物联网智能教育精选(十四篇)

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篇物联网智能教育，期待它们能激发您的灵感。

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随着信息技术和互联网技术的广泛应用，人类社会步入了高度信息化的时代，信息获取方式逐步从人工生成的单一模式向人工与自动获取并重的模式发展，强烈的社会需求为物理世界与信息世界的融合提供了原动力，物联网随之扑面而来。

物联网应用涵盖的范围小到家庭网络，大到数字医疗、智能交通、公共安全，控件探测，甚至是国家和世界，受到了各国政府、产业界与学术界的高度重视。

物联网对教育事业的促进作用也日趋明显，尤其是基于RFID的校园一卡通工程对管理水平的提高为高校教育的改革和发展提供良好的技术支持，许多高校正在努力构建全面智能感知个性化服务的学习环境，实现新的教学环境：无处不在的网络教学、 融合创新的网络科研、透明高效的校务治理、丰富多彩的校园文化、方便周到的校园生活，为教育学生提供良好的环境和设施条件 [1]。

本文作者通过对物联网的研究，利用物联网技术，构建了智能化集成教育系统，对物联网技术支持下的教学进行了初步的研究和探索。

1 物联网及物联网技术

1.1 物联网的定义和特征

物联网在人类生活中的应用越来越多，但是人们对物联网的定义任然没有明确和统一。在比较各种物联网定义的寄出上，根据目前对物联网技术特点的认知水平，将物联网定义为：物联网是在互联网和通信网等基础上，针对不同领域的需求，利用具有智能感知、识别技术与普适计算等技术，自动获取物理世界的各种信息，将所有能够独立寻址的物理对象互联起来，实现信息化、远程管理控制盒智能化的网络，构建物物相联的智能信息服务系统[2]。

物联网中任何一个合法的用户（人或物）可以在任何时候（Anytime）、任何地点（Anywhere）与任何一个物体（Anything）通信，交换和共享信息，协同完成特定的服务功能。

物联网分为感知层、网络层与应用层。感知层是物理世界与虚拟世界的纽带，是物联网的基础。感知层主要负责信息采集，利用激光识别等技术实现物联网中人与物、物与物之间的信息交互的传感器技术。网络层是物联网规模应用的基础设施，包含局域网、城域网和广域网的各种接入网络。应用层提供海量数据的高效、可靠地汇聚、整合与存储，通过数据挖掘、智能数据处理与智能决策计算，提供安全网络管理与智能服务。

物联网是一个形式多样、设计社会生活各个领域的复杂系统，从实现技术角度看，物联网的特点是：网络的异构性，规模的差异性，接入的多样性。

1.2 物联网关键技术

物联网的多样化、个性化与行业化的特点，使得物联网涉及的技术种类繁多，从物联网应用系统设计、运行、应用和管理的角度来看，物联网技术主要包括：自动感知技术、嵌入式技术、移动通信技术、计算机网络技术、智能数据处理技术、智能控制技术、位置服务技术和信息安全技术。物联网技术的引入可以使得现实世界的物品互为连通.实现物理空间与数字化信息空间的互联.使真实空间与虚拟学习环境实现比较有效地整合。它让教学环境中每个物件形成数字化、网络化、可视化特性，学生在课堂中就可以感知自然、感知真实的场景.有效地促进人机交互、人与环境的交互，加强了师生之间、生生之间的交流[3]。

2 智能教育系统概述

传统的教学体制和教学系统仅仅是为学生提供了学习的空间，相对而言，智能教育系统为学生提供了一个全面的智能感知环境和智能学习服务平台，有效地采集学生学习的相关信息，获得个性化、智能化的学习和管理服务。

智能教育系统，能够智能化的针对每一个学习者、每个学习阶段的学习信息进行采集和处理，建立新一代的学习环境和交流环境，该系统能够利用智能手机、RFID标签与读写设备以及各类型的传感器实时的采集教师的教学轨迹和学生的学习痕迹，同时进行统计分析和处理，把传统的以“教”为主的教学形式，改变为以“学”为主的形式，更能调动学习者的学习积极性和主动性，及时反馈和调整教学内容，体现因材施教、因人而异的教学风格。

3 智能系统设计

物联网技术的引入使得智能化教学环境的每个物件都具有连通性、技术性、智能性、嵌入性的特性，可以随时捕捉、分析教师和学生信息，并进行反馈，提供一个物联网智能化的教学系统[4]。

本文利用物联网设计的智能化教学系统主要包括智能管理模块、智能资源模块、智能监测模块、智能导学模块、虚拟交流社区五个模块，如图1所示。

1） 智能管理模块：实现对系统中学习者的信息管理、实施双向教学评价考核、学习辅助工具集成和成绩查询等功能。

2） 智能资源模块：在学生的学习资料和教师的教学材料中加入RFID标签，使得这些资料置身物联网之中，具有物联网中多样性、智能性、规模性、嵌入性等特性。通过互动终端通过3G/4G 网络连接终端资料数据库和多媒体库，根据课程教学大纲提供的内容要求获得关联的教学资源，结果输出到学生或教师所在的网络终端[5]。同时存放专门针对移动学习优化过的大量课件资源、考试试题库、知识库、新闻消息库和有关系统运行的数据等。

3）智能监测模块：通过智能摄像头、智能手机、智能测控设备等记录和实时采集学生的学习痕迹和教师的教学轨迹。同时集成了学习评价系统，通过对学习者的学习时间、阅览次数和学习地点、学习对象以及参与交流与协作的指标等进行统计分析，得出关于学习者的学习积极性、学习深度和学习效果等情况的综合评定，连同学习后获得的成绩和学分一同记录到后台相关数据库中[4]。

4） 智能导学模块：通过数据挖掘、智能数据处理与智能计策计算，将智能监控模块中采集来的数据进行有效的整合、统计分析和利用，分析学生的学习需求和学习兴趣，，为每个学生进行个性化学习推荐，大豆更好的教学效果。

5） 虚拟交流社区：通过无线智能设备如无线笔、无线话筒等，实现基于语音、视频和文字等多种信息媒介的互动交流功能，为学习者提供方便快捷的网络通信，强大的信息交流和网络资料信息的共享支持，在线虚拟团队合作等功能。

篇2

关键词：物联网；智能控制；实践教学；中国制造；智能制造

0引言

“中国制造2025”部署了全面推进实施制造强国战略，提出智能制造作为中国制造的主攻方向。在《中国制造2025》中还指出加快开展物联网技术研发和应用示范，推动智能交通工具、智能工程机械、服务机器人、智能家电、智能照明电器、可穿戴设备等产品研发和产业化。随着物联网技术在智能控制领域中应用的不断深入，社会对掌握智能控制技术和物联网技术的应用型人才的需求会越来越大。基于物联网的智能控制项目实践教学改革对提高学生的工程应用能力，使学生掌握行业前沿技术的能力，提升学生的就业竞争力有着重要的意义。

1目前教学中存在的问题

（1）课程理论性强，内容多且抽象，缺少相应的实践，学生对理论知识难以掌握；课程学时少，学生投入的学习时间和精力不足，无法自己寻找实践项目，缺乏实践；与课程教材相配套的实验方案较少，导致实验难以有效地开展。

（2）智能控制课程实践教学大多以仿真为主，缺少面向技术前沿的实践环节。大多数高校学生做实验就是利用MATLAB的Simulink、GUI等工具设计各种控制算法和建立智能控制系统模型，从而实现对系统的仿真。学生对实际的工程项目应用不了解，不利于创新能力和职业能力的培养。

（3）课程考核方式没有体现对能力的考核。减少单个知识技能的考核，增加知识能力体系的考核。

2实验平台选择

我们的实践项目所用的实验平台是北京精仪达盛科技有限公司生产的物联网实训开发系统，系统由物联网视频移动开发平台实验箱和物联网节点实验箱组成，主要特点如下：

（1）多环境支持。提供基于C#、C++、Java的开发包及已封装的函数接口，提供智能手机开发包及已封装的函数接口，可进行物联网项目的二次开发。

（2）接口丰富。RJ45 10M/100M自适应以太网接口、标准RS-485串行通信接口、模拟视频输入接口、视频输出接口、支持SD卡接口与存储、USB接口、支持WIFI和3G网卡。

（3）功能强大。支持CMRTP网络协议，能同网传感图像信息、声音信息、传感器信息、控制信息，节点信息；支持多用户智能移动终端同时访问ZIGBEE NVS网关；智能手机、IPAD等；内置WEB SERVER，网络参数设置简单；可配置成服务器工作；支持多用户端同时访问ZIGBEE NVS网关；远程PC机访问。

3实验项目设计

3.1实验项目构建

基于物联网的智能控制实验项目从技术架构上来看，分为3层：感知层、网络层和应用层，如图1所示。

感知层的节点采集到数据经过网络层传输与服务器通信，然后应用层中的客户端用软件登录服务器，登录后即可控制和查看感知节点的信息。客户端可以通过软件看到感知节点采集的信息，发送控制命令去控制对应的实物，包括门禁、窗帘、灯光、摄像头等。各层所安排的实验项目及课时见表1。

（1）感知层由各种传感器以及传感器网关构成，感知层的作用相当于人的眼耳鼻喉和皮肤等神经末梢，它是物联网识别物体、采集信息的来源，主要功能是识别物体，采集信息。感知层开设的实验项目包括气体浓度传感器、温度传感器、湿度传感器、二维码标签、RFID标签和读写器、摄像头、GPS等智能感知终端等实验。感知层节点包括感知节点和控制节点，感知类节点包括测试火灾和烟雾的传感节点、采集空气温湿度和土壤温湿度的传感节点、探测红外的传感器节点，控制类的节点包括：控制门禁的节点、灯光和电源的传感器节点以及可以远程控制监控的无线云台节点等。感知节点和控制节点可以联动，可以结合起来作为实训项目。

（2）网络层由各种移动通信网络、互联网、网络中心和信息中心等组成，相当于人的神经中枢和大脑，负责传递和处理感知层获取的信息。在网络层中，传感器与协调器之间的传输都是利用Zigbee进行相互通信的，而且由网关接收到感知层的信息，然后通过网络和无线通信方式传输信息给服务器，用户可在客户端上观察到感知节点的数据，并且可发送控制指令给协调器去控制节点。网络层的实验项目只需要了解路由器的设置，包括局域网和广域网络的设置，因此安排的实验课时较少。

（3）应用层是物联网和用户（包括人、组织和其他系统）的接口，它与行业需求结合，实现物联网的智能应用，是智能控制实践中最关键的部分。实践项目包括智能交通控制系统、工业控制系统、智能农业控制系统、智能家居控制系统、智能物流控制系统、智能制造控制系统、智能安防控制系统等。

3.2实验项目举例

智能控制在物联网背景下有着广泛的应用，尤其体现在工程应用实例项目上。

1）监控土壤环境状况。

将传感器植入土壤或暴露在空气中，由传感器采集到的数据通过物联网传输至远程控制中心，可及时了解当前农作物生长环境和变化趋势，确定农作物生产目标。通过智能控制，可实时掌握环境温度和土壤各项参数等对农作物产量的影响，并进行参数的调节，最大限度地提高农作物产量。

2）产品制造和质量监控。

制造业集成了多种先进科技的流水作业。生产制造过程中伴随有大量数据，如产品加工条件或控制参数（时间、温度等）。通过收集这些数据可反映每个生产环节的状态，对生产的顺利进行起着至关重要的作用。通过智能控制可得到产品质量与参数间的关系，从而获得针对性很强的建议，以改进产品质量，而且可能发现更高效的控制模式，带来丰厚的回报。

3）天气预警。

一方面，利用智能设备随时关注气象信息，并针对雨天发出报警提醒；另一方面，智能终端随时跟踪用户行踪，并通过智能控制由用户历史行动特征数据预测去向。一旦预测到用户要出门，就在合适的时候由相应智能终端提醒其带雨伞。如用户在门口，就将由安装在门上的智能设备发出提醒；如在车内，则由车载计算机发出提醒。

4基于CDIO的项目考核

CDIO（conceive、design、implement、operate，构思、设计、实现、运作）是当今国际高等工程教育的一种新模式，由美国麻省理工学院和瑞典皇家工学院等4所大学共同倡导。这种模式更加注重扎实的工程基础理论和专业知识的培养，通过每一门课程、每一个模块、每一个教学环节来落实产业对能力的要求，满足产业对工程人才质量的要求。结合CDIO工程教育人才培养考核标准和传统实践教学环节的考核方法，建立了以个人能力、交流沟通能力、团队合作能力、创新能力等能力培养为目标，以工程构思、工程推理、工程设计、工程应用为主线的考核体系，采用自评、项目组互评、答辩等多元考核方式，考核体系见表2。基于CDIO的项目考核体系能有效地激励学生的学习主动性，合理地评价学生的学习效果，督促教师不断地完善实践教学内容，优化和提高教师的实践教学能力。

篇3

关键词：交通安全设施 交通标志 物联网技术 信息集成 传感器技术

中图分类号：TP273 文献标识码：A 文章编号：1007-9416（2015）03-0000-00

1 引言

交通标志是用图形、符号、文字、颜色像驾驶人及行人传递特定信息，用以管制、警告以及引导交通的安全设施。目前，交通标志显示内容单一，仅能显示一种固定信息，不能随时根据需要在同一块标志上转换，导致相应限制、提醒等信息得不到及时，给道路行车安全带来隐患等问题。而国内高等级公路上对于即时信息的主要采用LED显示屏的，虽然这种交通诱导屏有较好的警示效果，能够给驾驶人一个应急响应的提示，但是此显示屏需要铺设光纤电路，对于架设地点存在一定局限性，且LED显示屏造价高，经济性不佳。

本设计根据道路条件、当地的气候条件及道路安全情况，在特定路段设置相应传感器，通过无线传输将传感器检测的信息传送至智能标志牌的单片机控制系统，控制系统可利用事先建立的气候环境条件与车速的模型，计算出相应的限速值，系统通过控制LED灯的点亮与熄灭将相应的警示标志与限速标志反映在标志牌上，即时相应不利行车条件的提醒与限速信息。

2 智能交通标志设计概述

2.1 系统设计思路

本系统考虑根据当地气候条件及道路安全情况，在特定时间段在特定路段安装布设无线气象传感器（例如：温湿度传感器、风速风向传感器、降雨量传感器、能见度传感器等），把各个传感器实时检测的数据利用Zigbee无线模块传输，由智能标志牌的单片机控制系统接收分析，根据交管部门事先设定参数信息或者直接由单片机编入的公式程序输出相应路况提醒信息。一方面，传送给控制指示牌的单片机，由其控制标志牌上LED点阵，从而实现对交通指示牌的自动控制；另一方面，经自主网络Zigbee无线传输给PC上位机，存储并建立相应数据库，给交管部门对道路信息情况的管理、控制提供一个智能aa化的平台。

2.2 系统模块设计

2.2.1信息监测传感器模块

传感器是指能感受规定的被测量对象，并按照一定的规律转换成可用输出信号的器件或装置。在此控制系统中，采用性价比合理的气象传感器对不利天气进行实时监控，并将信息及时传送给单片机处理。与传统的人工检测相比，传感器具有检测精度高、范围广、样本容量大、成本低等优点。

2.2.2单片机及无线通信模块

集成度高且功能强大的单片机是智能交通标志的控制中心，其主要功能是将传感器所测得的各种电信号进行获取、处理，并计算出相应的工程量，按一定的格式存储。单片机能够测量多路由传感采集到的模拟信号，通过编程控制，对数据进行处理。将与标志牌牌逻辑关系对应的数据进行存储及传输，即智能控制。

单片机的输出数据可通过Zigbee网络进行自主传输。Zigbee技术是一种近距离、低复杂度、低功耗、低成本的双向无线通讯技术。为智能控制而建立的Zigbee网络，具有简单、使用方便、工作可靠的特点，主要用于距离短、功耗低且传输速率不高的各种电子设备之间进行数据传输以及典型的有周期性的数据、间歇性数据和低反应时间数据传输的应用。

JN5121是一款兼容IEEE802.15.4的低功耗、低成本无线微型控制器。该模块内置了32位的RISC处理器，配置有2.4GHZ频段的IEEE802.15.4标准的无线收发器。系统内部带有64KB的ROM和96KB的RAM，为无线传感网络提供了多种多样的解决方案，同时高集成度的设计简化了整个系统的开发成本。JN5121内置的ROM存储器集成了点对点通信与网状通信结构的完整协议；而内置的64KB的RAM存储器，可以支持网络路由和控制器功能而不需要外部扩展任何的存储空间。内置的硬件MAC地址和高度安全的AES加密算法加速器，减小了系统的功耗和处理器的负载。它还支持晶振休眠和系统节能功能，同时提供了大量的模拟和数字外设的相互操作支持，可以方便的连接到智能标志的外部应用系统。

2.2.3数据库模块

上位机是指可以直接发出操控命令的计算机，一般是PC，屏幕上可以显示各种信号变化。上位机接收到下位机传输的数据后，将数据存储于建立的数据库中，便于对数据的统计分析，日后对此道路标志牌的设置更加科学。

2.2.4布有LED点阵的标志牌部件

标志牌：按照《道路交通标志和标线》GB5768-2009规定的道路交通标志的分类、颜色、形状、字符、尺寸、图形等的要求设计、制作交通标志牌，粘贴反光膜。

LED点阵：对于警告标志和禁令标志分开合理设置LED点阵，根据标志牌的图案或字符特点选择合适孔径和孔间距，保证在特定环境条件下能清楚显示标志牌内容。

电源：DC12V，由太阳能电池供给。

3 基于物联网技术的智能标志应用前景

（1）拓展空间大：可以在温湿度传感器的基础上，安装降雨、降雪、横风等其他传感器，达到更为全面的交通警示效果，提高道路行驶安全性。也可以通过无线模块的信息传输，把传感器获得的路段信息与车联网结合，通过广播、短信等方式提前告知驾驶人。

（2）成本低：智能交通标志在一块标志牌上实现了多种指示功能，相当于设置了多个不同的交通标志，节约资源和成本；通过无线模块传输信息无需通讯费用，与传统LED显示屏相比造价低、经济性好。

（3）在地理条件复杂设置：智能交通标志和普通标志一样，无需布设通讯线路，因而都能在地理情况比较复杂的路段布置。而与普通LED蜗啾龋智能交通标志能实现针对道路情况进行实时反馈的功能，且更能适应复杂的地理条件。

（4）可在危险路段连续设置：智能交通标志可以在无线覆盖范围内（2―4km）进行连续布置，对道路情况进行实时、连续的提醒，尤其是在气候多变、路况复杂、道路设计采用极限值的区域，可使驾驶人对整个路段情况都有比较全面的把握，提高行车安全和行车效率。

（5）作为临时交通警示牌：在道路进行维修施工或道路局部出现突发状况时，可以临时设置智能交通标志牌，能在较远的距离进行预警，使车辆减速或者绕道行驶。

4 结语

基于物联网技术的智能标志牌实现高度集成化，将多种标志集合在一块标志板上，克服了传统交通标志指示信息单一，LED显示屏造价高等缺点。并且依托物联网技术，实现无线传输信息，利用Zigbee无线双向传输技术，无需布设线路，尤其在交通条件以及硬件设施条件受到限制的情况下有良好的应用前景。实现了数据采集、逻辑运算及信息全过程智能化，无需人工干预，避免了更换不能反映实时信息的标志牌的人工操作，智能可靠，节约人力。

参考文献

[1]交通部公路科学研究院.公路交通标志和标线设置手册[M].北京：人民交通出版社，2009.

[2]胡玉峰.自动气象站原理与测量方法[M].北京：气象出版社，2004.

[3]王汝林.物联网基础及应用（第一版）[M].北京：清华大学出版社，2011.

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关键词：物联网； 智能交通系统； 数据通信； 数据处理

中图分类号：TP391 文献标识码：A 文章编号：2095-2163（2013）05-0043-04

0引言

智能交通系统（Intelligent Transportation Systems，简称ITS） 是指通过对交通基础设施和交通出行工具的全面的信息化、网络化和智能化来实现交通系统的性能提升，如增加交通安全性，减少交通时间和降低燃油耗费等等[1]。据统计，世界上每年都会有五千万人由于交通事故而受伤[2]，而由于交通事故造成的经济损失则超过五亿美元[3]。 为此，智能交通系统将具有异常重要的实用价值，以及异常巨大的市场容量。有信息显示，其相关产业已然成为全球最大产业之一，已经而且也必将会对未来世界将产生深刻影响。 另一方面，智能交通系统也是一个融汇计算机、通信、信息处理、人工智能、自动控制等多个学科进行交叉的复杂系统，系统中存在大量具有相当难度的研究课题，所以对于学术界而言，智能交通系统的研究多年以来一直非常活跃，且颇受重视，成为热点研究领域。

智能交通系统的最终价值就体现在构建于其上的各类应用上，因此可以认为智能交通应用是智能交通系统的动力与源泉。 现在的智能交通应用大都集中在交通导航上，但是除了交通导航以外，还有很多与交通有关的应用可以用于提高道路安全，如道路预定，事故避免，未来交通流量的预测，道路拥塞的模式搜寻， 控制交通废气排放， 交通安全风险评估与避免等等。本文即针对物联网智能交通系统的研究现状进行了全面总结和深入剖析。

1智能交通系统中的环境感知

物理环境感知无疑是智能交通系统的基础，实际上对环境的感知与认知也是任何智能系统的基础。可分为以下几个专题进行系统阐述和分析。

1.1移动感知已经逐渐成为城市感知的基本手段

智能交通系统的监控传感器通常可分为两种基本类型：静态传感器和移动传感器（Mobile sensors）。由于移动传感器具有更大的灵活性，目前使用移动传感器进行交通环境感知的实例已有很多。例如，在上海和广州就分别使用带有GPS设备的出租车来收集交通环境信息（上海使用了4 000辆出租车，而广州使用了100辆出租车）[4，5]。 另外，使用带有GPS的公交车也可用来进行数据收集[6]，文献[7]即使用安装在出租车上的探测器来监测核危险。 除上述手段外，通过智能手机来完成智能交通系统中的感知也是一种新出现的手段，文献[8]就利用了对移动 cellular网络的匿名监控对城市的实时移动性来实现监控。 再如，文献[9]给出的就是一种以车与车之间的通信协作为基础的路口安全实用方法，文献[10]给出的方法就是通过交通工具携带传感器完成环境感知以及通过车与车的直接通信作为网络基础的智能交通应用。

1.2降低感知的能耗，提高感知的精度

由于智能交通系统是一个关乎交通效率和人身安全的实践应用系统，所以感知精度的保障一直是一个重要的研究内容，同时由于智能交通系统的规模又非常庞大，节能也就成为其中的一个关键问题，因此在降低感知能耗的同时、又要保证感知精度就成为智能交通系统环境感知的一个难点挑战问题。 基于簇的结构是一种广泛应用于无线传感器网络中降低感知能耗的方法，但交通系统属于一个典型的动态系统，[JP2]节点不停地移动导致网络拓扑的动态变化，由此使得簇结构也需要跟着变化，所以在文献[11]中分析并给出了一个考虑节点移动的组簇算法进行数据收集，降低了感知能耗。

1.3智能交通系统环境感知研究现状的分析与总结

由上面的分析可以看出，移动感知已经逐渐成为智能交通系统环境感知的主体，而且这些感知节点往往是自身主动移动（即其移动是不可控制的）的节点，在增加了环境感知灵活程度，降低感知代价的同时，也使感知问题变得更复杂，因为选择哪些节点部署感知动作所导致的感知效果可能会截然不同。[JP2]一个显然的结论是在选择感知设备时，需充分考虑节点移动特征，尤其是一些重要社会特征，如那些移动活跃的用户和群体，或者移动性具有一定关联的用户和群体等等。

2智能交通系统中的数据通信网络

只有将采集获得的感知数据依托通信网络发送到需要的位置上，才能使智能交通系统真正得以运转，所以通信网络成为智能交通系统的另一个重要基础。总的来说感知和通信构成了智能交通系统的两大基础。

2.1智能交通系统中数据通信的基本结构

近年来，国外很多著名大学和企业都相继开展了城市感知项目的研究，当然其中的感知信息需要通过网络实现通信与共享。 如麻省理工大学开展的CarTel项目就是一个旨在基于机会通信建立延迟容忍的移动感知系统，建基于系统上的应用可以收集、处理、发送、分析、以及可视化由底层移动用户（如智能手机和车辆）采集感知的数据，并给用户推荐感兴趣的服务。 CarTel系统建基的网络可称为Cabernet[12-14]， Cabernet采用的通信结构是建立IEEE 802.11协议基础之上，并主要集中在移动设备和WiFi AP之间的无线通信上，显然该结构是一种基本的集中物联的通信结构。

而MetroSense[15]是由Dartmouth大学开展的、由移动手机组成的、一个全局移动传感器网络，由此可实现整个社会范围内的超大规模感知，其感知网络可分成三层结构完成感知数据的收集。在有线Internet中的servers用于负责存储、处理感知数据；通过Internet连接的固定Sensor Access Points （SAP）可用来作为服务器和移动传感器（mobile sensors，简称MS）之间的gateways；而MS能在现场移动，用来收集数据，将数据“mule”到SAP处。另外，静态传感器也完成类似于MS的功能，只是SS不能移动。 由于感知数据的收集主体是随人移动的MS，MS位置的随机性，网络连通的间歇性都是经常发生的现象，这就决定了MetroSense只能提供机会性的感知。 不难发现，目前针对城市感知的通信网络都是以Internet为核心的一种集中物联结构。

2.2智能交通系统中常见的数据通信方式

移动无线通信环境采用的通信方式目前可见的已有许多种，基本方式可以分为如下四种：

（1）DSRC（Dedicated Short-Range Communication）[16]是一个工作在5.9 GHz波段的短到中距离的无线通信方式，对于车载网络，DSRC可支持的车速最高可达120mph，通信范围是300m，[JP2]缺省数据速率是6 Mbps，目前已有大量研究采用DSRC来建立车-车之间，车体-路边设施之间的实时信息通信。应用这些通信可以减少拥堵，提高人身安全等等[17]。

（2）Cellular networks，包括2G和3G，2G系统可以支持9.6 kbps的通信速率，GPRS和EDGE用来提高通信速率。相比而言3G提供的数据传输速率要大得多，其中的地理位置是引入带宽变化的重要因素[18]。

（3）WiMAX/802.16e的目的是提供最后一里（last mile）的无线宽带数据传输，常可用于取代cable和xDSL。 WiMAX用来填补3G和WLAN之间的通讯鸿沟，可以提供数十Mbps的带宽，

（4）WiFi或WLAN也能支持宽带无线服务，802.11a/g提供54Mbps的传输带宽，支持的通信范围是38 m （室内）、140 m（室外）。 由于WiFi的普适部署，使得WLAN成为一种极具吸引力的无线宽带传输手段。 同时，开放的WiFi mesh网络也引发了广泛的兴趣与关注[19]。

3智能交通系统中的数据处理技术

智能交通系统的智能化就集中体现在对系统内各种数据的处理上，所以对数据的处理可以认为是智能交通系统的核心所在。数据处理的详情如下所示。

3.1时空数据的处理

智能交通系统处理的数据是一种伴有时空特征的典型数据，由于现今的GPS装置已经非常成熟且实现了平民价格，所以大量配备有定位装置的设备广泛应用至各行各业，如带有GPS设备的为数众多的出租车、公共汽车以及一般的民用车辆，加上无线通信的日益成熟更使得现在的智能交通系统中产生了海量可以使用的、带有时空位置的序列化数据，如何应用和处理这些数据就成为智能交通系统时下研究中的一项基本内容。 如文献[20]使用的就是人工智能中的无导师学习方法来处理车辆产生的位置数据，用以推导得出车辆的状态和动作，从而实现对交通事故的避免。 除了对时空序列数据进行处理以外，发现和利用数据的空间特征也是智能交通系统时空数据处理的一项新兴研究内容，文献[21]给出的正是这样一项分析道路网络交通流量状态宏观角度空间特征的方法，而文献[22-24]中的研究也是针对交通流量的时间和空间依赖性完成的，智能交通系统可以应用这些空间特征进行各个方面，诸如VANETs通信等方面的性能优化。

3.2数据的在线分析

智能交通系统的高度动态性使得系统会产生大量数据，并且许多数据会因为环境的动态变化而随时失效，这就使得对于数据的在线分析变为一个复杂的问题[25]，而文献[25]就使用一个简单的折价因子来为那些不断陈旧的历史信息建立数据模型。

3.3人工智能的数据处理

显而易知，智能交通系统中的数据处理必然要使用各类人工智能的最新技术。 近年来，人工智能中的一些新技术已经受到越来越多的智能交通研究者的推崇和青睐[26，27]。 例如，针对交通流量的预测和建模可以借助于人工神经网络、模糊推理系统以及一些聚类技术。 文献[25]中的风险评估就使用了一个经过修改的在线最近邻聚类算法，用以提取最有价值位置。 而使用模糊推理的原因则是由于交通系统的动态性和复杂性，并由此导致感知数据带有明显不确定性，因此就需要在推理时连带这些不确定性一同进行模糊推理。

4总结与展望

由上面的分析可以看出，移动感知已经逐渐成为智能交通系统环境感知的主体，而且这些感知节点往往是自身主动移动（即其移动是不可控制的）的节点，在增加了环境感知灵活程度，降低感知代价的同时，也使感知问题变得更加复杂。

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[关键词]无线门铃；避障；单片机；nRF24L01；超声波测距；

中图分类号：TP277 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2017）02-0112-02

第一章 绪论

1.1 课题研究背景及意义

随着科技的发展，尤其是云计算、物联网的出现，智能家居的概念在各大媒体上频繁出现，进入大众的视野。在我国，智能家居的概念在十余年前引入，并推向市场。随着社会的发展、经济水平的提高，人们对家居质量的追求也越来越高，要求家居舒适化、安全化、智能化，对智能家居系统的渴求也越来越强烈，对智能家居系统功能多样性，便利性及特殊用途的要求也越来越高。其中，门铃系统作为智能家居系统必不可少的一部分，其研究与发展的重要性不言而喻[1]。

2010年第六次全国人口普查显示，我国60岁以上人口占13.26%，比2000年上升2.93个百分点，我国老龄化进程逐步加快。目前，中国已经成为世界上老年人口最多的国家，也是人口老龄化发展速度最快的国家之一。据联合国统计，到本世纪中期，中国将有近5亿人口超过60岁，而这个数字将超过美国人口总数。中国养老行业是关系到每一个人切身利益的现实问题，也引起了全社会的广泛关注。中国也逐渐成为全球老龄产业市场潜力最大的国家之一。此外，在我国，无论是城市还是农村，普遍存在着夫妻双方都工作而由老人单独在家照顾小孩的现象。因此，针对老年人的智能家居产品设计将成为科技创新的热门方向之一。

1.2 论文研究的主要内容和创新点

针对无线智能门铃及门铃提醒系统与视听障碍老年人群的人C交互特点，本论文主要研究智能门铃的无线控制系统及手持设备化提醒系统的方案设计，针对视听障碍老年人群的人机交互方案设计，室内行走避障报警系统等方面。

（1）无线控制系统及手持设备化提醒系统的方案设计

无线控制系统是无线传输技术与单片机控制技术的结合，其将门上发送端接收到的按键信号转化为无线信号，通过特定的无线网络传送给门铃接收端，这就使得门铃系统脱离了各种线缆的羁绊，降低布线成本，也为加入智能家居无线组网提供基础。

门铃提醒系统手持设备是在无线控制系统的基础上，对门铃提醒系统采用锂电池供电，缩小系统尺寸，实现手持设备化。手持设备的可移动特点会大大提高整个门铃系统的灵活性和便利性。

（2）针对视听障碍老年人群的人机交互方案设计

传统门铃系统来客提醒一般形式为电子铃声，语音对话或视频监控，而视听障碍人群一般不便于接收此类信息。因此本研究中门铃系统在保留原有固定式提醒形式外，增加了可移动手持设备上的来客振动提醒形式，更加直观地将信息呈现给视听障碍人群，实现完美的人机交互。

（3）室内行走避障报警系统的实现

考虑到视听障碍老年人群在接收到来客提醒后前去开门的过程中，会遇到室内桌椅等各种障碍物，而这会影响老年人行走的便利性及安全性。因此，本研究汲取了目前极为热门的汽车自动驾驶的概念，在门铃提醒系统手持设备上集成了实时障碍检测及报警系统，通过与来客振动提醒不同的振动形式来提醒用户注意前方障碍。

第二章 系统的总体设计

2.1 系统硬件平台的设计

本系统硬件平台的设计如图2-1所示，整个门铃系统分为门铃发送端和手持接收端，两部分都以STC12C5A60S2单片机最小系统板为控制核心。其中门铃发送端搭载门铃按键和无线发送模块、蜂鸣器，供电系统可以是市电或电池；手持接收端搭载无线接收模块、接收确认按键、直流振动电机、蜂鸣器、TFT（Thin Film Transisitor）液晶显示屏、超声波测距模块、障碍报警距离调节按键组等，供电系统采用可充电锂电池。

2.2 系统软件模块的设计

本系统软件部分主要分为无线传输模块、超声波测距报警模块、人机交互界面模块等。

无线传输模块实现两个2.4G射频收发模块nRF24L01之间的数据传输功能；

超声波测距报警模块包括超声波测距模块HC-SR04的触发与接收，回馈数据的处理，障碍报警距离的调节；

人机交互界面模块包括门铃按键和应答按键的检测及与无线信号的转换，提醒系统振动功能的控制，测距显示以及液晶屏上其他友好性界面设计。

第三章 超声波测距障碍物报警系统实现

3.1 超声波测距模块HC-SR04介绍

HC-SR04超声波测距模块可提供2cm-400cm的非接触式距离感测功能，测距精度可达高达3mm；模块包括超声波发射器、接收器与控制电路。模块共有4个引脚，VCC供5V电源，GND接地，TRIG触发控制信号输入，ECHO回响信号输出。

超声波测距模块基本工作原理：

（1）采用I/O口TRIG触发测距，给最少10us的高电平信号；

（2）模块自动发送8个40KHz的方波，自动检测是否有信号返回；

（3）有信号返回时，通过I/O口ECHO输出一个高电平，高电平持续的时间就是超声波从发射到返回的时间。测量距离=（高电平时间*声速（340m/s））/2。

3.2 障碍物报警距离设置

为了适应身体健康状况不同的老年人以及不同的家居环境，本研究设计了障碍物报警距离的用户设置功能。设置功能硬件电路实现如图3-1所示，

系统通过Adjust_Key选择进入或者退出用户设置模式，若M入用户设置模式，则由left和right按键选择障碍物报警距离（cm）的百位、十位、个位，再由up和down按键对选中位数的数值进行增减操作。系统将障碍物报警距离初始值设为50cm，用户在此基础上进行操作。

总结与展望

针对现实生活中视听障碍老年人群应答门铃障碍及室内行走安全问题，本文结合单片机控制技术、短距离无线网络技术和超声波测距技术，设计并实现了一种手持无线智能避障门铃系统，打破传统门铃提醒系统空间局限性，增加对老年人的安全性，给人们的生活带来便利，系统还额外集成了广场舞一键召集功能，该功能由一个主机和多个从机组成，主从机关系可设置，主机由舞团团长或召集人担任，其他团员为从机。当主机发送召集信息后，从机接收信息并由团员确认，从机将确认信息发送回主机。当老人出门时，手持设备可开启避障功能，实现了视听障碍老年人群参加健身和社交活动的便捷性，保障了老年人的身心健康。

参考文献

[1] 陈小波.移动互联门铃的研究与开发.广东工业大学，2015.

[2] 姚远.基于SIP的智能远程可视门铃系统的设计与实现.华南理工大学，2015.

[3] 康晶.基于nRF24L01的人体信息监控系统研究.北京邮电大学，2011.

[4] 韦积慧.基于nRF24L01的无线网络设计与实现.吉林大学，2012.

篇6

关键词：物流网；智能交通；应用研究

中图分类号：F50 文献标识码：A

Abstract： This paper mainly introduces the meaning of the internet of things and the working principle of the system， and focus on logistics network technology in the practical application in the field of urban intelligent transportation way. At the same time， the internet of things technology is also successfully solves the traffic security， traffic fee， transportation and information collection of outstanding problems， for the establishment of the intelligent traffic management and service system provides powerful information support and assurance.

Key words： logistics network； intelligent transportation； application research

随着社会经济建设的高速发展，人们购买私家车的数量越来越多，由于城市规划和道路建设还不够完善，这就造成了城市的道路交通越来越拥堵、交通事故频繁发生、环境污染严重、能源消耗较高等诸多现象，为了缓解这些现象提出了基于物联网的城市智能交通系统的应用方案。

1 物联网介绍

1.1 物联网的基本内涵

物联网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。物联网是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、红外线感应器、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。也因此被称为继计算机、互联网之后世界信息产业发展的第三次浪潮。

1.2 物联网具有的特点

物联网的目的是实现物与物、物与人，所有的物品与网络的连接，方便识别、管理和控制。和传统的互联网相比，物联网有其鲜明的特征。

首先，它是各种感知技术的广泛应用。物联网上部署了海量的多种类型传感器，每个传感器都是一个信息源，不同类别的传感器所捕获的信息内容和信息格式不同。传感器获得的数据具有实时性，按一定的频率周期性的采集环境信息，不断更新数据。

其次，它是一种建立在互联网上的泛在网络。物联网技术的重要基础和核心仍旧是互联网，通过各种有线和无线网络与互联网融合，将物体的信息实时准确地传递出去。在物联网上的传感器定时采集的信息需要通过网络传输，由于其数量极其庞大，形成了海量信息，在传输过程中，为了保障数据的正确性和及时性，必须适应各种异构网络和协议。

再次，物联网不仅仅提供了传感器的连接，其本身也具有智能处理的能力，能够对物体实施智能控制。物联网将传感器和智能处理相结合，利用云计算、模式识别等各种智能技术，扩充其应用领域。从传感器获得的海量信息中分析、加工和处理出有意义的数据，以适应不同用户的不同需求，发现新的应用领域和应用模式。

1.3 物联网的工作原理

物联网是在计算机互联网的基础上，利用RFID、无线数据通信等技术，构造一个覆盖世界上万事万物的“Internet of Things”。在这个网络中，物品（商品）能够彼此进行“交流”，而无需人的干预。其实质是利用射频自动识别（RFID技术，通过计算机互联网实现物品（商品）的自动识别和信息的互联与共享。而RFID，正是能够让物品“开口说话”的一种技术。在“物联网”的构想中，RFID标签中存储着规范而具有互用性的信息，通过无线数据通信网络把它们自动采集到中央信息系统，实现物品（商品）的识别，进而通过开放性的计算机网络实现信息交换和共享，实现对物品的“透明”管理。

2 智能交通介绍

2.1 智能交通的涵义

所谓的智能交通系统是指将先进的信息技术、电子通讯技术、自动控制技术、计算机技术以及网络技术等有机地运用于整个交通运输管理体系而建立起的一种实时、准确、高效的交通运输综合管理和控制系统。它是由若干子系统所组成的，通过系统集成将道路、驾驶员和车辆有机地结合在一起，加强三者之间的联系。借助于系统的智能技术将各种交通方式的信息及道路状况进行登记、收集、分析，并通过远程通讯和信息技术，将这些信息实时提供给需要的人们，以增强行车安全，减少行车时间，并指导行车路线。同时管理人员通过采集车辆、驾驶员和道路的实时信息来提高其管理效率，以达到充分利用交通资源的目的。

2.2 智能交通的特点

智能交通系统具有以下两个特点：一是着眼于交通信息的广泛应用与服务，二是着眼于提高既有交通设施的运行效率。与一般技术系统相比，智能交通系统建设过程中的整体性要求更加严格。这种整体性体现在：（1）跨行业特点。智能交通系统建设涉及众多行业领域，是社会广泛参与的复杂巨型系统工程，从而造成复杂的行业间协调问题。（2）技术领域特点。智能交通系统综合了交通工程、信息工程、控制工程、通信技术、计算机技术等众多科学领域的成果，需要众多领域的技术人员共同协作。（3）政府、企业、科研单位及高等院校共同参与，恰当的角色定位和任务分担是系统有效展开的重要前提条件。（4）智能交通系统将主要由移动通信、宽带网、RFID、传感器、云计算等新一代信息技术作支撑，更符合人的应用需求，可信任程度提高并变得“无处不在”。

3 智能交通体系应用

作为物联网产业链中的重要组成部分，智能交通具有行业市场成熟度较高，行业传感技术成熟，政府扶持力度大的特点，在建设“数字城市”和“智慧城市”的口号中，智能交通系统在许多城市已经开始规模化应用，市场前景广阔，投资机会巨大，将成为未来几年物联网产业发展的重点领域。

3.1 高速公路电子收费系统（ETC）

ETC是目前世界上最先进的路桥收费方式。通过安装在车辆挡风玻璃上的车载器与在收费站ETC车道上的微波天线之间的微波专用短程通讯，利用计算机联网技术与银行进行后台结算处理，从而达到车辆通过路桥收费站不需停车而能交纳路桥费的目的，且所交纳的费用经过后台处理后清分给相关的收益业主。在现有的车道上安装电子不停车收费系统，可以使车道的通行能力提高3～5倍。

该系统的使用可大大提高公路的通行能力；公路收费走向电子化，可降低收费管理的成本，有利于提高车辆的营运效益；同时也可以大大降低收费口的噪声水平和废气排放。由于通行能力得到大幅度的提高，可以缩小收费站的规模，节约基建费用和管理费用。另外，不停车收费系统可以避免月票制度和人工收费的众多弱点，有效提高这些市政设施的资金回收能力。

3.2 交通信息服务系统（ATIS）

ATIS是建立在完善的信息网络基础上的。交通参与者通过装备在道路上、车上、换乘站上、停车场上以及气象中心的传感器和传输设备，向交通信息中心提供各地的实时交通信息；ATIS得到这些信息并通过处理后，实时向交通参与者提供道路交通信息、公共交通信息、换乘信息、交通气象信息、停车场信息以及与出行相关的其他信息；出行者根据这些信息确定自己的出行方式、选择路线。更进一步，当车上装备了自动定位和导航系统时，该系统可以帮助驾驶员自动选择行驶路线。

该系统的应用大大提高道路网通行能力、设施效率与有效调控交通需求；提高交通安全水平，降低事故、避免事故、减轻事故损害程度和减轻堵塞；降低汽车运输环境影响。

3.3 公共交通系统（APTS）

APTS的主要目的是采用各种智能技术促进公共运输业的发展，使公交系统实现安全便捷、经济、运量大的目标。如通过个人计算机、闭路电视等向公众就出行方式和事件、路线及车次选择等提供咨询，在公交车站通过显示器向候车者提供车辆的实时运行信息。

该系统在公交车辆管理中心的应用，可以根据车辆的实时状态合理安排发车、收车等计划，提高工作效率和服务质量。

3.4 紧急救援系统（EMS）

EMS是一个特殊的系统，它的基础是ATIS、ATMS和有关的救援机构及设施，通过ATIS和ATMS将交通监控中心与职业的救援机构联成有机的整体，为道路使用者提供车辆故障现场紧急处置、拖车、现场救护、排除事故车辆等服务。具体包括：（1）车主可通过电话、短信、翼卡车联网三种方式了解车辆具置和行驶轨迹等信息；（2）车辆失盗处理：此系统可对被盗车辆进行远程断油锁电操作并追踪车辆位置；（3）车辆故障处理：接通救援专线，协助救援机构展开援助工作；（4）交通意外处理：此系统会在10秒钟后自动发出求救信号，通知救援机构进行救援。

3.5 车辆控制系统（AVCS）

目前还处于研究测试阶段，从当前发展看，可以分为两个层次：一是车辆辅助安全驾驶系统，该系统有以下几个部分：车载传感器（微波雷达、激光雷达、摄像机、其他形式的传感器）、车载计算机和控制执行机构等，行使中的车辆通过车载的传感器测定出与前车、周围车辆以及与道路设施的距离和其他情况，车载计算机进行处理，对驾驶员提出警告，在紧急情况下强制车辆制动。二是自动驾驶系统，装备了这种系统的汽车成为智能汽车，它在行使中可以做到自动导向，自动检测和回避障碍物，在智能公路上，能够在较高的速度下自动保持与前车的距离。必须指出的是，智能汽车在智能公路上才能发挥出全部功能，如果在普通公路上使用，它仅仅是一辆装备了辅助安全驾驶系统的汽车。

3.6 交通管理系统（ATMS）

ATMS有一部分与ATIS共用信息采集、处理和传输系统，但是ATMS主要是给交通管理者使用的，用于检测控制和管理公路交通，在道路、车辆和驾驶员之间提供通讯联系。它将对道路系统中的交通状况、交通事故、气象状况和交通环境进行实时的监视，依靠先进的车辆检测技术和计算机信息处理技术，获得有关交通状况的信息，并根据收集到的信息对交通进行控制，如信号灯、诱导信息、道路管制、事故处理与救援等。该系统的广泛应用有利于为出行者指示下游道路的交通状况，让出行者选择合适的行驶道路，既为出行者提供了出行诱导服务，同时调节了交通流的分配，改善交通状况。

总之：随着社会经济的飞速发展，物联网应用于智能交通已成为星火燎原之势。基于物联网的智能交通将使交通基础设施发挥最大的效能。随着政府的大力扶持与技术和标准的成熟，智能交通物联网会是物联网发展的重要领域，将朝着大规模网络化、集成化和面向服务化发展，成为智慧城市的重要组成部分。

参考文献：

[1] 杨铁军. 智能技术在交通物联网中的应用和探讨[J]. 吉林交通科技，2011（4）：54-56.

[2] 张莉莉，史鹏飞，陈剑. 物联网在智能交通中的应用研究[J]. 应用技术，2010（25）：179.

[3] 苏绍玉. 浅议我国智能交通的发展动向[J]. 黑龙江交通科技，2011（9）：25-26.

篇7

关键词：物联网技术；智能公交；调度系统

前言：随着社会经济文化的不断进步发展与人民物质生活水平的日益提高，城市化进程不断加快，由此而产生的城市交通拥堵问题成为当下急需解决的重要问题。在科学技术迅猛发展的信息化网络时代中，为解决城市交通拥堵的现状以及方便广大人民群众日常的出行情况，产生了物联网技术下的智能公交调度系统，基于物联网技术的智能公交调度系统能够根据先进的物联网技术，将公交车、公交站点以及乘客之间的信息进行有效的共享，从而为智能公交调度系统提供较为全面的信息，由此可见本文对基于物联网技术的智能公交调度优化研究具有现实意义。

一、物联网技术的内涵

物联网技术的发展核心和基础仍主要是以互联网技术为主，物联网技术是在互联网技术发展基础之上，逐渐形成的延伸性和扩张性的一种新型网络技术，物联网技术的客户端能够通过延伸和扩张的特点，实现物品与物品之间的信息交换和相互之间的通讯。其具体的内涵是通过红外线网络感应器、全球定位系统、红外线激光扫描仪器等诸多信息传感器设备，通过先进的技术，将相关物品之间与互联网进行有效的连接，并实现相互之间的信息交换和通讯，由此通过物联网技术实现智能化的信息识别、系统追踪以及监控管理的网络技术。

二、物联网技术下的智能公交调度系统

（一）物联网技术下智能公交调度的运输层

物联网技术下的智能公交调度系统主要包含三层结构，首先是物联网技术下智能公交调度的运输层。物联网技术下的智能公交调度运输层是完成公交调度中心与公交调度感知层获取信息并传输的主要手段，能够有效完成运输层和感知层的互联功能。智能公交系统通过物联网技术，采用无线传感网络，将通过物联网所采集到的相关数据信息转达到智能公交调度系统中心，同时在公交调度系统中心的控制协调系统下，将公交调度系统的运输层与感知层的信息进行转换和共享，从而使各公交都能够获取相应的信息。物联网技术下智能公交调度的运输层能够通过对物联网技术的应用，获取相关的公交车、公交站点以及乘客的相应信息，从而使智能公交在资源共享的前提下，支配好各公交的流程走向，从而在一定程度上为城市交通减轻压力，促进广大人民群众的出行方便[1]。

（二）物联网技术下智能公交调度的感知层

物联网技术下智能公交调度的感知层也是物联网技术下的智能公交调度系统的结构。智能公交调度的感知层位于物联网技术层次结构中的最底层，信息感知层能够通过对物联网技术的应用，实现对物理世界包括智能公交的智能信息感知识别、对相应有价值的信息进行采集和处理以及对资源共享进行有效控制等。智能公交调度系统的信息感知层主要作用是对公交车量、公交站点以及公交乘客相关信息的采集。本文主要对公交车辆信息检测和乘客信息监测进行分析。一方面在公交车辆信息监测过程中，智能公交调度系统将采用射频识别技术，将智能公交依次嵌入射频识别技术的标签中，在各个公交站点处安装相应的阅读器，由此当智能公交车经过站点时，公交车辆的信息便会通过阅读器被识别，同时通过全球定位系统能够对智能公交车辆实施跟踪[2]。

另一方面在乘客信息检车过程中，关于公交乘客的信息检车主要是根据公交车站点，对其中上下车的公交乘客进行统计，在此过程中，可以在乘客公交卡中嵌入射频识别标签，同时与公交车内的射频识别系统进行统一，但射频识别技术的在乘客公交卡中的应用尚不成熟，主要是由于在部分中小城市中，无法满足人手一张公交卡，因此对于相关公交乘客信息的采集尚未成熟。另外，通过对智能公交车中实施红外线检测技术，即在公交车的后门两侧安装红外线智能感应装置，装置时需要根据人身高不同的特点进行适当的装置，通过在公交车后门安置红外线检测技术，能够有效提高公交乘客计数的准确性。

（三）物联网技术下智能公交调度的应用层

物联网技术下智能公交调度的应用层是物联网技术下的智能公交调度系统的第三层结构。互联网技术下的智能公交应用层主要是将智能公交调度的运输层和感知层所得到并传递的各种信息，通过物联网技术进行科学护理的筛选、分类以及分析，并根据分析后的结果对相应的数据和信息作出具体的处理。智能公交调度系统在调度过程中，通过建立静态调度模型，能够对物联网技术下的智能公交调度实现日常工作中的调度工作，同时也能够通过智能公交调度的运输层和感知层所传递的信息，对相应的功能进行反馈，并呈现到各个公交站点的显示牌上，为公交乘客提供相对及时、实时和准确的公交到站信息，以便提高智能公交车的利用率，同时也对广大人民群众的出行创造较为方便的途径[3]。

三、粒子群优化算法下的智能公交调度系统

粒子群优化算法是一种全局式的优化算法，该算法能够有效解决物联网技术下公交调度系统中较为复杂的优化问题。粒子群优化算法的主要特点是其运算的结构较为简单、预算过程中的速度较快，同时需要进行调整的粒子群参数较少，在物联网技术下的智能公交调度系统中运用粒子群优化算法，主要是借助量子特征和量子空间中，粒子没有明确的轨迹，从而能够对整个智能公交调度系统空间通过搜索寻找较为优化的解决方案。针对物联网技术下的公交调度情况，粒子群优化算法以智能公交乘客数据为参考，在具有考虑约束条件的基础上对相应的目标变量进行求解，能够有效的探索出物联网技术下的智能公交调度系统的最优解决方案。

结语：在科学技术迅猛发展的信息化网络时代下，基于物联网技术的智能公交调度系统以其独特的优势，能够将公交车、公交站点以及乘客之间的信息进行有效共享的优点，逐渐广泛应用于公交调度系统中，并日渐占有十分重要的地位。本文主要从物联网技术下之智能公交调度的运输层、物联网技术下智能公交调度的感知层、物联网技术下智能公交调度的应用层等方面对物联网技术下的智能公交调度系统进行分析，同时对粒子群优化算法下的智能公交调度系统进行研究，并具有实际参考价值。

参考文献：

[1]温馨，曾培勇，张全.基于QPSO算法的智能公交调度优化研究[J].现代计算机（专业版），2015，04（26）：7-10.

篇8

【关键词】智能交通 物联网 车辆通信网络 V2V

中图分类号： TP391.9 文献标志码：A

引言

随着城市现代化的快速发展，汽车拥有量的急剧猛增，公路规划建设的不配套，加之交通管理手段的滞后，“城市交通拥堵”问题，无疑是现代城市管理的一大难题。物联网技术是一个跨学科的专业领域，将大量来自完全不同专业领域的技术综合到一起[1]。智能交通与物联网的融合将是今后智能交通的发展趋势。随着智能交通系统的发展，车辆通信网络已经成为该领域的热门网络通信技术，有着广泛的发展前景，路由协议是车辆通信网络中关键的环节之一。

1 移动自组网中――Ad Hoc网络简介

1.1 Ad Hoc网络的基本特点

通过移动IP协议，用户可以在移动的情况下依然保持网络的连接，这种网络的运行要基于预先架设好的网络设施，在全球覆盖范围内采用外地价格昂贵，并且外地经常会有信号衰减和干扰而无法使用[2]。为了减少外地的数量而保持网络的覆盖范围，以及不能依赖预先架设的网络设施的场合仍然能实现临时快速自动组网，Ad Hoc网络（简称MANET）应运而生。

一个MANET网络由一组移动主机组成，这些主机不需要依赖已建立好的基础设施，进行集中控制就可以进行通信。一般利用天线就可以建立主机之间的无线链路从而完成通信。考虑到无线电波的能量限制和频道利用率等情况，一台移动主机不能只以单一跳数的形式直接和其他移动主机进行通信。在这种情况下，必须采用多跳的通信方式[3]。MANET中的每一台移动主机就相当于一台路由器。

1.2 Ad Hoc网络的特点

由于使用无线通信技术，Ad Hoc网络具有无线通信系统的链路质量低、节点通信距离有限、带宽受限制等特点，所以也具有带宽优化、传输质量增强和能量控制等问题。Ad Hoc网络与传统的蜂窝移动通信系统不同，是一种无中心的网络，要求其中的节点通过运行分布式算法来协调它们的行为，如信道接入、路由等。由于使用多跳的通信方式，Ad Hoc网络也面临新问题，如网络配置情况广播、发现和维护路由等[4]。

车辆通信网络是传统的移动自组织网络（MANET）在交通道路上的应用，是一种特殊的移动自组织网络。车辆通信网络作为智能交通系统（Intelligent Transportation System，ITS）的重要组成部分，已经得到学术界和工业界越来越多的重视。其最重要的特点是能进行车与车之间（vehicle-to-vehicle，V2V）和车与路之间（Vehicle-to-Infrastructure，V2I）的信息交换，从而达到车辆与车辆之间、车辆与路边的基础设施之间的实时通信，利用这些信息来提高道路交通的安全与管理效率[5]。

2 车辆通信网络的路由技术

在单跳网络中不存在路由问题，当数据跨过几个节点传输数据时，必须使用路由协议功能[6]。路由是网络层的功能，它为分组传输指定源节点到目的节点的路径。针对移动自组网已经开发出多种基于不同策略的路由协议，将移动自组网分为以下四种两两相对的类型：（1）预选型和随选型；（2）平面型和层次型；（3）GPS辅助型和非GPS辅助型；（4）单路径型和多路径型[7]。本文根据不同的路由策略主要讨论预选型和随选型路由协议。

2.1 预选型路由协议

预选型路由协议也称为主动型路由协议或前应式路由协议。预选型路由协议是表驱动的，需要在每一个节点维护一个或多个路由表。每个节点定期向网络广播拓扑信息，维护路由表的最新路由信息，采用不同数量和内容的路由表和不同的广播策略，形成不同的路由协议：DSDV、WRP、FSR和OLSR等。

2.2 随选型路由协议

随选型路由协议也称为反应式路由协议、按需路由协议、是专门针对移动自组网提出的。随选型路由协议并不事先生成路由，仅在源节点需要时才生成路由。分为路由发现和路由维护两个阶段。该路由协议有：AODV、DSR、TORA和SSA等。

（1）AODV（Ad Hoc On Demand Distance Vector）是采用基于距离矢量算法的一种路由协议，AODV中两个重要协议过程：路由发现和路由维护。在自组网中当一个节点发送数据包给一个目的节点时，采用路由发现过程来动态决定这条路径。AODV的重要特点是每个节点都维持一个基于时间的每一个路由表项利用率的状态信息；AODV通过扩展环方法控制在路由发现规程中RREQ的泛洪式发送。

（2）DSR允许网络节点动态发现经过多条路径的路由，重要的特点是利用了源路由。DSR不使用周期性的路由广播消息，有效减少网络带宽的开销，该协议的所有操作都是按需的，与AODV相似，DSR协议也包含路由发现和路由维护两个重要协议过程。DSR的路由发现过程是一个寻找从源节点到目的节点之间的源路由的过程。

3 车辆通信网络的建模与仿真

利用 OPNET Modeler 仿真平台，建立一个由 9个车辆节点组成的车间通信网络模型。车辆通信网络路由协议的仿真分析比较如下。

（1）图1显示的是两种协议的吞吐量的比较，从图中可以看出AODV协议的吞吐量高于DSR协议。因为AODV协议实现了DSR和DSDV协议的组合，因此与采用源路由的DSR协议相比，AODV协议提高了网络带宽的利用率，在吞吐量特性方面要优于DSR。

（2）图2显示DSR协议的负载明显小于AODV协议，这是由于DSR协议路由负载主要是RREP与RERR分组，用来建立多条到目的节点路由。DSR协议使用了缓存技术和混杂接受方式侦听路由请求分组，从而最大程度地降低了路由负载。而AODV协议路由负载主要是RREQ分组。

（3）图3显示在丢包率方面，开始AODV比DSR的丢包率小，随着仿真时间的变化，AODV和DSR都是稳定维持在一个小的范围内，DSR协议的性能始终保持在一个比较稳定的范围内，而AODV则随着仿真时间的增加而出现明显的增大。

从以上仿真结果分析可以看出，对于车间通信V2V网络，AODV 路由协议在吞吐量、路由负载、丢包率等性能上都比DSR路由协议更适合实际网络的通信要求。

结语

文章建立了智能交通系统多跳场景V2V的无线数据通信场景，使用OPNET Modeler软件进行建模和仿真，对V2V场景的无线网络的总体性能进行了评估。但是，用OPNET Modeler软件来仿真车辆通信网络是理想状况，与实际车辆仿真还是有差距的，未来的研究应该向实地实验发展。

参考文献

[1]邹力.物联网与智能交通[M].北京：电子工业出版社，2012.

[2]吴娇蓉，辛飞飞.交通系统仿真及应用[M].上海：同济大学出版社，2012.

[3]刘宴涛，，秦娜.无线自组网移动性建模技术[M].北京：电子工业出版社，2012.

[4]陈敏.OPNET 网络仿真[M].北京：清华大学出版，2004.3.

[5]曹秀英，耿嘉，沈平.无线局域网安全系统[M].北京：电子工业出版社，2004.3.

篇9

关键词：普适计算；现代远程教育；互动性

作者简介：王小妮（1977-），女，山东威海人，北京信息科技大学理学院，讲师；（北京100192）北京科技大学经济管理学院博士研究生；郝媛（1983-），女，蒙族，内蒙古包头人，北京科技大学经济管理学院博士研究生。（北京100083）

基金项目：本文系“北京市教委科技发展计划面上项目”（项目编号：KM201110772018）的研究成果。

中图分类号：G434     文献标识码：A     文章编号：1007-0079（2012）06-0113-02

当今世界，科学技术突飞猛进，人们对教育的需求日益增加。现代远程教育作为一种新的教育模式，是提高全民族科学文化素质，促进教育思想、内容和方法改革，推动教育现代化，满足社会日益增长的终身学习需求的重要手段。

远程教育是指使用电视及互联网等传播媒体将课程传送给课堂外的一处或多处学生的教学模式。现代远程教育则是指通过音频、视频以及实时和非实时的计算机技术把课程传送到课堂外的教育。它突破了时空的界线，对于业余进修者可以随时随地上课，不需要到特定地点上课。

现代远程教育一般是通过有专职技术人员在场，负责切换主讲人讲课和看PPT的视频界面。有的摄像机只能录制固定区域范围内影像，主讲人在讲课时，只能坐在固定位置以便视频的录制。也有的摄像机可以自动捕捉主讲人的面孔，当主讲人移动时，镜头可以通过转动，继续录制主讲人的影像。但这样的系统是不允许现场有其他人员走动的，一般有其他人员走动，摄像机就有可能跟踪了其他人员踪迹，进行了错误的录制。

针对上面提到的现代远程教育遇到的弊端，物联网技术就可以很好的解决此类问题。物联网（The Internet of Things）即“物物互联”，是近年来出现的一种新型计算模式，建立在嵌入式系统、无线传感器网络、分布式计算、通信网络、移动计算等技术的飞速发展和日益成熟的基础上，将各种物体充分联接，通过无线网络将采集到的实时动态信息传送到中央服务处理中心，进行汇总、分析、处理、显示和控制[1]。

物联网技术的引入，主讲人就可以不用端坐在电脑旁，只通过鼠标、键盘与学生交流，他可以自由的在教室走动，可以通过手势和语言与现场以及场外的学生交流，远程教育和现场教育融为一体，远程学生可以无障碍的学习课堂内容，听教师讲解，看教师板书、手势动作及通过在PPT等课件上的标注或幻灯等多种多媒体手段教课方式。利用物联网计算方式设计的远程教育平台可以作为精品课程及网上教学的网络教学平台及远程教育平台。

一、物联网计算架构

物联网计算提供了经由网络，使用各种各样的物联网计算设备，访问后台数据、应用和服务的功能。无论使用何种物联网计算设备，用户将能轻易访问信息，得到服务。物联网计算降低了设备使用的复杂性，帮助提高在外办公人员的效率和人们的日常生活水平。实现物联网计算的目标需要以下一些关键技术：场景识别、资源组织、人机接口、设备无关性技术、设备自适应技术等。

物联网计算包括：

（1）物联网计算设备：各种移动设备或嵌入式设备，如PDA、汽车导航系统、智能卡、智能手机、POS销售机等。

（2）传感设备及其互联：适合普适计算的新型网络、传感、设备、终端等，及其互联互通问题，包括位置、温度、压力、生化等传感器和传感器网络的自组织、低能耗、通信等支撑技术；嵌入式、便携式、可穿戴、专用化等新型用户终端设备和交互设备，设备间的信息互换方式和标准化[2]。

（3）物联网计算的软件技术：在操作系统和中间件上支持在异构动态多样的计算环境中有效完成用户任务的支撑技术，包括软件平台的体系结构、构建模式、开发与编程模式等；资源和服务的发现、重组，运行现场的重构，安全保障。

（4）物联网计算应用：智能空间如智能家庭、智能汽车、智能交通、智能会议室等；老年人智能家居，及其它物联网计算应用系统。

马希荣等人在文献[3]中提出，计算机在某种程度上是可以对人的情感进行定性和定量分析的，通过传感器监控，使用计算机技术处理和传回。图1设计了基于情感捕捉的物联网智能化教学系统的系统架构[4]。

二、物联网计算技术在现代远程教育领域的应用

在该系统中，主要从计算智能和分布式传感器系统着手研究，将物联网计算和远程教育相结合，建立物联网远程学习系统。物联网的引入使得物理教学环境的每个物件都具有连通性、技术性、智能性、嵌入性的特性，可以随时捕捉、分析教师和学生信息，并进行反馈，提供一个物联网智能化的教学系统。

1.教学过程实时记录

在物联网智能化教学系统中，教师的操作包括调用课件、在电子黑板上作注释、与远方的学生交流等。系统能根据对教师动作的理解，在不同的场景下向远方的学生转发相应的视频镜头或电子黑板内容，并自动记录上课的内容。此外该系统通过脸部表情捕捉，如听课专注情况、眉头舒展情况、眼睛跟随情况等，可以了解学生当时的学习状态，实时将课堂教学效果进行反馈，教师可以根据相关信息调节教学进程。

2.教材联网

在教材中加入RFID标签，这样使教材就置身物联网，具有物联网中连通性、技术性、智能性、嵌入性的特性。通过教室里安装的RFID 阅读器，可以将教材信息显示在显示屏上或远程传送到远方学生的电脑显示屏上[5]。在学习过程中，学生可以实时看到教材显示信息，并且可以随时查看关联信息，如果出现疑问，也可以通过物联网无线传感器系统将问题反馈到网络教学平台。此平台将自动把问题的答案显示在电子屏幕上，老师也可以随时查看相关问题并解答。

3.实训系统教学

通过物联网可以方便地把远端的景象带到课堂里，尤其是学生平时上课由于安全性或时间、经费等条件限制接触不到的一些实战演练：如海洋生物专业或农业相关专业，通过物联网中的传感器系统可以将海洋生物或农作物的生长过程录制下来或实时传送到课堂里，进行生动教学。通过这种实训系统，学生犹如身临其境的学习，打破了传统教学的局限性，通过各种实验环境的虚拟或演示，加速学生对相关知识的理解。

4.调节上课环境

通过光线传感器可以自动调节窗帘高度及教室内照明系统亮度和计算机屏幕及教室显示屏幕的亮度。通过温度及湿度传感器可以自动调节教室内温湿度，使学生能在一个舒服的环境里更好地学习。

物联网计算技术从人机系统对无处不在计算开展了工作，着重研究人和计算机一起工作的方式和技术，从人机系统的层次研究人机交互，将嵌入式及传感器领域所学到的知识应用到实践中。

物联网智能化教学系统设计的目标：（1）利用传感网络，捕捉视频镜头；（2）通过网络显示黑板及教材内容，并自动记录上课内容；（3）与远方学生交流。

物联网智能化教学系统方式灵活，可以在课后通过远程教育网络对课堂教授的没有理解的地方重新学习。可以通过BBS和老师同学进行交流，学习时间也比较自由。通过物联网计算的引入，使远程教育更直观：（1）将物联网计算与远程教育相结合，实时再现课堂内容；（2）对物联网计算技术的研究，实现远程教育交互空间；（3）充分利用传感器网络，逐步建立“传感器+网络”的教学模式。

三、应用效果

使用物联网计算技术的现代远程教育系统能根据对教师动作的理解，在不同的场景下自动向远方的学生转发相应的视频镜头或电子黑板内容，并自动记录上课的内容。通过现代远程教育，教师可以将事先编制好的文字教材或多媒体计算机辅助教材给学生，学生利用文字教材或多媒体教材进行自学；调用课件、在电子黑板上作注释、与远方的学生交流；可以对布置的作业进行一些有益的提示；学生在发现问题后可以及时向老师提出，老师对学生提出的问题迅速给予指导。能随时检查学生的学习进程和效果，可以随时将编好的测试题发给学生，让学生直接在“试卷”上答题，然后发送给老师，老师收到后可以直接在学生的“试卷”上批改，然后将批改过的“试卷”发还给学生。

在考核实验操作能力时，物联网智能化教学系统更能体现它的优势。因为大多实验班级的学生数量比较多，如20个学生，如果要学生分别将整个实验从头至尾做完，一个一个演示给老师看，1个实验2个课时，需要40个课时，即需要超过1个星期的时间来考核这些学生。所以传统的实验考核很难对学生的实际动手操作过程进行监控，大多是通过学生提交实验结果、实验报告及答辩的形式进行。考核结果不能全面、准确地反映教学的实际效果。而进入物联网智能化教学系统后，学生的操作通过物联网进行跟踪，物联网对学生的每一步操作都能实时反馈到终端，老师可以很容易看到学生操作过程，从而使考核结果更准确有效。

四、结束语

物联网计算是计算机技术应用的新的发展，是计算机技术应用到了生活的所有方面，成为生活的一部分。将物联网计算技术应用到现在远程教育领域，提高远程教育质量，调动学生学习的积极性，加深学生对学习内容的感性认识和理解，成为新一代的远程教育系统。

参考文献：

[1]朱近之.智慧的云计算:物联网的平台[M].北京:电子工业出版社,2011.

[2]赵海.普适计算:计算混沌形式[M].沈阳:东北大学出版社,2005.

[3]马希荣,王志良.远程教育中和谐人机情感交互模型的研究[J].计算机科学,2005,(9):182-194.

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目前，物联网的发展非常迅速，它把新一代IT技术充分运用在各行各业之中，即通过各种传感设备（如RFID、WFN、全球定位系统和激光扫描器等技术）来实时采集任何需要监控、连接、互动的物体或过程，按约定的协议，把任何物品与互联网整合起来，实现物与物、人与物的信息交互，以实现智能化识别、定位、跟踪、监控和管理的一种网络。为加快物联网发展，培育和壮大新一代信息技术产业，物联网被列为《国家中长期科学与技术发展规划(2006-2020 年)》和“新一代宽带移动无线通信网”重大专项中的重点研究领域，工业和信息化部也制定了《物联网“十二五”发展规划》，各级部门也相继出台物联网发展相关战略规划。各地高校积极申办物联网相关专业，全国物联网相关机构也积极开展物联网研讨交流会议，国家教育部成立了物联网及相关专业教学指导小组，全国各地物联网研发企业如雨后春笋般涌现，为物联网的发展奠定了扎实的产业基础。2010年《政府工作报告》，正式将“加快物联网的研发应用”纳入重点产业振兴计划。目前，我国物联网在安防、电力、交通、物流、医疗、环保等领域已经得到应用，且应用模式正日趋成熟。从应用层面来看，中国物联网产业在公众业务领域以及平安家居、电力安全、公共安全、智能交通、环保等诸多行业的市场规模均将超过百亿元甚至达到千亿元。

2 黑龙江省适合高职物联网应用技术专业人才需求与就业岗位

《物联网“十二五”发展规划》中提出，重点发展与物联网感知功能密切相关的制造业，支持与物联网通信功能紧密相关的制造、运营等产业，着力培育物联网服务业，重点支持物联网在工业、农业、流通业、交通、电力、环保、公共安全、医疗卫生、智能家居等领域的应用示范。在传感器、核心芯片、传感节点、操作系统、数据库软件、中间件、应用软件、嵌入式软件、系统集成、传感器网关及信息通信网、信息服务、智能控制等各领域打造一批品牌企业。黑龙江省将针对智能农业、乳业、煤矿、林业、石油等龙江优势领域规划引导示范应用项目建设，重点推进煤矿安全生产物联网、森林防火应用物联网、乳品安全应用物联网等，以此为试点，探索应用领域不断向广度扩展的途径，以此为牵动，促进相应制造业的跟进发展。争取五年内，引进和培养一批技术技能型、复合技能型和知识技能型物联网工程师，初步满足黑龙江省物联网产业化发展需求，力争五年内，在智能城市、智能生活、智能产业、智能环境监控、智能暖气供热等试点示范领域内实施示范应用工程。我国是一个农业大国，但不是农业强国，农业强国战略的关键首先在于农业的信息化来促进农业的现代化，智能农业的各类专业人才在现代农业十二五当中的缺口1000万人以上。充分发挥黑龙江作为全国最大的绿色食品加工基地、无公害农产品生产大省和粮食总产量居全国第二位的农业优势地位，发展农业物联网应用，打造龙江优质优价的绿色生态农业品牌。

发展黑龙江省物联网战略新兴产业，人才是关键，应具有传感器技术、无线通信模块应用与网络技术、维护和销售、RFID相关设备的应用、操作管理和维护智能终端设备的应用、应用软件开发、维护和销售、智能农业等物联网应用技术专业的高技能职业人才。这为高职物联网应用技术专业学生提供了更多的就业岗位。

3 黑龙江高职物联网应用技术专业设置

3.1 物联网应用技术专业人才培养目标

根据黑龙江省物联网应用技术专业人才需求和高职人才培养目标，培养能够掌握物联网的相关理论、方法和技能，了解物联网主要技术标准，RFID 技术、嵌入式系统、无线和有线系统技术、无线通信组网技术等，具有物联网应用方案简单设计能力。具有较强的通信技术、传感信息处理技术和互联网技术的实践应用能力，具有较强的物联网岗位操作能力，具有良好服务意识与职业道德的系统集成技术员，能够从事石油和煤炭安全智能环境监测、绿色智能农业、智能交通、智能物流、智能家居等工程施工、安装、调试、维护等工作能力，具有自主学习、自我发展、对物联网的应用不断创新的能力，具备良好的团队合作精神的高级技术应用型人才，能够适应不断变化的未来物联网发展的需求。

3.2 物联网应用技术专业课程体系

以物联网专业人才的培养目标为导向，根据物联网的技术体系框架。“物联网”产业的技术支撑体系主要分为三个层次：感知层、网络层和应用层。感知层是物联网的底层基础，包括了RFID、二维码、智能卡、传感器等等数据采集和感知技术；网络层是“物联网”互联互通关键，包括无线传感网络，WiFi自组网、远程控制、机器间通信（M2M）的移动通讯网络等通信技术；应用层是具体应用的系统集成技术，包括数据融合、数据挖掘、商业智能、GIS、工业监控、云计算平台、中间件等软件技术。依据物联网的技术体系框架，下面列出了高职物联网应用技术专业课程设置的初步建议，算是抛砖引玉，其主干课程： C#语言程序设计、 数据库应用、CAD工程制图、物联网技术概论、局域网组建与管理、微机组成与接口技术。核心课程： 传感器网络技术、智能控制技术、无线传感网络、物联网安全技术、射频识别技术、管理信息系统、物联网软件、物联网软件、标准与中间件技术、RFID系统安装与调试、专业综合课程设计等组成。另外配合专业综合课程设计（包括RFID系统设计实践、基于Web的数据库设计实践、无线传感器网络设计实践、小型物联网综合设计与实现），在第五学期的教学周内，根据社会需要学习适应性强、覆盖面宽的专业课及专业选修课，开设小型物联网综合设计实践，要求学生利用IEEE802.15.4标准和ZigBee协议，将无线传感器网络和RFID技术结合起来组建简单的物联网并实现相关应用，具体包括：智能物流管理系统、智能环境监测（比如温室大棚的温度湿度管理，智能家居的应用），完成设计报告。根据学生的完成情况和设计报告进行考核。

目前黑龙江从事物联网行业的专业人才极为稀缺。毕业生能够在信息、物流等部门从事物联网相关领域的运行维护与管理工作，在智能农业、智能交通、智能物流、环境保护、智能环境监测、智能家居、智能暖气供热、石油和煤炭安全、公共安全、政府工作、远程医疗等多个领域中的工作。为了更好地适应市场经济对高等职业教育发展的需要，培养出物联网方向的职业高技能型人才，加快推进物联网在东北地区的应用与发展，以更好地服务于地方经济建设和社会发展，为黑龙江省高职院校将形成自己的“职业教育特色”，走集团化、专业基地化、基地产业化的办学理念，并结合职业教育自身发展规律，为立足于服务市场培养新型的、复合式高技能的物联网人才。

参考文献

[1]　陈海滢,刘昭等.物联网应用启示录——行业分析与案例实践.机械工业出版社,2011.5.

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关键词 物联网；教育装备；资源库

中图分类号：G48 文献标识码：B 文章编号：1671-489X(2012)22-0004-02

1 物联网的定义及特征

众所周知，“物联网”这一名词来源于麻省理工学院的AutoID Lab，也就是麻省理工自动识别实验室。最早提出“物联网”也就是“Internet of Things”这一名词的是作为AutoID Lab奠基人之一的Kevin Ashton。

随着计算机应用技术及其相关学科的发展，物联网的概念也在不断地被发展和扩充。目前，大家普遍认为物联网指的是将各种信息传感设备，如射频识别（Radio Frequency Identification，RFID）设备、各种传感装置、全球定位系统、激光扫描器等装置与互联网结合起来而形成的一个巨大网络。其目的是搭建这样一个可以连接一切事物的网络，实现范围内全部信息技术的升华，织就未来互联网的整体平台，其中网络可以无处不在，各种网络可以自我发展、扩展其疆界实现互通互联，应用间将不但可以具有高级别的互操作性，而且可以实现最大程度上的自我处理、自主决策、自动完成能力。物联网中非常重要的技术包括射频识别技术、传感技术、智能处理以及纳米技术。

物联网的4个主要特征分别为连通性、技术性、智能性和嵌入性。连通性是指人与物、人与人、物与物之间可以随时、随地进行信息交换和通讯；技术性是指物联网是技术变革的产物，其发展依赖于众多技术的支持；智能性是指物联网具有智能化的感知性，使得物物之间以智能化方式关联起来；嵌入性表现在物联网提供的网络服务全面嵌入人们的日常工作与生活中。

2 物联网的体系结构

物联网通过传感器、射频识别技术等方式获取信息，然后通过无线网络、互联网、移动通信网等各种通信网络传递交互，从而感知世界。因此，从技术上讲，物联网的体系结构可以分为感知层、网络层和应用层三层。

感知层就是采集所有物体信息的一个过程，由数据采集子层、短距离通信技术和协同信息处理子层组成。数据采集子层通过各种类型的传感器获取物理世界中发生的物理事件和数据信息，如各种物理量、标识、音视频多媒体数据。物联网的数据采集涉及传感器、RFID、多媒体信息采集、二维码和实时定位等技术。短距离通信技术和协同信息处理子层将采集到的数据在局部范围内进行协同处理，以提高信息的精度，降低信息冗余度，并通过具有自组织能力的短距离传感网接入广域承载网络。

网络层将来自感知层的各类信息通过基础承载网络传输到应用层，包括移动通信网、互联网、卫星网、广电网、行业专网及形成的融合网络等。根据应用需求，可作为透传的网络层，也可升级以满足未来不同内容传输的要求。经过10余年的快速发展，移动通信、互联网等技术已比较成熟，在物联网的早期阶段基本能够满足物联网中数据传输的需要。

应用层为各类业务提供统一的信息资源支撑，通过建立、实时更新可重复使用的信息资源库和应用服务资源库，使得各类业务服务根据用户的需求随需组合，使得物联网的应用系统对于业务的适应能力明显提高。该层提升了对应用系统资源的重用度，为快速构建新的物联网应用奠定基础，满足在物联网环境中复杂多变的网络资源应用需求和服务。

3 物联网的国内外发展现状

美国非常重视物联网的战略地位。在美国国家情报委员会发表的《2025对美国利益潜在影响的关键技术》报告中，将物联网列为6种关键技术之一。2009年2月17日，奥巴马总统签署生效的《2009年美国恢复与再投资法案》中提出，在同物联网技术直接相关的智能电网、卫生医疗信息技术应用和教育信息技术等领域进行大量投资。

2009年6月，欧盟委员会向欧盟议会、理事会、欧洲经济和社会委员会及地区委员会递交了《欧盟物联网行动计划》，以确保欧洲在构建物联网的过程中起主导作用。欧盟在物联网应用方面主要涉及药品、食品、能源等方面。

2009年7月，日本政府提出“I-Japan战略2015”，强化了物联网在交通、医疗、食品、教育和环境监测等领域的应用。

韩国政府于2009年10月通过了《物联网基础设施构建基本规划》，将物联网市场确定为新增长动力，确定了构建物联网基础设施、发展物联网服务、研发物联网技术、营造物联网扩散环境等4大领域、12项详细课题。

中国科学研究院早在1999年就启动了物联网核心技术——传感器网络方面的研究，在智能传感器、网络通信技术、微型传感器、传感器终端机等方面取得重大进展，目前已拥有从材料、技术、器件、系统到网络的完整产业链。在世界物联网领域，中国与德国、美国、韩国一起，成为国际标准制定的主导国之一。总理在2010年政府工作报告中明确提出要加快发展物联网建设。当前，我国把物联网产业的发展提升到国家发展的战略高度，各地政府纷纷启动城市安全、智能交通、水质监测、食品安全等“感知城市”示范工程，以及IBM“智慧的地球”系列解决方案。

4 物联网在教育装备中的应用模式

教育装备主要指各级各类学校及教育机构用于教育教学、行政管理和后勤服务的硬件设备、软件资源、图书及学生用品。物联网能改变教育装备的应用环境，促进教育全面电子化、信息化、智能化，尤其在校园安全、仪器设备配置、教务管理等方面有极大的应用空间。物联网在教育装备中的应用模式有以下几种

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关键词：物联网；学科知识；融合；“云智能盆‘载’”；学习方式；创新人才

中图分类号：G633.67 文献标志码：A 文章编号：1008-3561（2016）29-0070-02

“基于物联网应用的创新实践课程”是徐州市第三中学承担的2015年江苏省前瞻性教学改革建设项目。该项目是以物联网的应用为载体，创新实践活动情境，实现学习方式的转变，培养创新人才机制的前瞻性教改课程。其中，如何促进物联网与学科知识的深度融合，是项目需要解决的核心问题之一。基于课程的视角，结合物联网的特征、物联网涉及的学科知识、物联网应用的教育意义等对“物联网与中学学科知识融合的路径”进行探讨。

一、为何选取物联网应用作为课程媒介

时至今日，“互联网+”已经成为影响当今社会发展的强大因素，“互联网+教育”必将成为推动教育改革发展的关键因素。就像美国著名未来学家阿尔温・托夫勒说的：“谁掌握了信息，控制了网络，谁就拥有整个世界。” 由于多媒体具有集成性、可控性、交互性、信息非线性化和信息空间立体化的特点，必将对传统教学“工业化”模式产生极大冲击，带来学习方式的转变、教学时空的拓展、教学内容的生动化和教学形态的变化，从而导致教学价值观、知识观、师生观、实践观等都随之而重新构建。

在这样的背景下，作为中学教育工作者，如何让“互联网走进中学生的世界”，用互联网再造教育？我们选择了“物联网的应用”这一方向，设想通过运用物联网解决“实际问题”的“创意制作”活动过程，促进物联网知识与学科知识的深度融合，从而转变学生的学习方式。物联网技术是互联网技术的新发展，是基于互联网技术的技术，其核心理念就是将人、物、网相互联结。南京邮电大学校长、博士生导师杨震教授说，世界上的万事万物，小到手表、钥匙，大到汽车、楼房，只要嵌入一个微型感应芯片，把它变得智能化，这个物体就可以“自动开口说话”。再借助无线网络技术，人们就可以和物体进行“对话”，物体和物体之间也能“交流”，这就是物联网。“如果物联网再搭上互联网这个桥梁，在世界任何一个地方，我们都可以即时获取万事万物的信息。可以这么说，物联网加上互联网等于智慧地球。”

为什么选择物联网应用作为本课程的媒介呢？从物联网的定义来看：物联网是一种通过射频识别、红外感应器、全球定位系统、激光扫描器等信息传感设备，按照约定的协议，把任何物品与互联网连接起来，进行信息交换和通讯，以实现智能化识别、定位、跟踪、监控和管理的一种网络。这也告诉人们，物联网并不是单纯的一项技术，其应用的过程还会涉及到物理、化学、生物、地理、艺术等许多其他学科的知识，并能创新教育情境，从而产生巨大的教育力量。如图1所示。

正因为解决具体的问题既需要物联网知识，又需要其他学科知识，所以，物联网应用就成为营造促进知识融合的新学习情境的媒介。

二、物联网应用与学科知识的融合

“基于物联网应用的创新实践课程”是以问题解决为前提，借助物联网应用营造学习情境，实现物联网知识与学科知识融合的课程。那么，这种课程真的能够促进学科知识与物联网知识的深度融合吗？下面结合实际案例，剖析一个由学生社团制作的物联网项目，探讨如下：2015年7月15日-18日，在第十三届全国中小学信息技术创新与实践活动中，徐州市第三中学选送的作品“云智能盆‘载’”夺得了“物联网创新设计”赛团体组全国一等奖第一名的好成绩。三名学生获得NOC的最高奖项――第十三届中小学NOC活动全国决赛恩欧希教育信息化发明创新奖。“云智能盆‘载’”作品是由三位学生相互协作共同研制的，在“云智能盆‘载’”的创意、制作过程中，三位学生各展所长，既有分工又有合作，采取了典型的合作学习范式；他们常常为解决一个问题而苦思冥想、查阅资料、修改方案，许多时候还需要翻阅教科书、上网搜集信息、向学科教师咨询技术性知识、物联网知识、学科知识，等等。这是典型的自主学习和探究性学习方式的体现。在研制的过程中，他们自觉地将物联网知识和其他学科知识相融合，用在作品创作上，并产生了新的认识。如表1所示。

创意制作物联网作品的过程，不仅需要用到许多学科知识，如果指导教师抓住其中关键的知识，并及时地加以引导，那么还能深化学生对这一部分知识的理解。比如，教师发现学生在制作“云智能盆‘载’”时，多次咨询“流速与压差关系及其控制”的问题，就为他们做了一次专门的“压强与流速关系”的讲座，从而加深了学生对这一部分物理知识的理解。

三、物联网作品制作过程的教育意义

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关键词：机电学院虚拟仿真；智能建筑工程系统；“互联网+”；共享化智能建筑教育

1相关工作

1.1问题描述

(1)基于学院智能建筑工程系统“互联网+”共享化智能建筑教育运行虚拟软件网络、虚拟集成硬件网络建设相对薄弱。针对重庆机电职业技术学院学院智能建筑工程系统“互联网+”共享化智能建筑教育的运行，需要一定的虚拟软件网络和虚拟集成硬件网络支持,虚拟软件网络是学院智能建筑工程系统“互联网+”共享化智能建筑教育相关的虚拟软件网络开发,虚拟集成硬件网络是指学院智能建筑工程系统“互联网+”共享化智能建筑教育所需的硬件部件、各类设备硬件的综合。(2)基于教育主体缺乏相应的网络知识和积极主动利用网络的自觉性。而重庆机电职业技术学院学院智能建筑工程系统“互联网+”共享化智能建筑教育的主体包括学院党政干部，共青团干部，智能建筑理论课，哲学社会科学课教师，辅导员，班主任。针对学院智能建筑工程系统“互联网+”共享化智能建筑教育主体的素质落后新型感知网络技术的发展。(3)基于智能建筑工程系统主体对虚拟网络各种载体传递的不良信息缺乏辨别能力。由于网络具有开放性的特点,不同的思想意识，价值观念，思维方式都可以在网络中传播,作为智能建筑工程系统主体中的创新高职学生正处世界观、人生观、价值观、心理逐渐成熟转变阶段,同时预测非线性系统复杂的网络化智能建筑教育信息融合等导致职业学生的道德感的削弱甚至丧失。

1.2系统描述

(1)基于学院智能建筑工程系统虚拟集成硬件网络和虚拟软件网络建设重庆机电职业技术学院学院智能建筑工程系统“互联网+”共享化智能建筑教育的发展，需要投入大量的资金来购买虚拟集成硬件网络设备,而随着机电学院虚拟仿真网络共享教育教学技术的发展,虚拟集成硬件网络设备的更新速度越来越快,利用机电学院虚拟仿真网络共享教育教学可以不必频繁淘汰虚拟集成硬件网络设备,利用多层结构网络虚拟计算各种大数据处理功能的“与头罩焊接窑0M10x2用得螺栓装配M10x用20得螺栓装配0M10x2用得螺栓装配0M10x2用得螺装配栓0M10x2用得螺栓装配”模式,这将大大降低购买这些虚拟集成硬件网络所需要的成本,降低教育教学器及所需基础设施的升级和维护费用、人工管理等费用。(2)基于学院智能建筑工程系统“互联网+”共享化智能建筑教育资源建设基于重庆机电职业技术学院的学院智能建筑工程系统“互联网+”共享化智能建筑教育资源分布欠缺、智能建筑工程系统“互联网+”共享低、重复智能建筑工程系统“互联网+”共享投入、智能建筑工程系统“互联网+”共享数据更新慢、缺乏智能建筑工程系统“互联网+”共享融合等多种问题。利用机电学院虚拟仿真网络共享教育教学,共同构建重庆机电职业技术学院学院智能建筑工程系统“互联网+”共享化智能建筑教育资源共享空间,并分享各重庆机电职业技术学院的优质教学资源和新型教学方式,形成统一的教学资源群结构模式。(3)基于学院智能建筑工程系统“互联网+”共享化智能建筑教育的平台针对机电学院虚拟仿真网络共享教育教学的利用和发展,将给重庆机电职业技术学院学院智能建筑工程系统“互联网+”共享化智能建筑教育工作开辟新的途径。利用机电学院虚拟仿真网络共享教育教学优化搭建虚拟智能建筑教育教学和虚拟政治教育教学场景等仿真教学3D视角,将静态的政治教育方式与文本等抽象地转化为网络感知结构化平台教育,同时给机电学院每个年级的学生提供一种高素质的智能建筑工程系统“互联网+”共享化智能建筑教育教育平台。(4)基于高职学生自主学习与创新意识针对机电学院虚拟仿真网络共享教育教学对三种教学仿真视角(即学院物流3D教学视角、群体机械工艺仿真学习视角、学生个人自主学习视角)和三种教学系统{即教学信息动态感知识别系统、教师指导智能多媒体网络化控制系统、学生自主创新学习系统}的构建。只要有可以接入社交网络的WEB浏览器,学生和老师可以通过机电学院虚拟仿真网络共享教育教学提供的教育教学,在不需要掌握复杂的虚拟软件网络操作情况下,自主选择学习内容、选择学习合作者,随意构建出个性化的学习视角,更好地利用便利的沟通渠道与老师或其他学者进行交流,这样不仅可以提高学习效率、培养学生的创新能力。

2机电学院虚拟仿真网络共享教育教学创新探索

2.1建筑工程系统“互联网+”共享化智能建筑教育领域的思想意识

机电学院虚拟仿真网络共享教育教学是新生网络化事物,人们接受新事物总是需要一个过程。而重庆机电职业技术学院师生在接触机电学院虚拟仿真网络共享教育教学时,由于对于机电学院虚拟仿真网络共享教育教学的发展没有做好思想准备工作。基于重庆机电职业技术学院党政领导应高度重视学院智能建筑工程系统“互联网+”共享化智能建筑教育的建设,将机电学院虚拟仿真网络共享教育教学与学院智能建筑工程系统“互联网+”共享化智能建筑教育工作紧密的结合起来,培养使用机电学院虚拟仿真网络共享教育教学的意识,这即是机电学院虚拟仿真网络共享教育教学时代进行新世纪当代高职学生学院智能建筑工程系统“互联网+”共享化智能建筑教育的关键,也是学院教学管理的重要组成部分。

2.2创新智能建筑工程系统“互联网+”共享化智能建筑教育的方法

针对机电学院虚拟仿真网络共享教育教学应用于学院智能建筑工程系统“互联网+”共享化智能建筑教育中的应用必然会带来教学视角和教学方法的变革,只有转变教育理念,不断对教学平台进行创新,才能更有效地推动学院智能建筑工程系统“互联网+”共享化智能建筑教育工作的发展。在机电学院虚拟仿真网络共享教育教学视角下学院智能建筑工程系统“互联网+”共享化智能建筑教育的教学平台会发生一些变化,学生会更加主动地构建和追求知识,教师则应该在这一过程中做好学习过程的组织指导者、资源配置的管理者和咨询协调者的工作,这一变化将有助于师生之间的平等交流和沟通。

3结束语

针对本论文研究能够很好的优化机电学院虚拟仿真网络共享教育教学飞速发展优化重庆机电职业技术学院学院智能建筑工程系统“互联网+”共享化智能建筑教育岗位教师的综合素质和综合能力,建立机电学院高素质的学院智能建筑工程系统“互联网+”共享化智能建筑教育岗位教师要与时俱进,增大网络服务意识,不断加强自身学习发展。

参考文献

［1］张建.虚拟仿真网络共享教育教学概念和影响力解析［J］.电信网技术,2013,(1):15-18.

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关键词：物联网；探讨；发展研究

随着时代的发展和应用传感器技术，现代网络技术和人工智能技术被称为信息产业的第三次的创新的网络技术，为了控制和使用未来的网络和信息资源，以及促进科学技术的发展各国政府都高度为振兴经济，并建立一个国际化的关键战略高度重视下一代的技术规划，并尝试的东西竞争优势。世界各地都在关注的事情可以衬托视科技作为互联网革命和经济大潮的一年。

在我们的教育领域，网络技术的使用促进学校的管理和教学变得更加智能化和人性化，为了建设一个自主探究的学习的环境，提高教学质量的广阔的应用前景。怎样有效的利用网络的技术，促进校园智慧，数字化校园的发展，这是一个非常重要的事情进行实践和研究。

一、物联网的功能与概念。物联网的实际应用其实可以追溯到1990年施乐公司的网络可乐贩卖机，但是呢，物联网的概念是在互联网在1995年第一次看到，在“未来之路”的书中，由于当时的技术和硬件的限制，所以没有引起人们的广泛的注意。1998年，麻省理工学院技术美国麻省理工学院提出的EPC系统当时被称作“物联网”的概念。1999年，麻省理工学院Auto-ID中心首先提出的概念，同年的“物联网”，中国的院院士科学已经启动了传感网的研究。在2005年世界首脑会议信息社会，国际电信联盟的“ITU互联网报告2005年物联网”的重新定义和提出概念的“物联网”。IBM CEO彭明盛在2009年首次提出的概念的“智慧地球”。物联网建设并已正式晋升为美国的国家战略，通过国际社会的重视，事情正在考虑。

物联网逐渐的吸引了越来越多的人们的关注，但是涉及到物联网技术的定义，常见的问题仍然没有明确的，统一的。在物联网的时代，人类在信息与通信世界将获得一种新的沟通维度，通过在各种各样的商品嵌入短距离的移动收发器，在任何的时候，连接人与人交流的任何地方延长至人和的事情。使用各种可用的达到上述目的的装置整体感知层感知动态实时采集，如二维码，RFID标签，蓝牙，传感器和其他的设备获取对象的信息，它们可以是像是人的感官系统可收集数据和即时识别。所以，我们必须加强开发和设计的全面而灵活的看法，同时考虑到设备成本低和灵巧。

可靠的传输层，也被称为网络层。它是信息的整合通过各种网络，传递准确出可靠的感知方式。它们包括无线接入，支持移动，有线接入和其他技术支持的需求状况，并设计适当的高性能通信网络基础上的传播目标。物联网技术，形成了强大的信息处理系统，通过传感，测量，无处不在的接入和互联互通等，活动反映现实生活的对象到虚拟空间，并智能地收集和分析所提供的信息服务的可视化数据的能力。

二、从学校的环境和资源，教学活动中逐步实现了数字化。物联网技术使中国联通的对象之间，智能地实现信息的采集，传输和分析，改变了人们的生活，工作，学习。它也将推动校园智慧的建设和发展。物联网技术为校园的智慧提供了一个互动，开放，智能，协同的综合信息服务平台，使学生和教师充分感知到教学的资源，以便有效的获取的学习，收集信息，管理，教学和生活服务的智慧，将学校打感知，服务，环保，安全，稳定的智能化校园。

在校园网络应用的智慧来实现互联互通校园实物，充分的认识到校园环境，获取最新的汇总信息和数据，以便发现问题和分析对象，并反馈相关信息的实时控制。可视化的校园环境能为校园管理提供服务，其中教师和学生可以轻松完成身份证件和考勤管理，可以通过内部的学校的人的看法安装了科学化，人性化，智能化，校园为基础的网络环境，促进学校管理运动，光，声，温度传感器，用于教学环境和安全监控系统，可视化，连接到网络，智能控制，充分实现智慧教学和学校环境的安全管理。随着多媒体技术和网络技术的发展，人们可以通过互联网更加广泛的教学资源和学习教材的获取，而是缺乏真正的虚拟学习环境可以触摸的性质。

三、物联网在智慧校园中的应用学习环境主要是指声，光，温度，空气等条件的自然环境，对教学有一定的影响，网络技术课堂的智能控制和环境感知的应用，将会创造更加适宜的学习条件为学生。在一定区域内，安装好位移感测或声音，从而能够实现光源的智能控制装置。智慧校园的特色之一是节能，物联网技术可以用于管理和监控校园能源的智慧。能量的对象是物理世界一起交流，建立能源管理专家系统，该系统将实现能源消费的科学管理，在校园里。每个人的校园安全，社会各界和家长有个人都有着密切的关系。为了创建校园平安，以网络技术的优势，构建智能安全系统，包括安全系统和智能校园智能交通管理系统。这样更加有利于加强校园的安全管理。

四、结束语。把物联网校园作为基础的智慧，实现了可视化的学校管理，以人性化，智能化和科学化，的特点。与此同时，智慧校园建设，教学环境的智慧课堂可以延伸到真实的场景中去，使社会与学校，自然，再加上一个直观的学习对象，理论和建筑实践之间作为一个桥梁，培养学生的科研能力和科学素养具有重要意义的推动。（作者单位：白城师范学院计算机科学学院）

参考文献：