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序论:好文章的创作是一个不断探索和完善的过程,我们为您推荐十篇物联网技术与开发范例,希望它们能助您一臂之力,提升您的阅读品质,带来更深刻的阅读感受。
中图分类号:TP393 文献标识码:A
文章编号:1005-913X(2015)09-0071-01
一、研究的目的及意义
食品安全溯源系统可以追溯“从源头到餐桌”中的各个环节的全部信息,是从生产到最终消费建立起完整的一套可溯源性食品信息,从而可以追究相应环节违法者的法律责任。
目前,我国食品安全超标、检测和环保体系以及监管追溯信息平台不健全、法律法规缺失等问题严重存在。食品安全事件不仅引发大量食源性疾病,造成严重的经济损失,而且,造成生产力水平下降,经济效益减少。并且,食品安全事件增加医疗费用,造成国家财政支出上升,从而影响社会经济发展,最终威胁国家安全和社会稳定。对于食品安全的管理,我国只是在控制食品生产的加工过程中采取了一些方法,并没有将食品供应整个环节连接起来。传统的方法是采用食品检验,对食品供应的关键环节进行控制等手段,但由于管理不严,并且操作失误和人工误差,经常会导致效率低下和出错率较高等问题。为了确保全国人民的食品安全,有效控制食源性疾病的爆发,在我国建立食品跟踪、管理、追溯的“源头到餐桌”的信息溯源体系,将对食品行业的发展产生巨大的影响,是我国解决食品安全问题的一种非常重要方法。
二、国内外研究情况概述
全球已有四十多个国家采用相关系统进行食品溯源,特别是英国、日本、法国、美国、澳大利亚等国,均取得了显著成效。我国食品安全问题不断出现,食品溯源体系建设与完善在我国越来越受到关注和重视。但目前我国整体上食品安全追溯技术体系仍然不尽完善,一旦食品安全出现问题,很难实施有效追溯,进行控制与召回,这一问题急待解决。
三、研究内容
(一)技术架构设计
WEB平台主要功能:对采集设备记录信息数据的查询、系统配置管理、溯源码/防伪码申请;数据采集设备主要功能:数据的录入;二维码打印系统(打印机 + 打印软件)主要功能:获取溯源码/防伪码图像进行打印输出;智能手机平台:扫描溯源码/防伪码,查询相关信息。
系统设计模式遵循以下原则:单一职责原则、开放闭合原则、里氏替换原则、依赖倒置原则、接口隔离原则。
系统多层结构的技术组成模型:表现层、中间层、数据层。
(二)功能设计
四、研究方法:主要技术路线
(一)RFID信息技术采集
食品追溯管理系统将利用RFID先进的技术并依托网络技术、及数据库技术,实现信息融合、查询、监控,为每一个生产阶段以及分销到最终消费领域的过程中提供针对每件货品安全性、食品成分来源及库存控制的合理决策,实现食品安全预警机制。
WSN(无线传感器网络)就是由部署在监测区域内大量的廉价微型传感器节点组成,通过无线通信方式形成的一个多跳的自组织的网络系统,其目的是协作地感知、采集和处理网络覆盖区域中被感知对象的信息,并发送给观察者。传感器、感知对象和观察者构成了无线传感器网络的三个要素。而构成WSN网络的重要技术,zigbee技术以其低复杂度、自组织、低功耗、低数据速率、低成本的优势,逐渐被市场所接受。
(三)EPC全球产品电子代码体系
EPC的全称是Electronic Product Code,中文称为产品电子代码。EPC的载体是RFID电子标签,并借助互联网来实现信息的传递。EPC旨在为没意见单品建立全球的、开放的标识标准,实现全球范围内对单件产品的跟踪与追溯,从而有效提高供应链管理水平、降低物流成本。EPC是一个完整的、复杂的综合的系统。食品溯源系统将结合EPC技术,把所有的流通环节(包括生产、运输、零售)统一起来,组成一个开放的、可查询的EPC物联网,从而大大提高对食品的追溯。
(四)物流跟踪定位技术(GIS/GPS)
要做到食品追溯,就要贯穿整个食品的过程,包括生产、加工、流通和销售,全过程必须严格控制,这样才能形成一个完整的产业链的食品安全控制体系,以保证向社会提供优质的放心食品,并可确保供应链的高质量数据交流,让食品行业彻底实施食品的源头追踪以及在食品供应链中提供完全透明度的能力。因此,物流运输环节对于整个食品的安全来说就显得异常重要。
中图分类号:TN929.5 文献标识码:A 文章编号:1007-9416(2017)02-0091-01
1 计算机软件开发技术与物联网数据系统的结合
在计算机软件开发技术中,通过物联网数据系统的结合,在信息的准确程度上得到了有效的提升,并为所开展的程序设计创造一个有利的环境,网络发展是十分迅速的,尤其是在技术不断创新的市场环境下,计算机软件开发要有一个先进的整体思想,并在思想的配合下达到更理想的数据分析运行。基于物联网数据分析系统之下,所开展的各项程序汇编任务中,更真切的从实际情况出发,并探讨有效的安全防护措施,确保系统在运行过程中内部数据信息的安全性,即使在W络环境下受到不同程度的威胁,也能更好的解决这一问题,通过防火墙技术来提升系统的安全防护能力[1]。数据系统功能实现需要建立在信息搜集整理基础上,这一点在软件开发技术中得到了实现,通过功能模块的引入,帮助更好的解决技术性问题,并形成一个功能保护层,在数据系统中可以根据运行使用需求来对信息进行录入,将其控制在需求的范围内,根据系统运行所接收到的指令来对信息进行调动,确保了计算机软件功能实现的速度,对信息数据的使用形式也更合理。基于计算机软件开发技术所进行的物联网数据分析系统设计,在技术层面仍然需要进一步创新,下面文章将对分析分析内容加以探讨。
2 基于计算机软件开发的数据系统分析技术
2.1 数据系统分析的定义
通过数据分析可以准确的判断计算机设备在物联网环境下的运行使用需求,并结合所遇到的问题进行定向分析,重点解决其中所存在的安全隐患。数据分析需要一个准确的界定范围,这样才能在分析中避免受到数据变化的影响,对于分析中比较重要的功能划分,需要针对其使用范围来进行。传统的数据分析在速度上相对较慢,并不能达到理想的使用效果,但随着计算机软件开发技术的发展,目前已经能够实现基于网络环境下的自动数据分析,更符合系统的运行管理需求,在分析过程速度与分析结果的准确程度上都有明显的提升,这一点是传统技术方法中所难以实现的[2]。数据分析可以理解为是计算机软件开发的产物,通过计算机软件开发技术,数据分析范围得到了规划,在相关技术方法的选择上也更符合实际需求情况,并且能够根据计算机软件技术的层次划分来实现分析内容上的归类,促进信息资源的使用效率得到提升。
2.2 数据系统分析服务器的设计
在对数据分析服务器进行设计时,首先从感知层部分来进行,观察在感知层中是否能够准确的判断信息,并结合信息的实际使用方向来进行一个更细致的划分规律。根据所需要的存储的数据信息数量来对服务器进行选择,以免在计算机软件运行过程中发生数据丢失的严重问题,对于一些比较常见的数据更新困难问题,在对软件进行设计时也会重点考虑服务器的运行能力,选择更符合信息传输与数据分析的接入端口,同时设置备用的介入端口,这样在软件运行使用过程中如果服务器运行速度下降,能够快速的进行自动端口调整,连接到更稳定的端口中实现使用功能[2]。服务器设计也具有特异性,并不是所有的服务器在数据分析上都是通用的,在使用过程中仍然需要进一步的调整,根据实际需求进行技术方面的匹配,更符合现场工作任务开展需求,将服务器运行使用中的数据分析隐患问题将至最低点。
3 基于计算机软件开发技术的物联网数据系统分析验证
验证部分是在计算机软件开发结束后进行的,其中可能会涉及到的问题主要是功能之前的配合是否合理,以及所能够遇到的问题中应当配合的解决措施。计算机软件开发技术具有很强的选择性,验证阶段发现问题也可以及时的调整,避免问题继续深入影响到数据系统分析计划开展。根据所得到的分析结果与实际情况之间进行筛选探讨,得出分析结果的具体稳定性,如果发现其中存在需要继续完善的内容,要及时采取开发技术加以调整,以免错误的数据系统分析结果被投入到使用中[1]。
4 结语
本文对于提出了物联网数据系统分析对于物联网产业的发展有十分重要的意义,并结合技术发展真实状况加以分析。由于物联网的特点决定物联网数据挖掘存在许多困难,为了解决这些困难,对于物联网数据挖掘和云计算结合进行了许多研究,并提出了结合计算机软件开发进行分布式数据挖掘的观点,通过实验验证了这种思路的可行性。
1 物联网定义、组成结构及其特点概述
将网络技术应用于万物,是对物联网最直接的表述。物联网的英文全称是Internet of Things,是指将无处不在的终端设备和应用设施,例如具有智能化能力的传感器、移动终端设备、工业工程系统、电子数控系统、家庭数字智能设备等, 与周围安装有无线终端接收设备的个人与车辆等等连接,通过各种无线或有线发射接收技术,在长距离或短距离的通讯上,实现不同类型的网络之间的互联互通效果。在各种网络环境下,采用保障终端设备信息安全的机制,为各联接终端提供安全可控甚至是具有个性化的实时在线监测、定位搜索、报警联动、调度指挥等管理方式和服务功能,实现网络技术对“万物”的“高效便捷、节能环保、安全放心”的“管理、防控、经营”一体化功能。
构成物联网的框架部分由3部分组成,它们分别是:控制整个物联网的核心能力,让物联网具有感知能力的感知层,感知层反应着物联网的技术含量,是开发部门追求进步的重要一层;接下来就是以移动通信网络为根本,技术最为成熟,各方面都是最全面的,只有经过小部分完善的网络层;最后一层是应用层,面对的是移动终端的用户,通过物联网技术将企业的信息展现到终端用户面前,为终端用户提供全面高效的服务方案,整个物联网具有着融合企业信息、提供资源开发利用、保障信息安全的开发能力。物联网系统主要包括有:支撑服务运营的系统、虚拟空间中的传感网络系统、终端业务服务的应用系统、作为连接基础的无线通信网系统等组成。
过去的互联网是基于计算机技术而开发出来的信息技术,现今的物联网技术所取用的核心部分依然是互联网技术,物联网技术只是对互联网所能实现的功能进行扩展和延伸,达到物体与物体的连接。由于物理材料、物理技术的升级,通过光感技术、红外技术、等等,物联网技术能快捷的使两种不同的行业产生联系,使得像超市、护肤品专卖店等这类实体经营店也能通过网络技术产进行交流。总的来讲结合力物联网的移动通信有以下几个方面的特点。
1.1 物联网技术服务的对象更广
过去的移动互联网由于技术条件的限制,服务对象局限于移动终端,没有将这些对网络服务需求高的大量的实体类的客户端纳入网络空间去,服务效应明显低下了很多,而物联网技术的引入刚好满足了这类对网络应用需求高客户群体,方便了实体类的客户端对人们的快捷服务,填补了之前服务所达不到的空缺部分,扩大了通信公司服务的范围。
1.2 物联网缩短了服务的反应时间
以往人们需要社会设施服务的时候,需要很长一段时间才能得到。物联网则彻底缩短了人们申请服务的反应时间,需求人群只要通过物联网或者使用物联网上提供此类服务的APP一个简单的需求信息,能提供该类服务的从业人员在接到需求信息之后就能快速反应,到达需求人群身边解决所遇到问题或是提供需要的服务,经过物联网的提速,使得生活变得更简单方便了。
1.3 物联网个人信息保护更高
物联网技术是在互联网技术的基础上发展起来的,在保护用户个人信息发面已经有了经验,再加上新的加密解密技术,物联网对用户信息保护的能力更加提升了一个环节,物联网保护信息的能力更高。
2 物联网技术下移动通信技术的应用与发展探究
我国通信行业经过了互联网时代的升级,有了长足的进步,但物联网是一种新的技术,未来的上限需要经过不断的探索才能确定,因而笔者提出以下几点建议。
2.1 加快物联网与移动通信技术的结合进程
每一项新技术的出现到为大众带来福利都是需要一个时间发展的过程来完成的,物联网技术作为互联网技术的扩展,有互联网技术运作所打下的经验基础。因此,物联网与移动通信技术的结合进程要加快。移动物联网的发展,为用户生活创造便利,更为移动通信行业开展出新的业务创造出前提和准备。通信公司要发掘通信领域内的技术优势,充分运用终端平台的高度智能特性,开发出便捷服务于广大群众同时又支持这类智能平台的APP软件,使广大群众能充分体验到物联网对改变生活、服务生活的优势。通信公司要注意到的是,公司要通过电话调查、问卷调查,等等方式来获取广大用户对公司所开展的这些服务的感受、看法,了解带终端使用者对需求,这样技术开发部门才能开发出符合用户需要的应用软件。
2.2 增强网络监管力度,打击网络违法行为
[DOI]10.13939/ki.zgsc.2016.02.113
高职物联网应用技术专业建设自从2011年开始在全国迅速展开,经过近几年的快速建设初步形成了一定的规模,积累了一定的经验,但是由于物联网技术是一项综合性技术,涉及计算机、通信、电子和软件等多方面技术之大成,要真正建设好高职物联网专业还有较大差距,特别是高职物联网应用技术专业的实训教学建设还有待进一步加强研究与深化。
高职教育是培养面向社会各行各业生产第一线的高素质技术技能型专业人才的高等职业教育,它的根本任务是培育学生良好的职业能力与可持续发展能力。职业化能力的培育是高职学生的重中之重,也是区别于应用型、研究型人才的显著标志,职业能力的培养要靠高职院校实训教学来保障和实现,只有建设规划好物联网技术实训教学体系才能完成高职物联网专业学生的职业能力与可持续发展能力的修成。随着国家“互联网+”、“工业4.0”等理念的提出与深化,物联网技术的应用十分广泛,如智慧农业、环境监测、智能交通、智慧城市、智能家居和智能物流等,根据国家“十二五”战略规划结合地区经济发展特点,以智慧农业和环境监测作为高职物联网技术实训切入点,基于“认知―技术技能―系统体验” 路径来研究并实现物联网应用技术实训教学,培养主要面向农业与环境行业的具有物联网设备安装调试、工程规划与实施、系统服务与技术支持为主的高素质技术技能型物联网技术人才。
1专业课程与实训教学
1.1专业培养目标
高职院校是为国家培养技术技能型人才的高等学校。其培养的人才除了要有一定的理论基础知识,重点是要培养学生具有较强的专业实践操作能力和岗位就业适应能力,这就要求高职院校通过工学结合办学模式,强化以职业能力为目标的实训教学,最终实现物联网应用技术人才培养目标的要求。
物联网应用技术专业的培养目标是为培养德、智、体、美等全面发展,面向物联网产业,服务区域与地方经济发展,具有较好的物联网专业基础知识、较强的实践能力、良好的团队协作能力,可持续发展与创新能力,掌握物联网应用技术,从事物联网工程项目的规划与施工管理、物联网设备安装与调试、物联网维护与管理、物联网设备营销与技术支持,成为具备良好文化素养、职业道德和综合职业能力的高素质技术技能型人才。
1.2专业课程体系
从职业岗位能力需要出发来分析物联网应用技术专业的课程体系。以“岗位―能力―课程”的思路来构建课程体系和课程内容,在满足一定理论知识需要的前提下强化实训课程内容建设,努力做到“教学做一体化”教学过程中理论与实践的相互促进和融合,最终使实践教学来内化学生的理论知识,为拓宽高职学生的成长空间打下基础。为此,设置了一定数量的通识教学课程和专业基础课程,如高等数学、英语、高级语言程序设计、物联网技术概论等。专业课程的设置更加体现职业岗位的特点要求,以智能农业、环境监测为系统实训平台出发,围绕这两大领域的物联网技术应用展开,开设了一些有特色的专业课与实训课。如RFID技术与应用、无线传感器组网技术、农业食品溯源应用系统实训、城市环境远程监测系统实训等课程。课程设置如下表所示。
物联网应用技术专业课程表
公共素养课程
思想道德修养与法律基础、思想和中国特色社会主义理论体系概论、形势与政策、军事理论教育、职业发展与就业指导、大学英语、大学语文、高等数学(理)、大学生心理健康教育、体育
专业支撑课程
计算机组装与系统维护、计算机技术基础、电工电子技术基础、高级语言程序设计、计算机网络技术、物联网技术概论、数据库应用基础、网络设备配置技术
专业核心课程
无线传感器网络技术、RFID技术与应用、传感器原理与应用、物联网系统应用实训、物联网工程设计与实施
专业拓展课程
综合布线技术、移动应用开发、嵌入式系统与应用
1.3实训教学体系
高职教学的根本就是培养学生具备良好的职业岗位就业能力,它的特点是突出职业能力所要求的实训实践教学,完备的实训教学体系主要由三部分组成,包括专业实训教学环节、校内实训室建设、校外实训基地建设。在设计物联网应用技术实训教学时,以知识与技能渐进式提高出发,按照“认知―技术技能―系统体验” 路径展开,“认知”主要是强调基础性和启蒙性实训,“技术技能”主要侧重专业核心课程的配套实训,“系统体验”主要是对前面实训成果的系统综合和应用,更加贴近物联网技术的实际应用。物联网应用技术实训教学可以分为三个主要阶段:技术基础与专业认知实训、专业技能实训和物联网系统应用实训。校内校外实训的有效结合来强化物联网专业学生的技术技能和岗位适应能力。校外实训基地主要解决学生的岗位适用能力,校内实训室主要完成学生的专业技能的实操和理论知识的内化。
2基础性实训
俗话说得好,基础不牢地动山摇。这说明基础知识的学习与掌握是何等的重要。高职实训也是同一个道理,也要从基础性实训抓起。物联网应用技术基础性实训可以分成两个层面:专业基础实训和专业认知实训。
2.1专业基础实训
专业基础实训一般是指电子信息大类学生应具备的一些面向职业岗位的通用型技能实训。如计算机基础应用、高级语言程序设计、计算机组装与维护等实训,采用“教学做一体化”教学模式下,通过这几门课的实训让学生对计算机硬件和编程知识有一定深入的了解与掌握,为后面的进一步学习打下良好基础。计算机基础应用和计算机组装与维护这两项实训主要让学生了解和认识计算机系统结构和基本工作原理,熟悉应用办公软件如Office,掌握对各型计算机的硬件拆装和维修,训练高职学生使用计算机的基本技能。高级语言程序设计主要让学生对计算机编程语言有一个基础性的学习掌握,为下一步技术技能的实训打下基础,如C语言学习。
2.2专业认知实训
专业认知实训是开启对物联网技术应用大门的起初环节,目的是让物联网应用技术专业学生对物联网技术的相关知识、相关设备、相关领域和相关应用有一个认识,拓宽学生的眼界,增强学生对专业学习的兴趣,为专业技能实训起到承上启下的作用。由于物联网技术涉及学科门类较多,职业面向行业应用面广,因此不可能面面俱到,只能依据专业培养定位来开设认知实训。针对面向农业与环境应用的特点,专业认知实训突出了电子技术基础和计算机网络技术的学习,通过系统仿真和实际电路的调试,让学生对基本的模拟、数字电路、计算机网络应用有个较好认知;通过物联网技术概论课程相关的实训让学生了解物联网涉及的多类技术要素,了解物联网三层体系结构及相关的感知、传输和信息处理与控制技术,在认知实训中强调以感观了解为重点,知识普及为重心,宜采用多种教学形式开展,如网上查阅、实地参观、现场交流与访谈等。
3职业技能实训
职业技能是高职学生面向社会就业之根本,也是体现现代高职教育之重心所在。高职教育的质量与特色大多体现在学生技能素质的培养上。从物联网技术层面来分析,物联网技术应用主要包括三个层面:感知技术、网络传输技术和信息智能处理与控制技术,因此,我们结合面向农业与环境领域的应用从三层结构来组织物联网专业技能实训。
3.1感知技能实训
感知技术主要是解决信息的获取,为最终的行业应用提供信息与数据。它包括多方面的信息获取技术,如各型传感器、RFID系统、定位系统、条码等十分广泛。以农业与环境行业的应用为例,主要采用的也是前面所说的四大类设备,为此要建立感知技术应用实训室,结合专业核心课程进行传感器、RFID等方面应用技能实训,让学生了解各类型传感器和RFID系统应用技能。传感器方面:如温湿度传感器、pH值传感器、CO传感器的实物及其如何使用,通过实际操作演示掌握其基本原理、性能和使用方式。RFID设备方面:如各型电子标签、天线、阅读器等。通过RFID原理实训台,让学生掌握各型电子标签的使用情况和基本工作原理,理解各频段RFID系统的适用范围,以电子标签信息识别读写实训让学生对各类技术标准有一提高认识与消化。另外,也要适当增加控制方面的实训,如智能农业方面的调节光照和控制水源和通风等。
3.2信息传输技能实训
网络传输是信息高速公路,负责把由前端感知设备获得的信息实时准确上传到云端。这部分主要分为两个方面:一是近距离无线网络传输,二是远程高速网络传输。近距离无线网络传输一般采用Zigbee、WiFi和蓝牙技术,主要用来解决如各类传感器的信息汇集和集中转发上传到远程网络上。重点是实训无线传感网(Zigbee网络)的组网与使用,让学生了解与掌握无线传感网的基本组成、相关设备与工作原理,通过如节点之间点对点的通信、无线SOC端口控制与传输来强化对无线传感网的使用。另外,结合计算机网络技术实训来强化学生对局域网、宽带广域网的应用以及网络设备配置与管理。
3.3信息处理技能实训
在物联网三层体系结构中,最后一层是信息管理与应用(简称应用层)。应用层主要是完成经网络传输层上传到云端数据的接收、过滤与存储,然后结合行业应用进行控制与管理。主要涉及专业课程有数据库应用基础、高级语言程序设计、移动应用开发等一些相关软件应用方面。基于物联网技术的应用系统离不开数据库管理和前后台应用软件的开发,针对高职学生的特点,适当强化数据库(如MSSQL)应用知识的掌握和实际应用,对数据库的基本操作与使用管理有一定程度的了解。随着移动互联技术的迅速发展,移动终端在物联网系统应用中已十分普及,目前移动开发平台主要基于IOS和Android两大系统,基于Android移动应用开发已占据主流,为此结合移动应用开发课程建设移动应用开发实训室,在学习了Java语言后,通过“教学做”来培养学生开发小型App的能力。
4系统性实训
物联网技术的显著特点是集多专业之大成,涉及专业知识面广,容易给学生产生知识混杂和难学的印象,那么如何补救这一情况是专业教学研究的一大课题,为此,基于“认知―技术技能―系统体验” 路径的理念,特别强化与设置了物联网系统综合实训环节。
4.1智能农业应用实训
物联网技术在智能农业中的应用如火如荼,“民以食为天,食以安为先”,食品安全至关重要,农产品的质量管理特别是食品溯源系统已日益成熟。将农产品种(养)植、运输、加工和流通的信息相关联,形成完整的信息追溯链来确保农产品的安全性。整个系统涉及溯源标识技术、监装技术、物流监控技术和数据采集与查询技术。溯源系统以RFID、条码技术的应用为基础,是一典型的物联网综合应用系统。这一实训系统基本涵盖了物联网应用技术专业所学的大部分专业知识,通过溯源系统的实训体验把原本分散的技术串联起来,强化了学生对物联网专业知识的理解和兴趣,特别是强化了学生对RFID技术应用的认识。实训的主要内容有网络环境的搭建、服务器安装与调试、电子标签制作与识读、数据库管理与应用、PDA安装与调试和APP应用开发等。
4.2环境监测实训
基于无线传感网的环境监测实训是以传感器与无线传感网组建与应用开发为重点的专业实训,通过此实训让学生达到对无线传感网的系统设计,设备选型,传感网组网及Zigbee协议的应用开发有一定程度深化,实训重点要让学生树立起系统性的理念。下图是物联网环境监测实训室功能总体框图。
环境监测实训系统
实训系统包含三种数传模式(WiFi、Zigbee、有线)环境监测传感器,形成一套覆盖三个层次的物联网教学平台。同时,其他内置WiFi模块的各种手持设备(笔记本电脑、手机等)也能无线接入该实验平台,成为物联网实验设备的一部分;师生教学、科研实践开发的其他感知模块,通过与标准的WiFi设备服务器连接,也能轻易接入该实验平台,完成测试、验证。这些设备的灵活配置为学生提供了从数据采集、网络传输到信息处理较完整的物联网系统应用模型。包含的实训:网络组网与无线信号测试、Zigbee协议栈应用、Zigbee网络拓扑、开发环境的搭建;IEEE 802.11协议介绍、接口程序代码开发、串口WiFi设备服务器设计、传感器数据采集与查询显示等,重点是把从信息采集、传输和信息处理联动起来,让学生充分体会到一个真实的无线传感网系统的体验,更加贴近了以后的工作岗位,增强学生就业信心。
5结论
物联网应用技术实训教学是培养高职学生技术技能型人才的核心所在。实训教学必须以良好理念为先导,紧密结合人才培养目标,构建起符合学生就业岗位需要的实训教学体系。本文以农业与环境应用为背景,从分析人才培养目出发,基于“认知―技术技能―系统体验” 路径来研究并实现物联网应用技术实训教学,以知识与技能渐进式提高构建实训教学环境,通过近两年的探索与实践,取得了较好的效果。
参考文献:
[1]王风茂.高职院校物联网应用技术专业实训体系的构建与实施[J].青岛职业技术学院学报,2012,25(6):49-52.
[2]邹洪芬.高职院校“专业对接园区,科研反哺教学”的物联网专业建设探索[J].职业技术教育,2014,35(26):12-14.
[3]张新.高职物联网应用技术专业建设探索与思考[J].物联网技术,2014(5):80-82.
1.1以嘉立荷牧业和光明梦得等大型牧场为代表
通过阿菲金等牧场管理系统的应用,自动采集牧场的生产数据,技术人员和管理者可以针对繁殖、兽医、统计等不同的问题进行分析,了解牧场生产和管理过程中存在的问题,并采取相应措施,实现奶牛生产的精细化管理。
1.2以天津市农夫种猪场为代表
应用了智能化母猪饲养管理系统,通过传感器对无线射频耳标的识别,实现对该母猪个体的精确饲喂、鉴定等(荷兰Velos系统);通过应用种猪自动测定系统,自动采集种猪每日采食信息和称重信息,提高了种猪测定效率。以部分规模肉鸡养殖场为代表通过应用物联网技术,实现了自动采集鸡舍温度、湿度等,并根据鸡舍环境实时变化情况进行自动控制,提高了肉鸡生产的管理水平。
2存在的问题
2.1饲养方式制约物联网技术推广
物联网技术的推广和应用是与集约化生产经营方式相结合的。但是部分以农户为主的养殖小区和中规模养殖场户,受制于设施设备和生产工艺条件,物联网技术改造应用难度大,物联网技术难于应用推广。
2.2物联网技术应用范围偏小
在畜牧业生产中应用物联网技术,涉及的信息技术本身比较复杂。因此,目前天津市物联网技术的应用大多数是在大型规模养殖场,特别是在部分的“领军”企业。天津市畜禽养殖量90%以上的中小型养殖场,应用物联网技术的意识不强,其物联网技术的应用仍呈“空白”。
2.3物联网技术应用成本高
畜牧业生产中应用的物联网技术,主要有三个来源:一是从国外直接进口技术;二是引进技术在国内经过本地化改造;三是国内自主开发。就目前而言,国内自主研发产品,其软硬件配套和产品稳定性等方面与引进产品尚有很大差距,养殖场户积极性不高,加之引进产品价格昂贵、投入高,部分生产者尚无力应用。
3促进物联网技术在畜牧生产中的应用
围绕构建“高产、优质、高效、生态、安全”的现代畜牧业产业体系,保障动物疫情稳定,保障农产品质量安全,提升畜牧业质量和效益,促进畜牧业增效,农民增收为立足点,按照市场推动和政策扶持相结合,加快畜牧业物联网技术的应用推广和系统开发。经过努力,物联网技术应用覆盖天津市生猪、奶牛、肉羊、蛋鸡、肉鸡五大畜禽种,覆盖一批规模养殖场,建设物联网示范企业,实现饲养环境自动监控、管理精细化和产品可追溯管理。开发应用兽药等投入品监管、远程服务、外埠畜产品监管和本地畜产品质量安全追溯等行业监管平台,实现实时管理。通过示范应用和技术推广,形成物联网集成应用的典型解决方案和技术标准。
3.1企业类
3.1.1肉羊物联网应用平台以奥群种羊公司为主,利用建立的工厂化杜泊、澳洲白绵羊胚胎移植技术体系和快速扩繁优质配套系种羊的生产基础,在生产环节引入物联网技术,建设奥群优质种羊联合育种信息平台、种羊胚胎移植远程服务系统、养殖综合业务管理系统。完善RFID技术自动识别系统、自动称重系统、种羊选育和视频监控等系统,实现对种羊生产过程信息采集和数据分析,与客户扩繁场信息共享,互动挖掘数据。其服务对象包括天津核心育种场、规模扩繁场和合作社组织。完成基于RFID的种羊称重与分群管理、基于有源RFID技术的TMR(全混合日粮)投料监控技术标准。3.1.2奶牛物联网应用系统以梦得集团、嘉立荷牧业惠泽牧业等21个牧场为主,引进国内外先进牧场综合管理系统,实现对产奶、牛群健康等管理智能化。降低炎发病率,提高配种率和单产水平,实现质量安全可控可追溯。3.1.3生猪物联网应用系统以中粮肉食、惠康、德润、农夫等企业为主,引进智能化管理系统,实现对猪舍内温度、湿度、通风等环境自动控制。以射频技术为载体,开发智能化养猪管理系统,通过料塔、输送分配绞龙、饲喂器、分离器的有效组合,实现对每头猪的精准饲喂、准确监测。3.1.4家禽类物联网应用系统引进国内外先进的家禽生产管理信息系统,实现对舍内喂料、光照、温度、供水、压力、湿度、清粪、集蛋等自动监测和控制,为鸡提供恒温、恒湿和清洁的环境,改善动物福利。大幅度降低人工成本,降低呼吸道等疾病发病率。
3.2部门监管类
3.2.1动物防疫和畜产品质量安全可追溯系统完善现有生猪品种系统运行,启用其他畜种应用。优化养殖环节信息采集系统,实现一站式登陆,智能化上传。开发友好的展示界面,开发多种展示方式和数据有效链接。增加畜牧业统计监测预警系统,实现对畜牧生产情况、畜产品价格、市场需求等相关数据快速监测统计,通过统计结果,分析市场趋势,做出预测预警。开发辅助决策系统,实行免疫保护期、疫苗使用、应急物资等预警和智能管理。3.2.2肉鸡质量安全可追溯平台对肉鸡在饲养过程中饲料兽药投入品使用、防疫、质量监测信息,出栏产地检疫信息,运输过程信息,屠宰环节检验信息,一直到产品上市进入市场各环节信息实现可追溯监管。3.2.3病死动物无害处理系统在现有生猪基础上,增加其他畜种,开发与保险公司和无害化处理场数据对接功能。3.2.4动物产地检疫机打出证系统升级支持生猪、家禽等产地检疫需要,优化业务流程管理,提高响应速度。3.2.5畜牧兽医专家远程服务系统利用天津农业物联网大平台,将天津市多年积累的动物疫病防控经验和典型病理解剖图片置入,向养殖场户提供智能诊断和科普教育功能。3.2.6动物及动物产品检疫监督信息管理平台利用物联网和RFID等技术,实现对外埠进入天津市的动物和动物产品实现监管数据交换、集成和主动监控等目的。3.2.7生鲜乳质量安全监管及可追溯系统将鲜奶生产、收购、运输等环节开展信息化管理,构建鲜奶收购站及运输车辆信息管理系统,对鲜奶收购进行信息化管理。3.2.8武清奶牛综合服务平台良种繁育系统在现有平台基础上,开发奶牛个体信息动态采集技术,佩戴牛只RFID标签,实现对牛只的自动识别和信息记录,提高奶牛场智能化水平;开发集成传感器技术、信息采集技术及网络数据库技术,实现对奶牛个体挤奶的全部自动化及智能化控制;安装监测系统,辅助判定牛只状态,结合无线传输技术,实现实时数据采集;利用物联网技术对种子母牛个体信息进行采集的数据进行挖掘,通过统计和专家分析,为奶牛良种科学繁育提供依据和科学决策。
4对策建议
4.1加强组织协调
建议在天津市畜牧兽医局成立推进物联网技术应用推广技术领导小组,纳入全市畜牧兽医工作重点,加强各事业单位和区县畜牧兽医管理部门以及企业的沟通,建立和完善协同工作机制。
4.2加大资金支持力度
利用现有的设施畜牧业提升工程、畜禽标准化规模养殖场等项目资金,加大对物联网技术应用的支持。争取天津市经济和信息化委员会、财政局、科学技术委员会等部门对畜牧业物联网应用专项支持。同时,推动引导更多企业开发、使用物联网技术,进一步完善现有系统功能。
4.3加强人才队伍建设
加强宣传引导,推动既懂信息技术又懂农业生产的复合型技术人才从事现代畜牧业建设。加大培训力度,培养一批操作技能强的一线实用人才,推动各类监管、应用系统高效运行。
中图分类号:TP393 文献标识码:A 文章编号:2095-1302(2013)03-0069-02
0 引 言
物联网概念及相关技术作为目前信息产业中日益重要的发展方向,越来越得到世界各国研究人员的重视和青睐,我国在物联网领域也投入了大量的科研力量进行相关研究。车联网则是物联网与智能化汽车这两大战略性新兴技术产业的结合,基于车联网技术的一系列应用将对道路交通、城市发展、公共及私有财产监控、市民出行等多个方面的难题破解做出巨大贡献。传统的车联网技术核心为射频识别,经过分析研究,本文创新地提出了基于位置的车联网通用应用平台构架,并对该平台的典型应用进行了介绍。
1 车联网
2005年,国际电信联盟(ITU)正式提出了“物联网”概念[1]。物联网(The Internet of Things,IOT),即通过装置在各类物体上的射频识别(RFID)、传感器、二维码等,经过接口与无线网络相连,从而给物体赋予“智能”,可实现人与物体的沟通和对话,也可以实现物体与物体互相间的沟通和对话,这种将物体连接起来的网络被称为“物联网”[2]。
目前,智能交通亟待建立以车为节点的信息系统——车联网[3]。所谓车联网(The Internet of Vehicles,IOV),则是指通过多种无线通信技术,实现对车辆的状态信息(包括车辆基本属性、动静信息、车辆动态等)进行获取、传输、加工、共享、利用,并使车辆作为节点而连接成为的网络。由此可见,车联网是物联网的应用之一,是一类物联网,车联网可以实现车与车、车与路、车与人之间的信息交换,进而解决一系列诸如出行安全、资产监控、城市交通、市民出行等多个方面的难题。
2 基于位置的车联网通用应用平台构架
作为新兴的技术领域,目前,物联网还没有一种能够得到一致认可的统一体系结构,本文致力于探索一种能够为开发者提供统一接口的通用应用开发平台,此平台的概念类似于计算机体系结构中的操作系统。图1所示是车联网通用应用平台的构架示意图。
该平台的存在将使得基于此平台的物联网应用开发效率和便捷性得到极大的提升,传统开发者在开发物联网应用系统时需要自行设计自上而下的软件、硬件及中间件等诸多复杂部分,而如果采用此平台,开发者将可以直接应用本平台提供的API进行一站式开发,完全无需考虑底层硬件的不同及诸多复杂因素。
该构架为典型的层次构架方式,自下而上可以分为硬件层、通信层、接口层,其中硬件层在终端层次,接口层在服务器层次,通信层作为二者的交互层借助现代通信手段跨越终端与服务器。
2.1 硬件层
硬件层是传统的物联网传感器设备、通信设备等组成的综合模块,该模块可以是专用硬件、智能手机、PDA、平板电脑等不同终端,通过其上运行的专用软件达到对上层的细节屏蔽,隐藏不同硬件终端的差异,提供统一的接口。该层整体的作用为对硬件资源的统一调控以及对其的虚拟化。
2.2 通信层
通信层主要指通过各类通信技术将硬件层所获取的数据从终端传输至服务器的实现过程,主要包含GPRS、HSDPA、蓝牙、Wi-Fi、有线网络、卫星通信等通信手段。借助这些现代通信手段,通信层在终端发送其所采集到的数据及其自身的属性信息等,服务器端在接收信息的同时进行格式化,而后以统一的格式送往接口层,从而达到屏蔽通信方式、通信协议细节的目的。
2.3 接口层
接口层为通用平台公共层的最上一层,负责将各类信息进行打包封装并形成统一格式后向开发者提供API开发接口。该层次作为整个平台对开发者的最外层包装,隐藏了平台体系结构中所有的细节,无论平台应用了哪几种技术,通过本层的包装均可实现统一的数据格式、调用接口,真正实现通用的应用开发平台。
3 平台功能
该平台能提供传统物联网、车联网能够提供的所有功能,同时可以扩展出一系列能够协助用户进行二次开发的定制功能,主要包括终端位置获取,终端属性获取,终端传感数据获取,终端认证与授权,终端触发器等。图2所示是该通用应用平台的功能示意图。
图2 平台功能示意图
3.1 终端位置获取
该功能提供终端设备的位置获取功能,终端可采用GPS、伽利略、北斗、格洛纳斯、基站定位、Wi-Fi定位等多种定位方式中的一种获取自身位置,用户应用通过调用该功能即可实时获取终端的当前位置,位置格式包括坐标信息和速度信息。
3.2 终端属性获取
每一台终端在初始化时均被赋予独一无二的ID和一系列其他属性信息,用户应用通过调用可获取所有信息。
3.3 终端传感数据获取
车联网终端可以接驳一系列具有不同功能的传感器,如温度、湿度、风速、风向、环境信息等。该功能提供获取连接在终端设备上的传感器所传递数据的功能。用户可以通过简单的调用获取所有或指定项目的具体数据信息。
3.4 终端认证与授权
基于终端属性获取功能,该功能可进一步提供对终端设备的认证与授权功能,以保证连接到本系统的终端设备均为合法可靠的设备或者根据用户应用的要求对设备进行验证,对于系统的安全稳定及应用的复杂操作提供了保障。
3.5 终端触发器
终端触发器(Trigger)功能为用户应用提供了“数据变更动作”的触发机制,开发者可以订阅某种特定的数据源,如终端位置或某种特定的终端传感器数据, 当数据源数发生变化后会触发用户应用定的动作代码。
4 平台的典型应用
车联网是一种全新的概念,具有十分广阔的应用前景和使用领域以及非常巨大的商业价值。基于该通用应用平台,开发者可以快速高效地开发出包括道路交通(包括车流量监控、车速监控、事故预警与现场快速定位、逆行警告、智能交通灯等),城市发展,公共及私有财产监控,市民出行(私家车轨迹跟踪、公交车路线实时显示、出租车叫车服务、车队位置共享、路线路径分享)等多领域的典型应用。
5 结 语
车联网作为一种全新的网络应用形式,兼具物联网技术与智能化汽车技术两方面的特点,是新一代智能交通的核心,同时也是下一代互联网技术的典型应用,但是,车联网技术目前还未能形成被广泛认可的技术构架或体系。本文从实用性角度出发,创新地提出了基于位置的车联网通用应用平台构架,基于此构架,开发者可以快速地开发出一系列所需的应用。
在国家的战略支持及开发人员的大力投入之下,相信车联网技术在未来必将进一步发展,为提高我国的综合实力、提高人民生活水平做出更大贡献。
参 考 文 献
[1] ITU Internet Report 2005: The Internet Of Things [R]. Geneva (Switzerland): ITU, 2005.
[2] ATZORI Luigi, IERA Antonio, MORABITO Giacomo. The Internet of Things: A survey[R] . Computer Networks, 2010.
关键词:
计算机;物联网技术;物流领域;应用创新;有效策略
0引言
随着我国计算机物联网技术质量和水平不断提高,传统的物流管理模式已经不符合现当代社会发展的需要,基于此将计算机物联网技术广泛应用于物流领域中优势是显而易见的。
1计算机物联网技术简述
1.1计算机物联网技术内涵
计算机物联网技术主要是指一种提炼信息,实现信息链接、共享的一种新型方法和方式,它能够从大量的、丰富的、不完整的数据中挖掘出更多人们比较关注和感兴趣的信息或者是知识,通过这种方式实现网络资源的共享和链接,从而进一步优化我国计算机物联网技术的质量和水平,这也是我国科学技术发展到一定水平的必然要求和趋势。在日常生活中,人们除了应用计算机的工具软件处理许多事情之外,相当部分的现实问题也都可以利用计算机程序的方式加以解决,实现一些个性化的信息处理方式。将计算机物联网技术广泛应用于物流领域已经成为社会发展的必然趋势和要求。计算机物联网技术最早是产生于我国上个世纪末,这也是其最早出现的时期,当时计算机物流网技术只是被小范围的应用与此同时,将计算机物联网技术和物流领域二者有机结合,能够实现物流领域信息的分析和浏览,然后将其进行有机整合和处理,从而实现我国物流领域又好又快发展,在这个基础上为企业领导者提供科学的参考,从而实现我国计算机物联网技术的又好又快发展,这样的技术方式更加具有合理性。
1.2计算机物联网技术特点
首先,计算机物流技术操作能力强。物流技术最主要的就是需要熟练操作,只有正确的掌握了操作方法才能使用,在实际教学的过程中,不仅要掌握理论知识,还需要进行实践,只有在实践的基础上才能得到真正掌握物流技术的核心,从而实现升级计算机软件的目的。其次,物流技术专业能力强。物流技术具有多种特点,每一个层技术都有其自身不同的特点,因此物流技术在很大程度上提升了整个计算机软件的开发水平和效率,从而确保了计算机软件开发的安全性和稳定性,见图1。最后,物流技术更新时间短。随着我国计算机技术的迅猛发展,计算机应用软件更新速度逐渐加快,每隔几个月就会出现一次新的版本,这与物流技术的更新速度是密切相关的,尤其是将物流技术融入到计算机物流技术应用过程中,其实十分便捷,从而实现了物流领域的开发。
2我国物流领域中存在的问题
虽然经过多年的漫长发展,我国物流领域已经初具规模,并且取得了一定的成效,但是在实际发展和建设的过程中仍然存在着诸多问题,从而直接阻碍了物流领域的发展,具体问题表现如下:
2.1物流管理系统不健全
由于很多企业在整合之前,或多或少的都会存在一些自身的弊端和缺陷,尤其是在物流管理的过程中,还有很多尚未审核和虚假的材料。例如:物流信息材料前后内容不相符合、相关工作人员参加工作的时间提前,文化程度普遍提高,物流信息不科学、不健全,还有很多物流信息被遗弃等,这些都直接影响了我国物流管理系统的发展和健全,从而导致物流管理系统出现混乱。
2.2物流管理系统老化
很多物流管理方式和系统老化、落后,由于物流管理不能够直接带来经济效益,因此往往会被忽视,经常出现物流信息管理不科学、不完善等情况。还有很多物流信息并没有利用先进的计算机技术进行整理,因此还采用人工记录方式,严重影响了整个物流信息管理的质量和水平。与此同时,还有一些物流管理系统无法满足实际发展的需要,从而降低了整个物流信息管理的规范化和科学化。
2.3物流管理人员素质较低
很多物流信息管理人员自身意识和素质较低,从而严重影响了整个企业的发展,很多物流人员自身对与计算机的掌握水平不熟练,操作不娴熟,从而直接降低了我国物流事业的发展质量和水平,严重影响了我国物流领域发展的安全性和稳定性,进一步减低了我国物流管理发展的效果,从而给我国物流发展带来了不必要的阻碍,严重影响了我国物流事业的又好又快发展。
3计算机物联网技术在物流领域中的创新策略
现阶段,随着我国科学技术水平的不断提高和优化,因此我国物流管理工作也逐步得到了完善和优化,传统的管理方式和模式已经不符合现代社会发展的需求,因此有很多数据信息都不能发挥其真正的效果,因此为了进一步提高资源的利用效率,将其经济效益发挥到最大的效果,从而将那些潜在的信息挖掘出来,这样才能够对其进行系统的整理和总结,因此在整个计算机物流技术应用的过程中,只有这样才能够利用其价值进行优化。
3.1健全物流管理系统现阶段
随着我国科学技术水平的不断提高,计算机物联网技术已经被广泛应用于其中,因此要将计算机物联网技术广泛应用于物流领域中,必须将计算机物流网系统提上日程。因此这就需要健全物流管理系统,逐步规范物流管理系统,这样在未来我国的物流领域也会进一步朝着智能化、多元化、信息化、深度化等方向进行全面发展,从而丰富和优化我国物流管理方法和效果。由此可见,将计算机物联网技术和物流日常管理二者有机结合,才能实现物流领域管理的和安全化,确保其稳定持续快速发展。
3.2树立规范的物流管理理念
物流信息管理和建设情况要严格按照国家规定的一系列科学的方法进行日常管理,因此企业必须将物流管理内容做到位,掌握其关键的核心内容,进一步实现物流管理的效果和水平,在这个过程中还需要增强物流管理的科学性和有效性。在整个物流管理系统过程中,需要将物流信息进行系统的整理和归档,真正实现专人、专门管理,从而确保整个物流信息管理的可靠性和有效性,确保我国物流信息管理系统能够安全合理运行,确保其管理工作的合理性。在此过程中要将计算机物流技术广泛应用于其中,防止设备出现老化的情况,优化整个物流系统的质量和水平,实现物流管理工作的又好又快发展。
3.3提高计算机物联网技术水平
传统的物流系统要改变过去、传统单一的模式和方法,建立健全物流信息化建设的质量和水平,逐步创新计算机物联网技术的质量和水平,更新计算机物联网技术的方法,从而将传统的手写稿逐步存入计算机档案中,优化整个计算机数控挖掘技术的质量和水平。实现物流信息管理的经济手段和行政手段,发挥档案信息管理的积极作用,确保整个物流信息管理的合理化、安全化以及规范化,实现企业经济效益和社会效益的最大化,实现企业持续健康发展。利用计算机物联网技术,真正优化物流信息管理效果。
3.4创新物流信息管理系统方式
将计算机物联网深入挖掘技术能够进一步创新物流信息管理系统方式,不仅节省了不必要的人力和物理,还能够优化整个物流管理的处理效果和速度,进一步提升物流管理的整体质量和水平,优化物流信息管理的模式。与此同时,避免其出现其他经济或者是物流信息的流失,强化整个物流信息管理的效果,为其提供定量化管理指导和方法,确保其安全平稳运行和发展,在此基础上利用计算机物联网技术创新档案信息管理系统,维护系统的安全稳定发展,从而实现我国物流信息管理的科学性和稳定性,进一步优化我国物流信息管理系统的模式和方法。
3.5将物联网技术与物流发展有机结合
随着我国科学技术的飞速发展,物联网技术和物流网络二者有机结合,在整个物流领域发展中是十分重要的,中间技术起到一个桥梁作用,它属于相对于独立的系统,能够将各种复杂技术进行排除,减少干扰,从而降低物联网技术过程中的难度和复杂性。由此可见,中间技术具备了周期短、系统优化、应用简单等优势,因此将其广泛应用于物流领域中,起到保护的作用,实现各种资源之间的优势互补。与此同时,对于一些较为特殊的领域和结构而言,要想实现计算机物联网技术的开发和管理,就必须在四层技术的基础上将数据分为集成层与资源层两种,这样才能够进一步提高计算机物联网技术开发的质量和水平。与此同时,还可以将分层技术进一步细化,具体涵盖了应用层、客户层、以及资源层等多个方面,使用这样的不同模型,就可以形成综合的组件,然后安放于不同的机械设备上,提高物联网技术的质量和水平。
4结束语
综上所述,由于我国物流领域发展具有内容多元化、信息保密性、以及内容动态性等诸多优点,因此传统的物联网管理系统已经不符合现代社会发展的模式,只有将计算机物联网技术广泛应用于物流领域中,通过树立规范的物流管理理念、提高物流管理人员素质、提高计算机物联网技术水平、创新物流信息管理系统方式、将物联网技术与物流发展有机结合等方法,才能够提高实现我国物流事业又好又快发展。
参考文献:
[1]郑海艳.计算机物联网技术在物流领域中的应用与创新研究[J].互联网发展,2015,12(1):12-12.
[2]刘华.计算机物联网技术在物流领域中的应用与创新研究[J].河南科技,2015,1(15):14-15.
中图分类号:TP393 文献标识码:A 文章编号:2095-1302(2013)12-0084-02
0 引 言
物联网产业已被正式列入我国五大新兴战略性产业之一。学习与掌握物联网的技术理论、发展方向及其行业应用是目前高等教育的核心目标。目前,许多本科(如江南大学、南京邮电大学等)和高职院校(如无锡职业技术学院、常州信息职业技术学院等)都开设了物联网技术专业。随着物联网相关专业的开设,其专业人才培养的建设方案也在不断完善,物联网实验实训基地的建设是物联网人才培养方案的重要组成部分,是关系到专业人才培养、适应物联网技术发展及相关人才市场需求的迫切问题。然而,由于各高校人才培养的侧重点有差异,技术标准选择的不同,物联网实践基地的建设并没有一个完整、成熟、统一的方案,需要根据高校自身的特色和需求,构建基于专业特色的物联网实践基地。
1 物联网概述
1.1 物联网的定义
物联网是指通过射频识别(RFID)、红外感应器、全球定位系统、激光扫描器等信息传感设备,按约定的协议,把任何物品与互联网连接起来,进行信息交换和通信,以实现智能化识别、定位、跟踪、监控和管理的一种网络。它实现了物品到物品(Thing To Thing,T2T)、人到物品(Human To Thing,H2T)、人到人(Human To Human,H2H)之间的互连。
1.2 物联网人才需求分析
从物联网产业链的角度来分析,物联网产业主要有感知控制、数据传输和数据处理三个环节。感知控制主要通过感知设备来对物获取感知信息,涉及到物联网中的硬件系统,这个环节需要电子设备技术人员以及芯片设计和制造人员;如果物的信息被感知到,就可以通过数据传输到数据处理环节对数据进行分析、控制,从而进行应用,这个环节主要是通过网络进行传输,涉及到计算机网络和通信技术,因此需要通信和计算机网络人员;数据处理环节主要对传输过来的数据进行处理,涉及到系统分析,因此需要系统设计、系统应用和系统管理人员。
综上所述,物联网人才需求可以概况为三类[1]:
(1)电子设备技术和芯片设计技术人才,工作岗位主要有感知设备或芯片设计等。
(2)计算机网络和通信人才,工作岗位主要有IT网络管理和应用等。
(3)系统集成和应用人才,工作岗位主要有系统集成与开发、物联网管理与应用等。
2 高职院校物联网实践基地建设要求
2.1 结合专业群建设 构建有特色的实践基地
高职院校一般都有着显著的行业或专业特征,能体现高职院校的办学特色和能力,江苏省各高职院校以特色专业为基础,开展专业群建设。因此,物联网专业的建设能够与专业群建设相结合,将物联网技术应用到特色专业中去,二者的融合,不仅可以促进物联网技术专业的发展,还可以进一步提升学校的知名度。
2.2 培训师资力量 提升教学质量
物联网技术涵盖了多学科,涉及多专业领域,因此要通过培训各专业教师,加大物联网师资的培养力度。教师在掌握理论知识的基础上,动手实践体验物联网技术的开发与应用,提升专业教学技能,提高教学质量。
对于学生,由于物联网应用领域和覆盖面都比较大,通过实践基地,学生可以更加全面掌握物联网技术的应用情况,实现理论与实践的结合,提高学生解决问题的能力,培养其正确的思维习惯。
2.3 满足物联网人才培养目标的要求
根据高职人才培养目标,高职院校物联网相关专业应培养具有物联网基本理念,具有物联网行业相对应岗位必备的理论知识和专门知识,具有较强的物联网岗位操作能力、一定的系统开发能力,能从事物联网技术及物联网系统管理工作的高技术应用型专门人才。
3 高职院物联网实践基地建设方案构建
3.1 建设目标
实践基地的建设应基于真实的行业或者领域应用,符合企业的实际应用和需求。通过项目化应用环境,以任务为驱动,完成专业教学目标和人才培养目标的要求。
3.2 物联网基本架构的实现
物联网的基本架构如图1所示,包括了感知控制层、网络传输层及应用服务层。实践基地的建设要实现基本架构,构建完整的物联网实现过程。
3.3 关键技术的实现
物联网关键技术的实现,主要应体现相关专业教学特点。物联网实现的关键技术主要有RFID技术、ZigBee技术、组网技术、微机电系统技术及智能软件开发技术等。通过关键技术的实现,实践基地才能满足相关各专业的实验实训要求。
3.4 具体行业应用案例的实现
物联网应用的领域非常之广,其中典型的应用案例有智慧校园、车联网、智能家居、智能电网、智能监控、智能装备制造及智慧城市等。各高职院校的物联网实践基地的建设应与具体的行业应用相结合,利用自身的专业特点和优势,选择具体的行业应用案例。以实践基地为基础,通过具体的行业案例的实现,完善实验实训的相关课程建设,全面提升教学效果和行业竞争力,也可提升学校品牌。
3.5 实践基地应能满足分组教学的需要
物联网实践基地应包含多个实验系统来构建完整的物联网应用环境,将学生实施分组,不同分组的学生完成不同的实验,交替进行。不仅提高实践基地的利用率,而且更多地促进了分组学生间的相互交流与学习,对物联网技术掌握得更加全面。
3.6 实践基地应有较强的扩展性能
根据实际发展的需要,物联网技术的应用领域将会逐渐地扩大,具体的行业案例也会改变或增加。因此,实践基地的建设应具备较强的可扩展性,以最小的成本实现实践基地的扩展、升级及改造。
4 结 语
本文分析了高职院校的物联网人才培养目标的特点,提出了实践基地的建设不仅要实现物联网的基本架构,满足相关专业的实验实训教学要求,更要通过行业案例的具体实现,明显体现高职院校的行业特色和优势,打造学校品牌效应。
参 考 文 献
[1]杨从亚.高职物联网专业探索[J].职业技术教育,2010(35):5-7.
[2]付永贵.基于分组教学的高校物联网实验室构建研究[J].中国教育信息化,2011(5):65-67.
中图分类号:TP39 文献标识码:A 文章编号:1007-3973(2012)010-071-02
随着计算机技术的不断普及,各行业业务的开展对计算机技术的依赖性日趋严重,计算机机房已成为当前各大企业、单位支撑其核心业务运营的重要组成部分。因此加强计算机机房的运行监控,确保计算机机房的正常运作成了各单位IT运维部门的核心工作。从当前国内计算机机房环境检测来看,多停留在视频监控这一简单模式,然而这种监控模式无法有效实现对机房温度。湿度以及供电等相关情况的自动报警和检测。
1 相关技术概述
1.1 物联网技术
物联网Internet of Things,传统意义上的物联网技术的基础以及核心是互联网技术,它是在互联网的基础上通过延伸发展的一种技术。物联网技术将用户群延伸到了诸多的物品之间,并且进行之间的相互通讯和信息交换。所以,物联网技术的含义指的是:通过激光扫描器、射频识别以及全球定位系统和红外感应器等一些列的传感设备和互联网进行连接,通过一定的协议技术来实现智能化的追踪、定位以及识别和监控管理的网络技术,这种网络技术我们称之为物联网技术。
1.2 ZigBee技术(双向无线通讯技术)
ZigBee技术也被称为“RF-Easylink”、“HomeRF Lite”以及“Firefly”技术,它是一种低功耗、近距离、低速率以及低复杂度和低成本的无线通讯技术。它是一种可靠的无线数传网络,相当于GSM、CDMA网络。它主要用于低功耗以及段距离的各种各样的电子设备之间进行数据传输的间歇性数据、周期性数据以及低反应时间数据传输当中的应用。
2 基于物联网技术下的环境检测系统的整体设计概况
2.1 系统设点
基于物联网技术下的环境检测系统的系统技术特点有:(1)采用TCP/IP通信协议;(2)采用ZigBee技术,并且符合IEEE802.15.4标准;(3)见效快,投资少,而且适用于小型的机房管理当中;(4)基于物联网技术下的环境检测系统,WEB页面实时浏览监控信息,以此来保证管理的集成化;(5)告警方式诸多,多样化;(6)现场实时监控,安全、稳定、可靠。
2.2 系统结构设计
从基于物联网技术下的环境检测系统的整体设计结构中来看,收集到的一些数据通过各个类型的无线传感器,并且经过ZigBee技术的无线网络传输到网关里。网关设备把接受到的各种各样的机房环境监测数据存到远程的监控服务器上的数据库当中,并且通过远程监控服务器上面的管理系统对接收到的数据和信息进行统计和分析。如果发现数据的数值超过一定的范围则会通过手机短信的形式以及电子邮件和声光告警等诸多方式来对机房管理人员进行通知。而通知到的机房管理人员可以循序通过WEB远程登录的方式来访问和查看远程的数据和信息分析、统计,对机房的种种环境监测情况进行掌握。
3 硬件设计
3.1 ZigBee远程无线通信模块
当机房的一些环境数据经过采集以后,为了能够使其降低功耗和成本,采用无线通信和终端数据处理由单片机CC2430来负责完成。系统通过ZigBee无线网络技术来将各种类型的传感器节点进行连接,而且通过设定一定的时间间隔来把无线传感器的节点也参与到工作当中,并且存入内存数据库,负责完成数据的采集。
以上所述的CC2430是一个系统芯片的调制解调器的解决方案,它能够解决并且满足ZigBee为基础的波段的应用,以及低功耗、高效率和低成本的要求。它结合了一个高性能的2.4GHz DSSS直接系列扩频收发器的核心以及工业级的小巧且高效率的8051控制器。
然而,为了能够适应和实现远程通信,还要对ZigBee无线网络技术进行扩展,使CC2591放大器芯片能够再进行增加。CC2591放大器芯片是一种高性价比和高性能的2.4HZ RF的前端,它比较适合无线的应用和低功耗低电压的应用。通过CC2591放大器芯片和ZigBee远程无线通信的结合实现了ZigBee远程无线通信的扩展功能,使成本更加低廉。而ZigBee远程无线通信通过采用了CC2591以后,通讯距离完全可以达到预定的目标。
3.2 数据采集终端
基于物联网技术的机房设计中的数据采集终端主要负责的是采集机房的温度、适度以及水浸信号和电压等数据,通过一定的ZigBee无线网络技术来将数据传递给网关设备,当网关设备接收到数据以后再传给远程服务器当中的数据库。这中间传递数据时最主要的硬件就是传感器,此传感器是一个RFD节点,传感器通过2节5号电池进行供电。针对不同探测物理量来将传感器硬件的设计,介绍如下:
3.2.1 浸水传感器
浸水传感器根据电极浸水阻值变化的原理进行设计,采用北京无线联科技有限公司的LSJ浸水传感器。通过专用的集成芯片把信号整形和放大,输出继电器报警信号和高低电平的专用模块。工作湿度为:21%RH~100%RH,工作温度为:0℃~50℃,供电电压为:DC 24V(9V~36V),误报率为:
3.2.2 湿度传感器
湿度传感器是集成了无线传输、控制传输以及采集传输为一体的小型的无线RTU,采用的是大连北方测控工程有限公司的DB485Z无线湿度传感器。由自由频段ZigBee无线网络来负责提供无线传输频道。
4 软件设计
4.1 远程服务管理系统设计
远程服务管理系统的主要负责的是保存无线传感器和接受无线传感器网络网关设备传送的一些数据环境,它的开发环境是SQL Sever 2008、Visual Studio、NET以及C++等。远程服务管理系统负责提供向无线传感器网络管理命令和查询的功能,以此来实现温度的电压的变化情况,并且提供历史的传感数据来查询数据的变化趋势。然而,一旦数据超过所设定的范围值的时候,系统将通过手机短信或者是报警器启动的方式来通知机房的管理人员。因此,管理人员就可以通过移动的终端设备和无线网络来进行查询和交互,并且能够完成无线传感器以及数据的实时共享。
4.2 CC2430程序设计
使用ZigBee无线网络系统作为开发软件的平台,它是CC2431、CC2430的开发系统。能够满足ZigBee、IEEE802.15.4的标准和设计开发,它包含了能够构建多种ZigBee网络所需要的软件开发工具以及硬件开发工具,既能够简单的开发按键又可以显示传感器。
5 小结及展望
物联网技术作为一种全新的概念和技术,目前已在各行各业当中发挥着及其重要的作用,它具有不可比拟的优势所在。本文结合物联网技术为核心技术,针对目前计算机机房的管理情况,设计了一个基于物联网技术的智能机房环境监测系统。并且对整个系统的布局进行了规划,制定出了系统软、硬件的设计方案。从整个理论上来见,此方案有效可行。
参考文献:
在物联网概念还没有提出前,RFID、GPS、GIS等物联网技术就已在发达国家流通业中得到了广泛应用,也正是这些物联网技术的应用,使得发达国家形成了全球竞争力较强的零售网络。
(一)跨国零售集团是物联网技术开发和应用的先行者
目前,发达国家连锁企业已普遍应用MIS、POS、电子订货系统(EOS)、条形码、电子转账、电子数据交换(EDI)、多媒体、其它电子商务等技术手段,在流通加工、配送、包装等领域使用大量现代技术装备,使经营活动高效开展。如美国西尔斯集团投资建立了数百台小型计算机和5万台POS网络系统及全日工作的计算机控制系统,还采用了多媒体和卫星通信网等,使总部与上千个连锁店和供应商通过音像传递信息。沃尔玛在2004年已向自己最大的100家供应商提出必须在2007年在货品包装上设置RFID芯片,否则将从供应商名单中排除。2006年德国麦德龙集团推出的“Smart Helves”未来商店,是麦德龙集团通过与IBM协作带来零售管理的新模式。这种未来商店计划的基础是IBM的先进中间件和基于射频识别(RFID)技术的集成服务,商店中所有货物都贴有RFID或“智能标签”,其中的微芯片保存有产品的相关信息。RFID是通过一个由IBM专为麦德龙集团开发的中央系统集成器来完成所有的通信任务。RFID解决方案正在转变麦德龙集团的库存跟踪和管理模式,把集团的工作效率提高到新的水平。
可见,发达国家跨国零售商核心竞争力的关键之一就是通过技术领先战略的实施,适应了信息技术革命这一历史性的转变。通过重点开发先进的信息管理手段和发达的物流配送系统,最终实现了全球化发展,成就了它们在零售业中的霸主地位。
(二)基于信息的物联网网络覆盖面广、效率高
现代信息技术,特别是物联网技术的应用在发达国家已渗透到物流和商流的各个活动环节,“产、供、销、存、运”等信息联系紧密,网络社会化使市场导向的作用更加迅捷准确,对流通企业形成强有力的支持。例如,日本商社具有遍布世界各重要城市的信息网,不少商社还拥有通信卫星在内的信息收集处理手段。每个商社在海外的经营网点都超过100家,同时这些网点全部被现代信息网络覆盖着。以日本三井物产总部信息网络系统为例,它不仅覆盖国内,还与外部87个国家和地区的194个分支机构组网,通过卫星联接柏林、巴黎、纽约、悉尼、东京5个中心,即使相距4万公里外的信息传递,5分钟便可在终端屏幕上读出,因此在国际贸易中具有明显的优势。而美国任何货物订购均通过网络指定到货地点,信息当晚7点发出,第二天上午10点前即可保证将货物送到。为了对集装箱运输管理更加科学,他们还专门发射卫星,监测集装箱运输在途情况,不仅为集装箱周转使用提供了决策依据,而且能为客户的查询提供可靠信息,并为在途事故提供及时的支持。沃尔玛的数据中心已与6000多家供应商建立了联系,从而实现了快速反应的供应链管理库存(VMI),厂商通过这套系统可以进入沃尔玛的电脑配销系统和数据中心,直接从POS得到其供应的商品流通动态状况,如不同店铺及不同商品的销售统计数据、沃尔玛各仓库的存货和调配状况、销售预测、电子邮件与付款通知等,以此作为安排、供货和送货的依据。同时,生产厂商和供应商都可以通过该系统查问沃尔玛的产销计划。沃尔玛总部的通信网络系统使各分店、供应商、配送中心之间的每一个进销调存结点都能形成在线作业,使沃尔玛的配送系统高效运转。由于采用高效的信息系统,沃尔玛的进货费用仅为3%,而行业平均水平为4.5%;沃尔玛的补货时间为2天,而行业平均水平为5天。
(三)物联网在物流和供应链管理方面的应用取得巨大进展
发达国家已把物流研究扩展到从进货到供货,包括生产、生产销售、批发零售计划在内的物流全过程,并建立起高效供应链系统,这个系统以整体后勤系统的形式将物流技术、生产技术、销售技术、质量保证技术、物联网技术有机融合,有效降低流通成本,提高流转效率,对扩大销售、提升服务产生了深远的影响。同时,一些西方国家已由集装化搬运进入智能化搬运阶段,并为跨入“集成化、智能化、信息化”三者相结合的“3I”化搬运时代开展研究和试验。现在美国已有不少公司扩大了物流控制系统功能,除标准数据采集与报告系统和运行管理并提供操作决策支持子系统外,还增加了顾客增值子系统及雇员增值子系统,为顾客和雇员利益着想优化其服务功能。此外,由于全球卫星定位系统的建立,已实现及时对物料搬运载体精确跟踪,并根据EDI传送的资料来考虑仓贮运输线路的调度。
二、加快推进物联网在我国流通领域应用的政策建议
“十二五”时期,是转变流通发展方式、充分发挥流通连接生产和消费功能的重要时期。在当今物联网时代,要促进流通发展方式转变,发挥流通效能,必须加快推进以物联网技术为代表的商业技术在流通领域的应用。
(一)加强物联网在流通领域应用的管理和规划
1、建立政府、中介机构和企业三个层面的协调推进机制
各级商务主管部门做好横向协调,争取各有关部门、协会和企业的大力支持,共同做好物联网技术的应用和推广工作,逐步建立健全商务主管部门积极推动,以大型流通企业、中介组织、科研机构为主体,结构合理的物联网技术应用协调推进机制。在政府层面,加快在商务部内成立流通领域物联网应用领导协调小组,组织协调我国流通领域物联网技术的应用工作。在中介机构层面,要依托物联网协会和物联网产业发展专家委员会等,对应用物联网技术的流通企业、供应链管理平台等提供咨询服务。在企业层面,要加快建立流通企业联盟,促进企业间合作交流和学习,协同推进物联网应用的示范项目。
2、尽快研究制定今后一个时期物联网应用发展规划
根据流通业信息化应用的实际状况,联合行业协会力量,尽快研究制定《关于加快物联网在流通领域应用的指导意见》或《物联网在流通领域应用的发展规划》。重点要确定物联网在流通领域应用的中长期战略目标、战略重点,确立政府对信息技术基础设施和关键物联网技术的引导和支持的政策导向,梳理关于条码技术、无线射频技术(RFID)、电子订货系统(EOS)、商业智能(BI)、客户关系管理(SCM)、配送技术等重点技术的研发和推广计划,制定政府对物联网技术的研发和推广在财政、金融、税收等方面的保障措施。
3、实施流通领域物联网应用示范工程
以重点物流园区、流通企业为依托,积极开展包括物联网应用示范城市、示范园区和示范企业等不同层次流通领域现代化的示范工程。在总结示范经验的基础上,逐步在全国推广试点示范经验,以应用带动产业发展,促进我国流通领域现代化水平的提升。
4、加强流通领域物联网应用研究
根据全球物联网技术及商业科技发展的趋势,结合我国流通业发展的特点,提出物联网在流通领域应用开发方面的重点研究课题,加强对应用研究的超前部署。一是要建立健全专家库和专家工作组制度,为物联网应用研究课题的提出和政策的制定提供智力支持。二是大力推动科研院所、高等院校对物联网应用的研究,不断提高对关键技术、重大问题的认识。三是推动基础研究和其他科技工作的均衡协调发展,促进物联网技术原始创新能力、集成创新能力和引进消化吸收再创新能力的同步提高。
(二)加强流通业信息化基础设施建设
1、加快商贸物流基础设施建设
加快在全国大中城市、大型批发市场、进出口口岸,统筹规划建设和改造一批现代物流中心、配送中心。加强仓储设施建设,推进传统仓储向现代物流配送中心转变。加强农副产品冷链物流建设,建设、改造一批仓储、分拣、流通加工、配送、信息服务等功能齐备的商贸物流园区,促进商贸物流产业适度集聚。适应互联网和物联网发展趋势,大力推进商贸物流公共信息化基础设施建设。
2、实施重点信息化应用项目三年推广和支持计划
根据流通业信息化发展的状况,尽快提出并支持近3年重点发展的商业技术应用项目,以促进物联网技术的应用和推广。这些应用项目主要包括:一是为配合电子商务的发展,重点支持和推动电子商务平台建设,电子支付和转帐系统、电子数据交换(EDI)的发展和应用。二是根据连锁经营发展趋势,重点支持和推动商业信息管理网络系统(MIS)、供应链管理系统(SCM)、客户关系管理(CRM)、商业智能(BI)决策系统4项商业技术项目的研发和应用。三是根据主流业态的发展,重点支持和推动品类管理、需求链管理(DCM)的应用和发展。四是根据物流配送的发展,重点推动条形码、电子标签应用及识别系统、自动分拣系统(ASS)、自动化立体仓库、全球定位系统(GPS)和地理信息系统(GIS)以及冷藏技术、绿色包装技术等物流技术的应用和发展。五是为支持中小商业企业的发展,重点推广销售时点系统(POS)、电子订货系统(EOS)的应用。
(三)加快物联网在流通领域应用的财税政策支持
1、设立物联网应用与流通业发展重大专项资金
针对物联网应用成本较高的问题,在流通业发展专项资金中设立流通业物联网应用专项资金,主要用于关键技术应用、物联网应用示范工程、培育具有创新商业模式的运营服务企业、投资建立支撑物联网发展的流通基础设施与共性基础支撑平台等。
2、加强对物联网技术应用的金融信贷政策扶持
为促进物联网技术在流通领域的应用,要鼓励商业银行对流通企业物联网技术应用研究和应用推广提供低息贷款。可考虑对流通企业新增技术设备提供特别利息贷款,对于国家重点扶持流通企业的技术研发和应用可使用低息长期贷款。同时,由于物联网技术的研究和应用风险大、回收期长,研发和应用企业存在较大的风险。因此,应加快设立物联网风险开发和应用基金,鼓励风险投资机构加大对物联网在流通领域应用研究和应用示范投入的支持。
(四)加快物联网在流通领域应用的法规体系建设
1、加快推进物联网应用的立法工作
近几年来,随着物联网技术的快速发展和应用,通过立法保障物联网技术的应用和推广已成为经济发达国家的重要战略。如欧盟制定一系列物联网的管理规则,完善隐私和个人数据保护,包括持续监测隐私和个人数据保护问题,修订相关立法,加强相关方对话等。美国出台了《经济复苏和再投资法》(Recovery and Reinvestment Act),推动能源、宽带与医疗三大领域开展物联网技术的应用。而目前,我国在物联网应用方面的相关立法还十分薄弱,很大程度上制约着物联网技术在各行各业的应用。因此,我们应积极借鉴国际经验,加快推进物联网有关的立法工作。一是要完善电信法,通过立法实现运营商的有序竞争,使企业在软硬件的使用上具备更大的选择空间,降低物联网推行费用,促进物联网技术的顺利和成功运用。二是加快制定促进信息基础设施建设、知识产权保护和竞争行为规范的相关法规等,制定促进和规范各行业物联网应用、加快制定物联网安全和隐私保护立法等。三是要加快制定有关物联网在流通领域应用的奖励、促进等方面的专项法规或管理办法,确保为物联网在流通领域的应用建立完善的立法保障。
2、加强物联网技术和流通行业标准建设