此需要选择重点内容进行讲解,目标是让学生对物联网的整体架构、关键技术有一个整体上的清晰认识。那么如何选择主要内容呢?以江南大学已经实施两年的“物联网技术导论”课程教学方案为例,结合物联网的四层结构,来分配每讲的主要内容。目前江南大学“物联网技术导论”课为16课时,除去最后一次考核占用的2课时,还有7讲14课时。下面,结合物联网的四层内在结构,详细叙述每讲的主要内容。
第一讲——绪论。介绍物联网的基本定义、内在结构、研究现状、发展动态、主要应用领域。重点讲解物联网的基本定义与内在结构,讲解时应播放一段物联网应用案例的视频,增加学生对物联网内在结构的整体认识。
第二讲——感知层技术一。介绍智能传感器技术,包括传感器技术、微控制器接口、无线单片机、嵌入式系统。重点介绍传感器工作原理、比较CC2430和CC2530功能差异、嵌入式智能传感器的一般结构、标准接口与串行接口。
第三讲——感知层技术二。介绍无线传感器网络。由于无线传感器网络具备了一个简单的物联网系统的架构,对本讲内容的讲解可以大大提高学生对物联网内在结构的认识。主要讲授无线传感器网络的定义、体系结构、特征、协议栈结构、主要支撑技术,如定位技术、时间同步、数据融合、安全技术等。可以结合无线传感器网络在智能农业当中的应用来讲解本部分内容。
第四讲——感知层技术三。介绍射频识别技术。由于射频识别技术也具备了一个简单的物联网系统的架构,所以对本章内容的讲解可以进一步增强学生对物联网内在结构的认识。主要讲解射频识别的组成、分类、工作原理、技术标准、与传统自动识别技术的区别以及安全问题。可以结合射频识别技术在门禁系统当中的应用来讲解本部分内容。
第五讲——网络层技术。介绍短距离无线通信技术和远程通信技术。重点介绍Zigbee技术、WiFi技术、蓝牙技术、超宽带技术和3G无线远程通信技术,简单介绍多路访问技术和多路复用技术。应结合具体的应用来讲解Zigbee技术、WiFi技术和蓝牙技术。
第六讲——处理层技术。主要介绍云计算技术、机器学习、模式识别与数据挖掘。重点介绍它们的含义、基本结构和主要方法。在介绍基本结构时应画出结构方图,使其技术原理清晰明了。
第七讲——控制层技术。重点介绍控制的思想,即反馈。可以结合具体的例子来讲解,如倒立摆的控制,让学生主观感受反馈的作用,但要避免复杂的数学公式。也可以适当介绍控制学科的前言问题,如网络化控制系统与多智能体系统,让学生深刻感受到控制技术在物联网技术当中的地位。
以上七讲基本包含了物联网技术的主要内容。通过这七讲的学习,学生基本上对物联网架构和关键技术有了一个整体上的认识。由于不同高校开设物联网工程专业的院系有所不同,教师的专业背景也有所不同。但是,确保学生正确认识物联网技术的一个基本要求是教师向学生完整地介绍物联网的四层结构。任何一层的缺失都将导致学生对物联网概念和内涵认识的不准确,影响其以后的学习效果。
三、结语
本文在阐述物联网内在层次结构的基础上,结合“物联网技术导论”课程课时短、内容多的特点,详细介绍了如何在有限的课时内分配主要的物联网技术的知识点。由于“物联网技术导论”是一门新的课程,目前还没有成熟的课程教学方案,因此,本专业的高校教师要善于结合自己的专业知识和教学经验,编写符合中国国情的“物联网技术导论”教材,探寻一条符合中国学生的“物联网技术导论”课程教学方法,进而培养出基础扎实、技术熟练的物联网专业人才,推动“感知中国”战略的进程。
参考文献:
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【关键词】物联网;市场的需求;就业前景;重要意义
一、引言
物联网将人类生存的物理世界网络化、信息化,将分离的物理世界和信息空间有效互连,是现代信息技术发展到一定阶段后出现的一种聚合性应用与技术提升,为新一代信息技术的发展提供了新的机遇和平台。在这样一个具有战略性重要作用的物联网领域中,我国目前已居于世界领先行列。无论是在政策、技术还是产业链上,我国的物联网发展都拥有显著优势,具备难得的发展机遇。
二、物联网的定义
1.英文名:Internet of Things(IOT),也称为Web of Things。
2.物联网是指通过各种信息传感设备,如传感器、射频识别(RFID)技术、全球定位系统、红外感应器、激光扫描器、气体感应器等各种装置与技术,实时采集任何需要监控、连接、互动的物体或过程,采集其声、光、热、电、力学、化学、生物、位置等各种需要的信息,与互联网结合形成的一个巨大网络。其目的是实现物与物、物与人,所有的物品与网络的连接,方便识别、管理和控制。
三、技师学院开设物联网专业的可行性
物联网虽说是新兴高科技产业,但主要以高中毕业生为起点的技师学院开设物联网专业,培养物联网技能人才并非遥不可及、高不可攀。物联网是实实在在的,既不要把物联网神秘化,更不能把物联网虚拟化。任何新专业的开发,都是由浅入深、逐步建立的;急功近利的做法不可取,简单否定的做法也不可取。我们只要认识物联网的真实属性和本质,就能大力推进物联网专业的发展。
作为连续9年位居中国软件百强之首的华为有46%的人力集中在研发,33%的人力集中在市场,生产、管理和行政合计只占21%。生产主要是作业员、品管员、物料员等市场主要是销售工程师、渠道经理等,管理主要是总经理、副总经理、人力资源经理等行政主要是文员、行政经理、食堂宿舍管理员等
由此可见专业技能型人才是物联网的建立与发展产业链中的一支不可忽视的重要力量。当下技师学院应面向大型企业培养应用型、实用型人才的办学思路,为物联网专业培养不同层次人才给出了一条新的思路,即以大型企业需求为导向,培养初、中级实用型专业人才。
四、物联网专业建立的重要意义
加快发展物联网是构建现代产业体系、走新型工业化道路的内在要求。作为信息技术新的突破方向,物联网成长潜力大、带动力强、综合效益好,不仅本身蕴含着巨大的战略增长潜能,而且能够有力地推进信息化和工业化深度融合,带动传统产业转型升级,催生新的经济增长点。加快发展物联网,将为我国建设结构优化、技术先进、清洁安全、附加值高、吸纳就业能力强的现代产业体系。
五、物联网专业开设的现状
1.2010年,教育部批准40所高校办学2011年初,第二批批准27所高校2012年2月,教育部批准80所高校办学。目前,共有147所学校开办物联网工程专业,还有在其他专业下开设(物联网方向)的办学模式,约200所高职高专办《物联网应用技术》专业,估计近500所高校已办或准备开办物联网专业。
2.当前我国物联网发展总体与世界同步。我国环渤海、长三角、珠三角以及中西部地区四大物联网产业集聚区基本成型,西部的贵州、甘肃、四川、重庆等省市积极布局物联网产业。截至2012年6月底,三大运营商已在全国320多个城市和当地政府合作建设智慧城。
3.目前物联网开设的主要课程:
《RFID技术》、《WSN无线传感器网络》、《M2M技术》、《物联感知与终端(嵌入式)技术》、《物联网组成原理》、《物联网综合实训》、《短距无线与异构组网技术》、《物联网安全》、《云计算》、《物联网工程与平台综合技术》、《大数据技术》和《物联网系统调控方法》
六、市场需求大,就业前景广阔
工业和信息化部杨学山表示,以云计算、物联网、移动互联网和大数据为代表的新一代信息技术,正在对软件产业带来一系列深刻变化,开放式创新、产业链垂直整合、产业生态体系的竞争、技术与业务深度融合成为新时期软件发展的重要特点。
1.2012年07月-12月深圳物联网预定人才需求数量
2.深圳IT企业招聘研发岗位的领域和方向
(1)华为中兴及其外包系列(华为技术、中兴通讯、易思博、华胜天成、文思创新、软通动力、东南融通等);
(2)对日软件外包系列(鹏开信息、东洋网篮等);
(3)嵌入式类软件企业(凯立德、元证科技、茁壮网络等);
(4)对香港软件外包系列(大展信息、香港永泰、香港志鸿、新华南方、中联信息等);
(5)应用软件开发企业(联软科技、金蝶软件、腾讯等);
(6)民营电子产品企业的自主研发―为制造型大国走向创造性大国而努力!
3.深圳软件名企
(1)华为技术――中国软件百强之首、世界通讯行业亚军;
(2)中兴通讯――世界专利申请冠军、中国软件百强亚军;
(3)腾讯科技――世界第一互联网公司;
(4)迅雷科技――中国最大的下载软件平台;
(5)金证科技――中国证券行业软件冠军;
(6)长城股份――中国软件企业百强、上市公司;
(7)创维数码――中国软件企业百强、香港上市公司;
(8)长亮科技――中国小型商业银行软件冠军、创业板上市公司;
(9)宇龙科技――中国国产智能手机之冠(酷派);
(10)金蝶软件――中国中间件第一名、香港上市公司、
4.物联网朝阳产业
2011年中国实现软件产值18500亿元。增长32.4%,国家GDP增长9.2%,按照中国软件从业人员产值80万元计算,现有软件从业人员231万人。2015年中国将实现软件产值4万亿元。到2015年物联网相关产值将达到1万亿,平均年增长29.1%,是中国GDP增长速度的4倍。
七、深圳软件园订单定岗高端就业
就业案例:
1.毕业生2010年11月入职:深圳融创天下公司毕业前薪资:3900元,工作地址:深圳市南山高新区国家软件园。
2.姓名:宋亚楠,性别:女,培训毕业时间:2011年6月,培训专业:深圳软件园J2EE开发,就业时间:2011年3月入职深圳融创天下,毕业前薪资:3500元。
3.姓名:王杰,性别:男,学历:专科,专业:计算机应用,毕业时间:应该于2011年6月,培训专业:深圳软件园J2EE/Android开发,就业时间:2011年4月入职深圳鹏开信息,毕业前薪资:3400元+(注:该披露,该生挂科17课,目前仍未拿到证书)。
总之,物联网的发展对学校来说,是一次难得的发展机遇。广东省南方技师学院深圳分校应充分发挥身处深圳的特殊地域优势,就业市场广阔,人才需求量大等特点开设物联网并积极开展校企联合办学,以灵活的办学机制、有效的教学手段、可行的实训计划来开设新型专业教学。
参考文献
[1]2012年7月22-23日,《全国物联网教学与专业建设研讨会》会议纪要.
关键词:物联网;课程体系;能力;人才培养
作者简介:胡中栋(1958-),男,江西婺源人,江西理工大学信息工程学院,教授;曾传璜(1964-),男,江西吉安人,江西理工大学信息工程学院,副教授。(江西赣州341000)
基金项目:本文系江西省教育厅教改资助课题(编号:JXJG-10-6-33)的研究成果。
中图分类号:G642 文献标识码:A 文章编号:1007-0079(2012)12-0071-02
2009年1月美国IBM首席执行官彭明盛首次提出了“智慧地球”这一概念。[1-2]奥巴马政府希望通过物联网技术能掀起像当年“信息高速公路”战略一样的科技和经济浪潮,继续成为管理全球的战略工具。[3]同年,欧洲制订了《物联网战略研究路线图》等意见书,日本也制定了i-Japan计划。[4-5]我国也已将物联网上升为国家五大战略性新兴产业之一。物联网技术已成为各国竞争的焦点和制高点。
培养物联网工程技术人才对于增强国家的核心竞争力具有重要意义。2010年教育部《关于战略性新兴产业相关专业申报和审批工作的通知》。我国有几百所大学申报新建物联网工程专业。[6]全国有几十所高校自2011年率先开始招收培养“物联网工程”专业本科生。
物联网的研究开发涉及多个学科,是一门新兴的综合学科。物联网研究开发人员必须掌握交叉多学科专门知识。物联网工程技术人才的培养有其特殊性。建设物联网工程专业在国内外无先例可以借鉴。因此,开展对物联网工程技术人才培养的研究是必要的,而且具有重要的现实意义。
一、确立物联网人才培养目标
目标定位是人才培养方案设计的基本指导思想。培养目标明确就有了方向。目标定位以市场需求为导向。物联网技术及相关产业正处于迅猛发展中,物联网的体系结构目前还未完全形成。物联网技术的不断更新,对物联网技术人才的需求也将不断发展变化,需要培养基础扎实、适应面广、具有较强创新能力的物联网工程技术人才。
物联网专业培养学生掌握扎实的电子技术、无线传感器网络技术、计算机技术等基础理论,掌握物联网系统的信息感知层、汇聚层、传输层与应用层关键设计等专门知识和技能,培养从事物联网领域的系统设计、系统集成、系统应用等方面的物联网工程技术人才。
二、设计“厚基础、模块化”的课程体系
培养目标在方案设计方面起了宏观指导作用,而课程体系是人才培养的基础。构成人才的素质、能力和竞争力都是通过课程学习逐步形成的。物联网是典型的交叉学科,涉及到计算机、网络工程、通信工程、自动化、电子工程、信息安全等,如图1所示。由于物联网产业涵盖面宽,应用广泛,所以要求物联网工程专业必须培养宽口径人才。课程体系设计以“厚基础、模块化”为基本原则。设计公共基础模块课、专业基础模块课、专业方向特色模块选修课与实践课程等四大体系。
厚基础:包括公共基础模块课与专业基础模块课,强调基础面宽而且扎实。主要专业基础模块课有:离散数学、数据结构、操作系统、程序设计、信号与系统、通信原理、计算机网络、无线传感器网络、嵌入式系统、射频识别技术等。
模块化:专业方向特色模块选修课。由于物联网产业涵盖面宽,应用广泛,物联网专业应设置不同的培养方向,根据不同的专业方向设置不同的专业选修课程模块。学生可灵活选择不同的选修课程模块学习。
主要专业实践课程:高级语言程序设计、基于Web的数据库设计、嵌入式系统设计、无线传感器网络设计、RFID系统设计、物联网综合设计与实现等。
三、建立以能力为中心的人才培养模式
物联网新理论、新技术层出不穷,涉及的行业众多,应用广泛。因此,必须建立以“学习新理论、新技术的能力,实践能力,创新能力”为中心的物联网专业技术人才培养模式。
1.建立优良的物联网实践教学环境
(1)完善物联网基础实验室。对已有的计算机、网络与通信等相关专业实验室进一步完善和发展,主要包括:计算机应用实验室(C/C++语言、JAVA、数据库等)、无线传感器网络实验室、嵌入式系统实验室、RFID实验室等。
(2)建立物联网综合实训室。由于物联网技术涉及领域广泛,应根据专业方向与行业特色建立若干个物联网综合实训室。如建立物联网智能家居综合实训室、物联网定位控制实训室等。
(3)建立校外实习基地。物联网应用遍及智能交通、环境保护、智能家居与军事领域等很多领域。学校没有资金建设这么多实验室,实验室设备更新更无法及时跟上物联网技术的发展。所以,必须在物联网技术发展较好的行业和企业建立实习基地,使学生能学习到最新的物联网技术,提高实践能手能力和创新能力。
2.课内与课外相结合的教学方式
在课堂教学中,教师充分利用现代教育技术,采用双语、启发式、案例法和项目驱动下互动式等先进的教学方法,结合自己的研究方向和课题向学生传授最新的、实用的专业知识。
重视实践教学,增加设计型和综合型实验的比例,充分利用课程设计、生产实习、毕业设计等环节,让学生将所学知识连贯起来,获得实际工程项目从分析、设计到实现的完整过程的训练,激发学生的学习兴趣,提高动手能力。
课外教学采用丰富多彩的互动式科研活动和创业演练活动等方法,以培养学生的自主学习与创新能力。具体课外教学活动有:建立程序设计、无线传感器网络设计等学习兴趣小组;结合专业方向,鼓励学生自选课题进行研究与开发或参与老师的科研项目;向学生开放实验室,进行各种综合设计性实验和科技制作发明;鼓励有专业特色的社团活动;鼓励学生参与社会实践,积极参加各种类型的技能竞赛;鼓励学生参加高级程序员、网络工程师等IT认证培训与考试,取得相应的资格证书等。
3.建立新型校企合作模式
(1)与企业共同研究、制订人才培养方案。目前全球物联网状况尚处于概念、论证与试验阶段,处于攻克关键技术、制定标准规范与研发应用的初级阶段。[7]物联网技术的应用首先在企业实现。高校与物联网及相关企业合作,共同制订人才培养目标、教学计划,可以使高校培养的人才更符合实际的需求。
(2)与企业合作培养教师。物联网专业师资需要“从零开始”培养。物联网是典型的交叉学科,涉及到多方面专业知识,学校中精通物联网技术的科研人才很少。随着大专院校中物联网专业的迅速发展,物联网专业师资将严重不足。学校必须与物联网相关企业建立教师培训、交流和深造的长效机制,指派专业教师定期到企业进行学习交流,加强工程训练,参与科技开发等。
(3)与企业联合开发专业教材。目前,物联网的教材很少,可选择的范围非常小。而最新的物联网技术往往是先在企业中应用,高校教材中介绍的技术一般相对要滞后一段时间。与物联网企业联合开发教材可以使学生更好更快地掌握物联网的最新技术。
(4)共建产学研实训基地,学生到企业顶岗实习。企业与学校共建技术水平先进的实验室,使人员培训、教学实验、科学研究及服务运营融为一体。共建产学研实训基地,学生到企业顶岗实习。使学生尽早了解企业文化,熟悉企业规章制度,加强学生对企业的认同,培养学生的主人翁责任感和敬业精神,培养学生的实践动手能力与创新能力。[8]
四、结束语
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。物联网技术正在迅猛发展,要着眼于未来,前瞻性地培养物联网工程技术人才。由于物联网体系结构目前还未完全形成,物联网工程专业的人才培养体系还需要随着物联网技术的发展而不断调整。本文对物联网专业人才培养进行了探讨,期望对高校物联网专业建设与物联网工程技术人才培养有所帮助。
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2月17日,中国政府网公布《国务院关于推进物联网有序健康发展的指导意见》,提出到2015年,突破一批核心技术,初步形成物联网产业体系。为实现目标,将加强财税政策扶持、完善投融资政策,鼓励金融资本、风险投资及民间资本投向物联网应用和产业发展。
物联网是新一代信息技术的高度集成和综合运用,具有渗透性强、带动作用大、综合效益好的特点,推进物联网的应用和发展,有利于促进生产生活和社会管理方式向智能化、精细化、网络化方向转变,对于提高国民经济和社会生活信息化水平,提升社会管理和公共服务水平,带动相关学科发展和技术创新能力增强,推动产业结构调整和发展方式转变具有重要意义。目前,在全球范围内物联网正处于起步发展阶段,物联网技术发展和产业应用具有广阔的前景和难得的机遇。我国在物联网技术研发、标准研制等方面已初步具备基础,但也存在关键核心技术有待突破、产业基础薄弱、网络信息安全存在潜在隐患等问题。
意见提出,到2015年,我国要实现物联网在节能环保、商贸流通、交通能源等经济社会重要领域的规模示范应用,突破一批核心技术,培育一批创新型中小企业,打造较完善的物联网产业链,初步形成满足物联网规模应用和产业化需求的标准体系,并建立健全物联网安全测评、风险评估、安全防范、应急处置等机制。
意见指出,将建立健全有利于物联网应用推广、创新激励、有序竞争的政策体系,抓紧推动制定完善信息安全与隐私保护等方面的法律法规。建立鼓励多元资本公平进入的市场准入机制。加快物联网相关标准、检测、认证等公共服务平台建设,完善支撑服务体系。加强知识产权保护,加快推进物联网相关专利布局。同时,将加强财税政策扶持,鼓励金融资本、风险投资及民间资本投向物联网应用和产业发展。
2012年,国家发改委联合其他部委在7个领域开展国家物联网重大应用示范工程,国家集装箱海铁联运物联网应用示范工程位列其中。该应用示范工程以现代物联网技术为支撑,加强集装箱海铁联运信息共享,提高业务协同水平和服务效能,建立铁路、水运业务衔接联动机制,实现了港口、铁路集装箱联运全过程物流信息的无缝衔接。
摘要:进行基于物联网环境的工业工程实验系统意义显著,将物联网技术、工业工程理论知识与方法二者有机融合,根据高校工业工程相关专业的课程设置及阶段实验要求,可以搭建从结合各种传感器技术的“数据采集层”,到整合Zigbee网络、无线局域网乃至互联网的“网络层”,以及PC、手机等终端设备上的“用户层”,其中涉及到物联网方方面面技术的、全功能的物联网综合实验,提高了工业工程专业学生实践能力。
关键词:物联网;工业工程;综合实验;Zigbee
中图分类号:G642.423 文献标志码:A 文章编号:1674-9324(2017)18-0267-02
物联网是新一代信息技术的重要组成部分,是继计算机互联网之后又一次信息浪潮,将物和传感网、网关、互联网智能连成一体,形成网络形态,在物联网领域,运用范围非常广泛,像智能电网、智能家居、智能医药、智能物流等,成为未来发展的重点方向。全国高校工业工程实验室能满足工业工程基础、人因工程、设施规划与物流、生产计划与控制等专业课程基本实验要求。但目前普遍存在技术先进性不够、实验内容内在关联性及系统性不够、综合创新性实验不多等问题。因此,如何紧随现代信息技术的发展要求,突出工业工程专业特色,系统有效整合工业工程实验室资源,设计面向工业工程的智能物联综合实验显得尤为必要。
一、智能物联综合实验框架
物网环境下的工业工程实验系统的具体实施过程如下:基于物联网环境的工业工程实验系统总体规划、基于物联网环境的工业工程实验内容设计、面向工业工程专业的物联网实验平台构建、基于物联网实验平台的实验项目组织,其框架和培养目标如图1所示:
二、实验内容设计
结合工业工程已有的课程、培养目标及其实验项目,可以进一步设计开发出智能家居、智能能源、智能环境、智能农业、智能交通等基于智能物联的综合工业工程实验内容,对学生规划能力、设计能力、分析能力、优化能力、组织能力、控制能力、决策能力、信息技术能力的具体提升如图2所示。
三、基于智能物联综合实验平台的项目组织
实验过程中,针对自行车、收音机等各种产线产品,学生开展分组实验,学生间既有分工也有合作,进行装配线设计、程序设计、岗位设计、生产组织与控制、结果分析与优化等各环节,整个过程强调小组成员的“自设计、自组织、自优化”综合能力与创新能力的训练。如图3所示。实验教学的数字化、网络化,训练了学生现代IE(IT+IE)技能,提高了学生规划、设计、分析、优化、组织、控制、决策和信息技术应用能力,提高学生综合应用现代信息技术及工业工程理论方法解决工程实际问题的能力,调动了学生的积极性,实验效果较好。
四、基于物联网环境的工业工程实验系统实施效果与特色
智能综合实验最大的特点就是将RFID、传感器技术、Zigbee、WIFI、TCP/IP与编程技术进行了整合,同时结合工业工程理论与物联网技术,将物联网的RFID标签与传感器的“采集层”、Zigbee与GPRS网络“网络层”及PC与互联网中的“用户层”进行分析,适合高校“工业工程专业”对物联网技术进行全面深入了解。
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收稿日期:2016-11-26
关键词:工信部;物联网;发展规划;发展规划解读
1 充分认识物联网发展的重要意义
要点1:重要意义
物联网作为新一代信息技术的高度集成和综合运用,具有知识密集度高、成长潜力大、带动力强、综合效益好的特点。物联网蕴含着巨大的经济价值,赋予了“两化融合”更多智能化内涵,将提升传统产业的经济附加值,是促进经济发展方式转变和产业结构调整的有效途径。物联网将显著提升人们生活的质量和水平,促进人们生活方式的转变,有利于良好生态环境的营造,是推进和谐社会建设的新生动力。物联网蕴含着巨大的创新空间和机遇,对通信网络、基础电子、软件、信息服务等产业提出了更高的创新需求,是提升自主创新能力的重要选择。大力发展物联网是在行动上贯彻落实国家加快发展战略性新兴产业的部署。
要点2:发展的阶段性
预计物联网发展将经历先导应用为主的起步阶段、以应用推广为主的规模应用阶段和具有显著经济外部特性(网络效应)的规模化应用阶段。目前,我国物联网发展与世界同步,处于起步阶段,技术研发不断取得突破,标准体系不断完善,产品成本不断降低,应用需求不断拓宽。国家工信部在《国民经济和社会发展第十二个五年规划纲要》(以下简称规划)中明确提出“推动物联网关键技术研发和在重点领域的应用示范”是未来五年物联网发展的主要任务。《规划》将贯彻落实国家战略部署,针对“十二五”时期我国物联网所处的发展阶段,提出了目标和主要任务。
2 正确把握物联网发展的总体思路
要点1:指导思想和原则
物联网作为新生事物,制定首个发展规划是关系我国物联网发展全局和长远的一项重要工作,必须以全球视野,立足国家战略需求,进行超前部署和系统布局,统筹兼顾,促进各地区协同发展;同时也要立足当前,根据阶段性发展目标,通过自主创新和市场与政府的导向作用,重点解决制约物联网发展的重大瓶颈问题,同步推进技术研发、标准研制、产业发展和应用推广。
要点2:目标制定
《规划》在技术创新、产业体系构建、应用推广方面提出了具体目标。
关于500项以上重要研究成果。衡量重要研究成果的主要依据是达到国内领先或国际先进水平、具有广泛的应用基础和显著的产业化前景。范围包括:RFID、传感器、位置感知、传感网、异构网络融合、M2M、数据库、海量信息存储、图像视频智能分析、应用软件,以及编码标识、信息安全、频谱管理、微纳制造、系统集成等技术成果。
关于200项以上国家和行业标准。其中包括共性和关键技术,智能工业、智能农业、智能物流、智能交通、智能电网、智能环保、智能安防、智能医疗、智能家居等领域的行业标准。
关于10个产业聚集区。根据国家产业园区发展现状(截至2010年末,国家级高新区达到70家,国家级经济开发区总数超过100家),依托东、中、西部现有的国家级产业园区或产业基地,按照产业关联度和区域特征,重点培育10个以上区域成为物联网综合产业聚集区或物联网特色产业聚集区具有可行性。
关于100家以上骨干企业。评价“骨干企业”的依据是掌握核心关键技术、经营状况良好、主业突出、产品市场前景好、对产业带动作用大、发展初具规模等。百家物联网骨干企业的评定将参考电子信息百强企业评定标准,对企业核心业务与物联网产业相关度、企业规模、效益和研发水平等方面进行综合考核。
关于9个重点领域。这里的重点领域包括在经济运行中的重点行业和重点领域,如工业、农业、物流等;面向基础设施和安全保障的重点领域,如交通、电力、环保等;面向社会管理和民生服务的领域,如公共安全、医疗卫生、智能家居等。
3 全面部署物联网发展的主要任务
为了贯彻落实规划的指导思想,全面实现“十二五”期间在技术创新、产业发展、应用推广的目标,《规划》制定了大力攻克核心技术、加快构建标准体系、协调推进产业发展、着力培育骨干企业、积极开展应用示范、合理规划区域布局、加强信息安全保障和提升公共服务能力等任务,明确了未来五年的工作方向和着力点。
要点1:核心技术
物联网技术体系一般包括信息感知、传输、处理及共性技术。在信息感知领域,要掌握超高频和微波RFID芯片设计、封装以及读写器相关技术,攻克智能化、小型化、高灵敏度等传感器技术,提升地理位置感知核心芯片的整体技术水平等;在信息传输领域,就是研究新型近距离无线通信技术,开发能够适应产业发展需要的传感器节点及传感网组网与管理技术,研发传感网、移动通信网与互联网等异构网络技术等;在信息处理领域,要掌握与物联网紧密相关的海量信息存储和处理以及数据库核心技术,强化图像视频智能分析、数据挖掘等技术的成熟度和兼容性等;在共性技术方面,包括提高基础芯片的设计能力,提升信息安全技术水平,开展微能源技术研究等。
要点2:标准体系
标准体系主要由体系框架、共性和关键技术标准、行业应用标准等组成,是物联网从起步阶段不断快速健康发展的有效保障,是实现产业化和规模应用的必要条件。物联网涉及的学科交叉性强、技术范围广、产业集成度高、应用涵盖面宽,因此,建立统一的标准体系将是一项复杂而艰巨的任务。《规划》从加速完成标准体系框架的建设、积极推进共性和关键技术标准的研制、大力开展重点行业应用标准的研制等三个方面提出了具体的任务,要通过充分发挥企业在标准制定中的主导作用,加强物联网相关领域标准化组织的交流、合作与协调,加大标准化和知识产权研究的工作力度,建立并不断完善物联网标准体系,促进物联网快速有序发展。
要点3:产业培育
物联网产业主要由传感器/节点/网关、RFID、二维条码、嵌入式系统等物联网感知制造业,通信网络设备制造与运营等物联网通信业,应用基础设施服务、软件开发与集成、应用服务等物联网服务业组成。《规划》提出了完善产业链、培育骨干企业、优化区域布局三个主要任务,明确了培育和壮大产业的方向和重点。
要点4:应用示范
物联网应用示范不仅是目的,更是手段,通过应用需求牵引,推动技术创新、标准研制和产业培育。《规划》指出,应用示范将面向经济运行的重点行业、基础设施和安全保障、社会管理和民生服务三大领域展开,在实施过程中,要加强统筹协调,防止一哄而上,以及低水平的重复建设和资源浪费。在应用示范过程中,要积极探索,勇于尝试,注重应用模式的创新,力争构建与各类应用相适应的运营模式和市场化运作机制,形成一批模式新颖、机制灵活的成功案例和应用模板,逐步实现在全国范围内规模化推广;要注重新技术和新产品的推广应用,通过应用有效促进新技术成熟、标准完善和产业壮大;同时还要关注网络和信息安全问题,在实践中不断提高安全保障能力和水平。
要点5:信息安全
物联网安全以防止信息遭到篡改或泄露、系统遭受破坏为目标,涉及信息采集、传输、处理、应用等各环节,包括节点认证、身份鉴别、入侵检测、访问控制、隐私保护等传统意义上的信息安全内容,以及电磁防护、系统容错、冗余设计等系统可靠性内容。注重信息安全保护是促进物联网健康可持续发展的重要任务之一,是解决制约物联网发展和规模化应用等瓶颈问题的重要途径。《规划》主要从三个方面考虑信息安全:首先,物联网是在现有网络基础上拓展了感知网络和应用平台,给已有的信息安全架构和技术体系带来了新的挑战,规划和制定符合物联网技术特征的安全架构是保障物联网系统安全稳定可靠运行的前提;其次,物联网应用环境的多样性与复杂性,使实际应用系统面临更加严峻的安全挑战,建立并完善物联网安全保障体系,在示范工程全生命周期推行安全风险与系统可靠性评估,是从源头保障物联网应用安全的必要措施;另外,物联网将经济社会活动、战略性基础设施资源和人们生活全面架构在现有的网络上,网络基础设施的安全防护是保障系统端到端的安全稳定可靠运行的重要基础。
要点6:公共服务
公共服务包括共性技术、测试认证、知识产权、人才培训、产业投融资、公共品牌和决策支撑等服务内容。通过提供公共服务,可以有效地减少企业资源投入、最大限度地降低企业技术创新成本、为企业等主体的决策提供有力支撑,稳步提升我国物联网产业的核心竞争力。《规划》提出了重点加强专业化公共服务平台和公共支撑机构的建设,在建设过程中,要整合公共服务资源,吸引社会资源投入,最终建成资源共享、优势互补的物联网公共服务体系。
4 合理布局物联网发展的重点工程
为了落实物联网发展的主要任务,《规划》设置了技术研发、标准制定、产业培育、应用示范、公共服务五大类重点工程。每一类工程又细分为若干子工程和项目。重点工程的实施要充分利用各种资源,加强统筹协调,形成一个有机的整体,以点带面,防止低水平重复和资源浪费。
要点1:重点工程设置原则
重点工程的设置以落实主要任务的主要方面,切实推动物联网发展为原则。
技术创新工程:以突破制约我国物联网发展的技术薄弱环节为重点,加强自主创新,攻克核心技术和重大关键共性技术,提高我国物联网整体技术研发水平,加快形成较为完备的技术体系。
标准化推进工程:根据物联网技术创新发展和规模应用需求,构建我国具有国际竞争力的物联网标准体系,有效提高我国标准制定的能力和水平,全面推进我国物联网标准化工作。
产业发展工程:重点突破薄弱产业环节,做大做强优势产业环节、推动形成完整产业链和自主发展的规模产业化能力;鼓励和引导资源向优势企业、优势区域集聚,提升整体产业层级和产业能力。
应用示范工程:面向转变经济发展方式和推动和谐社会建设的迫切需求,在重点行业和领域,选取经济社会效益明显、示范效应典型、技术创新空间大、产业带动作用强、有一定市场基础的重大应用工程开展应用示范。
公共服务平台建设工程:有效服务关键技术研发,推动标准研制和应用示范,支撑政府决策,有效整合资源,全面提升物联网公共服务能力和水平。
要点2:重点工程的组织实施原则
重点工程的实施总体要遵循以应用需求为牵引,企业为主体,产学研用相结合,协同推进的原则。
在技术创新工程中,要充分发挥企业的主体作用,积极利用高校和科研院所的研究成果,建立产学研用协同推进的创新体系,促进我国物联网核心技术的全面发展。
在标准化推进工程中,加强相关领域标准化组织、行业协会和产业联盟的统筹协作,大力推动自主技术形成标准,积极参与和引导国际标准制定。
在产业发展工程中,要以骨干企业为引领来建设完备的产业链,在区域布局中,应重点建设定位合理、专业特色鲜明、具有较强全球竞争力的现代产业集群。
在应用示范工程中,应以物联网产业链上典型大企业为实施主体,加强部门和行业政策引导,形成产业上下游通力合作,重点行业和社会各界共同参与,应用与技术产业协调发展的良好局面。
在公共服务平台建设工程中,要加强公共服务和市场化运作的结合力度,吸引各类社会资源投入,促进公共服务长期可持续发展和服务水平的持续提升。
5 营造良好的物联网发展环境
为了圆满完成“十二五”规划所确定的发展目标和任务,《规划》提出了统筹协调、政策法规、财税支持、国际合作以及人才建设等方面的保障措施,确保为物联网营造良好的发展环境。
要点1:建立统筹协调机制
物联网关联领域广、涉及部门多、产业间交叉融合,需要建立和完善协同工作机制,各部门按照职责分工,加强合作,共同促进物联网发展;同时需要建立技术产品分类体系、行业统计监测分析指标体系,加强对重大项目建设的监督、检查、指导,促进行业科学发展。
要点2:营造政策法规环境
物联网的培育和发展是一个长期、持续的过程,需要强有力、系统性的政策法规支持。在物联网发展政策框架和体系研究、物联网相关技术和产业政策、物联网地方规划和行业管理、物联网信息安全与隐私保护以及法律法规等方面需要加强研究部署,为物联网健康有序发展提供良好的政策法规环境。
要点3:加大财税支持力度
物联网作为战略性新兴产业的重要内容之一,在发展初期,其高投入、高风险的特征十分突出,需要切实发挥中央财政资金引导和调动社会投资积极性的作用、国家税收政策的激励作用和多层次资本市场的支撑作用,通过加大财税政策的支持力度来引领和促进产业发展。
要点4:注重国际技术合作
物联网发展是基于全球科技前沿领域的创新成果,呈现出在产业链高端共同投资、联合开发等特点和趋势,国际合作是加快培育发展物联网的重要途径和必然选择。目前,我国物联网许多领域的国际合作形式比较单一,前期技术合作和国际资本市场的利用不足,国际合作发展渠道需要进一步拓展,需要以更加开放的思维,推进技术、资本和市场的深度合作,促进共同发展。