发布时间:2023-10-08 17:37:37
序言:作为思想的载体和知识的探索者,写作是一种独特的艺术,我们为您准备了不同风格的14篇物联网技术方向,期待它们能激发您的灵感。
关键词:温室;设施农业;物联网;应用研究
中图分类号:TP393 文献标识码:A DOI 编码: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
农业物联网是物联网技术在农业生产、经营、管理和服务中的具体应用。它利用各类感知设备,采集农业生产、农产品流通以及动植物本体的相关信息,通过无线传感器网络、移动通信无线网和互联网传输,最后通过智能化操作终端,实现农业产前、产中、产后的过程监控、科学决策和实时服务[1]。
近年来,随着物联网技术的不断发展,其应用已经涉及水产养殖与畜牧业、种植业、农产品加工、运输与流通等农业领域。由于设施农业是在人为可控环境保护设施下的农业生产,更有利于物联网技术助力设施农业实现精准高效,因此设施农业物联网技术的推广应用成效最为显著,前景十分广阔。
1 物联网技术应用于设施农业的历史及现状
发达国家设施农业物联网发展较快,20世纪后期就已经有基于网络化、分布式的温室环境控制系统研发的报道,这与他们先进的生产管理水平密切相关。英国研发出用于储藏室或花园温室的入侵警报系统和霜冻系统、通风加热控制系统、远程无线洒水系统等系列无线设备;日本研究开发出“Open Plannet,OP”双向远程监控系统,利用基于以太网的嵌入式网络技术实现了温室环境和视频的实时动态监控[2]。荷兰向花卉培育者提供植物生长控制系统,可以实现复杂环境下温室植物的个性化追踪管理。在美国,20%的精细农业都应用感知技术,在农业生产信息获取、生产管理、辅助决策、智能实施中发挥了关键作用。美国加州研发出的“草莓培育物联网系统”能够实时监测植物的生长状况,根据土壤和环境空气的动态变化,自动启动施肥浇水或温度调节等智能设施。近年来,随着一些发达国家大面积推广精细化、自动化的农业生产技术,对农作物的生长环境进行监测,并针对作物生长需要进行生长环境、农业机械的自动控制,使得物联网技术可以无缝接入,应用环境较为完善[3]。著名的系统有英国开发的农业管理与决策选择系统、美国的作物决策管理系统等[1]。有此作保证才能真正实现农业生产管理的智能决策与控制。这其中,欧美发达国家尤其值得我们学习的是农业知识处理与应用系统开发方面,他们通过集成大量知识和农业生产流通第一线数据,来为品种选择、土壤营养诊断、水肥管理、病虫害诊断、农产品加工、流通等农业生产全过程提供信息化服务。
我国物联网的研究几乎与国外发达国家同步进行,在农业上的研究应用领域也较为广泛。2011 年,农业部了《全国农业农村信息化发展“十二五”规划》,包括北京市设施农业在内的三大国家级物联网应用示范工程开始启动, 2013年,上海、天津、安徽3个省市被农业部列为农业物联网区域试点[4],我国农业物联网发展驶入快车道。迄今全国已有8个省(区、市)(另外还有黑龙江、内蒙古、新疆)承担的国家物联网应用示范工程和农业物联网区域试验工程先后启动实施,并取得了阶段性成果,也带动了各地农业物联网的发展。
成绩较为突出的如:北京市重点开展了农业物联网在农业用水管理、环境调控、设施农业等方面的应用示范,开发了与农业技术结合的墒情监测系统,为政府决策、农户技术指导、公众消费和设施蔬菜生产管理提供了便利,实现了设施农业环境监测和农业用水精细管理[5]。江苏省则开发了基于物联网的智能农业管理平台,侧重对设施农业、猪舍生产环境进行监控,一定程度上实现了对农业设施的自动化管理,并逐渐开始进行规模推广[6]。天津市建成了国际先进的农业物联网平台,实施了农业生产经营物联网智能化控制与管理工程。应用种植业设施环境信息监测、智能化控制与管理等物联网技术,建设了总面积逾667 hm2的核心试验基地,开展了约1 000栋节能温室的示范应用。此外,国内许多企业也加入到农业物联网研发行列,如北京昆仑海岸传感技术有限公司、大唐移动通信设备有限公司、上海顺舟网络科技有限公司等在开发产品的同时,还提出了设施农业物联网体系解决方案来构建设施农业智能控制系统,以适应各种类型和不同规模的生产需要 [7]。
2 物联网技术在设施农业应用的发展瓶颈
虽然农业物联网技术在我国设施农业中的应用成效较为显著,但农业物联网是项复杂的工程,在我国总体上尚处于试验阶段,目前主要在示范型农业、科研温室等系统中有所应用,距离大规模商业化应用还需要一定时间。促进农业物联网蓬勃持续发展,必须面对制约其发展的瓶颈问题。目前,我国设施农业物联网发展中的主要问题可以概括为以下3个方面。
一是优质农业专用传感器的缺乏。农业部信息中心主任李昌健说:“目前我国农用传感器种类不到世界的10%,国产化率低、缺乏市场规模效应。在覆盖面、适用性等方面还有很大提升空间[4]。”而且,国内产农用传感器良莠混杂,质量参差不齐,性能不够稳定,使得监测数据不够准确,又没有权威的评价标准,因此农业生产者很难信赖物联网设备。
二是资金投入大、回报周期长。农业物联网基础设施建设不仅一次性资金投入大,需要长期更新维护,而且回报周期长。目前,我国仍以小农户分散经营为主,农业整体比较效益低下,对于普通农民来讲,物联网设备价格偏高[4],过于“高大上”,很难大面积推广。只有规模经营或者高效种养殖业才更有利于物联网技术的推广应用。
三是应用研究缺乏,急需“接地气”的生产应用参数及软件产品研发。目前国内农业物联网的市场需求仍然是以设备采购、网络接入为主,在设施农业生产上还主要停留在监测与初步分析环节,没有真正意义实现科学决策和智能控制,根本原因在于对数据分析及其生产应用的研究不够重视。
综合分析三方面问题,首先对于设备问题,我国的企业、科研机构普遍较为重视,相信随着科技的迅猛发展,大批低成本、低功耗、性能好的各类农业传感器很快会在市场上涌现。其次对于资金问题,当前还是政府投入引导为主,随着设备成本的降低,政府补贴的实施(据报道,有关部门正在研究建立农业信息补贴制度,加快推动将农业物联网相关产品和装备纳入农机购置补贴目录[4]),将会引入电信运营商、企业、科研单位、高校等社会力量的加入,逐步形成政府引导、投资主体多元化、运行维护市场化的格局。因此,制约农业物联网技术在我国推广应用的最大瓶颈无疑是采集数据如何应用,物联网如何为农业生产带来实实在在的效益,即如何打破“拿上来一大堆数据,却不知道干什么用”的窘况。重视“应用层”这个顶层设计,以应用为导向来做研发,是农业物联网发展到今天必须引起重视的核心原则和目标。
3 设施农业物联网技术应用研究方向
设施农业物联网应用研究涉及的领域较为广泛,确立研究方向要结合生产实际和未来发展趋势,可以重点从5个方面研究入手。一是注重数据的积累与分析,通过分析各类型数据发现农业生产规律,建立设施作物水肥管理模型、病虫害发生预警模型等,用于指导生产;二是研究成本低、效果佳、面向不同作物栽培的各种类型设施的应用模式,包括研究设施内网络节点的布控、设备系统的集成等;三是开发适用于当地设施生产实际、扩展性好、操作简便的物联网管理软件,结合专家模型的嵌入,成为农民身边的技术管家;四是以农业物联网技术应用研究为基础,制订操作性强的农业物联网应用标准,如针对不同设施蔬菜种植制定物联网栽培管理应用标准、蔬菜环境监测系统集成规范等,便于推广应用;五是加强作物生理生态信息的监测与研究,从长远来看,研究作物生理生长模型是提高设施作物生产潜力的根本和核心技术,有必要及早开始规划并实施[8-9]。
综上所述,随着科技的不断发展,农业物联网技术设备将会日臻成熟,但要大规模推广应用,得到市场的认可,还必须与各地区农业生产实际相结合,不能操之过急。要优先从基础好、规模化程度高、产值高的行业入手,但更为关键的是要提升数据分析能力,加强应用层面的把控与研究,才能充分发挥农业物联网的优势。
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关键词:物联网;安防监控;智能化
DOI:10.16640/ki.37-1222/t.2016.22.111
从信息技术的发展角度来讲,物联网是世界信息产业的第三次浪潮,以物联网为中心的相关研究也不断增多。在物联网时代下,安防监控系统的智能化特点更加突出,它对于家居生活安全性提升来说发挥着重要作用,可以全方位保障家居安全,在对安防监控系统的具体设计上,需要充分物联网的发展优势,提高系统的整体性能。
1 物联网技术
对于物联网技术的分析,可以从其结构构成方面入手来描述,它可以按照全面感知、可靠传递以及智能处理的三种功能,对其具体实现过程划分为三层结构。第一,感知延伸系统。它的主要作用是对信息进行采集整理和设备控制[1];第二,异构融合的泛在通信网络,它的作用是实现异构网络之间的相互连通和存储处理功能;第三,应用和服务层,它的作用是对所收集数据进行监控和分析。
2 合理设计安防监控系统的数据收发程序
在对智能化家居安防监控系统软件进行设计过程中,最终的围绕的设计中心还是主控中心软件和服务端软件等等。在这种系统软件之中,主控中心的主要作用是对短消息进行实时化的接收和发送,在这一过程中还可以通过无线网络来实现相互之间的通信交流,并在计算机设备的利用前提下,实现数据传输的合理化。此外,服务器端和主控中心之间也存在着一定的联系,两者可以借助无线网络或者是有线网络来完成数据的传送,并且也可以将数据信息储存在日志中,进而实现对数据信息的高效化利用,减少了数据资源的浪费。
在这一环节的设计工作中,要先对硬件设施进行连接处理,在处理完成之后,需要对各个模块和串口进行初始化设定,而且还要对上机位软件进行设计,确保存在有传送信号,就可以将其判定为是警告信号;如果不存在信号的话,用户就可以根据自身需求进行自主操作,并且服务端也会把与之相关的数据传送到中央控制中心元件中,在这个元件作用下会把对应的控制信号传送到各个模块之中,进而实现对各个模块的针对性控制。除此之外,在模块完成相应指令动作之后,会产生反馈信息,这些反馈信息被控制器接受后,就会对其进行压缩处理使其成为一种特殊的符号,进而传送到服务端口中,这样就可以实现对智能安防监控系统的远程化实时操作。
在整个系统的总体设计和优化中,不同部分的设计需要针对性对待。特别是在报警数据的格式设计上,设计人员要想保证在无线网络中可以提高数据信息传输质量,减少不利的波动问题出现,对于具体数据格式设计就要有一个标准的参考,统一化设计,按照既定的统一标准进行设计,确保各种数据在格式上是一致的。这种系统对所传送参数的数据格式就做了一个统一的规范,所有的数据都按照既定的格式进行传输。那么从这种系统的总体构成来看,它的普通型节点由以下几部分构成:指纹传感节点、温度传感节点、烟雾传感节点、煤气传感节点等。在这几个传感节点中,不同的节点有不同的状态指示,需要管理人员多加留意,例如指纹传感器返回0或者是1的话,就表示有非法侵入状况发生和没有非法侵入状况发生,但是对于温度传感器和烟雾传感器以及煤气传感器来说,在向主控节点进行数据发送时,它所发送到数据则是采集到的具体的数据信息。
在对数据进行传输的过程中,由于无线网络的自身性质特殊,必须要明确设置起始标志和结束标志,并以此来触发接收的开始和结束[2]。从整个系统设计来看,系统在参数数据包的开始部分设立了#$#作为参数数据的开始,并设计#$$作为参数数据的结束,这两者与常用数据是有明显差异,而正是因为这种差异性,它可以防止数据受到外界干扰,一般不会出现错误的数据处理。
3 对于服务端和客户端的程序设计分析
3.1 设计服务器数据的接收部分
服务器作为必不可少的重要基础设施,它的主要作用是对所需要的数据信息进行接收和简单处理。那么从实际运行来看,它主要接收的数据包含有状态信息数据和视频数据两者为主。首先,状态信息数据一般内容都很少,不会出现数据丢包问题,整个接收过程还是较为顺畅的;其次,对于视频数据来讲,由于它自身的数据量比较大,一旦在网路出现堵塞时出现丢包现象,直接导致视频数据难以恢复,基于此,在对视频数据进行接收时,管理人员就要以分块接收为主,分层次有序进行接收,不过需要注意的是,每一个数据块的传输都要以握手方式为主,一个数据块在服务器端传输结束之后就会向客户端传递一个握手信号,客户端就会立即传送下一个需要传输的数据块。
3.2 设计客户端的运行程序
在大多数情况下,对于客户端程序的设计需要先了解客户端的基本结构。它的构成体系包含有数据通信、发送控制命令以及视频采集等。每一个结构部分各负责相应的功能实现,首先,数据通信包含有GSM模块的RS232通信和与ZisBee服务器端的无线网络通信;其次,视频数据采集含有客户端在内的视频预览和视频数据传输;第三发送控制信息主要是以信息内容为基础的[3]。
4 对于整个系统在功能方面的测试
设计按照分层次进行,先对硬件和软件部分设计结束后,开始对安防监控系统的功能进行测试,这种测试属于是试验性的测试,目的是为了获得功能发挥的实际数据,使其尽可能满足设计方案中的既定要求。除了这方面外,在对通信质量进行测试时,可以优先采用点到点的方式,这种方式的应用优势很强,它主要划分为两个不同的部分。首先,测试通信所需要的距离大小。对于它的测试主要是对协调器节点和终端节点之间的直线通讯长度为准的,以此长度大小来作为最终依据,具体的测试方法是,如果在协调器设备上,节点A是处于固定状态,那么终端节点B就需要从这个节点A顺着直线方向进行移动,在移动的过程中还要注意实时测试消息的传输,可以利用定时器实现,在定时器下节点B每间隔3S会向协调器节点A发送所得到的测试消息,同时在串口中显示出,一直到接收不到测试消息为止[4]。另外,对于门禁检测模块的检测时把实验室来模拟家庭住宅,把具有指纹识别性能的ZigBee节点设备设置在家庭的门口或者是窗口的位置,这样可以防止陌生人的随便进入,同时也要将其和手机进行连接,一旦有
陌生信号出现就可以直接在手机上显示出。
5 总结
在当前物联网技术大为发展的形势下,它对安防监控提供了新的发展机遇,安防监控系统变得更加智能化。安防监控系统的智能化可以大大提高家居的安全性,保证系统各个部分功能的有效发挥,从而推动安防监控供电技术的长远健康发展。
参考文献:
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【关键词】移动物联网 车联网 低数据速率 GPRS CDMA 1X
doi:10.3969/j.issn.1006-1010.2016.12.017 中图分类号:TN929.5 文献标志码:A 文章编号:1006-1010(2016)12-0078-04
引用格式:赵小江,祝海云,徐福新. 低速移动物联网的移动通信技术发展和产业化方向[J]. 移动通信, 2016,40(12): 78-81.
1 引言
从手机和移动宽带衍生发展而来的M2M模块在行业应用信息化中得到大力应用,移动物联网成为一个新兴市场。战略无线业务咨询公司Northstream曾公布了它对2016年全球移动电信行业走势的预测:预计“物联网黄金时代”将拉开序幕。目前承载移动物联网的主要无线传输网络包括2G(2.5G)/3G/4G移动网络、Wi-Fi网络、ZigBee、蓝牙等,并且大约70%的移动物联网都是以低数据速率的低端通信模块为主。本文将主要探索低数据速率移动物联网的通信技术发展方向和产业化方向,并以车联网为例进行探讨。
2 车联网结构
截至2015年6月底,全国机动车保有量达2.71亿辆,电动自行车保有量也已突破2亿辆。汽车、摩托车、电动自行车已经成为各个阶层工作、生活中必备的交通工具,但被盗现象却时有发生,因此用户对车辆防盗、定位管理需求日益强烈。此外,一些快递物流、外勤服务、车队管理、汽车租赁管理等不仅需要车辆定位,而且使用轨迹辅助生产调度管理、里程数量统计、围栏管理等应用。车辆的运行状况也是车主非常期望掌握的,这通常需在汽车4S店或者车辆维修点才可以查看。而目前机动车车载自动诊断系统“OBD Ⅱ”已经可以提供外部接口车况检测或者汽车厂家直接通过其ECU(Electronic Control Unit,电子控制单元)接口完成车况检测,甚至电动自行车也已经结合控制器可以提供车况检测和电池电量管理等功能。
车辆防盗定位、生产调度管理、车况检测等都驱动了车联网平台的诞生。车联网组成不仅包括车辆本身,而且还包括车联网终端、用户智能手机/电脑、GPS卫星定位系统、车联网云平台,并依赖移动通信数据网、互联网完成,具体如图1所示:
车联网终端先通过GPS卫星实时获取地面行驶车辆的位置信息,再通过移动通信数据网络与车联网云平台之间建立通信。车联网终端除了包括由单片机组成的控制模块外,还包括定位模块、通信模块以及智能传感模块。
定位模块以GPS芯片为基础获得车辆所在的地理位置信息,实时不断地接收GPS卫星信号,提供车辆运动状态数据,包括车辆经纬度信息、运行速度、运行方向、时间信息等。
通信模块在图1中可与车联网云平台和用户手机/电脑终端进行数据交换,目前通信网络和终端模式可以基于2G、3G、4G甚至Wi-Fi网络。但考虑定位和车辆控制的交互数据量小(主要包括控制信令、GPS经纬度、车况检测等数据),而且室外移动范围广,同时结合移动物联网成本的考虑(终端2G通信模块与终端4G通信模块的价格约相差3至8倍),因此图1中车联网终端连接车联网平台所需的移动通信数据网络主要基于2.5G移动网络为主,这包括GPRS(GSM)网络和CDMA 1X(CDMA)网络。
智能传感模块包括防盗模块和车体性能感知模块。其中,防盗模块在用户设置防盗功能后,通常利用GPS位置信息形成电子围栏和G-Sensor(重力传感器)感知车辆被触碰或剧烈震动通过系列算法触发整车被盗报警,或者通过断电感知电池被盗,即可向用户手机发送报警信息,这种模式基本可以避免误报警;车体性能感知模块包括电池电量和车况检测功能等,让车况信息黑匣子可以向用户直观展现。
车联网云平台除了包括存储车辆的各种数据档案信息外,还包括轨迹、绑定智能手机和智能终端关系、车辆报警记录等。用户智能手机和电脑终端可以利用图1中无线数据网络(这可以是各类制式的2.5G、3G、4G移动数据网络或者Wi-Fi网络)或者有线数据网络连接车联网云平台,实时查看车辆信息、接收报警信息或控制车辆,以确保报警的有效性和远程可控性。
3 低数据速率移动通信相关技术和特性
在车联网中的应用
在移动物联网中,大量的应用如车联网、抄表业务、智慧农业、工业自动化、可穿戴设备、安防等,由于没有稳定的Wi-Fi覆盖,只能基于移动通信网络。2G网络(GSM和CDMA)经过较长时间的建设运行维护,网络覆盖面广、覆盖质量佳,特别是2G终端芯片相比3G/4G价格低廉优势明显,因此结合低速需求和成本控制的要求,GPRS和CDMA 1X低速数据网络还是大有用武之地。如果后期手机用户大量迁移到4G VoLTE网络,空余的2G频率和网络或许可以迎合快速发展的低速移动物联网无线承载容量需求。由于3G网络(CDMA EV-DO和WCDMA)通信模块的价格始终无法靠近2G通信模块,因此在低数据速率移动物联网中很难找到应用的切入。在当前4G时代,LTE与移动物联网之间总是存在一条难以跨越的鸿沟,其中成本是主因。
3GPP组织在LTE Release 13版本中所研拟的LTE-M标准目前暂时被各方看好,具备低功耗、低传输速率和高覆盖率三项特点,该规格的目标是达到100~200 kbps的最高传输速率,但标准尚在制定中,最为关键的成本看是否能突破。下面将主要探讨当前广泛应用的GPRS和CDMA 1X相关技术及产业在车联网中的应用发展态势。
3.1 终端通信模块开发
在车联网中,车联网终端在不同的通信制式中,主要是通信模块上的差异,但其也是影响车联网终端的重要成本。构成通信模块主要是GSM芯片和CDMA芯片的差异。
GSM芯片厂家众多,在MTK、展讯、互芯、Mstar等,GSM已经没有专利费;而在CDMA芯片,目前主要有高通、英特尔(2015年收购了威睿电通),且专利主要集中在高通手中。由于高通专利费、入门费居高不下;CDMA支持厂家明显弱于GSM,而且CDMA模块套片价格也高,CDMA成本约高于GSM模块2至3倍,因此基于CDMA 1X模块的车联网移动终端生产成本相对较高,CDMA 1X模块在工业领域有较大幅度落后于GSM/GPRS模块的应用。
目前在移动物联网终端包括车联网终端也出现一些新的开发模式,有些开发者摒弃采用模块化开发的模式,改为采用芯片开发共享ARM和FLASH的方式,以大幅降低成本,但这种开发模式难度大、周期长、产品稳定性对开发者要求更高。
3.2 移动物联网号码开卡
我国手机终端普遍采用机卡分离的模式。中国移动和中国联通的GSM手机终端通常采用SIM(Subscriber Identification Module,用户身份识别卡)卡,是手机的一张个人资料卡;而中国电信CDMA手机终端通常采用UIM(User Identify Module,用户识别模块)卡,是接入网络系统的标识和身份验证。在移动物联网终端应用中,通常也是采用SIM卡(UIM卡)+卡槽的模式。
但是在车联网应用中,运行环境较差,耐高温、低温,抗剧烈震动等对移动物联网终端要求较高。据统计,5%~10%的机械障碍与SIM卡(UIM卡)和卡槽的耦合有关,这也是部分用户在使用车联网终端中反馈质量问题的一个重要方面。目前,基于CDMA的车联网移动物联网终端已经重新启用在北美较为广泛使用的烧号开通号码模式,这不仅节约了UIM卡和卡槽成本,而且较好地提升了产品质量的稳定性。另外,在一些统一运营的行业应用业务模式中,行业应用业务管理者或者经营者期望通过烧号,形成号码与物联网终端一体化,避免SIM卡被非法挪用产生额外费用和网络违法行为。
目前CDMA烧号通常有两种模式:OTA(Over-the-Air Technology,空中下载技术)烧号模式和电脑数据线手编烧号模式。具体如下:
(1)OTA模式:电信运营商提供的身份识别鉴权数据无线远程传输到移动终端内。这通常需要终端拨打*228或*22800,通过系统支撑完成。*228或*22800等同于紧急特服,在协议中规定即使运营商中没有开户注册,手机终端也可以有权限默认拨打。
(2)手编模式:完成移动物联网终端号码开户后,从相关渠道获取手机卡五码数据,并且改ESN(Electronic Serial Number,电子序列号),然后通过电脑软件写入移动物联网终端,使其具备注册入网资格。在车联网应用中,基于CDMA 1X终端只要三码IMSI(International Mobile Subscriber Identification Number,国际移动用户识别码)、AKEY(Authentication Key,鉴权码)、ESN即可。
由于GSM没有烧号协议支撑,因此SIM卡槽的质量要求显得特别重要。为了提升产品的稳定性,有些开发者采用SIM卡与卡槽焊接的方法变通来解决SIM卡与卡槽之间松动造成的机械障碍和仿一体化问题。
3.3 移动网络性能要求
(1)抗干扰性。车联网或者其他移动物联网所处的环境通常较为复杂,有人为无线干扰器或者其他应用的干扰。在通常的网络设计和规划中,对于基本相同的误帧率要求,GSM系统要求到达基站的手机信号的载干比通常为9 dB左右,由于CDMA系统采用扩频技术,扩频增益对全速率编码的增益为21 dB,所以对解扩前信号的等效载干比的要求小于-14 dB,GSM对底噪的要求更为严格。
(2)安全保密性。当前GSM网络伪基站不仅对手机造成脱网影响,而且对所处的基于GSM模块的移动物联网终端造成脱网影响。此外,GSM手机短信、通话可被黑客监听也一直困扰着GSM的安全。而CDMA网络中手机与基站是双向验证,同时要在CDMA的42位PN码中去猜测某一编码有如大海捞针,可以有效保护空口安全,无线解密器无法攻破。
(3)2.5 G网络吞吐率。在支持低速率物联网应用上,GPRS(GSM)支持最大42.8 kbps、85.6 kbps上/下行数据传输速率,CDMA 1X(CDMA)支持最大153.6 kbps上/下行对等数据传输速率。在低数据速率应用中,CDMA模块比GSM模块可以支持相对更高的峰值速率。
4 结束语
车联网应用已经在某些汽车、智能电动自行车、摩托车出厂中开始预安装,也有部分行业应用用户或者个人用户后安装车联网终端,预测其今后将有广阔的市场空间,而且用户忠诚度相对较高。本文通过从车联网应用分析来看低数据速率移动物联网涉及移动通信技术应用发展态势,虽然近年来高数据速率移动通信技术更新迭代非常快,但是低数据速率通信技术或许有更稳定且独到的应用场合和应用空间。“技术为市场服务”,市场的需求将促使基于2.5 G的低速移动通信数据网络可能伴随着不断更新的高速移动通信网长期并存。
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作者简介
赵小江:高级工程师,硕士毕业于浙江工业大学,现任中国电信股份有限公司杭州分公司无线维护中心经理助理,从事CDMA、LTE移动网络维护工作。
物联网技术是计算机网络技术发展的时代产物,结合传感设备、射频识别设备、身份检验设备等,将网络技术融入到人们的生活中,将虚拟的网络和生活实物紧密的结合到一起,实现生活和工作的智能化和信息化。从我国的物联网技术发展来看,整体发展比较迅速,技术研发处于测试阶段,很多技术并不成熟,科研方向也不明确,导致我国物联网技术的发展遭遇瓶颈。目前物联网运作形态如下图1所示:
1当代物联网技术发展的瓶颈
1.1物联网信息安全问题
网络自身的虚拟性和不稳定性导致物联网技术存在严重的信息安全问题。物联网技术应用是基于网络的连接进行信息传输和信息处理,在网络信息传输技术、不同网络间的信息传输以及无线网络技术等方面都存在着信息安全问题,信息容易被窃取和破坏。由于有关设备和系统在物联网技术存在信息安全隐患,所以,当代物联网技术发展的瓶颈和处理简析李正煊李芳芳韩建伟河北省电子信息产品监督检验院050000如何确保物联网技术信息安全、保护用户隐私成为制约物联网技术发展的瓶颈,是当前需要解决的主要问题。
1.2物联网IP地址冲突或不足问题
物联网技术的应用是一项十分复杂的系统工程,要想实现网络和实物的有效连接,确保网络信息的准确性,需要每一个实物对应着其唯一的IP地址。但是,由于物联网技术的不成熟,相关数据开发和数据维护不足以满足物联网技术的应用需求,以前应用于物联网技术IPv4地址无法实现IP地址的一一对应,要想实现IP地址不冲突和相互对应,就需要应用IPv6地址,但是,如何从IPv4地址向IPv6地址进行转型升级,实现物联网的同步进行,以及如何处理IPv4与IPv6地址的兼容性问题,也是制约物联网技术发展的瓶颈。
1.3物联网技术标准不规范
由于我国的物联网技术发展处于起步阶段,相关经验不足,技术研发没有重点,物联网技术应用没有规范泳衣的标准。由于物联网技术主要在行业与行业或企业与企业之间应用,没有统一的物联网技术应用标准,就无法实现物联网信息的互联互通,导致物联网技术区域化现象严重,难以形成规模。随着物联网技术的应用领域不断拓展,物联网的应用标准问题日益凸显出来,制约着物联网技术的发展。
1.4物联网核心技术有待提高
由于我国物联网技术的起步比较晚,发展也相对滞后,很多技术还不成熟,技术研发存在瓶颈。核心技术研发问题是制约我国物联网技术发展的主要因素,与发达国家相比,缺少完整的产业链,技术研发和应用、推广都存在着明显差距。如,RFID技术与二维码扫描技术作为物联网核心技术,有关技术开发和系统集成技术都存在着问题,制约着我国物联网技术的发展。
2促进物联网技术发展的处理建议
2.1实现物联网标准化和规范化发展
根据我国物联网技术发展的实际情况,制定出符合我国物联网技术发展需求的规定和政策,推动我国物联网建设的稳定健康发展。物联网技术融合了多个学科、多种技术,技术研发难度大,物联网技术应用缺少标准化和规范化。所以,国家需要明确物联网技术的发展战略,确定物联网技术的发展方向,加大科研投入,实现物联网技术的规范化和标准化发展。
2.2加强物联网信息安全建设
物联网技术是有大量的网络终端设备和现代化电气设备组成,利用网络进行信息传输和处理,如果缺少规范严格的监管,必然出现信息安全问题。所以,有关部门需要建立网络安全监管机构,制定物联网网络安全管理制度,规范物联网的环境。同时,研发部门还需要加强网络安全技术、系统安全管理系统、应用安全技术等信息安全技术的研发,提高物联网信息的保密性和安全性,有效屏蔽未授权用户,避免个人信息被窃取、更改和破坏,确保物联网系统的安全。
2.3加大物联网技术研发力度
技术研发是促进物联网技术发展的核心,技术水平的提高是发展物联网技术的关键。国家必须加大对物联网技术研发的投入,明确物联网技术的发展方向,攻破技术难关,促进物联网技术的发展。
2.4优化物联网核心技术
当前,我国的互联网技术的发展与世界发达国家相比还存在着一定的差距,主要的差距就是物联网核心技术水平较低。所以,我国根据物联网技术发展的实际情况,了解物联网技术的技术发展需求,加大资金投入和研发力度,注重在某一关键领域的科研投入,实现我国物联网技术的突破性发展,使物联网技术的发展形成完整的产业链条,优化产业结构,实现物联网技术全面健康发展。
3结语
物联网(TheInternetofthings,IOT)是指在互联网的基础上扩展和延伸到物体与物体之间信息交流的一种新型信息技术,物联网的定义是实现物体与物体、人与物体、人与人之间的信息交流。物联网在国内的应用一般是使用定位系统、红外线感应仪、全球定位系统(GPRS)、激光扫描仪和气体感应器等设备间的信息,进行交换和记录,实现检测、定位、监测和扫描的一种信息技术,实现各种设备之间信息的交流,让使用者能够在物联网中得到需要的信息,让监测和管理的信息具有时效性和保证其准确性,达到人工智能化的监控,提高工作效率和生产力,弥补传统工作中的不足。物联网在现代被广泛运用于各个领域中,例如医疗健康、道路交通、店铺监控等各种方面,也体现了物联网的智能化与实用性。
2物联网技术在环境监测中存在的问题
2.1物联网技术在环境监测管理系统中使用不完善
由于我国环境监测建立是在20世纪70年代,早期的环境监测技术是通过人工采集样品进行检测,其检验方式结果缺乏时效性,且准确度不高,需要耗费大量的工作量和成本,不利于环境监测结果的质量和准确度。现代使用物联网技术监测环境,虽然减少提高环境监测的工作量,但是由于现代环境监测管理系统中对于物联网技术使用不完善,让物联网技术监测环境的作用受到影响。在环境监测管理系统中,物联网数据管理没有制定相关的标准,让物联网信息不规范,缺失了其准确性,且由于物联网技术在环境监测管理系统的数据共享方向单一,让政府部门、相关企业的信息得不到统一和整合,让物联网技术在环境监测管理系统中的应用受到限制[2]。
2.2环境监测内容不周全
根据目前物联网技术应用与环境监测中的状况分析,由于地域和环境等因素影响,环境监测中的水质量、空气质量和污染源等方面的监控技术还处于不成熟的阶段,物联网技术应用与环境监测中的内容不够详细,所以,只能监测到物联网技术设定范围内的环境改变。而且,在范围内的环境监测,只能对于污染后续工作进行监测,不能对与环境变化的整个过程进行有效的监督,而不能提出很好的解决方案,让物联网技术在环境监测中的监督管理职能受阻。2.3环境监测范围没有明确物联网技术应用于环境监测中的信息分析显示:物联网技术在监测记录数据的结果会受气温、空气水含量和其他各种方面的影响而产生变化,使得其监测数据的准确性受到严重影响。由于我国的物联网技术尚未成熟,环境监测的范围和事项是不完整的,使得环境监测范围没有得到明确的确认,例如物联网技术目前无法对生活噪音、辐射污染和粉尘污染进行智能监测。
3物联网技术在环境监测中的发展方向
为了确保环境监测信息的时效性和准确性,要深化物联网技术在环境监测中的应用,加大对物联网技术的开发水平,扩大物联网技术在环境监测中的应用范围,加强其环境保护的作用。所以,未来物联网技术在环境监测中的发展方向是以下几点[3]:
3.1加强环境监测中的噪音监控能力
可以根据国家相关法律法规和噪音标准,制定合理、科学的噪音监控,提高物联网技术在环境检测中的噪音监控力度,扩大物联网技术的应用范围。引起噪音污染的原因有许多方面,可以根据实际情况制定相应的监测政策,提高物联网对环境检测数据的准确性,保障物联网的检测结果。比如:根据住户反映日常噪音的来源与发生的时间段,制定符合实际要求的监测方案,将噪音污染程度较高的地区统一,使用新的监控方式,对噪音污染进行物联网技术的监控,加强环境监测中的噪音监控能力。
3.2建立健全的物联网水质监测系统
可以根据物联网对水质监测的相关信息和监测地区的水质状况相结合,建立健全的物联网水质监测系统,对于检测地区的江河或其他水源的水质进行严格的监测。监测内容从常规的项目扩大到有毒物质、重金属等危害饮用者生命安全的因素,尤其是在重工业或污染严重的地区。例如,在居民饮用水源进行严格的物联网监测,并设置科学的水质标准,并提出相应的预防措施,一旦物联网监测到居民饮用水源水质出现变化,就采取有效的应对措施,防止居民饮用有毒水源。建立健全的物联网水质监测系统,能够保证环境监测中的水质监控能力,保障居民的用水安全。
3.3完善物联网监测数据共享平台
完善物联网检测信息共享,能够确保物联网监测数据的准确性,将环境监测的结果分享给更多的群众,提高群众的环保意识,让社会对于环境监测和环境保护引起更多的理解与支持,从而促进物联网技术在环境监测中的发展。而要做到这一点,首先要建立完善的物联网监测数据共享平台,让政府部门与相关企业的信息能够相统一,提高监测数据的准确性,然后需要改进物联网技术在环境监测中的应用水平,提高信息处理系统的自动化和智能化,并建立警报系统,对于超出标准的参数进行预警,从而提高环境监测的准确性和智能化。
4结束语
【关键词】物联网技术;智慧城市;建设
物联网是在互联网基础上借助传感设备、射频识别技术、GPS定位系统等实现人与物、物与物之间互联互通的新型现代技术,因此物联网具有极强的互联网特性、识别特征以及智能化特点,是实现智慧城市建设过程中不可或缺的重要技术。智慧城市是高阶版的信息化城市,不仅能够为人们提供更加智能、便捷的生活,而且需要各种先进技术的支持,物联网技术就是其中之一。
一、物联网技术在智慧城市建设中的基础应用技术
物联网技术在智慧城市建设中的应用主要是借助感知设备和互联网,进而实现的人、物、机以及环境之间的连接,完成信息资源的快速传递、共享以及对于物的操作控制,并由此在城市中建立智能化服务管理系统,构建智慧城市。物联网应用主要包括四个关键性技术,分别是RFID、传感网、M2M以及量化融合。物联网四大支撑技术与业务群关系如图1所示。
二、物联网在智慧城市建设中的应用优势
智慧城市就是利用先进信息技术和通信技术手段等实现对于城市运行过程中各信息的感知、收集、整合和分析,进而结合城市民生、交通、环保以及各种公共服务等实际需求进行智能响应的现代化城市建设理念。智慧城市是新时期背景下信息化与城市化的深度融合,不仅是物与物的相连,更是人与物、人与环境、物与环境的连接,智慧城市如图2所示。物联网技术在智慧城市建设中的应用优势主要体现在以下几个方面。第一,通过物联网技术,能够进一步实现城市物物相连,扩大城市人、机、物以及环境之间连接的覆盖范围,进一步提升城市智能化水平。第二,智慧城市的建设是基于大数据、云计算技术基础上形成的全新信息技术体系,而物联网技术能够为大数据技术和云计算技术的应用收集数据信息,提供可靠的数据基础,确保大数据以及云计算技术作用的有效发挥。第三,城市是始终处于动态变化之中的,而物联网技术能够及时、准确的提供城市运行过程中相关动态数据,例如物流运输方面、危险化学品管理方面,进一步提升城市管理水平,为城市顺利、安全的运行提供有效保障。第四,随着当前技术水平的不断发展,物理网技术逐渐向着微型、便捷方向发展,在人们身体健康以及生产生活当中的各个方面都有着十分广泛的应用,给城市居民生活带来了极大的便利。第五,随着信息化建设的不断深入,物联网技术在工业生产、制造等方面有着积极作用,极大的促进了传统行业发展。
三、物联网技术在智慧城市中的应用难点
(一)功耗
在建设智慧城市的过程中,需要借助物联网技术与各个终端进行连接,进而实现数据的采集和应用,才能够将其应用到实际的生产生活当中,实现智能化建设。在实际构建智慧城市的过程中,需要在很多场景安装终端设备进行信息的采集和接入,但是由于实际环境的限制和影响,无法在其中接入外电,这就导致在使用终端设备的过程中无法连接电源,只能够借助外用电池进行供能,这就使得终端的应用存在功耗问题,如果设备功耗较大,那么就需要经常更换电池,严重影响了物联网功能的有效发挥,而且还增加了相关人员的工作量。例如,车检器的应用就必须考虑终端设备的功耗情况,若出现电能供给问题,则可能会影响到设备功能的正常发挥。
(二)容量
随着信息技术的不断发展,当前人们的生产生活当中已然离不开互联网以及信息技术,在此情况之下,人们对于互联网以及通信服务的质量有了更高的要求。与此同时,在智慧城市构建的过程中,各种信息采集、终端以及生产生活当中应用的智能设备数量不断增加,对城市网络的容量和通信质量提出了更高的要求。因此,为保障智慧城市的建设效果,在实际应用物联网技术的过程中,必须解决网络容量的问题,当前我国正在逐步推广和应用的5G网络,正是为构建智慧城市而做出的重要准备。5G网络和4G网络的对比分析如表1所示。
(三)连接数
在实际应用物联网技术的过程中,基于智慧城市建设的实际需求,对于物联网技术有着更高的要求,物联网技术想要得到良好的应用就必须能够同时支持大量终端设备的运作和数据传输等,而且随着城市建设脚步的不断加快,智能化水平的提高,城市终端设备的密集程度将不断提升。因此,在智慧城市建设的过程中,就必须考虑基站可承载的运行数量上线,以此保障设备终端能够正常运行。
(四)覆盖范围
智慧城市的建设要求物联网技术尽可能覆盖更大的范围,才能够确保数据、信息的收集更加全面,使得城市中的数据资源能够得到能充分的利用,才能够进一步提高城市智能化水平,进而为城市中的生产生活提供更好的服务。因此,在智慧城市建设的过程中,需要尽可能扩大物联网技术的覆盖范围,但就目前我国各方面的技术水平来看,在物联网技术的推广和应用过程中仍然会受到限制。例如,地下停车场等区域通讯信号的质量相对较差等,因此进一步扩大覆盖范围,也成为物联网技术应用过程中所需要面对的难点之一。
(五)统筹规划
智慧城市的建设并不是单纯的将物联网、大数据以及云计算技术与城市管理服务等结合在一起,而是要将先进的信息技术与城市化建设有机的融合在一起,充分发挥物联网技术的应用优势,提高城市的智能化水平,以此进一步提升城市资源的利用率,为城市人们的生产和生活提供更好的服务。因此,在实际构建智慧城市的过程中,必须将物联网技术合理的融入到城市建设当中,充分考虑当前城市的实际情况,智能化水平以及后续智慧城市建设的主要发展方向等,科学合理的对于智慧城市建设进行统筹规划。但是就目前我国智慧城市建设而言,存在一定的盲目性,并没有形成科学系统的智慧城市建设体系,严重制约了城市资源的高效利用,物联网技术的优势难以得到有效发挥。
四、物联网技术在智慧城市中的主要应用方向
(一)智慧交通
交通运输是城市建设和稳定运行的重要部分,因此智慧交通是智慧城市建设的重要内容。在传统交通运输体系和系统当中,科学合理的应用物理网技术,进一步提升城市交通运输管理的智能化水平,实现对于城市交通领域的全面监控,通过物联网技术实现对于交通环境的感知、信息的传输以及远程监控等,提高城市交通系统的精确性、实时性,进一步缓解城市交通运输压力,提高城市交通运行效率,为城市人们提供更好的交通运输环境。智慧交通系统结构如图3所示。
(二)智慧物流
在当前信息技术水平不断提高的情况之下,我国电子商务行业异军突起,物流产业也随之得到了蓬勃发展,而且人们对于物流行业的要求也在不断提高,因此智慧物流也将成为智慧城市建设当中的重要内容。借助物联网技术,不仅能够进一步优化物流运输过程,还能够有效降低物流行业工作人员的工作压力,提高工作效率,进一步提升城市物流服务水平。例如,激光检测、条码识别、机器分拣、卫星定位等技术的科学应用能够进一步优化物流服务水平。
(三)智慧医疗
随着我国经济水平的提升,老龄化程度不断加深的情况之下,人们对于医疗服务方面有了更多的需求,智慧医疗的建设能够进一步解决人们看病难的问题,为城市居民提供更好的医疗服务,不断完善现代化医疗系统。例如,构建家庭医疗系统、(四)智慧社区社区是城市中的基本组成部分,也是城市建设和管理的重要单位,将物联网技术与社区管理建设融合在一起是当前智慧城市建设的重要内容。通过物联网技术建立智慧社区,能够为社区居民提供更好的服务,有助于强化社区管理,而且在物联网技术的帮助之下,能够使得社区居民生活更加便利,有助于资源的高效利用。智慧社区系统结构如图5所示。
结束语
综上所述,在应用物联网技术建设智慧城市的过程中,为确保智慧城市稳定可靠地运行,不得不面对功耗、容量、连接数量、覆盖范围以及统筹规划等方面的问题,进一步发挥物联网技术的优势,确保智慧城市稳定运行,未来在物联网技术的支持下,城市交通、物流、医疗以及社区等方面都会朝着更加智能的方向发展。相信随着物联网技术的深入研究和应用,我国智慧城市建设将会取得更好的成绩。
【参考文献】
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1.1物联网技术在借还书自助服务中的应用在物联网中应用了射频识别系统,该系统能够辅助借阅者自助借书、还书。这样的服务方式就实现了自助效果,大大节省了读者借还书的时间,读者借还书过程中完全实现了智能化和自动化,只要借阅者把自己所需要的图书放置在借阅感应器之上,物联网技术系统中的射频识别系统就会自动识别出该书的信息。图书馆使用了物联网技术还可以开展为预借的书提供帮助模块,该模块的具体应用为在读者放取借书证以后,能够帮助读者把他们想要借到的书籍提取出来,这种方式实现了24小时不间断服务[8]。
1.2物联网技术在图书馆库存清点中的应用在传统图书馆图书管理中,清点库存,会需要大量的时间、人力、物力等,甚至还需要闭馆,这种库存清点方式对各个方面造成的不良影响都非常大。而物联网技术的应用只需要对书架上的书进行扫描就可以获得书的数量信息,操作方式简便,这种方式不但没有影响图书馆的正常工作,而且还提高了库存清点的准确性。通过射频识别系统,书的具体信息都会传入到图书馆的数据库当中,在数据库中就可以对这些信息整理分析,从而确定馆中图书状况,对于借阅和归还的数据信息还可以进行对比,并形成一定的统计数据,最重要的是,物联网技术系统可以实现多个平台同时进行库存清点,甚至还支持离线工作,这就大大提高了图书馆图书管理的智能化。
2物联网关键技术及未来发展
2.1感知、识别技术该技术是对实际世界内容进行感知的基础,感知技术所依靠的是一种传感器,在该传感器的作用下,能够对其范围内物体的信息进行整合。识别技术的代表为RFID技术,该技术是一种现代技术的集合,包括通信技术、数据技术等。当前,该技术主要是以高频与低频为主,超高频技术正在发展中,尚未成为主流技术,但是,在未来物联网技术的发展中,该技术是主要方向。和过去的条形码标签比起来,这种标签是有特定的元件和芯片组成的,每个标签都有独一无二的电子编码。该技术的应用,对于智能图书馆的建立具有非常重要的促进作用。
摘要 伴随信息技术在农业领域应用的深入,重庆依托物联网技术在农业领域建设了各类现代农业示范点。该文通过追踪农业物联网技
>> 物联网技术在设施农业中的应用 物联网技术在农业灌溉中的应用探讨 探讨物联网技术在气象中的应用 农业物联网技术在现代农业中的应用研究 探讨物联网技术在平安城市中应用 物联网技术在现代农业中的应用 物联网技术在农业信息化中的应用 农业物联网技术在冬枣产业中的应用 物联网技术在农业机械化推广中的应用 农业物联网技术在作物种植环境系统中的应用 智能化物联网技术在现代农业发展中的应用 物联网技术在农业智能化系统中的应用初探 云计算与物联网技术在农业信息化中的应用 物联网技术在设施农业中的应用及其研究方向 浅析物联网技术在农业大棚中的应用 物联网技术在农业信息化中的具体应用 分析物联网技术在农业信息化建设中的应用 物联网技术在农业信息化建设中的应用 物联网技术在现代农业中的应用研究 农业物联网技术在葡萄种植中的应用探微 常见问题解答 当前所在位置:.2015-6-20.
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1.1制度标准不完善由于物联网的架构相仿复杂,其架构涉及的技术领域广泛,因而从整体上来看,各个制定技术标准的组织之间缺乏有效的沟通和协调,缺少完善的标准化工作,导致物联网缺少完整的技术标准。例如外射频识别技术。外射频世界技术的国际化标准和国家的标准不一致,而且该技术在具体的生产和应用中也存在很多的区域行业标准的限制,并且这些标准都难以相互包容。物联网技术的核心是建立在互联网基础之上,但是各个国家的设备在接入层面上也存在许多不同的协议类别,导致兼容性不足。因此,物联网技术亟需制定国际化的制度标准。
1.2核心技术不高在构成物联网的三个构架中,其最为关键的核心构架在于感知层。只有通过感知层去“感知”外在的信息,物联网才能实现对外在物体的有效“控制”的功能。但是,感知层的技术缺失三个构架中发展最不成熟、最薄弱的技术,感知层技术的薄弱和不成熟严重制约了物联网技术的发展和应用,也是制约发展和应用的关键。作为当前主要感知层技术的射频识别技术,国家还需要突破成本和标准化两个难题。并且射频识别技术的发展,射频识别技术将朝着高频化、高兼容性、网络化的方向发展。
1.3难以保障信息安全由于物联网技术的不成熟和完善,物联网技术信息传输过程中存在较多信息安全隐患,网络安全难以得到保障。其中最大的信息安全隐患就是有关物品信息的电子标签,一旦被恶意利用,轻则造成国家和个人的机密信息遭他人盗取或泄漏,重则导致企业难以正常运行,国家的基础设施设备停止工作,影响社会秩序。因此,物联网技术亟需解决信息安全问题,以保障用户个人隐私、机密的安全,维护社会持续,保证社会正常运行。
1.4扩孔IP地址所有接入物联网的物品都需要一个IP地址,而且物品的IP地址都是和其它物品不同,因此,新接入物联网的物品都需要解决IP地址的问题。但是,但前的IPv4难以满足物品地址的需求,虽然IPv6技术能够满足地址的需求,但是IPv4和IPv6存在兼容性问题,IPv4向IPv6转型具有一定的难度[2]。因此,物联网技术还需要解决IPv4和IPv6之间的兼容问题。
2物联网技术发展趋势
随着物联网相关技术的不断发展,物联网技术并将成为国家核心技术之一。并且在未来将具有很大的发展和创新的空间。设计层面,物联网相关产品的设计创新离不开物联网技术,产品的设计会随着物联网技术的创新而创新,因此,产品设计存在很大的创新空间;技术层面,物联网技术包含计算机、传感器、通讯等多项技术,物联网技术的创新发展必定会带动这些技术相关产业的创新和发展。在未来,各行各业要实现信息化,必须采用物联网技术。在物联网的逐渐普及后,与物联网配套的传感器接口装置等设备的生产量和使用数量都将大大增长,并超过手机的使用数量。物联网配套装置和设备的使用量增加,极大的促进我国信息技术元件产业的发展,为我国创造更多的就业机会。而且根据物联网技术特点,无线网络的发展也将成为未来的趋势。在今后的物联网技术中,无线网络将成为物联网的基础技术和设施之一,只用这样,无线网络才能随时随地将数字信号传输出去。物联网技术代表了下一代信息技术的发展方向,并积极推动国家和社会的发展。
3结语
【关键词】物联网技术 信息感知 交互技术
目前我们这个社会正处于信息技术高速发展的时期,我们已经习惯利用信息来获取我们所想要知道的一切,而且这条通往未来的信息之路也主宰了我们的经济发展。为什么这么说呢?因为我们已经对信息技术的需求越来越高,所以计算机技术、网络通信技术及互联网技术才会存在于我们生活的每个角落。而随着信息技术越来越快的发展脚步,为了让信息技术的在功能及特性方面得到更进一步的改善,物联网技术也就再一次成为信息领域进步的代表;它独具一格的优势也在我们的实际应用中慢慢显露,发展的方向也会随之更加宽广。
1 物联网技术
目前物联网技术已经日趋完善和成熟,它逐步实现了信息感知技术的全面化、安全化、可靠化及智能化。物联网技术的基础本是实现信息和数据的交互传输,但随着这项技术的不断发展,它已经不再局限与特定范围内的传输了,甚至还可以实现物体和人之间的交互。传统的信息技术在可靠性及效率方面都存在着很大的缺陷,而物联网技术正好弥补了这些缺陷,值得我们注意一点的是虽然数据和信息的交互是信息技术的基础,但是也不排除所收到的部分信息存在着不确定性。
2 信息感知技术
2.1 数据清洗技术
数据清洗技术可以改善信息感知技术所存在的不确定性。因为网络环境的不稳定、不确定性,常常会出现信息出错及异常等情况,所以我们必须对这些数据信息进行一个清洗,去除不对的数据,得到具有确定性的感知数据。如果某些数据丢失了,我们必须通过估算去找回它们;通常在信息感知技术中会使用概率统计及分类识别等方式去进行数据的清洗。
2.2 分布式数据压缩技术
数据压缩技术可以提高信息感知技术的感应度。因为物联网的感知系统非常复杂,感知到的信息量也很多,常常在一个汇聚点进行大批量的信息传输;所以就会出现许多冗余数据。而传统的数据压缩法的工作效率比较低,不能有效地降低数据量;后来开发出了一种新型的数据压缩技术,这种分布式压缩技术非常适合复杂庞大的物联网,它能让各个节点一起有效的去完成数据压缩的任务。
2.3 数据融合技术
数据融合技术也是一种提高信息感知度的关键技术,它是物联网信息感知技术的核心部分。数据融合技术通常利用漂移均值滤波法来去除由多元异构数据传输形成的噪声及冗余数据,然后把那些正确的数据信息传输到汇聚点,从而达到降低数据传输数量、传输冲突及提升通讯效率的目的;同时也为物联网信息感知系统提供了更加准确可靠的数据信息。
2.4 数据聚集技术
数据聚集技术并不同于数据压缩技术,它并不会去获取全部的感知数据。因为在很多实际情况下,我们并不需要把所有的感知数据传送到接点,一般只要把我们所需要的那部分数据进行传送就可以了;所以数据聚集技术就是为了我们的实际需求所产生的,它只传送少部分我们所需要的数据信息,大大减少了数据传输的数量。
3 信息交互技术
和传统信息技术的差别是,物联网信息交互技术一般是用户和网络、网络和内容或者用户和内容直接的交互,它是物联网技术的最终目标。我们可以利用物联网的交互技术去实现信息共享、信息交换的目的,但目前在这方面我们还没有取得突破性的进展,也没有一套正确的理论体系作为参考,只是略微有了一些研究成果。由此可见我们当前的物联网交互技术尚未成熟,还需要做更深入的研究。不过我们也可以采用以前的信息交互技术做进一步的研究,然后提取有利用价值的信息投入到物联网信息交互技术的研究中。我认为物联网的信息交互技术很有可能决定着未来物联网的发展脚步,所以非常值得我们去完善、去重视。
4 物联网信息技术的应用前景
4.1 物联网信息技术在信息化社会上的应用前景
有关杂志曾做了一个有关物联网技术的分析报告,得出的结果是:我们未来的物联网技术将会历经四个发展阶段。首先,它将很快被投入到零售、物流及制药的行业,然后它将会帮助我们完成物体和物体之间的互联;紧接着,它马上会进入半智能化的发展阶段,最后再实现物体完全智能化的终极目标。由此可见,物联网技术将会更快速的推动我们信息化社会的发展。
4.2 物联网信息技术在军事上的应用前景
我们都知道物联网的信息感知和交互技术有着很大的发展空间,那么其实它对于我们的军事也有着重大的影响。比如说我国的战场感知系统,一般都需要借助昂贵的传感器来得到对方的情报信息,而且这些雷达等传感器的数量有限,经常会出现观察的盲区,甚至还存在一些其他的隐患,而我们的物联网技术就可以弥补我们在这方面的不足。它能对各种各样恶传感器进行组网,能让普通的物品也传送信息,这样廉价的成本不仅能帮助我们节约经费,还能让我们无所顾忌的全方位的进行侦查部署,大大提高了我们的战场感知能力。当然这只是物联网在军事中一种优势,它还在我们的武器火控、制导系统、装备物资及机器人战略方面都有着很大的发展空间。
5 结语
如今信息技术正在不断的发展,物联网信息感知与交互技术也必然成为未来信息领域的研究方向。但是目前这项技术发展的还不够成熟,很多方面仍然存在着管理及构建方面的不足,这是需要我们再通过长时间的努力继续去开放、完善的。在研发的同时,我们还需要注意物联网的安全性及可靠性,尽早建立好面对不同领域的物联网安全认证机构,防止技术开发商、生产商因急于求成而忽略物联网安全性、可靠性,尽量避免这种疏漏的发生,降低给用户造成损失的可能性。
参考文献
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作者简介
刘兴俊(1979-),男,广东省东莞市人。研究生学历。现为东莞理工学院电子工程师。主要研究方向为电子、计算机。
关键词:物联网;技术;工业
中图分类号:F49 文献标识码:A 文章编号:1671—7597(2012)0120014—01
1 物联网技术内涵
物联网早期定义为通过RFID射频识别传感信息设备同互联网有效连接,进而实现智能化物品识别及管理目标。随着互联网络、信息技术的飞速发展,目前通信与信息技术目标已由传统的任何地域、任何时间与任何人连接发展成为与任何物品连接,因而便构建成了物联网。由我国近年政府工作报告不难看出,物联网被赋予了基于传感设备遵循相关协议约定将各类网络进行综合连接,并通过通信与信息交换进而实现了智能化定位、识别、监控、跟踪及一体化网络管理目标的科学内涵。其基本架构涵盖了传输层、传感层及应用层,其中前者担负着传输可靠信息职能,依据应用需要可利用固网、公共移动网络、互联网络、行业专网、光电网络、专用物联网等各类通信网络构建。传感层则主要发挥着采集与感知信息作用,通过电子RFID标签、智能卡、物理传感器、传感网络对物品实现信息采集、识别及预处理功能。而应用层则实现了对信息的处理、分析、控制及管理,并进一步提供了智能化决策与特定物联网智能化服务应用。
2 物联网技术发展现状
当前物联网技术在我国的发展还处于起步阶段,在标准化建设、关键技术应用、运行模式构建等层面依然存在许多问题。从标签物联网架构应用层面来讲,其是最简单的一种传感层物联网,通过人工手段将例如条形码、RFID标签等贴于物品之上,并借助自动识别实现对物品的管理跟踪,进一步实现了同互联网相结合的全球性物联网应用服务。基于RFID的电子产品码系统是当前物联网技术体系较为完善的技术之一,其已经构建了成熟的规模架构,并主要用于对物品进行管理与跟踪。由物联网传感应用架构层面来讲,随着集成电路、微机电、无线通信、嵌入式系统技术的飞速发展,传感器应用技术朝着数字化、微型化、网络化、无线化与智能化发展方向不断迈进,并创设了无线传感服务网络WSN。一般来讲该网络传感器节点包含无线收发器、传感器、电源及微控制器,通过智能无线通信组网方式,构建为自组织传感器无线网络,并在协作管理下实现对周边湿度、温度、位移、压力、声音、振动、化学成分、图像状况的全面监测,将完成处理的信息基于互联网向用户传递。传感物联网技术相对较为复杂,且开发研究时间有限,因此目前多停留于感知层物联网技术研究层面,构建了多个传感网链路层、物理层、网络层相关规范,并创建了许多示范应用项目。
3 物联网关键技术与发展趋势
物联网关键技术包括通信网络、无线传感网、中间件、云计算数据处理及软件应用技术等。其中无线传感技术已基于链路层、物理层、网络层创建了相关操作规范与主流技术,例如蓝牙技术、UWB技术等,同时业界较为关注的纳米技术、MEMS技术也得到了创新发展。为促进传感网技术科学实现高效通信服务,我们需进行创新型编码、调制技术、信道调度、控制功率、跨层设计等组网、无线通信、核心芯片深入研究,同时为实现网络化管理,我们应科学探析监视网络性能、能耗获取、拓展高效管理传感技术。基于现行通信网络如何科学改进,创设适于物联网传送数据的通道,成为通信网络相关技术研发的重点。为激发物联网连接传统通信与感知网络的桥梁纽带作用,我们应深入研究网关技术,令其具备管理设备功能,对各底层感知节点进行信息收集、管理,进而实现远程管理控制目标。物联网中间件涵盖了传输层、传感层与应用层各类可复用、可标准化通用模块,通过对行业应用共性问题的汇总归纳提供了物联网应用业务通用构件,有效提升了设计软件工作效率。因此我们应就其应用标准化问题进行深入研究,尽早创设统一、标准、科学的中间件技术。云计算物联网技术的关键核心问题便在于如何获取价值化信息,确保数据的可靠安全性,并尽早形成计算架构统一科学标准。基于物联网技术综合优势不难看出,其未来发展将会实现物与物的有效互联,建立行业标准、逐步实现产业化应用,创建国际互联科学体系,打造自适应、智能化、全球化物联网模式。
4 物联网技术推进工业信息化发展作用
工业信息化生产发展进程中,物联网技术的应用可推进工业企业向着网络化服务、智能化应用、业务协同化方向发展,令工业企业内部生产与物流管理同社会协作机构、企业下游、上游实现有效连接,通过优化控制整体生产流程提升企业外部与内部业务的协同性,进而全面创设工业生产综合效益。物联网技术在工业信息化生产中可对其消耗原材料、设备运行状态与产品综合质量状况进行智能化检测控制、决策管理与优化改进,进而创设了工业企业的智能化生产管理模式。物联网技术嵌入传感器于设备与产品中,可实现对其远程的维护与监测,不仅可有效降低工业信息化生产中设备与产品维护管理费用,还可令企业实现使用与制造产品的全生命周期管理服务,为由传统生产制造型工业企业合理向制造服务型工业企业转变打下了坚实的基础。物联网技术在工业企业信息化生产中的应用可实现生产能源、消耗配送等全过程的管理监测,发挥优化资源配置功能,进而最大限度降低碳排放、能源消耗总量,通过实时监测污染源,有效降低了排放污染物总量,合理预防了污染环境突发事故。再者智能传感器物联网技术引入工业生产设备,将其配备于具有一定危险等级的工业现场,可对危险环境具体安全状况进行及时感知,提前在发生危险之时报警,进而显著发挥对设备及生产人员的安全保障作用,预防灾难事故的不良发生。现代工业生产与物联网技术的合理融合将令其生产组织变得更为柔性,实现基于社会环境的科学重组,拉近工业企业与客户距离,强化企业使用需求产品的服务监测能力,进而促进其由批量生产传统经营模式合理向定制化、充分满足个性化客户需求、全生命周期服务管理经营模式转变,提升企业决策管理水平,进而真正促进工业企业的信息化发展与提升。
5 结语
物联网技术是计算机、通信与传感技术经过多年的发展及应用融合创设的产物,是基于行业、企业、国家范围高度,对通信信息技术的整合应用。我们只有基于其科学内涵明晰技术发展现状、规划技术发展研究方向与趋势,明确其在信息化工业企业生产中的重要作用,才能充分激发物联网技术优势,并令其服务各项生产经营事业实现又好又快的全面发展。
参考文献:
现代网络技术的应用水平逐步提高,网络技术应用程度拓展到社会生活中的各个领域,物联网技术是基于互联网信息传输技术的基础上开展的一种新型识别检测技术,物联网技术在电力设备巡检中的应用能够可以提高电力巡检的质量,降低巡检人员的工作压力,实现我国电力供应系统正常运行。
【关键词】物联网技术 电力设备巡检 应用
随着社会计算机研发水平和应用水平的逐步发展,基于互联网技术的基础上,结合RFID技术、红外感应技术、全球定位技术以及激光技术于一体的物联网技术。本文基于网联网技术的电力设备巡检系统的设计原理与实现过程,对物联网技术在电力设备巡检中应用进行研究,推进我国电力供应系统中技术手段的不断创新应用。
1 物联网技术概述
1.1 物联网技术概念
物联网技术是基于“互联网技术”的基础上,应用互联网数据传输连接技术,充分结合射频识别技术(RFID技术)、红外线识别感应技术、GPS全球定位技术、远程激光扫描技术等信息传输手段,进行识别检测技术,这种综合技术的智能化程度高,识别定位准确性高,被广泛应用于社会生产生活的各个领域。物联网技术在电力设备巡检中应用,与传统的电力设备巡检方式相比,能够扩大电力设备巡检的范围,巡检技术能够克服强磁力、高温、水环境的检验,缩小了电力设备巡检的安全隐患,同时物联网的信息空间存储范围较大,存储信息的安全性较高,使电力设备应用检验程度实现智能化发展。
1.2 物联网技术的工作流程
物联网技术的实现是通过计算机与外部检测设别连接实现的。首先系统内部数据库管理系统通过激光扫描技术对电力设备进行逐步状态扫描;其次,结合RFID技术、红外线检测技术对电力运行设备进行全面扫描;再次,GPS系统对滇西设备中结合计算机网络数据信息对电力设备中存在问题进行定位研究,分析设电力设备的检测数据;最后,对设备中传输的数据进行网络信息设备自动存储,完成物联网技术在电力设备巡检中的应用,提高电力应用管理水平的应用和发展。
2 物联网技术在电力设备巡检中的应用
如图1为物联网技术在电力设备巡检中应用流程图。图中将系统流程图表表述为服务器到检测系统的建立设备检测传输,将物联网技术在电力设备巡检中的应用分为RFID技术、激光扫描技术、红外线检测技术、全球定位系统几部分,分别讨论技术在电力设备巡检中的应用。
2.1 RFID技术进行电力设备应用状态识别
RFID技术是应用红外热线感应技术进行物体设别状态识别,应用RFID技术对电力设备的原始状态进行扫描检验,RFID技术中蓝牙传输功能对巡检的电力设备情况转化为电力信息直接输入到计算机自动读写标签中,对巡检记录进行初步记录。例如:应用物联网技术进行巡查检验,检验产品为输电线设备操作设备,RFID技术的应用可以将输电线设备操作设备生产合格标准进行转化,并且输出巡检检电力设备的最佳检验标准,巡检人员确定本次检验程序的最优值,保障电力设备检验质量。
2.2 激光扫描技术进行电力系统信息数据管理
激光扫描技术的应用的主要作用是对电力设备应用的内在数据进行扫描管理,与RFID技术的工作原理存在一定的相同之处,这两种技术都是通过外部扫描进行电力设备巡检,但激光扫描技术中应用超射线光波进行检验,并且主要是对电力设备内部程序的正常与否进行检验,激光扫描技术的检验在技术范围上突破了传统只能对电力设备外部检验狭隘性,真正实现了对电力设备系统的全面检验。例如:某电力设备生产企业对电力生产产品进行巡检,应用激光扫描技术对部分电力设备自动化程序进行检验,激光扫描技术能够克服电力设备工作状态下强电流,强电压的工作运行环境,对电力设备的内部系统正常运行情况进行精确检验,大大提高了电力应用系统中的电力设备应用的安全性和可靠性,保障我国电力系统正常供电传输。
2.3 红外线检测技术进行电力设备应用情况扫描
红外线检测技术进行电力设备应用情况扫描。是应用红外线监测技术对电力设备应用中强电压环境中电流、电阻、电压的稳定性进行检验。红外线检测技术在巡检中的应用不仅仅局限于电力设备生产环境下的检验,同样也对电力设备应用状态下进行外部扫描控制,这种物联网巡检技术能够降低巡检人员的工作压力,提高巡检质量,为我国电力系统的正常运行提供可靠地安全检测保障。
2.4 全球定位系统对电力识别应用定位识别
全球定位系统对电力识别应用定位识别是针对物联网技术对设备巡检进行点位处理,一方面,能够对电力设备应用的地理位置进行精确定位,实现了电力设备巡检的全面性;另一方面,结合网络信息存储系统自动化进行系统存储,对电力设备检测系统中存在的检测问题和检测结果进行董伟存储,全球定位系统依据电力设备检验的空间位置进行信息存储,保障了信息存储的可靠性,实现了电力设备检验的全面、高效化发展。
3 结论
物联网技术是现代科技水平逐步创新发展的重要体现,RFID等物联网技术在电力系统相关设备巡检过程中的应用,能够扩大电力设备巡检范围,提高巡检的精确度和安全度,为我国电力系统的创新发展提供了发展技术支持。
参考文献
[1]高力,苏广文.基于射频识别技术的大规模物联网应用[J].物联网技术,2013(09):79-81.
[2]王宏岳,张锋国,刘忠武.物联网技术在电力设备巡检中的运用分析[J].物联网技术,2014(10):29-32.
[3]曾妍,曾宝国,程远东,等.基于物联网技术的照明无线监控系统[J].物联网技术,2014(10):53-55.
作者简介
邵鳎1988-),浙江省宁波市人。毕业于合肥工业大学,硕士学位。中级职称。研究方向为电力信息管理。
吴笑(1980-),浙江省宁波市人。中级职称。研究方向为电力信息管理。
俞佳捷(1986-),浙江省宁波市人。中级职称。研究方向为电力信息管理。
【关键词】物联网 技术难点和问题 发展趋势
在计算机、互联网和电子等技术的快速发展推动下,物联网在信息产业中应运而生。物联网技术是在互联网技术的基础上建立的,并对互联网的相关技术和功能进行一定的延伸,它是信息领域的重大突破。它改变了了传统互联网的思维局限,促进了信息技术行业中生产的应用,越来越多的国家开始重视物联网的应用前景及其应用前景带来的巨大商机。因此,我国提高对物联网技术的认识,重视物联网及时的研发和应用,并加大技术研发投入力度。
1 物联网技术的定义和构架
1.1 物联网的定义
物联网的概念最早由美国的研究人员提出,它的定义就是不同的物体在建立异性协议的基础上,通过一定技术和手段相连的Internet。其定义包括两个含义。一是物联网技术是建立在互联网技术的基础之上,并对互联网有一定的延伸和拓展。二是物联网中的物体可以是任何物体的信息交流和沟通。
1.2 物联网的构架
虽然物联网具有相当复杂的构架,但总的来说其构架可以分为感知层、网络层、应用层三大部分。感知层充当信息采集的角色,包括RFID电子标签、传感器等应用技术;网络层的任务是复杂信息的传递和输送,互联网、固网等都是网络层传递和输送信息的途径;应用层是通过智能功能来实现物体之间、人体之间的相互识别和感知的作用。
2 物联网技术存在的难点和问题
2.1 制度标准不完善
由于物联网的架构相仿复杂,其架构涉及的技术领域广泛,因而从整体上来看,各个制定技术标准的组织之间缺乏有效的沟通和协调,缺少完善的标准化工作,导致物联网缺少完整的技术标准。例如外射频识别技术。外射频世界技术的国际化标准和国家的标准不一致,而且该技术在具体的生产和应用中也存在很多的区域行业标准的限制,并且这些标准都难以相互包容。物联网技术的核心是建立在互联网基础之上,但是各个国家的设备在接入层面上也存在许多不同的协议类别,导致兼容性不足。因此,物联网技术亟需制定国际化的制度标准。
2.2 核心技术不高
在构成物联网的三个构架中,其最为关键的核心构架在于感知层。只有通过感知层去“感知”外在的信息,物联网才能实现对外在物体的有效“控制”的功能。但是,感知层的技术缺失三个构架中发展最不成熟、最薄弱的技术,感知层技术的薄弱和不成熟严重制约了物联网技术的发展和应用,也是制约发展和应用的关键。作为当前主要感知层技术的射频识别技术,国家还需要突破成本和标准化两个难题。并且射频识别技术的发展,射频识别技术将朝着高频化、高兼容性、网络化的方向发展。
2.3 难以保障信息安全
由于物联网技术的不成熟和完善,物联网技术信息传输过程中存在较多信息安全隐患,网络安全难以得到保障。其中最大的信息安全隐患就是有关物品信息的电子标签,一旦被恶意利用,轻则造成国家和个人的机密信息遭他人盗取或泄漏,重则导致企业难以正常运行,国家的基础设施设备停止工作,影响社会秩序。因此,物联网技术亟需解决信息安全问题,以保障用户个人隐私、机密的安全,维护社会持续,保证社会正常运行。
2.4 扩孔IP地址
所有接入物联网的物品都需要一个IP地址,而且物品的IP地址都是和其它物品不同,因此,新接入物联网的物品都需要解决IP地址的问题。但是,但前的IPv4难以满足物品地址的需求,虽然IPv6技术能够满足地址的需求,但是IPv4和IPv6存在兼容性问题,IPv4向IPv6转型具有一定的难度[2]。因此,物联网技术还需要解决IPv4和IPv6之间的兼容问题。
3 物联网技术发展趋势
随着物联网相关技术的不断发展,物联网技术并将成为国家核心技术之一。并且在未来将具有很大的发展和创新的空间。设计层面,物联网相关产品的设计创新离不开物联网技术,产品的设计会随着物联网技术的创新而创新,因此,产品设计存在很大的创新空间;技术层面,物联网技术包含计算机、传感器、通讯等多项技术,物联网技术的创新发展必定会带动这些技术相关产业的创新和发展。在未来,各行各业要实现信息化,必须采用物联网技术。
在物联网的逐渐普及后,与物联网配套的传感器接口装置等设备的生产量和使用数量都将大大增长,并超过手机的使用数量。物联网配套装置和设备的使用量增加,极大的促进我国信息技术元件产业的发展,为我国创造更多的就业机会。而且根据物联网技术特点,无线网络的发展也将成为未来的趋势。在今后的物联网技术中,无线网络将成为物联网的基础技术和设施之一,只用这样,无线网络才能随时随地将数字信号传输出去。物联网技术代表了下一代信息技术的发展方向,并积极推动国家和社会的发展。
4 结语
由于物联网在未来应用前景,并将给国家、企业和个人带来巨大的上商机,因此当前物联网技术的研究备受国内外关注。但是,在我们也应该看到物联网当前物联网规模小、缺乏完善的技术开发体系的缺点,而且相关的核心技术水平不高等问题。政府还需不断的增加对基础平台建设力度和核心技术的研发力度,与此同时,政府间也要加强合作、相互协调,努力建立规范的物联网标准,以满足物联网技术发展和推广应用的需求。
参考文献
[1]葛东,张国海,胡国栋,孙立贤.物联网技术的现状及应用[J].价值工程,2012,12(14):182-183.
[2]胡震.物联网技术应用中存在的问题与发展策略[J].民办高等教育研究,2013,03(09):84-87.
Abstract: The effective promotion of Internet of Things application skills competition in recent years producing deep influence on practical teaching. Construction of practical training room for Internet of Things based on Skills Competition can help students learning and applying the technology of IOT deeply, improving skills and professionalism effectively.
Key words: skills competition; Internet of Things; construction of practical training room
1 概述
在物联网产业作为“十二五”规划七大战略新兴产业之一的背景下,高职院校物联网应用技术专业建设从2011年开始陆续在全国开展,很快形成规模化。物联网技术涉及计算机软硬件、电子、通信、网络等专业,学科交叉性非常强,给专业教学带来了不小的困扰。高职院校的根本就是要培养学生的职业岗位能力,该特点突出体现在实训实践教学中。所以,要发展好物联网专业,实训室的建设显得至关重要。
全国职业技能大赛物联网技术应用赛项自2012年开始举办,近几年的比赛都是围绕着物联网行业最典型的智慧城市、智慧生活、环境监控、智慧农业等主题进行开展的,内容涉及行业、生活的各个领域,模拟实际生活、项目中的真实案例,考察学生对物联网应用知识的理解、物联网设备安装调试、物联网应用开发等方面的主要技能和职业素养,以及对规范、质量、成本和效率的意识。在刚刚结束的2016年物联网大赛中,更是增加了项目设计分解的内容,选手在比赛时就像在完成一个原始的真实项目,考验选手在理解客户需求、现场问题的分析处理、团队协作等方面的综合素质。大赛正朝着多元化、实用化、创新化的方向发展。
2 物联网技能大赛对专业实践教学的影响
2.1 以赛促教,教师的实践教学能力得到提升
物联网技能大赛的考点涉及感知层、传输层、应用层的各类安装、部署和开发,需要指导老师根据学生的个体情况,综合各种因素指定不同的方向并分配相应的任务,制定科学合理的训练计划,由易到难,由模块练习到系统合练,再到不同应用场景的综合演练。这就要求指导老师要具备扎实的理论知识和丰富的实践经验,老师通过指导学生参加技能大赛,自身也得到了锻炼,提高了自身的实践能力和教学水平,从而推动了专业的师资队伍建设。
2.2 以赛促学,学生的职业能力得到培养
物联网技能大赛不仅可以巩固学生的理论知识,促进实践技能的提高,更能唤醒学生的学习兴趣和热情。经过大赛磨炼的学生在专业认知、理论实践、职业素养等方面的水平都得到大幅提升,同时为学校赢得了荣誉,给其他同学树立了榜样,以一种正能量带动了追求技能提升的。随着大赛连续几年的积累,学生一届带着一届,自然形成了知识和技能的传承。
2.3 以赛促改,专业的教学改革得到推进
近几年的全国物联网技能大赛,拓宽了高职院校对物联网行业和专业的认知,不再单纯地认为物联网就是多个专业课程的简单堆叠,而是不同专业课之间有着很强的内在联系,每个专业课程又有着它专属的核心理念和技术。高职院校在制定和改革物联网专业发展方向的时候,应该立足于现有相关专业,在此基础上进行整合而不是孤立的发展物联网专业。
通过对大赛赛题和设备进行分析研究,可以在一定程度上了解物联网专业在各领域的应用情况,把握物联网技术最前沿的动态,指出物联网专业的建设的方向,推动物联网专业的教学改革。
3 基于技能大赛的物联网实训室建设方案
物联网专业建设初期,缺少专门的实训室,主要依托于本校现有相近专业的实训室,如利用计算机软件实训室、计算机网络实训室、嵌入式开发实训室等给物联网专业的学生完成一些计算机、电子、通信类课程的实训教学。早期的物联网实训室通常由简单的物联网试验箱组成,试验箱内部通过模块化的组件来完成部分物联网概念的实验,如温湿度传感器、光照传感器、RFID模块、霍尔传感器、Zigbee模块、二维码等。这种实验方式可以让学生对物联网的基本构成模块有一个直观的认识,但是认知深度尤其是系统级的认知是远远不够的。
为了让学生更好更深层次的理解物联网,培养物联网行业应用技能型的专业人才,高职院校的物联网实训室建设要立足高处,打破专业模块的限制,紧密联系实际应用将各个学科科学地融合起来开展实践教学。
近几年物联网技能大赛就是以实际项目案例为蓝本,以任务驱动的方式将各学科知识点巧妙地结合在一起,不仅考核学生的专业理论知识、系统集成开发能力,而且对团队协作和职业素养也有很高要求。基于技能大赛的物联网实训室建设方案的设计可以包含以下几个方面:
1)物联网感知区,让学生更直观的认知物联网
将各子系统模块根据实际需求,有选择性地组合在一起,展示出如智慧农业、智能小区、智能超市、环境监测等物联网技术的应用实例,让学生直观的感受物联网技术在实际生活中的应用,激发学生的学习兴趣。
2)学生动手操作区,根据需求完成设计开发任务
该区域提供物联网感知层、传输层、应用层综合开发所需要的系统模块、网络设备、开发环境、PC等软硬件设备,面向物联网设备安装配置、嵌入式系统应用开发、物联网应用系统开发、物联网应用工程实施、物联网应用工程维护等职业岗位,培养学生物联网应用技术的实际操作能力和团队协作创新能力。具体包括:
① 物联网应用环境的安装部署:根据业务需求和实际的工程应用环境,利用实训室提供的硬件设备、工具和技术文档资料,对应用工程进行安装调试,实现系统工程互联互通。
② 物联网感知层开发调试:根据业务需求和实际的工程应用,针对各类传感器及执行器件进行安装、连接、配置,对无线传感网模块进行开发、调试,实现对感知节点数据的采集和上传。
③ 物联网移动应用开发:基于Android开发平台,综合运用软件工程、Android、嵌入式数据库等基础知识,完成Android嵌入式应用程序的开发,考察选手在传感器技术、二维码、ModBus协议等物联网技术的综合移动设计开发能力。