发布时间:2023-10-15 10:19:02
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篇的物联网技术就业样本,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。
5G物联网技术的使用,能够将其作为智能的物业管理系统。产品具有良好的人与物以及物与物之间进行数据交互的功能,可以有效确保小区的安全,为小区提供便利的服务,合理利用资源,实现对物力和人力的节省。
35G物联网技术下的物业管理服务模式架构
以物联网系统架构为基础的物业管理服务模式是基于5G物联网技术的物业管理模式,可以将其划分为基础架构层、综合应用层、管理服务层以及大众使用层这四个层面。
3.1基础构建层
基础构建层的组成包含了网络构建层和感知识别层方面的内容,是所有上层结构的基础,主要以5G物联网技术下的物业管理服务模式为核心。传感器的使用,能够识别居住区中基础设施的使用状态以及使用信息的收集,以此来准确检测设备的状态,完成在线化管理。通过使用物联网、宽带网等各种网络形式,网络构建层能够完成信息的传递工作[2]。
3.2管理服务层
业主对日常生活中问题的解决主要是借助管理服务层来实现的,这一平台能够实现对公共基础设施的维护维修、建筑主体的管理维护以及小区治安,以及帮助业主完成生活缴费,并且还能够收集和处理物业服务的监督与反馈信息。物业企业通过对收集到的数据信息进行加工处理,从而为制定有效的决策,提供可靠的依据,结合业主的实际需求,在保障物业管理服务功能的基础上,分析业主的喜好和特征,为业主提供针对性的服务。
3.3综合应用层
综合应用层是丰富业主社区活动的主要平台,是除了小区物业管理服务工作之外的另外一项内容,在物业企业和商家的合作下,商家驻入到了物业服务平台中,为业主提供智能化服务,比如,快递物流信息的查询、家政服务以及社交活动等,在为业主提供便利的同时,还降低了物业管理的成本消耗。
3.4业主使用层
业主使用层是物业管理服务平台面向业主、商家以及服务企业提供的终端访问入口,是业主最终使用的软硬件系统,其中包含了APP应用软件以及微信小程序等,如此来全面保障系统的便捷性、可操作性以及实用性。
4物业管理中5G物联网技术的典型应用场景及物业系统产品功能规划
如图1所示为5G物联网技术下的物业管理系统架构规划图。
4.1安防系统—水电气管控与报警
4.1.1水电气安全管控如今,小区的水电气安全管控工作普遍存在着一系列的问题,基本都是由住户自己进行管控的,用电安全依靠配电箱的断路过载进行保护,用气安全则主要借助断路器以及燃气报警器来保护,事故隐患的处理往往是在发生隐患之后进行应急处理,因此,存在着很大的潜在风险,很容易造成较大的经济损失和人员伤亡。5G物联网水电气安全管控子系统的使用,能够定期实现对水电气相关数据的采集分析,并且判断异常情况,及时对出现的相关问题实现实时报警。
4.1.2消防安全管控物业小区的消防系统包含了烟感器、消防供水以及灭火器等方面的内容。如今,除了烟感器具有远程预警功能之外,其他采取定期使用人员检查和巡视的方法为维护整个消防系统的正常运行,这种方法的使用仍然无法完全保障消防系统但运行安全[3]。5G物联网消防管控此系统的使用,能够实现对消防供水数据的实时监测,可以对烟感器使用无限方法进行灵活配置,对灭火器的管理也可以借助系统实现状态统计和巡检登记,使消防系统处于正常环境的工作状态。
4.2门禁与访客管理系统
在对人员的出入开展管控工作的时候,不管是住宅小区还是商业建筑,都面临着以下几种情况:(1)在家人没有带门禁卡时进出小区。(2)访客需要进出小区。(3)外卖、快递以及维修等需要上门服务或者上门送货。不进,面对上述问题,物业管控主要采取以下措施:(1)业主通过电话通知物业中心,由物业值班人员通知门卫放行。(2)登记访客的身份信息,在核实被访问人员的信息之后放行。不管是哪种方法,其流程都比较复杂,很容易泄露信息,从而给业主增加麻烦,也让访客得不到相应的尊重,因此,5G物联网技术的使用,能够提高对出入人员的管理水平,具有方便快捷、安全可靠的效果,满足物业公司和住户但实际需求。
4.3停车管理系统
车位综合利用管理我停车秩序的管理:在物业管理工作中,小区停车是一项重点和难点内容,很难对长租车位、私家车位以及临时车位做到分类管理,普遍存在着侵犯他人车位以及乱情乱放的情况,从而引起了不必要的纠纷。物业小区使用5G物联网技术,能够有效解决停车场的管理问题,车位共享机制的运行,不仅能够很好的解决停车秩序问题,同时还能够维护车位使用者和所有者的权益,为其他车主提供方便。子系统功能规划:(1)智能车位锁。使用5G物联网智能车位锁,能够在车主驾车返回停车前,车位锁自动关闭,为车主停车提供便利,在车主开车离开之后,这为锁就会自动打开,避免出现其他车辆误停的现象。(2)车位分时出租系统。基于可共享车位的可停时间以及状态,分时停车车位的信息,在需要停车时选择合适的车位进行停放,并且支付相应费用。
4.4社区互动系统
随着液晶屏成本的逐渐降低,多数小区中将大尺寸屏幕作为广告、信息以及视频的载体,并且这种现象逐渐得到了普及,但是就现阶段的大屏幕特点而言,信息基本呈现出那单向性特点,换言之,大屏幕仅仅是信息的工具,很难和住户实现互动。社区中大屏幕的有效利用,能够提升信息的功能,以大屏幕为信息互动的载体,实现双向信息沟通,这是以提升社区品质和以客户为主的一种体现方式。子系统功能的规划主要包含以下方面的内容:(1)远程信息。物业公司的小区住户和工作人员,都可以申请通过大屏幕信息。(2)远程信息互动。借助大屏幕的互动功能,能够设计相关的社区活动,强化社区的互动性。
55G物联网技术下的物业管理服务模式的实施及建议
5.1因地制宜打造个性化物业
基于业主的实际需求以及社区的具体情况,借助物联网打造个性化的5G物联网技术下的物业管理系统,为满足业主的更多需求提供可能性。5.2寻找多方合作降低物业管理成本为了能够改变原来的单一化的物业服务模式,应该积极主动建立与餐饮业、金融业、医疗卫生院之间的合作,通过使用多方合作的方法满足业主的实际需求。这样一来,不仅能够降低物业成本,同时还能够和物业商家与物业管理企业实现合作共赢。
5.3及时对智慧服务设备更新升级
随着新兴技术的出现,业主越来越重视设备的维护升级,因此,为了能够使物业管理工作做到与时俱进,就需要充分发挥出5G物联网的物业优势,以此来提升物业服务效率,让业主能够充分感受到幸福和满足。
关键词:物联网 精准农业 无限传感器网络
中图分类号:TN711 文献标识码:A 文章编号:
正文: 近年来,随着物联网技术在农业领域的使用,精准农业、智能农业、智能感知芯片、移动嵌入式系统应用等技术在现代农业逐步发展。物联网技术可以改变粗放的农业管理方式,通过无线传感器网络可以有效地降低人力消耗,获得准确的农作物生态环境和农作物信息,实现科学种植,科学监测,对促进现代农业发展方式的转变具有十分重要的意义。
1、农业物联网的概述
农业物联网是建立农产品的动态实时监控、事后溯源的体系,主要由智能灌溉系统、综合控制中心、视频监控系统组成。它确定了对象的属性,属性包括静态和动态的属性, 动态属性需要先由传感器实时探测, 静态属性可以直接存储在标签中。
农业物联网需要识别设备完成阅读对象的属性,并将信息转换为适合网络传输的数据格式;该对象通过网络传输到信息处理中心的信息,由处理中心完成物体通信的相关计算。
2、物联网的关键技术
2.1射频识别(RFID)
RFID射频识别是一种非接触式的自动识别技术,它通过射频信号自动识别目标对象并获取相关数据,识别工作无须人工干预,可工作于各种恶劣环境。RFID技术可识别高速运动物体并可同时识别多个标签,操作快捷方便。最基本的RFID系统由电子标签、读写器和天线3部分组成。
RFID系统基本工作原理是读写器发出含有信息的一定频率的调制信号,这个过程是通过天线来完成的;当读写器接收到电子标签发送过来的信号,经过解调和解码之后,将标签内部的数据识别出来,送至电脑主机进行有关处理。
当电子标签进入到读写器的工作区时,其天线通过耦合产生感应电流,从而为电子标签提供相应的能量,此时标签根据读写器发来的信息决定是否响应,是否发送数据。
目前,在农畜产品安全生产监控、动物识别与跟踪、畜产品精细养殖数字化系统、农畜精细生产系统、农产品物流与包装等方面已正式应用RFID技术。
2.2无线传感器网络(WSN)
无线传感器网络是以自组织和多跳的方式构成的无线网络, 包括大量的静止或移动的传感器。其目的是协作地感知、采集、处理和传输网络覆盖地理区域内感知对象的监测信息,并报告给用户。大量的传感器节点将探测数据,通过汇聚节点经其他网络发送给了用户。传感器网络实现了数据采集、处理和传输的3种功能,而这正对应着现代信息技术的三大基础技术,即传感器技术、计算机技术和通信技术。
在传感器网络中,传感器节点具有端节点和路由的功能:一方面实现数据的处理和采集,对本身采集的数据和收到的其他节点发送的数据进行综合,另一方面实现数据的路由和融合, 转发路由到网关节点。
传感器节点数目非常庞大,通常采用不能补充的电池提供能量,传感器节点的能量一旦耗尽,那么该节点就不能进行。网关节点往往个数有限,能量能够得到补充。
路由功能和数据收集功能,对传感器网络的整个生命周期的直接影响。因此,传感器网络研究的是传感器网络节点。具体的应用不一样,传感器网络节点的设计是不一样的,但是基本结构是一致的。传感器网络中的节点一般是由处理器单元、传感器模块、无线传输模块和单元模块四部分组成,近年来,在农业领域特别是在精准农业中越来越多地应用。
3、物联网技术在现代农业的初期应用
3.1中国的精准农业
精准农业(Precision Agriculture)是按照田间各个操作区域的具体情况, 准确精细地调整各项土壤和作物管理结构,最大程度地优化和运用各项农业投资,以获取最高的效益和最多的产量,同时保护土地、保护农业生态环境等自然资源。
随着GPS系统(全球定位)、RS (遥感)、GIS系统(地理信息)、DSS (决策支持系统)、VRT (变量处理设备)等技术的发展, 作为基于信息高科技的集约化农业,精准农业应运而生,并成为可持续农业发展的热门产业,其应用实践和理论的研究将极大地促进我国现代化农业的发展。
精准农业的目标在于资源的高效利用、农业生产过程的改善及科学管理,实施精准农业不仅具有重要的经济效益,而且具有显著的社会效益、生态效益和环境保护效益。
3.1.1智能化温室大棚
数字化温室大棚配有硬件设施和软件系统组成。硬件设备自动实时获取温室各种信息后,通过无线传输到控制中心,由控制系统做控制决策,从而自动控制风机、湿帘、卷模机和电磁阀,且控制器还控制整个温室水管管路的水压。安装的物联网信息采集与智能温室大棚系统共包括6个无线信息采集节点,分别安装在温室大棚的典型位置,每个节点均可以自动采集土壤温度、湿度、空气温度、湿度、光照强度、植物养分等信息。各节点采集的信息通过智能自组网方式向监控中心传递采集数据,监控中心对各个节点所采集的实时数据进行处理,并结合专家系统知识产生相应控制量,通过无线发送控制命令到智能温室控制柜。实现温室内的自动灌溉、自动卷膜、自动通风、自动开关湿帘等全智能化自动控制。同时,该系统采样智能变频技术控制抽水泵自动工作,并保持管道内水压恒定。确保花卉和种苗生产便利和生产安全,节省电能。
信息采集
农业物联网应用所需的相关感器设备,主要包括:温度、水分、光照、土壤水分传感器、植物养分传感器、植物冠层信息传感器等,经过多年的实际应用,传感器设备性能稳定、对农业环境适应能力强、使用寿命长、维修维护工作量小。
信息传输
农业物联网无线传感节点
可监测土壤水分、土壤温度、空气温度、空气湿度、光照强度、植物养分含量等参数,其它参数也可以选配,如土壤中的PH值、电导率等等。汇聚并存储传感设备采集的数据信息,通过无线方式传送给无线传输路由器或者智能控制中心。 农业物联网无线传输路由器接收和汇集无线传感节点发来的数据,做临时存储,然后再转发给智能控制中心。
智能控制
农业物联网智能控制柜,包括开关量控制、模拟量输出控制、变频控制等,负责接收无线传感节点和无线传输路由器发来的数据,然后存储并显示实时数据,最后对所有节点的数据进行管理、动态显示和分析处理,以直观的图表和曲线的方式显示给用户,并根据现场的需求提供各种声光报警信息和短信报警信息等。
数字化温室大棚安装后,智能温室信息采集与控制系统一直正常运行。在行自动控制模式下,自动信息的感知、无线传输和智能控制。如传感器感知土壤水分不够时,将自动开启电磁阀进行灌溉;当感知水分满足要求时自动停止灌溉,实现高智能化程度的自动灌溉。同样,当温室大棚内温度高于36度时风机将自动开启,直至温度低于35度风机自动停止。当大棚温度达到40度以上时,控制系统将自动开启湿帘和风机,进行对流降温。软件界面如图所示。同样,该系统也可以根据光照强度实行卷膜自动控制。真正实现了智能温室控制。
动态实时监测温度、湿度、CO2含量、风速、风向、雨量等变化,通过智能控制系统、加湿系统、通风系统、遮阳系统及加热系统,自动实现保湿、通风、光照的调节,以达到调节产期,促进生长发育,提高质量和产量的目的。
3.1.2远程视频监控系统
远程视频监控系统
远程视频监控系统是一个融合传统监控和传统会议功能,无线接入和有线接入,宽带技术与窄带技术,视频业务、语音业务、数据业务和指挥调度业务于一体的综合监控系统。通过该系统,可以监控现场情况,可以与监控点之间实现语音双向对讲,可以通过车载设备远程实现对突发事件现场的监控和处理;可以通过手机查看监 控现场的情况,也可以点播历史监控录像。
3.1.2生物传感器
生物传感器具有接受器与转换器的功能,是一种对生物物质非常敏感并将其浓度转化为电子信号进行检测的仪器,是用固定化的生物敏感材料作识别元件(包括抗原、抗体、微生物、细胞、酶、组织、核酸等生物活性物质)与适当的理化换能器(如氧电极、场效应管、光敏管、压电晶体等)及放大信号装置构成的分析系统或工具。
生物传感器是一门由化学、物理、生物、医学、电子技术等多个学科相互渗透而成长起来的高新技术。因其具有灵敏度高、分析速度快、选择性好、成本低、在复杂的体系中进行在线连续监测,特别是它的高度微型化、自动化与集成化的特点,使其在近几年获得非常迅速的发展。在国民经济的各个部门如制药、化工、食品、临床检验、环境监测、生物医学等方面有广泛的应用领域。特别是光电子学、分子生物学与微电子学、纳米技术及微细加工技术等新学科、新技术结合,正改变着环境科学动植物学、传统医学的面貌。
生物传感器的开发与研究,已成为世界科技发展的热门产业,成为新世纪新兴的高技术产业的重要组成部分,具有十分重要的意义。
3.2农产品质量安全监督检测
目前,我国食品安全事故频发,其中很重要的一个原因就是缺乏对食品的监管,物联网给食品监管提供了一个有效的工具。国内已出现“食品安全追溯系统”,将RFID技术应用于畜牧业食品生产的全过程,包括饲养、防疫灭菌、产品加工、食品流通等各个环节。
如给生猪带上RFID的芯片,监控生猪的整个生命过程,从出生、生长到屠宰、销售。尤其是在生猪的生长过程中,可以检测其生长环境和体温等数据,而在生猪屠宰后,在农贸市场的猪肉经营店配备电子溯源秤,消费者在购买猪肉时可索取含有食品安全追溯码的收银条,凭借收银条上的追溯码查询生猪来源、屠宰场、质量检疫等多方面信息。
4、农业物联网发展展望
农业物联网应用的发展项目有很多,智能控制温室、自动室外气象监测、液肥精准投用、静电精准喷药等精准农业技术,实时定量监控在不同生长周期农作物所需的二氧化碳浓度、温度、湿度、光照等,调节肥料、农药的投入,帮助农民实现更精细的耕作。
通过在农业园区安装生态信息无线传感器和其他智能控制系统,可对整个园区的生态环境进行检测,从而及时掌握影响园区环境的一些参数,并根据参数变化适时调控诸如灌溉系统、保温系统等基础设施,确保农作物有最好的生长环境,以提高产量保证质量。
5、结语:从不同阶段农产品生产来看,无论是从种植的培育阶段,还是从收获阶段,都可以用物联网的技术来提高精细管理水平和工作的效率。农业物联网技术的应用推广,也是农业现代化水平的一个十分重要标志。农业物联网的迅速发展,将为中国现代农业发展与世界同步提供一个国际领先的崭新平台,也必将为传统农业改造升级起到巨大的推动作用。
参考文献:
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关键词:邮政速递物流;业务流程优化;物联网技术
中图分类号:F618 文献标识码:A
Abstract: This paper first studies the present situation of study on China Postal Express & Logistics Co. Ltd., and then discusses theories and methods related to business process optimization and reorganization, and finally studies on the application of internet-of-things management technology and internet of things in business process optimization and reorganization. It lays theoretical and methodological foundations for the study on the process optimization of China postal express & logistics business based on the internet of things.
Key words: postal express & logistics; business process optimization; the internet of things
1 我国快递业发展现状
1.1 我国快递业发展潜力巨大却竞争激烈
据统计调查,欧美快递业收入占到GDP收入的1%左右,而我国占比仅为0.16%,还有很大的增值空间。据预测,我国在2015年GDP将达55.8万亿元人民币,城镇化率也将提高至51.5%,伴随持续的经济规模扩大和城镇化率提高,信息流、物流和资金流等活动日趋频繁,对快递服务的需求也将持续增长;到2105年,我国电子商务将突破18万亿元,网络零销售额占社会消费品零售总额9%以上,这将推动人们消费方式的转变,促使网购快递需求快速增长;2015年我国快递业收入将会达到38.708亿美元,将占全球市场份额的13.19%。
快递业务属于竞争型行业,我国未设置市场准入限制,因此有众多企业从事快递业务。据统计,我国注册的物流公司目前有70多万家,其中快递公司7 500多家。顺丰、圆通等民营快递公司运作效率较高,构成对中国邮政速递物流公司的巨大竞争压力。中国邮政速递物流公司的市场份额从原有的94%已降至目前的30%左右。而随着对外开放,美国UPS、荷兰TNT等快递企业进驻中国抢占市场份额,由于运作效率和质量的领先优势,对国内快递企业形成了巨大竞争压力。
1.2 中国邮政速递物流公司业务流程效率低下急需优化
当前中国邮政速递物流公司较其他快递企业效率低下且服务质量较差,掉包、毁损频发,顾客投诉率呈不断增长的趋势,每百万件快递申诉从2010年的2.9件增加到2011年的8.3件。在国内外的严峻竞争压力下,优化业务流程、提高服务质量,已成为中国邮政速递物流公司的当务之急。
1.3 物联网技术有利于业务流程优化和重组
物联网是继计算机、互联网之后世界信息产业的第三次浪潮,利用物联网全面感知、安全传输、智能处理等优势进行物流业务体系及流程再造,可有效提高物资的使用效率及物流管理水平[1]。
2 邮政速递物流研究综述
薛蓉娜、赵会娟(2006)[2]建立了快递产业的评价指标体系,将邮政速递物流公司同国内外竞争者对比发现体制改革是提高竞争力的关键途径。王同聚(2006)[3]从业务运作、客户开发、网络资源优化与协作研究了邮政速递物流公司业务层面的资源全面整合问题。陈争辉,王倩,朴明燮(2011)[4]验证出了响应性、可靠性、价格和有形性是邮政快递服务质量的四个因子,对品牌形象和满意度产生显著影响。张振旺(2006)[5]认为EMS对外面临四大国际快递公司竞争;对内面临私营公司的竞争,导致竞争力不足。EMS由于受政策保护,在企业规模、物流网络、网点覆盖等方面具有优势,却面对高价、低质量的劣势。
随着邮政速递物流公司即将上市,所处外部环境变化更大,竞争更激烈,而我国大部分研究还注目在2005年,研究成果无法满足外部环境变化要求。对于中国邮政速递物流公司来说,竞争力提高的最直接表现就是市场份额的提升,影响因素主要是顾客满意度,而影响满意度又是服务质量。那么对于服务质量来说,如何在动态环境下对中国邮政速递物流公司的价格、速度、货损率等因素的业务流程进行优化便是当前研究目的。基于中国邮政速递物流公司的特殊地位,本文拟在物联网环境下对中国邮政速递物流公司的业务流程进行优化重组。
3 业务流程优化和重组研究综述
流程在《朗文当代词典》中的解释为:一系列相关的人类活动或操作,有意识的产生一种特定的结果。Davenport对流程的定义为:“流程是系列的工作,有一个起点,有一个终点,有明确的输入资源与输出结果。”因此,流程必将是由一系列的行动或者活动而必将产生结果的执行。
达文・波特将业务流程定义为跨越时间和空间的有序工作活动,它有起点和终点并有明确的输入和输出。我国学者彭东辉认为业务流程是企业为了向顾客提供有价值的产品或服务所进行的各种有序的活动。蒋志青认为业务流程优化为在进行产品或服务改进时,企业不需要改进基本业务流程,只是随着产品或服务改进而改善业务流程;在实施新产品、新市场建设时,由于产品和服务发生变化,企业必须重新构建业务流程。
部分学者对企业业务流程重组的实施框架进行了研究,Hamid从影响 BPR实施的组织因素进行研究, 这些因素可以根据客户、员工和组织的关注点不同进行管理;Reijiers(2004)[6]提出以工作为中心的BPR框架,作者提出了客户、产品/服务、流程、参与者、信息系统和技术。该框架中参与者、信息系统、技术与流程密切相关,以支撑产品或服务为目的,最终满足客户的需要;其他学者提出了彻底变革的概念模型,并指出四个关键成功因素是:创造力、洞察力、标杆和IT;而Kettinger和Grove(1995)[7]将流程重组和流程改进的思想结合起来,提出了业务流程变革管理的理论框架模型。
也有学者对业务流程重组的实现方式进行了探讨,Nelson和Coxhead(1997)[8]提出BPR概念可以引申出各种术语:流程变革、流程再设计、业务流程转型及核心流程再设计,根据BPR的各种定义总结出了流程的变革范围为流程改进流程简化流程重组业务重组业务范围重组公司转型; 其他学者认为可以将业务流程重组分为演进式和革命式,并针对流程演进式和革命式变革列出了其变革的元素,提出一般BPR在设计阶段采用革命式方法,而实施时采用演进式方法。
还有学者对业务流程重组的评价方法也进行了研究。《企业再造》一书中明确指出:BPR的目的就是在成本、质量、服务和速度等衡量企业业绩的这些重要的尺度上取得显著的进展,并提出显著进展不是要在业绩上取得点滴的改善或逐渐的提高,而是要在经营业绩上取得显著的改进;Sarkis等人(2002)[9]采用网络决策层次的方法来评价制造业组织实施BPI结果,评价分成战略性评价和运作层评价,战略性评价包括成本、质量、时间和柔性, 这些因素之间是会相互影响的。运作评价包括报废、反馈、初始成本、循环成本、交付时间、新产品开发时间、产品柔性和数量弹性等。
4 关于物联网的研究综述
4.1 物联网概念
物联网(the internet of things)是通过射频识别(RFID)、红外感应器、全球定位系统、激光扫描器、光热敏器件等信息传感设备,按约定的协议将物件与互联网连接起来进行信息交换和通信,实现智能化识别、定位、跟踪、监控和管理等功能的一种网络。
4.2 物联网与业务流程优化
高婧等(2011)[10]根据物联网技术应用对物流配送业务的技术改进,在作业调度配载、在途监控等作业环节进行改进优化,实现配送过程信息化、智能化,并与上下游业务进行物资资源整合和无缝连接。宋昕等(2010)[11]研究了物联网技术在推进散杂货港口生产业务流程优化,提高企业生产效率方面的积极作用,并从系统的设计角度,提出了基于物联网技术的散杂货港口汽车提货管理系统的设计框架。石玮(2011)[12]认为将RFID、3G等物联网技术应用在物流上,将会提高物品在运输途中的安全,减少因安全问题给企业和个人带来的损失。
4.3 物联网技术在物流中的应用研究
对于物联网在物流中的应用,国内学者大多做了阐述性的描述。龙江等(2011)[13]研究了物联网视角下快递业服务品质提升研究,作者认为快递业要准确了解物联网标准的基础上,使快件信息的编码方式与物联网的主流编码方式保持一致。冯东(2005)[14]研究了RFID在供应链管理中的应用,作者认为RFID帮助供应链上下游企业之间协同工作,减少信息不对称、信息失真,使供应链的透明度大大提高,从而提高整个供应链的运营表现。
5 结 论
多数研究认为物流速递公司在竞争中处于内外夹击状态。没有从根本上考虑如何提高竞争力。如何在兼顾邮政速递物流公司作为国有企业在进行业务变革的时候会受到多方面的利益抗衡,但整个大环境又要求中国邮政速递物流公司必须进行改变。因此,本文在此基础上提出具有前瞻性的研究,采用物联网技术对公司进行变革。采用物联网对公司业务流程进行优化,避免了直接和公司固有的利益进行抗争,能够成功的概率较大。
在进行业务流程优化和重组的过程中,国内外的研究还是比较丰富的。但随着技术的进步,环境的变化,越来越多的先进技术将会采用。应用具体的物联网技术对某个公司进行研究还没有发现。因此,作为国有企业,作为中国即将上市的快递物流公司,面临着巨大的机会,同时也面临着巨大的威胁和竞争,采用新技术对该公司业务流程进行优化,对于其提高竞争力就显得十分重要了。其一是开拓新的方式对国有企业的低效率进行变革;其二是对物联网技术在快递物流企业的应用进行探讨。
参考文献:
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关键词:服装;物联网;RFID;FCFS
引言
物联网技术是在条码技术后迅猛发展的技术。其主要技术核心为RFID(无限射频技术),从RFID特点来看,最有价值的应用领域就是供应链,物流以及生产领域。通过应用RFID技术可以彻底解决产品在生产中数据采集、产品溯源,动态实时追踪、可视化生产管理等问题。
作为传统的服装行业来讲,款式、颜色、种类的复杂多变是服装生产特点,这就迫使服装业的生产、发货、仓储及周转速率不断提升。跟不上的款式要快速更新换代,产品数量库存积压将给企业带来重大压力。所以,企业控制库存也迫在眉睫。
本文就如何在服装生产环节管理过程中运用RFID技术,帮助优化供应链中生产环节的高效运行,帮助服装业应用RFID射频技术提供方案依据。
1.服装企业物联网技术应用分析与方案
通过对服装生产车间的生产计划过程分析,结合RFID技术的特点,对服装生产过程RFID应用分析如下
1.1裁剪车间应用RFID分析
服装剪裁对象通常为完整面料,里料与衬料,而结果为面料片,里料与衬料片,要是从物流的角度来看,一块面料会对应着许多件服装多块面料;裁剪车间的环境比较特殊,相关裁剪作业没有固定的作业地点,如需要应用RFID技术,则必然要对裁剪作业的流程进行改造,将影响裁剪的工作效率;
但裁剪作业环境的设计追求人性化和高效率,在打包之前的裁剪物流过程规律性不强,而且裁剪时大多采用批量裁剪,但所有裁剪完成的衣料片均需要到整理、编号和打包工作台上进行相应的作业,按单件整理包含缝制一件服装所需要的所有衣料片的衣料包。
最后即使应用了RFID技术,由于裁剪作业本身不是制衣生产的瓶颈,难以获得较好投资回报。因此裁剪车间不适合应用RFID技术
1.2缝制车间应用RFID分析
以衬衣缝制过程来阐述缝制车间生产环境。男士衬衣缝制过程大致可分为大身缝制、领子缝制、袖子缝制和肩缝制四个大段,一般缝制车间中设有两条生产线来处理大身缝制,大身缝制工艺过程中,每条大身缝制生产线上会设置2个质检点保证后道工序对前道工序的质检确保质量,总缝完成后再进行质检。领子和袖子的缝制工作量较小,车间中会分别有专门区域进行领子和袖子的缝制。单件作业是服装缝制的特点,与RFID的单件识别恰到好处。
缝制车间生产线作业中整体上的核心点在于缝制半成品均须经过许多聚焦点;缝制作业是服装生产的核心,不仅需要大量人员,同时也是在制品集中营。;如图缝制车间生产环境
缝制车间生产环境
缝制车间实施RFID技术,不但可以即时监控车间在制品状况,而且实现对生产过程的追踪,车间管理水平也可以大幅提升。因此应用RFID技术重点落在缝制车间
1.3整烫车间应用RFID分析
整烫车间主要处理成衣入库前的相关作业,包含成衣熨烫和锁眼等辅作业,使用专业的设备进行熨烫作业。钉扣、商标缝制等辅工作也在整烫车间,全部完成并质检后才入成品库如下图所示。
作为缝制车间与成品库间的过渡区,整烫车间采用RFID技术可以监控在制品库存,但要全面监控会相对困难;而且整烫作业并不是服装生产瓶颈,可以不采用RFID
1.4实施方案
RFID生产管理系统设置于软件管理层(ERP/MRP)和RFID应用层之间。生产管理技术,实时信息系统的作用是生产计划的精细与执行,生产过程控制与在制品管理。一方面,以RFID的指令为基础向生产过程发出命令,另一方面,将RFID应用层采集的控制过程实时信息,反馈到软件管理系统,为以后编制生产计划提供依据。基于RFID的生产过程控制总体方向就是让员工可以快速、精确的掌控生产线运作状况,使管理人员即时即地的掌握业务过程的运行状态使企业敏捷的应对市场变化。如图所示为服装厂实施RFID技术生产计划模型
1)以RFID建立的生产管理系统先接收ERP,MPS下达生产任务指令等信息
2)操作员将ERP系统下达的生产信息转化为相关物料,依据服装生产物流模型,将RFID标签派发到符合的物料模型,并RFID技术生产监控环节
3)当贴RFID标签的物料处于设置在生产车间中RFID阅读器有效识别范围内,读写器通过已经编辑好的信息将读取的信息进行处理并传输到上层应用系统
4)上层应用系统根据服装生产模型,将RFID标签阅读器等与物流相关的信息转换成信息流如标签通过多少个定位点、物流转化为信息流生产信息具体进程等等
2.标签读取FCFS防冲突算法
2.1 FCFS算法
RFID应用中,阅读器与标签间是通过共享无线信道通信的,多个阅读器或多个标签一同发出信号时,必定会引起发送信号相互冲突。而RFID系统中存在阅读器和标签冲突两种类型冲突。相对RFID系统而言,标签间冲突是一个必须解决的问题。因此RFID系统的应用解决标签冲突非常重要。主流有两类方法解决RFID标签防冲突问题:一类是确定性标签防冲突算法,主要是基于二进制树搜索方法;另外一类是随机标签防冲突算法,主要是基于ALOHA的算法。但二进制树算法有采集标签延时长的弱点,尤其在标签数目较多标签与阅读器间通信数据量较大时,出现数据冗余堆积造成数据沉淀。ALOHA算法会出现标签“饿死”现象,在系统中标签数目很多时会出现无法成功识别标签。
因为ALOHA算法和二进制搜索算法都存在一些缺陷,因此笔者采用一种新的FCFS算法,它是一种进程调度算法采用的标签分组方法如图所示,处理机或系统资源为服务器,一个进程或一个作业为享受该服务器服务的标签.这些标签按FCFS方式排队享受服务
FCFS方式排队享受服务模型
这里设定系统模型中有唯一服务器S.设新顾客到达等待队列的时间与之前顾客、系统当前状态到达时间均无关,因此新顾客到达系统的时间服从泊松分布同时设服务器S为顾客提供服务的概率也服从泊松分布
T=1/(μ-λ)
根据公式若μ越大λ则越小T越小若λ不变则进程平均服务时间1/μ越短则就绪队列中进程等待时间越短,响应平均时间越短。如果μ=λ则T趋于无穷大这时系统性能趋于最差
2.2仿真及结果分析
实验环境:INTEL酷睿2.70GHz,内存4GB,操作系统Linux,编程语言C++,编译工具GCC。实验中输入参数分别为:进程进入就绪队列概率pt进程离开就绪队列概率po,离散化时间增量So;输出参数分别为:进程等待平均时间Wt,进程平均服务时间St。
多标签防碰撞算法过程如下
① 设标签时间分组数为X,X初始值为0之后每收到1次时间分组命令X数值就自动加1即运算X=X+1
② 设阅读器对于时间命令参数为Y初始值为其覆盖范围内全部标签所时间分组数中最大一个数值
③ 阅读器发出命令除了X=Y标签作答外,其它标签无应答
④ 当只有一个标签返回应答信息时,可以正确识读该标签信息
⑤ 当上面命令有2个以上标签应答时就产生冲突
⑥ 在Y标签识别过程中,设一个最大时隙参数AL,取相邻两个时间分组差的2倍,当所用时隙数超过A时,放弃对该时间组标签识别,Y-1
⑦ 当识别完成后或者没有标签应答时,执行Y-1且回到③继续执行直到Y
⑧ 当所有标签都离开阅读器读写覆盖范围时,X数据完全清空。实验结果如下
进程等待时间
进程服务时间
据表数据得出进程集平均等待时间Wt近似于平均服务时间St两倍说明进程集中部分进程等待时间远高于服务时间,即进程花费大量时间等CPU调度。表第2,3组数据得出长进程集平均等待时间明显高于短进程集平均等待时间。
由于FCFS调度与进程所需服务时间无关,所以进程集中进程等待时间都是一致的[4]周转时间=等待时间/服务时间+1,服务时间越长周转时间越短,由此可见服装业应用生产FCFS算法更加实用。
3.数据采集模块设计
3.1RFID数据采集Middleware结构
数据采集Middleware是连接阅读器和应用软件的枢纽,管理标签阅读器和应用软件之间的数据流,对数据准确性、保密性、有效性负责。
1.数据平滑和过滤。当读取标签错误信息或产生冗余数据,数据采集就会采取算法来纠正错误。数据采集Middleware在执行数据过滤集中过程时还能对大量数据进行缓冲避免这个子模块单个标签多次读取的发生保证了数据有效性。
2.阅读器协调。终端用户可以通过数据采集Middleware配置、监控、操作阅读器,还可以给阅读器发送其余控制指令。大多数软件商开发的Middleware软件均拥有即插即用功能,即Middleware可以不需要写任何代码自动检测到新的阅读器并与其链接。
3.数据路由和整合。这个子模块控制着数据发送指定应用程序。Middleware不管企业愿意与现存ERP、SCM或CAPP系统整合与否都提供数据路由与整合功能,一般情况下可以连续、批量传送数据到预先设置的目的地。
4.过程管理。此模块依据相关规则,通过传统的任务模式负责数据监控和事件触发。可以预警系统,剔除与某些事件相关的过程,例如当系统遇上未授权产品或者非期望库存时在过程管理软件中可以设置补充策略,当库存状态异常时就敏捷提示库存管理系统。
5.数据安全管理。数据采集Middleware数据安全管理的目的就是要保证数据在确定的时间地点、条件下只能被确定的人操作。保证数据安全也可以采取一些技术手段,例如信息加密传输技术等等。
6.外部接口。数据采集Middleware有两个接口:阅读器接口和应用程序接口。其中阅读器接口有多种适配器接口,可以让数据采集Middleware与不同厂家不同类型的阅读器连接,应用程序接口使数据采集Middleware与外部不同种类的应用程序或数据库连接,这些应用程序通常是现有的企业采用的应用程序和数据库。
3.2采集数据接口的设计
RFID原始数据是由RFID阅读器产生的,当阅读器有效读取范围内有RFID标签的服装进入,该阅读器便自动采集标签数据与非标签数据,阅读器中间件开始进行处理,并通过阅读器数据缓冲将数据存入数据库中。各阅读器将采集到的数据送到阅读器接口适配器进行转换后,再发往物联网系统
1.Data平滑。数据平滑主要解决阅读器有效范围内多个标签读取防冲突问题。阅读器在其有效读取范围内读取标签时也常常会出现错误读取或者遗漏,这种现象称作消极识读错误。相对积极识读错误是指由于标签间隔得过近而导致阅读器采集错误或不完整标签数据的现象。要消除以上两种错误就要通过数据过滤的。以上错误发生后都要返回读取标签来取得准确数据。重新读取标签次数会设定上限,超过上限系统会放弃识读判定标签已损坏。就消极识读错误而言可以采取重新读取标签。而积极识读错误,在判断读取数据是否存在乱码后还需判断读到的数据位数是否满足软件系统要求。
2.Data协调。数据协调主要解决阅读器冲突问题即一个标签被多个临近阅读器同时读取所产生的数据冗余。当多个阅读器通过阅读器适配器把对同一电子标签识读产生的多条数据并传送到数据采集接口时,数据协调就发挥剔除这些冗余数据的作用。数据协调需要借助临时数据库所采集到的数据和冲突事件发生的时间戳。在阅读器发生冲突时,先将读取到的标签贮存的数据作为数字编码写入临时数据库中,同时按照数字编码升序排列现有数据库,再按照时间戳升序排列数字编码相同的记录,然后比较前后两条数字编码相同的记录,若时间戳差值很小则剔除任意一条冗余记录以此循环,直到数据协调操作全部完成。
3.远程接口。一般来讲,当必须暴露远程接口的时候才会开放接口。但是服装业中很多系统ERP、MES已经存在,提供远程调用接口就显得重要。出于适应性考虑需要一种远程机制借助web service协议,配置的web应用同样可以轻松地暴露远程服务。
Spring提供的工厂Bean:Jax Rpc Port Proxy Factory Bean,可以在应用中无缝集成一个网络服务,远程访问web service用JAX-RPC。
第一个属性告诉web service的WSDL的文档地址Bean工厂设置为wsdl Document Url。Set In Service被设定到port Interface 属性内类似远程接口,需要在javax.rmi.Remote里派生。Set In服务的限定名字(QName)和它的端口由后面3个属性来建立。构造服务的QName需要namespace Uri和 service Name 属性一起使用,同时联合port Name属性一起构造一个端口QName。可通过查考WSDL定义中关于Set In服务的内容来设置这3个字段的值。静默情况下,javax.xml.rpc.Service Factory 为Jax Rpc Port Proxy Factory Bean 的服务工厂。一旦这种方法在 Spring 配置文件中配置好Set In 服务,便可直接从应用上下文中取得,或将它作为一个协作者植入到另一个 Bean属性内。
结束语
本文通过以服装生产业为例对RFID的应用建立了一些具体的实施建议与模型,并选择了一种新的算法解决标签识别过程中的冲突问题,以仿真与实例验证了可行性。数据采集是应用RFID技术的重点问题,本文给出了一般应用模型希望可以给企业提供参考。(作者单位:湖南工业大学)
参考文献:
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[2] 李建东信息网络理论基础[M].西安:西安电子科技大学出版社,2001:65-90
摘要:文章基于物联网的特征、技术思想及其与新兴产业的关系,重点研究了实现物联网产业化应用的关键――泛在无线技术,主要包括末梢感知层、网络融合层、无线资源管理以及对数据进行综合处理的信息处理等关键技术。文章指出物联网的本质是利用“泛在网络”实现“泛在服务”,是一种更加广泛深远的未来网络应用形态。物联网正催生一场战略性新兴产业革命,将带来千载难逢的机遇,全面推动社会的经济振兴和社会进步。
关键词: 物联网;泛在网;后互联网;异构网络融合;云计算
Abstract: This paper discusses one of the key aspects of industrial IoT: ubiquitous wireless technology. Ubiquitous wireless technology includes peripheral perception layer, network convergence layer, radio resource management, and information processing for integrated data. In this paper, we suggest that the essence of IoT is to achieve ubiquitous services through a ubiquitous network, which is a far-reaching network. We also suggest that IoT will create opportunities and promote economic revitalization and social progress.
Key words: Internet of things; ubiquitous networks; post internet; heterogeneous network convergence; cloud computing
1 物联网的技术思想
物联网作为全球战略性新兴产业已经受到国家和社会的高度重视。物联网的应用标志着互联网的发展已经开始进入一个新的历史阶段,而基于互联网的产业化应用和智慧化服务将成为下一代互联网的重要时代特征。物联网将充分发挥新一代信息通信技术的发展优势,与传统产业服务深度融合,促进传统产业的革命性转型,研究满足国家产业发展需求的信息化解决方案,推动信息服务产业的发展与建设,实现战略信息服务产业的智慧化;将形成以新兴信息服务业为龙头,网络运营业为支撑,网络设备制造业为补充的完善的产业结构。
物联网的技术思想可以定义为利用“泛在网络”实现“泛在服务”,是一种更加广泛深远的未来网络应用形态;其原意是用网络形式将世界上的物体都连接在一起,使世界万物都可以主动上网。它的基本方式是将射频识别设备(RFID)、传感设备、全球定位系统或其他信息获取方式等各种创新的传感科技嵌入到世界的各种物体、设施和环境中;把信息处理能力和智能技术通过互联网注入到世界的每一个物体里面,令物质世界被极大程度的数据化,并赋予生命;物联网希望世界万物能够智慧化地上网,使物体会“说话”、会“思考”、会“行动”。
物联网的本质就是借助于网络智慧化的实现,把各种事物以信息化的方式通过网络表现出来;物品能够利用RFID等传感技术彼此进行智慧“交流”,而无需人的干预;通过互联网实现物品的自动识别和信息的互联与共享。
物联网最为明显的特征是物物相连,而无需人为干预,从而极大程度地提升效率,同时降低人工带来的不稳定性。因此,物联网在行业应用中将发挥无穷的潜力。比如,将感应器嵌入和装备到电网、铁路、桥梁、隧道、公路、建筑、供水系统、大坝、油气管道等各种物体中,然后将“物联网”与现有的互联网整合起来,实现人类社会与物理系统的整合。
在一个网络物理平台上提供多种业务,这才是多域资源和服务融合的真正内涵。真正的多域融合以后,将会提供一个统一的网络平台,所有的业务就都可以在这个网络平台上实现,当然,接入方式是多种多样的,但整个网络将会是一个统一、融合的网。融合后的网络,将能够为用户的使用带来极大的方便。
物联网是一个多设备、多网络、多应用、互联互通、互相融合的一个大网,相关的接口、通信协议等都需要有一个统一标准来指导。而目前,各地的物联网都各有自己的标准。标准很多,又缺乏权威性,这就导致不同的物联网项目难以互通,成为一个个“孤岛”。仅仅RFID在全球就有几十个标准化组织出台了250个标准,而全球两万多种传感器的标准化现状可想而知。因此统一的标准对物联网产业化发展显得至关重要。不仅可以让各地正开展的示范应用的成功案例在其他地区进行有效复制,推而广之,并且能让一个个信息“孤岛”有效融合,整合资源链,在一定程度上避免重复建设带来的资源耗费从而提高效率。
广泛的物联网应用需求必将积极推进物联网标准体系的构建,建立跨行业、跨领域的物联网标准化协作机制,鼓励和支持企业积极参与国际标准化工作,推动中国具有自主知识产权的技术成为国际标准。国家将围绕物联网关键技术和产业,开展技术攻关和产业化推进工程,着力突破传感器网、物联网关键技术,加快通信网、传感网络以及物联网的结合,推动形成完整产业链和自主发展的规模产业化能力,提升整体产业层级和在国际分工体系的位置,推动形成具有国际竞争力的物联网制造和运营产业体系。国家将大力支持自主知识产权的创造和应用,鼓励企业建立专利联盟,加大对物联网知识产权保护和管理。
物联网的技术思想正在催生一场战略性新兴产业革命[1-3],物联网时代的到来将给我们带来千载难逢的机遇。
物联网产业发展的核心价值是传促使传统产业在这场新兴产业革命的新一轮竞争中占领制高点,抢占先机,掌握主动权,引领世界信息化的发展与建设,全面推动社会的经济振兴和社会进步。
2 泛在无线技术是实现物
联网产业化应用的关键
物联网可以理解为是泛在网的应用形式[4],而不是传统意义上的网络概念。
泛在网是在异构网络融合和频谱资源共享基础上实现无所不在的网络覆盖,是一种基于个人和社会的需求。
泛在网利用现有的和新的网络技术,实现人与人、人与物、物与物之间无所不在并且按需进行的信息获取、传递、存储、认知、决策、使用等综合服务的网络体系[5]。
泛在无线技术是泛在网在连接物质世界过程中实现末梢效应和边缘价值的核心技术,也是促进物联网产业化应用的关键。
泛在网通过泛在无线技术完成与物质世界的连接,并且实现环境感知、内容感知以及智慧性,为个人和社会提供泛在的、无所不含的信息服务和应用。泛在网具有比物联网更广泛的内涵。
作为泛在无线技术重要组成部分的传感网可以看作是物联网的一种末梢网络和感知延伸网。传感网是多个由传感器、数据处理单元和通信单元组成的节点,通过自组织方式构成范围受限的无线局域网络。传感网为物联网提供事物的连接和信息的感知。
目前,与物联网紧密相关的无线通信技术已渗透到社会各领域,成为很多行业的支撑,并形成新的经济增长点。随着无线通信网络发展所呈现出的高速化、宽带化、异构化、泛在化趋势,由于泛在网络实现的关键就在于泛在无线技术,泛在无线通信成为近年来无线通信领域关注的热点之一。
作为泛在无线通信的一个重要应用,无所不在的“物联网”通信时代即将来临,从长远来看,物联网的产业化应用有望成为后互联网时代经济增长的引擎。
通信网络正在朝着泛在网络发展,而泛在无线接入是泛在网络和物联网的核心和关键技术。泛在网络能够随时随地提供网络服务,泛在网络中用户通过智能终端可以从网络上获得除传统的话音、短信、视频业务外的各种各样的服务。泛在网络是一个无处不在的网络,人们可以在任意时间任意地点接入网络。泛在网络帮助人类实现在任何时间、任何地点,任何人、任何物都能顺畅地通信。通信对象可以是机器对机器、机器对人、人对机器和人对人。随着国民经济的发展和社会信息化水平的日益提高,泛在网络已经成为国内外政府、学术界、运营商、社会团体、设备厂商关注的重要话题。
3 泛在无线通信技术研究
进展
在物联网产业发展的过程中,关于泛在无线通信技术的研究进展已经在业界引起了广泛的关注,所涉及的关键无线技术主要包括:末梢感知层的关键技术、网络融合层的关键技术、无线资源管理的关键技术以及对数据进行综合处理的信息处理等关键技术。
3.1 末梢感知层
末梢感知层的关键技术主要涉及数据的感知、采集和传输技术,其中无线技术主要集中在数据传输部分。物联网的末梢网络主要是以无线传感器为代表的大规模自组织网络结构。传感器网络内部署了海量的多种类型传感器,每个传感器都是一个信息源,不同类别的传感器对不同的环境和信息进行感知并捕获数据。传感器按一定周期采集不同类型的数据,所采集的信息内容和信息格式也不同。数据采集需要采用短距离低功率的无线通信技术,之后要将数据传输到控制中心或者处理平台,经过处理后,由应用平台控制实现不同的系统应用。因为本文主要探讨物联网与无线技术,因此,以下着重说明短距离无线通信技术和无线传感器网络。
3.1.1 短距离无线通信技术
鉴于物联网的无线连通方式有部署灵活、移动性、渗透性强等特点,近年来,世界众多站在技术前沿的国家和企业在制订标准、研究新技术和应用解决方案方面纷纷予以关注,以期掌握市场主动。国家近期也通过一系列措施支持和鼓励中短距离无线通信、与无线传感技术相关技术的研发和产业化。
短距离无线通信尤其适合物联网的感知延伸层的组网和应用,尤其以无线个域网(WPAN)为主的无线通信网络为主要内容。目前,主流的微功率短距离的无线通信技术如WLAN、UWB、RFID[6]、Bluetooth、Zigbee、60 GHz毫米波的WPAN等,其中大部分技术的工作频率都集中在了2.3~2.4 GHz频段上。2.4 GHz频段无线系统主要有Bluetooth、Wi-Fi、Wireless USB、Zigbee以及无绳电话和微波炉等系统与设备。如此密集的系统分布,必然造成该频段的资源紧缺,频谱日益拥挤,电磁兼容问题日益凸现。
蓝牙(Bluetooth)技术[7-8]是一种适用于短距离无线数据与语音通信的开放性全球规范。目前,蓝牙技术已经经历了艰难的酝酿阶段,进入了全面起飞阶段。蓝牙越来越多地嵌入到中高档产品中,如PDA、移动电话、无绳电话、台式计算机、笔记本计算机、MP3播放机、数字相机和便携式上网设备等,并从移动信息电器逐步拓展到汽车、工业控制、医疗设备等新的领域。
Wi-Fi[9-10]是一种可以将个人电脑、手持设备(如PDA、手机)等终端以无线方式互相连接的技术。其技术标准采用IEEE 802.11b标准。Wi-Fi可以帮助用户访问电子邮件、Web和流式媒体。它为用户提供了无线的宽带互联网访问。同时,它也是在家里、办公室或在旅途中上网的快速、便捷的途径。在物联网应用中,Wi-Fi将作为无线和有线相连接、短距离与长距离通信相衔接的桥梁,发挥更大的作用。
Zigbee[11]使用IEEE 802.15.4标准作为媒体访问控制(MAC)和物理(PHY)层规范,并在此基础上定义了应用层(APL)、网络层以及用户应用框架。
Zigbee之所以能在自动控制领域得到广泛应用,是由于它自身具备的多种优点,包括低功耗、低成本、低速率、近距离、短时延、高容量、高安全、免执照频段。
总之,除了底层的传感器技术、海量的IPv4/IPv6地址资源、自动控制、智能嵌入等配套技术之外,实现真正的无所不在的、大规模的物与物联网,更为重要的是在传输层实现统一协作的通信协议基础,而这其中,各种无线电通信技术,将起到特别关键作用。
WPAN、WLAN、NGBWA等无线通信技术,以及基于这些无线技术相结合的融合应用将是物联网产业链中,最为重要的组成部分。
3.1.2 无线传感器网络
无线传感器网络[12-13]将以其网络规模大、自组织性强、网络拓扑动态变化强、以数据为中心等优势成为物联网不可或缺的主要部分。
ITU架构中泛在传感器网络、基础骨干网络和泛在传感器接入网络是物联网网络架构中可能采用无线传输技术的部分,也是物联网频谱需求的主要来源。
传感器网络基础骨干网络以传统的公共移动通信网络和数字集群网络为代表,泛在传感器接入网络则以短距离无线传输技术为代表。
物联网在各个行业(如智能家居、智能安全、动物溯源、智能医院、智能交通、智能物流等)领域应用中,末端设备和设施,包括具备“内在智能”的(如传感器、移动终端、工业系统、楼控系统、家庭智能设施、视频监控系统等)和“外在使能”的(如贴上RFID的各种资产、携带无线终端的个人与车辆甚至“智能尘埃”等)物理界实体,都需要通过各种传感器设备、无线、有线的通信网络实现互联互通,以实现其“智能化物件或动物”的特质,这其中无线传感器网络的应用需求最为强烈。
目前,我们在无线传感器网络方面研发的技术包括:
・无线传感网接入技术,内容包括基于无线传感器网络的多网络融合系统结构和多种无线传感器网络接入技术的比较。
・无线传感网路由技术,内容包括无线传感器网络路由协议设计。
・无线传感网拓扑控制技术,内容包括无线传感器网络功率控制技术和典型的拓扑控制方法。
・无线传感网中数据聚合与管理,内容包括无线传感网数据聚合技术,无线传感网数据管理技术以及无线传感网安全技术。
3.2 无线频谱资源应用与管理策略
我们对物联网应用过程中对无线资源特别是无线频谱资源的需求做了分析。
在末梢网络中,以无线传感器网络的频谱需求为例,无线传感器网络所能提供的无线通信带宽是十分有限的,特别是在2.4 GHz的通信频段上,聚集了蓝牙、Wi-Fi、ZigBee等无线网络,使得该频段的信道变得十分拥挤。
从全局的观点考虑,根据ITU-R M.2078等国际报告[14],4G还需要352~1 152 MHz的频率,这些频谱都是按照4G的用户流量模型为人与人的通信而设计的,并不包括物联网的频谱需求,因此解决物联网的频谱需求的难度远远大于4G。
无线频谱资源紧张可能成为物联网应用的“瓶颈”问题。同时,我们发现,可以通过有效的资源管理机制实现频谱的合理和高效再利用,从而解决频谱资源紧张问题,使资源的供需达到平衡。
无线资源管理可以从国家政策和规划角度得到很好的再配置,我们也对该方面提出了相关的建议。例如对物联网频谱的合理规划与管理、物联网频率划分调整及频率保护政策、参照国际惯例对物联网频谱进行规划、建立物联网的流量模型及常见应用模型、为典型的物联网应用制订频谱标准、借鉴频谱拍卖机制适当实施频谱开放计划等等。
目前,我们主要从技术方面提出了适合于物联网无线资源管理的各种措施,包括:从空时频能复用角度,开发频谱池、频谱聚合、智能天线、软件无线电、多点协作等技术;在授权频段开发D2D直通技术,在非授权频段,开发多种短距离通信技术共存技术等;从系统级角度开发频谱分析、频谱决策、频谱监视、频谱搬移和频谱共享等频谱管理技术;从频谱二次利用角度开发可见光通信、太赫兹通信、白色空间通信以及开发2.5 GHz、3.3~3.4 GHz、3.5 GHz、5 GHz、5.15~5.725 GHz等新频段业务;此外,在无线资源管理方面,着重开发无线技术的电磁兼容和电磁干扰技术,为无线资源的有效复用、多种技术和系统的高效共存提供保障。
3.3 异构网络融合与协同技术
网络的异构性主要体现在以下几个方面:
・不同的无线频段特性导致的频谱资源使用的异构性。
・不同的组网接入技术所使用的空中接口设计及相关协议在实现方式上的差异性和不可兼容性。
・业务的多样化。
・终端的多样化。
不同运营商针对异构网络所实施的相应的运营管理策略不同。
以上几个方面交叉联系,相互影响构成了无线网络的异构性。这种异构性对网络的稳定性、可靠性和高效性带来了挑战,同时给移动性管理、联合无线资源管理、服务质量保证等带来了很大的问题。
网络融合的主要策略可以理解为各种异构网络之间,在基础性网络构建的公共通信平台之上,实现共性的融合与个性的协同。
所谓“融合”是在技术创新和概念创新的基础上对不同系统间共性的整合,具体是指各种异构网络与作为公共通信平台的移动通信网或者下一代网络的融合,从而构成一张无所不在的大网。
所谓“协同”则是在技术创新和概念创新的基础上对不同系统间个性的整合,具体是指大网中的各个接入子网通过彼此之间的协同,实现共存、竞争与协作的关系以满足用于的业务和应用需求。
不同通信网络的融合是为了更好地服务于异构通信网络的协同。协同技术是实现多网互通及无线服务的泛在化、高速化和便捷化的必然选择,也是未来的物联网频谱资源共享亟待解决的问题。
具体来说,异构网络融合的实现分为两个阶段:一是连通阶段,二是融合阶段。
连通阶段指各种网络如传感器网络、RFID网络、局域网、广域网等都能互联互通,感知信息和业务信息传送到网络另一端的应用服务器进行处理以支持应用服务。
融合阶段是指在网络连通层面的网络平台上,分布式部署若干信息处理的功能单元,根据应用需求而在网络中对传递的信息进行收集、融合和处理,从而使基于感知的智能服务实现得更为精确。从该阶段开始,网络将从提供信息交互功能扩展到提供智能信息处理功能乃至支撑服务,并且传统的应用服务器网络架构向可管、可控、可信的集中智慧参与的网络架构演进。因此,异构网络融合不是对现有网络的革命与颠覆,而是对现有网络分阶段的演进、有效地规划异构网络融合的研究与应用。
3.4 海量信息处理技术与云计算
在物联网中,从末梢网络采集了大量的数据,这些数据需要进行处理才能实现各种不同的应用需求。于是,海量信息智能处理与云计算技术应运而生。根据泛在无线网络中数据信息的特点,可以采用诸如数据时间对准技术、集中式数据融合算法及分布式数据融合算法等技术进行数据融合,采用分类、估值、预言、相关性分组或关联规则、聚集、描述和可视化、复杂数据类型(Text、Web、图形图像、视频、音频等)挖掘等进行数据挖掘。
目前,我们针对海量信息处理和云计算方面,建立了相应的实验平台,涵盖网络信息处理等领域的应用,围绕机器翻译、语言信息处理、海量信息存储与搜索、网络内容技术、语义计算、Web挖掘与服务、云计算、网络通信及安全等若干领域的理论技术与应用开展研究。
4 结束语
如今,物联网正越来越多地运用到人们的生活中。全中国的力量都被发动起来迎接物联网时代的到来,作为科研力量之一的学校和科研团队一直努力在物联网研究方面做出有价值的工作,目前,我们研发了智慧校园系统、校园环境控制系统、云计算开发平台,将各种信息与服务孤岛融合成为一个统一的平台,统一了门户,统一了用户的身份,实现了全校资源、服务和用户的融合共享;采用云计算和新一代信息技术使校园服务逐步实现智慧化。将人才培养、科学研究、服务社会融为一体。需要融合、需要创新、需要共享,这是物联网的方向。还有一个是面向服务、面向应用,而云计算就是基础。相信,我们会继续为物联网时代做出更多有意义的成果。
在后互联网时代的国家物联网产业化发展和技术应用策略中应当高度重视泛在无线通信技术的研发,并加快推进与物联网产业化应用的深度融合,以新兴信息服务业为龙头优先发展基于网络的新兴智慧服务产业,以社会发展的服务需求为导向发展物联网。
物联网不仅需要技术革命,它更是牵涉到新兴经济领域各个行业、各个产业的发展,需要多种力量的整合。这就需要国家的新兴经济产业政策和立法上要走在前面,要制订出适合新兴产业革命和发展的政策与法规,保证新兴经济的正常发展。
对于物联网时代的新兴产业和经济发展,必须要有政府的政策支持,必须要有专门人员和专门机构来研究和协调,这样物联网才能真正带动新兴经济的发展而大有作为。
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收稿日期:2012-02-20
作者简介
朱洪波,南京邮电大学副校长、教授、博士生导师,南京邮电大学物联网研究院院长、物联网科技园董事长兼首席科学家,江苏省重点学科“通信与信息系统”博士点学科带头人,江苏省“无线通信”重点实验室主任,教育部“泛在无线通信与传感网技术”重点实验室常务副主任,国际电信联盟无线电通信局(ITU-R)第三研究组(SG3)副主席,中国电子学会学术工作委员会副主任、物联网专家委员会副主任,中国通信学会无线电应用与管理委员会副主任,科技部国家“973”计划信息学科领域专家组成员,国家自然科学基金通信学科评审专家组成员,工信部国家科技重大专项评审专家组成员,研究方向为移动通信与宽带无线技术、泛在无线通信与物联网技术、电波传播与电磁兼容等。
中国铁塔信息通信技术研究院高级业务经理邹勇
在2015中国通信产业大会暨第十届中国通信技术年会上,中国铁塔信息通信技术研究院高级业务经理邹勇表示,2015年底铁塔公司完成“三步走”战略的第二步,即完成对三家电信企业相关存量资产的注入和收购,并同步引入社会资本。2017年将完成第三步,择机上市并实现混合所有制发展。
在大会上,邹勇详细讲述了铁塔公司过去一年来在互联网模式应用、产业标准制定、技术研发以及共建共享等情况。
邹勇介绍,中国铁塔是在政府主导下由三大运营商共同出资建立的,既是新形势下深化电信体制改革、促进通信设施共建共享的重要举措,也是合作共赢的产物。中国铁塔诞生于互联网+时代,在其成立之际,即提出要从“新”开始,大胆突破,不断创新。其中,充分借鉴互联网的管理模式,运用互联网思维创新企业的运营管理成为亮点。
值得首要提到的就是,为实现阳光采购而搭建的“在线商务平台”。中国铁塔运用互联网思维,顺应电子商务潮流,发挥平台经济优势,创新物资采购模式,建设了“在线商务平台”,实现低成本、高效率的公开、公平、公正阳光透明采购,促进产业持续健康发展。
值得注意的是,在促进通信设施共建共享的过程中,铁塔公司发现通信铁塔标准不一,有上千种塔形。故而,铁塔公司力推铁塔标准化,将国内上千种塔形聚焦为角钢塔、三管塔、单管塔、路灯杆塔、景观塔等8类标准化铁塔,降低铁塔厂家的采购、设备维护成本,免费提供给铁塔生产厂家使用,推动生产的规模化。标准化铁塔全部推行标准化设计图纸、有利于提高效率。
关键词:物联网技术;高职计算机;发展;解析
物联网在一定程度上来讲是一个交叉的学科,在内容上涉及较多的内容,包括通信、计算机网络等相应的内容。作为高职院校要想在真正意义上促进自身的发展就应将物联网以及计算机网络技术结合,这样才能更好地迎合实际需求。在传统计算机网络技术专业基础上开设相关的物联网,针对人才培养方案进行调整,这样才能更好地适应地方经济发展的需要,这也是当前需要认真思考的问题。本文将针对物联网技术与高职计算机专业发展进行分析。
1高职物联网技术专业在建设中的背景
进入20世纪以来,互联网技术在一定意义上在全球范围内迅速的发展,在一些行业中发展已经趋近于成熟。互联网技术的成熟为第三次信息技术中革命浪潮的物联网技术自身发展提供了较好的科技平台,进而提高了人们的生活质量。另外,人们生活水平在提高的同时也引发出在现实需求较为强烈,进而促进了物联网的快速发展。对于物联网技术来说在根本上改变了经济增长方式,同时也提高了人们的生活水平。在新的形势下,各国已经深刻的意识到物联网自身的优势,不仅能够为行业带来一定的经济效益,还具有一定的发展潜力,于是纷纷推出相关的政策进而促进物联网行业的发展。在欧盟中提出的物联网规划中,奥巴马提出的“智慧地球”计划等政策。在中国政府中也在大力的倡导可以能够促进可持续发展的观念,总理在具体的发展战略上提出了“感知中国”的战略,并将这个战略写入到相关工作报告中。作为物联网自身来说在行业中的覆盖面较大,能够应用在电信以及交通等领域中,同时还能在家居以及医疗行业中进行运用。在这样形势下,物联网的快速发展在一定程度上引发了对人才的需求,因此,基于这样的情况,大多数高校开始开设相关的专业,进而为物联网行业发展培养更多的专业人才。在高等职业教育中办学的宗旨主要是为了能够使学生拥有一技之长,在一定意义上能够保证学生的就业前景。在当前物联网行业处于一种朝阳产业阶段,在需求量上较大,在就业前景中也较为广阔,因此高职院校物联网应用技术专业建设势在必行。
2物联网含义概述
对于物联网来说在整体是以计算机互联网技术为基础,积极使用射频识别以及传感器技术等,在大体上采用相应的网络协议,进而将相关的物品连接在一起,这样就形成了一个大的物与物连接的网络。在具体网络中,对于物品来说可以实现信息交换,进而实现智能化识别管理。在物联网中涉及技术较多,但是主要包括3个方面的技术,分别是射频识别技术、传感器技术以及网络通信技术等。在具体的射频技术中主要是通过射频信息号进行自动识别相关数据。在传感器技术是用来采集物联网信息技术,最终实现对现实世界感知基础,同时也是物联网服务应用的基础。在一定程度上来讲主要应用于捕获被测对象中的信息,按照相应的规律将一些信息进而转换成有用的信号。在物联网中的传送通道中主要依靠通信技术,在现有网络技术中进行修改,进而适应物联网低移动性的需求,进而实现信息能够进行可靠的传送。
3物联网在课程体系中实际应用
【关键词】电信专业 物联网技术 校企合作 教科研
近几年来,电子与信息技术专业(以下简称电信专业)在市场经济与产业转型升级的大潮中遇到前所未有的冲击,传统的岗位操作工严重饱和,新岗位设置不明朗,招生人数连年滑坡。与此同时,以专业结构与产业结构吻合度为重点的市场调研在全省职业教育界广泛开展,从2011年下半年开始,我们团队进行了大量的行业企业调研、同类学校走访、专家咨询,进行了多次研讨,抓住无锡物联网发展机遇,确立了在电信专业建设中嵌套物联网技术的新思路,着力打造电信专业升级版。同时,人才培养方案、课程体系、教学模式、教学评价、师资建设、校企合作、基地建设等方面也逐步完善,提高了电信专业适应新形势、新技术的能力,更大程度符合区域经济发展和产业结构的调整,使专业焕发出新活力,为电信专业的内涵建设积累了一些实践经验。
一、电信类专业嵌套物联网技术的可行性分析――市场给力
物联网的概念早在1999年就被提出,是在互联网的基础上,利用RFID技术、传感网络(WSN)技术、GPS卫星定位技术、M2M物物数据通信技术等现代信息技术手段,构造一个覆盖世界上万事万物的“Internet of Things”。
电信类专业中涉及的物联网相关技术比较多,尤其是传感器技术和通信技术应用广泛。最近几年,物联网的发展为产业结构调整注入了活力,物联网超过一半的标准采用无锡创造,物联网技术与应用产业成为无锡的一个热点,也必然会成为新一轮社会发展的一个增长点。目前而言,物联网尚处于产业化初期,对于人才的需求体现出高端性,研发和设计人才需求量比较大,但随着近期智能交通、智能环保、智能安防等应用项目不断催生,系统安装、调试、维护等方面的一线技能人才需求量也在逐步增加。所以,电信类专业与物联网技术匹配度还是比较高的,无锡物联网技术的蓬勃发展为电信类专业毕业生提供了一个前所未有的就业机遇。
二、专业建设以校企合作为平台――善借外力
专业建设的传统做法是通过市场调查,先确定人才培养的目标和模式,组织教师研讨构建课程体系,然后购买各种实训设备,最后派教师参加培训学习,开发课题,组织教学。这样一种按部就班的专业建设方式看似有条不紊,但实施起来很难完全对接,由于物联网技术的特殊性,目前各厂家的实验实训平台很难与课程体系完全符合,教师参与的各类培训也很难与要构建的课程完全吻合,教师感到力不从心,甚至无从下手。对于一个新的专业方向来讲,首要任务应该是解决开什么课(教什么)和以什么形式上课(怎么教)的问题。职业教育具有明确的职业价值取向和职业特征,以及较强的职业定向性和针对性。“校企合作,工学结合”是目前我国职业教育改革发展的方向,是实现职业教育人才培养目标的重要途径。探索校企合作共建专业的体制机制已成为专业建设的必由之路。结合几年来的专业实践,我们认为:专业建设应以校企合作为平台,要善借外力,借力使力。
我们成立了包括政府、企业、行业、专业专家在内的专业建设指导委员会。定期组织讨论交流,集聚本专业的专家和高技能人才为专业建设把脉领航,按照企业用人标准设置专业学习内容和课程标准,市场有什么,我们开什么;市场缺什么,我们添什么;市场淘汰了,我们就不学。初步形成了学校与行业、企业、研究机构及社会其他组织共同建设本专业的良好局面。
2011年,我校作为成员单位,加入无锡物联网职教集团,以无锡中电科物联网创新研发中心为理事长单位,江南大学物联网工程学院和美新微纳传感系统有限公司等8家单位为副理事长单位,此举也为校企合作、专业教师培养等建立了很好的平台。2012年物联网职教集团积极发挥在高职人才培养体制改革中所起的重要作用,探索创新校企合作模式,深化工学结合人才培养路径。与企业签订长期合作协议,学生定期到企业进行工学结合顶岗实习:无锡海力士半导体与我校签订长期合作协议,每年为我校提供6万元的建设基金用于“海力士订单班”的学生奖学金和发展基金;无锡红光微电子公司每年接收我校两批电信专业学生下厂顶岗实习。2012年,我校又和无锡泛太科技有限公司合作,校企共建了物联网基础实训室、物联网综合实训室、物联网开发实训室,涵盖智能家居、智慧农业、智能物流、智能交通等物联网领域。双方互派学员,企业提供数据源代码,学校引进技术,开发产品,教学内容贴近市场、贴近生活、贴近实际。
另外,我们积极以亚太经合组织(APEC)实训基地(无锡市公共技能实训基地)为依托,研究校外基地建设的配套问题,研究校内外实训基地的相互补充和相互完善机制,定期组织教师学生去该基地实训,近距离感受物联网技术。
三、专业建设以教科研为突破口――提升内力
教什么、怎么教的大方向问题解决了,如何让各部分内容有题可做、有机组合、有效衔接呢?这就是内涵建设。必须找到专业建设的突破口,只有找到突破口后,专业建设思路才会更加清晰,建设任务才会更加明确,建设过程才会更加快速。苏霍姆林斯基说:“如果你想让教师的劳动成为他们幸福的生活,使一节节课不至于成为教师单调乏味的义务,那么你就把教师们引到从事教育科研的幸福道路上来。”教师群体的专业生活方式,决定着专业高度。
第一是优化人才培养方案。通过物联网产业重点领域及人才需求的现状分析,明确物联网技术工作领域,研究物联网背景下本专业在学习领域与工作领域的关系,研究本专业的核心能力和核心课程。物联网应用技术方向除了学习公共基础课和专业基础课程以外,还要系统学习专门化方向课程:物联网技术导论、传感器原理及应用、单片机技术及应用、EDA技术、RFID原理与应用、物联网通信技术、无线传感网原理及应用等。在人才培养方案的重新构建中,着重注意以下四点:一要“有眼光”,通过市场调研,研究物联网技术与电子技术的衔接点和衔接面,在原有专业基础上科学规划,提高专业对于物联网产业化初期的适应性,提高专业发展对于物联网发展的前瞻性。二要“促就业”,要根据物联网人才培养的要求,研究相应的岗位能力,解析相应岗位的能力与学生核心能力的关系,促进学生就业竞争力的提升。三要“优课程”,人才培养方案是专业建设的文本性资料,其涉及的内涵要求关键体现在课程设置上,因为物联网技术的嵌套,课程改革的力度必将加大,课程的选择和课程内容的选择至关重要。以基础课程、实践课程、主干课程、课程排序四个方面为维度研究电子类专业新的课程体系,研究课程内容、实施时间、课程深度、课程难度的关系,提高课程设置的科学性和管理的有效性。四要“会变通”,目前无锡的制造业市场已处于转型升级的关键时刻,人才培养的规格肯定要顺应市场规律发生变化,在执行这个方案的过程中,一定要确保方案的实时性。
第二是自主开发校本教材。传统的实训设备和教学资料已不能满足现行教学要求,我们针对物联网感知层、传输层、应用层的不同技术特征和相互之间的联系,结合自主要求,努力开发教学讲义。具体说就是由借鉴无锡泛太的产品转向自主开发实验实训项目产品。在整个开发过程中,先科学分析人才培养目标、课程体系,确定实验实训平台的功能需求,同时大力参与企业项目,进行剖析转换,孵化生成,使之适合教学需求。在此基础上组织专家和教师确定实验实训项目的功能、实训项目名称、教学组织形式等具体内容。目前已经在智能交通和智能物流两块全面铺开,这种做法也解决了许多长期困扰职教专业发展的问题,如课程体系与实训平台不吻合、教学脱离实际、兼职教师难聘任等问题。
第三是全员参与课题研究。依托名师工作室的支撑,鼓励全体教师通过专项课题研究解决自身发展的“高原”现象,要求每位教师主持或参与至少一项校级课题,2012―2013年度无锡市教师教科研专项课题“电子与信息技术专业中嵌套物联网技术的实践研究”(课题编号:2012WXJYD6)成功结题,多位教师的论文在各级各类评比中获奖。这些“接地气”的措施不仅让教师们增强了教科研能力,更主要是拓宽了他们的专业知识面,增强了驾驭本专业知识教学的能力,课堂教学有题可做,得心应手。
四、形成合力,充分激发专业活力
专业建设的过程是辛苦的但也是快乐的。通过两三年来的共同努力,市场―学校―企业―教师―学生五位一体,形成了推动专业发展的强大合力,这种在电信专业教学中嵌套物联网技术的专业教学模式逐渐得到了学校、企业、行业和社会的认可,呈现出教学有实际项目、学习有可行目标、实训有配套基地、就业有对接市场的蒸蒸日上的好势头。本专业也因此激发出新的活力,近两年毕业生就业率连创新高,社会效应不断扩大,招生呈现上坡趋势。在2013无锡市职工技能大赛中,我校青年教师参加物联网智能家居项目,获得一等奖。2013年6月,电子与信息技术专业成功创建江苏省中职品牌专业,使我们的专业建设上了一个新的台阶。在当前中高职并存的局面下,我们也在研究不同层次类似专业建设之间的衔接和沟通问题,明确了通过合适的内容与方式来进行衔接与沟通,科学定位,合理配置项目资源。今年除了原定计划外,又和无锡城市学院确定举办“3+3”的中高职衔接的现代职教体系试点项目,我校申报的物联网应用技术专业(专业代码:590129)也被批准为江苏省五年制高等职业教育新增专业。“一分耕耘,一分收获”,我们坚信,电信专业建设的道路必定会越走越宽广。■
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《科学资讯》2012年第19期《电子与信息技术专业“三段式”校企联动人才培养模式》一文指出:“三段式”校企联动人才培养模式通过三大阶段、四个步骤来完成。