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物联网工程的应用范文1
关键词:信息工程安全监理;物联网技术;应用;安全;技术问题
近年来在互联网快速发展下,有效的带动了物联网技术的发展,将物联网技术在信息工程安全监理中进行应用,其通过构建一个有效的信息工程安全监理架构,及时发现信息工程中存在的安全隐患,确保信息工程的顺利进行。在物联网技术应用过程中还存在着安全问题,因此将其在信息工程安全监理中进行应用时,还需要解决这些问题,从而有效的保证信息的安全性。
1物联网技术在信息工程安全监理的应用
1.1物联网技术的实际应用
在信息工程安全监理系统中,物联网发挥着非常重要的作用,其作为系统的核心所在,主要是依托于网络平台,利用统一的物品编码手段、射频识别处理技术和无线通信手段等,可以对广阔范畴内的各类单件产品进行追溯和跟踪。将其在信息工程安全监理中进行应用时,主要是通过对各处应用设施器具设置EPC标志,并采用无线射频手段,实现对工程各个阶段的信息在网络系统中进行传输,监理人员依据EPC标签即能够获取到产品各阶段包含的信息,从而对生产流程中的不安全因素进行判断。即这其中通过利用射频识别技术来全面采集有用的信息数据,并对其进行分析和汇总,运用移动计算手段来数据库系统来实现对信息工程安全进行监管。近年来物联网技术在多个领域进行广泛应用,但在具体应有过程中安全性一直是人们关注的重点。在传统的安全监理系统中由于物联网的某些系统无法直接引入相关信息,因此信息加密方法得以产生。在具体提升信息安全监理过程中,设置密钥管理时要做好节点设备和规划工作,实现对无线感知网络系统的综合应用,构建密钥箱,形成密钥环,应用专用的密钥来解锁每一个节点,从而更好的体现出信息和安全性。
1.2数据融合
数据融合作为物联网系统中一个重要的科学模式,而且在实际应用过程中具有较强的感知及交互能力。当节点受到破坏时,则会造成融合节点无法对正常信息及恶意数据进行分辨,因此在物联网数据融合过程中需要对信息安全应用问题进行分析,并制定具体的融合管理办法,加强对数据信息的验证,这样即使节点受到破坏,用户也能够分辨出正常信息和恶意信息。同时还要进一步对物联网信息存储机制进行完善,这样就可以通过可信定位,从而使节点能够获取到正确的位置信息,提高物联网感知信息的安全水平,全面提升信息工程安全监理质量。
1.3路由定位协议设置
由于在节点位置存在许多具有较强隐私性的信息,因此需要有效的提升其安全性能,因此在物联网系统中需要应用到科学的安全机制,实现对信息的全面监测和保护,并对重要的信息和数据进行及时处理和分析。这就需要在实际工作中要应用到路由定位协议,从而使节点能够准确对信息的真实位置进行确定,并降低由此而产生的不利影响。而且通过设置路由定位协议,能够使信息交互和感知更具高效性,全面提升信息工程的可靠性,并构筑出一个稳定的系统环境,进一步促进系统的完善。
2物联网技术在信息工程安全监理中应用的技术问题
2.1信息加密技术
在信息工程安全监理物联网系统中,由于网络和节点数量有限,如果单纯的采用普通的安全监理方法则会存在数据无法引入物联网系统的现象,因此在实际处理中,通常会采用信息加密、安全路由协议、数据融合和管理存取等手段,进一步优化信息工程安全监理物联网技术水平。在具体应用信息加密技术过程中,要对密匙进行有效保管,并对全局方案进行预制,并设计多元化的密匙管理措施。通常情况下会采用预分布工作方案,密匙箱在脱机的环境下生成,而且各个节点随机分配到密匙环。通过合理规划,使每一个节点都与相应的密匙对应,从而形成的一个安全通道。另外,还需要将安全路由协议设置在无线感知网络及物联网系统中,这样当网络攻击并设置了恶意节点,可以利用冗余路由网络协议的方式来应对恶意节点攻击,以此来全面提升物联网系统的安全性和可靠性。
2.2数据融合技术
数据融合技术是物联网系统感知信息和交互信息的一种科学模式,如果有节点受到病毒的俘获,便会生成一些节点令到系统不能够正确的辨别信息是正常的还是带有恶意攻击性的,特别是对融合节点的攻击性更大,它不但会对下游节点数据产生破坏性,还会对传输到汇聚节点的数据信息产生不良的影响作用。因此,在信息工程安全监理物联网技术应用过程中,需要有效的对数据融合技术进行掌握,在数据融合过程中要对信息的安全应用情况进行全面衡量,并采用随机抽样并对相互之间的信息进行验证处理,从而有效的提升用户在节点上的捕获水平,对萍聚在节点信息的可靠性和安全性进行辨别。
2.3采用定位协议技术做好信息储存管理
如果一些节点内出现了隐私内容的暴露,监测目标的可靠安全性将会受到不良的影响,所以在设计构造物联网系统的时候要采用合理保护机制,做好信息储存管理、优化全面管控的处理。一般采用的是具体的定位协议技术,保证信息节点能够精准的获取到实际的位置信息,避免由于定位不准确而产生的不良影响,从而确保物联网系统交互能力和感知数据信息的整体安全性,促使系统环境的全面优化。因此,必须充分考虑物联网融合过程中的信息安全,要求融合节点须具有分辨数据有效性的机制和措施。
结束语
在信息工程安全监理工作中,物联网技术的应用可以有效的提高安全监理工作的效率,实现以信息工程具体实施进程的全面掌握,实时对整体工程质量进行监测,及时发现信息工程实施过程中存在的安全隐患,从而为信息工程的顺利开展奠定良好的基础。因此在实际物联网技术应用过程中,需要针对其具体应用进行分析,并对信息工程安全监理中物联网技术的安全问题进行深入分析,以便于能够制定出科学、高效的应对策略,全面提高信息工程安全监理的质量,确保物联网系统具有较好的可靠性和安全性。
参考文献
[1]朱东华.技术监测在技术创新项目管理中的应用研究[J].科学与科学技术管理,2010(3):45.
[2]邓超.信息系统工程监理实施模型和技术标准[J].信息技术与标准化,2011(10):22.
物联网工程的应用范文2
根据国家发展改革委《国家电子政务工程建设项目管理暂行办法》[5]和国家发展改革委、国家档案局联合的《国家电子政务工程建设项目档案管理暂行办法》[6]的规定和要求,在国家档案局、国家质检总局办公厅以及工程、技术专家的指导下,“金质工程”(一期)项目完成了档案管理制度建设、档案收集整理、档案分类、档案验收准备等一系列工作,并针对项目实施过程中专家提出的改进意见和建议,档案管理组加强文档的收集整理,对文档的归类、立卷进行了调整和完善,最终完成“金质工程”(一期)档案管理工作。
为了能够合理有效的收集与管理档案,我们根据金质工程的特点,并结合以往工程经验,对“金质工程”一期档案整理工作进行了细致梳理,最终形成档案整理工作的模板。
根据ABC分类法在监理管理档案中的应用[7],我们对金质工程做出了总结。“金质工程”项目档案是在工程建设全过程中形成的,具有保存价值的各种形式和载体的历史记录。项目档案是项目设计、实施、竣工验收、运行维护、升级改造等工作的重要依据。在“金质工程”(一期)项目的建设过程中,总局和“金质工程”建设办公室高度重视档案管理工作,深刻认识到档案管理工作对于整个项目建设工作的重要性,安排专职人员负责档案管理工作,建立了档案管理工作制度和办法,及时组织进行档案资料的收集和整理,强化档案的工作流程管理,并邀请国家档案局的有关专家对项目的档案管理工作给予指导。通过强化项目档案管理工作,提高了“金质工程”(一期)建设项目的工程管理水平,也有利于指导“金质工程”后续项目建设工作。以下是我们所参照的国家标准:
技术文档代码采用四层结构,每层之间用“-”分割。
1)第一层,四位数字代码,表示“金质工程”的工程、项目或子项目的编号,以下简称项目编号;
2)第二层:三到五位数字代码,表示工程、项目或子项目下不同类型的文档,简称文档类型号;
3)第三层:二位数字字母代码,表示同一类型文档的流水号,以下简称流水号;流水号从“01”编起,数字不够时使用字母代码;即使用完“99”后,可继续使用“A0”、“A1”等。对于某些不可能周期性产生的文档,这两位保持为“00”。
4)第四层:字母“V”加两位数字,表示文档的版本号,两位数字之间用“.”分割,以下简称文档版本号。
文档代码的总体结构如图4所示:图4
示例1:“5100-501-00-V1.2”表示全国执法打假快速反应系统项目第1.2版的项目总体设计,其中:
——5100表示全国执法打假快速反应系统项目
——501表示项目总体设计
——00表示流水号,由于一个项目只有一个项目总体设计,因此其流水号固定为00
——V1.2表示该项目总体设计目前版本控制号是1.2,即大版本号是1,小版本号是2。
示例2:“1000-521-05-V1.0”表示“金质工程”整体的阶段性进展情况报告,其中:
——1000表示“金质工程”一期
——521表示阶段性进展情况报告
——05表示第5个阶段性进展情况报告(由于一个项目肯定会存在多个阶段性进展情况报告,因此使用流水号分别表示。)
——V1.0表示该文档目前版本控制号是1.0。
物联网档案管理
按照《电子文件归档与管理规范(GB/T 18894-2002)》的要求,档案管理组对缺少电子文件的纸质文件进行扫描,进一步进行电子文件档案的收集、整理工作,并通过选用北大方正的档案管理软件进行项目文档的全部电子化管理。“金质工程”建设办公室通过实行项目文档的电子化管理,开发了档案信息资源,提高档案管理水平,从而更好的为工程建设与管理服务。
“金质工程”档案管理系统的界面,如图2所示:
“金质工程”(一期)建设项目档案实施阶段文件按标准建设、应用系统建设、软硬件平台建设、内外网改造项目建设、总集成项目等进行划分;各分项目档案包括需求文件、设计文件、实施文件、验收文件和运行维护文件等。
物联网工程的应用范文3
传统网络工程专业与物联网专业在知识结构上有很多共性,只要适当补充和调整网络工程专业的课程体系,就能够达到物联网专业人才培养的目标。因此,在计算机网络工程专业中设置物联网方向是切实可行的。近两年,国内申请增设物联网相关专业的高校数量众多,但他们在不同程度上存在着物联网课程体系规划不完善、教材建设计划不完备、师资力量薄弱、实验室配套设备缺乏和实验方案标准有待规范等问题。区别于部分高校现开设的物联网工程专业,学校在计算机网络工程专业开设物联网方向时可以在该专业多年积累的教学资源的基础上,结合本校独特的优势学科制定具有行业物联网应用特色的战略性新兴产业人才培养方案。计算机网络工程专业开设物联网方向的专业目标是要让学生在具备一定的数学和计算机科学理论知识的基础上,系统地掌握计算机网络以及物联网的相关原理和应用技能。笔者认为计算机网络工程专业物联网方向的学生对有关物联网感知层的基本知识和基本技能达到掌握程度即可,重点是要结合各高校的优势学科及地方人才市场需求,让学生在充分掌握计算机网络技术的基础上,强化对物联网应用层关键技术的理论学习和应用实践。
结合高校优势学科培养网络工程专业人才
不同的发展历史、相异的学科建设等因素使得每一所大学都有自己的品牌专业、强势学科以及与其培养目标相配套的软硬件资源的建设与积累。物联网有着非常广泛的应用范围,高校在计算机网络工程专业物联网方向的专业定位上可以结合自身现有的优势学科,参考人才市场的用人需求,改革网络工程专业的课程体系,因地制宜地制定具有本校重点学科特色的培养方案和教学内容。网络工程(物联网)培养模式可以从专业定位、知识结构、创新能力培养和人才培养模式评价体系四个方面进行讨论。其中,专业定位和知识结构将在下一节论述。在复合型工程应用人才的创新能力培养上,需要转变以往的以传授知识为主导的教育模式,注重学生的创新思维和自主学习能力的培养,强化教学实践环节。例如:开设具有行业背景的工程训练课程,开展个性化的创新能力培养研究,提高实验和培训课程的比重,扩展大学生创新实践基地建设[5]等,形成以行业应用为背景的立体化培养模式。完善的评价体系可以实现人才培养模式与质量的跟踪与评价,依据评价结果可以适时地调整教学内容,有利于提高人才的适应性。从行业应用出发,可以分别从学生的综合素质能力培养、学生知识结构优化、工程实践与创新能力培养等方面对研究成果进行评价。计算机网络工程专业物联网方向人才培养模式如图1所示。将传统网络工程专业的课程设置与学校的优势学科的专业知识有机结合,使得毕业生不仅能够从事计算机网络方面的工作,也能直接从事行业背景下的物联网工程领域的工作,增强毕业生的工程实践能力,拓宽其就业范围。以天津科技大学为例,学校建有“食品营养与安全”、“工业发酵微生物”2个教育部重点实验室和1个教育部“食品生物技术工程研究中心”,在食品科学和生物工程等领域的研究与教学处于全国前列。依托天津科技大学的食品、生物等优势学科和应用背景,笔者认为,目前计算机学院的网络工程专业可以以食品安全和生物发酵与菌种保藏控制物联网为应用领域,融合食品学院和生物学院相关专业的教学资源,拓展网络工程专业的培养方向。通过多学科的交叉融合,建设以轻工行业物联网应用为特色的计算机网络工程专业培养体系。
优化网络工程专业培养目标和课程体系
由于物联网技术下的网络工程专业需要融入不同专业学科,所以,在确立了以轻工行业物联网应用为特色的网络工程专业培养目标的基础上,调整教学大纲,对原有专业的课程配置进行科学地增补和取舍。结合学校的优势学科的应用背景,依照网络工程专业物联网方向的培养目标设置相应的课程内容和实践环境,形成特色教育,增强毕业生的就业竞争力。
1.专业培养目标物联网技术下的计算机网络工程专业面向现代信息处理技术,主要培养学生良好的科学素养,使学生毕业后可在轻工行业、信息产业、科研单位从事物联网应用相关技术开发和研究,成为具备行业知识和专业技能的高级应用型人才。培养的学生具备通信技术、网络技术、传感技术的基本理论和应用能力,能进行系统集成及相关技术的开发和应用推广,具有物联网工程实践能力。专业能力培养要求:掌握计算机科学与技术和网络工程等方面的理论和方法,具有扎实的理论基础知识;掌握传感器技术、无线通信网等物联网感知层关键技术的基本知识和基本技能;具备各类网络系统的运维能力和一定的分析、设计和开发能力,拥有较强的软件编程功底;具备从事轻工行业物联网领域的科学研究能力;了解计算机网络及物联网的行业发展动态和技术标准,掌握文献检索、资料查询的基本方法,熟悉利用Internet获取信息的手段,具有获取信息的能力。
2.主干课程网络工程专业物联网方向的课程设置以专业培养目标为向导,注重学生动手能力和创新思维的提高。学生可以通过对计算机网络及物联网的基本理论和基本知识的学习,掌握网络分析和设计的基本方法,掌握物联网应用的基本技能。物联网中的感知层主要用来感知和采集现实世界中的信息,网络工程专业物联网方向的课程设置可以在现有计算机物理层的相关课程基础上,融合通信原理、传感器技术基础和射频技术与无线通信等课程,提高学生在物联网感知层理论知识的理解。对于物联网网络层方面,传统的网络工程专业已包含该领域涉及的大部分知识,需要增加无线传感网络和无线自组网理论课程,强化学生对物联网网络层的理解。物联网应用层的主要作用是依据各行业的实际需求开发信息管理平台,并根据行业应用的特点集成相应的内容服务[6]。结合应用层的特点,各院校可结合自身优势学科增设具有行业特色的物联网信息处理技术、无线自组网应用和物联网应用程序设计等课程。有关物联网安全技术的课程,不仅涉及物联网的三个层次,也关系到嵌入式知识的相关课程。网络工程专业物联网方向的课程体系结构如图2所示。综合考虑现有网络工程专业的课程设置,计算机网络工程专业物联网方向的专业课程主要有:离散数学、数据结构、计算机组成原理、操作系统、计算机网络、数据库原理、物联网技术概论、物联网应用程序设计、无线传感网络、嵌入式系统概论、嵌入式操作系统、网络系统集成、网络程序设计、网络管理、射频技术与无线通信、物联网安全技术、无线自组网理论及应用、物联网信息处理技术等。
3.主要专业实验专业实验的设置将使得学生具有一个计算机网络技术和物联网技术学习、开发与实验的综合平台,有利于提高学生的创新能力和实际动手能力,便于学生熟悉和掌握网络工程与物联网的原理和实际应用。网络工程(物联网)专业的实践环节可以从毕业实习、计算机基础练习、课程设计、生产实习和毕业设计(论文)五个方面进行。专业实验主要包括:C语言课程设计、面向对象课程设计、数据结构课程设计、无线传感器网络课程设计、网络系统集成课程设计和物联网综合应用课程设计等。
物联网工程的应用范文4
关键词:物联网工程 课程体系建设 技术体系结构 知识体系结构
中图分类号:G642.0 文献标识码:A DOI:10.3969/j.issn.1672-8181.2013.17.098
2005年11月17日,国际电信联盟正式提出了“物联网”(Internet of Things,IoT)概念[1]。“物联网”颠覆了人类之前将物理基础设施和IT基础设施截然分开的传统思维,将具有自我标识、感知和智能的各种物理实体基于通信技术连接在一起,并使政府管理、生产制造、社会管理以及个人生活等实现互联互通,被称为继计算机、互联网之后,世界信息产业的第三次浪潮。考虑到物联网技术对社会发展的重要影响,世界各科技强国都将物联网放在未来发展战略中的重要位置。我国“十二五”规划中也将物联网作为战略性新兴产业予以重点关注和推进。
为满足国家战略性新兴产业对高素质人才的迫切需求,自2010年我国教育部首次批准30余所高校设立“物联网工程”本科专业以来,发展至今全国共有100多所高校获批开设“物联网工程”本科专业,并开始陆续招生。目前,“物联网工程”专业在我国各高校的开设处于刚刚起步的阶段,有关“物联网工程”专业的知识体系、课程体系、工程实践、师资建设和人才培养等方面都还是一片空白。一些高校在“物联网工程”专业的建设上也存在着专业定位不明确、学科知识体系认识模糊、专业特色不突出、实践教学体系缺乏层次性和系统性等问题。如何依据物联网技术的发展规律和特征,建立科学的专业人才培养体系,并使之能够快速适应战略性新兴产业的发展对人才培养的需要,是近期教学研究任务中一个重要的课题。本文通过分析物联网工程专业的知识体系及核心知识领域,力求归纳物联网工程专业建设的专业共性基础,提出构建物联网工程专业课程体系的主体思路,以期为兄弟高校物联网相关专业课程规划抛砖引玉。
1 物联网体系结构
物联网涉及的关键技术很多,包括自动控制、通信、计算机、电子、测控等不同领域,是跨学科综合应用的典型代表。理解物联网的体系结构是搞清楚物联网知识体系的基础,也是建设物联网工程专业的基础。
物联网作为一种形式多样的聚合性复杂系统,涉及了信息技术的每一个层面。目前世界上还没有形成统一的物联网规范和标准。从物联网工程教学角度分析,本文更倾向于采取物联网四层结构模型[2]。如图1所示,物联网的体系结构自下而上依次包括感知控制层、信息传输层、服务支撑层和应用服务层四部分,此外还有物联网的安全隐私保护以及网络管理两大方面。
1.1 感知控制层
感知控制层包括数据采集子层、短距离通信技术和协同信息处理子层。数据采集子层通过各种传感器实现对物理对象的感知和数据获取,其中涉及传感器、射频识别(RFID)、多媒体信息采集、二维码和实时定位等技术。短距离通信技术和协同信息处理子层将采集到的数据在局部范围内进行协同处理,并通过具有自组织能力的短距离传感网接入广域承载网络。在有些应用中还需要通过执行器或其他智能终端对感知结果做出响应,实现智能控制。
1.2 信息传输层
信息传输层将来自感知控制层的各类信息通过基础承载网络传输给上层,并提供透明的数据传输能力。其中,基础承载网主要包括移动通信网、互联网、卫星网、广电网、行业专网及形成的融合网等。
1.3 服务支撑层
在高性能计算和海量存储技术的支持下,服务支撑层对网络获取的大量不确定信息进行重组、清洗、融合等处理,整合为相对准确的结论,并为上层行业应用提供智能的支撑平台。本层的主要特点是智慧处理,运用概率论、机器学习、数据挖掘、模式识别等理论,对多点网元感知信息高效综合,从而使物联网能够提供更加多样化、人性化的服务。
1.4 应用服务层
应用服务层主要将物联网技术与行业专业系统相结合,将信息转化为内容,实现广泛的物物互联的应用解决方案。
简单概括,物联网就是传感网、互联网、智能服务的综合体。与传统的互联网相比,物联网加进了感知控制层以降低互联门槛,实现非智能、弱智能设备的互联,同时这也给数据传输、信息处理、信息服务带来了新的挑战,使网络体系结构变得更加复杂。
2 物联网工程专业知识体系
物联网工程专业是学科交叉度高、理论体系尚未完全成型、市场应用又发展迅速的新兴专业,因此通过知识体系来梳理和指导课程体系的建设是非常必要的。按照一般工程专业划分,物联网工程专业可分为三大知识领域:通识基础类知识领域、综合管理类知识领域和专业技术类知识领域,本文主要讨论物联网工程的专业技术类知识领域所涉及的知识模块、知识单元和知识点。依据物联网技术及产业发展对人才培养的需求,物联网工程知识结构中的专业技术知识部分应能够覆盖物联网整体的结构框架并体现其关键技术,因此对应于物联网的体系结构,物联网工程专业的专业技术类知识领域主要涵盖感知识别、网络构建、智能信息处理和创新应用等四个知识模块[3]。其中,感知识别、网络构建知识模块属于物理基础层次,偏重于硬件技术;智能信息处理、创新应用模块则偏重软件技术。
物联网工程专业知识模块涵盖的知识单元较多,其中感知识别模块主要包括传感与控制技术、短距离无线通讯技术、射频识别技术、阅读器技术和智能终端设备等知识单元,涉及的关键知识点有EPC编码技术、标签技术、RFID技术、传感器技术、无线传感器网络、嵌入式系统应用等;网络构建知识模块主要包括网络结构框架、通信协议、技术标准、信息安全等知识单元,涉及的关键知识点有数据通信网与路由交换技术、无线通信技术、组网技术、网络融合技术、网络管理与安全技术等;智能信息处理模块主要包括云计算系统、人工智能系统、分布智能系统等知识单元,涉及的关键知识点有数据融合技术、数据库技术、云计算技术、智能中间件技术等;创新应用模块主要包括工业物联网、智能电网、智能交通、智能家居、环境监测等知识单元,涉及的关键知识点有物联网应用系统设计、物联网工程规划与设计等。
3 物联网工程专业课程体系
物联网工程专业课程体系的设置需要综合考虑相关学科的交叉融合,尽可能多地覆盖本专业的知识体系,并将相关主干学科的核心课程和专业课程进行通盘考虑。围绕物联网工程专业涉及的学科知识领域和知识点,物联网工程专业课程体系可由通识教育模块、自然科学公共基础模块、专业基础模块、专业必修模块、专业选修模块等五部分构成。
3.1 通识教育模块
通识教育是高等教育的组成部分,它是“非专业、非职业性”的教育, 是关注人的生活、道德、情感和理智和谐发展的教育。通过学习这部分知识可增强学生接触知识的广度与深度,拓展学生视野,培养学生的政治思想素质和职业道德,以使学生兼备人文素养与科学精神,从而把学生培养成为全面发展的人。各高校的通识教育课程通常会贯穿第一至第四学期,主要涉及思想、政治、心理健康、英语、体育、经济与管理等方面。
3.2 自然科学公共基础模块
自然科学公共基础课是高等学校各专业学生共同必修的课程,通过学习这部分知识学生可以掌握作为一名大学生所要学习的源于中学又高于中学的理论性知识,从而为进一步学习专业知识提供方法论的基础支持。作为工科专业,物联网工程专业的自然科学公共基础模块主要包括大学物理、高等数学、复变函数与积分变换、概率论与数理统计、线性代数、计算机文化基础、C/C++语言程序设计基础等课程。
3.3 专业基础模块
专业基础课是高等学校中设置的一种为专业课学习奠定必要基础的课程,是学生掌握专业知识技能必修的重要课程。作为隶属计算机科学与技术一级学科下的工科专业,物联网工程专业的专业基础课主要包括电路分析、工程制图、电子技术、离散数学、C语言程序设计、面向对象程序设计、信号与系统概论、通信原理、数据结构、操作系统、计算机组成原理、微机原理与接口技术、计算机网络、数据库原理、软件工程、物联网工程导论、传感器原理与应用等。
3.4 专业必修模块
物联网工程专业的专业必修课是在专业基础课程之上对物联网的体系框架以及主要原理技术进行深入研究探讨,为进一步学习和发展打下基础。物联网工程专业的专业必修课程主要包括[4]物联网体系结构、无线传感器网络、射频识别技术、Zigbee原理与应用、嵌入式系统原理、数据通信网及交换技术原理、物联网信息安全、大型数据库应用技术、物联网技术与应用等课程。
3.5 专业选修模块
专业选修课程的设置体现了学科发展的专业特点,同时也指明了物联网工程专业学生的职业之路。作为新设专业,物联网工程专业的学生培养走向一直引人注意;作为一门学科,物联网工程专业可以从学科发展角度划分为三个方向:感知与控制方向、传输与网络方向、软件与服务方向;作为一门工程实践,物联网工程又可以从岗位需求角度划分为三种工作:系统综合工程师、产品研发工程师、设计规划工程师。各个学校可以根据本校的学科优势、特色及所处行业背景,构建有自己特色的可选专业课程,并将其融入到核心课程体系中。下面给出按照学科发展的方向设置的专业选修课参考内容。
感知与控制方向主要设置单片机原理及应用、DSP处理器及应用、数字信号处理、计算机控制技术、ARM结构与编程等选修课程;传输与网络方向主要设置下一代互联网技术、短距离无线与移动通信网络、网络融合技术、网络规划与设计、网络管理与安全、网络编程等选修课程;软件与服务方向主要设置云计算与服务计算、模式识别、数据挖掘与融合技术、Web应用开发技术、物联网应用系统设计等选修课程。
在具体设计课程体系时,各高校可根据本校的专业背景和学科优势,充分考虑物联网工程知识体系各领域、各模块、各单元的内容,依照不同的学科方向灵活调整课程开设时间和授课学时,增加或删减具体课程。
4 结束语
物联网工程是一个战略性新兴本科专业,它不是以理论为主导,重点在于工程应用[5],这就决定了其课程体系具有发展变化的动态特性。因此,在制定专业教学计划时,要以时刻服务于社会发展需要为根本依据,紧密结合当前物联网新技术及行业应用的时代需求,依托学校自身的学科优势和行业背景,设计出与时俱进的、科学合理的、可持续发展的专业课程体系,只有这样才能为国家战略性新兴产业发展所需高素质专门人才的培养做出更多贡献。
参考文献:
[1]ITU Internet report 2005:The Internet of Things[DB/OL]. http://itu.int/[dms_pub/itu-s/opb/pol/S-POL-IR.IT-2005-]SU
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[2]崔莉,刘强,李栋.物联网系统及核心设备[J].中国计算机学会通讯,2010,6(4):18-22.
[3]胡忠望.物联网工程新专业课程体系的设计[J].中国电力教育,2010,(22):109-110.
[4]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.
[5]马忠梅,孙娟,李奇.物联网工程专业课程体系与实践探讨[J].单片机与嵌入式系统应用,2011,(10):1-4.
作者简介:姜颖(1971-),女,硕士,河北廊坊人,讲师,研究方向为网络技术与信息安全、图像处理,河北工业大学廊坊分校,河北廊坊 065000
物联网工程的应用范文5
物联网作为继计算机、互联网之后,世界信息化发展的第三次浪潮,已成为国家科技发展战略的重要组成部分,是未来战略性新兴产业的主导力量之一。物联网是指通过信息传感设备(包括射频识别、红外感应、卫星定位、激光扫描和视频监控等),按照约定的协议,把物品与网络连接起来,进行信息交换和通讯,以实现智能化识别、定位、跟踪、监控和管理的一种网络,可以应用在城市应急管理信息的采集、传输、分析和应用等环节,在城市应急管理领域具有良好的发展前景。
北京市委、市政府高度重视物联网产业发展和应用建设,提出要发展物联网产业,优先应用于城市安全运行和应急管理,进一步提升政府管理和服务水平,为此制定了《北京市城市安全运行和应急管理领域物联网应用建设总体方案》,根据应急管理体系和应急指挥技术支撑系统现状,结合数据实时获取、预测预警、智能研判、信息共享、应急联动和辅助决策等需求,提出北京市安全运行和应急管理领域物联网应用“1+1+N”的总体框架,即:一个市应急指挥平台、一个市物联网应用支撑平台、多个由部门和区县建设的物联网应用管理系统和平台,规范物联网应用建设,实现城市日常管理与应急管理的有机结合。其中,北京市应急指挥平台作为全市城市安全运行和应急管理的综合指挥平台,接入城市安全运行和应急管理物联网信息,进行汇总和综合展示,为领导全面掌控城市安全运行和应急管理情况提供服务,为开展科学决策提供辅助支撑;物联网应用支撑平台是北京市应急指挥平台获取各单位物联网信息的总渠道,也是城市安全运行和应急管理部门开展信息共享交换的总枢纽,实现各类物联网信息的规范接入、有效整合,支撑跨部门、跨区域的资源共享;各部门、各区县建设物联网应用管理系统和平台,应用物联网技术,通过各类感知设备,实时获取物联网管理对象的感知信息,进行实时化、精细化、智能化管理。
一、物联网技术在应急管理中的应用
2011年3月,《北京市人民政府办公厅关于印发北京市城市安全运行和应急管理领域物联网应用建设总体方案的通知》(京政办发【2011】14号),正式开始建设城市安全运行和应急管理领域的物联网应用示范工程,包括城市安全运行和应急管理物联网应用辅助决策系统工程、物联网应用支撑平台工程、春节期间烟花爆竹综合管理物联网应用示范工程、“城市生命线”实时监测物联网应用示范工程、安全生产物联网应用示范工程、“政治中心区”综合管理物联网应用示范工程、轨道交通安全防范物联网应用示范工程、极端天气条件下保持道路交通畅通物联网应用示范工程、城市运行保障和应急抢险车辆卫星定位管理物联网应用示范工程、区县和社区综合监管物联网应用示范工程等。
通过上述示范工程建设,完善应急指挥平台,针对应急管理重点领域开展物联网技术应用,进一步提高监测管理水平和应急处置能力,为深化物联网技术应用、创新管理模式奠定基础,实现城市安全运行和应急管理物联网信息的接入、汇总和综合展示,为全面掌控城市安全运行和应急管理情况提供服务,为开展科学决策提供辅助支撑。
北京东方正通科技有限公司是北京市政府参与投资的物联网应急领域高科技企业,在2012年中标承担“北京市城市安全运行和应急管理领域的物联网应用示范工程”的安全生产物联网应用示范工程、轨道交通安全防范物联网应用示范工程。
“安全生产物联网应用示范工程”在高危行业和领域开展示范建设应用,实时监测重大危险源和其他高风险场所、装置的各类实时监测信息,进行综合加工并开展智能分析,建立生产安全事故风险源动态监控系统,提高安全监管部门和相关单位的安全生产日常监管、风险管理、预测预警和应急处置能力,有效降低安全生产事故率。在支撑安全监管业务的同时,通过市物联网应用支撑平台,以系统接入和数据共享的方式接入市应急指挥平台,为市领导和相关单位提供信息服务,并为市领导掌控本市安全生产总体情况提供服务。
具体做法是,在煤矿加装气体浓度、定位、压力等传感器和数字摄像头,实时监控井下环境参数、人员位置和设备运行状态信息,进行窒息、机械伤害和冒顶等事故的预测预警。在金属非金属矿山和尾矿库加装位移、水位等传感器和数字摄像头,实时监控环境状态参数和关键设备工作参数,进行边坡坍塌、透水、冒顶等事故的预测预警。在危险化学品生产企业、加油站和油库等单位内部及周边加装液位、气体浓度和温湿度等传感器和数字摄像头,实时监控危险源状态参数和风险点图像信息,进行爆炸、气体扩散等事故的预测预警。在冶金、建材、食品等重点工业企业重要生产装置及周边加装气体浓度、温度等传感器,监测生产运行参数和环境状态参数,进行爆炸、气体扩散等事故的预测预警。在支撑安全监管业务的同时,通过市物联网应用支撑平台,以系统接入和数据共享的方式接入市应急指挥平台,为市政府和相关单位提供信息服务。
“轨道交通安全防范物联网应用示范工程”重点针对轨道交通运行中的大客流冲击、极端天气和治安防范等事件开展,建设物联网监测系统,接入各类感知信息,开发轨道交通安全保障综合分析系统,及时掌握部分地铁车站的站前广场、主要地下换乘站和重点区域车站的实时信息,加强与地面交通和公众的信息互动,为相关部门及时准确掌握本市轨道交通运行情况提供服务,提高地面交通与轨道交通的协调联动水平,降低大客流冲击造成的影响,增强突发事件的应对能力。并通过市物联网应用支撑平台,以系统接入和数据共享的方式接入市应急指挥平台。
具体做法是,在试点的轨道交通大客流冲击严重的车站、重点换乘通道和换乘站,增设数字摄像头,智能监控人流密度、人流量和人员非法越界等异常行为,并实现智能分析与预测预警功能。在试点站增设核辐射、烟气、温度等传感器,获取烟气、温度、有毒有害气体、核辐射等感知信息,对危险品违法携带等行为进行智能识别和分析,并开发治安防控预警系统。在重点车站安装可变情报板等设备,及时向公众轨道交通运营状况信息。
通过上述示范工程建设,针对应急管理重点领域开展物联网技术应用,完善了应急指挥平台,进一步提高了监测管理水平和应急处置能力,为深化物联网技术应用、创新管理模式奠定了基础。
二、物联网技术在应用示范工程中的特点与创新
在物联网应用示范工程的设计和建设中,充分体现了物联网的技术特点,采用灵活的平台架构,实现海量物联网数据接入能力,实现各类用户数据共享。利用实时数据处理技术,实现监测数据的自动实时采集汇聚,通过前端感知设备和高效的实时数据库,实现各类传感监测数据、视频数据的自动采集、汇聚。借助多种智能化分析工具实现监测数据的多维度分析与动态展现,物联数据的多时态、多维度的动态展现。为应急管理提供全面、准确、及时的数据分析和展现。利用专业分析模型实现预测预警和后果评估,提供以智能化监测预警为核心的预警调度应用,为安全生产监管和轨道交通安全防范提供智能化分析手段。
物联网应用示范工程实现了物联网数据在应急领域的应用创新,将物联网技术与应急管理业务相结合,在监测预警、应急准备、应急管理、事故调查等各个应急管理环节,实现了物联网数据与业务流程关联应用,解决了以前无法解决的问题,为管理部门提供了实时、先进、直观的技术手段。例如,在安全生产管理方面,通过示范工程建设,预警系统可以根据采集气象信息,当预计出现大风、暴雨、雷电天气时,自动向高空作业等特种作业人员发出预警信息,提示停止作业。将来特种作业人员配置定位侦测系统后,可以对特种作业人员的位置和状态进行自动检测,发现仍在作业的人员,向管理部门做出提示。在轨道交通监测管理方面,通过示范工程建设,对地铁的大客流监测从以往人工经验推断,升级到精准判断、智能预警。通过分布在地铁出入口、站台、换乘通道的客流感知设备和视频图像智能分析系统,实现客流密度实时监测,结合专业客流分析模型,可以提前15分钟测算出会出现大客流的车站,并向管理部门做出预警提示。
三、物联网技术前景展望
作为沟通客观物理世界和主观感知世界的载体与桥梁,物联网最大的优势在于,通过广泛分布的传感监测系统,以更直接、更精确的方式对环境信息进行全面监测,进而实现对复杂环境或复杂事件的精确感知。在应急平台中,构建基于物联网的信息采集、分析和预警系统,一方面可以实现对突发灾难性环境(如环境污染、危化品安全、地铁、广场等人群密集区域的火险及地震等灾难事件)的精确监测;另一方面,可利用网络中具有定位和通信模块的多模移动信息采集终端,提供设备和救援人员的实时定位跟踪;结合电子地图,将现场动态信息与应急平台综合数据库和模型库的各类信息融合,依据事件专业分析模型,形成较为完备的事件态势图,对突发性公共安全事件的蔓延方向、蔓延速率、危险区域、发展趋势等进行动态预测,进而为辅助决策提供科学依据。
物联网工程的应用范文6
(1.桂林电子科技大学计算机科学与工程学院,广西桂林541001;2.桂林电子科技大学电子工程与自动化学院,广西桂林541001)
摘要:基于大数据和云计算背景,从物联网智能服务应用的角度建立对物联网工程专业的深入认识,进而确定人才培养目标,对物联网工程专业的课程体系提出建议。
关键词 :物联网;大数据;云计算;课程体系
基金项目:广西高等教育本科教学改革工程项目( 2015JGB209);桂林电子科技大学教育教学改革项目(桂电教[2013]20号、[2015]23号)。
第一作者简介:张敬伟,男,副教授,研究方向为海量数据管理,gtzjw@guet.edu.cn。
1 背景
物联网的雏形是采用射频识别等技术将物与互联网连接形成的网络,进而实现智能化感知识别和管理。2005年,国际电信联盟的《ITU互联网报告2005:物联网》正式提出了物联网,促进了网络的进一步发展,形成了新的信息产业发展浪潮。为了支持国家物联网这一战略性新兴产业发展,2010年教育部批准在本科阶段开设物联网工程专业,致力于为物联网及相关产业培养高素质的工程型人才。
物联网本质上是物物、人物互联的系统,其延伸内涵是借助网络基础设施提供多样化的智能服务。物联网的目标即借助传感、通信等基础核心技术,建立网络基础设施;借助软件系统,提供顶层多样化服务。因此,物联网技术属于“集成创新型”技术,物联网工程专业的人才应该属于“工程应用型”人才。
由于物联网是个宽范畴的概念,具有技术综合性和跨学科特征,因此,不同高校的物联网工程专业建设模式和人才培养目标存在较大差异。例如,南京邮电大学借助其学科和技术优势,较早开设了物联网专业并建立了研究院,从管理学、社会学等多角度对物联网展开研究,致力于新的商业应用探索。杭州电子科技大学以科研和竞赛来锻炼学生学以致用的能力,突出物联网工程人才培养特点。辽宁工业大学、安徽理工大学、长江大学、江南大学等也分别对物联网工程专业的课程体系建设进行了不同的探索。桂林电子科技大学于2011年设立物联网工程专业并招生,也在物联网工程专业的建设方面不断进行探索。
在不同的应用领域,物联网具有不同的表现形态,如车联网、船联网等,这决定了物联网工程是一个庞大的工程,其人才培养也不是单一领域的。现实生活中物联网快速发展的诉求,也要求我们尽可能地借助现有的学科优势来培养综合型的物联网工程人才。
从宏观角度看,物联网的体系结构可分为4层:感知层、网络层、数据管理层和服务层。这个层次结构从某种程度上决定了物联网工程专业人才培养的格局,且很大程度上能够在现有专业布局的基础上进行升华。例如感知层和网络层与通信类和电子类专业有较多交集,而数据管理层和服务层的相关技术则与计算机类专业有较多重叠。正是这种综合性的培养需求,使各高校不断探索求证物联网工程的人才培养模式。
物联网的核心是基于万物互联提供新型智能化服务,其数据管理层和服务层是体现物联网核心价值之所在,这实际上与大数据概念不谋而合。未来,来自物联网的数据将是大数据的主要组成部分和云计算的主要处理对象。从提供服务的角度看,物联网与大数据、云计算紧密相关。在物联网应用域,大数据和云计算可以看作物联网的外延。图1展示了物联网、大数据和云计算三者之间的关系。其中,物联网的核心是实现实体感知和互联,是大数据的主要数据源;大数据研究则侧重知识发现,帮助物联网拓展创新型智能应用,深度挖掘物联网内在价值;云计算则利用其强大的计算平台和充分的存储设施,满足物联网域不同应用的实时需求。三者之间的辨析关系有助于我们明确物联网工程专业人才的培养目标,进而拟定有特色的专业课程体系。
2 面向物联网智能服务的相关课程植入
基于对物联网的宏观认知,其具有两项基本功能:实体感知互联和智能服务。这将引导我们设置合理的课程体系,并根据高校自有的学科优势来优化配置,彰显课程体系特色。桂林电子科技大学的物联网工程专业由计算机科学与工程学院负责建设,鉴于在计算机领域具有丰富的人才培养经验和深厚底蕴,在充分借鉴了第一批物联网专业建设单位的经验后,学院确定了物联网实体感知互联和物联网智能服务平衡发展的模式。该专业的课程设置在兼顾服务感知互联人才培养的基础上,植入了面向数据处理和智能服务的相关课程,充分利用计算机大学科的优势,进一步完善物联网工程的课程体系,以突出自己的专业特色。
面向物联网智能服务的课程主要包含两类:一类是面向数据管理及数据挖掘的课程;一类是面向物联网软件开发的课程。面向数据管理及数据挖掘的课程主要包括:数据库系统原理、物联网数据处理、数据挖掘与知识发现等,主要目标是让学生更好地理解物联网的内涵,提升学生对物联网数据的认识,帮助学生认知并拓展物联网的外延。面向物联网软件开发的课程主要包括数据结构与算法、Web应用开发、QT程序设计及相关实践类课程等,主要目标是帮助学生在掌握物联网体系结构的基础上,培养其开发物联网软件和建立智能应用的能力。这些课程在物联网工程专业人才培养过程中起到了很好的承上启下作用,让学生在具备好的物联网大局观的基础上,更好地拓展物联网的外延。基于自身的学科优势,融入面向物联网智能服务的相关课程,建设有特色的物联网工程专业课程体系,将很好地满足物联网发展的进程中对工程型人才的需求。
3 结语
物联网驱动的实体感知互联和智能服务,正在与大数据和云计算倡导的创新应用产生交集,物联网工程作为一个新专业,需要不断探索实践专业建设和人才培养模式。基于学校在建设物联网工程专业的过程中对物联网本质的认识,我们讨论了大数据和云计算等相关技术驱动物联网工程专业建设的思路,进而提出了物联网工程专业的课程体系建设方案。当然,由于物联网工程专业的跨学科特征以及面对问题域的宽泛性,其发展还存在诸多挑战,专业建设和人才培养模式仍有待时日进行验证,但相信随着物联网产业的不断成熟,基于物联网智能服务的应用将成为物联网人才需求的重点领域。
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