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物联网应用技术
/    2019-05-19    2019-05-19    被访问次

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  本专业培养掌握射频嵌入式传感器无线传输、信息处理、物联网域名等物联网技术,掌握物联网系统的传感层、传输层和应用层关键设计等专门知识和技能,具有从事WSNRFID系统局域网安防监控系统等工程设计、施工、安装、调试、维护等工作的业务能力,具有良好服务意识与职业道德的高端技能型人才。专业课程有C语言程序设计,Java程序设计,TCP/IP网络协议,RFID技术,计算机原理,程序设计原理等。

  1990年,施乐公司推出的网络可乐贩售机——Networked Coke Machine,是物联网最早的实践。

  1991年,美国麻省理工学院(MIT)的Kevin Ash-ton教授首次提出物联网的概念。

  1999年,美国麻省理工学院(MIT)建立了“自动识别中心(Auto-ID)”,提出“万物皆可通过网络互联”,阐明了物联网的基本含义。

  2004年,日本总务省(MIC)提出u-Japan计划,该战略力求实现人与人、物与物、人与物之间的连接,希望将日本建设成一个随时、随地、任何物体、任何人均可连接的泛在网络社会。

  2005年,国际电信联盟(ITU)在突尼斯举行的信息社会世界峰会(WSIS)上提出“物联网IoT”的概念,并发布《ITU互联网报告2005:物联网》。

  2006年,韩国确立了u-Korea计划,该计划旨在建立无所不在的社会(ubiquitous society),在民众的生活环境里建设智能型网络(如IPv6、BcN、USN)和各种新型应用(如DMB、Telematics、RFID),让民众可以随时随地享有科技智慧服务

  韩国放送通信委员会出台了《物联网基础设施构建基本规划》,将物联网确定为新增长动力,提出到2012年实现“通过构建世界最先进的物联网基础实施,打造未来广播通信融合领域超一流信息通信技术强国”的目标。

  奥巴马就任美国总统后,与美国工商业领袖举行了一次“圆桌会议”,作为仅有的两名代表之一,IBM首席执行官彭明盛首次提出“智慧地球”这一概念,建议新政府投资新一代的智慧型基础设施。同年,美国将新能源和物联网列为振兴经济的两大重点。

  IBM论坛上,IBM大中华区首席执行官钱大群公布了名为“智慧的地球”的最新策略。此概念一经提出,即得到美国各界的高度关注,甚至有分析认为IBM公司的这一构想极有可能上升至美国的国家战略,并在世界范围内引起轰动。

  2010年,参观无锡物联网产业研究院,表示要培育发展物联网等新兴产业,确保我国在新一轮国际经济竞争中立于不败之地。

  2011年,工业和信息化部印发《物联网“十二五”发展规划》。该《规划》分现状及形势,指导思想、发展原则、发展目标,主要任务,重点工程,保障措施5部分。

  物联网是指射频识别(RFID)、红外感应器、全球定位系统、激光扫描器等信息传感设备,通过物联网域名,将任何物品与互联网相连接,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概念。

  无线传感器(WSN)网络是一种分布式传感网络,它的末梢是可以感知和检查外部世界的传感器。WSN中的传感器通过无线方式通信,因此网络设置灵活,设备位置可以随时更改,还可以跟互联网进行有线或无线方式的连接。通过无线通信方式形成的一个。

  泛在网络来源于拉丁语Ubiquitous,从字面上看就是广泛存在的,无所不在的网络。也就是人置身于无所不在的网络之中,实现人在任何时间、地点,使用任何网络与任何人与物的信息交换,基于个人和社会的需求,利用现有网络技术和新的网络技术,为个人和社会提供泛在的,无所不含的信息服务和应用。

  传感器网络专注于物与物之间的末端联系,它专注于物理世界信息的感知和采集,专注于网络的分发和汇聚效率;专注于低速高效,低功低耗。

  物联网是面向物与物和人与物的网络,它包含多种感知单元(传感器、RFID等等),同时支持一种或几种网络通信方式,为现实世界提供服务和应用。

  泛在网涵盖并高于物联网,讲求多网络和多技术融合,探索通信和服务的无缝连接,探索人与人之间新的通信和服务方式。

  机对机通信(M2M)是将数据从一台终端传送到另一台终端,也就是就是机器与机器(Machine to Machine)的对线M可代表机器对机器(Machine to Machine)人对机器(Man to Machine)、机器对人(Machine to Man)、移动网络对机器(Mobile to Machine)之间的连接与通信,它涵盖了所有实现在人、机器、系统之间建立通信连接的技术和手段。

  信息物理融合系统(CPS)是一个综合计算、网络和物理环境的多维复杂系统,通过3C(Computing、Communication、Control)技术的有机融合与深度协作,实现大型工程系统的实时感知、动态控制和信息服务。CPS实现计算、通信与物理系统的一体化设计,可使系统更加可靠、高效、实时协同,具有重要而广泛的应用前景。

  研究人员在描述物联网的体系框架时,多采用国际电信联盟ITU-T的泛在感应器网络体系结构作为基础。该体系结构自下而上分为5个层次,分别为传感器网络层、泛在传感器网络接入层、骨干网络层、网络中间件层和USN网络应用层。

  在谈到具体的物联网应用时,一般传感器网络层和泛在传感器网络接入层合并成为物联网的感知层,主要负责采集现实环境中的信息数据。

  骨干网络层在物联网的应用当中是互联网,那么将被下一代网络NGN所取代。而物联网的应用层则包含了泛在传感器网络中间件层和应用层,主要实现物联网的智能计算和管理。

  欧洲电信标准化协会M2M技术委员会给出的简单M2M架构,是USN的一个简化版本。在这个架构当中,从左至右网络就分为了应用层、网络层和感知层三层体系结构,与物联网结构相对应。

  在每一层当中,都有不同的技术标准来定义物联网应用。比如在感知层,它就包括了IEEE的Zigbee标准802.15.4,CeneLec的智能仪表标准。在网络层,有ETSI的M2M通信标准,Cen的智能仪表网络层标准协议。应用层有Zigbee联盟协议,W3C标准协议等等。

  国际电信联盟第13研究组会议正式审议通过了“物联网概述”(Y.IoT-overview)标准草案,标准编号为Y.2060。该标准是全球第一个物联网总体性标准。

  Y.2060是由我国工信部电信研究院牵头立项,多家国内外高校、科研机构、企业和标准组织共同协商制定完成的第一份物联网总体性标准草案。

  物联网导论推荐使用科学出版社出版的《物联网导论》(国际著名物联网专家、ACM中国副主席、清华大学教授刘云浩编著)等教材。 全面了解物联网的3个重要特征,并且需要大概了解物联网的感知识别、网络构建、管理服务等技术及其行业综合应用。

  C语言程序设计推荐使用清华大学出版社出版的《C语言程序设计》(谭浩强教授的经典著作)、机械工业出版社出版的《C程序设计语言(第2版新版)》(国际经典教材)等教材。 物联网涉及底层编程,C语言为必修课,同时需要了解OSGi,OPC,Silverlight等技术标准。

  Java程序设计推荐使用机械工业出版社出版的《Java语言程序设计教程》等教材。 物联网应用层,服务器端集成技术,开放Java技术也是限选课,同时需要了解Eclipse,SWT,Flash,HTML5,SaaS等技术。

  无线传感网络推荐使用清华出版社出版的《无线传感器网络》(中科院软件所研究员孙利民、哈工大教授李建中等编著)、北京航空航天大学出版社《短距离无线通讯入门与实战》等教材。 学习各种无线RF通信技术与标准,Zigbee,蓝牙,红外,WiFi,GPRS,CDMA,3G,4G,5G等。

  TCP/IP网络协议推荐使用电子工业出版社出版的《用TCP/IP进行网际互连(第1卷):原理、协议与结构(第5版)》等教材。 TCP/IP协议标准是所有有线和无线网络协议的基础,Socket编程技术也是基础技能,为必修课。

  嵌入式系统技术推荐使用人民邮电出版社出版的《嵌入式系统技术教程》等教材。 嵌入式系统(包括TinyOS等IoT操作系统),是物联网感知层和通讯层重要技术,为必修课。

  传感器技术推荐使用中国计量出版社出版的《传感器技术》等教材。 物联网专业学生需要对传感器技术与发展,尤其是在应用中如何选用有所了解,但不一定需要了解传感器的设计与生产,对相关的材料科学,生物技术等有深入了解。

  RFID技术推荐使用电子工业出版社2013年出版的《物联网RFID原理与技术》,机械工业出版社出版的《射频识别(RFID)技术原理与应用》等教材。 RFID作为物联网主要技术之一,需要了解,它本身(与智能卡技术融合)可以是一个细分专业或行业,也可以是研究生专业选题方向。

  现场总线技术推荐使用机械工业出版社出版的《现场总线技术及应用教程》等教材。 工业信息化也是物联网主要应用领域,需要了解,它本身也可以是一个细分专业或行业,也可作为研究生专业选题方向。

  M2M推荐使用TSTC Publishing出版的《M2M: The Wireless Revolution》等教材。 本书是美国“Texas State Techinical College”推出的M2M专业教材,在美国首次提出了M2M专业教学大纲,M2M也是物联网主要领域,需要了解,建议直接用英文授课。

  中间件技术推荐使用清华大学出版社出版的《中间件技术原理与应用》、电子工业出版社出版的《物联网:技术、应用、标准和商业模式》等教材。 物联网产业发展的关键在于应用,软件是灵魂,中间件是产业化的基石,需要学习和了解,尤其是对毕业后有志于物联网技术发展的学生。

  《物联网“十二五”发展规划》圈定9大领域重点示范工程,分别是:智能工业智能农业智能物流智能交通智能电网智慧环保智能安防智能医疗智能家居。

  智能工业是将具有环境感知能力的各类终端、基于泛在技术的计算模式、移动通信等不断融入到工业生产的各个环节,大幅提高制造效率,改善产品质量,降低产品成本和资源消耗,将传统工业提升到智能化的新阶段。

  工业和信息化部制定的《物联网“十二五”发展规划》中将智能工业应用示范工程归纳为:生产过程控制、生产环境监测、制造供应链跟踪、产品全生命周期监测,促进安全生产和节能减排。

  物联网应用于企业原材料采购、库存、销售等领域,通过完善和优化供应链管理体系,提高了供应链效率,降低了成本。空中客车(Airbus)通过在供应链体系中应用传感网络技术,构建了全球制造业中规模最大、效率最高的供应链体系。

  物联网技术的应用提高了生产线过程检测、实时参数采集、生产设备监控、材料消耗监测的能力和水平。生产过程的智能监控、智能控制、智能诊断、智能决策、智能维护水平不断提高。钢铁企业应用各种传感器和通信网络,在生产过程中实现对加工产品的宽度、厚度、温度的实时监控,从而提高了产品质量,优化了生产流程。

  各种传感技术与制造技术融合,实现了对产品设备操作使用记录、设备故障诊断的远程监控。GE Oil&Gas集团在全球建立了13个面向不同产品的i-Center,通过传感器和网络对设备进行在线监测和实时监控,并提供设备维护和故障诊断的解决方案。

  物联网与环保设备的融合实现了对工业生产过程中产生的各种污染源及污染治理各环节关键指标的实时监控。在重点排污企业排污口安装无线传感设备,不仅可以实时监测企业排污数据,而且可以远程关闭排污口,防止突发性环境污染事故的发生。电信运营商已开始推广基于物联网的污染治理实时监测解决方案。

  把感应器嵌入和装备到矿山设备、油气管道、矿工设备中,可以感知危险环境中工作人员、设备机器、周边环境等方面的安全状态信息,将现有分散、独立、单一的网络监管平台提升为系统、开放、多元的综合网络监管平台,实现实时感知、准确辨识、快捷响应、有效控制。

  智能农业集科研、生产、加工、销售于一体,实现周年性、全天候、反季节的企业化规模生产;集成现代生物技术、农业工程、农用新材料等学科,以现代化农业设施为依托,科技含量高,产品附加值高,土地产出率高和劳动生产率高,是

  智能农业产品通过实时采集温室内温度、土壤温度、CO2浓度、湿度信号以及光照、叶面湿度、露点温度等环境参数,自动开启或者关闭指定设备。可以根据用户需求,随时进行处理,为设施农业综合生态信息自动监测、对环境进行自动控制和智能化管理提供科学依据。通过模块采集温度传感器等信号,经由无线信号收发模块传输数据,实现对大棚温湿度的远程控制。

  智能农业还包括智能粮库系统,该系统通过将粮库内温湿度变化的感知与计算机或手机的连接进行实时观察,记录现场情况以保证量粮库的温湿度平衡。

  智能物流是利用集成智能化技术,使物流系统能模仿人的智能,具有思维,感知,学习,推理判断和自行解决物流中某些问题的能力。

  在物流作业过程中的大量运筹与决策的智能化;以物流管理为核心,实现物流过程中运输,存储,包装,装卸等环节的一体化和智能物流系统的层次化;智能物流的发展会更加突出“以顾客为中心”的理念,根据消费者需求变化来灵活调节生产工艺的柔性化;智能物流的发展将会促进区域经济的发展和世界资源优化配置,实现社会化。

  通过智能物流系统的四个智能机理,即信息的智能获取技术,智能传递技术,智能处理技术,智能运用技术。

  利用条形码、射频识别技术、传感器、全球定位系统等先进的物联网技术通过信息处理和网络通信技术平台广泛应用于物流业运输、仓储、配送、包装、装卸等基本活动环节,实现货物运输过程的自动化运作和高效率优化管理,提高物流行业的服务水平,降低成本,减少自然资源和社会资源消耗。

  物联网为物流业将传统物流技术与智能化系统运作管理相结合提供了一个很好的平台,进而能够更好更快地实现智能物流的信息化、智能化、自动化、透明化、系统的运作模式。

  智能物流在功能上要实现6个“正确”,即正确的货物、正确的数量、正确的地点、正确的质量、正确的时间、正确的价格;在技术上要实现:物品识别、地点跟踪、物品溯源、物品监控、实时响应。

  智能交通系统(Intelligent Transportation System,ITS)是未来交通系统的发展方向,它是将先进的信息技术、数据通讯传输技术、电子传感技术、控制技术及计算机技术等有效地集成运用于整个地面交通管理系统而建立的一种在大范围内、全方位发挥作用的,实时、准确、高效的综合交通运输管理系统。

  ITS可以有效地利用现有交通设施、减少交通负荷和环境污染、保证交通安全、提高运输效率,因而,日益受到各国的重视。

  智能交通的发展跟物联网的发展是离不开的,只有物联网技术概念的不断发展,智能交通系统才能越来越完善。智能交通是交通的物联化体现。

  21世纪将是公路交通智能化的世纪,人们将要采用的智能交通系统,是一种先进的一体化交通综合管理系统。在该系统中,车辆靠自己的智能在道路上自由行驶,公路靠自身的智能将交通流量调整至最佳状态,借助于这个系统,管理人员对道路、车辆的行踪将掌握得一清二楚。

  智能电网就是电网的智能化,也被称为“电网2.0”,它是建立在集成的、高速双向通信网络的基础上,通过先进的传感和测量技术、先进的设备技术、先进的控制方法以及先进的决策支持系统技术的应用,实现电网的可靠、安全、经济、高效、环境友好和使用安全的目标,其主要特征包括自愈、激励和包括用户、抵御攻击、提供满足21世纪用户需求的电能质量、容许各种不同发电形式的接入、启动电力市场以及资产的优化高效运行。

  智慧环保是“数字环保”概念的延伸和拓展,它是借助物联网技术,把感应器和装备嵌入到各种环境监控对象(物体)中,通过超级计算机和云计算将环保领域物联网整合起来,实现人类社会与环境业务系统的整合,以更加精细和动态的方式实现环境管理和决策的智慧。

  “数字环保”是近年来,在数字地球、地理信息系统、全球定位系统、环境管理与决策支持系统等技术的基础上衍生的大型系统工程。

  “数字环保”可以理解为,以环保为核心,由基础应用、延伸应用、高级应用和战略应用的多层环保监控管理平台集成,将信息、网络、自动控制、通讯等高科技应用到全球、国家、省级、地市级等各层次的环保领域中,进行数据汇集、信息处理、决策支持、信息共享等服务,实现环保的数字化。

  智能安防技术随着科学技术的发展与进步和二十一世纪信息技术的腾飞已迈入了一个全新的领域,智能化安防技术与计算机之间的界限正在逐步消失,没有安防技术社会就会显得不安宁,世界科学技术的前进和发展就会受到影响。

  物联网技术的普及应用,使得城市的安防从过去简单的安全防护系统向城市综合化体系演变,城市的安防项目涵盖众多的领域,有街道社区、楼宇建筑、银行邮局、道路监控、机动车辆、警务人员、移动物体、船只等。

  针对重要场所,如:机场、码头、水电气厂、桥梁大坝、河道、地铁等场所,引入物联网技术后可以通过无线移动、跟踪定位等手段建立全方位的立体防护。兼顾了整体城市管理系统、环保监测系统、交通管理系统、应急指挥系统等应用的综合体系。

  特别是车联网的兴起,在公共交通管理上、车辆事故处理上、车辆偷盗防范上可以更加快捷准确的跟踪定位处理。还可以随时随地的通过车辆获取更加精准的灾难事故信息、道路流量信息、车辆位置信息、公共设施安全信息、气象信息等等信息来源。

  智能医疗是通过打造健康档案区域医疗信息平台,利用最先进的物联网技术,实现患者与医务人员、医疗机构、医疗设备之间的互动,逐步达到信息化。在不久的将来医疗行业将融入更多人工智慧、传感技术等高科技,使医疗服务走向真正意义的智能化,推动医疗事业的繁荣发展。在中国新医改的大背景下,智能医疗正在走进寻常百姓的生活。

  随着人均寿命的延长、出生率的下降和人们对健康的关注,现代社会人们需要更好的医疗系统。这样,远程医疗、电子医疗(e-health)就显得非常急需。借助于物联网/云计算 技术、人工智能的专家系统、嵌入式系统的智能化设备,可以构建起完美的物联网医疗体系,使全民平等地享受顶级的医疗服务,解决或减少由于医疗资源缺乏,导致看病难、医 患关系紧张、事故频发等现象。

  早在 2004 年,物联网技术便应用于医疗行业,当时美国食品药品监督管理局(FDA)采取大量实际行动促进RFID的实施和推广,政府相关机构通 过立法,规范RFID技术在药物的运输、销售、防伪、追踪体系中的应用。美国医院采用 基于 RFID 技术的新生儿管理系统,利用RFID标签和阅读器,确保新生儿和小儿科病人的 安全。

  2008年底,IBM提出了“智慧医疗”概念,设想把物联网技术充分应用到医疗领域,实现医疗信息互联、共享协作、临床创新、诊断科学以及公共卫生预防等。

  智能家居(smart home, home automation)是以住宅为平台,利用综合布线技术、网络通信技术、安全防范技术、自动控制技术、音视频技术将家居生活有关的设施集成,构建高效的住宅设施与家庭日程事务的管理系统,提升家居安全性、便利性、舒适性、艺术性,并实现环保节能的居住环境。

  智能家居的概念起源很早,但一直未有具体的建筑案例出现,直到1984年美国联合科技公司(United Technologies Building System)将建筑设备信息化、整合化概念应用于美国康涅狄格州(Connecticut)哈特佛市(Hartford)的CityPlaceBuilding时,才出现了首栋的“智能型建筑”,从此揭开了全世界争相建造智能家居派的序幕。

  从国家2009年提出物联网发展战略以来,物联网在工业监控、城市管理、智能家居、智能交通等多个领域逐渐发展起来,称为继通信网之后的另一个万亿级市场。物联网产业的迅速发展,使得相关产业人才备受关注。

  物联网应用技术毕业生可在各类物联网企业和IT企业从事物联网方案设计、物联网方案系统集成、物联网系统售前技术支持与售后技术服务、物联网技术应用实施等岗位工作;物联网应用企业从事物联网系统的管理与维护工作。

  随着物联网在智能化城市、交通、物流、电网、医疗、工业、农业等方面的广泛应用,物联网人才都将处于供不应求的状态,其需求具有紧迫性和稀缺性。

  作为国家倡导的新兴战略性产业,物联网备受各界重视,并成为就业前景广阔的热门领域,使得物联网成为各家高校争相申请的一个新专业,主要就业于与物联网相关的企业、行业,从事物联网的通信架构、网络协议和标准、无线传感器、信息安全等的设计、开发、管理与维护,也可在高校或科研机构从事科研和教学工作。

  中科院院士、华东师大软件学院院长何积丰表示,未来的物联网技术要得到发展,需要在信息收集、改进、芯片推广、程序算法设计等方面有所突破,而做到这些的关键是如何培养人才。柏斯维也指出,从整体来看,物联网行业是非常需要人才。

  其实,从人才市场的需求来看,无论是物联网专业还是云计算专业的人才都是炙手可热的,但企业对人才的要求也是相当高的。很多单位和企业不但要求应聘者须是硕士以上学历,还要求有几年的相关工作经验。对此,企业纷纷表示,做核心的研发工作或核心的基础架构是需要一些经验积累的,本科应届生一般不具备这些经验。

  因为物联网是个交叉学科,涉及通信技术、传感技术、网络技术以及RFID技术、嵌入式系统技术等多项知识,但想在本科阶段深入学习这些知识的难度很大,而且部分物联网研究院从事核心技术工作的职位都要求硕士学历,因此本科毕业生可从与物联网有关的知识着手,找准专业方向、夯实基础,同时增强实践与应用能力。

  面对现在大学生毕业就业难的情况下,物联网领域却急需相关专业的人才,同时物联网行业内前景大好,这也是成为高校热门专业的一个重要原因。从工信部以及各级政府所颁布的规划来看,物联网在未来十年之内必然会迎来其发展的高峰期。而物联网技术人才也势必将会“迎娶”属于它的一个美好时代。

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