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[关键词]:课程体系;职业能力;教学组织;质量监控
[中图分类号]G712[文献标识码]A
自物联网作为我国国家发展战略以来,物联网技术及应用迎来了高速发展时期,从而导致大量物联网人力资源的短缺。各大高校及职业院校纷纷设立物联网学院、专业或专业方向来培养物联网相关专业人才。然而,高职院校的物联网技术应用专业的人才培养目标是什么,课程体系究竟怎么构成,如何进行教学组织是摆在广大高职院校面前的一道难题。我院在骨干院校建设过程中,进行了一些探索,以便与同行探讨。
一.课程体系构建过程
1.1 职业能力分析
职业能力分析就是将本专业所对应的职业或职业群所涉及的职业活动分解为若干独立的任务领域,再对任务领域进行分析,获得完成每个工作项目的具体工作任务,根据对具体工作任务的分析,可以得到完成这些任务学生应该具备哪些能力,掌握哪些知识和技能,从而分析得出对应的专业核心课程。针对物联网技术应用专业,我们通过向重庆、成都、北京、广州、上海等100多家电子通信类企业发放调查表,获得物联网技术应用专业所对应的工作岗位及主要工作任务如表1所示:
表1 业职业岗位及典型工作任务
根据对工作岗位主要工作任务的细化分析,我们可以得到针对这些工作任务所需要的职业能力是什么。如表2所示。
表2 岗位―能力对应表
1.2 确定人才培养目标
经过对职业岗位工作任务、工作内容以及能力要求的详细分析和论证,得到学生培养目标为:通过工学结合办学模式培养适应社会主义现代化建设需要的,德智体全面发展的,具有基础扎实,实践能力强,掌握物联网信息技术的基本理论知识和基本技能,受到严格的科学实验和科学研究初步训练;能在项目工程师指导下,从事物联网工程项目规划、施工管理;从事物联网设备安装、调试和维护;物联网项目售后服务、维护保养与管理;物联网智能终端产品的生产制造与辅助设计的高素质技术技能型人才。
1.3 岗位能力对应的课程分析
根据对岗位进行分析,得到对应工作岗位需要学生掌握什么样的能力,针对这些能力要求,对应着哪些核心课程,如表3所示。
表3 岗位―能力―课程对应表
1.4 课程体系形成
作为新一代高职学生应该具备五个方面的良好素质:思想政治素质、文化科技素质、专业素质、职业素质、身心素质。我们在课程体系设计过程中,除了要培养学生的专业素质之外,还要培养学生正确的世界观、人生观,培养学生如何正确分析和解决在人生发展过程中遇到各种问题的能力。因此,最终的课程体系包含三大模块:通识教育模块、专业教育模块和选修模块(如图1所示),其中:
通识教育模块包括三个部分:公共类课程(体育、英语、计算机基础等),思想政治理论类课程(如思想和中国特色社会主义理论体系概论等),职业类课程(如心理健康,职业生涯规划等)。
专业教育模块包括专业基础类课程(如电子技术基础、通信技术基础、物联网技术概论、计算机网络、程序设计基础等),专业核心课程是针对职业岗位方向的课程(如传感器安装与调试、自动识别产品安装与维护、网络设备安装管理与维护、物联网工程布线、物联网工程规划与实施、物联网系统管理与维护等课程)。
图1 物联网应用技术课程体系框架
选修类课程包括专业选修课(如Android程序设计等提高学生兴趣及拓展知识面的课程),公共选修课程(如音乐欣赏等用于提高学生人文素质的全校选修类课程)。
另外,根据高等职业教育的特点,实践课程与理论课程教学课时比例约为1:1。
二、教学组织与考核
2.1 在教学方法上,充分运用行动导向教学法,采用了项目教学法、小组协作学习、角色扮演教学法、案例教学法、引导文教学法、头脑风暴法、卡片展示法、模拟教学法、自主学习等多种教学方法。
2.2 在教学模式上,根据专业课程改革采取以实践为主线来组织课程内容开展教学的特点,专业教学模式广泛采取理论与实践教学的一体化、教室与实训室的一体化。教学内容采用企业的真实项目,实现以“一体化、开放式”、“项目导向式”等为主要的教学模式。
2.3 在教学组织上,采用三学期制的大模块课程组织方式,即学生在学习完一门课程后,即可完成对应岗位的相关工作,同时可以考取相应的资格证书。同时,如果合作企业联盟中相关企业物联网应用项目比较多的时候,学生可以安排到实际的工作场景进行企业实践,完成相关项目后,再回到学校学习。反之,如果企业工程比较少,学生则留在学校学习,同时聘请企业工程师到校为学生教授部分课程。这种模式我们称为“旺入淡出”模式。
三、质量监控
与合作企业共同建立和完善专业教学核心环节的制度及考核评价标准。通过有效的教学管理,强化师生自我监控意识,充分发挥广大教师的积极性、主动性和创造性,激发学生内在动力,调动学生自主学习的积极性,全面提高教学质量,教学质量监控和评价体系从四个方面进行。
3.1 完善教学过程监控
按照ISO9000质量管理体系,加强教学过程的控制。包括对各环节尤其是实验、实训、顶岗实习三大关键实践教学环节的监控。
3.2 完善教学质量反馈
强化教学质量反馈,包括每周的学生意见反馈,每学期进行1次教师测评等,对教学质量进行监控。
3.3 完善实训评价体系
构建各类现场实习实训评价体系,与企业共同实施实践教学的考核与评价。
3.4 完善质量追踪机制
将就业水平、企业满意度作为衡量人才培养质量的核心指标。引入“麦可思”专业调研公司,收集人才市场和用人单位的信息,在毕业生人数较多的单位建立教学信息反馈点,每年进行毕业生跟踪调查,召开招生、就业研讨会,将有关信息及时反馈到各教学环节中。不断总结经验,结合新情况,探索教学质量监控与评价的新方法,逐步形成较为完善的教学质量监控与评价体系。
四、总结
我院在物联网应用技术专业建设中,经过大量详实的调研,通过职业岗位能力分析,从而形成专业课程体系,在教学组织与教学方法上大胆创新,并严格规范地对人才培养过程进行质量监控,引入买可思人才满意度评价机制,并反馈到人才培养方案及教学组织过程等环节进行改进,形成了一个科学有效的人才培养机制。在实践过程中,取得了一定的效果。
参考文献
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[2]彭金莲,胡祝华,郑兆华,陈显毅,钟杰卓,李淑.网络工程专业“3+1”模块化课程体系的创新研究[J].海南大学学报:自然科学版,2013,(1):74-79
[3]逯义军.高职物流管理专业基于工作岗位课程体系构建[J].中国科教创新导刊,2013,(7):227-227
[4]刘秋艳.基于工作过程的电子信息专业课程体系建设[J].中国科技纵横,2013,(4):219-220
[5]陈荣征,罗杰红,邓文剑.基于工作任务的“4-5-6”情景化项目驱动教学模式的设计与实践[J].计算机时代,2013,(4):48-50
【关键词】物联网;体系结构;技术体系结构;应用
1 物联网概述
1.1 物联网定义
1)物联网(INTERNET OF THINGS)这一概念最早于1999年由麻省理工学院Auto-ID研究中心提出。它是指利用产品电子代码EPC、射频识别技术,通过网络实现在任何时候、任何地点对任何物品的识别和管理,即物品的互联互通。
2)国际电信联盟的定义,2005年11月,国际电信联盟在信息社会世界峰会上对物联网的定义是主要解决物品到物品,人到物品,人到人间的互联。
3)欧洲智能系统集成技术平台(EPoSS)的定义,2008年5月EPoSS对物联网的定义是由具有标识、虚拟个性的物理/对象组成的网络,这些标识和个性等信息在智能空间使用智慧的接口与用户、社会和环境进行通信。
4)2010年我国政府工作报告中的定义是物联网是通过传感设备按照约定的协议,把各种网络连接起来,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。
总的来说物联网的定义,从狭义上是指连接物品到物品的网络,实现物品的智能化识别和管理;广义上可以看做是信息空间与物理空间的融合,将一切事物数字化、网络化,在物品之间、物品与人之间、人与现实环境之间实现高效的信息交换方式。[1]
1.2 物联网的特征
物联网的基本特征可以概括为全面感知、可靠传送和智能处理。全面感知即利用射频识别、二维码、传感器等感知、捕获、测量技术,随时随地对物体进行信息采集和获取。可靠传送是指通过将物体接入信息网络,依托各种通信网络,随时随地进行可靠的信息交互和共享。智能处理是指利用各种智能计算技术,对海量的感知数据和信息进行分析并处理,实现智能化的决策和控制。[2]
物联网与互联网相比,有如下主要特征:海量信息,接入设备繁杂,网络架构繁杂,网络管理资质,智能物物互联,物理安全威胁,能量获取多样;设备制造的小型微型化。
1.3 物联网与“智慧地球”
2009年IBM提出“智慧地球”这一概念。智慧地球战略的主要内容是吧新一代IT技术充分运用在各行业之中,通过互联网形成“物联网”,而后通过超级计算机和云计算将物联网整合起来,人类能以更加精细和动态的方式管理生产和生活,从而达到“全球智慧”状态,最终形成“互联网+物联网=智慧地球”。
2 物联网体系结构
2.1 物联网系统结构
国内许多专家学者将物联网系统划分为三个层次:感知层、网络层、应用层。
1)感知层。感知层是物联网架构的基础层面,主要是完成信息采集并将采集到的数据上传的目的。感知层把所有物品通过一维/二维条码、射频识别、传感器、红外线感应器、全球定位系统等信息传感装置自动采集到与物品相关的信息,并传送到上位端,完成传输到互联网前的准备工作。比如,粘贴在设备上的RFID标签和用来识别采集RFID信息的识读器就属于该层。
2)网络层。该层在整个物联网架构中起着承上启下的作用,是物联网中不可或缺的架构组成部分。它是搭建物联网的网络平台,建立在现有的移动通信网、互联网和其他专网的基础上,通过各种接入设备与上述网络相联。如手机付费系统中由刷卡设备将内置手机的RFID信息采集上传到互联网,网络层完成后台鉴权认证并从银行网络划账。
3)应用层。该层是利用经过分析处理的数据,为用户提供丰富的特定服务,以实现智能化识别、定位、跟踪、监控和管理。比如,通过感应器感应到某个物理触发信息,然后按设定通过网络完成一系列动作。
2.2 物联网的技术体系结构
物联网技术涉及多个领域,这些技术在不同的行业具有不同的应用需求和技术形态。在这个技术体系中,物联网的技术构成概括起来有以下五个方面:[3]
1)感知技术。指能够用于物联网底层感知信息的技术。通过它可以感知温度、压力、位移、加速、震动、声音、光线、位置及污染等。感知技术包括RFID技术、传感器技术、机器人智能感知技术、遥测遥感技术、现场总线技术、IC卡与条形码技术、信息融合与协同信息处理技术、多媒体技术和中间件技术、GPS定位技术、纳米嵌入技术等。
2)网络传输技术。指能够汇聚感知数据,并实现物联网数据传输的技术,它包括各种专网技术、异构网融合技术、M2M无线接入、远程控制技术、互联网技术、地面无线出阿叔技术以及卫星通信技术。
3)支撑技术。指用于物联网数据处理和利用的技术,它包括云计算与高性能计算技术、智能技术、数据库与数据挖掘技术、GPS技术、公共中间件技术等,对感知到的信息进行语意的理解、推理和决策。
4)应用技术。指用于直接支持物联网应用系统运行的技术,它包括物联网信息共享交换平台技术、物联网数据存储技术以及各种行业物联网应用技术与应用系统等。
5)公共技术。指感知、传输、支撑和应用等四层都需要的技术,它包括标识解析、安全技术、应用管理技术和网络管理技术。
3 物联网应用
国外对物联网的研发、主要应用集中在美、欧、日、韩等少数国家。最初的研发方向主要是条形码、RFID 等技术在商业零售、物流领域应用。随着RFID、传感器技术、近程通信以及计算技术等的发展,近年来其研发、应用开始拓展到食品安全、农业生产和流通、校园管理、环境监测、生物医疗、智能基础设施等众多领域。[4]下面主要介绍在食品安全、农业生产、校园安全方面的应用。
3.1 物联网在食品安全方面的应用
物联网技术的迅猛发展在应对食品安全问题方面起到了关键作用。通RFID等物联网技术,可以实现对物品位置的跟踪、原料溯源、库存盘点、出入库等信息化流程,尤其是可以实现对物理的全程监控。
3.2 物联网在农业方面的应用
1)在农田、果园等大规模生产方面。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,适时调侃灌溉系统、保温系统等基础设施,确保农作物有最好的生长环境,以提高产量并保证质量。
2)在农业信息传送方面。对于农业发展领域,天气预报是农户最关心的信息之一,此外还可以包括施肥选择、从种子遴选到病虫害防治、从幼苗培育到收割入库等方面的信息都可以通过物联网及时传递。
3.3 物联网在校园管理方面的应用
数字校园的建立,使“一卡通”在学校得到了广泛的应用。随着物联网的进一步普及,校园管理的需求有了更多的变化。校园物联网主要是在传统校园信息化的基础上,一信息网络为依托,利用数值化手段借助物联网技术对校园环境、资源、活动等各个方面和环节进行综合管理,运用丰富的软件信息系统,高效、便捷地实现学校的教学、科研、管理和服务等活动的全过程。
物联网的发展面临巨大的机遇也面临着挑战,首先是技术标准化问题,其次是数据和隐私的保护问题。但随着网络技术、传感技术、数据库技术、云计算、移动计算等技术的发展,智慧城市、智慧地球必将成为现实。
【参考文献】
[1]张毅,等物联网综述[J].数字通信,2010(8).
[2]马静.物联网基础教程[M].清华大学出版社,2012,12.
随着物联网技术的快速发展,在社会众多行业领域中有应用,有利于推动社会发展和进步。医院是我国医疗卫生事业的重要载体,肩负着确保人们生命健康的重任。当前,物联网技术在医院中有应用,不仅能够提高医院医疗水平,而且有助于医院为患者及其家属提供更好的服务。本文首先对物联网技术进行概述,其次对该技术在医院中的应用实践进行分析。
关键词:
物联网技术;医院;应用
前言
近年来,物联网技术逐渐受到社会各界人士的广泛关注,且该项技术的应用范围逐渐扩大,为我国行业发展提供有力的技术支撑。就医院而言,对物联网技术的有效应用,可以为临床和病患人员提供优质的服务,同时进一步提高医院管理水平。所以,有关人员有必要对物联网技术在医院应用实践问题进行有效研究,为应用拓展奠定基础。
1物联网技术的概述
物联网是指,在与互联网连接的作用下,能够通过信息交换、通讯而实现识别、定位、跟踪、监管的网络,它是互联网技术的拓展和延伸,由感知层、网络层、应用层构成。物联网的关键性应用技术主要有四种,分别为射频识别技术(RFID)、传感网络技术、智能技术、纳米技术,分别用于标签事物、感知事物、思考事物、微缩事物。当前,在医院领域中应用最为广泛的物联网技术,当属RFID技术[1]。
2物联网技术在医院中的应用实践
2.1应用于人员管理
物联网技术在医院的应用,表现在人员管理方面。①对医护人员、患者进行定位和追踪中,可将腕式RFID标签佩戴于手腕上,有助于相关部门人员对医务工作人员、患者进行必要的追踪和定位。与此同时,腕式RFID可以与医院重要基地的门禁控制系统相融合,可保证指定人员进入其中,如高危区域、药房等。②基于物联网技术的腕式RFID具有防拆卸的作用,防止病人对其进行拆卸或造成破坏等。③患者佩戴腕式RFID,在遇到紧急情况时,可进行按钮呼叫,系统控制人员在第一时间对病人全部身份信息加以了解,包括姓名等基本信息、既往病史等,对提高医疗效率发挥重要作用。
2.2应用于医疗监护
物联网技术在医院医疗监护中有应用,有助于医务工作者对病人生命体征信息加以采集,并监视病理状态。基于物联网技术,工作人员可对病患生命体征进行实时的、持续的监测。在物联网技术应用之前,院方通过系列监护新设备、监护系统,对病人的生理参数信息获取,以进一步提出具体的治疗方案。然而,在物联网技术应用中,对病患佩戴腕式RFID,能够使医院实现智能化医疗监护系统的构建,实时传输病人检查信息、身体各项参数等。此外,物联网技术在医疗监护中的应用,可对人的生命体征信息加以采集、监测等,有助于提高医疗水平。
2.3应用于医药管理
物联网技术在医药管理中有应用。对于医院而言,药品是特殊商品,对症下药,能够帮助病人解除病痛,反之,则可能为病人带来致命风险。根据相关调查显示,尽管我国医疗卫生事业发展水平逐渐提高,但每年因用错药致死的案例数不胜数,约为用药总人数的15%以上。物联网技术在医院的应用中,能够借助标签事物的RFID做索引,分别针对药品进行唯一的标识,并追踪患者用药后的身体变化情况等。如此,能够满足医院对药品信息及时采集、有效共享的需求,有利于提高医药管理水平。此外,在生物制剂管理中,物联网技术发挥重要作用。由于生物制剂的蛋白质十分不稳定,受温度条件影响较大。但在RFID标签应用的作用下,能够对生物制剂进行更为有效的管理,可规避变质问题[2]。
2.4应用于医疗设备和器械管理
物联网技术应用于医疗设备、器械管理中,可提高医院管理水平。在RFID标签的应用中,能够对医院医疗设备的维护、维修、巡检信息进行合理的记录,并使设备处于实时监控的状态下,可实现医疗设备的智能化管理。手术器械对灭菌消毒流程有着较高的要求。在物联网技术应用中,可利用RFID标签,对系列手术器械包流程信息加以记录,使系统能够对器械包的相关信息加以存储,有助于医务工作者更好开展器械管理工作,同时对降低感染事故隐患发挥着重要作用。
2.5应用于垃圾处理
医院发展中,对清洁度有着较高的要求,对于医院的医疗废物处理,应严格遵循一定的处理程序而开展工作,避免对医院造成二次污染。当前,医院医疗垃圾处理问题逐渐成为社会公众所广泛关注的问题。物联网技术在医院垃圾处理中有应用。如医疗废物的电子标签化管理、电子监控与在线监测信息管理技术等,可推动医院垃圾处理的智能化管理进程。在此过程中,医院应积极构建医疗废物的RFID监控系统,保证环保部门工作者对医院垃圾处理进行全过程监控[3]。
3结论
物联网技术在医院应用实践中,能够将终端设备接入医院内部,具有可移动、灵活等特点,打破传统医院工作方式、管理等方面的束缚,从根本上提高医院工作效率、服务能力。当前,物联网技术虽然在医院人员管理、医疗监护、医药管理、医疗设备和器械管理、垃圾处理中有应用,但其依然未能得到普及应用。基于此,我国相关部门应致力于对物联网技术应用问题的研究,为人类造福。
参考文献:
[1]段义勇,孙丽玲.关于物联网应用实践及信息通信技术的思考[J].信息与电脑(理论版),2016,03:8~9.
[2]马洁琪.试论物联网技术发展及应用前景的探索与实践[J].数字技术与应用,2011,08:208.
【关键词】物联网 技术 应用
一、什么是物联网
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的网络;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。
二、物联网的起源
1990年物联网的实践最早可以追溯到1990年施乐公司的网络可乐贩售机――Networked Coke Machine。
1995年比尔盖茨在《未来之路》一书中也曾提及物联网,但未引起广泛重视。
1999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。早期的物联网是依托射频识别(RFID)技术的物流网络,随着技术和应用的发展,物联网的内涵已经发生了较大变化。
2003年美国《技术评论》提出传感网络技术将是未来改变人们生活的十大技术之首。
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11月17日,在突尼斯举行的信息社会世界峰会(WSIS)上,国际电信联盟(ITU)《ITU互联网报告2005:物联网》,引用了“物联网”的概念。
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。
2009年欧盟执委会发表了欧洲物联网行动计划,描绘了物联网技术的应用前景,提出欧盟政府要加强对物联网的管理,促进物联网的发展。
三、物联网的关键技术
传感器网络技术:这也是计算机应用中的关键技术。目前的传感器可以将接收到的重要信息随时随地的传递给其它装置。伴随着科技的飞越快速发展,传感器将实现智能化、微型化、信息化及网络化的发展模式。传感器的主要功能是实现感受外部的有用信息的动态变化,可探测、识别相应的信号,感知物质的组成成分。
RFID标签技术:它也是一种传感器技术,RFID技术是融合了无线射频技术和嵌入式技术为一体的综合技术。RFID可以识别高速运动的物体,在同一时间多个标签可以被辨别,操作迅速便于运行。RFID技术的应用是可以不需要人为的干预就能实现在某种严重的环境中分析相关数据信息来进行识别操作。
嵌入式系统技术:它是综合了计算机软硬件、传感器技术、集成电路技术、电子应用技术为一体的复杂技术。经过几十年的演变,以嵌入式系统为特征的智能终端产品随处可见;小到人们身边的MP3,大到航天航空的卫星系统。嵌入式系统正在改变着人们的生活,推动着工业生产以及国防工业的发展。
四、物联网的主要应用
智能家居。智能家居产品融合自动化控制系统、计算机网络系统和网络通讯技术于一体,将各种家庭设备通过智能家庭网络联网实现自动化,通过宽带、固话和3G无线网络,可以实现对家庭设备的远程操控。智能家居不仅提供舒适宜人且高品位的家庭生活空间,还将家居环境由原来的被动静止结构转变为具有能动智慧的工具。
智能医疗。智能医疗系统借助简易实用的家庭医疗传感设备,对家中病人或老人的生理指标进行自测,并将生成的生理指标数据通过固定网络或3G无线网络传送到护理人或有关医疗单位。根据客户需求,网络服务商还提供相关增值业务,如紧急呼叫救助服务、专家咨询服务、终生健康档案管理服务等。
智能交通。公交行业无线视频监控平台利用车载设备的无线视频监控和GPS定位功能,对公交运行状态进行实时监控。智能公交站台通过媒体中心与电子站牌的数据交互,实现公交调度信息数据的和多媒体数据的功能,还可以利用电子站牌实现广告等功能。
车管专家利用全球卫星定位技术(GPS)、无线通信技术(CDMA)、地理信息系统技术(GIS)、中国电信3G等高新技术,将车辆的位置与速度,车内外的图像、视频等各类媒体信息及其他车辆参数等进行实时管理,有效满足用户对车辆管理的各类需求。
测速E通通过将车辆测速系统、高清电子警察系统的车辆信息实时接入车辆管控平台,同时结合交警业务需求,基于GIS地理信息系统通过3G无线通信模块实现报警信息的智能、无线,从而快速处置违法、违规车辆。
1.1物联网介绍
1.1.1物联网概念
物联网是指利用射频识别技术(RFID)、全球定位系统(GPS)、传感器等技术将物体与互联网连接在一起的技术,物联网可以实现信息交流与通信,是互联网技术的深入应用[2]。物联网被视为互联网未来发展趋势之一,其中物联网中的每个物体都是有标识、属性的个体,利用智能接口,按照一定的通信协议连接到互联网中。
1.1.2物联网主要特征
1)标识与感知。物联网可通过RFID、传感器等技术标识物体,并能通过上述技术感知或捕获研究目标,采集该物体的相关信息。
2)信息处理。物联网获取的信息可以利用计算机进行大数据计算与分析,从而获取极具价值的信息,以供决策与控制。
3)信息交流。物联网与互联网技术一样,可以实现数据的实时共享,及时将系统信息数据通过网络传输到系统中心。
1.1.3物联网关键技术
物联网技术一般可分为感知层、网络层以及应用层三大环节,每一个环节都对应有关键技术。感知层关键技术包含RFID技术、二维码、传感器技术等,利用上述技术能够实现对物体的标识与感知[4]。网络层关键技术包含计算机技术、互联网技术、云计算技术、大数据处理技术等,是信息处理、数据管理的核心。应用层关键技术包含智能芯片等,是信息处理的应用执行层面。近年来,随着物联网技术的不断发展,出现了许多新型技术或多种技术融合的综合性技术,如PML开发技术、嵌入式技术、传感器网络技术、信息安全技术等,这些技术的应用显著提升了物联网的性能。
1.2智能电网介绍
1.2.1智能电网概念
所谓智能电网,其本质是电网的智能化发展,以物理电网为基本框架,充分结合测量技术、传感技术、信息化处理技术、决策系统技术、计算机技术、互联网技术等智能化技术而形成的综合性智能电网。智能电网的应用,将资源开发、电能应用、电网管理等各个环节实现了智能化集成,不仅实现各个环节的无缝连接,而且提升了电网的工作效率及可靠性,因此,具有极大的经济效益。
1.2.2智能电网主要特征
1)自愈性。智能电网具备自我修复能力,当电网中出现故障,可以容错重组,实现系统自愈。
2)激励性。智能电网可以激发用户参与到电网的运作过程中,从而提高电网的工作效率。
3)安全性。智能电网相比普通电网具备更高的安全性,尤其是在利用智能化技术下,电网的抵御能力更强,电网安全性更高。
4)兼容性。智能电网可以兼容各种形式的发电、供电、蓄电,因此电网的兼容性更好。
5)优化性。智能电网能够优化各种电网设备的运行,降低电网的运行成本,优化性能优越。
1.2.3智能电网关键技术
智能电网未来发展趋势,是集合了多种技术于一体的综合性智能化系统工程。智能电网所包含的关键技术主要有可处理大量数据的信息处理技术;高效、实时的通信技术;电网能源分布式接入技术;系统容错技术;传感器网络技术;智能规划技术等。
2物联网技术与智能电网技术融合
物联网技术与智能电网技术的融合是信息化技术发展的必然,也是电网发展的趋势。采用物联网技术的智能电网,能够在资源整合、通信提升、电力信息化等方面的发展提供重要的支撑。此外,物联网技术的应用,能够提高智能电网的自动化、智能化,对提高智能电网的管理,提高电网的工作效率,降低运行成本等方面具有重要意义。为了研究物联网技术与智能电网技术的融合,笔者分别从感知层、网络层、应用层三方面进行介绍。
2.1感知层
感知层包含了各种传感器、智能芯片等信息识别与采集设备,从而实现对物体属性、行为的监测,并能够获取物体的基本信息数据,通过网络技术、通信技术将数据传输到数据处理中心。在智能电网中,采用物联网技术可以对输电线路、电气设备等电网目标进行识别与监控,并通过光纤通信技术或无线通信技术将获取的数据传输到数据处理中心。
2.2网络层
网络层是利用互联网技术实现数据传输与共享的关键环节。在智能电网中,主要以光纤网络为主要的网络层,并以无线通信网络、无线宽带网络为辅助,将感知层获取的数据进行实时传输。在智能电网的应用过程中,为了保证系统的安全性,因此对数据的传输提出了更高的要求,智能电网的信息传输主要通过电网系统的内部网络,只有在特殊环境下,才可以部分依靠公共网络。此外,为了保证智能电网的应用,电力系统的通信网络应该以骨干光纤网络为主,这样不仅能够保证数据传输的实时性,而且能够提高数据的容量。以光纤网络为主,辅助以无线宽带网络、电力线载波网络、无线数字通信网络等通信技术,实现双向宽带通信的智能电网与物联网的融合。
2.3应用层
应用层是物联网对相关信息或处理结果进行应用的层面,在智能电网中,应用层主要是各种电力基础设施、电力资源的应用等方面。电力基础设备将为物联网技术提供重要的信息数据,同时也为物联网技术提供数据处理与计算的基础设施,保证各种数据、设备的接口资源,为物联网提供各种适应性极强的应用。此外,应用物联网技术后,智能电网的在智能计算、大数据处理、模式识别等技术方面有了更有效的解决方案,能够应用物联网技术实现智能化决策,对提升电网的管理水平具有重要意义。
3物联网在智能电网中应用展望
物联网技术在物体识别与感知、信息处理、控制与决策等方面的能力,能够对智能电网的发展提供极大的推动作用。以目前的发展趋势来看,物联网技术与智能电网技术的结合与应用将不断的深入与完善,尤其是在以下几方面的应用,将成为物联网技术、智能电网技术融合的重要方向。
1)输电线路可视化。利用物联网技术的远程识别与感知技术,能够对输电线路进行可视化监控,结合无线通信技术、全球定位技术等,对输电线路冰冻、震动、故障等问题进行实时在线远程监控,提高智能电网输电线路的感知能力,缩减解决故障的反应时间。
2)电力生产智能化。利用物联网技术,能够实现电力生产的智能化管理,尤其是将RFID技术、传感器网络技术应用到电力现场作业,能够对误操作、非法进入等安全事件进行远程监管,可以对电力生产设备进行智能化管理,减少电力生产的安全隐患,结合用电信息情况,智能规划生产计划。
3)用电信息智能采集。传统用电信息通过电表人工采集,实时性、准确性均难以保证。应用物联网技术,可以建立远程用电信息采集系统,并将采集的数据通过通信网络实时反馈到管理中心,可实现用电信息的实时管理,提高智能电网的智能化,适时进行调峰调频,提升用电效率。除此之外,物联网技术还能在电力设备管理、电力设施全寿命周期管理、用电巡检等方面提供重要的应用技术保障,能够有效提高电网的可靠性,提升客户服务满意度。
4结语
(一)信息系统分散,食品冷链物流实时监控性差
目前,仅有为数不多的大型企业在冷链物流管理中全程应用了先进的一体化低温控制系统。众多企业在冷链加工车间和库房能够进行很严格的温度检测控制,却无法在冷链全程中进行信息管理系统的统一监管。且每个冷链合作企业所使用的信息系统基本都是独立的,合作部门与企业间的信息无法进行实时传输,导致食品冷链物流实时监控性差。这导致冷链物流管理效率低下,无法及时对问题食品进行追溯,加大了食品冷链相关企业的安全隐患。
(二)标准化程度不高,食品冷链物流协调性弱
食品冷链的时效性要求将冷链物流活动中的采购、生产、销售、运输、库存及相关的信息流动等活动打造成动态的一体化系统。中国农业的产业化程度不高,大多数中小冷链合作企业缺乏配套的冷藏物流设备和现代的冷链物流技术,无法实现标准化管理规范和全程可控的一体化冷链物流体系,导致食品冷链物流整体协调性较差。
(三)冷链流通比例低下,食品货损率高起
我国食品冷链流通的比例远远低于发达国家,物流途中耗损严重,直接导致零售终端价格昂贵。根据近几年中国物流与采购联合会冷链物流专业委员会公布的统计数据,全国农产品仅有15%进入冷链物流中,其中果蔬的流通腐蚀率高居第一位,达20%-30%,水产品位居第二位,达到15%,肉类也达到了12%。与中国相比,发达国家食品损耗率要低得多,农副产品的流通损耗率普遍为5%-6%左右。
二、食品冷链物流环节对物联网技术应用的需求分析
冷链物流管理信息化、标准化、全程一体化的需求,催化了对新型物流技术应用的管理需求,其中物联网技术应用的巨大效应最引人关注。物联网“Internetofthings”缩写为“IOT”,指物物相连的互联网,是一种建立在互联网上的泛在网络,并在互联网基础上进一步延伸和拓展,可使物与物之间具有通信功能,进行快捷的信息交换、传输和自动识别。物联网具有巨大的经济和社会效益。美国权威咨询机构FORRESTER预测,到2020年,物联网产值将是互联网的30倍,其创造的经济价值将达到万亿级。物联网从技术和产业的角度,应用技术手段来解决传统的食品冷链物流面临的许多问题,满足食品冷链物流不同环节的管理需求:
(一)食品冷链物流加工环节均衡生产的需求
由于无法对整条食品冷链物流加工环节进行全程跟踪和识别,不能及时获得补货信息,导致加工产品数量不准确,难以有序控制进行均衡生产。物联网技术的应用可辅助定单生产,实现流水线均衡生产,定量完成食品加工任务。
(二)食品冷链物流运输环节智能调度的需求
传统的食品冷链物流运输环节,多依赖运输司机对运输路线和冷藏食品的人工控制,难以做到全程跟踪管理和实时监控。通过物联网技术的电子标签和接收装置,可实现运输环节全程可视化监控。同时,可利用物联网采集的数据计算行车路线,进行多种路线和联运方式的综合调度,实现食品冷链物流运输高效管理环境下的智能调度。
(三)食品冷链物流配送环节协同管理的需求
利用物联网技术先进的信息定位系统,能考虑到实时交通路况,使得各食品冷链物流配送中心的配送管理与信息管理形成协同效应,在不同交通路况下,以成本最低、时间最短的方式完成配送工作,实现配送路径的最大优化。
(四)食品冷链物流仓储环节低库存成本管理的需求
传统仓储管理模式,效率低,耗时长,人工失误率高,容易造成仓储货损。物联网FRID技术能自动识读产品标签,完成库存盘点,同步传输至数据中心,快捷高效地管理库存数量,降低食品冷链物流库存成本。应用物联网技术不仅能提高供应商库存管理效率,还能有效识别假冒伪劣产品,进行智能化库存成本管理,提升食品冷链物流库存管理水平。
三、食品冷链物流管理中物联网技术应用的优势分析
食品冷链物联网技术运用主要分为三个层次:食品冷链物流感知层、网络层和应用层。食品冷链物流感知层主要是感知设备的配置和运用,比如:核心传感技术二维码技术、RFID技术等设备的数据采集处理。食品冷链物流网络层主要是通过各种通讯技术将感知层收集的大量数据进行处理与传输。食品冷链物流应用层则是针对食品冷链行业通过之前感知层和网络层的资源整合,提出实现冷链食品行业的解决方案。通过以上三层次的共同作用,物联网技术在食品冷链物流管理中的应用优势有:
(一)物联网技术有助于食品冷链物流信息的标准化
食品冷链物流营运时产生的信息量非常巨大,且食品冷链物流系统对信息处理的准确性和及时性要求较高,高效的信息流动是整个冷链物流系统运作的基础。传统的食品冷链信息系统存在数据格式不统一、各子系统不兼容、信息孤岛等信息不协同现象。为解决多个冷链物流子系统协同运作的问题,信息标准化是当前行之有效的关键方法之一。物联网技术在食品冷链物流领域的应用,通过食品冷链企业内部各职能管理部门间信息互通、高效传送和企业外部与上下游厂商、竞争对手、合作伙伴之间的信息共享,实现整个冷链物流系统数据的采集、传输、、共享和融合的信息标准化,保障整个食品冷链物流系统运行的稳定性和高效性。
(二)物联网技术有助于提高食品冷链物流信息反馈效率
冷链食品的最终质量取决于冷链储藏与流通时间、温度和产品的耐藏性,冷链食品流通时间的有效管理,直接决定了冷链物流系统运营的效益。通过广泛在食品冷链企业中应用物联网感知层RFID技术,可实现对冷链食品的唯一标识,保障冷链食品信息在加工、运输、配送、仓储和销售环节涉及的众多冷链企业中无障碍流转。例如,物联网传感器技术融合多种类型的感知节点,实现物体信息及其所处环境信息的动态感知。冷链物联网移动GIS技术可以观测冷链食品的运动轨迹,实现实时温度监测,并监管冷链企业冷链中断等问题。物联网数据采集技术,实现了对感知商品的大批量信息采集,替代了手工录入的繁琐,提高了冷链物流系统营运效率。因此,采用新型物联网技术后能帮助冷链食品物流信息的反馈效率得到很大提高。
(三)物联网技术有助于提升食品冷链物流的服务水平
传统食品冷链物流服务仅仅是以满足生产者和消费者不断增长的物流需求为目标,缺乏物流服务方式创新,无法提供个性化和智能化物流服务。物联网三层面技术的应用,提供了个性化智能物流服务解决方案。物联网感知层识别技术(RFID)能够实现高度的物流信息化、自动化和便利化,确保基础性食品冷链物流服务的有效实施。物联网网络层数据处理与传输技术,在冷链物流上下游实体中快速反映客户的服务需求和期望,能准确、及时调整物流计划,实现物流服务能力的最佳匹配,提供以客户为中心的冷链物流优质增值服务。物联网应用层技术利用计算机、网络和通讯等现代信息技术,对区域内物流作业、物流过程和物流管理的相关信息进行资源整合,满足客户的订单生产、销售频率等个性化服务需求,实现物流流程需要同客户服务需求无缝对接,实现整个冷链系统的高度组织协调性。
四、食品冷链物流主要环节中物联网技术的应用研究
物联网技术在食品冷链物流的业务流程和物流环节的广泛应用,实现了食品冷链物流技术和业务模式的创新。
(一)物联网技术在食品冷链物流采购环节中的应用
通过在食品冷链物流企业中广泛使用电子标签和FRID读写器,能优化食品冷链物流的采购方案,确保冷链食品的精准化采购水平。首先,通过对所有冷链食品原料粘贴电子标签,让每个标签含有符合EPC(ElectronicProductCode产品电子代码的缩写)规则的商品信息。当买方输出食品原料采购订单前,通过FRID读写器对采购食品原料进行电子标签识别,就可以获得有关采购食品的所有信息,还能获悉采购食品原料在整个冷链物流中的流转情况和变化信息,为优化采购方案提供精确的数据支持。同时,数据还能帮助买方掌握食品原料准确的消耗量,精准制定合适的采购时间、采购周期和采购数量。此外,物联网技术还确保卖方所供给食品原料的数量、质量和品类符合要求,并极大缩短食品原料检测时间。这不仅使采购作业更加科学,而且节约采购时间和资源,降低食品冷链企业采购成本。
(二)物联网技术在食品冷链物流生产环节中的应用
当带有电子标签的食品原料进入冷链物流生产环节时,生产工序流水线上的读写器装置就会对其进行识别,并将每道工序的具体信息数据写入电子标签,最终产成品的电子标签会集合所有的加工信息。这些数据上传到企业生产管理信息系统,为企业了解自身产能、合理安排生产计划、制定精准的生产周期而提供基础信息保障。在日常生产管理活动中,物联网技术能帮助生产企业准确获知生产订单的执行情况,进行生产进度跟踪与控制,监督产成品质量完成状况。这不仅优化生产流程,为交货期预测提供决策支持,还为员工绩效考核提供参考,提升食品冷链物流生产企业的生产力。
(三)物联网技术在食品冷链物流仓储环节中的应用
物联网技术在食品冷链物流仓储业务流程中的应用,能大大缩短仓储作业时间,同时提高冷藏食品的库存精确度。采用物联网技术的仓库出入口处,安装有读写器和红外线接收器,主动对通过出入口带有电子标签的货物进行扫描,将货物信息传输到物流仓储后台管理系统,实现物品出入库控制智能化。缩短出入库流程消耗时间的同时,避免人工操作的繁杂业务,使出入库作业更加便捷、准确、快速。通过在仓库的每个区域安装位置读写器,能帮助仓储管理人员迅速、精确地进行储位货物定位。当仓库进行货物盘点时,仓储工作人员仅需通过手持式读写器进行仓储货物扫描,货物信息将自动传输到仓储管理数据系统,繁重的货物清点工作变得便利、高效和精确。
(四)物联网技术在食品冷链物流运输环节中的应用
[关键词]物联网技术RFID公安工作
中图分类号:TP391.44 文献标识码:A 文章编号:1009-914X(2015)05-0328-01
1物联网的概念
1.1起源
物联网(Internet of Things)的概念的起源最初是1991年美国麻省理工学院(MIT)的Kevin Ash-ton教授首次提出的。比尔盖茨在1995年出版的《未来之路》一书中提及物物互联的概念。1998年麻省理工学院提出了当时被称作EPC系统的物联网构想。1999年,在物品编码技术的基础上Auto-ID公司提出了物联网的概念。2005年11月17日,在突尼斯举行的信息社会世界峰会(WSIS)上,国际电信联盟了《ITU互联网报告2005:物联网》,其中指出“物联网”时代的来临。
1.2概念
物联网,顾名思义是在传统互联网、电信网等基础上,实现物与物的信息互联与交换,达到物与物之间的通信与互动。物联网是传统网络的延伸,通过感知技术将传统网络的终端扩展到物。这是一个将物质世界数字化的变革,每一个普通物理对象都可以作为物联网的一部分,可以被独立寻址通过网络互联互通。
1.3感知方式
将网络终端由传统意义上的机器延伸到物理对象的过程中,重要的一步是传感器技术,传感器技术可以将物理对象的信息转化为计算机能够处理的数字信号,是实现物与物通信的前提。目前常见的传感设备和技术有二维码识读设备、射频识别(RFID)装置、红外感应器、全球定位系统和激光扫描器等。通过这些传感器技术,可以将任何需要互联的物体信息数字化,实现物联网由机器终端到普通物体终端转变。
2物联网的特征和传统的网络相比,物联网有其鲜明的特征。
2.1各种感知技术的广泛应用。
物联网上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,不同类别的传感器所捕获的信息内容和信息格式不同。传感器获得的数据具有实时性,按一定的频率周期性的采集环境信息,不断更新数据。
2.2数据量极其庞大
物联网技术的重要基础和核心仍旧是互联网,通过各种有线和无线网络与互联网融合,将物体的信息实时准确地传递出去。在物联网上的传感器定时采集的信息需要通过网络传输,由于其数量极其庞大,形成了海量信息。
2.3地址需求庞大
物联网要求作为物联网终端的每一件物品有自己独立特有的物理地址,目前互联网使用的IPv4协议所提供的地址资源远远不能满足物联网的需求。其庞大的地址资源需求会在下一代互联网的IPv6协议中得以实现。
2.4智能技术的应用
物联网不仅仅提供了传感器的连接,其本身也具有智能处理的能力,能够对物体实施智能控制。物联网将传感器和智能处理相结合,利用云计算、模式识别等各种智能技术,扩充其应用领域。从传感器获得的海量信息中分析、加工和处理出有意义的数据,以适应不同用户的不同需求。
3物联网技术的典型应用
物联网早已不仅仅只是一个概念,从它的概念提出至今的十几年中,它已经在我们身边或大或小的领域中有运用。我国的第二代居民身份证就采用了内置RFID技术,采用国内自主嵌入式微晶片,是全球最大的RFID应用技术。
4物联网带来的安全风险
物联网的基础是互联网等传统网络,将传统网络的终端扩展至人与物,这样一来就会将传统网络所面临的安全风险与危害放大,互联网所面临的病毒攻击,黑客攻击等危害在物联网中也存在。
另外,物联网的感知层将成为一个新的安全隐患点,物联网的传感器采集的信息需要通过网络传输,由于其数量极其庞大,在传输过程中,为了保障数据的正确性和及时性,必须适应各种异构网络和协议,而在物联网发展的目前阶段,各种接口协议都还很混乱,对于物联网的监管与保障几乎没有,个人隐私、情报在采集和传输阶段面临很大的安全性问题,所以这将是公安工作中的一个新问题。
5物联网在公安领域的应用
目前阶段下,物联网技术应用到公安领域中,还存在很多困难和阻碍。将物联网技术应用于现有的资源平台,可以在应用实践中带动公安物联网发展。
5.1新一代警务通系统
新一代的警务通系统采用了结合的物联网技术,内置的第二代身份证读卡模块,采用了非接触式的读卡技术,公安民警可将二代身份证放置感应区,公民身份信息包括文字、数据、个人相片等信息显示或提示在彩色液晶屏上,并且还可通过云计算平台与公安专网进行互联核查。
配备GPS系统,与警用地理信息系统配合,实现对警力部署或重点车辆的可视查询、定时定位、自动跟踪、区域监控、路径优化、轨迹分析,提高了公安机关的警务工作效率和实战能力。
5.2车辆管理系统
基于无源射频识别技术的区域性车辆安全监管系统,通过在车辆内安装RFID电子标签和GPS使被标识车辆的静态身份信息与动态运行信息有机地结合在一起。以车辆自动识别与认证服务为基础,实现在开放性道路交通环境下对车辆运行信息和事件信息的自动采集,提供满足不同应用环境的全天候涉车监管服务。该系统还能实现交通需求预设,路网资源的分配管理,交通流量自动统计,车辆运行状态的实时回传等功能。目前上海,南京就采用类似的系统对特定车辆进行管理。
6物联网时代公安工作的展望
物联网时代即将到来,物联网技术对社会的改变是公安工作新的机遇和挑战,在可预见的将来,物联网在公安工作中将发挥极其重要的作用。
将物联网技术引入地理信息系统(GIS)和GPS、电信运营商的无线电信网络相结合,将是一个改变公安工作模式的改革。在突发事件和处理以及各种刑事、民事和交通案件处理时,实现对警力资源的及时高效合理地调度与充分使用,有效缩短出警反应时间,减少警务处理的盲目性,实现对警务现场的实时全方位多角度的监控及指挥调度。
物联网技术使得具体物理对象成为公安工作的出发点,对于成为网络终端的人、车、物的管理与控制上升到了一个新的高度。配合现有的监控、管理和资源系统,将任何需要成为物联网终端的物理对象纳入公安工作的管理之中,将在维护社会稳定,社会治安管理和打击刑事犯罪方面起到非常重大的作用。
7总结
总体而言,物联网技术已经完成从技术到产业的转变,