发布时间:2023-10-11 10:05:24
序言:写作是分享个人见解和探索未知领域的桥梁,我们为您精选了8篇的与物联网相关的技术样本,期待这些样本能够为您提供丰富的参考和启发,请尽情阅读。
摘 要:文章分析了基于物联网技术的图书馆信息资源共享服务的特点,总结了需要解决的关键问题以及实现的策略,希望以此加快图书馆信息资源共享,促进图书馆信息资源服务的可持续发展。
中图分类号:G250 文献标识码:A 文章编号:1003-1588(2015)01-0127-03
收稿日期:2014-12-06
作者简介:王 昶(1979―),广东金融学院图书馆副研究馆员。
1 物联网技术
物联网是一种融合了射频识别、无线遥感通信以及人工智能等多项技术的智能化网络。它可以根据预先设定的协议,将互联网与任何需要进行通讯与信息交换的物体连接在一起,从而给物体进行全方位的识别、定位与监管,属于第三次信息科技浪潮的重要产物。通常可以根据物联网的工作过程将其主体架构分为应用、感知和网络三个层次(见图1)。
图1 物联网体系架构
物联网中的感知层可以采集并感知物理世界中的各种信息数据、物理量等,处于体系架构的最底端,其中含有控制与采集功能模块,并集成了二维码、射频识别以及传感器等技术。网络层位于物联网的中端,是连接应用层与感知层的桥梁,并负责在两者之间安全、可靠地传递数据信息,当前应用较多的通信网络为有线电视、互联网以及无线通信网络等。应用层位于物联网的上端,为物联网体系实现各项应用提供了条件,其中集成有各种服务器,可以对所需的信息数据进行分析、转换与汇总,并能够实现跨系统、跨行业的信息互通与共享,应用领域十分广泛。
随着物联网技术的兴起与不断发展,其在我们日常生活和工作中也发挥着越来越重要的作用。通过分析我国的基本国情,可以发现我国具有十分丰富的物联网资源,并且在信息资源共享方面潜力很大。目前,人们对图书信息资源的渴望极其强烈,而物联网自身在信息资源共享方面具备独特的优势,这都让构建基于物联网技术的信息资源共享平台成为研究的热点。
2 基于物联网技术的图书馆信息资源共享服务的特点
2.1 信息传递丰富安全
物联网可与互联网有机地联系在一起,并运用多样化的通信网络,对已知范围内的信息数据快速做出反应,并且准确、安全地进行信息传递。由于融合了传感器、射频识别以及识读器等多种技术,物联网能够迅速识别物理世界中的物品,这也是物联网得以稳定运行的基础。其不仅能够识别单一的目标或者现象,还能从不同的角度获得综合性的数据,最终实现物物相连与信息共享。
2.2 智慧决策与管理
通过模糊识别以及云计算等多种智能技术,物联网能够分析与处理海量数据信息,并能够智能化地控制与管理多样化的物体,其中不仅包括物联网中狭义的信息流,也包括物联网中各种物体之间的关联与互通。
2.3 实体之间存在关联
物联网需要承载海量信息,与传输信息的互联网络以及收集数据的传感器存在很大的差异。物联网中包含的客观物体多种多样,因此需要有多样化的通信模式与信息接口,以此容纳各种类型的信息数据,并在感知、处理与应用之间进行循环。
3 基于物联网的图书馆信息资源共享服务需要解决的关键问题
3.1 图书信息采集问题
结合物联网技术的图书馆信息采集与处理能力,我们可知当前图书馆采集的信息资源主要包括:①图书借阅情况。图书馆信息资源管理系统记载了每本图书的借阅状态信息,包括该图书自入库以来被借阅的详细记录,如借阅者的姓名、专业、借阅与归还时间等。通过记录每一本图书的借阅情况,可以了解读者对哪些图书更感兴趣,也可以统计读者阅读这些图书的大体时间。②图书实体信息。图书实体信息主要包括图书类别、图书新旧程度、图书简介以及出版信息等。通过这些信息我们能够对该图书有详细的了解,也有助于后期对图书信息数据进行分析与处理。③馆藏资源信息。通过物联网可以精确管理各种馆藏资源,图书管理者也可以根据这些信息了解当前每种图书资源的具体情况以及各种类别图书的出版日期、分布情况、藏书环境等详细信息。④读者个人信息。包括读者的个人信息如姓名、借阅权限、借阅时间等,这些信息为系统管理提供了依据。⑤读者借阅情况。记录了借阅者自办卡以来借阅图书的所有详细信息,包括图书借阅过程中的服务情况等。前期记录的数据可能存在重叠,但在后期的分析与处理中存在较大的差异。
3.2 信息资源管理问题
物联网技术在图书资源管理中的作用主要体现在:①减少了图书资源管理的中间环节,提升了图书资源管理的效率与准确率。②简化了管理流程,实现了信息资源的迅速查找、快速借还。③提升了信息资源管理的安全性。④创新了图书信息资源流通模式,实现动态化的管理。
3.3 信息资源服务问题
物联网在图书信息资源管理的作用主要体现在:①使读者摆脱了时间与空间的限制,可随时随地地收集各种图书资源的信息,在任何地方均可轻松获取信息资源服务。②物联网可对信息数据进行智慧处理,充分考虑用户的需求与习惯,调动云计算等技术来汇总与处理用户信息,并根据用户的需求构建相应的数据库;而图书管理者会根据系统分析情况为用户制定个性化的服务方案,进而让用户享受到高效、主动、全面的信息资源服务。③促进图书馆智慧化与智能化的实现,为深度挖掘图书信息提供了条件。借助模糊识别、云计算等技术,可深度加工海量信息,并可对信息资源进行反复利用,提高了信息资源的利用率,有助于促进信息增值,也扩展了图书馆信息资源服务的模式。无论是企业或者用户个人,均可以随时随地通过泛在的物联网获取所需的信息资源服务。
4 基于物联网的图书馆信息资源共享服务实现的策略
4.1 构建信息资源共享服务平台
图书馆可以充分利用物联网技术构建信息资源共享服务平台(见图2),自动汇总并整合分布异构的信息资源,并将其纳入图书馆标准数据库中。这样用户可以随时利用互联网进行跨库检索,也为各图书馆给用户提供信息资源服务以及专项咨询服务提供了支撑。该平台的核心是图书馆信息资源数据中心,其中包含提供共享保障的通信网络、采集设备等机构,属于标准的互通共享平台。在物联网环境下,信息资源数据中心可以通过通信网络等完成文献资料的数据采集工作,然后交给传感器节点进行统一分析,对采集的信息数据进行深度加工,进而构建数据结构库,实现图书资源的智能化管理,为整个系统的信息资源共享奠定基础。基础协同机构是平台的主体部分,包括各图书馆、资料室、学术中心、出版社等,它们均可以在平台上共享信息数据、设备以及技术等资源,这样可实现多种资源的整合与优化。用户应用层可以为用户提供文献检索、借阅以及个性化定制等服务,进而真正做到信息资源共享。
图2 图书馆信息资源共享服务平台
4.2 建设信息资源数据中心
图书馆信息资源数据中心是核心,其他数字化协同机构犹如骨架,而提供信息资源共享服务的设施就起到桥梁的作用,其主要包括信息服务保障机构、通讯网络和信息整合机构等[5]。在物联网环境下,可以充分利用数据挖掘技术构建信息资源数据库。数据挖掘即从大量模糊、随机和不完全的数据中进行筛选,进而得到有价值的、正确的、便于用户利用的信息,然后让这些信息有序排列,并根据用户需求特性以及信息资源特性构建知识库,以促进各图书馆之间知识的转化以及共享,从而在不断完善数据库的同时利用辅助机构提供协调、配合与技术支撑,进而让信息资源得以优化,保障图书馆信息资源共享平台的稳定运行。
4.3 统一信息资源传播方式
运用了各种现代通讯设备与传输技术。图书馆信息资源在数字化传播过程中对传统的图书文献进行了数字化处理,图书馆信息资源管理系统要求信息资源有统一的数据格式,这就需要对各种信息数据进行数字化加工,并统一进行整合与链接。由图书馆协同各相关职能部门确定信息资源的划分标准,制定详细的数据库格式标准、链接方案等,并根据安全性以及信息资源数据的形式来选择文本与软件,其中需要用到信息资源的感知、识别、转换以及保护等技术,然后根据信息资源共享化的相关要求链接网络并录入信息数据,让系统各模块间实现共享关联,进而实现信息资源的共享化传播。图书馆信息资源共享服务并非只发生在某个或者几个图书馆之间,而是涉及整个图书馆信息领域,建设智慧图书馆的目的之一也是为了实现全社会的信息资源共享。运用物联网技术建立统一的信息资源传播方式,将加快信息资源共享服务的进程。
5 结语
图书馆信息资源共享是一项复杂而漫长的工作,物联网技术为图书馆信息资源共享服务创造了条件。但当前,在物联网技术的应用方面还存在一些问题,如传感器成本偏高等。图书馆应该重视并积极引入物联网技术,树立正确的图书资源共享服务理念,保障图书资源的可持续发展。相信随着物联网技术的发展与成熟,上述问题会逐一解决,图书馆也将实现全方位的信息资源共享。
参考文献:
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关键词:物联网;安全认证;技术;研究
中图分类号:TP274.2 文献标识码:A 文章编号:1007-9599 (2012) 11-0000-01
一、物联网安全层次及其内容
物联网安全性有着自己的特征,现阶段,由于物联网是一种新事物,对物联网这种新事物的相关概念、及其内涵和外延并没有形成统一意见,相关研究学者认为物联网应该具备以下三个特点:1.感知性,即物联网能够对整个体系进行自我感知。2.传递性,即物联网能够通过信息技术实现信息的可靠传递。3.智能性,即物联网能够人机交互的相关信息进行智能化处理。根据物联网这三个基本特点,在进行物联网安全内容分析时可以从物联网的感知层、传输层、处理层三个安全层次,与互联网相比,物联网主要实现人与物、物与物之间的通信,通信的对象扩大到了物品。根据功能的不同,物联网网络体系结构大致分为3个层次,底层是用来信息采集的感知层,中间层是数据传输的网络层,顶层则是应用/中间件层。
物理安全层:保证物联网信息采集节点不被欺骗、控制、破坏。信息采集安全层:防止采集的信息被窃听、篡改、伪造和重放攻击,主要涉及传感技术和RFID的安全。在物联网层次模型中,物理安全层和信息采集安全层对应于物联网的感知层安全。信息传输安全层:保证信息传递过程中数据的机密性、完整性、真实性和新鲜性,主要是电信通信网络的安全,对应于物联网的网络层安全。信息处理安全层:保证信息的私密性和储存安全等,主要是个体隐私保护和中间件安全等,对应于物联网中应用层安全。
二、物联网在我国发展现状及存在问题
(一)我国物联网发展的现状
物联网在我国发展迅速,因为物联网在我国发展有着很强的优势,无论是在政策上、技术上、还是市场上,在政策上,我国政府对物联网的发展相对重视,一方面中国科学院早已经开始着手对传感网进行研究,另一方面我国已经将物联网的建设纳入都国家信息化发展的总体规划中,政府对物联网发展的重视和大力支持使得我国物联网在短时间内发展迅速,在技术上,我国物联网行业起步较早,在国家和政府的大力支持下,物联网技术研发水平处于国际领先行列,已经可以影响行业标准。我国已经开始尝试将物联网实验室内研发的相关技术商业化。在市场方面,我国是发展中国家,物联网在我国的运用和发展前景巨大,物联网在我国是朝阳产业。我国国内本身也市场需求巨大,这为我国物联网的迅速发展提供了广阔的市场。
(二)我国物联网发展存在的问题
1.物联网发展的相关立法和政策滞后。物联网是一种新事物,我国对物联网发展的相关立法和政策制定相对滞后于我国物流的发展水平,而物联网对我国的社会经济发展和国防安全就有十分重要的战略意义,我国政府相关部门应该加强物联网法律法规政策研究,为推进我国物联网发展创造良好的政策环境和法律环境。2.物联网技术标准和行业标准不统一。物联网的发展客观上需要对相关技术进行统一,物联网相关企业和研发单位在开发新的物联网技术时要考虑系统和设备的相互兼容性,目前,我国物联网行业发展标准和技术还不统一,相关企业各自为政,这对我国物联网未来发展极为不利。3.物联网安全形势十分严峻。我国物联网的发展面临着十分严峻的安全形势,安全问题亟需从技术和法律层面上得到有效解决。物联网的兴起既给人们生活带来了诸多便利,但也使得人们对它的依赖性越来越大。如果物联网被恶意的入侵和破坏,那么个人隐私和信息就会被窃取,更不必说国家的军事和财产安全。这一点,从互联网时代的黑客行为就可想象得到它的巨大危害性。
(三)物联网安全认证机制
我国物联网现有安全认证机制主要包括以下几个方面,包括组认证机制、设备认证机制、基于认证的密钥协商机制等,如下图所示:
1.组认证机制:认证机制对确保物联网安全具有十分重要的意义,通常认证机制能够实现为用户提供双向认证,即物联网终端与互联网间双向认证,用户与业务平台之间认证是建立在合作协议基础上的,现阶段,AKA认证方式是3GPP网络中网络接入认证的基本方式,这种认证机制能够实现双向认证,能够协商出网络和用户共享的加密密钥与完整性保护密钥。由于物联网的发展前景广阔,未来物联网终端设备持有量会大量增长,通过这些终端设备组成一个或者多个组,物联网可以考虑组内的终端节点认证方法。
2.设备认证机制:众所周知,物联网终端设备一个最大的特点就是一般处于无人值守的情况下,这容易引发终端设备被恶意损坏、不法分子非法接入物联网网络等相关安全问题,这客观上要求网络必须要建立验证接入网络设备合法性的机制。设备认证机制是解决这一问题的重要方法。设备认证机制可以确保只有合法的物联网终端设备接入网络,维护用户的合法利益,避免因非法设备接入带来的利益争端问题及网络安全问题。
3.基于认证的密钥协商机制:物联网架构底层可以是终端设备也可以是传感器,密钥管理对具有网络通信能力的终端设备来说可以解决通信网络和传感器密钥结合问题。通信网络与传感器网络间可通过认证产生共享的密钥,传感器网关与传感器网络节点间通过传感器网络的认证获得共享的密钥,然后传感器网关将与通信网络共享的密钥转发给传感器网络中的传感器节点,使得传感器节点与通信网络间共享密钥或基于此共享密钥产生新的密钥。
参考文献:
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[2]物联网的定义和应用,射频世界,第4期,2010
[3]焦文娟.物联网安全-认证技术研究[D].北京邮电大学,2010,(01)
关键词:物联网;高职院校;课程体系;专业方向
中图分类号:TP393 文献标识码:A 文章编号:1009-3044(2013)32-7368-03
物联网(The Internet of things)的概念是1999年提出的,是将所有物品通过射频识别(RFID)、全球定位系统、红外感应器和激光扫描器等信息传感设备与互联网连接起来[1],进行通讯和信息交换,实现智能识别、定位、跟踪和管控的一种新兴信息技术。它有两层意思:第一,互联网仍是物联网的核心和基础,是互联网的延伸和扩展;第二,引入了人与物之间的交流,实现相互之间的信息交换和通信。作为新一代信息技术,物联网是继计算机、移动互联网之后又一次信息产业发展的浪潮。2009年11月,总理发表了《让科技引领中国可持续发展》的讲话,指示要突破物联网、传感网关键技术,物联网产业随机被列入国家五大新兴产业之一。2012年2月,我国工信部了《物联网“十二五”发展规划》。
截止2010年3月,已有近700所高校向教育部提交了设立物联网相关专业的申请。其中37所院校获准开设物联网相关专业,并从2011年起开始招生。从目前的发展趋势来看,物联网涉及到国民经济的各行各业和社会生活的各个领域,它不仅是技术问题,还包括社会和企业管理等多方面,因此,该领域需要大量既懂技术又会管理的人才。作为培养高级技术应用型人才的高职院校,应适应时代和科技发展,探索物联网相关课程的教学设置,重点培养物联网应用的相关人才。
1 高职物联网专业人才培养目标
通过调查、专家座谈和查阅资料等多种途径,对物联网技术应用领域的市场需求、岗位设置、工作任务性质及职能要求等进行调研,确定了高职物联网技术应用专业人才的就业岗位,明确了人才培养目标。物联网技术应用专业主要面向物联网感知设备应用、物联网通讯设备应用、物联网开发和集成、物联网管理和服务等就业岗位[2],培养物联网建设技术人员、物联网产品应用技术人员、物联网应用软件开发技术人员、物联网应用系统集成、管理和维护人员等。因此,面向技术应用的高职物联网专业人才培养的目标是:具有扎实的专业基础知识、良好的团队合作精神、较强的分析和解决实际问题能力,并且掌握物联网相关知识,具备物联网建设、应用、管理和维护等能力的高级技能型人才。
2 高职物联网专业人才的知识和能力要求
物联网的产业链主要涉及对物的感知、对数据的传输和处理三个环节。每个环节需要不同的技能和知识,对学生的能力要求也都不同。其中,对物的感知主要是通过传感器等设备来获取对物的感知信息,涉及到物联网中的硬件系统[3],需要硬件电路设计和制造人员以及电子设备技术人员。获取物的感知信息后,通过网络进行数据传输,这个环节主要涉及通讯和计算机网络技术,需要计算机网络通信人员。最后的数据处理环节对数据进行整合、分析,进而实现应用,主要涉及系统分析,需要系统设计、应用和管理人员。因此,高职物联网专业人才的培养工作,应根据物联网产业链的不同环节对人才的不同需求而有针对性的进行。
3 高职物联网专业课程体系建设
课程体系的建设关系到人才培养目标的实现,是专业建设和发展的关键环节。高职院校在构建课程体系时要对物联网技术应用人才的岗位进行调研与分析,以市场需求为导向,从物联网技术架构出发,考虑应用方向与应用领域,与典型企业合作,根据企业实际的物联网工程项目的实施来构建相应的课程体系。
高职物联网课程体系建设由三大课程模块组成,即公共基础课程、专业基础课程和专业核心课程,三大课程模块是相互依存的有机整体。下面以物联网的三层技术架构,即感知层、网络层和应用层为主线,以各种公共课程为基础,结合当前高职院校实际,分析高职物联网课程设置,如图1所示。
1) 感知层:是物联网识别物体、获取信息的来源。由各种感知设备构成,包括二维码标签、温湿度传感器、RFID标签和读写器、GPS、摄像头等传感器设备。在该层课程设置方面,应与硬件技术相关的学科作为专业基础课,如:电子线路基础、计算机操作系统等,与传感器技术、信息获取等软件技术相关的学科作为专业核心课,如:传感器技术、RFID技术及应用、嵌入式应用系统开发等。
2) 网络层:是整个物联网的中枢部分,负责传递和处理感知层获取的信息[4]。由各种网络组成,包括互联网、云计算平台、网络管理系统、广电网等。高职物联网专业在该层的课程设置要以计算机网络和通信等基础知识作为专业基础课程,如:通信原理、计算机网络基础等,以网络应用与管理等技术作为专业核心课程,如:无线网络技术、物联网组网技术、网络设备配置与管理等。
3) 应用层:是用户和物联网进行交互的接口,与行业需求紧密结合,实现物联网技术的智能应用。与之对应的课程设置应以各种面向对象的编程语言和工具为专业基础课程,如:C语言程序基础、数据库原理与应用等,以面向智能应用的相关技术作为专业核心课程,如:智能家居应用技术、制造业ERP技术应用、物联网系统集成与管理等。
4 高职物联网专业方向设置
物联网涉及领域广泛,包括大量学科和技术,如:计算机科学与工程、电子信息与通讯、自动控制、遥感与遥测、精密仪器、电子与电气工程、电子商务等。根据高职院校专业招生情况,现将高职物联网专业方向设置如下:
4.1 物联网自动控制
培养目标:面向机械电子行业,培养具有扎实的机械及电子理论知识、较强的实践能力、良好的团队协作能力,熟练掌握传感器技术、单片机技术、电子电工技术、嵌入式系统开发技术等,具备在物联网相关机械和电子类企业工作的高素质技能人才。
专业基础课程:电子线路基础、计算机操作系统、单片机原理等。
专业核心课程:射频识别技术及应用、传感器技术、单片机技术及应用、嵌入式系统开发技术、无线传感网络、微波与天线技术等。
4.2 物联网网络信息系统
培养目标:面向计算机网络和信息系统行业,培养具有扎实的计算机网络和信息管理系统理论知识,较强的实际动手能力、可持续发展的创新精神,熟练掌握物联网信息系统的设计、开发、使用、维护和系统集成等知识,并且能完成物联网信息系统集成及相关技术与产品的应用推广[5],能在各种物联网开发、应用领域工作的应用技能型人才和管理人才。
专业基础课程:计算机网络基础、软件工程、通信原理、数据结构、管理信息系统、数据库原理及应用、物联网网络安全技术等。
专业核心课程:C语言程序基础及设计、Java程序设计、数据库开发及应用、管理信息系统应用等。
4.3 智能车联网
培养目标:面向未来智能汽车行业,培养具有扎实的专业理论知识、良好团队协作能力、较强的实践能力,掌握智能车联网基础知识和原理,具备车联网组建、管理、应用和维护,车联网设备营销与技术支持等能力的高素质技能型人才[6]。
专业基础课程:车载技术、网络通信技术、蓝牙技术、无线网络技术、交通导航与信息服务、智能交通管理等。
专业核心课程:RFID技术与高频技术、传感器网络与检测技术、GPS定位技术、网络设备配置与调试、短距离无线通信技术、移动互联网通信技术等。
4.4 智能农业管理
培养目标:面向未来智能农业生产和管理行业,培养具有扎实的智能农业管理理论知识、良好的团队合作能力、较强的分析和解决问题能力,掌握智能农业管理相关知识和原理,具备农业管理信息采集及处理、农业生产经营管理、智能粮库管理、农业生态智能监测等能力的高素质应用型人才。
专业基础课程:农业设施智能化管理、生态环境监测与治理、灌溉技术应用、地理地质信息应用技术、智能粮库管理技术等。
专业核心课程: RFID技术与高频技术、传感器网络与检测技术、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、数据库原理及应用、大数据处理和存储技术等。
4.5 智能医疗服务
培养目标:面向未来智能医疗系统行业,培养具有扎实的智能医疗服务基础知识、优良的医德医风、良好的协作能力和心理素质,掌握智能医疗设备和信息系统的使用和维护、智能医疗档案管理等能力的新型高素质技能人才。
专业基础课程:基础医学、预防医学、管理学、卫生统计学、流行病学等。
专业核心课程:RFID技术与高频技术、无线网络技术、传感器网络与检测技术、智能医疗档案管理系统等。
5 结束语
本文在分析物联网发展形势的基础上,首先明确了高职物联网专业人才培养的目标,从物联网产业链的三个环节出发,分析了高职物联网专业人才的知识和能力要求。结合当前高职院校实际,以物联网的三层技术架构为主线,研究了高职物联网专业课程体系建设,最后设置了五个专业方向和相关课程。
参考文献:
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[4] 朱平,顾卫杰.基于技术框架的高职物联网专业课程体系的构建[J].教育与职业,2012(5).
关键词:计算机科学技术;物联网;发展
随着计算机科学技术的迅速发展,物联网进入到人们的视线中,同时它将不同的物体联系到一起,改变了人们的生活方式,能够解决人们生活中的各种难题,同时还极大地提升了工作效率。网络就像一个海量数据库,当遇到各种问题时可以通过网络进行查找答案,并且利用互联网还可以缩短寻求答案的时间,因此在很大程度上提升了工作效率。物联网主要是利用互联网与实物相联系,所以这一切都是得益于计算机科技技术的不断创新,同时对物联网的发展有着至关重要的意义。文中就计算机科学技术对物联网的发展发挥的相关作用做出了深入的分析,并且详细地阐述了两者之间发展的关系。
1物联网技术
物联网技术主要有3个方面,包括传感器技术、嵌入式技术、RFID技术。其中传感器技术是基于计算机基础上的一种技术,传感器的信息转化需要得到计算机数字编辑以及程序设计相关技术的支撑。物联网主要是互联网基于计算机技术的基础上实现构建的一种新型网络。在日常的实际生活中,计算机技术的发展与物联网技术以及互联网技术都有着密不可分的关系,主要是因为物联网技术与互联网技术的应用和发展都离不开计算机技术的支撑,需要得到计算机支持的核心技术包括程序的设计、信息的传递、数字的分析及处理、软件开发等。物联网传感器技术需要在计算机的基础上进行相关数据的转化,同时物联网嵌入式技术也离不开计算机对数据进行相关的分析和处理,处理结果以及反馈都需要计算机的支持。物联网与互联网相比而言,物联网进行分析和处理的是实物,同时处理之后的结果为用户做出相关的反馈,当前应用最广泛的领域属物流行业,特别是网购方面的物流、交通等都会广泛地应用到物联网。对于传感器的信号分析、传递以及处理,再到相关数据的反馈,整个过程都是基于计算机科学技术的基础上来实现的。所以,计算机技术对物联网的发展有着非常重要的意义。
2计算机科学技术对物联网发展分析
2.1为物联网发展打下基础
物联网通过技术层面可以划分为三层,其主要分为感知层、网络层以及应用层。其中最关键的部分就是网络层,它可以使得物联网技术的感知层更加的灵活。物联网不仅是一种网络环境更像一个布满商品的超市,而且是在计算机技术的支撑下来进行运营的,能够让大家看到所有的物品,却看不到任何一个有形态的商场,所以说是一个虚拟的商场。在这个虚拟的环境下人们可以对里面所有的商品信息进行了解,真正地实现足不出户就可以购买各种商品,同时还能不用出门就知道天下事。物联网的发展为人们的生活提供了很大程度的便利,计算机科学技术让物联网和实物相结合实现了无限的可能,同时计算机技术的推进也使得物联网技术得到了更好的发展。
2.2计算机科学技术推动物联网环境的构建
对物联网的综合分析,需要计算机科学技术以及物流等多种行业的支持,这也说明计算机科学技术是物联网的核心技术。所以物联网要想在计算机科学技术的支撑下得到良好的发展,就必须将计算机技术的优势充分地发挥出来,如充分地利用计算机相关的设备,进一步实现应用与感知的相互结合,综合全面地将物联网的便捷灵活性提高。同时对物联网技术要有基本的认识,如果说物联网是网络,那也可以将物联网看成是在网络支撑下形成的一个市场,在网络支撑下的市场突破了时空的限制。传统的计算机科学技术实现了数据连接,同时可以连接不同的商品,但相关的商品都看不到也摸不到,在计算机科学技术的帮助下所连接的商品都只能通过图片以及虚拟的形象来进行展示。然而随着计算机科学技术的不断发展,物联网在将商品与网络结合在一起的同时,在物流以及多环节的帮助下实现了商品与用户的有效连接。计算机科学技术的支持下物联网产品实现了3D图片的呈现形式,用户可以足不出户在网络进行购物,只需很短时间就可以收到下单的各种物品,真正为人们的生活带来了极大的便利。
2.3计算机科学技术推动物联网持续发展
随着社会经济的快速发展,人们生活水平也得到了进一步的提升,同时对生活的质量也越来越重视,对互联网的运用也逐渐提出了更高的技术要求,在计算机科学技术不断进步发展的前提下物联网技术得到了实现,在发展的过程中也逐步得到了人们的广泛认可,同时在人们的生活以及工业的发展过程中物联网也有相关的渗入。计算机科学技术作为物联网中的核心技术,对物联网的实现以及发展都有着重要的意义,它以物联网的平台作为基础的支撑,通过网络将不同产品以及详细的信息展示给人们,为人们的选择提供了更多的便利,也给商户的持续发展带来更多的机遇。通过计算机科学技术的有效应用,物联网的应用范围得到了迅速地拓宽。互联网技术主要来源于计算机科学技术,而在与商品之间进行相关的联系之后物联网就诞生了。
2.4计算机技术增强物联网发展的条理性
计算机科学技术在当前社会发展中是一项比较成熟的技术,物联网可以说是一种新型的技术,由于计算机科学技术的成熟也保障了物联网的快速发展。物联网在运营时利用计算机科学技术中的各种前沿技术有效地解决了物联网发展中的各种各样的难题,就如实物如何在物联网上得到更好更全面的展示等,还有物联网如何更好地运作问题等,因此计算机科学技术能有助于物联网内部运作的条理性。当前社会的快速发展,物联网的应用也显得更加的智能化,人们生活的质量也发生了巨大的改变。当前基于计算机科学技术基础上的物联网技术也被广泛地应用到医疗行业中,其得到综合应用的技术主要是RFID技术以及光学技术,在医疗系统中的物联网同样是由3个层面来构成,即感知层、应用层、网络层,其光学技术就是感知层中的一种技术,它能够准确地记录医院的具体治疗情况,以及准确地传输信息,这可以有利于医生各项准备工作得以更好的完成。应用层当中主要包括了远程的会诊以及医疗等相关内容。另外物联网技术也在药品的管理以及应用上提供了关键的作用。在物联网技术的帮助下各种药品的产地以及名称等各类的信息都可以在REID中进行存储,同时药品发生问题时整个流程环节都可以进行追溯,同时相关的信息在数据库中也可以得到安全有效的保存。
2.5计算机科学技术提高了物联网系统的完善性
合理有效地运用计算机科学技术可以将物联网运行中各种问题进行相关的分析以及处理,在不断对自我完善的情况下及时地修正自身的各种问题,进而可以让更加完善的系统供人们使用。通过计算机技术可以进一步地对物联网进行完善,为人们的工作生活提供更多的便利条件。物联网得以迅速的发展,离不开计算机科学技术的有力推动。物联网技术让人们通过电子标签就可以实现对事物做出相关的了解,同时可以明确查找出事物存在形态以及具体所处的位置。另外对于物体的有效控制通过物联网也可以得到实现,就如设备只需通过计算机科学技术就可以对其进行有效的控制。对于交通、灾害的预防等都可以通过对数据信息进行收集以及整理来实现,在未来物联网的应用不会只是限于某一个范围内,而是会在生活中的各个方面都得到广泛的应用。
2.6计算机技术促进了物联网节能效益的发挥
在人们不断追求知识经济进步的时代下,同时各领域中信息需求量也在不断地攀升,如低能耗计算机使用基础网络的构建以及公共用户核心技术的普及、硬件设施普及成本的进一步降低等。计算机科学技术的不断进步发展,对于人们的生产等各环节中能耗的减少,主要体现在工业领域以及公共服务领域使用量的精确统计以及计划使用等方面。另外计算机可以智能化地对项目工程中建设的复杂细节进行控制,对各个流程环节进行更加科学的控制,另外计算能耗的预计消耗量与实际能耗之间的关系,同时还可以预警设置严重超标的能耗。
物联网产业2009年被确定为我国七大战略性产业之一,近几年来风起云涌,成为各行各业关注的热点。据思科最新报告称,未来10年,物联网将带来一个价值14.4万亿美元的巨大市场。产业发展,人才先行,物联网产业发展的同时,全国本科和高职院校也相继开设了物联网专业。
2010年初,教育部下达了高校设置物联网专业申报通知后,众多高校争相申报。2010年,教育部批准37所本科高校开办物联网专业,2011年,全国有江苏、天津、山东、湖南、福建等11个省市在高职院校第一次开设了物联网应用技术专业。随后几年,物联网应用技术专业在全国高职院校陆续开设,截止2015年3月,全国已有264所高职院校开设了物联网应用技术专业。
物联网应用技术专业应以《国家中长期科学和技术发展规划纲要》为指南,以智能化的物联网系统为载体,围绕“物联网应用集成、物联网应用开发、物联网应用维护”三个主要方向,紧密结合社会发展与经济建设的重大需求与发展战略,整合各校自身及校内外合作团队的优势资源,建立符合各校自身特色的以物联网应用技术专业为核心的专业群,为信息产业的发展做出贡献。因此,很多高职院校在近四年的时间里,在专业建设、人才培养方案制定以及课程体系建设方面做了很多工作,为办好“物联网应用技术”专业打下了良好基础。在此基础上,进行更深层次的探索,有效地将计算机网络技术、软件技术、楼宇智能化、应用电子、机电一体化等专业课程进行融合,有利于更好地培养综合性的技术人才。
二、以物联网应用技术专业为核心的专业群建设现状
专业群主要是指各学校围绕某一技术领域或服务领域,依据自身独特的办学优势与服务面向,以学校优势或特色专业为核心,按行业基础、技术基础相同或相近的原则,充分融合相关专业而形成的专业集合,专业群代表着各学校的专业发展方向。
全国高校物联网及相关专业教学指导委员会组织高校在物联网专业的知识体系、课程体系、应用实践和人才培养等方面进行了一系列的探索,国内高校也根据自身的情况对物联网相关专业的课程体系建设进行了多方面尝试。但物联网目前属于新兴产业,学科领域跨度较大,各高校都是刚刚开始设立物联网相关专业,由于专业定位的差异,各高校物联网专业开设在不同的学院、系部及专业教研室部门。专业建设情况不一,专业方向差别也很大,也没有成熟的经验可以借鉴。
物联网应用技术专业在全国高职院校开设已有四年多了,虽然专业设立起来了,但事实上,如何建立科学的物联网专业人才培养体系、如何以物联网专业为核心组建专业群等问题却成为困扰各高职院校专业建设的难点。物联网应用技术专业在全国200多所高职院校开设,专业开设侧重点各不相同,各兄弟院校之间缺少统一的规划。由于物联网专业涉及的专业领域较多,所以各开设物联网专业的学校都面临着物联网课程开设以什么方向为主的思考,以物联网专业为核心的专业群建设也逐渐成为各校探讨的热点问题。
三、物联网专业群建设的目标及方法
根据我国及安徽省物联网新兴产业规划,并结合学院特色,建设和开发物联网应用技术专业为核心的专业群,应围绕“智能家居、智能物流、产品追溯”三个应用领域和“物联网应用集成、物联网应用开发、物联网应用维护”三个典型工作岗位及“教、学、做”三位一体教学模式进行深入研究,以项目驱动式教学方法为手段,突出已有计算机类、电子类、自动控制类各个专业的专业优势,融合物联网相关专业的知识点。探索总结出一条综合性强、多方向多角度的综合应用为主线的教学思路,为全国高职院校物联网专业构建一个合适的专业群建设平台。
物联网专业群课程体系建设应充分吸收世界先进的CDIO工程教育理念,以物联网工程项目的规划、设计、实施和管理维护生命周期为载体,建立“做中学”的教育模式,研究开发符合本地区特色的物联网专业群的建设路径,培养学生具有较强的自学能力、组织沟通能力和协调能力,并能系统地掌握物联网及其相关专业的知识。主要从以下几个方面来实现物联网专业群建设目标。
第一,面向市场需求,结合计算机网络技术、计算机控制技术、应用电子、软件技术等专业知识,突出各专业的重点课程。培养学生具备“智能家居、智能物流、产品追溯”三个应用领域的基本应用能力。按照学生职业岗位的能力需求,从初学到熟练的成长过程,以培养职业岗位技能为目标,基于工作过程进行物联网为核心的专业群建设。
第二,通过充分的社会调研,联合企业,聘请专家,找出上述三个领域中所有的代表性工作任务,选择完整的、对职业成长起关键作用的、有较大开放性和代表性的工作任务,从中提炼出典型的工作任务,再对所需的职业能力进行教学分析,研究提炼出适应“物联网应用集成、物联网应用开发、物联网应用维护”三个典型工作岗位的专业群的发展方向,以便在后期突出重点教学内容。
第三,通过“校企合作,工学结合”办学模式,进一步了解当前物联网企业的人才需求规格,培养满足企业实际需求的高技能人才,基于“以职业能力为目标、以项目为导向”的人才培养模式,“以服务为宗旨,以就业为导向”的指导思想,建设“教、学、做”三位一体的专业群的建设。
通过对上述“三个应用领域”、“三个典型工作岗位”及“三位一体”的专业群建设深入研究,结合本地区企业发展方向及学院实际情况,研究以物联网为核心专业的专业群的建设。
四、专业群建设研究的主要内容
1.物联网技术体系研究
目前比较公认的物联网技术体系由三层结构组成,分别为感知层、网络层和应用层。分别实现、全面感知、可靠传递、智能处理的功能。具体功能如图1所示。
图1 物联网技术体系构架
(1)感知层
感知层是物联网的“皮肤和五官”,主要是进行物体识别、信息采集。感知层通过传感器、射频识别、条码识别、无线定位等技术感知和采集现实世界中发生的各种物理事件和数据,这些数据包括各类物理信息量、标识、音频、视频等数据等,然后通过近距离通信网络和智能信息处理技术实现所获取数据的近距离传输以及数据的分布式处理等过程。感知层的关键技术包括:RFID技术、传感器技术、嵌入式技术、短距离无线通讯技术等。
(2)网络层
网络层类似于人体结构中的神经系统,主要负责把感知和采集到的信息无障碍、高可靠性、高安全性地进行传送,实现物联网信息的广泛互联功能。它主要是建立在现有的通信网络(包括有线和无线通信网)、广播电视网和互联网基础上。物联网感知到的信息通过各种接入设备与连接传输到上述网络,网络层解决了感知层所获得的数据在一定范围内、特别是远距离的传输问题。
(3)应用层
应用层位于感知层和网络层之上,是物联网智慧的源泉。人们通常把物联网应用冠以“智能”的名称,如智能电网、智能交通、智能家居等,其中的智能就来自这一层,现在更多地用智慧来进行描述,如智慧城市、智慧农业等。应用层解决数据如何存储(数据库与海量存储技术)、如何检索(搜索引擎)、如何使用、如何不被滥用(数据安全与隐私保护)以及设备的智能控制等问题。应用层是物联网发展的目的,通过公共中间件、信息开放平台、云计算平台和服务支撑平台等物联网应用技术,实现跨行业、跨应用、跨系统之间的信息协同、共享、互通的功能,从而支持物联网技术在工业、农业、环保、医疗等行业领域的应用。
以应用需求为导向的系统设计可以是千差万别的,也不一定所有层次的技术都需要采用,即使在同一个层次上,对可供选择的技术方案也可以进行按需配置。结合各高职院校计算机类计算机网络技术、软件技术、电子信息类电子信息工程技术、应用电子技术、自动控制类计算机控制技术、机电一体化技术等相关专业,将物联网专业与相关的专业融合一体,致力于研究出一套适合高等职业院校物联网专业群的建设方案,将推动物联网应用技术专业及相关专业建设的同步、健康发展。
2.物联网专业群知识体系的研究
专业知识体系就是把一个专业领域内的专业知识组织成专业干线清晰、知识点层次分明、结构衔接完整的一个知识框架。在分析物联网技术体系的基础上,构建物联网应用技术专业群的知识体系,物联网应用技术知识结构中的专业知识部分应能体现物联网整体框架及其关键技术。因此,物联网应用技术专业知识体系应包括感知层、网络层、应用层的知识和系统整体架构与优化的知识。对应的核心知识领域分别是:感知层为射频识别(RFID)技术、传感器技术与无线传感器网络技术等;网络层为网络与通信技术、网络设备安装与配置管理等;应用层为软件设计、数据存储与处理技术、大数据处理技术、云计算技术、应用系统开发等;物联网整体的框架为物联网工程与综合布线、信息管理技术等。
根据上述分析,物联网专业群的建设,要能实现这样的培养目标:培养造就具有物联网技术基础理论、计算机网络技术、应用系统软件开发、智能安防技术等相关专业知识;主要面向物联网工程建设、物联网应用软件开发、物联网产品制造以及物联网技术应用等方面企事业单位,在生产、服务及管理第一线能从事物联网应用集成、物联网应用开发、物联网应用维护等岗位的工作;并在创新和创业意识、团队合作与人际沟通以及资料查询与组织能力等方面有良好的素养,能适应国家战略性新兴产业建设需要,具有职业生涯发展基础,德、智、体、美全面发展的高技能应用型人才。
3.以物联网为核心的课程群建设
围绕物联网工程中的应用技术领域对物联网应用技术专业职业岗位群进行整体分析,结合各学校计算机类计算机网络、软件技术、电子信息类电子信息工程、应用电子自动控制类机电一体化等已有专业,找出专业群课程相关技术领域中具有代表性的工作任务,选择完整的、对职业成长起关键作用的、完成任务的方式有较大开放性和代表性的工作任务,从中提炼出典型的工作任务,再对典型的工作任务及完成典型工作任务所需的职业能力进行教学分析,分解出“两个平台、三个方向”(即公共基础平台、专业基础平台;物联网应用集成、物联网应用开发、物联网应用维护)的专业群的课程体系。
物联网专业群体系的课程设置需要综合考虑专业群中各个专业的学科特点,应尽可能多地覆盖本专业的知识体系,将相关主干学科的核心课程和专业课程进行通盘考虑,打破学科体系的约束,遵循职业教育的特点,根据工作过程和知识结构将上述专业课程分成公共基础课程、职业平台课程、职业能力课程、实验实训课程、能力拓展课程五部分。详细课程分类及专业归属见表1。
表1 物联网应用技术专业课程设置
五、物联网专业群建设需要解决的问题及指导意义
物联网专业群建设是一个不断探索的过程,在教学改革和探索中主要须解决以下问题,并体现出专业群建设的意义。
1.物联网专业群建设是以应用为驱动的专业,专业群人才的培养根据专业共性知识和各地区物联网领域的区域特色,发挥相关学科的传统优势,使学生有兴趣、有目的、有实践地学习专业领域的知识,逐步地、系统地增长应用实践能力和创新能力。
2.在课程设置中,把行业应用特色纳入个性化课程或专业课中,形成理论型和实践型两套既有共性又有个性的人才培养方案和课程体系。
3.该专业群培养方案和课程体系坚持以“物联网应用集成、物联网应用开发、物联网应用维护”为主导,夯实基础教学,为学生的未来发展创造条件,以方向选修课为平台,拓宽学生的认知视野,妥善化解突出特色和拓宽视野间的矛盾。
4.物联网专业群建设的重点是应用实践,教学应由应用来驱动,作为新一代信息技术主要代表之一的物联网技术日新月异,我们应了解新技术的发展,根据市场需要,调整教学内容。课程设置及内容应重视特色,在实施过程中,应高度重视专业特色建设工作,大力加强课程体系和教材建设,改革人才培养方案,强化实践教学,加强教师队伍建设,紧密结合国家经济社会发展需要,推进专业建设与人才培养,切实为同类高校相关专业建设和改革起到示范和带动作用。
5.物联网应用技术专业涉及的“三个应用领域”、“三个典型工作岗位”及“三位一体”的教学模式”的深入研究,推动物联网专业群结合地方企业发展方向及学院实际情况,以服务地方新兴产业发展和学院已有优势专业特长为特色,完善符合社会需要的物联网专业群人才培养方案。
6.有利于学院根据自身行业和地方经济发展需求明确学校重点服务域,优化布局,错位发展,突出优势,彰显特色,逐步解决专业设置“同质化”问题;有利于促进教育资源的优化整合与共享,发挥优势专业的引领、辐射作用,促进相关专业提升;有利于专业间形成全力,发挥专业群的优势,提升服务产业能力,促进校企合作深入发展。
互联网的发展带动着物联网不断地发展,物联网借助感知层次的技术和新型的通信方式,进行信息之间的相互交流与合作。互联网作为一种通信的实体,需要进行入网的识别和物物的相连,这样才能保证整个互联网的正常运行。在实际的生活中,互联网技术运用较多,但是物联网作为一种新型的网络连接形式,因为受到多方面因素的影响,因此运用较少。本文通过对物联网平台的介绍,发现问题并提出建议。
【关键词】互联网 物联通信技术分析
随着互联网技术的不断发展,推动了国内物联网技术不断地进步和发展,在国内的相关物联网的产业链中,移动通讯技术是其中发展较为迅速的代表,其中尤以安卓的操作平台最为突出。
1 互联网的物联通讯技术概述
1.1 互联网物联通讯技术概念
互联网,由广域网和相关的局域网组成的一种按照一定的协议的国际计算机网络。一般意义上的互联网是由两台或者是以上的计算机客户端、终端或者是其他的信息手段进行联系而形成的一种交流平台。人们可以通过这个平台进行日常的交流与合作,可以跨越时间和地域的限制,加强了相互之间的交流与合作,便捷了相互间的沟通。
而物联网技术,一般是指通过各种实体的设备,如信息传感器、全球定位、激光扫描器、气体感应器等技术,对各种不同时间段的信息进行监控、采集和连接,采集的内容包括声、光、热等各种实体的物理现象,从而通过技术处理和互联网联系在一起,实现人与人、物与物以及人与物之间的连接和识别。帮助人们更加便捷的对实体物品进行管理检测和控制。
一般来讲,物联网的核心和基础任然是互联网,只是在互联网的基础上进行的扩展和延伸。这样进行相关的交流与合作,使得互联网不仅仅只是进行虚拟空间的合作,而且扩展到了相关的实物中。早期的互联网如果没有固定的连接方式无法进行使用,但是随着移动互联网的发展和不断地进步。移动互联网出现了并且直接改变着人们的生活。这种新型的互联网发展方式就是物联网,也就是中国提出的传感网。
1.2 互联网的物联互通技术类型
紫蜂(ZigBee)技术,新一代的无线传感器网络将采用802.15.4(Zig.Bee)协议。ZigBee是现阶段来讲较为便捷的技术,它的成本较为低廉,较为方便携带且使用较为易于掌握,这种设备主要是在进行远程控制或者自动控制方面有着较为优势的效果,而且可以快捷的植入各种移动设备中,对各项设备提供较为清晰的定位功能,是目前来讲较为受欢迎的移动项目。
Zigbee技术的特点主要有:低速率、低时延、低功耗、实现简单、低成本、网络容量高。ZigBee技术使用范围较为广泛,包括军事、建筑、经济,工业、农业、医疗和日常生活的方方面面,对实物进行时时的监测,而且技术本身就是一种低成本低消耗的开发项目,在节省资金的同时也便捷了这种新技术的使用,成功的弥补了无线通讯市场的空缺。
RFID,即射频识别,俗称电子标签。它是一种非接触式的自动识别技术,通过射频信号自动识别目标对象并获取相关数据。RFID由标签(Tag)、解读器(Reader)和天线(Antenna)三个基本要素组成。其基本工作原理并不复杂,标签进入磁场后,接收解读器发出的射频信号,凭借感应电流所获得的能量发送出存储在芯片中的产品信息(PassiveTag,无源标签或被动标签),或者主动发送某一频率的信号(ActiveTag,有源标签或主动标签)。解读器读取信息并解码后,送至中央信息系统进行有关数据处理。RFID一般可应用到在安全防伪、工商业自动化、财产保护、物流业、车辆跟踪、停车场和高速公路的不停车收费系统等。从行业上讲,RFID将渗透到包括汽车、医药、食品、交通运输、能源、军工、动物管理以及人事管理等各个领域。但是这种技术存在投入成本较高而且标准较为严格等问题,其使用的范围不是太广泛,而且技术也不是太成熟,因此目前的使用较少。
2 移动通信在物联网中的应用
自从移动通讯进入市场以后,移动的终端发生了改变,这种终端作为移动的系统终端连接方式,可以随时的通过自身需要对网络进行设置,实现信息节点和相关网络之间的自由使用连接,不在局限于有线的网络,可以随着移动网络进行时时的交流与合作。对比移动通信终端和物联网节点信息感知终端的功能和工作方式可知,移动通信终端完全可以作为物联网信息节点终端的通信部件使用。
2.1 在物联网中移动通信传输网络的应用
移动通信系统的网络传输主要是依靠各个不同的移动节点进行相互之间的信息疏通和相互之间的交流合作,同样的在物联网的信息传输过程中也是类似的网络传输方式,也是通过这种方式实现相互之间的交流与合作。因此,现阶段的移动通讯系统也同样适用于物联网的信息传输方式,即将移动通讯作为物联网的载体。
2.2 移动通信网络管理平台在物联网中的应用
移动通讯网络的管理和维护主要是通过对网络设备的控制来进行的,对于网络设备的性能、业务办理和相关的维护管理进行控制来保证网络运行的安全可靠。为了实现信息的安全传递和保管,物联网在运行中同样需要相关的技术进行支持,跟互联网的方式一致。这样来看完全可以将移动通信技术应用到物联网的投入和维护中去。
3 根据上述问题提出相关的建议和展望
3.1 提出建议
一般现阶段来讲,移动通讯网络和物联网的组织构架一致,因此完全可以将移动互联技术应用到物联网的日常运行中去,但是现阶段的物联网建设是通过语音进行操作,这样就使得数据的传输方面存在着一定的问题,这样的问题主要表现在以下三个方面:
(1)现阶段的移动通讯网络主要是和物联网有较为类似的结构和功能。这样使得物联网可以广泛的应用移动通讯技术。但是由于现阶段的移动通讯技术都是依靠语音导航进行操作,因此这样的情况造成不能将现有的移动通讯技术直接的应用到物联网中,要对其进行改进以期符合现阶段物联网的基本特点。
(2)现阶段的移动终端一般只是具有语音和数据传输的功能,还没有发展到感知和物品的控制技术,不能直接的对物联网进行与节点有关的设备使用。因此可以通过在移动通讯中增加感应技术和相关的传感装置对技术进行改进,尽快的对移动终端进行改进,使其和物联网的技术进行融合,使得移动通讯技术能够更好地为物联网服务。
(3)随着经济的不断进步,在移动通讯中用户的管理是一个重要的方面。对于用户的管理和信息传输以及业务的管理是其重要的方面,也是物联网管理的重要方面。因为物联网的技术使用不只包括人的使用,还有对物品的监控和感应。物品的信息接收和监控和用户的使用有着不一样的技术要求。因此在以后的管理中要加强对于物品使用相关技术的提高和对于用户管理的相关问题的管理,两者之间进行区分,使用新型的技术增加新的用户使用群体,尽量的促进物联网的快速发展。
3.2 提出展望
上述的一些技术的介绍,可以看出现代网络技术的发展使得移动通讯系统可以及时的为人们提供相关的互联网信息服务,为现代的用户提供各种先进的信息传输手段和先进的监控技术。物联网却是为人们的实物提供了更加智能化的管理。将互联网的技术应用到实物中去是对互联网技术的拓展和改进,将现阶段的移动通讯技术与互联网技术进行连接,应用于实物的管理中去,可以便捷现阶段的生活服务,节省能源。
实质上,许多的运营商已经在对这一方面进行开发,利用移动互联网技术对物联网技术进行推广并且取得了较为良好的效果,相信在不久的将来物联网技术能够取得更大的进展。
4 结束语
随着技术的不断进步,物联网技术不断地得到发展,将来会有一批优秀的物联网平台投入使用,跟人们的生活提供更加便捷的服务。
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作者简介
张铁志(1983-),男,吉林省舒兰市人,大学本科学历。中国农业机械化科学研究院工程师,从事互联网网站工作
【关键词】物联网RFID 专利 专利预警 实证性分析
1 引言
2010年9月8日,国务院总理主持召开国务院常务会议,审议并原则通过《国务院关于加快培育和发展战略性新兴产业的决定》。物联网是在“决定”中七大战略性新兴产业――新一代信息技术产业的重要组成内容。2011年4月11日中央财政部又通知,中央财政预算专项资金将从2011年起支持物联网的研发、应用和服务项目。目前从政府到产业界、学术界都非常重视物联网的发展和产业化。而专利是情报分析的重要来源,其中复合了产业信息和技术信息。发达国家历来非常重视通过专利实证性研究发现问题、寻找发展的机会。在物联网快速发展之际,本文通过专利实证性分析当今国内外物联网的发展和我国相关技术的现状,以供业界参考。
2 物联网技术世界发展现状
专利数量的变化表征着新技术的产出情况,专利发明人数量表征着参与研发的技术人员数量,专利申请人数量可以表征投入研发的机构的数量。通过对专利数据的分析,可以判断特定产业的发展现状和态势。
国际上较早的物联网专利申请从1991年就开始出现,相关专利数量在上世纪90年代一直比较少,从2001年开始每年专利申请数量超过500件。之后每年的专利申请增速明显。这种快速增长的趋势一直到2006年,之后的2007、2008年专利数量都出现了下降,出现技术相对成熟的迹象。如图1所示。
物联网专利发明的变化情况同专利申请数量一样,从2001年后出现快速增长,同样从2007年开始参与的技术人员数量出现下降。但从图2中看到新的技术人员作为专利发明人不断加入,说明物联网技术仍在不断研发寻找新的突破点。
物联网专利所涉及的技术主题随着专利数量的增长也不断增加。如图3所示,在2004年以前新技术主题出现较多,从2005年后,研发主要集中于现有技术主题进一步研发。前面专利申请数量下降的情况,应该也是可新研发的点较少所导致。
最强,我国发展热度最高
专利优先权国家可以表征技术研发的原创区域。通过分析看到,以美国专利作为优先权的排名第一,目前总数已经达到6600余件;日本排名第二,目前总数已经达到5400余件;下面依次是韩国、中国、德国、我国台湾地区。这些国家和地区在物联网技术上拥有较强的实力。
在排名前列的国家和地区的专利申请基本在10%左右,唯独我国的近三年增长率达到44%,发展热度一枝独秀。
物联网专利申请数量最多的美国,近三年的增长率达到13%。美国申请人中排名第一的为symbol公司,中文名为讯宝公司,成立于1975年,资产超过10亿美元,是无线传感方面世界领先公司。作为摩托罗拉的子公司,其生产的物联网计算机、工业采集器、条码扫描仪等物联网硬件产品,是公认的物联网的高端产品。排名第二的是蓝色巨人IBM公司,IBM是“智慧的地球”概念提出者,也是物联网发展的主要推动者,JBM拥有RFID射频标签和传感器的完整解决方案。其相关物联网专利数量也接近200件。IBM的物联网解决方案已经在肉制品食品跟踪方案、园艺植物生产运输监管,汽车生产运输等多方面得到应用。美国排名第三的是Broadcom博通公司,是世界上最大的无生产线半导体公司,专利是其主要获利手段。其对于物联网目前已经拥有超过170件的专利。美国三家领先公司都是物联网概念的首先提出者和实践者,在物联网专利上拥有非常强的实力。,
日本物联网专利,世界排名第二。日立公司的物联网相关专利达到227件。日立公司在RFID标签上开展了大量研究。并在法国建立有从事物联网研究的SophiaAntipolis实验室,2010年,日立集团在南昌建立了日立物联网暨新技术体验中心的大型研发基地。日立在物联网目前有手指静脉认证技术、u-CHIP芯片等尖端技术。,同时在北京的日立研究员,也在大量招聘物联网研究人员。东京电力公司专利数量215件,RFID标签和无线标签是专利的主要内容。半导体能源实验室SEL(SEMICONDUCTOR ENERGY LAB)的专利数量190件,这家公司从2007年与TDK公司开始合作研发超薄可弯卷RFID标签。可弯卷RFID标签是其技术特点。
韩国排名第一的申请人为三星公司,专利数量达到238件。三星近年开展了大量基于物联网技术的家电智能化研发。2010年三星公司与拥有3,5GHz频谱运营牌照的中电华通签订合作协议,由三星电子提供基于3,5GHz频谱的物联网网络设备。韩国电子通信研究院(ETRIELECTRONICS&TELECOM RES INST)专利申请数量219件。该机构为政府背景的非营利研究机构。ETRI对RFID标签展开了大量研究,对于RFID标签相关国际标准发挥了很大作用。SK电讯是韩国的移动运营商,拥有韩国移动通信50%以上的份额。相比于我国移动运营商简单的管道角色,SK对于物联网技术已经申请140余件专利。韩国物联网的发展,表现为底层标准和设备硬件的研发、通信传输、物联网实际应用都有强有力公司涉足并且申请了大量专利,已经形成了很好的发展结构。
欧洲物联网发展中德国排名第一,申请数量达到890件。排名的第一的是西门子公司,西门子公司设置有工业识别部门,作为发展物联网业务的专门部门。,西门子公司对于RFID和DPM读码识别技术大力研发。西门子公司同我国最大的物联网企业,感知物联网集团签订协议在无锡开展物联网业务。在德国排名第二的是美国爱特梅尔半导体的德国分公司,这家公司专长于微处理器和微芯片的制造。欧洲其他重要申请人还包括脱离自荷兰飞利浦公司的恩智浦NXP公司,其是一家传统的半导体公司,专利申请数量66件。2011年4月恩智浦公司了最新高速度、大存储内存的UCODE 12C RFID标签。荷兰排名第二的是飞利浦公司,其近年来致力于物联网型智能家居的研究,希望把自身在家电产业的优势带入物联网时代。
物联网专利的申请人分布情况,拥有100件以上的大申请人拥有的专利数量占总量的20%,申请量小于2件的零散申请人的专利申请量占总量的24%。物联网RFlD相关的设备、芯片、RFID标签是高技术的集合体,只有大型企业才有能力设计和制造。
国际总体情况。物联网技术的研发主题以企业为主,企业提交的专利申请占到总量的75%,科研机构申请占到4%,政府机构占到2%,个人申请占到19%。
通过分析发现物联网领先的专利申请,主要为三类:一是半导体制造企业,如世界排名第一的美国讯宝公司;二是三星、飞利浦、松下等家电企业;三是SK这类的电信运营商。
如图4所示,排名第一的是美国symbol公司该公司从1997年开始申请物联网相关技术专利,近三年增长率为8%,保持稳定增长态势。ITE头韩国三星公司排名第二,三星公司从2002年开始申请物联网相关专利,近三年增长率5%。专利数量达到238件。
这些世界领先企业相关物联网专利的近三年增长率,基本处于10%以下。其中东京电力公司的专利增长率达到17%,说明物联网技术在智能电网构建的新应用发展迅速。2009年我国的国家电网公司也公布了智能电网计划,提出了信息汇聚、协同感知、泛在聚合等三个阶段。
另一个值得关注的情况是美国博通公司近三年专利增长达到了26%,该公司是世界上最大的无生产线半导体公司(Fabless Semiconductor Company),通过专利收费是其主要获利手段。这种以专利收费为主要手段的公司,一般会在产业获利前景明朗的情况下,开展设计和研发大量申请获得专利,为以后的专利收费打下基础。
RFID标签是物联网技术重点
物联网世界范围技术主题设计最多的就是对RFID的研发,国外技术界物联评价说RFID标签是物联网的首备条件。如图5所示,目前RFID标签专利数量已经达到15000余件,相关专利从1992年开始出现,目前近三年的增长率达到17%,增速很快,韩国的ETRI研究院、日本富士通、韩国三星申请了大量关于RFID标签的专利。排名第二的是RFID标签的产品形式智能卡,专利到达6000余件。近三年保持了20%增长率。美国讯宝公司、政府背景的韩国ETRI研究院、东京电力公司 要的专利申请人。
其他近年增长比较快的技术主题涉及通信技术的二次电波应答器(近三年增长27%),无线传播收发、应答、转发(近三年增长49%)。
3 我国物联网技术的发展
物联网中国专利最早从1995年就有相关专利申请出现,最早的物联网相关专利申请分别为IBM申请的CN95104779一薄柔性包装中的射频电路和存储器,关于RFID标签的制造,这件申请于2001年视撤。另一件为美国个人申请“CN951961 10-用于借助于纸牌和筹码桌面上游戏的职业性使用的游戏器具”,应用物联网自动识别技术实现赌博中的自动计分,这件专利申请同样视撤。
物联网相关技术的发展,如图6所示,在2004年前处于比较缓慢的状态,国外来华申请多于国内申请。从2005年开始,我国每年的专利申请数量有了较大增长。之后从2007年开始国内专利申请的逐年申请量超过国外来华申请。但考虑到国外来华申请中64%为PCT申请,进入国家阶段时间较长,国外来华申请近几年专利申请数量应该还会有较大增长。,
物联网技术专利申请数量整体从2005开始出现高速增长,即使因为专利申请的延迟公开,2009年和2010年申请量也未出现下滑,其中国内申请拉动作用明显。说明物联网技术目前国内发展热度很高。
如表1所示,在检索到的3542件专利申请中,国内申请2258件,国外来华申请1284件、其中有效发明专利权方面,国内申请168件,国外来华申请303件,国外来华申请有较大优势。
实审中发明专利申请数量对比情况,国内申请914件,国外来华申请741,国内申请略占优势。但考虑到国外来华申请64%都是PCT申请,进入国家阶段公开时间较长,因而分析国内申请数量的优势地位并不稳固、
国内申请的40%为实用新型,目前有效的实用新型专利数量839件。但对于物联网这样的高科技技术,采用简单的实用新型保护并不合适。
物联网专利中还有一定数量的外观设计,主要是物联网设备,如手持扫描终端的外观设计,国内和国外来华申请人都有申请,数量不多。
对于物联网技术,国内广泛开展了研发。众多省市都有相关专利申请。国内申请共计2258件,其中来自台湾地区的专利申请137件,香港的专利申请22件,国内申请主要来自广东省455件、上海393件、北京376件、江苏219件,是国内物联网创新的主要基地。
国外来华申请中美国以591件排名第一,日本293件排名第二。,一般情况下日本非常重视专利申请的数量,但在物联网上专利申请数量与美国有一半的差距,进一步说明美国在物联网技术上的高超实力,其他排名前列的国家还包括韩国、德国、荷兰、芬兰、瑞士、法国等。
国内共有1100多名申请人申请了物联网相关专利,其中来自于公司的申请为59%,个人申请27%,大学科研机构申请14%。通过世界范围专利分析,物联网专利创新以公司为主体,国际总体达到75%的。根据以往对其他领域的分析,国内企业占到59%已经是比较可喜的现状。
国内申请人中我们看到了大量关于物联网技术在实际生活中应用的实例。如北京中食新华科技有限公司申请18件有关物联网专利,通过物联网技术RFID实现农产品的溯源和物流流程管理。北京诚意创科软件开发有限公司申请19件有关带有RFID标签的证件的专利。四川省宜宾五粮液集团有限公司申请了6件有关物联网的专利,其中5件实用新型已经获得授权,1件发明专利申请还处于实质审查中。发明内容都是如何应用RFID标签实现产品的防伪,通过一次性撕毁的RFID标签,来实现五粮液酒的真伪判断。
国外来华申请,排名第一的技术主题是关于物联网使用传感器和RFID等设备的芯片结构,在物联网产业化后应用将五花八门,但唯一不能脱离的是基础硬件。申请这个主题的专利具有很强的基础性。
国外来华专利申请更侧重于物联网基础设备的保护。底层芯片、标签基础结构、数据读取存储和应答的方法是发明涉及主题的主要内容。国外来华专利申请关于物联网应用的,比较有特色的是在防盗、防入侵方面的应用。
国内专利申请最多的技术主题,主要是使用底层芯片进行数据的读取和存储等物联网设备的第二层次研发。在层次上还会依赖于第一个层次的底层芯片。而且国内申请更加重视对于物联网应用的研发,例如作为考勤打卡机的应用、作为工厂控制的应用,利用物联网的信息采集和处理反馈系统实现保健、旅游、咨询等应用。
国内申请对于芯片的电路装配,有所涉及。但G06K19/077相关分类号下99件申请,57件为实用新型,大多数涉及是比较简单的,对现有芯片的进行利用设计的发明。底层的芯片设计依托强大的芯片制造能力,这方面我国的制造业基础还比较薄弱。在这种情况,为了避免以往DVD采购零件,组装后被收取高昂专利费的被动局面,应该早有动作。在产业化和应用全面铺开前,应及早收购获得专利许可,可借鉴在3GWCDMA专利上华为的作法,华为公司比较早同爱立信谈判,获得了比较优惠的专利许可价格;而中兴公司在发展作大后再与对方谈判,爱立信的要价就高了很多。
国内申请比较有特色的是,对于物联网采集到的数据传输进行了比较多的研发,如数据传输的配置、通信传输的天线的研发。
关键词:高职院校;专业特色;物联网;实践基地
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.
[3] 海涛,王钧, 廖炜斌,等.基于物联网的高校实验室信息化管理技术[J].实验室研究与探索,2012,31 (9):166-169.