线上期刊服务咨询,发表咨询:400-808-1701 订阅咨询:400-808-1721

物联网应用技术导论8篇

时间:2023-11-01 10:05:17

物联网应用技术导论

物联网应用技术导论篇1

(武汉工程大学计算机科学与工程学院,湖北武汉430073)

摘要:随着物联网产业的兴起,对物联网工程的人才培养逐渐提上高校人才培养的日程。本文结合产业需求的实际,论述了物联网专业人才培养的课程设置、工程实践、就业引导等,全方位阐述了当前物联网工程专业人才培养亟待解决的问题,可以为物联网工程专业人才培养提供借鉴。

关键词 :物联网;IT产业;需求导向;人才培养;专业课程设置

中图分类号:G640 文献标识码:A 文章编号:1671-1580(2014)10-0058-02

物联网工程专业是随着物联网技术的兴起而开设与逐步发展的新专业,从其专业覆盖的范围来看,物联网工程专业是目前机、电、控制、通信等专业的融合,其专业特点即是对现有的专业技术和领域的整合,涵盖了电子信息技术、通信技术、计算机技术、网络技术、控制技术、数据库技术等专业领域的最新成果,并与行业应用密切联系,与社会需求紧密结合。物联网专业的人才培养应立足社会需求的实际,重点培养学生实践与理论相结合的综合运用能力。

一、以需求为导向的专业课程规划

物联网工程专业课程设置应以市场为依托,以需求为导向,以培养产业急需的物联网应用技术人才、推动产业发展为目标,在这一培养目标引导下,学生应能够了解物联网的发展历史,掌握物联网专业基本理论知识,具备基本的专业技能和科学素养。物联网工程是一个系统工程,因此,在人才培养上,要注重多专业知识的融合渗透,更要注重提高学生对国外最新文献、新技术应用的获取技能,培养学生对外文文献的阅读能力,从多领域、宽口径提高培养质量。

在物联网专业的课程体系设置上,可以按照分块设置思路,依据学生四年学习时间内的自身特点,按照通识课程、公共课程、专业课程、实践课程的脉络进行课程规划。通识类课程以宽、广、新、全为设置依据,在课时内使学生对物联网的整体产业获得较为全面的了解。公共课程以培养学生的科学思维方法和掌握基本的理论知识为目标,引入日后工作必需的数学、物理、英语、工程类的基本理论知识。专业类课程应着眼于专、精、深,以点带面,在课程规划上,应密切联系物联网的专业应用,以实际案例为依托,深入掌握物联网在行业中的应用。实践类课程在物联网专业人才培养中占有重要的地位,实践类课程设置应面对具体应用,培养学生的动手能力、综合分析问题能力、团队沟通能力、写作能力和总体规划实施能力。

在课程规划上,应注意突出物联网工程专业的新、全、专的特点,在课程设置中,既要反映出物联网工程专业的多学科综合特点,又要突出物联网专业的深入、综合的特点,将传统的相关专业课程进行整合。在课程设置过程中,鼓励自编教材,以弥补已有课程的宽泛、繁杂、陈旧等不足,突出针对性、实用性、操作性、易理解等要求,从实际需求的角度,加强学生的应用技能培养。

二、需求导向的理论课堂教学

物联网工程是一门新兴学科,在物联网工程的专业课程教学中应坚持以需求为导向,在教学实施过程中根据市场应用和行业背景的实际需求进行适当取舍、与时俱进,才能使教学与实际密切联系,做到所学即所需、所需即所学,提高教学内容的实用性。

需求导向的理论课堂教学要求教师必须做到密切联系产业需求的实际,在教学中结合实际工程项目,并通过具体深入的分析,使学生就某一知识点深入掌握其在市场中的实际应用,以做到与市场同步,与需求对接,更好地掌握相关的知识点和技能。因此,在教师队伍配备上,要突出对业务知识的深入把握,适当增加在一线工作的业务精、目光新的具有前瞻性的技术人员担任教学工作,将需求与教学直接对接,提高教学的针对性和实践性。

理论课程的教学难点之一是知识点众多,并且相互之间的衔接性不强,学生难以把握重点和难点,因此,教学的效果难以凸显。以需求为导向的教学模式旨在打破固有的教学模式,将知识点进行归纳分类,将与社会需求联系紧密、可以直接对接的章节知识列为着重讲解的部分,结合案例进行深入分析,在较短的课时内使学生获得实用性强的理论和技能,同时对其他知识点进行梳理,以需求为主线,将课堂教学进行组织和串接,使学生始终能够把握教学的重点,始终能够将所学知识与社会需求实际密切联系和结合,并能够通过消化吸收所学的知识,达到举一反三、提升理论课程教学效果的目的。

三、需求导向的实践技能培训

物联网技术是一门实践性和应用性极强的学科,因此,在人才培养方案上,要密切结合需求的实际,着力加强实践类课程的教学。具体来讲,就是在实践技能课程的设置上将实习、课程设计、毕业论文等实践环节与需求结合,以实际需求为导向,以实际的项目案例为依托,强化实践技能培养,提高学生的实践能力。

物联网技术也是一门专业性极强的学科,其专业涵盖宽广,对学生的知识面要求较高,可以在相关的专业课程中增加课程设计学时,在课程设计中引入需求目标,引导学生将所学的知识理论转化为实践技能。在编程能力培养上,通过程序设计,引入工程需求实际项目,对学生进行规范化的编程训练,掌握面向对象进行开发的思想。在掌握网络指令和协议设置上,通过路由交换课程设计,熟悉路由器的基本配置命令,熟悉路由协议。在传感器应用设计中,结合具体的行业需求目标,引入各种物理传感器的应用设计,掌握常用传感器应用设计、信息处理、显示和传送等。

结合嵌入式系统设计实践,对目前嵌入式设计的市场需求有一个直观全面的了解。深入学习单片机技术、嵌入式系统,结合实际应用案例,掌握嵌入式系统的规划设计、实施方案要求、软件硬件设计、综合测试等多环节应用。结合网络技术,深入学习以物联网实际需求为主的网络架构知识,重点掌握Zigl)ee协议的基本原理和组网规范,通过实际操作搭建有效的无线物联网络。在毕业实习和设计环节,以小组为单位,结合实际需求,在教师指导下独立完成分析、设计、编程任务。

四、结束语

物联网工程专业人才培养是一项系统工程,需要综合产业需求的实际,开展立体化教学。既注重理论课程的教学,又强化应用实践,使学生具备良好的专业知识素养、扎实的理论基础和丰富的实践经验。物联网工程的人才培养需要学校、社会、企业多方面共同参与,这样才能培养出物联网产业的可用之才。

[

参考文献]

[1]于翔,基于物联网的大学信息化教学辅助实验平台应用[J]物联网技术,2013(5)

[2]孙冠男,高校物联网创新实验平台建设探索[J]软件导刊,2013f 9)

[3]刘晓晶,吴海燕,案例教学法与创新人才培养[J]黑龙江高教研究,2011(3)

物联网应用技术导论篇2

关键词:物联网;教学模式;教学方法;教学实践

作者简介:施炯(1982-),男,浙江余姚人,浙江万里学院电子信息学院,讲师;杨亚萍(1967-),女,浙江宁波人,浙江万里学院电子信息学院,副教授。(浙江 宁波 315100)

基金项目:本文系宁波市服务型教育重点专业子项目物联网工程专业实践教学体系建设(文件号:甬教计[2009]359号文件)的研究成果。

中图分类号:G642.0 文献标识码:A 文章编号:1007-0079(2013)28-0106-02

“十二五”期间,从全国到浙江省宁波市,以物联网为特征的产业导向是产业结构优化调整的一项重要内容和重要举措,对于提高总体的经济实力和技术水平具有举足轻重的作用。在此背景下,浙江万里学院(以下简称“我校”)于2011年7月申报了物联网工程专业,并于2012年2月在《教育部关于公布2011年度高等学校本科专业设置备案或审批结果的通知》(教高[2012]2号)中得到了批复,浙江省首批物联网工程专业高校达到四所,浙江万里学院成为目前浙江除杭州外唯一拥有物联网工程本科专业的高校。物联网工程这个新专业与实际紧密结合,应用范围涉及到了社会的各行各业。[1,2]正是由于其处于初始阶段,且与现有专业相关的技术知识体系存在较大的差异性,使得该专业的教学模式不能照搬现有专业的教学模式,[3]而必须探索新的教学模式和方法,以适应社会对于物联网工程专业人才的需求。[4]

一、“物联网工程导论”课程目标

“物联网工程导论”是物联网工程专业学生学习的第一门专业基础课,其主要目的是使学生了解物联网的基本概念和相关技术,对物联网在各个领域的典型应用有所认识,[5]在此基础上了解物联网系统的整体框架,明确物联网工程各个专业课程的意义和课程之间的关系,为后续的学习打好基础,同时激发学生的学习兴趣。因此,设计“物联网工程导论”课程时,不应该把重点放在核心原理上,而应该注重基本概念的理解和对物联网系统的认识。[6]

二、“物联网工程导论”教学模式和教学内容

物联网工程专业是一个新的本科专业,包含的技术和概念较多,如何精心设计课程内容来帮助学生理解相关的知识,激发其学习后续课程的兴趣,是教学工作的关键。因此,为了培养学生主动学习的能力和学习兴趣,提出了“内外结合、联系实际、项目驱动”的教学模式和方法,即教师授课与专家讲座相结合,课堂教学与实际产品体验相结合,以项目为驱动,推动整个课程的教学。

1.课程总体教学规划

在内容上,“物联网工程导论”课程侧重于物联网的应用、技术、服务、知识体系以及作为物联网工程师的合格人才标准,涉及到的技术包括RFID技术、WSN技术、常见组网技术和应用开发技术等。在授课方式上,采用课堂讲解与企业参观相结合、学校老师和业内知名专家相结合的方式。通过这种课程安排,自下而上对物联网的应用案例、技术支撑、知识体系进行讲解和讨论,一方面让学生对企业实际的物联网项目和人才需求有所认识;另一方面,使得学校在物联网工程专业人才培养方面,形成以本地物联网企业的实际情况为依据,以地方物联网产业的发展为依托,树立应用创新型人才培养的目标,强调应用创新和实践创新的结合,从而创建以培养应用创新能力为核心的实践教学体系。

2.课程内容分析

以课程总体教学规划为基础,设计了“物联网工程导论”课程的内容,详细安排如表1所示。

第一讲主要介绍物联网在国内外发展的近况,了解物联网发展需要经历的几个阶段和我国目前物联网发展所处的阶段,了解物联网在各行业的应用和发展前景。第二讲安排宁波市智慧城市建设领域专家为学生讲课,让学生了解智慧城市的发展历史,了解智慧城市的整体架构,理解物联网与智慧城市的关系,熟悉宁波市智慧城市建设的现状和发展前景。在此基础上,第三讲安排学生参观宁波市智慧城市建设应用成果展示厅,亲身体验物联网技术在智慧城市建设中的各项成果和应用。在研讨课环节,引入物联网产品创意设计比赛,以小组为单位,根据前两次课对智慧城市应用领域的学习和参观,设计一款理想中的物联网产品,比赛分为初赛和决赛环节,在初赛中表现出色的团队进入决赛。在“物联网应用体验——手机控制家电”环节,利用学院已有的实验条件,向学生介绍手机控制家电的原理,熟悉控制信号的流程,了解应用程序和硬件之间的接口和开发流程,同时提供手机客户端的应用程序,使得学生可以现场安装,现场体验,激发学生的兴趣。在物联网设计作品与分析环节,以高年级同学进行电子设计大赛的成果为基础,展示与物联网相关的作品,通过视频和现场演示等多种手段,向同学们展示触手可及的物联网产品,解开物联网技术的面纱,排除技术等因素给学生带来的困惑。

三、“物联网工程导论”教学实践

以“内外结合、联系实际、项目驱动”的教学模式和方法为参考,采用“走出去、请进来”的策略,结合“项目驱动”的物联网产品创意比赛,进行了“物联网工程导论”课的实际教学。

1.走出去——智慧城市建设应用成果展厅参观

宁波市是我国首批进行智慧城市建设的试点之一,物联网为智慧城市建设提供了坚实的技术基础;反过来说,智慧城市是物联网技术的重要应用领域。从已经举办两届的“中国宁波智慧城市技术与应用”展会来看,很多基于物联网的产业和应用都已经服务于智慧城市的方方面面,物联网为智慧城市提供了城市的感知能力,并使得这种感知更加深入和智能,从而实现市政、民生、产业等方面的智慧管理。

利用宁波的地域优势,在“物联网工程导论”课程中引入智慧城市建设应用成果展厅参观的环节,有利于学生更好地理解和体验多种物联网关键技术的应用场景。在参观过程中,学生对智慧城市应用成果展厅中展示的云计算技术、互联网技术、物联网技术和RFID技术表现出极大的兴趣。通过实物展示、应用系统演示、现场体验、动态更新等多种形式,学生形象直观地了解了智慧城市建设十大应用体系的建设成果,其中包括智慧社会管理、智慧公共服务、智慧健康保障、智慧交通、智慧物流、智慧贸易、智慧制造、智慧能源、智慧文化服务、智慧安居服务首批共36个应用成果,为后续的物联网产品创意比赛提供了灵感和素材。

2.请进来——智慧城市建设专家讲座

由于物联网工程是新建专业,因此,在人才培养方向方面,需要充分考虑宁波本地经济对物联网人才培养的需求,及时了解本地物联网产业的发展趋势,适时地调整专业方向,合理设置培养目标、课程体系和教学内容,以更好地服务于区域物联网产业链。在“物联网工程导论”课程中引入专家讲座的环节,既有利于学生熟悉物联网相关的专业背景知识,又能够使学生了解企业实际的项目和用人需求,尽早树立自身的职业规划。

在本课程的教学过程中,邀请了浙江思创理德物联网(宁波)科技有限公司总经理黄生颜女士来我校授课。思创理德物联科技有限公司是中瑞思创科技股份有限公司旗下专注于物联网应用集成和市场开发的子公司,已成功开发并逐步推广服装供应链管理、数字化仓储管理、工厂精益管理、行业服务平台管理、防伪防窜货管理等系列RFID解决方案和关键产品。黄经理在向同学们介绍基于RFID技术的服装供应链管理的同时,引入了企业实际项目的运转和人才需求的现状,描述了物联网产业蓬勃发展的前景,鼓励同学们认真学好相关的专业课程,从而在毕业时能够成为一名满足企业需求的物联网工程专业人才,为宁波智慧城市建设和物联网产业的发展贡献力量。

3.项目驱动——物联网产品创意比赛

通过之前物联网产生的背景和发展前景的学习,结合专家对于智慧城市建设的介绍和对智慧城市建设应用成果的体验,在研讨课环节,引入物联网产品创意设计比赛,让同学们以物联网相关技术为基础,设计一款产品,解决日常生活中碰到的问题。

在实施过程中,让同学们以小组为单位,由组长负责协调,各成员进行项目的创意、调研和设计,最终形成产品文档和展示材料。在产品展示环节,组员以PPT、视频和实物演示等多种手段,对小组设计的产品进行详细的讲解,内容主要包括创意来源、用户场景、产品功能、技术规范和产品前景。在项目的评分规则上,主要包含创意、影响力和执行力这三个部分,占的比重分别为50%、30%和20%。其中,“创意”是指产品或者服务是否具有创新性和突破性,是否具有全新的功能或者在很大程度上提升了已有的功能;“影响力”是指产品或者服务的影响力有多大,是否会被大量的用户和机构所采用;“执行力”是指设计的产品或服务是否具有较好的商业可行性。在评分环节,每个小组对除自己以外的每个项目进行打分,各个小组的最后得分为总分取平均。

研讨课环节一方面增强了学生们对于课程的参与度,另一方面通过小组头脑风暴和讨论,培养了学生的团队合作精神和集体荣誉感,极大地提升了其对于本专业后续课程学习的兴趣。

4.课程评价

在合作式学习模式的基础上,参考学生在课程过程中的参与程度以及课堂表现,课程的评价包含自我评价、小组评价、项目评价和教师评价。其中,小组评价在小组内部产生,主要参考组员在物联网产品创意比赛过程中的投入和参与程度。项目评价主要参考小组项目的评分,即其他各小组对本组项目的综合评价。教师评价主要参考学生的出勤率、课堂参与度。这种评价方式已经在我校其他“项目化”课程及合作式课程中实施,从学生的反馈来看,这种综合、全面的评价方法比传统、单一的评价方法更加合理,它有效地减少了学生的逃课现象,提高了学习的自主性和参与度,增强了学习的兴趣。

四、教学效果

在浙江万里学院物联网工程新专业建设过程中,探索了“物联网工程导论”课程的教学模式和教学方法,并付诸了实践。从目前来看,学生通过该课程的学习,培养了专业的学习兴趣,增强了专业的学习热情,为后续课程的开展打好了基础。从培养学生的角度来看,物联网技术在飞速发展,对于物联网课程教学的探索也没有终点,必须总结现有的经验,不断改进和完善。

参考文献:

[1]吴功宜.对物联网工程专业教学体系建设的思考[J].计算机教育,2010,(2l):26-29.

[2]桂小林.物联网技术专业课程体系探索[J].计算机教育,2010,(16):1-3.

[3]王志良,石志国.物联网工程导论[M].西安:西安电子科技大学出版社,2011.

[4]秦磊华,张海珍,石柯,等.物联网导论课程实验教学探究[J].实验室研究与探索,2012,31(6):150-151,167.

物联网应用技术导论篇3

物联网时代物流企业获得竞争优势的主要途径是利用日益提升的客户主导权和移动融合技术所带来的各种便利性,加强物联网技术的应用能力。物联网技术的应用能力与物流产品竞争优势不仅高度正相关,而且还存在着因果关系。然而,受客户主导权影响较深的移动融合便利性不能有效地影响物流企业物联网技术的应用能力。为此,本文通过实证分析客户主导权、移动融合便利性、物联网技术应用能力、物流产品竞争优势等4个变量之间存在的因果关系,阐明了为物流企业竞争优势提高其物联网技术应用能力的有效对策。

关键词

客户主导权

移动融合

物联网技术

竞争优势

作者沈哲,浙江万里学院现代物流学院副教授。(宁波315100)

移动融合正通过时间和空间以及人间的各种事件创造出前所未有的便利性,更新着广义产品的概念,甚至还改变着传统产业的特征。以移动融合为核心的物联网技术通过促进客户之间的沟通把多数买方集结在一起,采取多种形式把大多数分散化的经验性信息荟集起来,对增进买方的协商力起着积极的作用。客户主导权的增强意味着物流市场转向买方主导的市场,移动融合便利性必然要受到客户主导权的影响。目前,如何把客户主导的移动融合便利性和物联网技术的应用能力有效对接,提高物流产品竞争优势是摆在物流企业的重要任务。

一、物流企业竞争优势测度与影响因素

数字化技术带来的物流产品新概念和新价值,以及数字化信息融合现象波及到物流市场的每一个角落,引发的市场多样化,尤其是数字化信息融合的代表产物一移动融合技术正从时间、速度、空间等角度创造出前所未有的新思维,更新着产品的概念,甚至还改变着传统产业的特征(An-ckar和D'Incau,2002;Gilder,1988)。移动融合正给产品概念带来日新月异的变化(Clarke,2001)。然而,这种移动融合现象不仅仅是停留在更新产品概念的阶段,而是给整个物流行业带来了创新发展的新局面。

数字化技术应用手段的日臻完善给物联网技术在物流领域的应用带来了新的挑战。利用数字化技术我们可以把从事运输、保管、装载、仓储管理等不同类别的物流企业水平连接在一起,对整个物流过程提供全方位服务,这就是所谓的第四方物流取代以少数个别企业所承担部分物流过程的第三方物流,以新型的物联网技术应用模式来为物流企业提供服务,创造出新的价值(朱哲学和吴昱南,2010)。以移动融合为核心的物联网技术也给物流行业带来了史无前例的变化,即解除了生产厂家与客户之间存在的信息不对称问题,使得多数分散化的经验性信息以荟集智能(wisdomof crowds)形式捆绑在一起发挥作用,致使客户对物流产品生产的影响更为普遍,加速了所谓的生产消费者现象的形成过程(邓亦涛,2010)。这种生产消费者现象把交易的主导地位从生产者转向了客户,这在物流行业起到把卖方主导市场转换成买方主导市场的作用。这样一来,买方的期待和创新意识对物流企业的经营活动起着至关重要的影响。事实上,近年来让客户参与到技术开发过程的物流企业越来越多,这就是典型的生产消费者现象。Chun,Hong Mal(2008)把客户主导权概括为客户在交易中对订购清单的探究明了权利、对出现问题的请求解释权利、对存在问题的纠正解决权利、对不良后果的改善提案权利等4个内容。

从理论的实际应用价值层面来看,如同近距离无线通信一样,移动融合通过扩大各种通信手段间的连接性,大大增强了使用这些通信手段的人们的便利性。它把器械间紫外线通信技术与现有的有线和无线通信技术连接起来,最大限度地凸显出近距离无线通信的作用,进而改变了现有通信产品所拥有的属性概念和功能概念。1G时代把那些独立存在的成千上万台电脑通过一个网络系统连接在一起,2G时代则把那些与电脑有关的设备及装备全部连接在一起,3G时代再把与电脑和设备及装备有关的所有事物自由自在地连接在一起形成了物联网系统。从文献考察结果我们得出移动融合是通过提高3G产品间的连接性来影响网络外部效应,进而创造出新的移动融合便利性(Gilder,1988)。这种移动融合便利性具体包括时间便利性、速度便利性、空间便利性、质量便利性、服务便利性等5种构成因素(Anckar和D’Incau,2002;Clarke,2001)。以移动融合为核心的物联网技术给客户带来的时间便利性是指在既定时间内处理业务并完成任务的可能性;速度便利性是指如何快速处理业务并完成任务的可能性;空间便利性是指在任何地方处理业务并完成任务的可能性;质量便利性是指改善物流产品质量的可能性;服务便利性是指改善物流服务效益的可能性(Chun,Hong Mal,2008)。

以移动融合为核心的物联网技术可以解决卖方和买方间信息不对称问题,从而促使市场交易主导权转向买方,即一向以供应方为主导的市场逐渐向客户为主导的市场转移,这样一来,以移动融合为核心的物联网技术在物流领域起到促使物流企业更加容易接受客户的期待和需要的作用。客户主导权的增加不仅对买方有好处,而且对物流企业也有益处。只有积极获得改善物流产品所需的买方多样化创意信息,才有可能有效地创造物流产品的价值。文献考察结果表明,只有积极接受由客户主导权的增加而引起的买方多样化需要,率先捕捉市场机会,物流企业才能构筑可持续发展的内部循环经济体系(Brian,1996,2000)。

目前,物流产品是以数字化信息融合为背景,把焦点放在运输、保管、装载、仓储管理、交付、结算等与物流业务有关的所有领域供给与消费可持续联动上面,并通过这种可持续联动过程提高物流的时间、空间、形态、所有关系等的效用,追求物流功能创新和价值创造,把所有物流企业水平连接起来。文献调查结果表明,针对物流过程全局提供全方位服务的第四方物流的出现正好迎合了这一点(Morciniec,2006)。

从文献考察我们还发现Calantone和Cooper(1981)曾提出决定产品竞争优势的主要因素包括产品的质量、信赖性、新颖性、独特性等,据此我们把物流企业竞争优势的测度概括为物流产品的质量信誉、功能独特、形式新颖、可得利用性等内容。朱哲学和吴昱南(2010)阐述了物联网技术在社会经济领域的应用效应。刘婧和杨晓冬(2010)则强调了企业物联网技术的应用能力和政府的引导作用。邓亦涛(2010)阐述了物联网技术在供应链管理中的应用效应和客户主导作用。李霞(2010)则强调了物流信息技术与物联网技术的内在联系。国内外学者从不同侧面强调了影响物流企业竞争优势的因素为客户主导权、移动融合便利性、物联网技术应用能力。在文献考察的基础上我们走访了政府、行业协会、物流企业等相关部门的专家,采用FGI和专家意见法把测量物联网技术应用能力的焦点放在了物流企业电子标签(RFID)、无

线传感器网络(WSN)、全球定位系统(GPS)、地理信息系统(GIS)、智能运输系统(ITS)等技术的应用能力上。

二、物联网技术和物流企业竞争

优势模型的建立与分析

从文献考察我们还发现Han,Kim和Srivastava(1998),Hurley和Hult(1998),Li和Calantone(1998),Madhavan和Grover(1998)等学者从不同角度强调了企业的技术创新和应用能力影响企业的产品竞争优势。

本文从这些文献考察结果得到启发,提出如下研究的概念框架,如图1所示。

根据这一概念框架我们提出了如下研究假设:

HI:客户主导权将凸现出移动融合便利性;

H2:移动融合便利性将有助于物流企业提高物联网技术的应用能力;

H3:移动融合便利性将有助于物流企业的产品竞争优势;

H4:物流企业物联网技术的应用能力将有助于其产品竞争优势。

为进行假设检验,我们面向宁波市物流行业协会、物流职业政府培训机构以及部分物流企业先后采用FGI(焦点小组座谈)和问卷调查方法获取了相关的定性资料和第一手资料。在实施FGI和问卷调查之前,我们首先采访了宁波市物流行业的政策专家、职业技能培训师以及物流实业家,就我们的调研内容细节性问题听取了专家们的意见。

根据文献考察资料和定性调研的结果我们整理了图1中4种概念(理论变量)的测量内容,即客户主导权包括4项测量指标,移动融合便利性包括13项测量指标,物联网技术应用能力包括5项测量指标,物流产品竞争优势包括4项测量指标,另外又设置了4项物流企业相关信息,设计出包括30项问题的问卷调查表。

由于宁波市有4000来家物流企业主要分布在江东区(以货代为主),北仑区(以码头运输及货代为主),江北区(以运输、零担、仓储业为主)。为此,我们进行了抽样设计,即采用非比例分层抽样(江东区选33家物流企业,共发放99份问卷;北仑区选30家物流企业,共发放90份问卷;江北区选25家物流企业,共发放75份问卷)方法的基础上,进行了简单随机抽样。发放问卷共264份,回收213份,剔除44份废卷,有效问卷为169份。调查对象的样本特性如表1所示。

从样本特性表中我们得知宁波市的物流企业大部分是中小型民营企业,主要经营仓储配送和运输保管业务。正因为以仓储配送及运输保管为主,所以企业管理人员中一线管理人员所占比重相对较高(2/3左右)。

针对问卷调查表中4种理论变量的26项测量指标我们进行了KMO和Bartlett检验,然后进行了因子分析。通过因子分析我们萃取出特征值(eigenvalues)大于1的因子共4个,这与我们设计的4种理论变量相吻合。变量的效度和信度分析结果如表2所示。

研究的概念框架中4种理论变量的效度和信度符合规定要求,所以我们对这4个变量进行了相关分析,如表3所示。

相关分析结果表明,移动融合便利性与客户主导权、移动融合便利性与物流产品竞争优势、物联网技术应用能力与物流产品竞争优势等3种相关系数有效。其中,移动融合便利性和物流产品竞争优势呈现负相关的主要原因是受客户主导权影响的移动融合便利性自然更加有利于买方,而不利于物流企业。

我们分别以物流产品竞争优势为因变量,移动融合便利性为自变量;以物联网技术应用能力为因变量,移动融合便利性为自变量;以移动融合便利性为因变量,客户主导权为自变量;以物流产品竞争优势为因变量,物联网技术应用能力为自变量,通过回归分析进行了变量之间的因果关系假设检验,如表4所示。

假设检验结果表明,H1和H4在显著水平a

三、结论与对策

根据上述实证分析结果我们得出如下研究结论:

(1)在买方主导的物流市场,客户对订购清单的探究明了、出现问题的请求解释、存在问题的纠正解决、不良后果的改善提案等权利,有效地凸现出移动融合的各种便利性特点。

(2)在物联网时代,物流企业的电子标签、无线传感器网络、全球定位系统、地理信息系统、智能运输系统等技术的应用能力,有效地影响着物流产品竞争优势。

(3)目前,对于物流企业来说,移动融合的便利性虽然不能有效地影响企业强化对物联网技术的应用能力,却有效地影响企业提高其产品竞争优势。

(4)移动融合便利性和物流产品竞争优势之间存在负的相关关系,其原因是客户主导权影响移动融合便利性导致市场对客户有利,而不利于物流企业。

根据研究结论我们可以提出如下讨论问题。

(1)移动融合便利性的影响没有波及到物流企业物联网技术的应用领域。其原因在于我们调查的物流企业主要是从事仓储配送和运输保管业务的中小型民营企业,缺乏物联网时代高新技术的应用理念和长远目标导向意识,虽然承认和接受移动融合给企业所带来的诸多便利性,但不能以此为契机来引导企业提高物联网技术的应用能力。

(2)移动融合便利性虽没有影响到物流企业物联网技术的应用,却有效地影响其产品竞争优势。原因在于我们调查的物流企业对物联网技术的应用能力还没有达到智能处理阶段,而只停留在全面感知和可靠传输阶段。这意味着物流企业相对零散地利用个别的物联网技术(如:RFID或WSN或GPS或GIS或ITS),还不能把这些物联网技术更加有效地整合利用。

(3)客户主导权有效地促进了移动融合在时间、速度、空间、质量、服务等方面为客户创造诸多便利性,改变了客户被动利用移动融合技术的局面。因此,物流企业为加强供应链管理,提高其竞争优势,应积极采用移动融合技术,给自身创造更多商机。

(4)物流企业若改善物联网技术的应用环境,提高物联网技术的应用能力,将会有效地增强其竞争优势。然而,对于中小型民营物流企业来说,这需要政府的积极扶持和正确引导,形成物联网技术的应用平台,才能不断提高这种技术的应用能力,增强其竞争优势。

根据上述研究结论和讨论问题,我们提出如下几点应对策略:

(1)要实现智慧物流,物流企业的物联网技术应用能力应达到智能处理阶段。对宁波物流企业调查的结果表明,目前物流企业物联网技术的应用能力正处于全面感知阶段转向可靠传输阶段的关键时期。为此建议政府和行业协会对物流企业做好物联网技术得以广泛应用的引导工作,切实推进物流企业的物联网技术应用能力上升到智能处理阶段的步伐。

(2)移动融合技术给物流企业带来的诸多便利性将会影响其竞争优势的提高,但在物联网时代真正打造物流企业竞争优势的关键是物联网技术的整合利用。对宁波物流企业调查的结果表明,目前物流企业对物联网技术的应用还没有形成系统理念,只是片面地认为物联网技术的应用就是移动融合技术的应用,而移动融合便利性会影响物流企业竞争优势。为此建议物流企业要把对物联网技术的认识提升到更高的层次,形成理念和意识,把物联网技术可利用的环境作为企业文化构架(7s)中的共同价值观(Shared Values)来积极推进。

(3)移动融合便利性主要来自客户主导权的提高,也就是说物流市场已成为买方主导的市场,我们可以把移动融合技术所带来的诸多便利性理解成客户主导的移动融合便利性。对宁波物流企业调查的结果也表明,目前物流市场已经成为客户主导的市场,移动融合便利性也是通过客户主导权的提高而体现出来。为此建议物流企业在供应链管理中要关注客户关系管理,以移动融合便利性为导向,加强物联网技术的应用能力,真正迎接物联网时代获得产品竞争优势的新局面。

参考文献:

1,朱哲学、吴昱南:《物联网技术在社会经济领域的应用分析》,《当代经济》2010年第17期。

2,刘婧、杨晓冬:《政府在实现物联网过程中的对策问题研究》,《西安邮电学院学报》2010年第4期。

3,邓亦涛:《物联网技术在供应链管理中的应用》,《物流科技》2010年第9期。

4,李霞:《浅谈物流信息技术与物联网》,《商场现代化))2010年第15期。

物联网应用技术导论篇4

关键词:物联网;高职;建设思路;课程体系

中图分类号:TP393 文献标识码:A 文章编号:1009-3044(2012)35-8464-02

2009年8月7日,国务院总理来到中科院无锡高新传感网工程技术研发中心考察并发表重要讲话后,“物联网”这一概念在中国迅速走红。各地相继成立了各种与物联网有关的组织,目前在中国,物联网已经被提升到国家战略。

物联网是通过RFID、无线传感器、GPS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,进行通讯和信息交换,以实现智能化识别、监控、定位、管理的一种网络。简单地说,物联网是指把世界上所有的物体都联接到互联网上,形成“物联网”。

1 物联网技术

目前,物联网公认为有三个层次,最底层是感知层,这里的感知主要就是指系统信息的采集,包括把物品通过射频识别(RFID)、一维、二维条码、传感器、红外感应器、GPS等信息传感装置自动采集到与物品相关的信息;第二层是网络层,它是物联网的网络传输平台,建立在现有的移动通讯网、互联网和其他专网的基础上,将从底层获取的数据传输出去;最上面则是应用层,将所获得的数据进行分析、处理,完成物联网的“收集―传输―处理”三个步骤。

2 专业方向与课程体系

从技术上来分析,物联网所涉及的核心技术有传感器技术、RFID技术、无线网络技术、云计算技术等, 这些技术覆盖面广,从专业建设的角度来说不可能全部涉及,要有专业的定位。从物联网的主要应用来看物联网专业至少可以有以下几个方向:

2.1物联网工程方向

1)培养目标:面向物联网产业,服务区域与地方经济发展,培养具有扎实的专业理论基础知识、较强的实践能力、良好的团队协作能力,具有可持续发展能力与创新精神,掌握物联网基本知识和基本原理,具备物联网组建、管理、维护、应用,物联网设备营销与技术支持等能力的高素质技能型人才。

2)专业核心能力:物联网组网方案拟定及物联网组建能力;物联网工程施工组织及实施能力;网络设备配置与调试能力;物联网管理与维护及保障网络系统安全运行的能力;网络系统运行维护(监控、故障排除、网络系统优化和升级)能力;物联网应用能力;物联网应用系统管理与维护能力;物联网设备营销与技术支持能力。

3)主干课程:物联网技术导论、网页设计与制作、电子技术、数据库设计、嵌入式技术、编程与应用、综合布线、C#程序设计等

4)核心课程:传感器与无线传感器网络技术、RFID技术、短距离无线数据通信、网络设备配置调试与管理、物联网规划与组建等。

2.2 智能建筑方向

1)培养目标:面向智能建筑楼宇智能化产业,服务地方经济发展,培养具有智能建筑楼宇智能化必备的专业理论知识,良好的团队协作和创新精神,较强实践操作技能,掌握楼宇智能化产品营销运作、楼宇智能化设备的生产与维修、楼宇智能工程的设计与施工等方面技术,具备楼宇智能工程行业生产、服务、技术、管理等职业能力的高素质技能型人才。

2)专业核心能力:智能建筑及小区物业设备管理能力;智能建筑行业电气方面的安装、施工、管理和监理能力;建筑智能产品的生产、销售及售后服务能力;建筑智能系统的调试、维护维修、设备更新能力;建筑智能化系统相关产品研制开发的能力等。

3)主干课程:电子电路技术、楼宇自动化技术、AutoCAD工程制图、现代空调制冷与测控技术、建筑楼宇节能过程控制技术、PLC编程技术、综合安防监控技术等。

4)核心课程:物联网技术导论、RFID技术与高频技术、传感器与无线传感器网络技术、智能楼宇组态软件设计与应用、网络设备配置调试与管理、云语言信息技术、网络通信技术等

2.3车联网方向

1)培养目标:面向汽车行业,培养具有扎实的专业理论基础知识、较强的实践能力、良好的团队协作能力,具有可持续发展能力与创新精神,掌握车联网基本知识和基本原理,具备车联网组建、管理、维护、应用,车联网设备营销与技术支持等能力的高素质技能型人才。

2)专业核心能力:车联网系统管理能力;卫星定位系统应用能力;信号收集与利用能力,车联网系统配置能力;车联网系统监管处理能力;网络设备配置与调试能力。

3)主干课程:网络通信技术、车载技术、交通导航与信息服务、蓝牙技术、智能轨道交通管理、无线网络技术、微波技术等。

4)核心课程:M2M技术应用、RFID技术与高频技术、传感器与无线传感器网络技术、GPS定位技术/北斗定位技术、网络设备配置调试与管理、云语言信息技术、短距离无线通信技术、3G移动通信技术等。

2.4智能农业方向

1)培养目标:面向农业生产单位培养具有扎实的智能农业管理专业理论基础知识、较强的实践能力、良好的团队协作能力,具有创新能力和奉献精神,掌握智能农业管理基本知识和基本原理,具备农业生产经营管理、农业信息获取及处理、农业专家系统、农业系统模拟、农业决策支持系统、农业物联网网络技术等能力的高素质技能型人才。

2)专业核心能力:信息存储和处理能力、通讯系统应用能力、WSN网络应用能力、地理信息系统GIS应用能力、全球定位系统GPS应用能力,遥感技术应用能力等。

3)主干课程:精准农业管理、地理地质信息应用技术、生态环境监测与治理、设施农业智能化管理、精细化农业管理、种子储藏加工与种子管理、WSN现代农业应用、灌溉技术等。

4)核心课程:物联网技术导论、RFID技术与高频技术、传感器与无线传感器网络技术、无线网络技术、网络设备配置调试与管理、短距离无线通信技术、3G移动通信技术等。

3 总结

物联网专业的方向与课程体系的建设要依靠区域的物联网产业,这样才能为专业发展提供行业背景支撑,区域经济发展建设,同样也需要大量物联网人才支持。一个专业的建设与发展,需要很多硬件或软件的条件,只有因地制宜,与时俱进,制定出合理的专业方向和课程体系才能培养出更多的物联网高素质技能型人才。

参考文献:

物联网应用技术导论篇5

【关键字】物联网;移动通信;4G

2009年,在无锡,温总理提出了“感知中国”示范中心的建立,标志着我国物联网产业的启动。物联网是我们国家重点发展的战略技术,如果在物联网方面落后了,我们在下个世纪,在未来的100年,就会全面落后。物联网的发展,受制于通信技术。目前三大运营商,都已经进入4G阶段,技术不断成熟,通信功能日益强大,业务不断的扩展,4G通信技术在物联网中的应用,广受关注。4G通信技术,已经为物联网的发展,提供了强大的技术支撑。

一、物联网基本概念

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。其英文名称是:“Internetofthings(IoT)”。顾名思义,物联网就是物物相连的互联网。这有两层意思:其一,物联网的核心和基础仍然是互联网,是在互联网基础上的延伸和扩展的网络;其二,其用户端延伸和扩展到了任何物品与物品之间,进行信息交换和通信,也就是物物相息。物联网通过智能感知、识别技术与普适计算等通信感知技术,广泛应用于网络的融合中,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。物联网是互联网的应用拓展,与其说物联网是网络,不如说物联网是业务和应用。因此,应用创新是物联网发展的核心,以用户体验为核心的创新2.0是物联网发展的灵魂。物联网作为一个新经济增长点的战略新兴产业,具有良好的市场效益,《2014-2018年中国物联网行业应用领域市场需求与投资预测分析报告》数据表明,2010年物联网在安防、交通、电力和物流领域的市场规模分别为600亿元、300亿元、280亿元和150亿元。2011年中国物联网产业市场规模达到2600多亿元。2014、2015年的Gartner技术成熟曲线中,物联网技术都实现了登顶,而2016年曲线中又出现了物联网平台技术。伴随着NB-IOT以及LTE-V在3GPP协议冻结,5G网络面向的3个场景中有2个均为物联网应用,物联网行业终于迎来通信运营商的加入,首次大规模商用在即。NB-IoT是第一个面向物联网的运营商级别通信协议。三大运营商都在2017年大规模商用NB-IoT,LoRa、SigFox、Ingenu、NWave等一系列技术均不同程度的活跃起来。NB-IoT将在低耗能、低信息量、巨量化传感器网络中应用,领域包括:①以水电气的智能抄表业务为代表的智能家居业务;②以邮筒、垃圾箱、路灯、下水道、停车位管理为代表的智慧城市业务;③以快递、宠物、畜牧业、儿童老人跟踪为代表的智能追踪业务;④以可穿戴健康设备为代表的智能医疗业务;⑤其他工业领域小规模、长时间数据收集案例或周期性控制应用。

二、4G通信技术在物联网中的应用

第四代移动电话行动通信标准,指的是第四代移动通信技术,外语缩写:4G。该技术包括TD-LTE和FDD-LTE两种制式(严格意义上来讲,LTE只是3.9G,尽管被宣传为4G无线标准,但它其实并未被3GPP认可为国际电信联盟所描述的下一代无线通讯标准IMT-Advanced,因此在严格意义上其还未达到4G的标准。只有升级版的LTEAdvanced才满足国际电信联盟对4G的要求)。4G是集3G与WLAN于一体,并能够快速传输数据、高质量、音频、视频和图像等。4G能够以100Mbps以上的速度下载,比目前的家用宽带ADSL(4兆)快25倍,并能够满足几乎所有用户对于无线服务的要求。此外,4G可以在DSL和有线电视调制解调器没有覆盖的地方部署,然后再扩展到整个地区。很明显,4G有着不可比拟的优越性。2017年全球运营商迎拐点,相对乐观但有不确定因素。我们认为总体上通信行业2017年应该会好于2016年,主要有政策推动:运营商混改列入第一批试点名单,引入互联网巨头或直接流量经营、数据经营转型,全面形成“云管端”闭环,行业形态有望重塑;以及技术周期推动:5G标准制定关键阶段,下半年海外运营商同步实现商用。全球市场运营商资本开支迎来拐点之年,增速触底。我们预期2017年全年全球通信设备市场仍将有3%的小幅下降,但在下半年资本开支有望触底反弹,4.5G网络扩容,5G及物联网的投资开始加大;国内厂商份额提升,全球市场占据半壁江山(无线通信市场,华为市场份额第一,达到35%;中兴稳健上升,从2010年市场份额6%提高至12%,表现抢眼。

参考文献

[1]瞿中,熊安萍,蒋溢.计算机科学导论(第3版).北京:清华大学出版社,2010年3月

[2]PeterNorton著;杨继萍,钱伟等译.计算机导论(第6版).北京:清华大学出版社,2009年1月

[3]郭卫斌,杨建国.计算机导论.上海:华东理工大学出版社,2012年8月

[4]吴功宜,吴英.物联网工程导论.北京:高等教育出版社,2012年7月

[5]刘云浩.物联网导论.北京:科学出版社,2011年3月

物联网应用技术导论篇6

关键词:课程体系;教学模式;平台建设;分层/分类培养

中图分类号:G642 文献标识码:B 文章编号:2095-1302(2014)01-0077-03

0 引 言

物联网是继计算机、互联网、移动通信网之后的又一次信息产业浪潮。代表了未来网络的发展趋势与方向,政府大力支持物联网的发展,企业和教育界、科技界共同推动,物联网产业已经成为国家战略性新兴产业,需要大量熟悉和精通物联网的专业人才[1,2]。在此背景下,北京联合大学自动化学院对2011版自动化专业培养计划进行了修订,在 “智能测控技术”专业方向的基础上建立了“信息处理与物联网技术”方向[3]。

1 专业现状与背景分析

原“智能测控技术”专业方向以信息的采集和处理为主,课程主要包括检测技术、传感器原理及应用、智能仪器、计算机控制技术以及LabVIEW技术等,是传统的专业方向,课程的覆盖面较窄,偏重于系统前端的硬件采集原理,系统的概念较为薄弱;从人才培养的角度来看,已经满足不了厚基础、宽口径的人才需求,学生掌握知识的集成度不高。为了既保持传统的经典知识内容,又要为课程体系增加新的特色和先进内容,将传统的专业方向赋予时代意义,使学生们真正学以致用,“信息处理与物联网技术”专业方向应运而生。

“智能测控技术”和“信息处理与物联网技术”并不是割裂的,前者是后者的基础,后者是前者的延续和拓展。从技术的角度上讲,物联网分成三个层次[4,5],即感知层、网络层、应用层,形成了物联网的体系架构。物联网的感知层涉及到传感网技术,会有多种传感器应用其中,正是“智能测控技术”方向的核心内容;物联网的应用层是多种信息的智能处理技术,也是“智能测控技术”方向的主要内容,它们被物联网网络层连接,即新的专业方向加入无线传感网等新知识、新技术,形成物联网系统体系的概念。

我们的教学理念在于从一个大系统的角度看待物联网,利用物联网实现系统的集成创新应用和信息化服务。以物联网体系框架为依托,实现信息的采集、传输、有用信息的提取和整理、以及完成相应的控制和信息应用,重点突出无线传感网和应用层设计,及物联网的行业应用和信息化服务。因此本课程体系的设置将突出系统网络架构、选择物联网关键技术,并将物联网技术与经典的检测及控制方法相结合,实现物联网的多领域应用[6,7]。以物联网为载体,培养学生的创新意识,增强学生的实践动手能力,提高学生专业综合素质。

2 课程体系设置

“信息处理与物联网技术”专业方向设置在自动化学院,因此它的应用特色非常鲜明。课程体系的设置如图1所示,加强了实验/实践环节的内容设置。其中,理论教学是基础,对物联网的体系结构、关键技术和相关领域的典型应用形成完整的阐述,实验教学作为理论课程的延伸,是抽象到具体的过程,试验环节的设置按照物联网的体系结构,完成由下而上的知识获取和验证;物联网作为一种实用技术,让学生去感受、去体验、去亲自动手设计和实现一个系统更是至关重要的。通过实践环节中的认识实践,学生去企业参观感受,体会知识的力量和企业文化,培养对专业的认知和信心;工作实践则更近了一步,利用假期时间到相关企业中从事基础和简单的专业工作,深化所学知识的专业应用技能;请工程师或行业企业从业者走进学校的课堂,结合实际的应用案例,为学生出题和指导,进行专业综合训练,为学生的实际设计能力和实际动手能力培养打造了平台,提供了方向。理论教学、实验教学、案例教学和各个实践环节相结合,增加课程的实用性。为应用型人才的培养奠定了基础。

2.1 理论课程

集成了多种新知识和新技术的应用,涉及的知识点众多,作为系统的学习和设计,理论教学中课程内容的衔接、承上启下的课程安排非常重要;理论课程包括基础课程(也称为学科大类课程)和专业课程[1]。

本专业方向偏重于传感检测、无线网络的设计以及行业应用,尤其是工业物联网的两化(信息化、自动化)融合,因此在限选课中还有相关行业技术应用课程:虚拟仪器技术、现场总线技术等。任选课作为专业限选课的补充,完善物联网的设计和应用。

通过理论课的学习,学生将会对知识融会贯通,对信息处理和物联网的应用体系和架构充分了解,具有物联网系统的理念和基本的组网设计能力。但是在实际应用中,需要将多门课程、甚至多学科的知识融为一体,去设计、安装、调试、运行一套系统。这种灵活运用所学知识于实际系统的能力,是真正的学以致用的体现。因此实验室建设、实验基地建设和实验项目开发,对于学生消化、理解理论知识和培养实际动手能力至关重要。

2.2 实验室建设

图2所示是物联网专业方向的实验室建设框架,实验室建设与课程设置紧密相连,并考虑到学生的分层教学以及科研平台的扩展性。利用已申请的中央财政支持地方高校专项资金,正在筹建支撑“物联网技术及应用”、“无线通信和无线网络基础”及“物联网应用层系统设计”等课程的课内实验平台,包括三个模块:第一是物联网技术基础实验模块; 第二是无线传感网开发设计模块;第三是物联网技术沉浸式体验模块。其中第一和第二模块在教学上采用学生熟悉的C或C++语言实现节点和无线网的设计,网关采用Linux、andor两种操作系统,学生可以根据自己的基础和喜好选择;第三模块是智能家居(体验)实验室,根据家居实景建立的物联网系统,可以实现灯光、安防、烟感、窗帘、空调等家居设备的远程控制。此系统采用最适合无线传感网络的Tiny OS操作系统,可以作为学生初识物联网系统的感性认识体验模块,也可以作为教师、学生进行科研开发的平台。目前在建实验室物流综合实验室和未来超市都是物联网在行业中的具体应用,提供学生进行专业综合训练。

课程的实验内容全部以实际系统为主,综合训练学生的系统设计、软件编程和系统调试能力,包括对传感/变送器的选取、信号的采集与处理方法、无线传感网组网技术、物联网应用层设计、针对不同领域执行器的选择等;并将先进的虚拟仪器技术与物联网应用相结合作为物联网的信息处理方式,培养学生设计智能仪器的开放性创新能力。通过实际项目训练,学生可以完成从了解任务的需求、根据需求制定系统方案、在最佳性价比的基础上选型系统的硬件配置、组网,到应用所学知识编制合理的软件程序,并具有系统调试、通过系统运行结果分析问题、定位问题、以及解决问题的专业核心能力。

2.3 实践基地建设

物联网工程技术是集成的信息/控制服务系统,可以应用于不同的行业和领域。据报道目前物联网专业的人才缺口近20万,因此培养适合于企业的应用型人才就是物联网专业的人才培养目标。产学研的办学模式是企业和学校快速沟通、共建共赢的很好方法。在课程建设、实验室建设的同时,积极与企业联系,建设校外实践教学基地是专业方向建设的重要环节。同时在我们的教学计划中还有工作实践的内容,建设实践基地也为学生的工作实践提供了场所和条件。利用北京市高新企业多,许多区县建立数字北京、智慧北京的物联网项目的机会,与企业和公司合作,进行横向项目的开发和实践基地的建设。选派学生到相应的公司企业进行毕业设计,不但使学生掌握了物联网技术、熟悉了企业的运行模式,还可以为企业提供专业的人才,实现企业与学生的双向选择。

3 教学模式的探索

物联网教学涉及的知识点众多,学生直接进行理论课的学习难免感觉枯燥和凌乱;但物联网的应用可以无所不在、生动有趣,这样的特点决定了我们在教学时可以先引起学生的兴趣,让他们明白所学可以如何用。因此在课程的安排上首先是导论和浸入式体验的认识实践,然后才是相关专业课的学习和实验,并在第六个学期进行工作实践,加深专业知识的应用,第七学期开设专业综合训练,学生进行设计性、应用性训练,形成物联网系统。图3所示是学校物联网方向的教学进程图。

4 结 语

物联网技术的课程设置应当具有以下特色:

第一是先进。课程设置针对目前最热门的集成技术应用—物联网系统的设计及应用,是传感技术、计算机技术、网络技术和信息控制技术的发展方向,体现了先进技术的特质;

其次就是实用。课程设置和内容将重点突出实用性,理论是基础,实用是根本。强调实验环节,以增强学生的实践动手能力和毕业后对岗位的适应能力为宗旨,突出重点,强调实用。

第三是灵活。不但体现在课堂上课程设置的灵活性,也显示了物联网学习的灵活性。以物联网体系框架为依托,重点突出无线传感网和应用层设计及工业物联网的应用。学生可以根据实际系统的需要灵活配置。强调培养学生灵活思维,突出创造性和创新意识,是学生综合素质的体现。

最后是深入。课程的工程性、实用性、设计性很强,也有许多公司会举办大型的物联网设计大赛,因此可以为有兴趣的同学开辟第二课堂,通过指导学生参加相关专业的科技竞赛带动大家的学习热情,深入理解本门课的内容。

参 考 文 献

[1] 王志良,闫纪铮.普通高等学校物联网工程专业知识体系和课程规划[M].西安:西安电子科技大学出版社,2011.

[2] 王志良,石志国.物联网工程导论[M].西安:西安电子科技大学出版社,2011.

[3] 教育部高等学校计算机科学与技术专业教学指导委员会.高等学校物联网工程专业实践教学体系与规范[M].北京:机械工业出版社,2011.

[4] 张光会,余晃晶.试论物联网工程专业的人才素质和培养目标[J].科技信息,20ll(11): 216-217.

[5] 沈苏彬,范曲立,宗平,等.物联网的体系结构与相关技术研究[J].南京邮电大学学报,2009,29(6):1-11.

物联网应用技术导论篇7

关键词:物联网技术导论;实验教学;实验考核

中图分类号:TP393;G642 文献标识码:A 文章编号:2095-1302(2014)03-0091-02

0 引 言

物联网被认为是继计算机、互联网之后的第三次信息浪潮。2009年8月总理在无锡考察传感网产业发展时提出“感知中国”后,物联网的探索逐渐成为国家战略。2010年3月底,教育部批准30所高校第一批开设物联网工程专业,没有物联网专业的学校也相继开设了物联网相关的课程。我校于2010年招生时就将物联网及相关课程加入了计算机科学技术、网络工程专业的培养方案,并于本学期首次开设了《物联网技术导论》课程。本课程的特点是理论性强,通过实验课加强学生对于物联网理论内容的理解,才能很好地培养学生分析问题、解决问题的能力和专业实践能力,加强实践教学是培养应用型人才的重要途径。研究《物联网技术导论》课程的实验内容,对培养物联网应用人才具有重大的意义。

1 研究现状及存在问题

《物联网技术导论》是本学期为2010级计算机科学技术专业新开设的一门专业任选课。课程的目标是使学生可以对物联网技术的相关知识有一个全面、系统的认识;具备规划设计与构建出一些简单的物联网应用系统的能力;具备运用理论知识解决实际问题的基本素质。

现在开设物联网课程的学校很多,主要从理论上讲解物联网中的无线传感器网络、RFID(射频识别)技术等,项目组对市面上的物联网技术课程及实验的教材及几个学校的实验教学做了调查,主要发现有以下几个问题:

1.1 课程内容差异很大,实验内容不统一

物联网是一个相对比较新的技术,很多理论还没有完全沉淀下来,形成非常统一的理论体系。不同的学校不同的教材讲授的内容有很大差异,相对于实验内容也就有不同的安排。

1.2 开设的专业不同,实验内容的重点不一

物联网技术是一个综合性比较强的新技术,涉及到计算机技术、通信技术、自动控制技术等,造成了不同专业都开物联网课程的现状。通信技术相关专业讲解的重点在于物联网通信传输、通信协议分析等,自动控制相关专业讲解的重点在于物联网芯片的研究设计等。计算机相关专业讲解的重点在于物联网相关算法、应用开发等。开设专业的不同,导致了实验内容的重点不一。如北京科技术大学王志良教授出版的实训教程[1]有大量的硬件设计指导等。

1.3 不同学校配备的实验箱不同,实验操作不一致

对于物联网课程的实验大部分都是基于实验箱进行操作的,不同的学校配备的实验箱基本都不同。每种实验箱都有不同的核心板,不同的程序,操作起来都有自己的步骤[2]。本系关于物联网的实验箱共有3套,即使是同一种类型的实验,软硬件环境,实验效果也都不同,这也给实验的选择、融合带来一定的难度。

1.4 学生层次不同,实验内容的难易度设置问题

物联网实验需要大量的硬件编程基础,这些基础都是通过以前课程的学习积累的。有的学生基础好些,如果实验内容过浅,就不能满足学生对知识的渴望,设置过难又使基础不好的学生失去信心。

基于以上问题的分析,我们在实验内容的选择上要以符合专业需求为主要方向,找出实验教学的重点,体现实验的层次性等,为培养物联网方向的应用人才奠定基础。

2 实验内容研究

主要研究《物联网技术导论》课程的基础实验与应用实验内容,以符合专业需求为导向,整合现有实验箱实验的基础上,在各个实验中拟设置选学内容,以满足不同层次学生的要求,同时为学生深入学习物联网相关课程打下坚实基础。

拟选取以下6组实验:

(1)建立实验环镜

实验为1学时,主要是认识实验设备,安装配置IAR、KeilC开发环境。

(2)数据感知实验

实验为3学时,主要物联网感知层的实验,包括温湿度传感器、超声波传感器、酒精传感器的实验,使学生通过各种传感器感知信号及编程方法。选学内容设置为光电传感器、压力传感器。

(3)ZigBee组网实验

实验为4学时,主要是让学生熟悉ZigBee协议栈原理、工作流程,掌握点对点、星状网通信原理及相关程序应用分析。选学内容为树状通信实验等。

(4)网关通信实验

实验为2学时,使学生掌握网关上各种通信接口如串口,网口、GPRS的使用及程序分析修改。

(5)认识RFID系统实验

实验为2学时,使学生掌握RFID 的基本原理,学会RFID 模块的使用方法及相关程序分析。选学内容为超高频RFID模块分析等。

(6)物联网应用实验

实验为4学时,是物联网应用层的实验,主要是对智能家居系统、智能超市系统和智能仓储系统从系统功能、架构、原理上进行分析,并通过各种模拟系统进行实际分析等。选学内容为智能农业等。

实验的总学时为16学时,我们的重点放在无线传感器网和物联网应用上。

3 实验教学方法与手段

3.1 启发式教学

为了培养学生的创新能力,激发学生学习兴趣,改变以往填鸭式教学方法,在实验中,先讲解实验内容和实验要求等基本内容后,再将本次实验的结果展示出来,然后引导学生观察、发现问题,由教师以点拨、提问和探讨的方式加以解决。实验中根据学生的实际情况,这种变学生被动为主动参与的教学方法在调动学生的学习主动性及创新能力的培养上均收到了良好的效果。

3.2 层次教学

根据实验教学的进度和实验深度要求的不同,把实验分成不同的层次,有助于引导学生由浅入深地学习。在物联网实验教学中分成两个方面的层次。

第一个层次,是从必学到选学将实验内容分成必学和选学,必学是所有学生都要学习的内容。选学内容是对本实验更有兴趣的学生学习的内容。

第二个层次,是将必修实验再分为使用、验证分析、综合设计3个层次。

在教学前期适合于做一些使用层次要求的实验,如建立实验环镜、传感器和ZigBee网等, 通过全面使用物联网系统使学生对传感器、ZigBee等操作有全面的感性认识。 在有一定的操作和理论基础时可做验证分析层次的实验,从外部观察验证传感器、ZigBee的原理、编程、实现过程。如学完进程就可通过在实际的操作系统上编程使用系统调用来观察操作系统的进程调度结果,并根据结果分析不同的调度策略。 在验证分析的基础上就可做设计实现层次的实验,要求学生在模拟操作系统上自己编程实现操作系统的功能模块,并观察自己所设计的功能模块的工作情况。让学生对物联网功能有一个使用、探索验证、自己设计逐步深入的学习过程。

4 实验考核

考试是引导学生学习、了解教师教学效果的一个重要方法。许多高校计算机科学技术专业硬件课程实验教学和课堂教学的比例超过20%,但学生的成绩仅凭试卷考试来确定,忽略了实验教学成绩,这是不全面的。因此需要完善学生成绩评定,充分调动学生对实验教学的积极性,达到学生实验动手能力的成绩在总评成绩中占一定比例。在平时的实验教学中,应该告知学生实验成绩在总评成绩中的比例,要求学生重视实验报告,启发学生创新思维,鼓励学生认真总结实验经验,杜绝抄袭他人现象。几年来在计算机科学技术专业硬件实验教学成绩占课程总评成绩的20%~30%是比较恰当的。

5 结 语

本文对《物联网技术导论》实验课程的内容、实验教学方法与手段、实验考核等方面所作的分析,可为高校建设物联网技术导论课程提供一些参考。物联网技术导论的实验教学是培养实用性和创新性的高素质物联网技术人才的重要途径和手段。因此,实验教学是当前需要认真研究和探讨的问题。

参 考 文 献

[1]王志良,王新平. 物联网工程实训教程:实验案例和习题解答[M].北京:机械工业出版社,2011.

[2]魏晓宁. 物联网实验教学初探[J]. 计算机时代, 2011(10):49-53.

[3]刘云浩. 物联网导论[M].北京:科学出版社, 2010.

[4]吴功宜. 物联网工程导论[M].北京:机械工业出版社,2012.

[5]徐勇军. 物联网实验教程[M].北京:机械工业出版社,2011.

物联网应用技术导论篇8

随着物联网技术的兴起,国内有很多公司开发出了应用于高校的物联网实验平台,例如无锡泛太科技有限公司、深联致远科技有限公司和杭州喜马拉雅集团科技有限公司等。这些公司的物联网实验平台存在如下问题。1.各公司开发的物联网实验平台往往只提供相关项目的代码,由于公司的研发人员不具备教学经验,他们提供的项目很难与本专业的相关课程进行有机的结合。2.各公司开发的物联网实验平台采用的都是高端的ARM处理器,由于电子信息工程专业的学生只开设了51单片机的课程,由51过渡到带有嵌入式操作系统的高端ARM处理器的学习难度较大。3.各公司开发的物联网实验平台只提供物联网的感知层和网络层的相关实验,即使个别的平台也提供了应用层的实验,但这些实验很难与电子信息工程专业开设的相关课程进行有效的结合,学生在这样的平台下实验,很难达到较好的效果。4.各公司开发的物联网实验平台价格昂贵,每套价格都在万元以上,如果以此平台建立物联网实验室,资金投入较大。

二、物联网与电子信息专业课程体系的对应关系

物联网技术与电子信息工程专业课程体系的关系如图1所示。由图可以看出物联网可分为三个层,分别为感知层、网络层和应用层。下面研究这三个层与课程体系的对应关系。1.感知层与课程体系的对应关系。感知层是物联网的皮肤和五官,主要负责数据采集和数据短距离传输两部分,物联网的该层与专业课程体系中的Zigbee技术、RFID技术与应用、传感器及检测技术和单片机原理与应用等课程相对应。传感器及检测技术课程从属于物联网领域,传感器是获取信息的工具,位于系统之首,其作用相当于人体的五官,直接感受外部信息,将信息转化成可用信号,对系统的智能化起着决定性作用,智能程度愈高,系统对传感器的依赖程度愈大。ZigBee技术在射频与无线电技术、物联网技术、工业通信技术等领域具有广泛的应用。它是一种短距离、低复杂度、低功耗、低数据速率、低成本的双向无线网络技术。Zigbee技术是物联网平台感知层的一个重要组成部分。RFID技术是一种利用无线通信实现的非接触式自动识别技术,是基于射频识别的自动识别类的项目的核心技术,并且RFID技术也成为了物联网感知层的核心技术。传感器及检测技术课程在物联网的感知层负责的是数据的采集。Zigbee技术、RFID技术与应用这两门课程在物联网的感知层负责的是数据的短距离传输。单片机原理与应用课程在物联网的感知层负责的是数据采集与数据短距离传输之间的桥梁。2.网络层与课程体系的对应关系。网络层主要负责把感知层感知到的数据无障碍、可靠及安全地进行传送,物联网的该层与专业课程体系中的通信原理、信息论与编码、通信网及接入技术和工业通信技术基础等课程相对应。这些课程给物联网的网络层技术提供理论支撑,是物联网网络层理论基础。3.应用层与课程体系的对应关系。应用层主要负责把感知和传输来的数据进行分析和处理,做出正确的控制和决策,物联网的该层与专业课程体系中的电子系统软件设计、监控系统软件基础、3G技术应用和数字图像处理等课程相对应。

三、物联网实践教学平台的设计

物联网的三个层都有相应的课程与之对应,但学生在进行课程的理论学习和实践学习的时候,课程之间比较孤立,很难建立这种对应的关系,所以导致课程的理论和实践教学效果较差。通过以上分析可以看出物联网技术与电子信息工程专业课程体系有着紧密的关系,该关系是设计并实现基于物联网技术的实践教学平台的基础。以物联网技术与电子信息专业课程体系的对应关系为依托,结合本专业理论教学与实践教学的特点设计符合本专业的物联网实践教学平台。该实践教学平台如图2所示。该平台硬件由ARM嵌入式主板、模块板和PC机平台或手机平台构成。模块板中RFID模块、Zigbee模块、蓝牙模块、传感器模块和GPS模块主要负责物联网感知层的功能,感知层的每一个模块都有与之对应的理论课程,在利用模块进行感知层实验时可以让学生更深刻地理解与之对应的理论课程的知识点,达到理论与实践的统一。模块板中以太网模块、GPRS模块和WIFI模块主要负责物联网网络层的功能,网络层的两个模块都有与之对应的理论课程,同样在利用模块进行网络层实验时可以让学生更深刻地理解通信原理、信息论与编码这些理论性较强的课程的知识点。PC机平台或手机平台主要负责物联网应用层的功能,基于这两个平台的应用层软件开发,可以将传输层上传的数据进行更好地显示和存储,这正是监控系统软件设计这样的专业课所涉及的知识。而ARM嵌入式主板是感知层模块和网络层模块之间的桥梁。它一方面负责与传感器模块及短距离传输模块进行通信进行数据的获取,另一方面它将获取到的数据通过网络层模块进行传输与上位机进行通信。

ARM嵌入式主板采用意法半导体公司的STM32系列处理器,方便学生由51快速的过渡到ARM处理器的学习,PC机平台选用Windows操作系统,手机平台选用Android操作系统。

四、教学效果

推荐期刊