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集成电路产业前景分析范文1
关键词：电气自动化；控制系统；发展前景
一、电气自动化工程控制系统的发展现状
在我国，电气自动化工程控制系统的发展已有几十年的实践，至今也取得了较为突出的成就。但是与发达国家相比，我国的起步仍较晚，电气自动化工程控制技术也并不尖端，特别是随着电气自动化工程控制系统不断发展和电气自动化工程制造业竞争日趋激烈，更加突出了我国电气自动化工程控制技术的现状。可归纳总结为如下四方面内容：
1.信息集成化现状。电气自动化控制系统的信息集成化的发展大致有两个方向：一是管理层次的扩展。该系统需了解企业生产部门的动态，并合理调配各项资金和人力，不但能为管理者的高效管理提供依据，也能降低意外的发生和损害。二是技术的延伸。包括设施研发和机器改良，技术延伸使企业产品更接近市场，符合社会需求，特别是新型微电子处理技术在电气自动化设施中的应用，完成了电气自动化工程控制技术与其所匹配软件的有机结合。
2.DCS系统现状。分散控制系统，即DCS系统，是融合了计算机技术、CRT技术、控制技术和通讯技术的一种新型控制系统。该系统是以微处理机为基础进行微机分散，对生产中的多个回路进行控制，并同时完成集中获取并采集数据，进而实现管理控制的过程。在计算机网络技术发展日新月异的今天，分散控制系统也开始朝着多元化和网络化方向发展，系统型号接入不再单一限制，即可完成数据的综合入网，使之与工程管理系统相连。由于DCS系统采用的是容错设计，当一台电脑出现故障时整个系统运行不受影响。要使电气自动化控制系统稳定性更强，最好采用特定软件和专用计算机。
3.标准语言规范现状。电气自动化控制系统的标准语言规范是Windows NT以及IE电气自动化控制系统发展的，最终目的是通过Windows操作系统来达成人机界面。由于PC系统控制的灵活性和集成电路板的易制作性，如在系统中运用标准的编写语言，则会使其维修和护理更便捷。
4.集中监控方式现状。集中监控在电气自动化控制系统的应用非常广泛，但这并不代表其没有缺点。因为集中监控的系统控制把全部的功能都集中在一个服务器中，因此信息处理速度难以提升，主机空间的限制使其无法完成对全部设备的集中监控，即便实现也会增加造价成本，还会存在可靠性不足、维护难度大等系列问题。
二、电气自动化控制系统发展前景分析
电气自动化控制系统作为工业生产中的关键平台，在市场条件下作用下与IT平台结合度越来越高，并引发了电气自动化发展中的多次革新，笔者在此简要概述电气自动化工程控制系统的未来发展前景：
1.实现一致性。当控制系统实现一致性发展的时候，也就表明其经历具有历史转折意义的深刻发展，它不但能推进自动化制造产品的周期性，而且能确保养护及维修等各个环节都会实现统一。而逐步实现控制系统的一致性，不但是社会环境发展的客观需要，而且也标志着控制系统的发展走向了独立化。
2.实现标准化。随着电力领域技术发展的日新月异，我国电气工程也面临着技术革新。在技术环境不断走向开放化的当下，自动化控制系统在接口方面的标准化进程也在不断推进。标准化的到来，一方面有利于各企业间进行软硬件信息数据的传递共享，另一方面也解决通讯难问题，大大提升了企业间信息通讯交流的效率。
3.趋于专业化。在自动化控制系统的安置和设计环节，业内加大了对专业技术人员的培训重视度，无论从培训力度还是培训规模方面都有了较大的提高，使操作人员的专业素养也水涨船高，技术日益精湛和纯熟，这也就意味着控制系统将步入专业化的方向发展 。在自动化领域专业技能培训与日俱增的今天，控制好系统的操作者应将专业技能的培训当成一项重要任务来抓。专业的培训将大大提高技术操作人员在实践中的 维修、养护技术，对故障的发现、查明和处理速度和质量也会大大提升。
4.趋于安全化。随着改革开放和市场化的不断深入，我国的工业经济也面临新的“转方式、调结构”的洗牌，新型工业化的发展离不开电气自动化技术的成熟发展。近年来，电气自动化在国内工业进程中的优势地位越发明显，安全化也成为其主要特点之一，日后要进一步实现自动化控制系统朝着规范性的安全趋势发展，就必须对电力市场的发展前景做科学的分析，力求市场风险的最低化。
5.须持续创新。当前我国的电气自动化技术进入高速创新的发展新阶段，随着市场技术环境的不断开放，自动化控制系统领域的创新力度史无前例。各大电气工程企业也紧抓发展机遇，提升对创新人才的培养和应用，特别重视该系统的自主研发和科研攻关，一些企业已取得了骄人的成绩。当然，机遇和挑战永远都是并存的，在电气工程企业迎来发展春天的同时，也面临着残酷的市场竞争，要想在市场中分的一杯羹，就必须持续进行技术创新，才能以此为保障不断提升自身的综合竞争力，并为电气工程的快速发展提供技术支撑和智力保障。
6.实现市场产业化。随着电气自动化工程企业持续在集成系统和技术的开发及公关中投入大量的时间和精力，特别是当分工外包协作方式日渐被推广和接受之时，零配件的配套生产也会发生相应的变化，逐步转变成市场化，使各种大型号装备制造技术能有序展开，并在一定程度上催生了装备自主研发的数量。随着市场产业化的不断推进，资源配置也将不断被优化，大大提高生产效率。
三、结语
总而言之，在全球经济一体化日渐深入发展的当下，电气自动化在我国国民经济中的支撑作用越发突出。身为一名电气工程技术人员，我们都应该秉承以身作则、实事求是、务实创新的精神，时刻将提升专业素质放在第一位，力争通过自己的专业知识在我国电气自动化控制系统的未来发展中发一分光，三一分热。
参考文献：
[1]刘慧彦.电气自动化工程控制系统的现状及其发展趋势[J].科技创新与应用.2013（18）.
集成电路产业前景分析范文2
自电子技术一问世，电子技术与机械技术的结合就开始了，只是出现了半导体集成电路，尤其是出现了以微处理器为代表的大规模集成电路以后，“机电一体化”技术之后有了明显进展，引起了人们的广泛注意。
（一）“机电一体化”的发展历程
1.数控机床的问世，写下了“机电一体化”历史的第一页；
2.微电子技术为“机电一体化''带来勃勃生机；
3.可编程序控制器、“电力电子”等的发展为“机电一体化”提供了坚强基础；
4.激光技术、模糊技术、信息技术等新技术使“机电一体化”跃上新台阶。
二“机电一体化”发展趋势
1.光机电一体化。一般的机电一体化系统是由传感系统、能源系统、信息处理系统、机械结构等部件组成的。因此，引进光学技术，实现光学技术的先天优点是能有效地改进机电一体化系统的传感系统、能源（动力）系统和信息处理系统。光机电一体化是机电产品发展的重要趋势。
2.自律分配系统化——柔性化。未来的机电一体化产品，控制和执行系统有足够的“冗余度”，有较强的“柔性”，能较好地应付突发事件，被设计成“自律分配系统”。在自律分配系统中，各个子系统是相互独立工作的，子系统为总系统服务，同时具有本身的“自律性”，可根据不同的环境条件作出不同反应。其特点是子系统可产生本身的信息并附加所给信息，在总的前提下，具体“行动”是可以改变的。这样，既明显地增加了系统的适应能力（柔性），又不因某一子系统的故障而影响整个系统。
3.全息系统化——智能化。今后的机电一体化产品“全息”特征越来越明显，智能化水平越来越高。这主要收益于模糊技术、信息技术（尤其是软件及芯片技术）的发展。除此之外，其系统的层次结构，也变简单的“从上到下”的形势而为复杂的、有较多冗余度的双向联系。
4.“生物一软件”化—仿生物系统化。今后的机电一体化装置对信息的依赖性很大，并且往往在结构上是处于“静态”时不稳定，但在动态（工作）时却是稳定的。这有点类似于活的生物：当控制系统（大脑）停止工作时，生物便“死亡”，而当控制系统（大脑）工作时，生物就很有活力。仿生学研究领域中已发现的一些生物体优良的机构可为机电一体化产品提供新型机体，但如何使这些新型机体具有活的“生命”还有待于深入研究。这一研究领域称为“生物——软件”或“生物系统”，而生物的特点是硬 件（肌体）——软件（大脑）一体，不可分割。看来，机电一体化产品虽然有向生物系统化发展趋，但有一段漫长的道路要走。
5.微型机电化——微型化。目前，利用半导体器件制造过程中的蚀刻技术，在实验室中已制造出亚微米级的机械元件。当将这一成果用于实际产品时，就没有必要区分机械部分和控制器了。届时机械和电子完全可以“融合”，机体、执行机构、传感器、CPU等可集成在一起，体积很小，并组成一种自律元件。这种微型机械学是机电一体化的重要发展方向。
三、典型的机电一体化产品
机电一体化产品分系统（整机）和基础元、部件两大类。典型的机电一体化系统有：数控机床、机器人、汽车电子化产品、智能化仪器仪表、电子排版印刷系统、CAD／CAM系统等。典型的机电一体化元、部件有：电力电子器件及装置、可编程序控制器、模糊控制器、微型电机、传感器、专用集成电路、伺服机构等。这些典型的机电一体化产品的技术现状、发展趋势、市场前景分析从略。
四、北京发展“机电一体化”而临的形势和任务
机电一体化工作主要包括两个层次：一是用微电子技术改造传统产业，其目的是节能、节材，提高工效，提高产品质量，把传统工业的技术进步提高一步；二是开发自动化、数字化、智能化机电产品，促进产品的更新换代。
前者是面上的工作，普及工作；后者是提高工作，深层次工作。
（一）北京“机电一体化”工作面临的形势
1.北京用微电子技术改造传统工业的工作量大而广
（1）在700余家北京市属工业系统的企业中，有60%以上的企业用微电子技术改造机床设备、工业窑炉、风机电泵、生产过程的任务还未完成需要量的一半。
（2）北京工业系统还有2000余台机床设备亟需用微电子技术进行改造；在已改造的近6500台机床设备中，大约有15%需进一步改造。
（3）北京工业系统尚有近250座工业炉窑亟需用电子信息技术进行改造；且610座已改造过的工业炉窑也很有进一步应用模糊技术进行二次改造的必要。
（4）北京工业系统CAD应用还有较大差距。目前，北京工业品设计，CAD应用率仅17%（而美、日等国已超过85%；国内先进地区也超过了30%）；CAD的覆盖率才达到11%（而全国CAD应用工程领导小组指出，“八五”期间大中型企业要达到35%，中小型骨干企业要达到15%—20%；到“九五”时，按国务委员宋健的要求，基本上要甩掉绘图板）。
（5）北京工业系统共有改造价值的各种风机电泵装机容量50万千瓦，尚49万多千瓦用变调速技术进行改造的任务，占总任务量的99.5%左右。
（6）工业是全市能源消耗大户。1992年，北京工业系统占全市能耗总量的59.5%.而北京是一个能源严重缺乏的城市，1992年北京工业系统万元产值能耗折合标煤为2.47吨，比上海的1.57吨高57%，比天津的2.15吨高14%，比先进的工业化国家高近9倍。因此，北京工业系统节能降耗的任务非常重，而电力电子技术是节能降耗的王牌。
2.北京用机电一体化技术加速产品更新换代，提高市场占有率的呼声高，有压力。北京市的工业产品大约有3万种，每年约开发试制新产品3000种，更新周期很长。由于更新换代速度跟不上市场变化的需要，影响了北京工业产品的竞争能力。
1993年，北京市工业系统生产的机电一体化产品约837种，在当年生产的产品品种总数中仅占7.8%左右。其中：机械局系统主要产品约1200种，机电一体化产品不到150种机电一体化产品所占比例仅4%强；仪器仪表总公司系统主要产品350种，机电一体化产品210种，机电一体化产品所占比例为60%；轻工系统主要产品总数为649种，机电一体化、智能化产品15种，机电一体化、智能化产品所占比例约2.3%；汽车工业总公司系统平均每辆汽车的总成本为3.5万元，每辆汽车平均装用电子产品的费用约300元，不是总成本的1%；与国外约28%的先进水平相差甚远；与国内先进水平相差一半左右。
3.北京用机电一体化产品取代技术含量和附加值低，耗能、耗水、耗材高，污染、扰民产品的责任重，有意义。在北京工业系统中，能耗、耗水大户，对环境污染严重的企业还占相当大的比重，且不少地处城区和近郊区。近年来北京的工业结构、产品结构虽然几经调整，但由于多种原因，成效一直不够明显。这里面固然有上级领导部门的政出多门问题，有企业的“故土难离”“死守故业”问题，但不可否认也有优化不出理想的产业，优选不出中意的产品问题。上佳的答案早就摆在了这些企业的面前，这就是发展机电一体化，开发和生产有关的机电一体化产品。机电一体化产品功能强、性能好、质量高、成本低，且具有柔性，可根据市场需要和用户反映时产品结构和生产过程做必要的调整、改革，而无须改换设备。这是解决机电产品多品种、少批量生产的重要出路。同时，可为传统的机械工业注入新鲜血液，带来新的活力，把机械生产从繁重的体力劳动中解脱出来，实现文明生产。
另外，从市场需求的角度看，由于我国研制、开发机电一体化产品的历史不长，差距较大，许多产品的品种、数量、档次、质量都不能满足需求，每年进口量都比较大，因此亟需发展。
（二）北京“机电一体化”工作的任务
北京在机电一体化方面的任务可以概括为两句话：一句话是广泛深入地用机电一体化技术改造传统产业；另一句话是大张旗鼓地开发机电一体化产品，促进机电产品的更新换代。总的目的是促进机电一体产业的形成、为北京产业结构和产品结构调整作贡献。
1.北京应用机电一体化技术改造传统产业的工作重点
（1）大力采用模糊技术，工业炉窑改造应上新台阶
国内外成功的范例表明，应用模糊技术改造工业炉窑比单纯用计算机和PID技术好的多。因此，我们建议今后北京在改造工业炉窑时要大力推广应用模糊技术，到2000年，对应该进行改造但尚未改造的近250座工业炉窑要用模糊 技术等先进电子信息技术改造完毕，其中采用模糊技术改造要在80%.
（2）积极采用数控技术，机床高备改造要达新水平
对机床设备的改造重点应放在经济型数控系统的推广应用上。根据需要和可能，到1995年，北京应该改造的机床设备（8420台）的改造率要达80%以上，到本世纪末要改造完毕。
（3）努力推广变频调速技术，风机电泵改造要攀新高度
风机、电泵采用变频调速后一般可节电20%以上，效果十分显著。因此，在今后几乎，北京要把交流变频调速技术的推广应用作为重点来抓。到1995年，应该采用变频调速技术改造的风机、电泵要改造完60%；到本世纪末，北京的风机、电泵和其它调速电机要普遍；采用先进的变频调速技术。
（4）优先应用CAD／CAM技术，工业设计水平提高要有新目标
北京工业产品更新换代慢，设计工作跟不上需求变化是重要原因之一。目前，北京工业系统CAD的应用率为17%，CAD的覆盖率为11%，到1995年应分别达到20%和15%，本世纪末，要力争分别达到55%和45%.
2.北京机电一体化产品开发的奋斗目标
（1）总体目标：到1995年全市的机电一体化产品数应不少于800种，2000年，应不少于2000种，机电产品的机电一体化率分别达到25%和60%.
（2）单项目标：
机床数控化率：1995年，产量数控化率达5%，产值数控化率达16%；2000年，分别达12%和40%.
汽车电子化程度：1995年，平均每辆汽车上装用和电子产品的费用不少于1000元，在整车成本中所占比例不低于3%；到2000年分别不少于3000元，不低于8%.
PLC的开发生产能力：“八五”期间，开发能力要稳居全国首位：“九五”北京要成为全国主要的PLC生产基地之一。
“电力电子”开发生产能力：“八五”期间掌握第二代电力电子器件的批量生产技术和第三代电力电子器件的开发技术。“九五”期间第三代电力电子器件的生产要形成经济批量。在电力电子产品应用方面，“八五”期间，开关电源、高频电源、逆变电源要成为拳头产品；交流变频调速装置要达到批量生产程度；高频电子镇流器要能出口创汇：“九五”，北京要形成一个具有电力电子器件、电力电子装置研制、生产、开发、推广综合配套能力的高新技术产业。
模糊控制器的开发生产能力：“八五”要把北京建成全国模糊技术控制器的开发生产基地，开发出用于工业炉窑改造，压力、温度、流量控制的模糊技术控制系统典型产品来；交逐步将模糊技术应用于家用电器中。1995年，空调器、洗衣机、电冰箱、吸尘器、电风扇等家用电器产品模糊控制器的普及率要分别达到15、20%、5%、15%、8%左右。到本世纪末，北京家用电器模糊技术普及率要达到50%以上。
其它机电一体化产品的开发生产能力：微机控制多色印刷机要稳居全国第一；电子医疗仪器的开发、生产争取在“八五”有较大突破，“九五”在品种和产量上全国领先；在“八五”期间，以30万千瓦汽轮发电机组为代表的发电设备要形成综合配套能力，打出规模效益来；数字化、智能化仪器仪表，自动化装置要上品种、上批量……
总之，机电一体化技术既是振兴传统机电工业的新鲜血液和源动力，又是开启北京机电行业产品结构、产业结构调整大门的钥匙。如果北京完成好上面所建议的“机电一体化”发展两方面的目标，那么，到本世纪末，北京就会形成一个销售额超过200亿元的机电一体化产业。其中，数控机床、机电一体化印刷系统、新型电子医疗设备和数字化智能化仪器仪表等机电一体化装备销售额可超过150亿元：“电力电子”的销售额可超过20亿元；PLC模糊控制器等销售额可超过15亿元；汽车电子化、自动化智能化轻工民用电器产品销售额可超过25亿元。机电一体化产业不仅是北京高新技术产业的主力军，也是机电行业停工、待产、明亏、潜亏企业的出路所在。
五、北京发展“机电一体化”的对策
（一）加强统筹安排，协调发展计划
目前，北京地区从事“机电一体化”研究开发及生产的单位很多。各自都有一套发展策略和计是。同时，市政府各有关委、办、局（总公司）也有不少相应的发展计划与规划。各单位的计划由于受各自立足点、着眼点的限制，难免只考虑局部利益，市政府各主管部门的有关计划和规划，也有统一考虑不足，统筹安排不够的问题，全市缺少综观全局的有权威性的发展计划和战略规划。因此，建议市政府责成有关机构在进行深入调查研究、科学分析的基础上，制定出北京统管全局的“机电一体化”研究、开发、生产计划和规划，避免开发上重复，生产上撞车！
（二）强化行业管理，发挥“协会”作用
目前，北京“机电一体化”较热，而按目前的行业划分方法和管理体制，“政出多门”是难哆的。因此，北京有必要明确一个“机电一体化”行业的统管机构，根据目前国家政治体制改革和经济体制改革的精神，以及机电一体化行业特点，我们建议，尽快加强北京机电一体化协会的建设，赋予其行业管理职能。
“协会”要进一步扩大领导机构——理事会的代表层面和复盖面，要加强办公室、秘书处的建设；要通过其精明干练的办事机构、经济实体，组织“行业”发展计划、战略规划的拟制；指导行业布点布局的调整，进行发展突破口的选择，抓好重点工程的试点和有关项目的发标、招标工作……
（三）优化发展环境、增大支持力度
优化发展环境指通过宣传群众，造成一种社会上下、企业内外都重视、支持“机电一体化”发展的氛围，如尽快为外商到北京投资发展“机电一体化”产业提供方便；尽可能为兴办开发、生产机电一体化产品的高新技术企业开绿灯；尽力为开发、生产机电一体化产品调配好资源要素等。
增大支持力度，在技术政策上，要严格限制耗电、耗水、耗材高的传统产品的发展，对未采用机电一体化技术落后产品限制强制淘汰；大力提倡用机电一体化技术对传统产业进行改造，对有关机电一体化技术对传统产业乾地改造，对有关技术开发、应用项目优先立项、优先支持，对在技术开发、应用中做出贡献的单位领导、科技人员进行表彰奖励等。
在经济政策上，要多给机电一体化科研攻关课题、开发应用项目利用科技专项基金和科技三项费用的机会；银行发设贷款要多向机电一体化技术改进、生产合资和机电一体化产业规模化建设项目上倾斜；成立“机电一体化”发展基金，支持机电一体化生产发展等。
（四）突出发展重点，兼顾“两个层次”
机电一体化产业复盖面非常广，而我们的财力、人力和物力是有限的，因此我们在抓机电一体化产业发展时不能面面俱到、平铺直叙，而应分清主次，大胆取舍 ，有所为，有所不为。要注意抓两个层次上的工作。第一个层次是“面上”的工作，即用电子信息技术对传统产业进行改造，在传统的机电设备上植入或嫁接上微电子（计算机）装置，使“机械”和“电子”技术在浅层次上结合。第二个层次是“提高”工作，即在新产品设计之初，就把“机械”与“电子”统一起来进行考虑，使“机械”与“电子”密不可分，深度结合，生产出来的新产品起码正做到机电一体化。
我们认为，北京“机电一体化”发展，当务之急，重中之重是：
抓紧开发生产GTO、GTR、VDMOS等新型电力电子器件及其应用装置——交流变频调速器、逆变焊机、高频电子镇流器等，用电力电子技术进行的节能、节材为主要目的的技术改造；
抓紧推广应用经济型数控系统，改造机床设备；开发生产低、中档数控系统；
集成电路产业前景分析范文3
关键词：大数据；云计算；物联网；光线传感器；称重传感器；智能终端；智能控制系统
中图分类号：TN409 文献标识码：A 文章编号：2095-1302（2015）06-00-03
0 引 言
由于国内人口数量所致，高校学生数量庞大，在各种公共资源使用紧张的同时，能源又很容易造成浪费。在各高校中，无论是自习室座位数量，还是图书馆自习座位都难以满足广大师生的使用需求。每当到了自习室占座的时候，公共教学楼内总是人声嘈杂，脚步混乱，你拥我挤，毫无秩序。这样不仅容易引起学生之间的纠纷甚至矛盾，还容易造成某些未知的危险。但就在这种状况下，仍然有许多同学无法很好地使用到自习室资源。而对于校园能源方面，教室内又经常出现“空无一人，灯火通明”的状况，或者是“室外艳阳高照，室内却依旧灯光亮起”。每年，这些状况不仅浪费了大量的电力资源，还对照明设备造成不必要的损耗。而在另一方面，由于校园内活动众多，各种学生活动或者会议，学生考试或者加课都要占用教室。但是占用学校教室需要提前向校方申请，而且申请流程麻烦，还需提交纸质申请表，时间较长，很是麻烦。针对上述种种校园内教室使用问题，基于物联网技术的教室智能控制系统便很好地解决了这些问题。
据对校园内自习室使用状况的调查，当前自习室使用问题归为两类：一、教室内座位占用混乱。很多同学一人占用多个座位，使得教室座位使用混杂，其他同学难以合理使用；二、自习室的占座采用先到先得制，并且为了表明使用权，每个人都在座位上进行标记、涂鸦。由于每个人都希望自己能拥有更大的座位空间，所以很多人都会占取整排座位。一间60人教室，在经历混乱的占座后，实际使用者不足35人。这些占座者为了保证座位的所属权，大肆在桌面上涂画。这对教室内公用座椅的使用造成极坏地影响。进入教室，放眼望去，桌面上尽是“XXXX考研占座”、“XXX已占”等混乱涂鸦。这些涂鸦不仅破坏了教室的美感，还使得校方可能花费大量钱财来清洗。
通过对教室能源使用的调查表明，每年由于教室灯光造成的电量浪费占高校教室用电量的10%左右。结合全国高校数量，粗略估计下，每年全国教室浪费的电量已经达到一个巨大的数值。
然而，物联网技术可以解决上述种种问题。物联网是新一代信息技术的重要组成部分，也是这个“信息化”时代的重要发展阶段。物联网技术在中国还处于迅猛发展阶段，目前已在中国南方部分城市兴起，如无锡市（中国物联网示范城市）。随着技术的成熟，物联网几乎已经融入到我们生活中的方方面面。比如：智能家电、无人驾驶交通工具、污染在线检测、物流实时监控平台系统等。我们将物联网与校园生活相结合，构建一套完善的教室管理系统，其中包含了教室座位管理系统、二维码占座系统、教室预约租借系统等，这势必会使我们的校园生活大大地便捷化、智能化。
1 物联、大数据、云计算以及单片机和传感器技术
1.1 物联技术在系统构建与实现中的作用
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：“Internet of things （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；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。而物联网的另一个定义（活点定义），即：利用局部网络或互联网等通信技术把传感器、控制器、机器、人员和物等通过新方式联在一起，形成人与物、物与物相联，实现信息化、远程管理控制和智能化的网络。物联网是互联网的延伸，它包括互联网及互联网上所有的资源，兼容互联网所有应用，但物联网中所有元素（所有的设备、资源及通信等）都是个性化和私有化的。总而言之，物联网就是各行各业的智能化。
1.2 大数据、云计算技术对本项目的支持
1.2.1 大数据
大数据（big data），或称巨量资料，指的是需要新处理模式才能具有更强的决策力、洞察发现力和流程优化能力的海量、高增长率和多样化的信息资产。大数据的4V特点：Volume（大量）、Velocity（高速）、Variety（多样）、Value（价值）。在当前时代背景下，各种技术结合互联网技术产生新的应用技术，这使得数据量激增。由此，大数据应运而生，作为新技术被应用于各行各业。而在这里，我们所设想构建的教室智能控制系统只是雏形，事实上它并未具有大数据的特性，但是在某些性质上已具有大数据的“潜质”。当这一系统逐步完善后，一定能达到大数据的应用要求。
1.2.2 云计算技术
云计算（cloud computing）基于互联网的相关服务的增加、使用和交付模式，通常涉及通过互联网来提供动态易扩展且经常是虚拟化的资源。云是网络、互联网的一种比喻说法。过去在图中往往用云来表示电信网，后来也用来表示互联网和底层基础设施的抽象。因此，云计算甚至可以让你体验每秒10万亿次的运算能力，拥有这么强大的计算能力可以模拟核爆炸、预测气候变化和市场发展趋势。用户通过电脑、笔记本、手机等方式接入数据中心，按自己的需求进行运算。云计算是一种按使用量付费的模式，这种模式提供可用的、便捷的、按需的网络访问， 进入可配置的计算资源共享池（资源包括网络，服务器，存储，应用软件，服务），这些资源能够被快速提供，只需投入很少的管理工作，或与服务供应商进行很少的交互。云计算所具有的特性：超大规模、虚拟化、高可靠性、通用性、高可扩展性、按需服务、极其廉价等。
可以说，云计算技术在一定程度上是在和大数据技术相互配合。而目前，云计算技术也并未成熟，物联网巨头们还在进行逐步完善，比如阿里云、百度云等。而在我们的教室智能管理系统中用到了云计算的设计理念，即接入网络便可使用到我们的各种系统服务。
1.3 单片机和传感器的技术支持
1.3.1 单片机技术
单片机是具有数据处理能力的中央处理器CPU、随机存储器RAM、只读存储器ROM、定时器、计数器、多种I/O口和中断系统的一种集成电路芯片，它把相关功能集中到一块硅片上从而构成一个又小又完善的微型计算机系统。
1.3.2 传感器技术
在系统的构建中，使用到了光线传感器、称重传感器。
光线传感器也叫做亮度感应器，英文名称为Light-Sensor，很多平板电脑和手机都配备了该感应器。一般位于设备屏幕上方，它能根据设备目前所处的光线亮度，自动调节手持设备屏幕亮度，给使用者带来最佳的视觉效果。例如在黑暗环境下，手持设备屏幕背光灯就会自动变暗，否则很刺眼。
称重传感器绝大多数都是以惠斯顿电桥为原理的传感器，一般激励电压在5～15 V范围内，输出电压是mV级，满量程输出是激励电压*传感器灵敏度mV。模拟的称重传感器基本都是通用的，用一个剪切量式或者波纹管式传感器就可以，量程选100 kg，型号可以是Z6FC3。
1.4 系统的构建计划
综合前面所讲述的各种物联网和互联网技术，我们所构建的教室智能管理系统包括：教室座位管理系统、二维码占座系统、教室灯光控制系统、教室课程查询系统和教室租借预约系统五个子系统。分别从教室座位，教室灯光系统的控制，教室课程查询和教室租借这几方面进行设计。
1.4.1 教室座位管理系统的构建计划
我们采用在教室每个座位上安装称重传感器模块的方法来进行对教室座位状态的统计。由于教室内的座位凳面是自动折叠收缩的，所以我们将压力传感器模块加装在座位凳面下方，当有人在该座位坐下时，该传感器模块所对应的标示量便会由0变为1，而这些数据会传输回数据库中，表明该座位是有人的。另一方面，为了便于查询教室内的座位实时状态，我们会搭建一个查询系统以方便同学实时寻找合适的教室或者合适的座位。
1.4.2 二维码占座系统的构建
由于长期占用的自习室座位只属于一个同学，这是1对1的关系，我们便利用这样的映射关系给每个座位附上一个二维码座位标示。同学们通过手机扫码来读取对应该座位的“主人信息”，从而达到“占座”的效果。具体的实现方法是：由于每个座位都有唯一的标示码，我们扫码可以通过唯一的标识码进入数据库查询到对应座位信息和占座人信息，并且反馈到移动终端或者Web页面上。这样就可以很方便地进行占座和座位识别，便于学习生活。
1.4.3 教室灯光控制系统的构建计划
我们通过将一个智能调节灯光亮度的模块与教室内灯具连接，通过亮度传感器搜集当前户外和室内光线亮度，结合这两者数据值进行对室内灯光亮度的调节。其基本实现原理是：利用传感器搜集到亮度数据并反馈到控制模块，再由控制模块传递到调节模块，调节模块对可变电阻或者其他调节器件进行调节，使得教室内灯光亮度适宜并达到节省能源的目的。
1.4.4 教室课程查询系统的构建计划
关于教室课程查询系统的构建计划是：首先建立课程和教室的数据库，其中包括各专业、各年级的课程，以及课程对应的教室。数据库中有课程表、教室表、查询表等数据表。课程表的数据项包括：课程名、课程号、上课教室编号、上课时间等；教室表数据项包括：教室编号、教室所在位置、教室类型等；查询表数据项包括：年级、课程号、教室编号、备注等。 完成数据库建立后，我们通过J2EE搭建一个查询平台并连接数据库，测试查询系统的可靠性，并完善。最后进行查询平台的页面完善及修改等工作。
1.4.5 教室预约租借系统的构建计划
对于教室租借系统的构建，首先，我们要建立数据库，将教室信息录入教室表，其中包括：教室编号、教室位置、备注等；再建立一个用户表，包括用户的学号/工号、密码、手机号、身份证信息、备注等；建立教室预约表，包括预约项编号、教室编号、教室预约状况、备注等。同样，通过J2EE搭建预约租借系统平台，实现在线预约租借、用户登录、用户维护个人信息、用户查询预约信息等功能。再将该系统平台与数据库连接，美化系统前端页面，逐步完善系统构建。
2 智能终端系统的架构设计
在进入21世纪以来，随着互联网的飞速发展，各种智能终端应运而生。应用软件便捷了每个人的生活，让人们开始了移动信息化进程。通过智能终端，我们可以将物联网的便利发挥到极致。针对系统中的二维码占座系统和教室课程查询系统以及教室租借预约系统的设计，我们利用Java语言开发设计对应的智能端Web系统。系统构建步骤分为：需求分析、详细设计、功能实现、业务实现。系统构建方式具体方法为：
（1）配置开发环境：开发硬件需要个人PC搭建Java开发系统环境，安装JDK、eclipse、Navicat Premium、tomcat服务器、MySQL数据库；
（2）利用eclipse编写Java代码，逐步实现系统功能；
（3）在eclipse中进行系统UI设计，完成系统页面制作；
（4）对系统功能代码进行整合，美化系统页面并调试；
（5）连接数据库，利用tomcat运行项目并进行测试；
（6）在服务器端利用个人PC搭建站点，将开发机设置为服务器；
（7）将传感器反馈数据接入服务器；
（8）传感器数据通过单片机的传输数据到服务器端，通过一定时间更新数据库，以便查询到最新信息。
3 系统的应用前景分析与拓展
3.1 教室管理系统的应用前景分析
在物联网技术逐步成熟的今天，我们的生活几乎与物联网密不可分。智能化、便捷化是物联网给我们带来的最大变化。教室智能控制系统的出现，虽仅仅是校园物联网技术应用的一个开端，但已经在一定程度上使我们享受到了物联网的便利。
3.1.1 经济可行性
根据目前市场上传感器报价来看，无论是光线传感器还是称重传感器的价格都在几元到几十元之间。对于构建这一系统来说，成本也在可控制范围内。并且随着传感器技术的发展，这些传感器元件价格会逐渐降低。同时，我们所需要的其他硬件支持方面可以利用个人PC来代替。而对于服务器的租借，每年的租金也仅在百元左右。教室管理系统针对性很强，非常适用于各大高校，具有很好的经济可行性以及商业价值。长远看来，该系统具有很大的潜力和可扩展性。
3.1.2 学术价值
这个项目的设计目的就是打造一款能够方便师生校园生活的智能化综合管理系统。虽然我们的技术有限，但是在有限的技术水平内，我们结合专业知识将实际需求应用于系统设计。将我们的所学转换为实际可用的智能系统，达到了一定的学习研究的效果。
3.1.3 社会价值
这个项目的实现能够解决许多高校存在的资源使用问题。例如：每年都会登上新闻的考研大军占座引起的各种社会问题；高校教室用电的浪费问题。虽然目前没有权威机构去实际调研高校用电的浪费量，但仅据我们在校内统计，不合理耗电量已经占据了很大一部分。这些社会问题需要我们通过系统的实现来解决，可以极大地改善高校资源利用和能源节约问题。
3.2 系统应用领域拓展
3.2.1 图书馆自习室
许多公共图书馆都配有大型自习室，而这些自习室的座位通常没有管理员去维护使用秩序。一旦图书馆内读者数量达到饱和值，很容易造成自习室座位使用的紧张和混乱。将教室管理系统中的座位管理系统和二维码占座系统应用于大型图书馆的自习室，能够便于馆方管理自习室座位和维护秩序。而另一方面，将灯光智能调节系统应用于图书馆自习室内，也能够很大程度上节省图书馆用电量，提高读者阅读时的舒适度。
3.2.2 可租借的会议室或写字楼
在当前互联网商业模式的影响下，许多商家将业务搬上互联网。电子商务在中国已经达到空前的规模。借助电子商务的经营模式，对于可租借的会议室或者写字楼，同样能够将业务拓展到物联网上。由于许多小中型企业或者单位没有配置可用会议室。每当这些单位举办活动时，只能通过租借来满足会议需要。而现在，国内还没有一个专业的会议室租赁网站。由此，教室线上租借预约系统便可以拓展到这些业务方面。另一方面，对于可租借的写字楼，一些私人小公司或者小型企业零散租借办公室或者楼层，这使得写字楼所属方管理起来较为混杂。通过将教室管理系统应用于写字楼，便能很好地解决管理问题。
3.2.3 商业价值
对于当前国内的大学，还没有一套完整的教室智能控制系统来加以应用。如果我们将这套教室智能控制系统加以完善，并逐步使其成熟化、可行化、量产化，那么我们便能打开国内大学的市场，为各类大学打造合适的教室智能控制系统。另一方面，一旦我们打开了各大学的市场，便能利用该系统进行广告推广。各校学生使用该智能系统，便成为一个巨大的用户群体。针对这个用户群体的各种商业广告可以投放到该智能系统中，从中取得商业广告费。
4 结 语
教室智能控制系统的构建不仅仅达到了简便学习生活的目的，同时还达到了节能的效果。对于教室能源控制系统，根据目前得到的实验数据，如果能够将室内灯管更换为智能化控制，每年可以节省10%～15%的用电量。这将起到节约、节能、绿色、低碳的作用。而另一方面，教室座位管理系统、教室课程查询系统和教室预约租借系统在一定程度上方便了我们的校园生活，不仅使我们的学习生活更加便捷，还使我们享受到了“电子化”的校园生活。通过教室座位管理系统，我们可以快速寻找自己的自习室，简便占座流程，高效方便；通过教室课程查询系统，我们可以随时随地找到应该去的教室，再也不怕忘记教室，忘记课程；而通过教室预约租借系统，广大师生可以方便快捷地进行“线上”租借，不再经历那麻烦的纸质申请流程。总体看来，教室智能控制系统大大提高了校园生活的便捷性，使得我们的校园生活更加趋于智能化、网络化、便捷化。
参考文献
[1] 曹青林.物联网研究现状综述[J].软件导刊，2010，9（5）：6-7.
[2] 袁东亮. 物联网的研究与应用[D]. 北京：中国地质大学， 2012.
