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隨著城市經濟的迅猛發展,作為重要垂直運輸工具的電梯已經廣泛應用于住宅樓、辦公樓、商場、地鐵等場所,是人們日常出行的重要交通運輸工具,因此也和人們的關系日益密切。人們不僅希望電梯能夠提供舒適、便捷的享受,更要求它能給予人們安全、可靠的保證。但是電梯事故時有發生,不斷觸動著人們敏感的神經,傷者的痛、死者的血警示著人們和社會,迫切需要我們更多地關注電梯安全,關心生命健康,切實讓我們的城市更和諧、更安全。
目前,上海擁有在役電梯總量已達14萬余臺,成為世界上電梯最多的城市。浦東新區現有在役電梯3.8萬余臺, 2007—2011年110聯動接警統計,電梯故障困人報警就高達1219次。由于電梯涉及城市公共安全、涉及民生,任何電梯故障引起的事故,公眾和新聞媒體都會高度關注,政府相關管理部門也會高度重視。韓正市長在今年的政府報告中明確了:“強化高層電梯運行”作為深入推進城市運行安全和生產安全的45項重點工作之一,并指出“進一步完善應急預案體系,提高應急處置能力 ” 。國家質監總局和上海市質監局歷來都將電梯的安全監管技術與應用研究列入質檢公益性行業科研專項主題研究之一。同時,國家質監總局領導也明確要求“積極探索現場監管方式的改革創新,強化現場安全監察。在工作環節上,要突出抓好動態監管,定期檢驗;在工作手段上,要積極采用現代信息技術,實現電子政務,加快建設安全監察信息網絡,對特種設備安全狀態實現動態跟蹤監督”。特別是《市質監局2012—2013年科技項目立項指南》將特種設備領域電梯、起重機械在線監測、故障報警、診斷和檢測方法的研究列入其中。
因此,如何對電梯實施有效的監控,及時處置電梯突發事件,確保電梯安全運行,已成為各級特種設備監察部門急需解決的重要課題。很多電梯事故案例表明,電梯一旦發生故障,有關方面若能第一時間獲得預警信息,第一時間進行應急處置,將能真正做到快速預警與高速處置一體化,將能大大提高電梯事故防范能力,最大限度地降低和減少電梯傷亡事故率。
從我國自身經濟發展的需求來看,對電梯設備施行預警應急管理,從宏觀上進行系統改造、更新已勢在必行;美國、德國、日本在此領域與我國同步,各有長短。從國內技術條件、研發力量來看,我們完全有能力建立不受網內設備數量級限制、地域限制,完全有能力研制更高、更新、符合管理模式的系統控件。我國必須加快建設和完善特種設備動態安全管理體系,超越國外同類項目管理水平,制定相應的管理新模式。從當前對電梯設備進行宏觀管理的角度分析,目前國內外還沒有符合多重管理需求的系統方案來滿足我國龐大的電梯市場。電梯突發事件預警應急管理及相關技術支持系統的研究工作尚處于起步階段,相關技術標準尚未制定。
已有的遠程監控產品部分是有線狀態,其最大的局限性是:網內設備受數量級限制(目前最多理論上可運行200多臺)、受小區地域限制,附加設備和破路敷設管線費用昂貴,對電梯本身系統要求也高。部分的無線產品其總體架構設計存在較大的局限性,有些僅起到類似“黑匣子”功能;有些僅能服務于某一品牌的電梯,無法解決適用寬泛的接口問題;有些僅局限于產品的單一功能上,未能從宏觀管理角度及技術經濟發展趨勢出發, 無法應對電梯突發事件引發的安全救援保障等一系列系統難題。
我們應從大都市大市場和普及應用電梯預警與應急管理綜合保障管理角度出發,運用科學技術加強“基于物聯網技術電梯安全監控示范工程應用研究”,提出適合國情的解決方案,來滿足公共安全的需求。
本示范工程的實施可產生較好的經濟、社會效益,主要體現在如下方面:經濟效益主要體現在:
1、減少電梯事故導致的人員傷亡,降低因此帶來的經濟損失;
2、電梯物聯網系統的工程實施方便,無須敷設管道,節約了因敷設管線而增加的材料成本、勞動力成本;
3、可有效降低政府部門在電梯使用過程進行安全監管的財政投入和人力投入等行政成本,落實使用單位和維護保養單位的主體責任。
對電梯使用單位:在關人故障發生的第一時間得到報警,縮短故障響應時間和處理時間,保障乘客生命和財產安全。實時掌握電梯運行狀態、歷史故障、維保記錄,提升電梯管理效率。
對電梯維保單位:實現維保工作過程管理,提供管理手段。提升服務附加值,增強企業競爭優勢。
對電梯監管部門:實現電梯信息化管理,提供全局管理統一管理方案。提升對電梯的監管手段和監管力度,縮短故障響應時間,提升應急救援能力。提高電梯安全運行,保障人民生命和財產安全,促進社會和諧。
特別是本示范工程的成功實施和推廣應用,會產生顯著的社會效益,一方面可有效促進公共安全的改進和強化,為我國的經濟建設、社會的和諧發展和人民的幸福生活創造安全可靠的公共環境;另一方面可有效地消除電梯傷害事故給公眾和社會帶來的負面影響。
在分析比較目前現有的電梯監控終端技術特點的基礎上,擬采用滿足無線物聯網的電梯安全監控終端來進行電梯主要故障的安全監測和數據傳輸;研究電梯主要部件的故障模式與表征,確定與安全相關的重點故障并進行安全監控,將電梯監控終端與物聯網絡進行技術集成,研發相應的軟件管理系統平臺,實現對監控數據的傳輸、存儲、查詢、統計分析與生成報表功能,從而實現基于電梯物聯網的安全管理目標和分級應急響應。
本示范工程的技術指標:
①監控終端工作電壓范圍:9-36v
②監控終端工作溫度范圍:0-50℃
③監控終端備用電源持續時間: 1.2h(6v)
④電梯物聯網數據傳輸速度:115200bit/s
⑤數據接口兼容RS232、RS485、RS422、CAN總線等
⑥短信報警同時群發16條
⑦語音報警信息:雙向通訊
⑧電梯物聯網系統容量:10萬臺。
圖1是本示范工程的工作原理圖
當電梯發生沖頂、沉底、停電、關人、停機、卡門、墜落等嚴重故障時,物聯終端將采集到傳感器的數據。物聯終端系統馬上做出反應,自動播放安撫音,穩定被困人員情緒,同時通過無線網絡(比如CDMA GPRS)傳輸到互聯網上。再由互聯網傳輸到電梯運行管理平臺(終端狀態監控)。管理平臺也馬上做出反應 通過互聯網和無線網絡實現手機報警。也能 讓使用單位 維保單位 監察部門從互聯網上得到報警信息。
我們開展《基于物聯網技術電梯安全監控示范工程應用研究》,旨在創新一種電梯安全管理模式和技術管理手段,利用物聯網技術對電梯安全運行狀況施行實時動態跟蹤監控,提高安全服務效率,加強電梯事故預警與應急救援技術能力,從而提高對突發公共事件快速反應和應急處置能力,為政府強化電梯安全監管和確保城市公共安全運行提供強有力的技術支撐。
參考文獻:
[1]孔曉波.物聯網概念和演進路徑.電信工程技術與標準化, 2009年12期
關鍵字:安全;監理;信息;工程;物聯網
隨著物聯網技術的發展,物聯網技術在信息工程安全監理中得到了廣泛的應用。與此同時,物聯網的安全問題也日益引起有關專家的重視。因為物聯網場景中的實體都有一定的計算、反映與執行能力,因此若物聯網技術使用不當會影響到國家、社會與個人信息的安全性。
信息工程安全監理的物聯網架構
信息工程安全監理是指信息化工程項目建設過程中有關信息安全的監理行為。我國的信息工程安全監理體系是以IT市場為基礎的。通過物聯網技術將信息工程所出現的安全問題正確地傳遞給甲方,處理甲方與信息工程承建方的分歧。其主要工作是對出現的信息安全問題做出原因分析,以利于解決問題。采用物聯網技術來管理,最終目的是將信息安全問題消滅在萌芽之中。信息工程安全監理的物聯網架構分為四個體系,即信息工程安全監理體系、物聯網體系架構、中間體系與安全監理的物聯網平臺。信息工程安全監理的物聯網架構是根據信息化安全監理所涉及的領域多、監測范圍廣、操作不能間隔的特點,采用物聯網技術以對信息化工程建設過程中出現的信息安全問題來監理。信息化工程安全監理中需要監測操作者的安全、監測各類操作場景的安全、監測特殊產品的安全、監控人員聚集的地方、監控關鍵部位以及事故應急處理時對操作者、場景、物品的信息管理等。
物聯網技術
物聯網技術是使信息工程安全監理達到網絡化的關鍵。物聯網與計算機網絡有著密切的聯系,通過正規的射頻識別技術、物品編碼技術、無線通信技術等,來完善電子產品代碼,做到對單件產品在全球范圍內進行核查。信息工程實施過程中的所有設備通過物聯網技術配備一個EPC標簽,利用無線射頻技術,與信息工程有關的信息經由無線射頻技術在網絡中傳播,這樣一來監理只需按照食品上的EPC標簽,就能夠查到此食品在整個過程的相關信息,由此能夠對食品加工的全部經過進行監控,便于發現其不安全因素。通過給該系統應用RFID、數據采集、移動計算技術及數據庫設計等技術,實現了對在信息工程安全監理中借助移動計算技術、數據采集技術、數據庫設計技術來進行數據分析,這些技術對數據的監測能夠起到補充和校核的作用。經調查得知,采用神經網絡方法對信息工程安全監理系統進行識別是很十分有效的,并且訓練速度快。在識別之前,先用仿真實驗生成神經網絡的原始樣本,再按照信息工程的實際情況輸入神經網絡,同時制定適合的網絡結構,經由樣本學習產生可數據識別的神經網絡模型,然后就可進行安全監理數據的識別。
物聯網技術信息交互安全監理
隨著物聯網技術應用領域的不斷增加,感知網絡面對的信息逐漸多元化,已經涵蓋制造業、軍工等較多領域。其在應用中產生的信息安全問題則需要我們及時進行處理。因為網絡資源方面的限制,在確定安全監理方案時需考慮其特殊性,以做到使安全監理方案能有效地利用網絡資源。目前,有的學者已考慮在安全監理方案中應用數據融合技術、加密技術等,以增加物聯網技術的安全性。應用數據加密時,要注意分析網絡節點的存儲性。密鑰管理是數據加密應用技術的重點,其負責著有關密鑰的一系列活動,包括更新與保管等任務。在制定適合的應用方案的前提下,我們可按照無線感知技術體系、節點要求以及安全監理規定,確定密鑰管理有效措施。
例如應用分散處理措施,即先形成密鑰池,將各個節點做為密鑰環,完成網絡系統的組建之后,成立含有密鑰環的安全通道。為進一步發揮物聯網技術在信息工程安全監理中的作用,可改進技術方案。增加節點公鑰個數,以防止網絡受到攻擊,進而確保信息安全,利于安全監控。此外,可選擇適合的路由,科學應對節點,以使信息數據的輸送更加的及時準確。無線感知技術體系具有節點對等以及多跳傳輸的特點,如果破壞方進行設置惡意節點,便可能篡改路由,產生黑洞以及被病毒感染等問題。所以,信息工程安全監理需按照無線感知計算機體系特征以及物聯網技術要求,分析已經確定的安全路由應用協議,以避免網絡不良攻擊的負作用,增強物聯網技術的安全能力。
數據融合是物聯網技術的核心手段,如果其中節點受到破壞,便有可能出現融合節點不能分辨正常信息以及惡意數據的現象。為此,物聯網數據融合時需分析信息安全應用問題。可制定適合的融合管理辦法,加強數據信息的驗證措施,使用戶在節點受到破壞的情況下,仍能分辨出正常信息以及惡意數據。同時,應完善物聯網信息存儲機制,通過可信定位使節點獲取正確位置信息,以避免不準確定位產生的不好影響,進而提高物聯網感知信息安全水平,有利于信息工程安全監理。
結語
綜上所述,基于物聯網的信息工程安全監理主要分為4部分,即信息工程安全監理體系、物聯網體系、中間體系、安全監理的物聯網平臺。在進行信息工程安全監理時,以安全監理規范為依據,以物聯網技術為保障,對整個信息工程過程進行資金、質量、進度管理及合同、信息監理,以使信息安全。通過物聯網技術,革新了以往的神經網絡,提升了網絡的運行效率,從而進一步強化了信息工程安全監理,能更好地監控資金、進度與質量,減少信息安全隱患,確保信息工程項目順利實施。
參考文獻:
[1]李向紅、孫宏遠.基于物聯網的信息安全監理模型研究[J].北京工商大學學報.20l1(05)
[2]劉源志、趙德康.信息化工程監理[M].北京:中國電力出版社.2009.
[3]高克,周宏剴.物聯網在信息工程質量監理中的應用[J].微型機與應用.2011(07).
關鍵詞:物聯網工程;知識體系;課程體系
作者簡介:朱金秀(1972-),女,江蘇常州人,河海大學計算機與信息學院(常州),副教授;韓光潔(1972-),男,黑龍江伊春人,河海大學計算機與信息學院(常州),副教授。(江蘇常州213022)
基金項目:本文系國家“物聯網工程”特色專業建設項目、江蘇省高等教育學會“十二五”高等教育科學研究規劃課題“‘卓越計劃’課堂有效教學方法”(KT2011174)的研究成果。
中圖分類號:G642.0 文獻標識碼:A 文章編號:1007-0079(2012)16-0067-02
物聯網(Internet of things,IOT)的概念是在1999年提出的,根據2005年國際電信聯盟(ITU)的定義,[1]物聯網主要解決物到物(Thing to Thing,T2T)、人到物(Human to Thing,H2T)、人到人(Human to Human,H2H)之間的互聯。這一高度交叉的新興前沿領域在國際上備受關注,美國IBM公司基于物聯網提出“智慧的地球”概念;中國科學院早在物聯網概念誕生之初就啟動了傳感網研究。2009年,無錫物聯網產業研究院成立,總理考察時提出“感知中國”的概念。2010 年3 月9 日教育部網站發出通知:我國擬針對互聯網、綠色經濟、低碳經濟、環保技術、生物醫藥等國家決定大力發展的重要戰略性新興產業,在高校本科教育階段設立相關專業。這其中就包括增設物聯網專業,以期為重要戰略性新興產業——物聯網相關產業培養高素質人才。
自2010年7月教育部批準30余所高校院系建設物聯網工程專業以來,中國電子學會物聯網專家委員會、教育部電子信息與電氣學科教學指導委員會、教育部高等學校計算機科學與技術教學指導委員會一直高度關注物聯網及相關專業建設。全國高校物聯網及相關專業教學指導小組組織高校在物聯網專業的知識體系、課程體系、工程實踐和人才培養等方面進行了一系列的探索,國內高校也根據自身的情況對物聯網工程專業的課程體系進行了探索。[2-4]2010年7月,河海大學(以下簡稱“我校”)成為首批獲批物聯網工程專業的30所大學之一;2011年3月,我校物聯網工程專業成為第七批國家特色專業。物聯網目前屬于新興產業,中國高校剛剛開始開設物聯網工程專業,沒有成熟的經驗可以借鑒。筆者近年來致力于物聯網工程專業建設,分析物聯網工程專業的知識體系及核心知識領域,力求歸納物聯網工程專業建設的專業共性基礎,并結合我校特色,構建了物聯網工程專業的課程體系,以期為兄弟高校物聯網相關專業課程規劃拋磚引玉。
一、物聯網的技術體系分析
在業界,物聯網大致被公認為有三個層次,[1,5-7]底層是用來感知數據的感知層,第二層是數據傳輸的網絡層,最上面則是內容應用層。
感知層包括傳感器等數據采集設備,包括數據接入到網關之前傳感器網絡。感知層是物聯網發展和應用的基礎,RFID技術、傳感和控制技術、短距離無線通訊技術是感知層涉及的主要技術。
網絡層將建立在現有的移動通訊網和互聯網基礎上,其主要功能是直接通過現有的互聯網或移動通信網(如GSM、TD-SCDMA)、無線接入網(WiMAX)、無線局域網(Wi-Fi)、衛星網等基礎網絡設施,對來自感知層的信息進行接入和傳輸。網絡層中的感知數據管理與處理技術是實現以數據為中心的物聯網的核心技術。感知數據管理與處理技術包括傳感網數據的存儲、查詢、分析、挖掘、理解以及基于感知數據決策和行為的理論和技術。
物聯網應用層利用經過分析處理的感知數據,為用戶提供豐富的特定服務。云計算平臺作為海量感知數據的存儲、分析平臺,將是物聯網網絡層的重要組成部分,也是應用層眾多應用的基礎。
物聯網各層次間既相對獨立又緊密聯系。為了實現整體系統的優化功能服務于某一具體應用,各層間資源需要協同分配與共享。以應用需求為導向的系統設計可以是千差萬別的,也不一定所有層次的技術都需要采用;即使在同一個層次上,對可供選擇的技術方案也可以進行按需配置。
二、物聯網工程專業知識體系分析
所謂專業體系就是把一個專業領域內的專業知識組織成專業干線清晰、知識點層次分明、結構銜接完整的一個知識框架。在分析物聯網技術體系的基礎上構建物聯網工程專業的知識體系,“物聯網工程”知識結構中的專業知識部分應能夠構成物聯網整體的框架并體現其關鍵技術。因此物聯網工程專業知識體系應包括感知層、網絡層和應用層的知識和系統整體架構與優化的知識。對應的核心知識領域為:對應于感知層為射頻識別技術與無線傳感器網絡的技術;對應于網絡層為通信與網絡技術、異構網絡互聯與協同技術;對應于應用層為數據處理技術和信息安全技術;對應于物聯網整體的框架為物聯網應用系統設計和物聯網工程規劃與設計。
基于以上討論,物聯網工程專業的知識體系要能實現這樣的培養目標:培養造就具有物聯網技術基礎理論、物理信息系統標識與感知、計算機網絡理論與技術和數據分析與信息處理技術等相關專業知識;具有物聯網及其相關領域的系統、網絡、終端、協議等方面的研究、設計、開發能力以及組織和實施物聯網應用項目的能力;并在創新和創業意識、競爭和團隊精神以及外語運用能力等方面有良好的素養,能適應國家現代化與信息化建設需要,為我國工業化和信息化融合、為信息產業服務的高層次、高素質的復合型和創新型高等工程技術與管理人才。
三、物聯網工程專業核心課程構成
物聯網工程專業課程體系應盡可能多地覆蓋本專業的知識體系。圍繞物聯網工程專業涉及的學科知識領域和知識點,該專業知識部分由四個部分組成:基礎類、感知類、網絡與通信類、數據處理與領域應用類。
基礎類課程為:數理類課程,例如高等數學或離散數學、線性代數、概率與統計、物理等;電路類課程,例如電路、模擬電子技術、數字邏輯與系統、高頻電子電路等;程序類課程,例如程序設計語言C、數據結構與算法、Java語言程序設計等。感知類課程為:射頻技術(RFID原理及應用)、傳感器技術(與設計)、微機原理與接口、模式識別與狀態監控、物聯網定位技術、數據獲取與信息處理系統等。網絡與通信類類課程為:計算機網絡、射頻技術與無線通信、通信原理、無線傳感器網絡原理、短距離無線與移動通信網絡、物聯網數據庫技術等。數據處理與領域應用類課程為:物聯網工程導論、信號與系統、數字信號處理、嵌入式系統設計、云計算與云存儲、定位應用開發技術、物聯網工程規劃與設計、物聯網系統綜合設計、移動開發等。
四、物聯網工程專業課程體系構建探索
物聯網工程專業是以應用為驅動的專業,專業人才的培養根據專業共性基礎和我校在物聯網方面的領域區域特色。因此我校培養模式堅持以水利特色為主導,發揮水利學科的傳統優勢;整合優化專業課程體系設計包括學科基礎課程群、物聯網工程專題課程群,使學生有興趣、有研究、有實踐地學習專業領域的知識,逐步地、系統地增長工程實踐能力、創新能力與科學研究能力。
學科基礎課程群:按基礎類、感知類、網絡類、應用類將相關課程分為四大課程群,有效克服每門課程各自為陣造成的“內容重復、銜接不緊”等弊端。物聯網工程專題課程群:根據專業共性基礎和我校在物聯網方面的領域區域特色,重點建立無線傳感網技術、物聯網應用開發兩個方向,明確制定各方向的課程體系,為學生提供充分的選課空間和時間,使學生的個性得到充分發揮。
1.無線傳感器網絡
該方向側重無線傳感器網絡與應用的研究,強調物聯網傳輸與網絡層的開發與實踐。通過課堂教學與實踐、畢業實習以及前沿技術講座等多種形式,學生將掌握扎實的無線傳感網絡的基礎理論,具有無線傳感網絡及應用軟件的開發和研究,方向重點是物聯網網絡層和感知層的研究與設計。
2.物聯網應用開發
該方向側重物聯網應用技術的研究,強調物聯網應用層的開發與實踐。通過課堂教學與實踐、畢業實習以及前沿技術講座等多種形式,學生將掌握扎實的物聯網技術的基礎理論,系統掌握物聯網基礎及應用軟件的開發方法和開發工具,方向重點是物聯網網絡層和應用層的研究與設計。并增加水聲通信技術、水聯網及水環境檢測應用作為我校的行業特色。
綜上所述,我校的物聯網專業課程體系結構如圖1所示。
在課程設置中,把行業應用特色納入個性化課程、專業課模塊,形成學術型和技術型兩套既有共性、又有個性的課程體系。該課程體系堅持以水利特色為主導,夯實基礎教學,為學生未來發展創造條件,以方向選修課為平臺,拓寬學生的知識和認識視野,妥善化解突出特色和拓寬視野間的矛盾。
五、結束語
物聯網工程專業不是以理論為主導,重點是工程應用,教學應該由應用來驅動,時刻做好準備,不斷調整教學內容。課程設置及內容應重在特色,在實施過程中,將高度重視特色專業點建設工作,大力加強課程體系和教材建設,改革人才培養方案,強化實踐教學,加強教師隊伍建設,緊密結合國家經濟社會發展需要,推進專業建設與人才培養,切實為同類高校相關專業建設和改革起到示范和帶動作用。
參考文獻:
[1]ITU Internet report 2005:The Internet of Things[R/OL]..
關鍵詞: 物聯網 物聯網工程專業 實驗環節
1.引言
2010年3月,物聯網被正式列為國家五大新興戰略性產業之一[1],作為地方經濟的源動力的地方本科院校,急需開始培養物聯網工程專業人才。
物聯網的定義是:具有自我標示、感知和智能的物理實體基于標準的通信協議進行連接,構成物理世界和信息空間之間融合的信息系統。圖1是物聯網技術體系示意圖。
從圖1可見,物聯網的技術體系涵蓋面極廣,物聯網工程專業可選擇的基礎、專業課程眾多,所涉及的應用更是無處不在,在教學上無法面面俱到,地方本科院校該如何做好前期積累、如何根據具體情況做出取舍等具體細節,是一個值得探討的課題。
2.知識體系
根據《高等學校物聯網工程專業發展戰略研究報告暨專業規范》,物聯網工程專業的知識單元可分成核心知識、基礎知識和領域應用知識三大類,其中第一大類——核心知識的具體細化見表1。
第三大類——領域應用知識各學校可根據自己的特色選定,針對諸如智慧城市、智慧醫療、環境監測、智能物流等典型應用設置相應的知識單元。
在具體教學活動中,前述知識體系的載體是一組適當課程組成的課程體系,這樣的課程體系并不唯一。這種不唯一適應了物聯網無處不在的發展空間,同時也為各學校構筑具有學校特色的課程體系提供了依據。
3.專業建設
在覆蓋面極寬的知識體系和百花齊放、層出不窮的物聯業行業發展背景下,物聯網工程專業宜以“課程精,實驗強”為建設目標。
3.1提前建設相關專業,實現專業積累。
依據物聯網工程所包含的學科,與其相關的專業可界定為以下幾個:計算機科學與技術、電子信息工程、通信工程、電子科學與技術、網絡工程。這些專業都開有可納入物聯網工程專業的課程,都能為進一步創建物聯網工程專業在課程設置、實驗室建設、師資貯備等方面打下一定的基礎。
3.2理論課程設置。
物聯網工程專業的課程分為專業基礎課、專業核心課和領域應用課。為力求“課程精”,下文是一種可供參考的規劃課程體系的步驟。
第一步,由于物聯網很難做到大一統,各大學的物聯網工程專業的課程設置不統一,需充分參考周邊已開辦物聯網工程專業的大學的課程設置。前面幾批獲準開辦物聯網工程專業的大學,尤其是第一批被授權的大學,全是擁有博碩士點的大學,這些大學將成為后續開辦物聯網工程專業的地方本科院校學生就讀研究生的去向,因此,參考這些大學的教學計劃,在規定的課程外增開針對性的選修課,有利于畢業學生進一步求學。
第二步,在選定專業基礎課和專業核心課等后,列表分解各課程對物聯網的各知識單元的覆蓋情況,確保課程體系有效承載知識體系。表3是一個專業核心課程覆蓋物聯網工程知識單元的分解示意。
第三步做分類整理,理清所開課程間的前趨后繼關系,剃除重復內容,確保教學具體實施時時間上的層層推進。
第四步,分配課時,計算學分,引入選修課,進一步強化課程體系的特色。選修課的確定原則如下:以物聯網的技術體系為框架,以服務地方經濟為目標,以行業為特征,以地方相關企事業及學校實驗環境為依靠,以強化學生的工程技術與創新意識為目標,參考學校的師資構成、學生的接受能力等因素加以確定。
第五步,根據前面確定的課程體系,確定相應的教材,做好無現成教材或者現有教材不能滿足需要的課程的教材編寫工作。
3.3實踐教學。
圖1的技術體系可直接映射到眾多的行業,如何在眾多的可選行業背景下做到“實驗強”,這是一個復雜的課題,也是一個發展的課題,需要不斷地摸索改進。
一般地,除了一些培養學生社會素質的實訓項目外,物聯網工程專業還應包括核心課程實驗、綜合課程設計、專業實習和畢業設計等環節。為確保實踐內容的體系,專業核心課程實驗應包括傳感器原理及應用、RFID原理及應用、傳感網原理及應用、物聯網通信技術、數據處理與智能決策、物聯網控制、物聯網信息安全技術,綜合課程設計應包括嵌入式系統綜合課程設計、物聯網感知綜合課程設計、物聯網傳輸綜合課程設計、物聯網數據處理綜合課程設計、物聯網應用系統綜合課程設計。專業實習應安排在實習基地、物聯網企業、相關研究機構等單位進行。畢業設計是綜合性、創造性、理論聯系實踐最緊密的實踐教學環節,時間安排一般不少于12周。表4是與專業相關的集中實踐環節安排示例。
進一步要解決的問題是實驗設備的選取。首先看培養目標,地方本科院期望將學生培養成“高級工程技術人才”,因此,實驗設備宜重視與工程實用掛鉤,消化課程內容,培養工程興趣。其次,還需考慮部分有志于升造進入研究領域的學生,引入一些可不斷研化提升的實驗設備。由于實驗設備涉及面極廣,難以在此一一列舉,不妨以無線傳感網絡為例作簡要說明。無線傳感網絡主要涉及網絡協議棧。網絡協議棧有兩種可選方案,一種是固化協議棧,相應有XBee系列、Jennic系列、SNAP系列、Ember系列、STM32W系列等,網絡協議棧完全固化在無線傳感網絡模塊中,對使用者透明,有利于減少實驗復雜性,幫助學生鞏固課程知識和培養工程興趣。另一種是開源協議棧,相應有TinyOS、Z-Stack、MsstatePAN、GOS、ZigBee精簡協議棧等,這些協議棧開放源碼,為學生深入研究提供了機會。
3.4師資建設。
物聯網工程專業的第一批授權時間為2010年,地方本科院校直接引進對口專業人才是不可能的,因此,只能整合相關專業的人才,形成物聯網工程專業的師資。具體實施途徑:前期開辦相關專業,積累師資;引進相關專業的各種層次的畢業生,充實師資;學校間聯合辦學,共享師資;通過培訓獲得專業師資;與企事業聯合辦學,吸納其中的優秀人才補充師資。
4.結語
物聯網有“技術高度集成,學科復雜交叉,綜合應用廣泛,發展日新月異”等特征,物聯網工程專業設置時必須面對海量知識、無盡應用,物聯網工程專業也因此將進入無止境的發展中。為了反映紛繁復雜的物聯網技術體系,地方本科院校一方面要以“課程精,實驗強”為出發點,選定課程,設計實驗,達到培養“高級工程技術人才”的目的。此外,還要以發展的眼光看物聯網工程專業,不斷更新改進相應的課程、實驗,激發學生的創新熱情,讓部分拔尖的學生有機會以更高的層次投入物聯網研發的大潮中。
參考文獻:
隨著計算機技術、互聯網技術、無線通信技術、傳感器技術、嵌入式技術等飛速發展,物聯網的研究和應用也得到快速發展,并越來越引起各國的高度重視。物聯網甚至被稱為繼計算機和互聯網之后的又一次信息產業革命。美國于2008年末由IBM提出“智慧地球”概念后,“智慧地球”框架下多個典型智能解決方案已經在全球推廣;歐盟于2009年6月了全球首個國家級物聯網發展戰略規劃;韓國和日本等發達國家也都分別提出了“U-Japan”和“U-Korea”信息化戰略,其核心內容都是利用無所不在的泛在網絡技術實現人與人、物與物、人與物之間連接,讓民眾可以隨時隨地享有科技智慧服務。我國政府于2009年8月提出“感知中國”的戰略構想,并由政府、科研院所和企業建立相關研究基地和成立物聯網產業聯盟。可見物聯網技術以及相關產業已經成為各國下一個必爭的戰略制高點。而任何一個新興產業和行業的發展,都需要大量的專門技術人才,物聯網的發展同樣也不例外。目前,我國物聯網專業人才還非常緊缺,人才的培養還處于起步階段,而大批專門人才培養主要依靠高等學校來承擔。在這樣一個大的環境和背景下,國家教育部于2010年批準在35所高校設立物聯網工程和傳感網技術本科專業,并于2011年開始招生。另外,全國有將近20所高職高專院校以及獨立學院開設了物聯網工程專業。物聯網工程專業是一個多學科高度交叉的新興專業,如何培養出合格的、符合市場需求的物聯網專業人才是高校面臨的一個主要問題。南于物聯網本身技術復雜、牽涉面廣,涉及多學科的交叉,這就必然對人才的培養和專業建設都需要進行全新的考慮。筆者結合安徽理工大學物聯網工程專業建設和實踐,對物聯網丁程專業人才培養和教學資源建設進行了一些初步的探索,為高校物聯網工程專業人才培養和專業建設提供指導和參考
2 物聯網工程專業的研究內容
2.1 物聯網的體系結構
物聯網的概念是1999年美國Auto-ID中心首先提出的,最初的定義是通過射頻識別等信息傳感設備把所有物品與互聯網連接起來,實現智能化識別和管理。現在普遍認為物聯網是一個基于互聯網、傳統電信網等信息承載體,讓所有能夠被獨立尋址的普通對象實現互聯互通,具有普通對象設備化、自治終端互聯化和普適服務智能化特征的網絡。從物聯網的定義可以看出要實現物聯網需要具有感知、通信與計算能力的智能信息傳感設備等實現全面感知,借助現有的互聯網和電信網來進行數據的可靠傳輸,以及數據的智能處理,進而實現人與人、物與物、人與物之間的互聯互通和智能信息服務。物聯網的體系結構可以根據信息生成、傳輸、處理和應用劃分為4個層次:感知識別層、網絡層、管理服務層和綜合應用層。其中感知層是物聯網信息的來源,包括各種類型的傳感器、RFID標簽和讀寫器、智能手機、智能家電以及智能測控設備等;網絡層實現數據的傳輸,包括有線和無線網絡的接人層、會聚層和核心交換層;管理服務層實現數據存儲、處理的和智能決策服務等,包括中間件、數據存儲與處理、數據挖掘與智能決策等;綜合應用層實現不同行業的綜合應用,包括智能物流、智能電網、智能交通、智能環保、智能醫療等。物聯網4層體系結構如圖1所示。
2.2 物聯網關鍵技術和研究內容
由物聯網的4層體系結構圖可以看出:感知層是物聯網應用的基礎,位于物聯網應用的最底層,也是物聯網區別于傳統互聯網的重要方面之一。感知層主要涉及RFID技術、無線傳感器網絡和控制技術、短距離無線通訊技術等主要關鍵技術。物聯網的應用層與具體的應用領域不同存在很大的差異,需要根據具體的應用來設計。物聯網網絡層的數據傳輸技術、無線通信技術以及管理服務層涉及的數據存儲、云計算、數據挖掘等各種支撐技術都是物聯網應用和研究過程中涉及的主要技術和內容。
由于物聯網的研究內容比較寬泛而且涉及多學科的交叉,開設物聯網相關專業的高校現有學科基礎、專業設置以及研究內容的側重點都會有所不同,因此在物聯網工程專業的課程設置以及培養方案方面會存在的一定的差異。由物聯網的4層體系結構,可以根據實際情況對物聯網工程專業設置不同的研究方向,如電子技術和嵌入式技術基礎較好的高校可以側重于感知層設計和應用,計算機技術基礎較好的高校可以側重于物聯網應用層和信息服務層,網絡技術和通信技術基礎較好的高校可以側重于網絡層和管理服務層,還有各相關交叉專業設置較為全面、研究基礎較好的高校則可以在物聯網的各層都平衡發展。具體設置什么樣研究方向和培養方案,各高校需要根據自身的學科專業基礎和特點以及高校的行業背景,設置具有自己特色和優勢的培養方案和側重研究方向。安徽理工大學是一所具有煤炭行業背景和醫學特色的理工類高校,目前設有相關的專業有:計算機科學與技術、電子技術與儀器、網絡信息安全、自動化、電子信息工專業提供論文寫作、寫作論文的服務,歡迎光臨dylw.net程、通信工程、電氣工程及其自動化等,具有較好的相關專業建設基礎,尤其是面向煤礦自動化和信息化應用領域有著較強的優勢。因此,基于學校的行業背景和專業基礎現狀,物聯網工程專業的側重點是物聯網的感知層設計和應用,兼顧管理服務層的相關技術研究,如中間件等。重點應用領域是礦山物聯網以及智能移動醫療,結合現有的網絡信息安全和計算機科學與技術等相關專業,制定符合學校實際和充分利用現有教學資源的物聯網工程專業的培養方案。
3 物聯網工程專業培養目標和課程設置
3.1 物聯網工程專業培養目標
在高等學校本科人才培養目標的前提下,根據物聯網專業的研究內容和市場需求定位,物聯網工程專業培養目標是:具有寬厚扎實的基礎知識,系統地掌握物聯網的相關理論、方法和技能,具備網絡技術、傳感技術、射頻識別技術、嵌入式技術、通信技術以及計算機技術等信息領域寬廣的專業知識,具有綜合運用所學知識解決物聯網中信息獲取、傳輸、處理問題的能力,能夠從事物聯網的通信架構、網絡協議和標準、無線傳感器、電子標簽射頻識別、信息安全等產品及系統的科學研究、工程設計、產品開發、技術管理與設備維護等工 作。
通過相關課程的學習,掌握必需的傳感器、電子、通信、單片機、RFID技術等知識和專業技能;掌握基本物聯網節點、網關、網絡協議棧,有線和無線網絡技術原理,無線自組織組網、有線和無線網絡拓撲以及網絡安全技術等基礎理論和關鍵技術;熟練并系統地掌握物聯網應用系統集成、物聯網硬件與軟件設計、互聯網應用等,具有綜合應用所學知識解決物聯網工程中實際問題的能力,包括:工程設計、設備制造、網絡運營和技術管理中的實際問題等能力;掌握基于無線傳感器網絡的物聯網業務的開發、測試、推廣等知識,具有較強的綜合應用信息網絡相關知識解決問題的能力、綜合試驗能力與工程實踐能力;熟悉礦山物聯網的架構、應用環境和關鍵技術,并能夠進行系統設計和開發;熟悉物聯網在智能醫療領域的應用技術,并在現有醫院信息系統的基礎上,進行移動醫療的智能終端、醫療傳感設備、中間件、數據存儲、應用系統的設計和開發等。此外,還應具有較強的創新意識、創造性思維能力,能綜合運用多學科知識、技術和現代工程工具,將所學內容應用到其他行業和應用領域。
3.2 物聯網工程專業課程設置
由于物聯網工程專業是綜合多學科的新興專業,在課程的設置和教學內容的安排上還不夠成熟和穩定,還處于探索階段。需要根據專業培養目標和實際教學情況,不斷地調整和優化課程的設置。目前,物聯網專業課程設置基本上在現有較成熟的計算機科學技術和電子信息類專業的基礎上,增加與物聯網相關的核心課程,但側重點是物聯網技術及應用。結合學校相關專業課程設置現狀,物聯網專業課程分為以下幾個主要模塊:(1)公共基礎模塊;(2)專業必修課程模塊:(3)專業核心課程模塊;(4)專業任選課程模塊;(5)跨學科課程模塊;(6)實踐課程模塊;(7)素質拓展模塊。各模塊包含的主要課程如表1所示。
在課程的設置上既考慮了物聯網專業的核心研究內容和專業特色,同時考慮到物聯網專業是一門新興的專業,還沒有專門的碩士和博士學位點,目前基本上都是作為計算機或相關學科的一個研究方向,而計算機專業研究生入學考試的專業課實現國家統一命題,因此,在課程的設置上要能夠和計算機科學與技術專業核心課程實現無縫對接,使得物聯網工程專業培養的學生能夠輕松實現進一步深造的愿望。基于這樣的一種現狀,學校物聯網工程專業在必修課程模塊和核心課程模塊中分別開設了數據結構、計算機組成原理、計算機網絡、操作系統等相關的課程,同時開設了物聯網導論、無線傳感器網絡、RFID原理與應用,能夠滿足學生專業學習和考研深造的需要。為了突出物聯網專業知識,在專業任選課程模塊中開設了大量與物專業提供論文寫作、寫作論文的服務,歡迎光臨dylw.net聯網和計算機相關和當前最為熱門的課程,充分體現了該專業方向的知識面寬、技術先進等特點。跨學科課程模塊的設置為進一步拓寬學生的知識面,了解煤礦行業的生產背景和主要技術裝備,為以后從事煤礦物聯網和數字礦山建設打下基礎。實踐課程模塊的設置是培養學生動手能力和學習興趣的重要教學環節,是達到學以致用的主要途徑,是整個教學過程不可缺少的內容。素質拓展模塊通過組織多種形式和內容的第二課堂教學活動,以培養學生創新精神和實踐能力,促進個性發展,提高綜合素質。
4 人才培養和教學資源建設
4.1 物聯網工程專業人才培養
高等學校的使命是培養人才,高校需要根據市場的需求和自身優勢以及綜合其他因素來確定人才的培養模式。因此,對人才培養目標的定位能夠全面反映高校對合格人才的理解和時代需求。安徽理工大學是行業特色鮮明、理工類為主的綜合型大學,學校人才培養目標是:結合煤炭行業特色,培養“厚基礎、高素質、強能力、善創新”的創新型人才和高級專門人才。在人才培養過程中要構建多元化、多目標的培養模式,同時充分考慮學生就業、創業和繼續深造等不同要求,努力形成特色鮮明、層次清晰、模式多元、制度配套、保障有力的本科人才培養體系。在學校人才培養目標的指導下,借助現有相關專業的培養模式和經驗,并結合物聯網工程專業的特點,對物聯網工程專業的人才培養采用校企聯合培養的模式。
安徽理工大學是第二批“卓越工程師教育培養計劃”高校,目前在計算機科學與技術專業以及其他電子信息類專業的卓越工程師培養計劃和方案制定過程中積累了一定的經驗,其核心培養方式是采取的3+X培養模式,主要措施是其中3年時間在學校進行相關基礎課和理論課的學習,至少1年時間采取校企聯合培養模式,通過將企業納入到人才培養主體地位,可以進行訂單式培養,大大增強學生對企業需求的了解和實踐動手能力。真正體現“卓越計劃”的3個特點,即行業企業深度參與培養過程;學校按通用標準和行業標準培養工程人才;強化培養學生的工程能力和創新能力。物聯網工程專業主要是培養工程類的專門型應用人才,可以按照“卓越工程師”的培養模式進行培養。一方面是在現有教學資源的基礎上,加強物聯網專業基礎理論和專業核心課程內容的教學,另一方面加強實踐教學環節,尤其是引入相關企業的參與。目前,我校已與安徽徽斯頓電子科技有限公司以及安徽科艾網絡技術有限公司簽訂了戰略合作協議,聯合培養物聯網專業人才,由參與的公司提供相關課程的教學和實踐環節的平臺,并且公司有優先挑選優秀畢業生的權利。另外,安徽理工大學與附屬醫院安徽淮南東方醫院集團也簽訂了合作協議,共同研究和制訂數字移動醫療系統方案。移動數字醫療系統的實施可為學校物聯網專業教師和學生提供了參與設計和開發的機會,同時也會為學生的培養提供很好的實習場所和平臺。另外,安徽理工大學與兩淮煤礦企業都建立了很好的合作關系,有著很好的合作基礎,雙方都在積極準備聯合培養礦山物聯網建設人才,進行校企深度合作,為拓展學校物聯網專業人才培養提供了很好的實踐和就業機會。此外,學校還與一些經濟發達地區的相關企業建立實習基地,如上海、深圳、無錫、蕪湖等,為學生進入工作崗位前提供深入企業實習機會,為進一步就業打下了堅實的基礎。校企合作模式的效果已經在學校的一些專業取得了很好的效果,校企合作是物聯網專業人才培養較為理想的模式。
4.2 物聯網工程專業教學資源建設
物聯網專業人才的培養,除了有定位準確的培養目標和合適的培養模式之外,還需要有配套的軟硬件教學資源的支撐,教學資源是培養合格人才的重要保證。一個專業辦學水平的高低往往與該專業的師資、實驗室、教材、實習場所等建設水平有關。對于物聯網專業這樣一門新興專業,面臨的專業教學問題更為嚴重和急迫。學校在物聯網專業建設過程中,相應地采取了一些有效措施來保證高水平的教學資源。
(1)物聯網專業師資隊伍的建設。這是所有教學資源中最為重要的部分,沒有好的師資很難想象能夠培養出優秀的人才。因此,學校和學院都非常重視教師的培養,培養的方式主要是從學院中挑選出一部分對物聯網感興趣而且嵌入式技術以及軟件開發能力過硬的教師組建成物聯網科研團隊和教學團隊,通過申專業提供論文寫作、寫作論文的服務,歡迎光臨dylw.net請物聯網相關課題展開物聯網理論和應用研究,目前已有2項物聯網相關的國家自然科學基金項目,5項省部級物聯網應用課題,多項企業物聯網應用橫向課題,通過科研課題工作的深入展開和研究,大大提高了教師對物聯網理論的理解和實踐應用水平,對推動物聯網專業的教學水平起到明顯的促進作用。除此之外,學院利用寒暑假時間組織部分教師到北京、無錫、長沙等地參加“全國高校物聯網專業教學和研討”“高級物聯網開發工程師物”等教學和專業技術的培訓,通過培訓進一步提高教師的物聯網教學水平和專業技能,然后再通過校內的研討和講座帶動更多教師物聯網專業水平的提高。
(2)教材建設也是辦好專業必不可少的環節。由于物聯網專業是新建專業,雖然已經出版了一些不錯的物聯網方面的圖書,但適合作為本科教學的好教材還是鳳毛麟角,而且大多是技術類或普及類。因此,在教材的建設方面還有很多的工作需要做。我們根據開設的課程和目前已有教材的現狀,挑選出相對較好的基本教材和參考書,通過大家閱讀討論,然后根據制定的教學計劃,來確定講授的內容和學生需要自學的內容,并整理教學講義和課件,為后續教材建設做好準備。通過這一環節,充分提高了對教學內容細節的掌握和理解,也對物聯網技術掌握得更為全面。
(3)實驗室建設是實踐教學環節的有力保障。為了能夠滿足物聯網實驗教學的需求,學院對物聯網實驗室建設投入了大量的建設經費,實驗室采購了北京西普陽光教育科技有限公司的SimpleRFID射頻識別實驗教學系統,并向安徽福訊信息技術有限公司訂制了無線傳感網絡教學系實驗系統。在物聯網實驗建設過程中,物聯網專業教學團隊全程參與整個實驗室建設過程,對系統的安裝、調試、運行都進行全面掌握;專業提供論文寫作、寫作論文的服務,歡迎光臨dylw.net并邀請物聯網實驗系統開發的T程技術人員給教師做專門的技術培訓和講座,進一步提高了教師的理論水平和實踐水平。通過師資、教材和實驗竄3個環節的建設,目前學校已經具有較高水平的物聯網專業教學團隊和完善的教學配套資源,完全能夠按照既定的教學目標和計劃來進行物聯網專業人才的培養。當然,任何一個新的專業的開設,都需要一定時間的建設和完善,在建設的過程中要不斷探索和完善,并借鑒其他高校的成功經驗,及時修正不合理的方面。
5 結語
物聯網工程專業的人才培養和教學資源建設,是所有高校物聯網工程專業在辦學過程中需要考慮和解決的問題,而特色人才培養模式和高水平教學資源建設是辦好物聯網專業的前提,因此,各個高校應根據各自不同的辦學基礎和行業特點,著眼于市場需求和自身的辦學優勢,在體現物聯網工程專業共同特點的基礎上,要突出物聯網工程專業的行業特色,這樣培養出的人才更能滿足市場需求和具有更寬的就業面。
參考文獻:
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[3]吳功宜.對物聯網工程專業教學體系建設的思考[J].計算機教育,2010(21):26-29.
目前,國內很多高校開設了物聯網工程專業,其培養目標基本上都定位為培養具有多領域基礎理論知識和創新實踐能力的復合型人才,然而在人才培養方面卻缺乏創新模式,依舊采用傳統學科的培養方式,主要體現為:
1.物聯網專業體系結構比較模糊由于物聯網專業與傳統工科專業的特點不同,導致大部分高校在物聯網專業人才培養機制方面還比較模糊、缺乏經驗,專業體系設計不盡相同,有的甚至差異很大。由于物聯網工程專業屬于計算機科學、通信工程、電子信息科學等多領域的交叉學科,絕大部分院校的物聯網工程專業課程體系只是對這三個學科領域現有課程進行簡單的裁剪和疊加,再增加物聯網導論、物聯網安全等少部分專業課程,這類課程體系導致專業缺乏特色,培養出來的學生在每個學科方面基礎比較薄弱、理論深度不夠,很難滿足物聯網創新性人才培養的需求。
2.人才培養方式與企業需求相脫節大部分高校依然延續已有專業的培養模式,以課堂教學、實驗、課程設計和畢業設計為主,注重理論知識體系架構方面的培養,但這種傳統的培養模式過渡強調了理論知識的培養,很難滿足物聯網產業以應用為先導的人才需求,應加強學生工程實踐能力的培養,使學生具有較強的物聯網技術綜合應用和工程實踐能力。
二、建立就業驅動的物聯網專業人才培養模式
物聯網應用發展的根本要素是人才的培養,只有建立適應物聯網特點的人才培養模式,培養出大量的適合物聯網應用發展的人才,才能有效推進物聯網技術和應用模式的創新,才能提升我國在物聯網標準制定和技術領先的世界地位,為此本文針對物聯網專業的特點和人才需求,以就業為導向給出下面幾點物聯網工程專業人才培養模式的探索性意見。
1.建立以就業為基礎的柔性課程體系機制物聯網工程專業作為一個交叉學科,如果將多個學科的課程進行裁剪或疊加,再添加幾門與物聯網相關的課程組成課程體系,將導致其核心知識比較分散,以此培養出來的學生就業方向就比較迷茫。作為一個多學科交叉的專業到底培養什么樣的人才,只有一個標準那就是企業和社會的需求,因此在設計課程體系的時候需要將企業的需求因素考慮進來,定期邀請一些知名物聯網企業的技術人員進行討論共同制定課程體系,采用一種“強內核,柔外殼”的策略建立柔性課程體系機制,這樣能夠較好地滿足物聯網技術與應用的發展需求,不斷動態地更新和優化其教學內容和課程體系,以適應社會需求。這種課程體系既要將多學科間的知識交叉與滲透反映到教學內容中來,使學生能夠全面了解物聯網專業涉及的技術和應用的前提,還要不斷充實反映科學技術和社會發展的最新成果。
2.建立適合物聯網人才需求的自主學習機制自主學習屬于教育理念和制度范疇,指通過為學習者提供開放、分布、靈活和人性化的學習環境、條件和機會,并由學習者自主決定在哪里學、何時學和如何學,來促進學習者的學習。物聯網作為一個應用為先導的交叉學科,應為學生提供自主學習機制,讓學生依據興趣愛好自主確定學習目標和學習進度、按照學習需要選擇各種學習資源和學習環境,有效運用各種學習方法和認知工具,按照自己的個性特長和興趣愛好積極發展,這樣將能夠促進學生在物聯網應用領域的創新。
3.建立導師直接負責培養機制物聯網工程專業主要用來培養工程型和技能型人才,這類人才很難僅僅通過傳統的課程授課和試驗方式培養出來,培養具有創新和應用能力學生的關鍵是加強實踐環節,需要進行大量工程實踐鍛煉來培養學生的應用能力。因此,應建立導師直接負責培養機制,從學生入學開始將為學生分配導師,由導師專門負責學生工程實踐能力的培養環節。這樣可以發揮教師的主動性和指導性,讓學生積極參與到自己的科研項目中,提前讓學生接觸實際應用項目,可以提高學生學習的主動性和興趣。導師還可以積極鼓勵和指導學生參加大學生挑戰杯、大學生電子設計競賽、嵌入式設計大賽等諸多學科競賽,讓學生參與面向解決實際問題的學習和技術創新活動,為物聯網專業學生的實踐能力培養提供保障。
4.建立應用創新能力提升機制所謂應用創新型人才,就是具有創新意識、創新精神和創新能力并能夠取得創新應用成果的人才。物聯網本身體現出典型的多學科交叉的綜合應用,有著豐富的學科內涵,既可以培養學生綜合運用知識的能力,又有利于知識的集成應用創新。對于物聯網專業所要培養的創新復合型人才來說,可以通過不同學科知識和能力的融合而達到對原來的知識、能力的超越,即能用一種全新的思維方法來思考所遇到的問題,提出新的解決辦法。通過積極開展大學生創新計劃、設計競賽和創業大賽等方式,鼓勵學生開動應用創新思維。
[關鍵詞]:信息工程 安全監理 技術
物聯網技術通過對高度集成化環境的應用,在一定程度上提高了信息工程整體生產效率,并逐步凸顯出信息化、智能化、自動化的生產優勢,因而在此基礎上,當代企業在可持續發展過程中應著重提高對此問題的重視程度,并注重實現物聯網技術的科學應用,以此來為自身發展贏得更大的經濟效益。以下就是對信息工程安全監理物聯網技術的詳細闡述,望其能為當前信息工程項目的有序開展提供有利的文字參考。
一、當前物聯網技術應用過程中存在的問題
就當前的現狀來看,物聯網技術應用過程中存在的問題主要體現在以下幾個方面:第一,基于社會不斷發展背景下,信息逐漸呈現出多元化的特點,例如,涉及到了國防事業、軍事管理、政府部門等領域信息的維護,因而在一定程度上增強了信息安全管理難度。同時,物聯技術在應用過程中亦逐漸凸顯出節點數量有限、常態化安全監理手段無法直接引入的問題,從而影響到了信息工程項目的有序開展。為此,當代企業在可持續發展過程中為了穩固自身在市場競爭中的地位,應注重引入信息加密手段、數據融合等,同時致力于密鑰的形成與開發,繼而由此實現安全網絡環境的營造;第二,蠕蟲病毒的引發亦是物聯網技術應用過程中需面臨的關鍵問題,為此,相關技術人員在物聯網技術優化過程中應注重強調對節點惡意攻擊現象的應對,由此來優化物聯網運行空間,規避信息損壞現象的凸顯;第三,物聯網技術應用過程中凸顯出的問題亦表現在節點內隱私問題的暴露,為此,當代信息工程項目在開展過程中應強調對其展開行之有效的處理,即優化信息存儲系統,并賦予物聯網系統位置信息獲取功能,以此來達到最佳的系統運行目的,滿足當代社會發展需求。
二、信息工程安全監理物聯網技術研究
(一)數據融合
數據融合即為信息交互、信息感知的過程,因而在物聯網系統運行過程中若存在網絡惡意節點,那么節點在運行過程中將凸顯出無法精準辨識信息的問題。同時,亦會在一定程度上影響到下游節點信息的識別及節點信息的有效傳遞。為此,為了保障物聯網系統中信息管理的安全性,要求當代企業在信息工程項目開展過程中應注重強調對網絡數據融合中信息安全狀況、信息應用程度等層面的判定,繼而從根本上規避惡意信息的凸顯。此外,在信息工程安全監理工作開展過程中,應注重以抽樣的方式,對數據融合過程中的信息進行驗證預處理,從而及時發現信息應用過程中存在的問題,并對其展開有效的解決。另外,在物聯網系統數據融合過程中,亦應強調提高用戶捕捉水平,即實現對數據信息安全性、可靠性的辨識,以此來營造良好的信息傳遞空間。
(二)路由定位協議設置
物聯網系統節點處涵蓋著大量隱私信息,為此信息內容的暴露將在一定程度上影響到監測目標的實現。因而,相關技術人員在信息工程操控過程中應致力于安全機制的建構,即對隱私信息形成監測、保護,由此規避信息暴露現象的凸顯,并就此滿足用戶信息使用需求。此外,在信息工程安全監理過程中,為了滿足隱私信息保存、處理需求,應注重完善安全協議或路由定位協議,且在協議內容制定過程中明確對節點信息的真實反映及信息位置數據的反饋,從而在此基礎上提高物聯網系統交互、感知能力,并實現對信息的高效管理。從以上的分析中即可看出,在物聯網系統運行過程中強調路由定位協議的設置是非常必要的,為此,應強化對其的有效落實。
(三)物聯網技術應用實例
物聯技術即基于計算機互聯網技術的支撐下,運用物品編碼技術、射頻識別技術等對產品進行跟蹤、追溯。例如,某食品企業在產品生產過程中即涉及到了物聯網技術的應用,同時其在信息工程項目開展過程中首先為每個設備配置EPC標簽,繼而將工程實施階段的信息反饋至網絡中心,便于監理部門透過EPC標簽獲取到食品原材料到成品生產階段的所有信息,最終就此實現對產品信息的嚴格把控。其次,該企業在食品追蹤過程中亦涉及到了數據采集、數據庫設計、RFID等技術環節,最終營造了良好的信息工程安全監理環境,規避了食品不安全生產行為的凸顯,滿足了消費者消費需求。從以上的分析中即可看出,物聯網技術的應用有助于提高當代人類生活質量,因而應提高對其的重視程度。
三、結論
綜上可知,在當前信息工程安全監理過程中仍然存在著隱私信息暴露等問題,影響到了用戶對信息的使用、識別,因而在此基礎上,為了達到信息安全性、真實性的嚴格把控,要求當代企業在可持續發展過程中應注重將物聯網技術貫穿于信息工程安全監理過程中,繼而由此實現對節點信息的自動化、智能化識別,達到信息的有效管理狀態,并及時發現信息應用過程中凸顯出的問題,對其展開行之有效的處理,提升信息識別精準性。
參考文獻:
[1]張云霄,劉宏志.物聯網技術在信息工程安全監理中的應用[J].計算機安全,2012,11(01):46-48.
摘要:物聯網描繪的是充滿智能化的世界:當司機出現誤操作的時候汽車會自動報警;下雨時,窗戶會自動關閉;衣服會“告訴”洗衣機對顏色和水溫的要求等。美國權威資訊機構Forrester預測,到2020年,世界上物物互聯的業務,跟人與人通信的業務相比,將達到30:1.有研究機構預計10年內物聯網就可能大規模普及,這一技術將會發展成為一個上萬億元規模的高科技市場,其產業要比互聯網大30倍。因此,物聯網將是繼互聯網之后又一次給社會、經濟各方面帶來跨越式發展得技術變革,已引起了各國各領域的密切關注和研究。
關鍵詞:物聯網;高科技;技術變革
1.引言
然而,物聯網研究和開發的機遇更是挑戰。物聯網的發展需要一個寬松的環境以及產業鏈的共同努力,這樣才能實現上下游產業及跨產業的聯動,形成產業的聯盟,帶動整個產業鏈,共同推動物聯網發展。這就要求我們能夠從深層次發現和解決物聯網中的關鍵理論問題、攻克技術難點及將物聯網研究和開發的成果應用與實際,則我們就可以再物聯網研究和開發的挑戰中獲得發展得機遇。否則,我們只會在物聯網研究和開發上浪費時間和資源,又一次錯過了在科學和技術領域發展的機遇。
2.發展現狀和目標
2.1發展現狀
無線射頻識別產業市場規模超過100億元,傳感器市場規模超過900億元,其中, 微機電系統傳感器市場規模超過150億元;機器到機器終端數量接近1000萬,形成全球最大的M2M市場之一。
2.2發展目標
我國物聯網發展的十年目標是把我國初步建成物聯網技術創新國家。教育部工信部授權理工科高校開設物聯網課程,為學生傳授物聯網相關課程,但凸顯劣勢的是,師資相對缺乏。可喜的是有華清遠見這樣的物聯網工程師培訓機構。總體來講物聯網產業在中國的發展令人期待。中國物聯網產業發展目標有以下三點。
(1) 自主創新能力明顯增強,攻克一批核心關鍵技術,在國際標準制定中掌握重要話語權,初步實現“兩端趕超、中間突破”即在高端傳感、新型RFID、智能儀表、嵌入式智能操作系統、核心芯片等感知識別領域和高端應用軟件與中間件、基礎架構、云計算、高端信息處理等應用技術領域實現自主研發,技術掌控力顯著提升;在M2M通信、近距離無線傳輸等物聯網網絡通信領域取得實質性技術突破,躋身世界先進行列。
(2) 具有國際競爭力的產業體系初步形成。在傳感器與傳感器網絡、RFID、智能儀器儀表、智能終端、網絡通信設備、等物聯網制造產業,通信服務、云計算服務、軟件、高端集成與應用等物聯網服務業,以及嵌入式系統、芯片與微納器件等物聯網關鍵支撐產業等領域培育一批領軍企業,初步形成從芯片、軟件、終端整機、網絡、應用到測試儀器儀表的完整產業鏈,初步實現創新性產業集聚、門類齊全、協同發展的產業鏈及空間布局。
(3) 物聯網應用水平顯著提升。建成一批物聯網示范應用重大工程,在國民經濟和民生服務等重點領域物聯網先導應用全面開展;國家戰略性基礎設施的智能化升級全面啟動,寬帶、融合、安全的下一代信息網絡基礎設施初步形成。
從網絡發展角度看,今后10―40年發展物聯網技術的第一要務是要建設讓大眾快捷獲取信息和知識、能有效協同工作、生活更加高品質的信息網絡。網絡技術經濟寬帶化、移動化和三網融合,走向下一代互聯網,進一步向后IP時代的新網絡體系發展;物聯網從監視、控制、反饋一體化,向泛在網絡發展;在網絡服務方面基于物聯網的現代服務業快速發展普及。網絡媒體進入主流媒體,傳統媒體與網絡媒體的融合,聯合構建媒體輿論引導的新格局。云計算平臺為物聯網提供支持環境;物聯網科學將從交叉學科融合,向完善的網絡信息論發展。物聯網相關技術和服務將相互影響,實現人類向往的充滿智慧、更加美好、幸福的物聯網時代。
3.主要任務
(一)大力攻克核心技術。(二)加快構建標準體系。(三)協調推進產業發展。(四)著力培育骨干企業。(五)積極開展應用示范。(六)合理規劃區域布局。(七)加強信息安全保障。(八)提升公共服務能力。
4.前景分析
物聯網是通過射頻識別、紅外感應器、全球定位系統、激光掃描器等信息傳感設備。物聯網被稱為繼計算機、互聯網之后,世界信息產業的第三次浪潮。根據美國研究機構預測,物聯網所帶來的產業價值將比互聯網大30倍,物聯W將成為下一個萬億元級別的信息產業業務。
2011年12月,醞釀已久的《物聯網“十二五”發展規劃》正式印發。《規劃》明確,將加大財稅支持力度,增加物聯網發展專項資金規模,加大產業化專項等對物聯網的投入比重,鼓勵民資、外資投入物聯網領域。《規劃》提出,到2015年初步完成產業體系構建的目標:形成較為完善的物聯網產業鏈,培育和發展10個產業聚集區,100家以上骨干企業,一批“專、精、特、新”的中小企業,建設一批覆蓋面廣、支撐力強的公共服務平臺。“十二五”期間,物聯網將實施五大重點工程:關鍵技術創新工程、標準化推進工程、“十區百企”產業發展工程、重點領域應用示范工程以及公共服務平臺建設工程。其中,重點領域主要涉及智能工業、智能農業、智能物流、智能交通、智能電網、智能環保、智能安防、智能醫療和智能家居等。
從物聯網的市場來看,至2015年,中國物聯網整體市場規模將達到7500億元,年復合增長率超過30.0%。物聯網的發展,已經上升到國家戰略的高度,必將有大大小小的科技企業受益于國家政策扶持,進入科技產業化的過程中。從行業的角度來看,物聯網主要涉及的行業包括電子、軟件和通信,通過電子產品標識感知識別相關信息,通過通信設備和服務傳導傳輸信息,最后通過計算機處理存儲信息。而這些產業鏈的任何環節都會開成相應的市場,加總在一起的市場規模就相當大,可以說,物聯網產業鏈的細化將帶來市場進一步細分,造就一個龐大的物聯網產業市場。
據思科最新報告稱,未來10年,物聯網將帶來一個價值14.4萬億美元的巨大市場,未來1/3的物聯網市場機會在美國,30%在歐洲,而中國和日本將分別占據12%和5%。
示范工程
《物聯網“十二五”發展規劃》圈定9大領域重點示范工程,分別是:智能工業、智能農業、智能物流、智能交通、智能電網、智能環保、智能安防、智能醫療、智能家居。
本次競賽中職組裁判、浙江交通職業技術學院物聯網應用技術專業帶頭人馬兆豐老師向記者介紹:“競賽以智慧生活為主題,從智能健康管理、智能商業應用、智能環境監控三個應用領域出發,考察并鍛煉參賽選手物聯網的基礎知識、物聯網平臺搭建與配置(感知、識別層設備安裝與調試)、物聯網平臺使用與維護(物聯網網絡傳輸層連接與配置)、物聯網應用系統的部署與配置等幾大方面知識及技能,重點考察參賽選手對物聯網認知,物聯網設備部署、實施、應用安裝、系統運維等方面的能力,以及中職學生于職業規范、團隊協作、組織管理等方面的團隊風貌。”
此次競賽為全國同行提供了了解浙江省職業院校物聯網應用技術專業“從無到有、從有到精”發展歷程的窗口。
校企各展所長 共育物聯網英才
——記浙江省職業院校物聯網應用技術專業建設
文/本刊記者 劉 飛
物聯網被稱為繼計算機、互聯網之后世界信息產業發展的第三次浪潮。物聯網應用涉及人類社會生活的方方面面,包括工業、農業、環保、物流、交通、安全、家居、醫療、電網等,因此物聯網應用技術是一門關聯程度非常強的專業,可以輻射眾多領域,是職業院校的新興專業。2012年,浙江省教育廳批準浙江經濟職業技術學院、浙江機電職業技術學院、職業技術學院等學校開設物聯網應用技術專業,從此拉開了浙江省職業院校物聯網應用技術專業建設的序幕。
浙江省職業院校在建設物聯網及其相關專業的過程中,及時跟蹤市場需求的變化,主動適應區域、行業經濟和社會發展的要求,以學校強勢專業為依托,有針對性地調整和設置專業,并與物聯網企業及行業緊密合作,形成各自的物聯網專業特色。
因地制宜,原有專業衍生“物聯網”
在比賽現場記者了解到,浙江職業院校已開設的物聯網應用技術專業,大多是從原有的計算機、通信網絡或信息等專業的基礎上衍生的。金華職業技術學院物聯網應用技術專業主任蘇紅富向記者介紹:“2012年,我們學校在信息工程學院原有的計算機網絡技術專業新增物聯網專業方向。2014年,物聯網應用技術專業開始單獨招生,學制三年。”該校物聯網應用技術專業憑借計算機網絡技術專業原有的辦學基礎,主要培養偏向軟件技術的物聯網專業人才。
物聯網應用技術專業的人才培養目標是“掌握物聯網的基礎知識,具備能運用計算機技術、嵌入式系統技術、傳感技術和互聯網技術進行信息感知識別、傳輸處理和控制的能力,能進行系統集成及相關技術與產品的開發和應用推廣,具有物聯網工程實踐能力”的高素質技能人才。金華職業技術學院根據自身的實際情況,致力于培養社會緊缺型技術工程師。所培養的學生主要面向三個方面發展:大型軟件公司從事手機、掌上電腦等移動終端的客戶端軟件設計與開發,網絡運營、系統集成單位從事物聯網絡施工管理與工程管理工作,以及聯想服務及其戰略合作伙伴的設備維修。
以計算機網絡技術專業為依托,金華職業技術學院的物聯網應用技術專業集合了通信、網絡、樓宇智能等專業優秀教師進行授課,下轄Cisco授權網校、聯想工程師合作培訓中心,并提供智能安防實訓室、電子產品檢測中心等共享型實訓室。專業教學以ASP.NET技術學習為主線,逐漸上升至網頁設計、高級程序設計乃至整個物聯網項目的開發。該專業開設的主干課程還包括物聯網工程制圖識圖、嵌入式系統應用、傳感器與測控技術、無線傳感器網絡、RFID安裝與調試、綜合布線技術、服務器配置與管理、C#程序設計基礎、ASP.NET中高級編程等。專業以學校“智慧校園”建設為契機,將網絡部分(教務系統、網上圖書館、IC卡管理等)的工作根據學校現有實訓設備以項目的形式分配給學生進行系統集成實訓,確保學生學以致用。
本次競賽為金華職業技術學校物聯網專業的學生提供了展現技能的舞臺和提升技能水平的機會。學校物聯網應用技術專業學生勞銀翔向記者介紹說:“比賽以北京新大陸時代教育科技有限公司物聯網工程應用實訓系統2.0為平臺,內容涉及智慧城市物聯網應用環境安裝部署、物聯網感知層設計開發、智慧城市物聯網Android平臺應用設計開發、智慧商超物聯網PC平臺應用設計開發。要求參賽學生具備物聯網工程部署、物聯網設備調試、嵌入式產品開發、Android應用開發、.NET應用開發等方面的知識,提升了團隊成員專業理論知識水平、實踐能力和團隊協作精神。”最終,金華職業技術學院參賽團隊獲得團體第一名的優異成績。
除了高職院校的物聯網應用技術專業是從原有專業衍生外,中職學校雖然目前尚未獲得物聯網專業代碼,沒有專門開設物聯網應用技術專業,但不少中職學校也在現有專業的基礎上細化出與物聯網相關的專業方向,培養掌握物聯網應用技術的人才。
真槍實彈,真實項目引領教學
嘉興技師學院自2014年起開設通信網絡應用(物聯網方向)專業,學制5年。學生前兩年主要學習電氣自動化設備安裝與維修專業的相關課程及通信網絡專業的基礎課程。兩年后,經過校內統一選拔分流,達到物聯網技術方向要求的學生可以進一步學習物聯網技術的專業課程。
同高職院校相比,嘉興技師學院的物聯網技術方向更加注重真實項目引領教學。嘉興技師學院電氣工程系主任錢琴梅告訴記者:“在接下來的教學中,該專業的教學想以‘智慧實訓大樓’項目建設為引領,讓學生進行真刀真槍的訓練,而不是僅僅止步于實訓室中實訓設備的操作。”
嘉興技師學院有7000多平方米的電氣工程實訓中心,預設的管理系統完全基于物聯網技術進行設計建設。例如學生考勤系統,中心內的每一間實訓室門外都有電子班牌,除了通過人臉識別系統記錄學生考勤之外,還可以展示上課班級的基本信息以及實訓中心的環境指數等內容。除此之外,基于RFID以及二維碼技術的資產管理系統可以實時跟蹤實訓資產的領用及歸還。實訓中心智能管理系統項目的設計依托北京新大陸時代教育科技有限公司工程師以及該校專業教師共同完成。以“智慧實訓大樓”項目引領教學,不僅能夠提升學生的實踐能力,還能夠實現教學內容與企業需求的完美對接。
嘉興技師學院副院長沈民權說:“此次全省‘物聯網技術應用與維護’競賽就是一次對物聯網應用技術教學的檢驗,不僅有利于學生素質的全面提升,也為學校以賽促教、以賽促訓提供了良好的契機。”
企業參與,全方位助力人才培養
物聯網應用技術人才培養離不開企業的參與。作為本次競賽的設備提供方,北京新大陸時代教育科技有限公司全程全方位參與了職業院校物聯網應用技術人才的培養。
該公司物聯網產品中心產品支持部經理鄒梓秀向記者介紹:“公司物聯網產品中心下設產品支持部,專門負責將公司研發產品的使用方法轉化為專業教材,為各院校物聯網專業的課程教學提供方便。”學校具有物聯網專業的理論優勢,企業具有實踐優勢。在教材編寫的過程中,公司邀請學校老師介入,并進一步了解物聯網專業的課時設置,與老師共同撰寫課程大綱以及教材目錄,力求編寫出以實際工程應用為目標的理論教材。
公司銷售經理賀育華說:“除了為學校物聯網應用技術專業教師提供掛職鍛煉的機會之外,公司還通過協助政府完成國培、省培計劃,針對單體學校開展定向培訓,組織區域學校物聯網專業師資定期培訓等,助力職業院校物聯網專業師資建設。”