物联网工程概述范文
时间:2024-01-19 17:49:22
导语:如何才能写好一篇物联网工程概述,这就需要搜集整理更多的资料和文献,欢迎阅读由公务员之家整理的十篇范文,供你借鉴。
篇1
中图分类号:TN92 文献标识码:A 文章编号:1003-9082(2016)01-0279-01
一、概述
无线局域网(WLAN)技术于20世纪90年代逐步成熟并投入商用,既可以作传统有线网络的延伸,在某些环境也可以替代传统的有线网络。无线局域网具有以下显著特点:
简易性,WLAN网桥传输系统的安装快速简单,可极大的减少敷设管道及布线等繁琐工作;灵活性,无线技术使得WLAN设备可以灵活的进行安装并调整位置,使无线网络达到有线网络不易覆盖的区域;综合成本较低,一方面WLAN网络减少了布线的费用,另一方面在需要频繁移动和变化的动态环境中,无线局域网技术可以更好地保护已有投资。同时,由于WLAN技术本身就是面向数据通信领域的IP传输技术,因此可直接通过百兆/千兆自适应网口内部Intranet相连,从体系结构上节省了协议转换器等相关设备;扩展能力强:WLAN系统支持多种拓扑结构及平滑扩容,可以十分容易地从小容量传输系统平滑扩展为中等容量输系统;
二、网络规划策略
1.购置无线接入设备
基于现有2个互联网出口,用已购置的18个无线局域网智能室内放装型2.4/5GHz双频接入点(AP,参考型号:H3C WA2620i-AGN-802.11n),1个有线无线一体化交换机(参考型号:H3C WX3010E-PoEP-10),5个以太网交换机(参考型号:H3C S3100TP-EI)等硬件设备及智能管理中心(参考型号:H3C iMC V5)等软件,建设覆盖市气象局办公主楼1-4层和附楼2、3层的无线互联网络,实现固定终端通过电子政务外网访问互联网、移动终端通过联通城域网访问互联网(最多50个移动终端同时访问互联网)。
2.设置互联网接入策略
根据业务需求,采用绑定IP方式,重新设置各部门固定终端互联网线路使用权限和流量带宽;采取用户授权方式,设置全局移动终端互联网接入策略;通过网络智能管理中心软件,实现基于用户、开放式、自动化、智能化的数据中心管理,为数据中心资源的动态调配、最优化利用提供保障。
三、网络接入规划
基于网络的先进性考虑,本次项目采用目前主流的无线控制器+AP的架构,在实现无缝覆盖的同时,又能够实现对无线网络的灵活管理配置,提高网络维护效率。 由于本次项目所需室内外AP总数为18台,所以在本次无线网解决方案采用千兆无线控制器放在网络核心,实现对于所有的室内AP的统一管理。
室内型AP采用双频AP,支持两个射频模块,可以同时工作在2.4GHz和5GHz,在设备数量不变的情况下,把网络的介入容量提高一倍,以满足WLAN用户快速增长的需求,AP的供电模式采用PoE交换机供电方式,避免了AP供电布线的复杂性。每层最大不超过4个AP部暑,采用8口POE交换机即可满足需求,同时在4层核心交换机旁挂的1台AC无线控制器融合了POE交换功能,具有8个POE千兆端口可提供4层AP接入;管理方面,部署iMC智能管理中心,通过在iMC智能管理中心上增加WSM无线业务管理组件的方式实现对无线控制器、室内AP、有线交换机设备的统一管理。具体的逻辑组网图如下图所示:
四、管理技术及策略
1.管理员注册
1.1完成地址规划
首先完成无线AP注册上线,与控制器进行注册,完成地址规划,最终实现无线客户端通过连接无线SSID(wifi信号)连接网络。规划为4个vlan 1 2 3 4与ssid,分别是 syqxj密码认证 syqxj_02账户认证 syqxj_03密码认证 syqxj_04密码认证 。
1.2安装调试
完成IMC智能管理平台的安装调试(数据库安装、IMC平台安装、用户接入组件安装、调试),通过管理服务器管理5台交换机与1台无线控制器,对网络的状态进行实时监控,可以通过管理平台实现界面式的操作设备,网络拓扑图等等。
1.3信息认证
完成无线控制的认证信息通过智能管理平台来进行账户信息认证,可控制账户失效时间,在线用户数量,绑定无线终端MAC,等等功能,目前无线控制做页面认证,认证后在通过IMC服务器进行账户管理,服务器可记录用户接入时间、时长、认证失败信息,可以通过账户控制黑白名单。
2.无线网络地址规划如下:
3.无线信号密码修改
无线信号的密码修改,管理员可通过IE登录至无线控制器,192.168.200.10 输入用户名密码登录将无线服务模板停用后,编辑服务模板修改安全密钥。
或通过命令行方式进行修改,首先telnet 192.168.200.10 输入密码(详见规划表)
登陆后如下(这以修改信号3 syqxj_03为例):
<wx3010e>sys
[wx3010e] wlan service-template 3
[wx3010e_wlanxxxx]service disable
[wx3010e]interface wlan-ess3
[wx3010e_int_wlan_ess] port-security preshared-key pass-phrase simple XXXXXXXXX(输入新密码,8-16位)
[wx3010e]wlan ser 3
[wx3010e_wlanxxxx]service enable
[wx3010e]save
4.通过命令修改信号名称
通过telnet 命令行方式进行修改。首先登陆到无线控制器 telnet 192.168.200.10 输入密码(以修改syqxj_03 为例):
<wx3010e>sys
[wx3010e] wlan service-template 3
[wx3010e_wlan_temp]service-template disable
[wx3010e_wlan_temp]ssid XXXXXXX (xxxxxx 代表想要修改后的信号名称)
[wx3010e_wlan_temp]service-template enable
[wx3010e]save
五、结束语
篇2
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。
篇3
《物联网信息安全》教学大纲
课程代码:
0302040508
课程名称:物联网信息安全
学
分:
4
总
学
时:
64
讲课学时:
64
实验学时:
上机学时:
适用对象:物联网工程专业
先修课程:《物联网工程概论》、《通信原
理》、《计算机网络技术》
一、课程的性质与任务
1.
课程性质:
本课程是物联网工程专业一门重要的专业课。
课程内容包括物联网安全特
征、物联网安全体系、物联网数据安全、物联网隐私安全、物联网接入安全、物联网系统安
全和物联网无线网络安全等内容。
2.
课程任务:
通过对本课程的学习,
使学生能够对物联网信息安全的内涵、
知识领域和
知识单元进行了科学合理的安排,
目标是提升对物联网信息安全的
“认知”
和“实践”
能力。
二、课程教学的基本要求
1.
知识目标
学习扎实物联网工程基础知识与理论。
2.
技能目标
掌握一定的计算机网络技术应用能力。
3.
能力目标
学会自主学习、独立思考、解决问题、创新实践的能力,为后续专业课程的学习培养兴
趣和奠定坚实的基础。
三、课程教学内容
1.
物联网与信息安全
(
1)教学内容:物联网的概念与特征;物联网的起源与发展;物联网的体系结构;物联网安全问题分析;物联网的安全特征;物联网的安全需求;物联网信息安全。
(
2)教学要求:了解物联网的概念与特征,了解物联网的体系结构,了解物联网的安全特征,了解物联网的安全威胁,熟悉保障物联网安全的主要手段。
(
3)重点与难点:物联网的体系结构,物联网的安全特征;物联网的体系结构,物联网的安全特征;物联网安全的主要手段。
2.
物联网的安全体系
(
1)教学内容:物联网的安全体系结构;物联网感知层安全;物联网网络层安全;物联网应用层安全。
(
2)教学要求:
了解物联网的层次结构及各层安全问题,
掌握物联网的安全体系结构,掌握物联网的感知层安全技术,
了解物联网的网络层安全技术,
了解物联网的应用层安全技术,了解位置服务安全与隐私技术,
了解云安全与隐私保护技术,
了解信息隐藏和版权保护
1
欢。迎下载
精品文档
技术,实践物联网信息安全案例。。
(
3)重点与难点:信息隐藏和版权保护技术,物联网的感知层安全技术,物联网的网络层安全技术,物联网的应用层安全技术。
3.
数据安全
(
1)教学内容:密码学的基本概念,密码模型,经典密码体制,现代密码学。
(
2)教学要求:掌握数据安全的基本概念,了解密码学的发展历史,掌握基于变换或
置换的加密方法,
掌握流密码与分组密码的概念,
掌握
DES算法和
RSA算法,
了解散列函数
与消息摘要原理,
掌握数字签名技术,
掌握文本水印和图像水印的基本概念,
实践
MD5算法
案例,实践数字签名案例。
(
3)重点与难点:数据安全的基本概念,密码学的发展历史;基于变换或置换的加密
方法,流密码与分组密码的概念,
DES算法和
RSA算法;数字签名技术,文本水印和图像水印的基本概念。
4.
隐私安全
(
1)教学内容:隐私定义;隐私度量;隐私威胁;数据库隐私;位置隐私;外包数据
隐私。
(
2)教学要求:掌握隐私安全的概念,了解隐私安全与信息安全的联系与区别,掌握
隐私度量方法,
掌握数据库隐私保护技术,
掌握位置隐私保护技术,
掌握数据共享隐私保护方法,实践外包数据加密计算案例。
(
3)重点与难点:隐私安全的概念,隐私安全与信息安全的联系与区别;隐私度量方法,数据库隐私保护技术,位置隐私保护技术;数据共享隐私保护方法。
5.
系统安全
(
1)教学内容:系统安全的概念;恶意攻击;入侵检测;攻击防护;网络安全通信协
议。
(
2)教学要求:掌握网络与系统安全的概念,了解恶意攻击的概念、原理和方法,掌握入侵检测的概念、原理和方法,掌握攻击防护技术的概念与原理,掌握防火墙原理,掌握病毒查杀原理,了解网络安全通信协议。
(
3)重点与难点:双音多频信号的概念以及双音多频编译码器工作原理;信号编解码器芯片引脚组成与工作原理,信号编解码器芯片的典型应用电路图及软件编程。
6.
无线网络安全
(
1)教学内容:无线网络概述;
无线网络安全威胁;
WiFi
安全技术;
3G安全技术;
ZigBee
安全技术;蓝牙安全技术。
(
2)教学要求:掌握无线网络概念、分类,理解无线网络安全威胁,掌握
WiFi
安全技
术,掌握
3G安全技术,掌握
ZigBee
安全技术,掌握蓝牙安全技术,实践
WiFi
安全配置案
例。
(
3)重点与难点:
无线网络概念、
分类,理解无线网络安全威胁;
WiFi
安全技术,
WiFi
安全配置案例;
3G安全技术,
ZigBee
安全技术,蓝牙安全技术。
2
欢。迎下载
精品文档
四、课程教学时数分配
学时分配
序号
教学内容
学时
讲课
实验
其他
1
物联网与信息安全
8
8
2
物联网的安全体系
12
12
3
数据安全
12
12
4
隐私安全
8
8
5
系统安全
10
10
6
无线网络安全
10
10
7
复
习
4
4
小
计
64
64
五、教学组织与方法
1.
课程具体实施主要采用课堂理论讲授方式,以传统黑板板书的手段进行授课。
2.
在以课堂理论讲授为主的同时,
适当布置课后作业以检验和加强学生对讲授知识的理解和掌握;
适时安排分组讨论课,
鼓励学生自行查找资料设计电路,
并在课堂上发表自己的设计成果。
六、课程考核与成绩评定
1、平时考核:主要对学生的课程作业、课堂笔记、课堂表现进行综合考核。平时考核
的成绩占学期课程考核成绩的
30%。
2、期末考核:是对学生一个学期所学课程内容的综合考核,采用闭卷考试的形式,考
试内容以本学期授课内容为主。考试成绩占学期课程考核成绩的
70%。
七、推荐教材和教学参考书目与文献
推荐教材:《物联网信息安全》
,桂小林主编;机械工业出版社,
2012
年。
参考书目与文献:
《物联网导论》
,刘云浩主编;科学出版社,
2013
年。
《物联网技术与应用导论》
,
暴建民主编;
人民邮电出版社,
2013
年。
《物联网技术及应用》
,
薛燕红主编;清华大学出版社,
2012
年。
大纲制订人:
大纲审定人:
3
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资料仅供参考!
致力为企业和个人提供合同协议,
策划案计划书,
学习资料等等
打造全网一站式需求
篇4
在新一代信息技术和现代畜牧业紧密联结、加快融合的今天,全国各地纷纷涌现出特色各异的“智慧畜牧”样板,且成效显著,大有势不可挡之势。在这些先进样板中,陕西省渭南市可谓其中的佼佼者。2012年11月该市“畜牧”项目正式启动,现在已建成市级和4个试点县平台,接入养殖场户100户,渭南“智慧畜牧”实现了从无到有、从弱到强的华丽变身。
为何短短3年时间,渭南“智慧畜牧”能取得如此骄人成绩,这除了该系统具备扎实的技术保障外,还应归功于该市在大力推广“智慧畜牧”的进程中,抛开“假大空”,力求“真深实”,重点帮助养殖、加工、销售等各环节从业者解决专业化程度低、技术培训和推广难度大、产品质量监管难、交易信息不畅等难题,让从业者得到真实惠,继而主动接受并爱上“智慧畜牧”。
管中窥豹,可见一斑。通过对渭南模式成功经验的剖析,笔者认为“智慧畜牧”离不开两个基本要素,一是技术,二是服务,两者相辅相成、缺一不可,我们不妨将其形象地概述为“智在技术,惠及多方”。
智在技术,即技术为基。“智慧畜牧”的发展应建立在过硬技术的基础上,技术不过关,“智慧”无从谈起,因此其开发要以互联网、云计算、物联网等技术为依托,以信息资源共享运用、信息技术高度集成为主要特征,全力发挥实时监控、视频会议、远程培训、远程诊疗、数字化生产和畜牧网上服务超市等功能,达到提升现代畜牧业智能化、装备化水平,以及提高行业产能和效率的目的。
篇5
关键词:物联网;计算机网络;课程群;教学改革
1 计算机网络技术课程群在物联网工程专业中的重要地位
物联网是继计算机、互联网之后信息产业的第三次革命性浪潮。它融合了智能感知、识别技术、传感器网络以及普适计算等技术,按照约定的协议,实现无处不在的物与物、物与人、人与人之间的互联,其应用领域包括医疗监测、智能交通、政府工作、智能消防、环境监测、情报搜集等。物联网公认有3个层次,其中底层是感知数据的感知层,中间是传输数据的网络层,上层是内容信息处理的应用层。
由物联网技术层次结构可以看出,物联网是三网融合的延伸和扩展,技术的核心和基础仍然是互联网。它以IP协议为基础,采用类似互联网TCP/IP协议的分层网络通信协议为上层的各种应用提供服务[1]。
从物联网技术核心需求的角度来看,计算机网络基础知识在整个物联网的课程知识体系中尤为重要。在专业建设过程中,应以互联网为核心和基础,以计算机网络课程为中心,充分考虑物联网工程专业对计算机网络知识的需求,围绕课程选取与阶梯式课程群设置、教学内容安排与衔接、教学方法与改革、实践课程体系设置等方面展开改革和探索,培养学生扎实的网络知识,为后续物联网相关课程打好基础[2]。
2 课程选取与阶梯式课程群的课程设置
课程群的课程设置不是简单的课程组合,需要对课程体系统筹规划。计算机网络技术作为一个重要的知识模块,涵盖了从计算机网络的理论基础到实践操作,再到综合应用的全部内容,是一个内涵丰富的课程体系。
湖北工业大学的物联网工程专业依托原有的网络工程专业,课程体系设置在网络工程专业的基础上进行了大幅度的修改,网络工程专业计算机网络技术课程群的主要课程见图1。
可以看出,原有计算机网络技术课程群的课程主要基于IPV4,偏重于互联网理论基础、层次模型、有线网络结构及组建、网络管理与分析等方面,并不能体现现代物联网的架构和特点。
因此,在进行物联网工程专业的计算机网络技术课程群设置过程中,笔者充分考虑物联网工程专业的需求和特点,经过大量调研和反复思考,整体改造原课程群,加入了无线网络、嵌入式、传感等知识模块,形成一条层次分明且知识体系完整而独立的课程链,主要专业核心课程有计算机网络、TCP/IP协议原理、网络互联技术、物联网技术概论、无线传感器网络、RFID原理及应用、物联网安全技术、网络编程与系统开发。物联网工程专业阶梯式计算机网络技术课程群具体课程设置见图2。
由图2可以看出,经过精心设置的物联网工程专业计算机网络技术课程群的各门课程并非简单的、平面式的结构,而是5个阶段的课程群[3],分别为网络基础理论模块、网络基础应用模块、物联网基础模块、物联网应用与安全模块、物联网综合应用与实践模块,具有良好的课程递进层次关系。
3 课程群具体的教学内容设置
计算机网络课程群主要培养物联网工程系本科生的互联网与物联网理论基础和实践能力,要求学生掌握互联网和物联网的基本理论知识与关键技术,能够理解网络体系结构与物联网总体构架,并具备网络管理与配置、网络应用与创新的能力。计算机网络课程群的建设不仅是选取内容纵向有传承关系、横向有内在联系的几门课程,还要梳理和整合课程教学内容,打破课程间的壁垒,减少重复内容并保证内容的连贯性与完整性[4]。因此,在进行课程群建设时,笔者充分考虑了课程群内诸课程在结构、内容、侧重点、时间分配等方面的相互关系。经过几年的教学实践与探索,笔者在教学内容的安排和设置方面做了如下安排和改革,见表1。
从第三学期开始,每学期逐渐增加网络方向的课程,这学期开设的计算机网络主要以培养学习兴趣和奠定网络基础为主。从最熟悉的互联网应用入手,首先阐述计算机网络的起源与发展、网络的基本概念以及网络协议与体系结构分层模型,使学生对网络整体架构有清晰的了解;然后以自底至上的顺序详细讲解网络各层次的协议内容与工作原理,并在实验环节使用抓包软件进行协议分析和观察,以验证性和演示性实验为主,使学生通过实验过程了解网络相关知识;在计算机网络课程的后期,加入对未来网络展望的内容,包括下一代因特网、物联网等知识,一方面扩展传统计算机网络授课的范畴,增加课程的广度和深度,另一方面旨在提高学生的学习兴趣,为后续课程打好基础。
第四学期的教学内容主要在第三学期课程的基础上进行扩充和深入,开设网络互联技术与TCP/IP协议原理课程。通过学习网络互联技术课程,学生将掌握交换与路由的基本知识与基本原理,培B学生对中小型园区网的组网与管理能力,能对具体的网络应用给出合理的规划和可行的解决方案,并具备解决网络中常见问题的基本技能,将理论知识付诸于应用。TCP/IP协议原理课程是计算机网络课程的延续和深化,通过课程学习,学生将深入掌握TCP/IP原理,在理论学习的基础上用程序设计语言实现,从而提高网络应用程序开发能力,夯实网络管理基础,提高网络安全意识,增强网络分析能力。
在前面两个学期学习互联网技术的基础上,第五学期的教学内容开始体现物联网特色,开设的物联网技术概论、无线传感器网络以及RFID原理及应用3门课程都是物联网专业的核心课程。物联网技术概论是学生认识物联网的起点,通过课程学习,学生能了解物联网的起源和典型应用,理解物联网的概念与内涵,并对物联网的体系架构和核心技术有充分的认识,这是一门重要的物联网技术启蒙课程。无线传感器网络和RFID原理及应用这两门课,是深入学习和研究物联网技术的核心专业课程。通过学习,学生应掌握无线传感器平台和网络架构、射频识别技术的基本概念与原理方法,为后续的综合实践环节打好理论基础。
第六学期开设的网络管理与安全和物联网安全两门课程是进阶课程,通过这两门课程的学习,学生应在掌握互联网与物联网基本原理的基础上,了解网络管理和网络安全知识模块,包括密码理论、无线传感器网络安全概述、密钥管理、安全路由、物联网中的抗干扰、射频识别的隐私与安全、物联网嵌入式系统的安全设计等基础知识,达到从理论到应用、从架构到安全的全方位提升。
第七学期设置的物联网应用综合设计及创业实践环节,旨在提高学生的综合应用和动手能力。通过为期一个月的实践学习,学生能够设计一个物联网综合应用系统,能够从系统的角度看待物联网的应用问题,并能综合利用几年来所学的互联网及物联网知识解决网络通信及应用的相关问题。
综上所述,本课程群的课程内容在设置上是完整的、连续的、突出重点的,涵盖了从基础的互联网到物联网的基本原理、体系架构、网络应用、关键技术与安全的内容,并遵循从易到难、从浅到深、从原理到应用、从互联网到物联网、从系统到安全的原则来设置教学内容。课程分布于第三学期到第六学期之间,内容在时间的安排上符合学习的一般规律,并注重理论与实践相结合的原则,具有科学性和可实施性。
4 计算机网络课程群教学方法改革
物联网技术属于集成创新型技术,培养的人才不仅要具备扎实的理论基础,还应具备很强的工程实践与应用能力。因此,在计算机网络课程群的教学中,笔者坚持“课程精、实践强”的原则,强调理论与实践相结合的教学方法,不断改革理论教学,引入MOOCs、混合教学、开放课堂、对分课堂等形式,强化实践教学,深入开展校企合作模式,形成了工程训练、专业认证、创新培养并举的特色教育理念。鉴于在实践教学和创新能力培养方面的有力措施和突出成绩,笔者在2012年获得了湖北工业大学优秀教学成果一等奖。
4.1 根据不同课程探寻多种教学模式,提高教学效果
近年来,以MOOCs为代表的新型教学模式不断涌现,大多依托网络教学资源,秉承自由学习的理念,旨在调动学生的学习积极性和创造性,为传统课堂注入了新的活力。笔者在计算机网络课程群的建设中,结合各门课程的优势和特点,进行了多种课程教学模式的改革和尝试,力求获得更好的教学效果。
以计算机网络课程教学模式改革为例,该课程作为课程群的第一门专业基础课,其教学效果对整个专业的后续学习至关重要。考虑到这门课程的网络资源比较丰富,且大部分内容难度不大,笔者采取了传统教学与网络教学相结合的混合教学模式。这种模式由课前预习、面对面授课(face-to-face)、在线学习(On-line)、实践训练4个过程组成。此学习模式整合了各种教学资源和多样化的学习形式,如课堂学习、自主学习、分组讨论、任务驱动、协作项目实践活动、实践训练等[5]。混合教学模式既保持了传统课程教W的优势,又在课前和课后引导学生自主学习,学生能通过各种学习方式保持学习兴趣并取得良好的学习效果。
在物联网技术概论课程教学模式改革中,针对该课程内容繁而细、知识更新快、实践性强的特点,笔者提出了物联网导论的开放式教学法,主要途径有开放教学过程、开放教学内容、开放教学考核与开放教学环境等。在教学过程中,以学生为主体开展教学活动,课堂上有分组讨论、头脑风暴、及时答疑、小组展示等各种环节。在注重师生关系平等的基础上,尽量与学生进行课堂互动,引导学生积极思考并大胆表达自己的观点。在教学内容上以新技术和实例教学为主,每学期的课件和内容都要及时更新和补充,并将教学内容融入实际案例。比如在介绍常用传感器及其典型应用的时候,会联系生活中的小米手环、智能医疗、智能家居应用等,既提高了学生的学习兴趣,也扩充了学生的视野。在教学环境上,以开放的网络教学平台作为课堂的补充,并以开放的形式进行考核,注重对学生分析能力和创新能力的考核。
实践证明,依据不同课程的特点和性质,在课程群中开展适合不同课程的多种教学模式探索,能大大增加课程的吸引力并降低学习的难度,学生不仅能学到知识,更能提高学习的兴趣,并锻炼自学能力和创新能力。
4.2 重视实践教学环节,提高学生工程实践能力
为了保证实践教学环节的教学质量和教学效果,笔者多次对物联网工程专业实践教学计划进行深入的研究和有针对性的修订,包括增加实践教学环节的学时、提高综合性与设计性实验比例、增加物联网应用综合设计及创业实践环节、强化实习环节和毕业设计环节,并加强对实践教学体系各环节的规范化管理。
1)调整实验学时,改革实验教学方式,提高综合性与设计性实验比例。
计算机网络课程群中的每门课程都配备了实验教学环节。对于一些实践性较强的课程,如网络互联技术课程,根据其课程特点,改革性地将理论课堂搬到实验室。为保证课堂效果和实验过程完整性,采用4节连上的方式,并将对分课堂和任务驱动的教学理念引入课堂,用一节课讲解核心的理论和实验内容,余下3节课全部进行实验、调试和答疑。每节课以一个实践小项目为驱动,学生通过分组合作的方式进行,以实践项目完成效果为考核的标准。学生普遍反映这种实践教学效果良好,可以及时消化和理解理论知识,避免理论与实践的脱节,并锻炼了协作与学习能力。
为了弥补大多数课程中以验证性实验为主的局限性,课程在每门课程的实验教学大纲中都加入了一个综合性的实验内容,并在高年级增加了物联网应用综合设计及创业实践环节,主要提供一些平台和一段时间给学生进行知识的梳理和总结,鼓励学生进行创业计划实现自己的想法,把学生的兴趣、爱好、学习、创新融为一体,这也是实践环节的主要目标。
篇6
关键词:物联网;通信技术;推动革新
伴随通信技术越来越广泛的应用,为物联网的发展和应用提供了有效的技术支持,为了使通信技术在通信行业中发挥更大的作用和优势,需要进一步创新和变革通信技术,因此,我们需要思考研究的重要课题就是怎样在通信技术中融入物联网,有效利用物联网来推动通信技术的革新。
1物联网的概念及目前我国通信技术的发展情况概述
物联网的概念诞生于上个世纪九十年代末,从科技的角度来看,物联网既属于互联网,也是互联网的进一步发展与延伸。物联网主要有三个方面的内容,一是利用传感器及相关设备,实现对信息的感知与控制;二是将信息利用有效的传播技术传输到各终端,并能保证传输的安全性;三是对终端获得的信息进一步应用,实现在物联网中对物品的直接控制。在建筑等领域中利用传感器,已可以实现信息共享、监控、跟踪定位等目的,这是物联网胜于互联网的优势所在。我国的通信技术主要由有线通信和无线通信构成,光纤的产生和应用使有线通信技术得到了大幅度的发展,使有线网络的速度由KB时代进入了百兆、千兆的高速阶段;随着4G网络的诞生和大范围的运用,与传统通信技术相比,4G网络不仅有效的提升了网络信息传输的带宽,而且对通话、音视频质量的改善也有目共睹。
2物联网和通信技术在发展和运用过程中存在的问题
2.1物联网的安全性还不能得到有效保障。不论是互联网还是物联网,都是对信息的传输、共享及利用,这就存在两大方面的信息安全问题。一是信息的保密性安全,网络病毒传播速度快,影响面广,严重威胁着信息的安全性和隐秘性,加之黑客的入侵也对物联网的安全性造成威胁;二是由于信息数据量的巨大,对信息的有效识别与利用成了难题,如果辨别处理不当,也会对物联网的安全性带来影响。2.2我国还未有效掌握通信核心技术。总体来说,我国的通信技术发展水平仍然落后于许多发达国家,还未能有效的掌握通信技术的核心技术。例如运用通信技术实现的智能手机,国产的智能手机的技术核心总体上还是落后于美国、韩国等国家。要想实现我国通信技术在全球范围内的领先地位,不断研发、掌握核心技术是关键,需要专业研发人员不断努力攻克技术难题。2.3通信技术与物联网速度协调性上仍存在问题。通信技术发展的目标不仅是实现快度传输,更要保证传输的质量,更注重核心技术的研发,而物联网是依靠速度的技术产物,如何提升信息传输与共享的速度及带宽,是物联网产业的主要发展目标,这就出现了信息技术的速度与物联网的发展不一致的问题,通信技术无法满足物联网规模化的需求。2.4通信技术在实现全面覆盖的目标中仍然存在问题。物联网的运用,是为了通信技术全面覆盖目标的实现,然而周边环境的影响、障碍物的存在以及距离的问题都会对通信产生不良的干扰,使得通信技术还无法顺利实现全面覆盖,影响了物联网对通信技术的推动。
3物联网对通信技术革新推动作用的探究
3.1在通信技术质量方面的推动作用探究。通信技术在未来的发展中将会对各项功能的运用依赖性越来越强,在通信行业中引入物联网,可以逐步实现通信技术对信息的收集和运算、对庞大信息数据的精准分析和有效处理,实现通信行业的资源利用率最大化,在减少运营成本的同时,确保了数据的安全性,从而改善了通信技术质量、推动了通信技术革新。3.2物联网为通信技术的大数据时代的实现保驾护航。物联网的高速发展有力支撑着大数据时代的到来。大数据具有信息量巨大、内容千变万化、占用巨大传输速度等特点。为了满足通信工程对速度和带宽的需求,需要运用物联网来解决大数据的存储传输、计算及处理等问题,运用物联网来实现保证通信技术中大数据的处理能力的目的。3.3物联网在推动通信技术行业竞争力方面的探究。物联网一方面在推动通信技术行业运营方面具有无限潜力,另一方面,由于物联网在通信产业经济发展、通信新技术和新产品的研发等方面都具有重要作用,因此可以实现有效节约通信行业的生产成本,从而推动提升通信技术的行业竞争力。
4结束语
通信技术的广泛应用给通信行业带来了巨大的机遇和挑战,而作为新兴技术之一的物联网与通信技术的有效结合,将在通信技术革新的推动方面发挥重要作用。
作者:王海兵 单位:中国通信建设集团设计院有限公司第四分公司
参考文献
[1]李旭.刘颖.物联网通信技术[M].北京:清华大学出版社,2014:1-16.
篇7
本文阐述了物联网产业链的结构,概况了南京市的物联网产业发展情况,总结了南京市物联网产业存在的问题,最后提出了物联网产业的前景展望。
[关键词]
南京;物联网;产业发展;前景展望
一、引言
物联网是一个大产业链,横跨或覆盖众多的产业群,是一个多学科交叉的综合应用领域。我国将物联网列为未来重点发展的五大新型科技领域之一,并上升为国家战略性新兴产业,是为了抢占这一产业的高地。
江苏省是中国物联网产业的排头兵,江苏省以无锡作为核心区,南京和苏州作为支撑区。南京市作为江苏省会城市,有责任也有能力走在国内前列。南京市的物联网产业发展处于初期,并处在全国前列,在未来经济的增长点上,应当将物联网产业放在优先地位。目前南京已经实现了物联网的城市地下管网数字化管理、空气质量和水质污染的数字化监控、智能交通网、生活小区智能化管理等。南京作为一座自动化、智能化、快速反应、人性化的“智慧城市”正在逐步成形。
二、物联网产业链概述
对于物联网商业模式研究,首先从产业链开始分析。产业链的第一层是感知层,这些厂商生产的设备有各式各样的感知能力,例如传感器、RFID感应标签、IOT终端设备,传感网等。其次为网络层,其作用是将从前一层获得的相关信息,通过传感网传输到互联网中,由此实现信息的传递,在网络层中电信运营商是其主导企业。最后是应用层,这一层是整个产业中核心的部分,可以处理前面两层传递来的各种信息,由此做出判断,再进行相关控制,最终达到智能管理的目的。
三、南京市物联网产业研究
(一)南京市物联网产业发展现状
在南京,多年前,与物联网相关的传感技术还只更多应用于一些电网、桥梁、隧道的建设工程中,而如今,“智慧南京”建设已全面启动两年多,物联网技术在智慧旅游、智慧交通、智慧城管、智慧公安等领域的应用都已相继成熟,应用已渐渐渗透到市民生活的方方面面。2012年9月由南京100多家物联网重点企业联合建成了“南京物联网产业联盟”,并了《南京市物联网产业发展规划纲要》。与此同时,南京物联网产业研究所和专家委员会也相继成立,使南京物联网产业的综合竞争力得到了很大提高。南京物联网产业联盟是由南京物联网产业和技术领域内的企事业单位、企业、高校和科研院所自愿结成的行业性的非营利性的社会组织。旨在规范行业规则,促进会员单位有效整合,形成整体优势共享市场资源,提高南京物联网产业核心竞争力,扩大物联网产业品牌的国际影响力,促进产业快速发展,推动文明经济和社会信息化进程,为南京地方发展和科技进步做出贡献。
目前,南京拥有规模以上物联网企业200多家,省级以上物联网研发机构30多家,形成了一批核心技术和产品。省物联网产业联盟的牵头企业都在南京,还拥有一家科技部认定的国家级RFID工程技术研究中心。2012年,南京把“物联网”列入6大类11个方向重点发展的战略性新兴产业之一。物联网也是南京近年来支持软件企业拓展的新兴服务模式之一。200多家相关企业的加盟,使南京市物联网产业连续多年保持了30%以上的增速,与其相关的各项智能应用,已经频频出现在我们的生活中。与此同时,南京企业还在致力于研发基于“中国芯”的物联网新技术。
南京市的鼓楼区已形成以智能电网、智能交通、智能医护、智能公共安全、智慧家居、城市地下管网数字化系统建设等六大物联网产业板块,集聚了一批从事物联网领域研究的两院院士、科技领军人才和一批骨干企业。发展物联网应用产业,鼓楼独具优势。鼓楼区成立了科技园区管委会,以模范马路创新街、广州路科技商务街和江东软件城为重点,建成了南京大学—鼓楼高校大学科技园、南京工业大学科技园、南京中医药大学科技园、南京邮电大学物联网科技园、南京财经大学科技园5个省级以上大学科技园,形成了紫金(鼓楼)、紫金(模范路)两个科技创业特别社区,以及苏宁慧谷、联创科技大厦、南大苏富特科技创新园、中国(南京)电力自动化产业园等一批物联网产业发展载体。为科技成果的转化和科技人才的创业提供了广阔的空间。国电南自、联创科技、南大苏富特、瑞中数据、长江科技、朗坤软件、安元科技、康尼电子、泰通科技、万全科技、中图数码等物联网领域龙头企业开展相关的技术和产品研发,并形成一定规模和市场优势,为鼓楼区物联网产业发展提供雄厚技术支撑。未来几年,鼓楼区将大力推动这六大物联网板块向更深领域进一步发展,抢占物联网技术和产业的制高点。
(二)南京市物联网产业面临主要的问题
1.商业模式
物联网技术之所以没有象人们预期的那样发展迅速,关键是还没有找到一种可行的商业运行模式,使得物联网应用单位几方共赢。作为新兴产业的物联网,需加快其技术研发和产品设计步伐,更需加快其产业社会化进程,以尽快在市场上形成规模化的商业应用。
2.安全及隐私
物联网世界里,信息的采集与传输非常频繁,采集终端遍布全球,人们面临着比在互联网世界里更为复杂的信息安全及隐私保护问题。物联网存在着同互联网相同的安全威胁,但是又存在着独特的安全风险
3.标准体系
目前多个机构及组织推出了物联网技术及应用方面的一些标准,但是远未达到完整且统一的程度,物联网体系架构标准、具体技术及应用标准仍待完善。标准之争是知识产权之争,更是利益之争。
4.政策与法规
物联网覆盖人类生产生活的方方面面,这必然会对传统的法律法规提出挑战,建立健全适应物联网发展需要,要引导其为人类正确服务的方向发展、避免其损害公众利益。
四、前景展望
南京正在努力打造国家物联网示范城市,到2015年成为国际一流、国内领先的物联网产业基地。南京还将着力构建全市物联网产业发展平台,推进物联网产业联盟、物联网产业研究院建设,形成优势互补、特色明显、分共协作、共同推进的发展格局。
虽然当前物联网的发展非常迅速,但也要看到其中存在的诸多问题,如果在能研究分析并解决这些问题,南京市物联网的前景将非常广阔,一定能为经济发展做出极大贡献。
参考文献:
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洪涛等.物联网经济学[M].北京:中国铁道出版社,2011
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[4]罗珉.商业模式理论框架评述[J].当代经济管理,2009(11)
[5]范鹏飞,焦裕乘.物联网业务形态研究[J].中国软科学,2011(6)
篇8
【关键词】智能建筑;物联网技术;应用
物联网是一个全球共享性的信息网络,方便了人们的生活,提高了人们的生活质量。作为新一代的技术革新,物联网拥有多方面的技术优势,具有强大的使用功能,在建筑中进行应用,提高了建筑的智能化、自动化和个性化,有一定的发展前景。
1物联网技术概述
物联网是互联网发展技术下的产物,具有先进性、前沿性,随着网络技术的日益普及,物联网技术得到了国家的重视,并提出了一定的应用战略,成为我国新兴的计算机产业。物联网技术主要包括传感器、传输、云计算三个方面的技术。传感器,在一般的计算机配置中,就有相应的装置,它主要进行感知层面的传感,可以进行通信等。网络传输技术进行的是信号传输的工作,通过接入、转化、定位实现网络的连接、信号的传输,例如我们常见的“3G、4G”网络连接、无线信号连接、网络热点连接,都是传输的方式。云计算基数的应用更加广泛,可以形成局域网,实现信息的共享,可以构建行业内的信息平台,促进行业交流,为物联网技术发展提供各种功能支持。
2物联网技术在智能建筑中的应用
事实上,智能建筑就是实现计算机技术和建筑的结合,是一个新型的概念,以技术的发展为依托,以人们的需要为根本,以多个领域的结合为方法,是一个不断发展、朝阳性的理念。物联网技术的应用,推动了智能建筑的发展,提高了行业结合程度,推动着智能建筑往更高更深的方向发展。
2.1在公共安全系统中的应用
在城市化快速发展的今天,对于居住环境的选择,首先考虑的就是公共安全问题,在建筑中是比较重要的构成部分。它直接影响着人们的生命财产安全,造成人们心理上的压迫感。然而,在智能建筑中,公共安全系统的设置还存在一定的问题,各个报警系统比较孤立,信息传递比较慢,没有形成一个系统的循环网络,无法对信息适时进行监控和管理,进而促进问题的解决,造成了安全系统中的漏洞,影响建筑的功能质量。随着物联网技术的发展和应用,给公共安全系统的改造带来了新的发展。公共安全系统包括重要的三大块内容:火灾报警、安全技术防范、应急联动系统。通过物联网技术的应用,系统应用水平更提升了一个新的台阶。在监控管理方面,主要应用的是物联网传感器的作用,采用光纤光栅传感网络和无线传感网络这两个技术。首先可以将前一种传感器应用于工程建设的材料中,它具有很强的感知能力,能够对细微的参数和性能进行检测。在智能建筑中,电力系统都处在一个强度比较大的工作状态,可以安装光纤光栅传感器在电力系统关键的位置上,进行实时监测,避免烧坏线路,影响正常的供电。也可以利用该传感器进行工程结构的检测,分析内部的质量问题,提前对建筑物的安全性能进行防范。对无线传感器,智能程度比较高,设置的节点较少,在火灾的报警防控中应用比较广泛。在火灾的监控中,马鑫就是利用该技术,实现了对楼层中人员位置的定位。在灾害中,受灾人员位置的确定,能够促进救灾工作的有效开展,提高救灾效率。在公共安全系统方面的应用,除了监控管理方面的应用,在智能安防体系方面也发挥着相应的作用。传统的安防系统比较单一,采用的方法比较死板,结合物联网技术之后,缓解了相应的问题。智能安防中,内容更加多样化,有出入口控制、防入侵报警系统等,为安防提供了多重保障。首先是门禁卡的使用,门禁卡中采用CPU辐射技术,在大学的安防中也经常见到。当学生进入时,用门禁卡在感应区进行接触之后,身体开始走进红外线感应区,刷卡成功,电脑上会立即出现该学生的信息,判断是否有外人进入。这样的门禁系统,可以有效的防止外人的入侵。从以上案例可见,主要是通过门禁卡、红外线传感和数据库的联合进行身份识别,利用了物联网中的传感器和云计算技术,实现了整个防入侵系统的构建,提高了居住区域的安全程度。
2.2在节约能源方面的应用
随着环境的恶化,生态文明建设逐渐得到国家的重视,开始贯彻落实科学发展观,发展集约型经济,提倡绿色环保的行业发展模式。现代化的建筑,自然不能少了绿色生态环保的意识,提倡节约能源的发展形式。在智能建筑中,可以进行无线传感器的安装,对室内各种能源的使用情况进行实时检测,根据数值的变化,进行调整,可以保证降低能源的消耗,提高资源的使用效率,促进节能减排。可以在家里和楼梯间安装光控的照明灯,这也是传感器的应用,根据的天气的早晚变化自行能够开灯、关灯,可以便利人们的生活,也减少电力能源消耗。
2.3在智能家居方面的应用
智能建筑领域,之所以不断提高建筑的功能和质量,主要是为人的生活而服务的。智能家居方面的应用,与人们的生活息息相关,提高了人们的生活品质。这是一个不断发展的过程,需要慢慢进行探索。智能家居方面,是以安防系统和智能手机为基础,提高生活的舒适度为目的的家庭应用系统,实现了自动化、智能化。智能手机,作为与人们几乎形影不离的自媒体终端,在人们的生活中发挥着重要的作用。通过手机,可以对家用电器进行调控,减少能源的消耗,降低不必要的麻烦;同时也可以直接接收到家里居住环境变化的信息,提高防控。智能家居方面的应用有很多,目前有比较常用的应用方式,但还存在一定的缺陷,需要继续探索。
3结语
物联网技术的应用,提高了智能建筑的使用质量。但由于我国智能建筑发展较晚,技术应用不全面,系统相对不完善,还存在一定的差距,在今后的发展中,要加强度对物联网技术的探索,实现智能建筑功能最大化,提高人们的生活质量。
参考文献
[1]高建华,胡振宇.物联网技术在智能建筑中的应用[J].建筑技术,2013(2):136-137.
[2]张红.物联网技术在智能建筑能源管理中应用的研究[J].检测技术与自动化装置,2013(6):59-60.
篇9
每个家庭中都有冰箱、空调和电视等各种电器,但往往都是独立工作的。无线物联网技术智能家居,是可以将家中零散、无序的电器通过无线方式有机组织起来,形成一个完整、有机的、有组织的无缝感知的整体系统,让使用者只需一部手机,即可随心所欲的控制家庭的自动化设备,完成手机开门、居家安防、居家监控、家电控制和联动控制等进行方便管理。
项目优势
1.安全性好,低功耗。
与传统智能家居相比,物联网智能家居采用经过全球市场多年检验的通讯标准,抗干扰能力强,可靠性高;具备网络自愈能力,使任何节点的掉线或崩溃不会影响整个网络的稳定。功耗低,一般传感器使用普通电池供电可以工作1年以上。
2.即插即用,傻瓜式操作。
产品支持用户DIY,需要具备初中以上学历的操作者进行简单安装、调整及应用,但无需专业人员参与,操作使用简单,快捷方便。
市场分析
中国有12亿人口,4亿家庭,每年新建住宅面积达到20亿平方米,国家“十二五”规划出台,为智能家居带来了投资大好机遇,这代表未来60%以上的新房都将具有一定的“智能型家居”功能。“十二五”期间,智能家居在地产业规模将达到1000亿元。可以说,智能家居市场蕴含潜力巨大,前景十分光明。
经营条件
本项目的合作方式有三种,分别为:总、经销商和工程商合作。总商的费用根据地域在20万—50万元不等,同时需缴纳10万—50万元的权益金,负责建设体验馆和完成销售任务;经销商则是有业务来源的个人或公司均可申请,享受出厂价格进货;工程商则为单位、或个人承接到大型项目时,可申请为临时工程商。
效益估算
智能家居配套设备市场价格在6000元/套—8000元/套左右,按照商以出厂价格进货计算,最低利润率可达到150%。此外,经销商还可根据当地市场行情自由上调价格,最高市场零售价格不设上限。
篇10
物联网(the Internet of Things,IOT)又称传感网,是2005年在信息社会世界峰会上国际电信联盟(ITU)正式提出的。目前普遍认同的定义是:通过射频识别(Radio Frequency Identification,RFID)装置、红外感应器、全球定位系统、激光扫描器等各种信息传感设备,按约定的协议,把任何物品与互联网连接起来,进行信息交换和通讯,以实现智能化识别、定位、跟踪、监控和管理的一种网络。物联网应用极其广泛,遍及智能交通、文化教育、环境保护、公共安全、平安家居、工业监测等多个领域,将极大地改变我们的生活、工作和学习方式。
2.高校物联网的研究现状
我国于2009年制定了“感知中国”的战略性新兴产业规划,将物联网列为重点研究领域。无锡市2009年9月与北京邮电大学就传感网技术研究和产业发展签署的合作协议,标志中国“物联网”进入实际建设阶段。2009年9月10日,全国高校首家物联网研究院在南京邮电大学正式成立。2010年6月10日,江南大学信息工程学院和江南大学通信与控制工程学院合并组建成立的“物联网工程学院”是全国第一个物联网工程学院。2010年8月,教育部审批通过了140个高等学校战略性新兴产业相关本科新专业,在新增本科专业名单中,“物联网”成为最大热门,35所高校获批开设物联网相关专业,新设专业将自2011年开始招生。
物联网在高校校园中的应用已经初见端倪。在国内高校中,现已较为广泛的使用RFID技术,常用的有校园一卡通。校园一卡通系统的实施为高校师生的就餐、门禁系统、购物和图书借阅等日常工作和学习提供了便捷的生活方式,说明物联网在高校区域中的实现具备了一定的基础。
3.物联网在高校教学和管理中的应用
随着物联网技术的不断成熟与硬件成本的不断降低,其在教育领域的应用前景也越来越受到人们的重视。在高校现有的校园网基础上,利用射频识别、传感器、无线数据通信、计算机等技术,构造一个比校园网现有应用更加广泛的校园物联网。在这个网络中,系统可以自动的、实时的对物体进行识别、定位、追踪、监控,触发相应事件。通过它可以突破以往校园区域范围内的信息应用和管理的模式,使数字化、智能化校园获得更加长足的发展。
A.物联网在建设平安校园方面的应用
现在的高校校园面积都比较大,师生人数众多,并且有些高校的新校区建在郊区,这样给校园安保管理增加了复杂性。媒体上经常会曝出一些高校出现的安全事故,给师生的人身财产安全造成损害,也会在一定程度上影响高校的声誉。利用校园物联网就可以对高校校园的安全管理进行实时监控,突破时间、空间的限制,实现全天候、全地域智能安保。比如:将分散在校园各处的独立的图像采集点联网,实时远程监控,对学生安全进行监管,实现对校园安全统一监控、存储和管理;在校园的一些危险区域,如水边、顶楼、施工场所等或者校园的一些治安死角架设RFID读取器,当学生处于这些区域时识别出学生身份并自动发出语音警示,并配合校方监控系统监视现场状况进行及时处理;在学校的教学区、学生宿舍等限制外来人员进出的区域安装多个感应节点,当外来人员进入时会自动语音报警并通知安保人员及时处理;在学校内部的机动车上安装RFID标签,在各个校门口识别并控制机动车的进出,将停靠时间、准确停靠地点等信息与管理平台及个人手机绑定;在学校人员比较集中的区域,如教室、实验室、宿舍、图书馆、体育馆等安装密集的传感器节点,监测自身周围温度和烟雾浓度等参数变化,一旦出现异常,即可启动喷淋系统,并将所处位置的信息和火势等相关参数传送到管理控制中心,实现火灾的实时报警、准确定位和及时控制。
B.物联网在建设生态校园方面的应用
学习环境优劣可以从很大程度上影响学生的学习效率。通过在教室里布置传感器节点可以监测教室各角落的温度和光线等情况,并根据事先设定的阈值自动调节教室内照明灯亮度,自动调节空调温度,根据室外光照强度调整窗帘高度等,这样可以给学生提供一个舒适的学习环境,促进学生更好地学习。另外,教室和实验室的灯光、空调、电脑等设备可以根据人员进入或离开自动控制电源开关。学生宿舍的供电负荷也可以通过校园物联网进行实时远程监控,迅速发现用电负荷的剧烈变化,防范火灾、触电等人身伤害事故,实现对电量的有效监管,从而节约能源。
物理环境的好坏对学生的学习效率影响也很明显。智能照明是利用物联网技术,使校园内的灯能够无线自主联网,使每一盏灯都能遥测和遥控,教室内和道路的灯接受控制中心的命令,反馈灯的各种状态,根据光强度和时段自动调节照明亮度。例如在道路两边灯上安装传感器,可随时监控光线亮度并自动调节灯的亮灭,根据室外光照强度和时段调整亮度,当室外光照比较暗,灯自动亮;当光照比较强时,灯自动关,如果到了特殊时段(比如后半夜),可以智能化的控制灯的开关或者间隔控制灯的亮灭,以达到节能减排的目的。在教室里布置传感器节点监测教室各角落的噪音情况,一旦超过预警值则报警通知有关部门处理,如对墙壁等物品装上吸音材料以降低声反射和混响时间。传感器还可根据室内二氧化碳浓度、温度自动调节通风情况和空调温度等。
C.物联网在建设科学校园方面的应用
智能化图书馆建设:随着各大高校规模的不断扩大,其藏书量也在逐年增加,加之图书存在归架错误等问题,传统图书条码查找的方式会浪费大量时间。通过在图书上粘贴RFID标签,在馆藏范围设置多个阅读器,由阅读器坐标确定图书的方位信息并传送给定位服务器,读者和管理员用客户机或手机登录定位服务器查询图书信息,也方便了新书上架、图书归架及乱架图书的整理工作,提高了寻找丢失书籍和盘点文献资料的效率。还可以利用自助还书机设备对粘贴有RFID标签的图书进行扫描、识别和归还处理,有利于帮助读者进行自助式图书的归还、续借操作,避免排队现象的发生,甚至可以实现“拿走即借、放回即还”的高度RFID化物流管理模式,从而有效提升图书管理效率、简化图书管理流程、降低图书管理人员的劳动强度,为读者提供更加便利快捷的图书借还书、查询等服务。
智能化设备管理:高校里大量的教学仪器和设备存在着分布离散、管理难度大、无专人管理和保养等情况。通过给各类设备粘贴RFID标签或安装传感器,分配专人管理,可以进行统一管理和调度,有效防止仪器设备的丢失及使用率低下等问题。当仪器出现高温、断电等问题时,传感器可以自动报警通知专人处理。
远程集抄:学校里的电表、水表、燃气表现在还在采用人工抄表的模式,这种模式费时、费力,而且准确性和及时性得不到有效的保障。通过在这些节点上安装传感器装置,可以快速上传表上的数据,并且及时可靠,既节省了人力、物力,又提高了管理的效率、效果。
远程采集实验数据:高校中很多学科都需要通过大量的实验数据来进行研究和验证,有些实验往往要持续观察很长时间,有些实验可能因学生操作太过危险、实验器材数量不够等原因导致部分学生不能亲自动手做而缺乏感性认识,进而导致学习的枯燥和乏味,影响学习的积极性。教师可将各类传感器安装在实验器材上,实验人员通过远程控制这些实验器材来实时采集实验数据(如温度、压强、液体浓度等),所测取的数据通过校园网及时给实验人员使用,并上传至数据库服务器进行存储。这样可以实现实验数据的长期持续获取,既保证了实验数据的全面性、真实性和有效性,也实现了实验教学方式的转变,增强了学生的学习兴趣,解决了实验教学资源有限的问题,节省了各类经费。
总之,高校可以充分利用教学、科研的先发优势,利用现有的信息及通信技术,从物联化、集成化、智能化出发,提高教学科研水平,提高学校自身各项管理工作的效率、效果和效益,提高学校影响力,实现教育服务社会的职能。
4.物联网应用中有待解决的问题
毫无疑问,物联网给学校带来相当大的便利和巨大的发展前景,同时也面临着许多挑战。
物联网的技术标准不统一。物联网主要是跨行业、跨领域的应用,各行业应用特点和用户需求不同,没有统一的标准和规范,可能造成物联网开发、集成、部署和维护的成本升高,制约物联网业务的应用规模。
物联网的信息安全问题。物联网在教学中应用时,教学设备间联系更紧密,设备和用户也连接起来,使得信息采集和交换设备大量使用,这些大量的数据及用户隐私如何得到保护,就成为有待解决的问题,普及物联网就要加快信息安全立法进度,完善信息安全法律体系是保障信息安全的根本。
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