物聯網技術與開發范文

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關鍵詞 物聯網；Zigbee；Modbus；多功能電表；嵌入式網關

中圖分類號：TP274 文獻標識碼：A 文章編號：1671-7597（2014）17-0026-01

近年來，隨著物聯網技術的快速發展，社會企業對物聯網技術人才的需求與日俱增。高校緊跟技術熱點，結合自身優勢紛紛開設物聯網專業。物聯網專業涉及層面非常廣泛，是一個多技術和多學科互相交叉的綜合性專業，如何針對高職院校的特點，開設物聯網綜合實訓課程，即通過一個綜合項實訓項目，貫穿物聯網的各個層次，全方位展示物聯網數據處理的全過程，是各高職院校要解決的當務之急。

本文設計開發的綜合實訓系統貫穿物聯網技術的感知層、傳輸層和應用層，通過末端設備采集建筑物多功能電表、水表、燃氣表能耗數據，以有線和無線兩種方式上傳到Cotex A8智能網關，由網關進行初步存儲、處理后最終通過TCP/IP協議上送后臺服務器。

1 實訓平臺總體設計

1.1 系統功能

根據國家節能減排需求，要求各大公共建筑需要實現能耗的分類分項數據采集與統計，因此該實訓平臺具有以下功能。

1）硬件接口：RS485接口、RS232接口及以太網接口。

2）Zigbee無線網絡協調器、路由器及終端節點，構建Zigbee無線采集網絡。

3）連接多主機，周期性（周期可調）向主機匯報能耗數據；或者響應主機發來的命令，被動上傳指定的能耗數據。

4）智能網關具有本地存儲功能，保證在網絡不通的情況下補傳能耗數據。

5）Web系統能處理各種數據報表，找出異常數據，及時報警或反控設備開關，關閉異常設備。

1.2 硬件設計

1）嵌入式智能網關。智能網關采用具有工業級別的TI處理器TM3358，主頻可達1GHz，具有512M SDRAM內存，512M NAND FLASH外存，2個RS232串口，2個RS485接口，2個100兆以太網口。

網關PCB采用核心板加底層擴展板的方式，有利于硬件主板的擴充，接口全部由底板引出，核心板只集成CPU、SDRAM、NAND Flash及時鐘電路。核心板支持SD卡引導，方便Linux系統升級。

2）Zigbee數據采集器。無線Zigbee數據采集器基于TI公司的CC2530芯片，該芯片除了具有8051微處理器功能外，還具有2.4G高頻RF電路，能夠收發無線數據，并且提供性能卓越的Zigbee 2007半開源協議棧，是一個完整的SOC解決方案。

在CC2530上加MAX232芯片擴展出一個RS485接口，連接末端485協議的多功能電表或其他能耗設備。

1.3 系統整體架構

建筑物能耗監測系統基本由三部分組成：數據采集子系統、數據中轉處理子系統及數據中心服務子系統。

數據采集子系統安裝在被監測的大樓內部，主要由有線計量表具、無線Zigbee數據采集器、嵌入式智能網關等三部分構成，網關通過TCP/IP網絡連接能耗數據中心服務器。整個系統應用架構如圖1。

圖1 建筑能耗監控系統架構圖

2 軟件設計

2.1 網關操作系統構建

智能網關硬件基于Cortex A8 處理器，通過winbond 83977及MAX232擴展2個RS485接口。系統層主要由Uboot、Linux內核及根文件系統三部分構成，全部針對硬件平臺開發相應驅動，實現系統定制。

2.2 網關應用層

根據系統功能要求，網關上層主要設計了三個線程，分別是串口485數據采集線程、串口協調器數據采集線程及服務器命令偵聽線程。網關接口掛接的機具參數必須在主線程啟動之前進行初始化。

2.2.1 核心控制進程

1）首先與服務器連接，進行身份認證，身份證信息由本地終端配置，由MD5加密算法送至服務器進行檢驗。

2）從服務器獲取表俱參數，如表類型，表地址，和網關的接口參數等。

3）定時器開啟，在周期到達時，按照約定命令接口格式向所有主機發送表俱數據。

4）處理本地數據，當網絡不通時，將數據存儲在智能網關U盤中，網絡恢復時補傳數據到服務器。

5）智能網關和服務器之間采用心跳包方式保持連接，并通過心跳包向主機發送智能網關狀態。

6）智能網關和主機之間的數據格式如下表。

包長度

（4字節） 命令類型4字節 命令私有數據 校驗和

（3字節） 結束

（0x0d 0x0a）

2.2.2 電表數據采集線程

1）基于485串口總線的多功能電表、水表、燃氣表可同時串聯在智能網關的485接口上，由485串口讀寫線程統一管理。該線程根據核心線程獲取的參數輪詢采集電表的特定參數，將參數實時數值寫在共享內存中，由核心調度線程發送給主機。

2）基于RS232的Zigbee協調器，由Zigbee串口線程負責采集無線Zigbee終端采集器發送過來的能耗數據，統一處理后記錄在共享內存中，由核心調度線程處理。

3）采集數據線程關鍵需要解析特定電表采用的協議：比如Modbus協議、DLT645規約、常工電子多功能電表SIMS協議、CT188協議等。

2.2.3 Web服務器線程

Web服務器偵聽線程程，主要是偵聽Web服務端發出的命令請求，響應服務端的請求，比如采集特定表、特定時間內的參數，控制表的狀態等，實現M2M人機對話功能。

3 實訓模塊

該系統有效監控建筑物的各項能耗信息，完成從表俱、傳感器采集數據至后臺云計算處理的全過程，非常適合建筑物聯網專業學生進行綜合實訓。在實訓過程中，可讓學生完成實訓系統的拆裝布線，也可讓學生針對單一模塊功能進行完善或開發訓練。具體實訓模塊如下。

1）綜合布線模塊：完成表俱的強弱電布線及Zigbee、智能網關的無線組網過程。

2）無線數據采集模塊：完成Zigbee終端節點對傳感器、多功能電表進行數據采集。

3）網關系統開發模塊：完成Cotex A8網關的系統構建，對Uboot、Linux內核進行裁剪移植，制作rootfs文件系統，搭建上層應用。

4）網關控制模塊：完成網關和服務器之間的身份認證、數據采集及定期發送功能。

5）Web系統開發：海量數據傳送到云服務器后進行云計算，及時給出報表或控制末端設備，必要時發出報警信息。

4 結束語

本文根據我院物聯網專業人才培養方案量身定制了一款綜合實訓平臺與系統，實際授課過程學生不僅能對建筑物聯網的全數據流程具有感性認識，而且還可以選擇其中一個模塊進行完善，提高自己物聯網系統開發能力。

本系統可部署在學校、企事業單位的大型建筑物內，全面監控建筑能耗中的分類分項數據，實現數據的統計、報表及深度挖掘，滿足國家對大型公建的節能減排政策的具體要求，具有推廣價值。

基金項目

常州工程職業技術學院教育研究立項課題。

參考文獻

[1]高等學校校園建筑節能監管系統建設技術導則.住房和城鄉建設部，2009.

[2] DL/T-2007 645-2007多功能電能表通信協議.

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摘要：針對物聯網產業的發展現狀和趨勢，分析了高職院校開設物聯網技術專業的必要性和重要性。根據物聯網技術的特點，探討了高職院校物聯網技術專業課程的設置問題，在此基礎上，詳細闡述了高職院校物聯網技術專業課程體系的設計和構建。

關鍵詞 ：高職院校；物聯網技術；專業建設；課程體系

作者簡介：周亮，男，蘭州石化職業技術學院信息處理與控制工程系講師，碩士研究生，主要研究方向為軟件開發技術；張克功，男，蘭州石化職業技術學院信息處理與控制工程系講師，碩士研究生，主要研究方向為信息處理技術；黨燕，女，蘭州石化職業技術學院信息處理與控制工程系副教授，碩士研究生，主要研究方向為傳感器技術。

中圖分類號：G712 文獻標識碼：A 文章編號：1674-7747（2015）06-0036-04

物聯網是基于互聯網絡、移動通信網絡等信息傳輸載體，讓所有能夠被獨立尋址的普通物理對象實現互聯互通的網絡，其英文名稱是“The Internet of things”。和傳統的互聯網絡相比較，物聯網是基于各種感知技術的廣泛應用，是一種建立在互聯網基礎之上的泛在網絡。

一、物聯網技術發展現狀及前景

近年來，美日等發達國家和經濟體先后提出了智慧地球、智慧城市等概念，帶動了物聯網產業的迅猛發展。目前，物聯網產業資金投入量大，參與建設的大型高科技企業多，預計在2015年前后，物聯網產業將進入蓬勃發展的時期。物聯網技術的應用一方面可以提高生產效率，另一方面，可以為全球經濟的復蘇提供一定的技術動力。美國、歐盟等已投入巨資，研究探索物聯網技術，我國也在高度關注、重視物聯網技術的研究和發展。據美國權威咨詢機構FORRESTER預測，到2020年，世界上物—物互聯的業務，與人—人通信的業務相比，將達到30比1。因此，物聯網產業被稱為下一個萬億級的技術產業，是未來推動世界經濟高速發展的重要生產力。［1］

二、高職院校開設物聯網技術專業的必要性和重要性

自2009年我國在政府工作報告中提出發展物聯網技術和產業以來，物聯網已進入快速發展階段。工信部預測，我國物聯網市場規模到2015年將超過5 000億元，2020年時將啟動萬億元級別的市場規模。［2］在以往幾年多所知名高校相繼成立物聯網技術專業的基礎上，2011年，全國又有一些高校和企業加入了物聯網教育和研究行列。基于以上幾點，在良好的發展環境和國家政策的大力支持下，高職院校建設物聯網技術專業勢在必行，并有著較好的發展前景。

物聯網技術自1999年提出以來，經過十多年的經驗積累和技術研究，已進入蓬勃發展時期，物聯網產業相關領域的人才相對匱乏，就業缺口大，各層次的物聯網技術教育顯得尤為重要。物聯網產業的大量人才需求，能夠很好地解決目前高職院校招生難就業難的問題。學生就業將更多地走向沿海發達城市，在物流、安防、交通、汽車等多個行業充分發揮技能，施展才華。［3，4］因此，高職院校應積極響應國家產業轉型優化升級戰略，結合現有專業技術優勢資源，將物聯網技術作為一個重要的專業方向進行規劃和建設，為國家培養適應形勢需求的人才，為學生創造更好的就業機會，為學院科研工作提供更好的實驗條件。

三、高職院校物聯網技術專業課程設置與課程體系構建

（一）物聯網行業從業技能分析

物聯網技術是計算機、電子、網絡、通信及軟件工程等多個技術相融合的綜合應用技術。從物聯網產業鏈的角度分析，物聯網產業可以分為感知控制、數據傳輸和數據處理三個環節。感知控制環節通過感知設備獲取物體的狀態信息，這個環節需要從業人員具備電工電子技術以及嵌入式設備設計和調試的能力；當信息被感知后，通過數據傳輸環節將數據傳輸至數據處理環節，這個環節通過通信網絡傳輸數據，需要從業人員具備計算機網絡和數據通信等技術；數據處理環節主要對接收到的數據進行分析、處理和應用，需要從業人員具備系統設計、系統應用和系統管理的能力。

綜上所述，可將物聯網技術分為3個層次，分別是感知層、通信層、應用層。感知層技術主要涉及感知終端的設計和應用技術；通信層主要涉及計算機網絡和通信技術；應用層主要涉及物聯網應用系統軟件開發及維護技術，物聯網行業從業人員所需技術如表1所示。

（二）培養目標

根據對物聯網行業從業技能的分析，物聯網技術專業培養目標是德、智、體全面協調發展，掌握物聯網的基本理論、基礎知識，具備基于計算機技術、自動控制技術、傳感信息處理技術和互聯網技術進行信息標識、獲取、傳輸、處理、識別和控制的能力，能夠進行物聯網系統集成、物聯網相關產品的開發和應用、物聯網工程實踐，服務于經濟和社會發展需要的高素質復合型應用人才。

（三）專業課程設置

根據物聯網行業從業人員所需技術分析，核心課程的設置可分為三個部分，分別是感知層課程、通信層課程和應用層課程。

感知層課程主要涉及感知終端的設計和應用技術，包括各種傳感器的設計、調試和應用技術，以及芯片設計和應用技術，如射頻標簽和嵌入式芯片開發、調試技術等。要求學生通過該層次課程的學習，掌握一定的數字和模擬電子技術、嵌入式開發技術等內容。通信層課程主要涉及數據傳輸環節的相關技術，要求學生通過該層次課程的學習，掌握計算機網絡和通信的相關技術，具備通訊系統的運行維護與管理能力，以及通信設備的安裝、調試和故障排除能力。應用層課程主要涉及物聯網運行系統的開發和維護技術，要求學生通過該層次課程的學習，具備物聯網應用系統的開發和維護能力。

為了能夠較好地實現專業培養目標，專業課程設置如表2所示。

（四）專業課程體系構建

各專業課程之間的關系如圖1所示。

四、物聯網技術專業就業前景

物聯網作為國家倡導的新興戰略性產業，受到了社會各界的廣泛重視。當前，物聯網技術專業已成為就業前景十分廣闊的熱門專業，有較多的知名企業參與物聯網的建設和運營。物聯網用途廣泛，遍及智能家居、智能交通、現代物流、環境保護、精細農牧業、智能消防、工業監測、政府工作等多個領域。通過物聯網技術專業的培養，學生能夠了解與物聯網產業有關的法規與發展動態；具有設計、構建、調試、維護物聯網系統的能力；具有對物聯網信息系統進行管理的能力。物聯網技術專業的畢業生能夠就業于參與物聯網相關產業的企業，從事物聯網系統設計、開發、管理與維護等工作。

綜上所述，物聯網產業有著很大的發展空間，將成為我國及世界經濟新的增長點。隨著我國物聯網產業的發展，物聯網行業需要大量的高技術、高技能人才，物聯網技術專業畢業生所從事行業具有廣泛性和靈活性的特點，這無疑為高職院校提供了新的發展契機。

參考文獻：

［1］張南.中國移動：物聯網是“萬億級”產業［J］.通信世界，2009（36）：I0007.

［2］石軍.“感知中國”促進中國物聯網加速發展［J］.通信管理與技術，2009（5）：1-3.

［3］徐益清.專業建設新途：“三段階梯式”和“兩個一

半”——以江蘇省惠山中專電子與信息技術專業為例［J］.江蘇教育，2014（16）：53-54.

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關鍵詞：物聯網技術；設施農業；應用

中圖分類號：S126 文獻標識碼：A 文章編號：1001-3547（2016）20-0041-03

近年來，隨著農業物聯網技術的不斷發展，其應用已經涉及農、林、牧、副、漁及農產品加工、運輸與流通等多個領域。其中以設施農業的發展最為迅速，這是因為設施農業是在人為可控環境下進行的農業生產，更有利于物聯網技術發揮其精準高效的特性，因此設施農業物聯網技術的推廣應用成效最為顯著，前景十分廣闊。筆者從事設施農業生產多年，致力于研究物聯網技術在設施農業中的應用，通過查閱資料、走訪調查，從多個角度闡述物聯網技術在設施農業中的發展、應用情況，以期為我國農業的發展貢獻自己的綿薄之力。

1 物聯網的概念

物聯網（Internet of things）一詞是美國麻省理工學院的Kevin Ash-ton教授在20世紀90年代研究無線射頻技術時提出來的，通俗的講，其是指在“互聯網概念”基礎上，物與物之間進行信息交換和通訊的一種網絡概念。其中射頻識別（RFID）是能讓物品“說話”的一種技術，通過無線數據通信網絡把物品信息集中到處理系統實現分析和處理，并且能通過開放性的計算機網絡實現信息的交換和共享。2005年國際電信聯盟（ITU）的《ITU互聯網報告物聯網》中，物聯網的定義和范圍進一步擴大，是指由RFID、紅外感應器、全球定位系統、激光掃描器等信息傳感設備按協議把任何物品互相連接，進行信息交換和通信，以實現智能化識別、定位、跟蹤、監控和管理的一種網絡概念[1]。

所謂農業物聯網是指物聯網技術在農業中的應用，具體有農作物生產、農產品經營、設施管理和信息服務等，它利用各類傳感設備，采集相關信息，通過無線網絡、移動通信無線網和互聯網傳輸，在智能化操作終端顯示，實現了農業產前、產中、產后的全過程監控，以利于我們科學決策[2]。

2 物聯網技術在國外設施農業中的應用現狀

物聯網技術誕生在國外，因此國外設施農業物聯網發展較快，20世紀90年代后期就有較多報道，如英國研發的禁止外來人員非法進入設施的警報系統和溫室內溫度調節系統、遠程灌溉系統等；日本研究名為“Open Plannet，OP”的監控系統，實現了溫室環境和視頻的實時動態監控[3]；荷蘭研究的花卉植物生長控制系統；美國加州研發的草莓培育物聯網系統，能夠實時監測草莓生長情況及土壤、環境空氣的溫濕度變化，自動控制施肥與澆水。

在體會到物聯網技術的優勢后，一些發達國家大面積推廣這一技術，除對農作物的生長環境進行監測外，還對使用農業機械、后續的加工、物流進行監控，使物聯網技術的應用更加完善[4]。應用成熟的有英國的農業管理與決策系統、美國的作物決策系統等[2]。其中，尤其值得我們學習的是這些國家將農業知識與應用系統有效結合，采集大量第一線數據，為育種、土壤水肥管理、病蟲害防治、農產品采收加工、物流等全過程提供信息化的服務。

3 我國物聯網的研究

我國物聯網的研究晚于國外發達國家。2011年，國家農業部了《全國農業農村信息化發展“十二五”規劃》，標志著國家級物聯網應用示范工程立項并開始啟動，2013年，上海、天津、安徽成為我國農業物聯網區域試點[5]，標志著我國農業物聯網發展駛入快車道。

3.1 我國物聯網技術發展情況

據統計，全國已有8個省（區、市）承擔了國家級物聯網應用示范工程和農業物聯網區域工程，通過實施取得了階段性成果，也帶動了周邊地區農業物聯網的發展。其中有代表性的如北京市開展了農業物聯網在農業用水管理、環境調控、設施農業等方面的應用示范[6]；江蘇省開發了基于物聯網的智能農業管理平臺，側重對設施農業、豬的養殖環境監控，實現了自動化，并開始推廣[7]；天津市建設了總面積逾667 hm2的核心試驗基地，開展了約

1 000棟節能溫室的示范應用，建成了農業物聯網平臺，研究了設施環境信息監督、智能化控制與管理等物聯網技術。此外，國內許多企業也參與到農業物聯網的研發中，如北京紫藤連線科技有限公司、大唐移動通信設備有限公司等在開發硬件的同時，還提出了整體解決方案，以適應客戶的生產需要[8]。上述系統的基本結構類似，如圖1所示，即在溫室中安裝傳感器，通過無線網絡與手機網絡、互聯網相連，使用戶可以通過手機或電腦訪問該網絡，實時監控溫室的情況，如溫度、濕度、作物生長等，也可以與專家在線交流。

3.2 物聯網技術在設施農業中的應用

物聯網技術是以傳感器為基礎，設施農業物聯網常用傳感器包括光照傳感器、濕度傳感器、壓敏（流體）傳感器以及生物生長特性傳感器等。另外，CMOS圖像傳感器（攝像頭）也可用于監控作物的生長。在設施內安裝探測溫度、濕度、光照、CO2濃度等的無線傳感器、攝像頭，將若干傳感器與控制器鏈接，可實時查看溫室內的溫度、濕度、光照、CO2濃度等信息。

傳感器采集數據后，通過數據采集傳輸技術、電子標簽技術、云計算等，將數據反饋給控制系統和執行系統，由計算機控制溫室的施肥、灌溉、門窗開閉、溫度升降等。園區管理者可以通過手機或電腦了解溫室的情況，并遠程控制調節溫度、濕度、光照、CO2濃度的設備，提高工作效率[9]。

采用傳統種植方式，溫室內用工多、工作繁重。而現在，工作人員通過物聯網收集數據，可實時監控溫室作物的生長參數，了解作物不同生長階段應采取的栽培措施，及如何提高產品的營養品質、風味品質和外觀品質、降低農藥殘留量等，實現栽培技術的精確控制。如遇到解決不了的問題，用戶可以登錄農業物聯網信息平臺，將相關農業生產現場參數上傳到云計算中心，中心經過選擇后，篩選出對應的專家進行指導，并將相關信息發送到用戶的手機上，用戶就可以與專家進行遠程交流了。

4 設施農業物聯網面臨的問題及應對舉措

從總體上看，設施農業物聯網是一項復雜的系統工程，目前主要在設施農業示范園區中應用，距離大規模應用還有很長的路要走。筆者經過分析發現我國設施農業物聯網存在以下3個方面的問題。

4.1 專用傳感器的缺乏

如前所述，傳感器是物聯網技術的基礎，但國內生產的農用傳感器質量參差不齊，性能差、監測數據不準確且沒有合適的標準，因此，傳感器只得依賴進口。正如農業部信息中心主任李昌健所說：“我國農用傳感器種類不到世界的10%，市場上主要為進口設備，應在覆蓋面、適用性上下功夫[4]。”

我國相關企業、科研單位應加大傳感器的研發力度，研制具有我國自主產權的農業傳感器。

4.2 資金的缺乏

設施農業物聯網要求有配套的基礎設施，而這一建設需要的資金較多，維護更新的資金也較多，投資回報周期長。目前，我國的設施生產多以小農戶為主，對于一家一戶的經營來講，物聯網設施所需資金偏高[5]，大面積推廣仍有一定的難度，只有等經營達到一定的規模才有可能應用。

針對建設資金缺乏的情況，建議以政府投入為主，采取政府補貼的形式，據報道，有關部門正在準備建立農業信息補貼制度，以加快農業物聯網的推廣[5]；同時應積極引入社會資金，使投資多元化。

4.3 軟件產品研發的缺乏

目前國內設施農業生產中已有的物聯網主要停留在數據監測與初步分析上，對數據進行二次加工的很少，沒有實現真正意義上的智能控制，這實質上是缺乏相應的軟件產品。

建議科研人員借鑒國外的經驗，認真分析，結合我國農業物聯網發展情況，開發相應的軟件，對搜集的數據進行充分加工利用。

5 未來研究的方向

未來設施農業物聯網的研究可以從以下5個方面入手。

5.1 打造一批農業物聯網關鍵技術和設備

著力研制運行穩定、壽命長的傳感器，開展農業物聯網技術系統的自主研發，加強動植物生長過程的數字化監測。

5.2 注重數據的分析

通過分析各類型數據發現農作物生長規律，建立設施作物生長管理模式、病蟲害防治模式等[10，11]。

5.3 研究和制定一批農業物聯網行業標準

聯合各單位，研究和編制農業領域專用條形碼（一維碼、二維碼）、電子標簽等的使用規范。

5.4 形成可推廣的技術模式

針對設施農業、農產品質量安全、農產品電子商務等的監測監控，開發相應的全過程管理系統，構建全程技術服務體系。

5.5 培育農業物聯網產業

按照引進、消化、吸收、再創新的模式，積極推進農業物聯網設備制造、軟件開發及相關服務，培育產業化研究基地、中試基地和生產基地，積極推廣這一技術，促進其發展。

參考文獻

[1] 姚世鳳，馮春貴，賀圓圓，等.物聯網在農業領域的應用[J].農機化研究，2011（7）：190-192.

[2] 余欣榮.物聯網改變農業、農民、農村的新力量農業物聯網知識讀本[M].合肥：安徽科學技術出版社，2012：63-64.

[3] 張唯，劉婧.設施農業種植下物聯網技術的應用及發展趨勢[J].科技廣場，2012（1）：238-241.

[4] 唐珂.國外農業物聯網技術發展及對我國的啟示[J].中國科學院院刊，2013，28（6）：700-707.

[5] 喬金亮.物聯網如何和農業更好結合[N].經濟日報，2013-11-5（13）.

[6] 許世衛.我國農業物聯網發展現狀及對策[J].中國科學院院刊，2013，28（6）：686-692.

[7] 劉家玉，周林杰，荀廣連，等.基于物聯網的智能農業管理系統研究與設計――以江蘇省農業物聯網平臺為例[J].江蘇農業科學，2013，41（5）：377-380.

[8] 李作偉.物聯網技術在設施農業中應用的調查研究[D].鄭州：河南科技大學，2012.

[9] 李作偉，丁捷，毛鵬軍.設施農業物聯網關鍵技術及工程化應用探討[J].農業工程，2012（2）：35-38.

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關鍵詞：杭州 物聯網 領域 路徑

中圖分類號：F252 文獻標識碼：A

文章編號：1004―4914（2012）06―194―02

物聯網是指通過信息傳感設備，按照約定的協議，把特定物體與網絡及存儲集控系統連接起來，進行信息交換和通信，以實現對特定物體進行智能化識別、定位、跟蹤、監控和管理的一種網絡體系。浙江省杭州市是國內物聯網技術研發和產業化應用研究的先行地區之一，位處全國物聯網產業發展的“第一方陣”。因此，如何鞏固和提升發展水平，并在物聯網技術發展、商業模式創新、產業規模壯大等方面取得新的突破，進而為我國其他地區提供更多有益的參考，便成為一項緊迫而重要的課題。

一、杭州市物聯網產業發展概況

杭州市的物聯網發展起步較早，在產業基礎、關鍵技術攻關、產業化應用以及網絡運營服務等方面已初步建立了一定的基礎優勢。

1.產業發展基礎良好。中科院杭州射頻識別技術研發中心、中國電子科技集團公司52所、海康威視等企業在國內較早地進入物聯網領域，從事物聯網技術研發和應用的企業近百家，基本形成從關鍵控制芯片設計研發、傳感器和終端設備制造，到物聯網系統集成以及相關運營服務的產業鏈體系。

2.技術研發能力較強。一些骨干企業在RFID、無線傳感器網絡、系統集成技術攻關和標準化研究領域掌握了一批核心技術，具備一定主導權。中國電子科技集團公司52所、浙江中控科技集團等多家企業掌握核心自主知識產權，并多次主持和參與國際國內標準制定，在各自領域代表當前國內領先水平。

3.產業應用經驗豐富。杭州市物聯網企業和科研機構已在智能電網、節能減排、安防監控、交通管理、環境監測等領域成功實施了一批物聯網技術應用項目，積累了一定技術應用和服務經驗，多項產品在國內處于領先地位，具有較高知名度和較強競爭力。

4.網絡運營基礎扎實。杭州市具有優質的基礎網絡資源，是國內率先開展三網融合綜合業務探索的城市之一，培育了國內第一個嚴格意義上的三網融合運營商，創立了融“電視媒體、網絡媒體、平面媒體”于一體的“華數模式”，擁有立體化現代通信網絡。

5.發展困難依然存在。一是目前涉足物聯網領域的企業，大多還處于初創期，規模普遍偏小，產業聯動效應不足。二是技術標準缺乏、創新體系不完善等共性問題比較突出。三是產業體系仍不完整，現有應用規模仍不足以帶動產業快速發展，部分領域應用技術水平與工程化程度較低，市場風險仍然較大。

二、杭州市物聯網產業發展的重點領域

堅持市場導向、企業主體、政府推動，圍繞物聯網感知層、網絡層、應用層三層網絡構架體系，積極攻關物聯網產業發展關鍵技術，創造和拓展更廣闊的應用市場，促進產業鏈縱向延伸和橫向擴展，推進物聯網產業協同發展。

1.感知層：物聯網設備核心元器件。優先發展先進傳感器、無線傳感器網絡產業，大力開發射頻識別（RFID）、監測、定位以及紅外等領域核心傳感器及元件，積極培育物聯網智能終端設備制造，加快形成感知核心產品制造與網絡及技術服務的產業集群。支持低功耗、微型化、智能化的新型傳感器設計、研發和制造；推進衛星導航接收芯片、電力線載波通信芯片的產業化步伐，培育傳感器核心控制芯片設計、研發、封裝及規模化量產；加速基于新一代通訊網絡技術的3G、4G芯片設計、研發、封裝和規模化量產；加快完善高性能射頻識別標簽設計、封裝及相應讀寫器具設計、開發和生產的完整產業鏈；積極推進融無線數據通信、信息管理等功能于一體的智能終端設備研發和產業化。

2.網絡層：網絡集成與數據處理。優化提升大容量數據傳輸、存儲和分析處理軟硬件產業，培育物聯網網絡綜合業務運營商。重點支持3G、4G、軟交換等下一代網絡傳輸技術與設備研發、制造；支持大容量數據交換和存儲設備研發制造；支持探索、開發異構網絡、超級網絡運算中心、云計算，優化復雜網絡結構，進一步壯大在分布式計算、模糊識別等智能數據挖掘、分析領域的話語權；積極推動廣播電視網、電信網與互聯網“三網”融合，開發關鍵支撐技術和設備；開展應用于IPV4向IPV6過渡的網絡設備和終端設備研制與開發。

3.應用層：應用服務及標準化推廣。聚焦市場趨勢，積極探尋適宜的商業模式，研發基于特定應用領域的嵌入式操作系統及中間件，推進系統解決方案標準化進程，培育服務商和產業集群，創新發展物聯網系統集成產業。重點發展物聯網系統集成與解決方案提供、網絡運營以及信息服務等物聯網相關高新技術服務業，著力發展在公共管理與服務、行業應用、個人家庭應用等領域的物聯網系統集成產業；推進交通、旅游、電網、醫療衛生、公共安全、環境監控、工業監測、建筑節能、市政管理等領域的技術攻關和標準化工作，開發可“復制”的商業化運作模式，支持發展面向用戶的物聯網產品與服務；積極發展基于物聯網的信息內容產品和服務。

三、杭州市物聯網產業發展的主要路徑

目前，物聯網技術和產業的發展都還不成熟，要實現快速發展，杭州市還需要在技術開發、項目應用、企業培育、平臺打造、人才集聚等方面加強工作。

1.組織攻關一批核心技術。瞄準國際發展前沿，圍繞物聯網產業三大重點領域，組織年度技術攻關項目。通過資源整合和共享及政策資金扶持，引導優勢骨干企業、科研院所開展聯合攻關和技術創新，加強產業鏈關鍵和共性技術、關鍵產品和缺失環節研究，力爭突破一批關鍵核心技術，掌握一批自主知識產權，擁有一批重要專利成果，形成一批行業技術標準，迅速占領物聯網產業發展的高端環節。近期要集中優勢資源，重點圍繞節點、傳輸、集成等領域，全力開展物聯網節點與短距離無線傳輸技術、網絡傳輸與大容量數據存儲及智能分析處理技術、物聯網應用系統集成關鍵軟硬件技術等三大核心關鍵技術攻關。

2.率先實施一批示范項目。圍繞服務建設“數字城市”和“東方品質之城”，采取政府與企業合作共建、政府購買服務、企業自主建設與政府獎勵等多種形式，分期分批實施示范應用工程，引導產業鏈各方以聯盟形式“組團”開發，拓展物聯網技術應用市場，完善技術標準體系，打造物聯網技術與城市發展有機融合的智慧城市綜合體。面向城鄉管理、百姓生活、工業信息化、生態環境監測等領域，近期重點推進智能城市試點示范工程、智能生活試點示范工程、智能“兩化”試點示范工程、智能環境監控試點示范工程等試點示范項目。

3.加快培育一批優勢企業。堅持大企業和中小企業兩手抓，加大培育、引進和孵化的力度，加快集聚物聯網企業，重點培育一批龍頭骨干企業和“專、精、特、新”中小企業，打造具有持續創新能力和完整配套能力的企業集群。支持比較優勢明顯的物聯網企業，通過技術創新、規模擴張和并購重組等路線，逐步成為競爭力高、帶動性強的龍頭企業。引進優勢企業，加快引進一批擁有技術、品牌和市場優勢的國內外知名物聯網企業，通過戰略重組、技術轉讓和協作配套等方式與上下游企業建立緊密合作關系，成為推動物聯網業界的重要力量。加強各類創新要素的有機融合，打造創新能力持續、發展動力強勁的科技型中小企業，迅速形成一大批物聯網產業“小巨人”。

4.積極構建一批公共平臺。圍繞產業發展重點和關鍵技術攻關需求，加快搭建物聯網技術創新服務平臺、基礎數據交換和信息安全中心、物聯網技術應用和成果轉化平臺、對外交流合作服務平臺等一批物聯網公共服務平臺，構建物聯網技術創新服務體系，完善運行支撐體系，推進產業標準化和準入認證工作，提高各類科技資源的利用效率，增強企業技術創新能力和發展活力。近期重點構建三大產業公共平臺：一是物聯網網絡基礎平臺，包括“1+3”基礎網絡平臺、物聯網信息中心等；二是物聯網技術創新支撐平臺，包括中國電科（杭州）物聯網研究院、港科大物聯網應用技術研究推廣中心、南郵杭州三維無線與物聯網研究院等；三是物聯網信息和中介服務平臺，包括物聯網技術交流中心、物聯網技術（產品）認證測試中心等。

5.著力匯聚一批高端人才。堅持引進與培育相結合，多渠道引進和培育高層次人才，全力打造一支物聯網領域高端創新人才隊伍。加大對物聯網領域重點學科的支持力度，鼓勵和支持在杭州的相關大專院校開設相關專業，擴大學位點布局和人才培養規模。加大扶持力度。鼓勵各研究機構、企業積極引進和培養優秀研發人才、中高級管理人才。探索人才租賃、團隊引進等多樣形式，拓寬人才引進渠道，積極吸引海內外高層次人才到杭州進行物聯網成果轉化或創辦物聯網成長型企業。對掌握核心技術、高層管理及復合型等物聯網高端人才在住房、子女教育、職業規劃等方面給予優惠。

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關鍵詞：物聯網技術；移動教學；大數據分析

物聯網技術是基于互聯網，各種高性能的傳感器鏈接而成的新的管理網絡，在物聯網技術支持下，能夠將人和物，物和物鏈接在一起，從而實現對教學設備和移動終端的數字化、網絡化、信息化、智能化的管理，在教學管理中，物聯網技術的應用等于是構建起一個智慧校園，學校的教學資源，教學環境，教學軟硬件設施等都能得到資源合理配置，為教學活動與多媒體設備管理提供高質量平臺。

1傳統管理模式下多媒體設備管理存在的問題

1.1多媒體設備管理現狀

傳統的多媒體設備管理主要是針對于學校既有的多媒體教室，多媒體技術展開優化管理，確保各種多媒體設備能夠正常運作，為教學活動帶來新的教學方式，提升教學質量。但是事實上，首先，多媒體設備本身具有種類多，標準不同，維修保修流程復雜等問題，多媒體設備整體的管理效率并不高；其次，學校多媒體設備的維修管理人員專業技術水平有限，維修人員的數量有限，導致在一些高校的多媒體設備管理中，存在報修時間長，難以得到反饋。最后是，教學多媒體設備的發展加快，原有的多媒體設備在應用中被更新換代掉，隨著使用時間增加，多媒體設備出故障的情況越來越多，對其展開質量管理的難度越來越大。

1.2多媒體設備管理的新需求

首先，在新的時代下，隨著學校教育教學改革創新活動的進一步推進，新的教學課程體系對于多媒體設備的依賴性越來越高，而現有的多媒體設備已經逐漸不再適應教學活動需求。如，在慕課等新型教學模式的支持下，學校多媒體設備要能夠支持各個專業展開慕課教學，能夠兼容各種教學資源庫等。而事實上，傳統的電腦設備系統已經不能夠滿足現有的網絡教學資源的下載和存儲。因此，當前教學活動中需要采用云服務的管理模式。其次，自媒體時代下，信息傳播的互動性大大加強，其所帶來的互動性，傳播雙向性等特點符合教學需求，因此也被廣泛應用到教學活動中，這些新的教學需求需要依賴多媒體設備所展開，對此要求多媒體設備能夠實現更新換代。根據教學創新發展的現狀可知，多媒體設備管理要求朝著深度和廣度方向發展，不單單是要求多媒體設備不出故障能夠正常運行，更要求多媒體設備的功能性能能夠不斷的開拓創新，滿足日益更新的教學需求。

2物聯網技術在多媒體設備管理中的具體應用

上述提到當前多媒體設備管理的存在的管理技術不足，管理過于表面等問題，也提出了教學活動在新的時代下對于多媒體設備管理所提出的智能化，深度化的需求情況。而縱觀當下的信息技術可以發現，物聯網技術憑借自身的交互性，智能性等優勢，能夠做好當前的多媒體設備管理的需求目標，具體如下所示：

2.1在多媒體設備管理方面

多媒體設備管理有兩個主要的目標任務。一是展開對多媒體設備的硬件維修管理，避免設備出現故障影響其正常使用；二是要展開對多媒體設備的軟件功能的管理，隨著教學創新變革的需求不斷的拓展多媒體設備的各種教學功能性能，滿足教學需求。目前物聯網技術正是通過自身的技術理念完成對這兩個目標任務的優化管理。物聯網技術實現對海量多媒體設備的聯網建設，通過構建物聯網網絡平臺，借助物聯網控制器，將電腦，多媒體投影儀，幕布，錄播設備等進行串聯，將所有多媒體設備的相關信息上傳到平臺上實現資源共享，當某一個傳感器出現故障或是偏差的時候，物聯網平臺中的協同調度中心會及時發現問題，并且實現故障問題的追溯，將問題及時反饋給管理人員，展開對多媒體相關設備的硬件管理。在展開多媒體設備的軟件開發過程中，物聯網技術下所構建的平臺并不僅僅是只完成對一個設備的故障管理和日常管理，其更是設置了云服務平臺，通過智能化技術實現多媒體設備對局域網，無線網中的教學資源的收集和處理，由此構建起一個教學課程庫，為教師和學生提供個性化高質量的服務和幫助。

2.2在手機移動教學方面

隨著移動終端設備功能的完善，媒體傳播渠道的演變，使得手機移動終端也變成教學活動中的重要設備工具之一。在現代媒體傳播的影響下，教學活動需要借助手機移動設備完成教學活動，因此每一個學生的手機也變成一種多媒體設備工具。如何實現數量較多的手機的有效管理，發揮其在教育教學活動中的積極作用也成為多媒體設備管理的重點所在。物聯網技術具有能夠開發手機移動設備在教學方面以及教學管理方面的作用。第一，物聯網技術對于手機移動設備教學功能的開發和應用。手機移動設備在課堂教學中，發揮著同傳統多媒體設備同樣的作用，更甚至，手機移動設備具有可移動性，靈活性，不受時空限制的特點，在教學活動中，越來越多的多媒體教學資源網頁系統開始以手機移動客戶端的形式呈現出來。如，可以通過手機移動設備登入進行到學校智慧多媒體系統中，實現兩者的教學資源的共享。更重要的是實現手機同學校多媒體設備的鏈接，通過在手機終端所具有的監控功能，完成對多媒體設備的遠程控制，如，通過手機終端中的操控多媒體設備的開關，進行移動客戶端的網絡教學資源的播放和應用。第二，物聯網技術對于移手機教學功能的開發。在物聯網技術支持下，云計算技術實現對一個云服務平臺的構建，這一平臺包括教學設備管理（手機設備管理），教學資源庫構建，教學互動平臺（微信），網絡課堂b站等直播平臺）等功能的開發，而這些功能正是可以通過手機這一多媒體設備終端呈現出來。

2.3在信息采集大數據分析方面

在多媒體設備管理的智慧化發展過程中，物聯網技術通過云計算技術手段，搭建起學校的多媒體設備云服務平臺的，將多媒體教室、實驗機房，師生手機客戶端，師生電腦等終端設備都鏈接起來，通過云平臺上的桌面云資源池來安呈現各種多媒體設備以及多種教學資源，更是通過物聯網技術開啟各個設備的錄播系統功能，實現對教學全過程的資料的收集和處理，如，在多媒體教師中，物聯網技術實現對終端電腦，中控系統和錄播系統的一體化的管控，教師和學生能夠隨時的進入到這一教學虛擬平臺中，進行信息資源的收集和處理并且通過服務器虛擬化技術將信息數據進行資源的整合處理，實現對信息資源的彈性拓展。

3物聯網技術在多媒體設備管理中的應用趨勢

在當前的技術手段下，物聯網技術實現對多媒體設備的智能化的構建，形成了一體化的教學公共資源管理模式。在未來發展中，物聯網技術在多媒體設備管理中的應用必須能夠與時俱進。首先要求學校以及相關部門機構能夠為多媒體設備管理中的物聯網技術平臺構建提供相應的資金和技術支持，如，確保學校所采用的多媒體設備是新的版本，具有兼容性。還要求能夠逐步地完善這些設備軟件，適應教學工作的信息化，智能化發展。其次要求能夠深入掌握物聯網技術與云計算的最新理念和發展動態情況。物聯網技術作為新的技術領域，在專業研發方面具有一日千里的特點，如當前窄帶物聯網技術平臺的出現，其所具有的功能特點比傳統物聯網技術更加完善。因此各個學校要能夠根據自身多媒體設備應用以及管理的情況，構建起符合學校發展的物聯網平臺，挖掘各種平臺功能系統。最后，物聯網技術在多媒體設備管理中的應用要能夠反作用于教學活動，借助物聯網技術提高多媒體設備管理的質量和效率，從而提升教學教育質量和效率。

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【關鍵詞】物聯網 模塊化課程 課程體系

【中圖分類號】G642 【文獻標識碼】A 【文章編號】1674-4810（2013）02-0019-02

一 引言

物聯網技術作為第三次信息產業浪潮，近年來已成為全球科技人員和政府決策部門持續關注的熱點，從“智慧地球”到“感知中國”，各國都在積極布局物聯網產業格局，力圖抓住物聯網帶動產業提升的戰略機會。自總理2009年8月考察無錫提出“感知中國”到2010年政府工作報告中提出加快物聯網的研發應用，中國的物聯網發展進入了一個全新的高速發展時期。

物聯網是利用條形碼、射頻識別（RFID）、傳感器、全球定位系統、激光掃描器等信息傳感設備，按照約定的協議，實現人與人、人與物、物與物在任何時間、任何地點的連接，從而進行信息交換和通訊，以實現智能化識別、定位、跟蹤、監控和管理的龐大網絡系統。作為一項戰略性產業，越來越多的企業把目光投向先進的物聯網技術，物聯網的發展離不開人才的培養。高職院校作為培養技能型人才的中堅力量，制訂切實可行的人才培養方案迫在眉睫。

二 物聯網人才職業崗位能力分析

根據物聯網市場人才需求特征和高職人才培養目標，高職物聯網專業應培養具有物聯網基本理念，具有物聯網行業相對應崗位必備的理論知識和專門知識，具有較強的物聯網崗位操作能力、一定的系統開發能力，能從事物聯網技術及物聯網系統管理等工作的業務能力，學生畢業后可以在物聯網系統集成、物聯網設備維護、運營服務等企業，從事無線傳感網、RFID系統、局域網、安防監控網等工程施工、安裝、調試、維護工作。可從事的部門有各類物聯網企業工程技術部、售前技術部、售后服務部；物聯網系統應用行業技術服務中心；物聯網相關行業網絡產品、傳感器、RFID設備、無線通訊設備的采購、營銷、售后服務等工作。

三 物聯網應用技術專業模塊化課程體系的構成

課程體系是指為培養人才所確立的目標以及依據這些目標所選擇并加以組織的課程內容、教育教學活動的系統。在高等教育中，課程體系是核心，它是社會需求、科學知識和個性發展的集中表現，決定著人才培養的規格和質量。為了物聯網應用技術專業人才的培養，我們建立了由公共學習模塊、學科專業基礎模塊、學科專業方向模塊三部分組成的課程體系。

1.公共學習模塊

公共學習模塊全部為必修課，該模塊由思想政治理論課、職業生涯規劃、心理健康指導、職業生涯規劃、就業創業指導、大學英語、體育、計算機基礎等主干課程組成。其目的是提高和培養學生的政治思想素質和職業道德，培養學生的辯證思維能力和外語應用能力，培養學生調查抽象的邏輯思考與判斷分析的能力。

2.學科專業基礎模塊

學科專業模塊全部為必修課，該模塊是物聯網應用技術專業的平臺，為專業課的學習提供堅實的理論基礎，為學生掌握分析問題、解決問題的基本理論與基本方法奠定基礎。主要課程有：應用數學、線性代數、物流信息技術與應用電子技術基礎、現代物流概論、C語言程序設計、數據結構、物聯網網絡基礎、數據庫基礎與應用、電路分析、微機原理與接口技術、通信線路等。

3.學科專業方向模塊

學科專業方向模塊分為選修模塊，學生可根據其學習興趣選擇其中的一個模塊進行學習。學科專業方向模塊的開設，是為了讓學生根據個人的興趣和自身特點，為自己今后的發展和研究選擇一個適合自己的模塊學習。我們擬定了三個學科專業方向模塊：（1）物聯網系統集成和測試模塊；（2）物聯網應用軟件開發模塊；（3）物聯網管理和維護模塊。

第一，物聯網系統集成和測試模塊。該模塊要求學生具備的能力有：掌握物聯網系統體系結構設計、系統調試的基本流程與技巧、無線網絡基本知識、網絡組建基本知識、硬件組裝和維護能力、物聯網應用軟件測試方法、基本的測試工具。

該模塊的工作內容是：系統軟件、硬件、傳感裝置集成在一起測試，發現并改正單元設計中的錯誤，無線網絡與移動設備的構建、組網等工作。

該模塊開設的核心課程有：測試技術、組網技術、物聯網系統開發、無線網絡技術、傳感器技術、RFID射頻識別技術與應用。

第二，物聯網應用軟件開發模塊。該模塊要求學生具備的能力有：物聯網相關知識、物聯網相關產品的應用系統開發、RFID系統集成項目應用系統的設計、開發、實施嵌入式系統集成項目的開發和實施、面向對象的程序設計。

該模塊的工作內容是：RFID解決方案研究、項目設計方案、系統開發和集成、工程設計和施工指導嵌入式系統解決方案、項目設計方案。

該模塊開設的核心課程有：計算機網絡、單片機應用、JAVA程序設計、RFID射頻識別技術與應用、物聯網系統開發、無線網絡技術、條碼技術與應用、嵌入式系統。

第三，物聯網管理和維護模塊。該模塊要求學生具備的能力有：通訊系統運行維護與管理的能力、通信設備的安裝調試和故障排除的能力。

該模塊的工作內容：系統維護與設計、物聯網運行管理、物聯網產品生產與檢測、物聯網系統運營與維護。

該模塊開設的核心課程有：無線通信技術、現代傳感技術、物聯網應用開發、計算機網絡技術、JAVA程序設計、網絡操作系統、網絡設備管理、企業網絡方案設計等。

四 結束語

物聯網產業作為未來的新興產業，孕育著巨大的人才需求，高職院校培養具有物聯網應用技術專業知識的應用型人才非常緊迫。高職院校在辦學過程中，應緊密結合社會發展需要，不斷地進行市場調研和人才需求的分析，改革傳統的人才培養方案，積極開展專業模塊化課程教學內容的改革，及時更新教學內容，讓學生能夠掌握物聯網的最新技術，實現教學與就業的直接對接，為畢業后能夠順利地就業奠定堅實的基礎。

參考文獻

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21世紀是信息化科技飛速發展時期，我國農業正處于這個關鍵的時期，農業物聯網的發展為推動傳統產業改造升級提供了巨大的動力，隨著互聯網技術的成熟和普及，要想使“電腦上種地”的愿望可以實現，就必須加快網絡信息化技術發展的步伐，為現代設施農業發展提供必要的基礎。

1.1傳感器種類繁多，功能相近，將向細化

其發功能的方向發展目前，應用的傳感器產品都能夠達到對環境監測的目的，并能夠形成簡單的系統，但是功能不完整，擴展性和升級能力相對較差，性價比不高，沒有取得較好的推廣效果。無線傳感器技術的發展使農業傳感器將朝著微型化、低功耗、高可靠性的方向發展，能否降低構建傳感器網絡的成本，降低傳感器的功耗，延長傳感器網絡的生命周期是傳感器網絡能否在農業中得到廣泛應用的關鍵。同時，發展可靠性高的更為先進的身份識別技術以及設施與機械化技術的功能定位，引進精準農業技術、智能化技術、物聯網技術等高新技術，提高設施農業機械化、自動化、信息化水平。

1.2網絡傳輸管理系統建設滯后，無線通信

技術將獲廣泛應用設施農業物聯網技術需要一個穩定性、經濟性和通用性上均衡發展的管理系統或管理平臺，設施農業綜合管理系統大多還處于試驗研究階段，價格昂貴，真正能夠大面積推廣的產品還很少。此外，如何提高傳感器網絡的可靠性也將是研究的重心。現有無線傳感器網絡空間范圍查詢處理算法能量消耗較大，且當節點失效時查詢處理過程易被中斷，無法返回查詢結果。wifi技術因其組網靈活、易維護、易拓展和豐富的配套設備等優勢將在設施農業中得到更廣泛的應用；同時，通過對農作物溫室內的溫度、濕度信號以及光照、土壤溫度、土壤含水量、二氧化碳濃度、葉面濕度、露點溫度等環境參數進行實時采集，自動控制指定設備。同時在設施現場布置攝像頭等監控設備，用戶通過電腦或G4手機實時采集視頻信號，收集設施內生長環境數據進行分析，從而達到遠程控制智能調節指定設備，為作物生長信息實現自動監測、自動控制和智能化管理提供科學依據。

1.3人才匱乏，技術不完善，應用推廣范圍較小

農業物聯網的建設需要國家鼓勵和加大對物聯網的物資投資和人才投資，給予資金技術支持；需要國家加強農業物聯網專門人才的培養，提高他們的創新能力以及應用能力；需要專業的設施農業物聯網技術服務。各物聯網設備開發企業，圍繞這個平臺和標準，開發相應的配套產品設備，不再投入大量精力開發基礎的軟硬件，可以節省人力、物力，增加設施農業物聯網技術的產品種類，加快設施農業物聯網綜合技術的推廣應用。

2結語

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關鍵詞：技工院校；物聯網；調研

中圖分類號： G717 文獻標識碼： A 文章編號： 1673-1069（2016）18-131-3

1 調研的目的和意義

通過調研掌握北京市及周邊地區物聯網行業發展現狀；掌握職業群對技能人才需求情況；科學定位技工院校物聯網技術應用專業人才培養方向和人才培養層次，為北京市技工院校開辦物聯網技術應用專業提供重要依據。

2 調研分析

2.1 物聯網行業發展現狀

2.1.1 物聯網全球發展狀況

1999年物聯網概念一經提出后，美國、歐盟、日本、韓國等世界主要經濟體紛紛提出基于自身經濟發展特點的物聯網發展規劃，如美國的“智慧地球”、歐盟的“歐盟物聯網行動計劃”，日本的“U-Japan”等，都將物聯網視為推動產業升級、經濟復蘇和確立全球競爭優勢的“發動機”，物聯網產業成為繼計算機與互聯網后席卷全球的又一次信息產業革命浪潮。根據美國研究機構Forrester預測，物聯網所帶來的產業價值要比互聯網大30倍，將會成為下一個萬億元級別的信息產業。

2.1.2 我國物聯網行業的現狀

在我國，中科院早在1999年就啟動了傳感網的研究（那時我們將物聯網稱之為傳感網），經過十幾年的發展已取得了豐碩科研成果。

2009年8月7日，國務院總理視察中科院無錫高新微納傳感網工程技術研發中心時發表重要講話：提出了“在激烈的國際競爭中，迅速建立中國的‘傳感信息中心’或‘感知中國’中心”的重要指示。（圖1）

2011年工信部制定了《物聯網“十二五”發展規劃》，重點培養物聯網產業10個聚集區和100個骨干企業，實現產業鏈上下游企業的匯集和產業資源整合。在政策的扶持下，我國物聯網產業在近幾年處于高速發展期，2010年我國物聯網的總產值約1900億元；2011年的產業規模超過2600億元；2012年已經超過3650億元，年增速接近40%。2013年中國物聯網整體市場規模達到近5000億元，是2010年1900億元的2.59倍； 2017年將超過萬億元級。而未來3～5年物聯網核心細分產業將會維持35%以上的年復合增長率。（圖2）

2.2 物聯網行業發展目標

我國的物聯網技術在世界名列前茅，在參與國際分工上占有非常有利的條件，我國在發展物聯網產業不管是在市場規模還是在產業化等方面都具備一定的優勢。“物聯中國”強調，我國物聯網產業發展目標有三方面：

①自主創新能力明顯增強，攻克一批核心關鍵技術；

②具有國際競爭力的產業體系初步形成；

③物聯網應用水平顯著提升。

2.3 物聯網行業人才培養需求情況

2.3.1 我國職業教育中物聯網專業發展狀況

從物聯網產業發展整體來分析，物聯網產業主要包括感知控制、數據傳輸和數據處理三個環節。

①縱觀全國，本科及高職院校在幾年前就開始對物聯網行業的人才需求進行調查研究。目前全國招收物聯網專業的本科院校有北京理工大學、哈爾濱工業大學、南京航空航天大學、西北工業大學等200多所，其中北京有9所。并且已經實施人才培養，現在部分學校已經培養出從事物聯網產業設計開發人員。

②據不完全統計，開設有物聯網工程專業的高職高專學校有：北京電子科技職業學院 、天津電子信息職業技術學院等120多所學校，其中北京只有2所，天津6所，河北7所，京津冀三地總和也不過15所。

③北京市與此相關的中等職業教育則剛剛起步。目前，北京只有北京市信息管理學校、豐臺區職業教育中心學校兩所學校進行“物聯網技術應用”專業的招生。兩所學校每年各招收一個班，每班約30人。隨著北京市新功能定位及京津冀一體化不斷深化發展。在這一地區物聯網產業需要大量的一線操作、維修、維護等技能人才。然而，在2013年修訂的全國技工院校專業目錄中還沒能見到與 “物聯網”專業有關信息。因此，作為技工院校應培養社會急需的技能人才，通過內涵建設，不斷提升辦學能力，為地區技能人才建設做出貢獻。

2.3.2 對物聯網技術應用專業人才的需求

物聯網作為新興產業不僅是兩化的粘和劑也是經濟發展的催化劑。物聯網的應用領域非常廣，而且前景非常好，對國家的發展有非常重要的推動力。但是我國較發達國家的物聯網技術還是有一定的距離，主要一方面就是技術人才的缺失。

從以上數據來看，物聯網產業發展與行業應用催生出了許多新的工作崗位，并對原有崗位提出了新的技能要求，其中有許多崗位適合職業院校學生，涉及范圍非常廣泛，比如物聯網工程項目的實施、維護與管理，比如基于設備、系統和平臺的以客戶為中心的各類用戶服務等。

物聯網各主要領域上下游企業均急需大量人才，據工信部統計，以下領域未來5年對物聯網人才的需求量預估為：

智能家居：100萬人；

智慧交通：50萬人；

現代物流：20萬人；

智能電網：100萬人；

智能醫療：100萬人；

智慧農業：1000萬人。

還有大量急需物聯網應用型人才的領域不在統計之列。

2.3.3 京津冀地區相關單位對物聯網人才的需求

為了解北京市及京津冀地區物聯網應用型人才需求情況，物聯網專業課題組前往北京市相關部門及所屬市、區企事業和物聯網產業聯盟單位對物聯網技術應用人才需求展開調研，掌握北京物聯網企業對人才的需求量，并對京津翼進行人才預測，從而為各大院校提供可靠的數據。

產業發展，人才先行，人才是科技發展的關鍵。北京作為智慧型城市，對物聯網的人才需求更是巨大，“智慧北京”的建設涉及生活中的各個方面，所以將會產生出巨大的崗位需要和人才缺口。

京津冀協同發展，對物聯網應用型人才也提出了新的要求。天津濱海新區空港經濟區高度關注云計算的發展，把該中心建成國內最大的數字出版基地云計算中心，天津的港口物流在整個產業鏈中的占比很大，各個工作環節都離不開物聯網技術，所以港口物流行業也成了物聯網專業學生的就業方向之一。而且廊坊市在近5年的發展中對物聯網行業人才也在增長。

目前北京市場正加速實施物聯網技術應用，調研發現物聯網技術應用型人才的市場需求已大于研發人才。物聯網技術應用的人才結構需求分析如圖5所示：

2015年9月，在智聯招聘搜索北京物聯網招聘信息新增相關職位763個，職位覆蓋物聯網產品集成、產品研發和技術支持等。在前程無憂招聘搜索北京物聯網招聘信息新增相關職位459個，職位覆蓋物聯網產品集成、技術支持、應用和推廣等。從前程無憂和智聯招聘兩大權威的網站信息可以看出，物聯網專業面向產品的初中級研發、產品集成、推廣、銷售和技術支持的應用型人才需求十分旺盛。

2.4 技工院校物聯網專業開設的可行性分析

技工院校教育以培養工作一線的技能型人才為目標。可適合于具體以下幾類崗位：感知層終端設備維護、物聯網項目實施、系統終端設備維護、網絡線路設備維護、系統信道測試維護等。

2.4.1 相關專業實訓條件優越便于專業轉型

物聯網技術應用專業是學校長遠規劃重點發展專業，近年來不斷增加設施設備的資金投入，以改善教學條件、提高教學質量。現有教學實訓設備總值800多萬元。擁有計算機網絡實驗室、計算機房、電工電子技術實訓室、傳感器檢測與應用實訓室、物聯網技術基本技能實訓室、典型物聯網系統項目綜合訓練室。學校利用以上條件開發實訓項目，大力推行工學結合的教學模式，突出學生實踐能力的培養。

2.4.2 物聯網應用型人才緊缺

由于物聯網技術的迅猛發展和廣泛應用，相應的應用型人才需求量大，以智慧城市中涉及的智能家居、智能物業為例進行人才需求分析，智能樓宇管理主要集中在北京、上海、廣州、深圳、天津、寧波等大中城市，目前全國從業人員約70萬人，其未來5年人才市場需求將達到近100萬人。隨著我國城市數字化、信息化、智慧化的進程日益加快，作為龐大基礎支撐的物聯網將面臨大規模的建設，與此相關的各種崗位上的人才需求也會越來越大。

作為發展智能化城市的北京，更加迫切需求物聯網人才，尤其是初中級應用型人才短缺。在物聯網應用型人才需求中，初中級應用型人才尤為短缺。高職及本科院校的物聯網專業以設計、開發為人才培養目標。技工院校應以物聯網設備安裝、維護、項目實施、售后服務與維保、項目與產品營銷等多種工作崗位的中堅力量。因此技工院校開設物聯網專業的培養目標是高職及本科院校所不能替代的。

目前北京市開設此類專業的中等職業學校較少，而技工院校更是還沒有開設物聯網專業的學校。我們對相關中等職業學校專業進行了分析：各中職院校逐漸開始設置物聯網方向專業，由于物聯網為新型行業，因此，部分中等職業學校培養人才所開設的專業有限，招生較少，這些遠遠滿足不了市場對人才的需求。

2.4.3 物聯網技術應用專業人才就業前景廣闊

通過本專業的培養能夠了解并掌握物聯網的基礎知識、方法還有技能。并掌握高級工程師的各方面的專業技術跟操作技能。據統計，物聯網的產業規模是互聯網的20倍以上，物聯網領域的需求非常大，每年都需要百萬的專業人士，但是我國物聯網的人才很少，所以物聯網的就業前景非常的廣闊。

3 調研結論

3.1 人才培養定位及培養目標

3.1.1 人才培養定位

具初步調研，技工院校物聯網專業的培養目標應要考慮技校學生的特點及技工院校的辦學層次，依據企業對人才的需求，在經過充分的行業企業調研的基礎上確定適當的定位。技工院校物聯網專業的辦學定位應該確定在應用層面上，培養物聯網企業所急需的一線技術人才。

3.1.2 培養目標

中級技工人員必須具備以下幾點：

①了解并掌握科學文化基層知識；

②愛崗敬業，思想品德良好，具有良好的職業道德和創新精神；

③掌握本專業所以的知識和技能.

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論述了物聯網技術在土壤墑情測報中的應用，詳細介紹了物聯網墑情監測的關鍵技術、土壤墑情測報模型技術以及物聯網交互服務終端的開發運用。通過物聯網技術的應用使土壤墑情測報工作顯著提升了測報速度和質量。

關鍵詞：

物聯網；墑情測報物聯網

近年來發展迅猛，對社會經濟發展產生著戰略性和全局性的影響。如智能交通、智能電網、智能物流、智能醫療、智能家居等應用涉及整個社會生活，發展物聯網技術具有重大的現實意義。特別是隨著大數據、云計算、互聯網+等基于物聯網的新概念、新應用的不斷出現以及相關裝備的迅速普及，物聯網在農業中的應用也逐步拓展。精準農業、智能農業、智慧農業等詞匯的內涵在不斷發展，最典型的就是物聯網技術對于水肥控制的應用。我們都知道干旱一直是限制農業生產的重要因素,搞好土壤水分的監測和預報對于研究土壤水分運動、作物水分狀況以及灌溉制度都具有重要意義,是農業用水管理和災害預警服務的重要研究領域。而傳統測報方法具有費工、費時等諸多問題,通過物聯網技術的應用可極大地提高土壤墑情測報工作的速度和質量。

1物聯網墑情監測關鍵技術

農業物聯網主要是指通過射頻識別（RFID）、傳感器、全球定位系統、二維碼等基礎信息感知設備,按約定的協議連接起來,通過有線或無線網絡進行信息交換和通信，以實現農業投入品、生產過程或產品的智能化識別、數據采集、智能控制、定位、跟蹤、監控和管理的一種網絡。物聯網是互聯網業務和應用的拓展，在土壤墑情監測及預警技術中主要應用到了以下關鍵技術：

1.1水分傳感器

感知是物聯網的基礎,水分傳感器就是用來感知土壤容積含水量的儀器，目前常用到的傳感器有FDR型和TDR型等。FDR（FrequencyDomainReflectometry）頻域反射型是利用電磁脈沖原理，由一對電極組成一個電容，其間的土壤充當電介質，電容和振蕩器組成一個調諧電路，FDR探頭的阻抗依賴于土壤介質的介電常數。根據電磁波在土壤中傳播頻率來測量土壤的表觀介電常數（ε），進而得出土壤容積含水量（θv）。它具有測量自動、快速，體積小、量程寬等特點，使用比較廣泛。TDR（TimeDomainReflectometer）時域反射型是通過測定電磁波沿插入土壤的探針傳播時間（t）來測定土壤的介電常數（Ka）進而計算出土壤容積含水量（θv），TDR具有快速、便捷、連續等特點。

1.2自動氣象采集系統

農業生產受旱與否受多方面因素影響，通過土壤水分傳感器測量土壤容積含水量是墑情測定的一個重要方面，同時還需測定諸多其他氣象因素，如氣壓、溫度、濕度、風向、風速、雨量、光照等。這些要素的傳統采集方法主要是通過氣象觀測站來獲取。而隨著物聯網技術的發展，這些野外作業一般可以通過物聯網自動氣象站來完成。物聯網自動氣象站是按照一定的要求設定的一種能自動觀測和存儲氣象數據的遠端采集設備，它主要是由各種傳感器、轉換器、通訊模塊、移動嵌入式系統、電源等組成。設備根據氣象要素的變化,相關感應原件會隨動，再通過I/O轉換，把工程量轉換成要素值。由于光電轉換技術的發展和成本的降低，在野外的能源持續性供應已經變的相對容易，氣象站可以自動長期穩定的開展觀測，并可以通過增加傳感器實現觀測項目的拓展。

1.3RFID/WIFI/4G等無線傳輸技術

墑情監測一般在田間,大多采用無線傳輸手段。無線傳輸技術雖然呈多元化發展態勢,不過物聯網設備上的無線傳輸技術,大部分仍類似于移動無線設備上的技術,包括藍牙、近場通訊、移動蜂窩技術等。近距無線傳輸一般使用RFID、WLAN、ZigBee、藍牙、WMN、NFC等傳輸技術，低成本、低功耗、對等通訊是它們的特點。中遠距離無線傳輸一般依托GPRS/3G/4G等成熟無線通訊網絡進行,它具有投入少、費用合理、不受距離限制等特點。這些技術綜合比較因其對傳輸速率、傳輸范圍、功耗等的要求都是有比較大的差別，因此它們又有各自不同的物聯網應用場景。

2土壤墑情測報模型技術

通過物聯網傳感器采集到大量的氣象及墑情數據,傳輸到數據服務器后,如何運用好這些數據為下一步的灌溉管理提出指導就必須依賴于土壤墑情測報模型來完成。目前,土壤墑情預報模型主要包括四種類型即系統模型、概念模型、機理模型、土壤植物大氣連續體模型（SPAC）。系統模型主要是應用數學統計的方法來建立模型,它不考察土壤水分動態變化的機理,而是分析土壤水分變化和其主要影響因素之間的關系。概念模型反映了作物根系層水分變化和水分收、支之間的關系，看重的是土壤水量動態平衡。其中,收入項包括降水和灌溉,消耗項包括蒸發、地面徑流和滲漏等。機理模型主要是指土壤動力學模型。SPAC（Soil-Plant-AtmosphereContinuum）模型可采用大葉模式提出土壤—植物—大氣的冠層濕溫方程，并構造耦合迭代求解。近年來神經網絡因具有自學習、自適應、自組織和適宜的魯棒性與容錯性，很適合土壤墑情預測的非線性映射與決策,因此也得到廣泛的應用。

3物聯網交互服務終端

物聯網交互終端是物聯網中連接網絡層、傳輸層和應用層的重要工具,它擔負著數據采集、初步處理、加密、傳輸和呈現等多種功能。在實際應用中它是直接面對用戶，因此必須要重視對它的開發與建設。目前常用的終端分為兩種，即特用終端和通用終端兩類。特用終端出于成本、功能等的考慮，一般不能擴展，僅滿足單一應用，但成本低廉，易開發、功耗低，系統穩定，簡單易用。通用智能終端通常具有行業應用的通用性，外部接口多,具有如RS232、RS422、RS485、USB等通用接口，還可通過拓展模塊對接口進行數量拓展，可自動識別傳感器，甚至內置GPS模塊，知識規則等。此種終端開發難度大、成本高、未標準化，但功能多，一般在野外攜帶一部基本就可完成大部分的專業應用。當然在日常應用中通常也可借助常見操作系統Windows、Android等開發個性化的應用終端如臺式電腦、農業服務觸摸屏一體機、智能手機、專用PDA等。目前智能手機終端因具有移動性強、實時通訊,在使用中可通過開發專業APP擴展功能等特點得到了快速發展。

總之，通過物聯網技術的應用使土壤墑情測報工作得到了極大地提升,通過建立遠程土壤墑情監測站,開發土壤墑情監測預警系統并配套相關灌溉標準和模型,科學指導適時適量灌溉,可顯著提高農業生產效益和用水效率。

參考文獻

[1]鄧永卓.物聯網技術在現代農業生產中的應用[J]．基層農技推廣，2014（8）：61-63.

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1.1制度標準不完善由于物聯網的架構相仿復雜，其架構涉及的技術領域廣泛，因而從整體上來看，各個制定技術標準的組織之間缺乏有效的溝通和協調，缺少完善的標準化工作，導致物聯網缺少完整的技術標準。例如外射頻識別技術。外射頻世界技術的國際化標準和國家的標準不一致，而且該技術在具體的生產和應用中也存在很多的區域行業標準的限制，并且這些標準都難以相互包容。物聯網技術的核心是建立在互聯網基礎之上，但是各個國家的設備在接入層面上也存在許多不同的協議類別，導致兼容性不足。因此，物聯網技術亟需制定國際化的制度標準。

1.2核心技術不高在構成物聯網的三個構架中，其最為關鍵的核心構架在于感知層。只有通過感知層去“感知”外在的信息，物聯網才能實現對外在物體的有效“控制”的功能。但是，感知層的技術缺失三個構架中發展最不成熟、最薄弱的技術，感知層技術的薄弱和不成熟嚴重制約了物聯網技術的發展和應用，也是制約發展和應用的關鍵。作為當前主要感知層技術的射頻識別技術，國家還需要突破成本和標準化兩個難題。并且射頻識別技術的發展，射頻識別技術將朝著高頻化、高兼容性、網絡化的方向發展。

1.3難以保障信息安全由于物聯網技術的不成熟和完善，物聯網技術信息傳輸過程中存在較多信息安全隱患，網絡安全難以得到保障。其中最大的信息安全隱患就是有關物品信息的電子標簽，一旦被惡意利用，輕則造成國家和個人的機密信息遭他人盜取或泄漏，重則導致企業難以正常運行，國家的基礎設施設備停止工作，影響社會秩序。因此，物聯網技術亟需解決信息安全問題，以保障用戶個人隱私、機密的安全，維護社會持續，保證社會正常運行。

1.4擴孔IP地址所有接入物聯網的物品都需要一個IP地址，而且物品的IP地址都是和其它物品不同，因此，新接入物聯網的物品都需要解決IP地址的問題。但是，但前的IPv4難以滿足物品地址的需求，雖然IPv6技術能夠滿足地址的需求，但是IPv4和IPv6存在兼容性問題，IPv4向IPv6轉型具有一定的難度[2]。因此，物聯網技術還需要解決IPv4和IPv6之間的兼容問題。

2物聯網技術發展趨勢

隨著物聯網相關技術的不斷發展，物聯網技術并將成為國家核心技術之一。并且在未來將具有很大的發展和創新的空間。設計層面，物聯網相關產品的設計創新離不開物聯網技術，產品的設計會隨著物聯網技術的創新而創新，因此，產品設計存在很大的創新空間；技術層面，物聯網技術包含計算機、傳感器、通訊等多項技術，物聯網技術的創新發展必定會帶動這些技術相關產業的創新和發展。在未來，各行各業要實現信息化，必須采用物聯網技術。在物聯網的逐漸普及后，與物聯網配套的傳感器接口裝置等設備的生產量和使用數量都將大大增長，并超過手機的使用數量。物聯網配套裝置和設備的使用量增加，極大的促進我國信息技術元件產業的發展，為我國創造更多的就業機會。而且根據物聯網技術特點，無線網絡的發展也將成為未來的趨勢。在今后的物聯網技術中，無線網絡將成為物聯網的基礎技術和設施之一，只用這樣，無線網絡才能隨時隨地將數字信號傳輸出去。物聯網技術代表了下一代信息技術的發展方向，并積極推動國家和社會的發展。

3結語