物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)與應用實踐范文
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第1篇
關(guān)鍵詞：物聯(lián)網(wǎng) 港口物流 RFID信息采集技術(shù) 應用實踐
1.對物聯(lián)網(wǎng)概念本質(zhì)的幾點認識
目前我對物聯(lián)網(wǎng)給出一個清晰的定義仍較為困難，但對物聯(lián)網(wǎng)本質(zhì)的認識基本形成。物聯(lián)網(wǎng)是通過各類傳感裝置、RFID技術(shù)、視頻識別技術(shù)、紅外感應、全球定位系統(tǒng)、激光掃描器等信息自動采集設備，按約定的協(xié)議，根據(jù)需要實現(xiàn)物品互聯(lián)互通的網(wǎng)絡連接，進行信息交換和通信，以實現(xiàn)智能化識別、定位、跟蹤、監(jiān)控和管理的智能網(wǎng)絡系統(tǒng)。物聯(lián)網(wǎng)主要有三層架構(gòu)：即：感知層、網(wǎng)絡層和應用層。
物聯(lián)網(wǎng)的本質(zhì)概括起來主要體現(xiàn)在三個方面：一是互聯(lián)網(wǎng)特征，即對需要聯(lián)網(wǎng)的物一定要能夠?qū)崿F(xiàn)互聯(lián)互通的互聯(lián)網(wǎng)絡；二是識別與通信特征，即納入物聯(lián)網(wǎng)的“物”一定要具備自動識別與物物通信（M2M）的功能；三是智能化特征，即網(wǎng)絡系統(tǒng)應具有自動化、自我反饋與智能控制的特點。
物聯(lián)網(wǎng)是現(xiàn)代信息技術(shù)發(fā)展到一定階段的必然產(chǎn)物，是多項現(xiàn)代信息技術(shù)的聚合性應用與技術(shù)提升，將各種感知技術(shù)、現(xiàn)代網(wǎng)絡技術(shù)和人工智能與自動化技術(shù)聚合與集成應用，是信息技術(shù)系統(tǒng)性的創(chuàng)新與革命，是現(xiàn)代物流發(fā)展到高級階段不可或缺信息技術(shù)
物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)集成將借助于新的傳感技術(shù)、RFID技術(shù)、GPS技術(shù)、視頻監(jiān)控技術(shù)、移動計算技術(shù)、無線網(wǎng)絡傳輸技術(shù)、基礎通信網(wǎng)絡技術(shù)和互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的發(fā)展，推動現(xiàn)代物流發(fā)展。
2.港口現(xiàn)代物流應廣泛采用物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)
物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)雛形實際早已在港口物流中得到應用，有些港口物流系統(tǒng)采用了紅外、激光、無線、編碼、認址、自動識別、傳感、RFID、衛(wèi)星定位等高新技術(shù)，已經(jīng)具備了信息化、網(wǎng)絡化、集成化、智能化、柔性化、敏捷化、可視化等先進技術(shù)特征；新信息技術(shù)在物流系統(tǒng)的集成應用是物聯(lián)網(wǎng)在物流業(yè)應用的體現(xiàn)。目前物聯(lián)網(wǎng)在港口物流領(lǐng)域應用主要為：
（1）物流過程的可視化智能管理網(wǎng)絡系統(tǒng)：這是基于GPS衛(wèi)星導航定位技術(shù)、RFID技術(shù)、傳感技術(shù)等多種技術(shù)，在物流過程中實時實現(xiàn)車輛定位、運輸物品監(jiān)控、在線調(diào)度與配送可視化與管理的系統(tǒng)。
（2）智能化的企業(yè)物流配送中心：基于傳感、RFID、聲、光、機、電、移動計算等各項先進技術(shù)，建立的全自動化的物流配送中心。借助配送中心智能控制、自動化操作的網(wǎng)絡，實現(xiàn)商流、物流、信息流、資金流的全面協(xié)同。目前一些先進的自動化物流中心，基本實現(xiàn)了機器人隊碼垛，無人搬運車搬運物料，分揀線上開展自動分揀，計算機控制堆垛機自動完成出入庫，整個物流作業(yè)與生產(chǎn)制造實現(xiàn)了自動化、智能化與網(wǎng)絡化系統(tǒng)。
（3）企業(yè)的智慧供應鏈；在競爭日益激烈的今天，面對著大量的個性化需求與訂單，如何精細化管理、全天候滿足客戶產(chǎn)品部件加工供應需求，使生產(chǎn)企業(yè)物品“零”庫存，需要智慧物流和智慧供應鏈的后勤保障網(wǎng)絡系統(tǒng)支持。
（4）產(chǎn)品的智能可追溯網(wǎng)絡系統(tǒng)；目前，在港口滾裝船商品汽車、鋼材、水產(chǎn)品、農(nóng)產(chǎn)品、食品等物流領(lǐng)域，產(chǎn)品追溯體系發(fā)揮著貨物追蹤、識別、查詢、信息采集與管理等方面的巨大作用。
目前，港口企業(yè)積極探索物聯(lián)網(wǎng)在物流領(lǐng)域應用的新模式，隨著物流業(yè)一體化的發(fā)展使得企業(yè)的采購、倉儲、銷售、配送等協(xié)作關(guān)系日趨復雜，企業(yè)間的競爭已不僅是產(chǎn)品性能和質(zhì)量的競爭，也包含物流能力的競爭。利用物聯(lián)網(wǎng)信息技術(shù)代替實際操作，減少浪費，節(jié)約時間和費用，從而實現(xiàn)供應鏈的無縫對接和整合為實現(xiàn)物流流程信息化管理，采用信息化管理手段對公司的倉儲、物流信息等進行一體化管理，以促進數(shù)據(jù)共享、貨物和資金的周轉(zhuǎn)率、提高工作效率，實現(xiàn)與現(xiàn)代化物流企業(yè)管理同步的信息化流程。
3.RFID信息采集技術(shù)在港口物流中的應用實踐
RFID技術(shù)和傳感技術(shù)和是物聯(lián)網(wǎng)中重要的物流信息采集技術(shù)，在現(xiàn)代物流領(lǐng)域應用較廣。采用遠距離RFID射頻識別技術(shù)及網(wǎng)絡信息技術(shù)對企業(yè)物流貨品進行智能化、信息化管理，可實現(xiàn)自動記錄貨品出入庫信息、貨物配送、配載出庫、卸貨中轉(zhuǎn)、貨品盤點信息。物聯(lián)網(wǎng)RFID信息采集技術(shù)在廣州港新沙公司、新港公司及珠海港達供應鏈有限公司物流企業(yè)已成功應用與實踐；主要技術(shù)方案及功能如下：
（1）RFID信息采集技術(shù)系統(tǒng)組成。RFID信息采集技術(shù)系統(tǒng)是集射頻自動識別技術(shù)、無線通信技術(shù)、計算機控制技術(shù)、網(wǎng)絡技術(shù)于一體的集成。
系統(tǒng)硬件主要由固定式閱讀器、平板天線、貨物電子標簽、無線手持式閱讀器、管理服務器組成。固定式閱讀器與天線一起安裝在倉庫出入口處，以獲取物品上電子標簽的信息并通過局域網(wǎng)（或者RS485總線）把所讀取到的電子標簽信息傳送到管理服務器上進行處理，手持式閱讀器用于物品盤點時，讀取物品電子標簽信息，并通過無線方式把電子標簽信息傳送到管理服務器上進行處理。
（2）RFID信息采集技術(shù)在港口物流實踐中實現(xiàn)的功能。
①物品入庫貨品入庫前，在其外包裝上粘貼一張柔性電子標簽，并寫入物品信息，物品入庫時通過閱讀器讀取后，通過局域網(wǎng)講這些信息顯示在屏幕上，讓操作人員根據(jù)其信息進行存放。
②散貨配送。散貨在收貨稱量完畢后，通過無線手持式閱讀器在管理中心數(shù)據(jù)庫尋找空閑車輛的信息，為該貨品分配運輸車輛。車輛到達并裝貨后，再通過無線手持式閱讀器輸入車輛信息、貨品信息、到達目的地及時間、貨主名稱等信息，并通過手持式閱讀器的無線功能傳送到中心數(shù)據(jù)庫中進行確認和保存。
③配載出庫；操作人員根據(jù)客戶的出庫計劃制作出貨清單，同時通過車輛的GPS信息找到空閑車輛，分配運送該清單上的貨品，然后在倉庫中找到所需貨品進行出庫作業(yè)。
④卸貨中轉(zhuǎn)；貨品達到目的地（或中轉(zhuǎn)地）卸車后，采用手持式閱讀器讀取貨品上電子標簽信息。了解產(chǎn)品的情況。
⑤貨品盤點；盤點時，工作人員可采用手持式閱讀器，在倉庫內(nèi)采集物品上的電子標簽信息，完畢后，把所采集到信息通過無線方式傳送到中心數(shù)據(jù)庫上進行對比、保存，形成盤點報表。
廣州港新沙公司通過RFID信息采集技術(shù)實現(xiàn)跨區(qū)域集中式管理、分布式操作和實時監(jiān)控功能；高效地完成各種業(yè)務操作，改進倉儲管理，提高物品出入庫過程中的識別率，確保實物與單據(jù)數(shù)量保持一致，提高出入庫效率。
4.物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在現(xiàn)代物流中的應用發(fā)展趨勢
物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在現(xiàn)代物流領(lǐng)域中將會廣泛應用，其應用發(fā)展趨勢：
①智慧供應鏈與智慧生產(chǎn)融合；隨著RFID技術(shù)與傳感器網(wǎng)絡的普及，物與物的互聯(lián)互通，將給企業(yè)的物流系統(tǒng)、生產(chǎn)系統(tǒng)、采購系統(tǒng)與銷售系統(tǒng)的智能融合打下基礎，而網(wǎng)絡的融合必將產(chǎn)生智慧生產(chǎn)與智慧供應鏈的融合，企業(yè)物流完全智慧地融入企業(yè)經(jīng)營之中，打破工序、流程界限，打造智慧物流企業(yè)。
②智慧物流網(wǎng)絡開放共享，融入社會物聯(lián)網(wǎng)；物聯(lián)網(wǎng)是聚合型的系統(tǒng)創(chuàng)新，必將帶來跨行業(yè)的應用。如產(chǎn)品的可追溯智能網(wǎng)絡就可以方便地融入社會物聯(lián)網(wǎng)，開放追溯信息，讓人們方便地實時查詢、追溯產(chǎn)品信息。今后其他的物流系統(tǒng)也將根據(jù)需要融入社會物聯(lián)網(wǎng)絡或與專業(yè)智慧網(wǎng)絡互通，智慧物流也將成為人們智慧生活的一部分。
第2篇
物聯(lián)網(wǎng)作為繼計算機、互聯(lián)網(wǎng)之后，世界信息化發(fā)展的第三次浪潮，已成為國家科技發(fā)展戰(zhàn)略的重要組成部分，是未來戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)的主導力量之一。物聯(lián)網(wǎng)是指通過信息傳感設備（包括射頻識別、紅外感應、衛(wèi)星定位、激光掃描和視頻監(jiān)控等），按照約定的協(xié)議，把物品與網(wǎng)絡連接起來，進行信息交換和通訊，以實現(xiàn)智能化識別、定位、跟蹤、監(jiān)控和管理的一種網(wǎng)絡，可以應用在城市應急管理信息的采集、傳輸、分析和應用等環(huán)節(jié)，在城市應急管理領(lǐng)域具有良好的發(fā)展前景。
北京市委、市政府高度重視物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)發(fā)展和應用建設，提出要發(fā)展物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)，優(yōu)先應用于城市安全運行和應急管理，進一步提升政府管理和服務水平，為此制定了《北京市城市安全運行和應急管理領(lǐng)域物聯(lián)網(wǎng)應用建設總體方案》，根據(jù)應急管理體系和應急指揮技術(shù)支撐系統(tǒng)現(xiàn)狀，結(jié)合數(shù)據(jù)實時獲取、預測預警、智能研判、信息共享、應急聯(lián)動和輔助決策等需求，提出北京市安全運行和應急管理領(lǐng)域物聯(lián)網(wǎng)應用“1+1+N”的總體框架，即：一個市應急指揮平臺、一個市物聯(lián)網(wǎng)應用支撐平臺、多個由部門和區(qū)縣建設的物聯(lián)網(wǎng)應用管理系統(tǒng)和平臺，規(guī)范物聯(lián)網(wǎng)應用建設，實現(xiàn)城市日常管理與應急管理的有機結(jié)合。其中，北京市應急指揮平臺作為全市城市安全運行和應急管理的綜合指揮平臺，接入城市安全運行和應急管理物聯(lián)網(wǎng)信息，進行匯總和綜合展示，為領(lǐng)導全面掌控城市安全運行和應急管理情況提供服務，為開展科學決策提供輔助支撐；物聯(lián)網(wǎng)應用支撐平臺是北京市應急指揮平臺獲取各單位物聯(lián)網(wǎng)信息的總渠道，也是城市安全運行和應急管理部門開展信息共享交換的總樞紐，實現(xiàn)各類物聯(lián)網(wǎng)信息的規(guī)范接入、有效整合，支撐跨部門、跨區(qū)域的資源共享；各部門、各區(qū)縣建設物聯(lián)網(wǎng)應用管理系統(tǒng)和平臺，應用物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，通過各類感知設備，實時獲取物聯(lián)網(wǎng)管理對象的感知信息，進行實時化、精細化、智能化管理。
一、物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在應急管理中的應用
2011年3月，《北京市人民政府辦公廳關(guān)于印發(fā)北京市城市安全運行和應急管理領(lǐng)域物聯(lián)網(wǎng)應用建設總體方案的通知》（京政辦發(fā)【2011】14號），正式開始建設城市安全運行和應急管理領(lǐng)域的物聯(lián)網(wǎng)應用示范工程，包括城市安全運行和應急管理物聯(lián)網(wǎng)應用輔助決策系統(tǒng)工程、物聯(lián)網(wǎng)應用支撐平臺工程、春節(jié)期間煙花爆竹綜合管理物聯(lián)網(wǎng)應用示范工程、“城市生命線”實時監(jiān)測物聯(lián)網(wǎng)應用示范工程、安全生產(chǎn)物聯(lián)網(wǎng)應用示范工程、“政治中心區(qū)”綜合管理物聯(lián)網(wǎng)應用示范工程、軌道交通安全防范物聯(lián)網(wǎng)應用示范工程、極端天氣條件下保持道路交通暢通物聯(lián)網(wǎng)應用示范工程、城市運行保障和應急搶險車輛衛(wèi)星定位管理物聯(lián)網(wǎng)應用示范工程、區(qū)縣和社區(qū)綜合監(jiān)管物聯(lián)網(wǎng)應用示范工程等。
通過上述示范工程建設，完善應急指揮平臺，針對應急管理重點領(lǐng)域開展物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)應用，進一步提高監(jiān)測管理水平和應急處置能力，為深化物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)應用、創(chuàng)新管理模式奠定基礎，實現(xiàn)城市安全運行和應急管理物聯(lián)網(wǎng)信息的接入、匯總和綜合展示，為全面掌控城市安全運行和應急管理情況提供服務，為開展科學決策提供輔助支撐。
北京東方正通科技有限公司是北京市政府參與投資的物聯(lián)網(wǎng)應急領(lǐng)域高科技企業(yè)，在2012年中標承擔“北京市城市安全運行和應急管理領(lǐng)域的物聯(lián)網(wǎng)應用示范工程”的安全生產(chǎn)物聯(lián)網(wǎng)應用示范工程、軌道交通安全防范物聯(lián)網(wǎng)應用示范工程。
“安全生產(chǎn)物聯(lián)網(wǎng)應用示范工程”在高危行業(yè)和領(lǐng)域開展示范建設應用，實時監(jiān)測重大危險源和其他高風險場所、裝置的各類實時監(jiān)測信息，進行綜合加工并開展智能分析，建立生產(chǎn)安全事故風險源動態(tài)監(jiān)控系統(tǒng)，提高安全監(jiān)管部門和相關(guān)單位的安全生產(chǎn)日常監(jiān)管、風險管理、預測預警和應急處置能力，有效降低安全生產(chǎn)事故率。在支撐安全監(jiān)管業(yè)務的同時，通過市物聯(lián)網(wǎng)應用支撐平臺，以系統(tǒng)接入和數(shù)據(jù)共享的方式接入市應急指揮平臺，為市領(lǐng)導和相關(guān)單位提供信息服務，并為市領(lǐng)導掌控本市安全生產(chǎn)總體情況提供服務。
具體做法是，在煤礦加裝氣體濃度、定位、壓力等傳感器和數(shù)字攝像頭，實時監(jiān)控井下環(huán)境參數(shù)、人員位置和設備運行狀態(tài)信息，進行窒息、機械傷害和冒頂?shù)仁鹿实念A測預警。在金屬非金屬礦山和尾礦庫加裝位移、水位等傳感器和數(shù)字攝像頭，實時監(jiān)控環(huán)境狀態(tài)參數(shù)和關(guān)鍵設備工作參數(shù)，進行邊坡坍塌、透水、冒頂?shù)仁鹿实念A測預警。在危險化學品生產(chǎn)企業(yè)、加油站和油庫等單位內(nèi)部及周邊加裝液位、氣體濃度和溫濕度等傳感器和數(shù)字攝像頭，實時監(jiān)控危險源狀態(tài)參數(shù)和風險點圖像信息，進行爆炸、氣體擴散等事故的預測預警。在冶金、建材、食品等重點工業(yè)企業(yè)重要生產(chǎn)裝置及周邊加裝氣體濃度、溫度等傳感器，監(jiān)測生產(chǎn)運行參數(shù)和環(huán)境狀態(tài)參數(shù)，進行爆炸、氣體擴散等事故的預測預警。在支撐安全監(jiān)管業(yè)務的同時，通過市物聯(lián)網(wǎng)應用支撐平臺，以系統(tǒng)接入和數(shù)據(jù)共享的方式接入市應急指揮平臺，為市政府和相關(guān)單位提供信息服務。
“軌道交通安全防范物聯(lián)網(wǎng)應用示范工程”重點針對軌道交通運行中的大客流沖擊、極端天氣和治安防范等事件開展，建設物聯(lián)網(wǎng)監(jiān)測系統(tǒng)，接入各類感知信息，開發(fā)軌道交通安全保障綜合分析系統(tǒng)，及時掌握部分地鐵車站的站前廣場、主要地下?lián)Q乘站和重點區(qū)域車站的實時信息，加強與地面交通和公眾的信息互動，為相關(guān)部門及時準確掌握本市軌道交通運行情況提供服務，提高地面交通與軌道交通的協(xié)調(diào)聯(lián)動水平，降低大客流沖擊造成的影響，增強突發(fā)事件的應對能力。并通過市物聯(lián)網(wǎng)應用支撐平臺，以系統(tǒng)接入和數(shù)據(jù)共享的方式接入市應急指揮平臺。
具體做法是，在試點的軌道交通大客流沖擊嚴重的車站、重點換乘通道和換乘站，增設數(shù)字攝像頭，智能監(jiān)控人流密度、人流量和人員非法越界等異常行為，并實現(xiàn)智能分析與預測預警功能。在試點站增設核輻射、煙氣、溫度等傳感器，獲取煙氣、溫度、有毒有害氣體、核輻射等感知信息，對危險品違法攜帶等行為進行智能識別和分析，并開發(fā)治安防控預警系統(tǒng)。在重點車站安裝可變情報板等設備，及時向公眾軌道交通運營狀況信息。
通過上述示范工程建設，針對應急管理重點領(lǐng)域開展物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)應用，完善了應急指揮平臺，進一步提高了監(jiān)測管理水平和應急處置能力，為深化物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)應用、創(chuàng)新管理模式奠定了基礎。
二、物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在應用示范工程中的特點與創(chuàng)新
在物聯(lián)網(wǎng)應用示范工程的設計和建設中，充分體現(xiàn)了物聯(lián)網(wǎng)的技術(shù)特點，采用靈活的平臺架構(gòu)，實現(xiàn)海量物聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)接入能力，實現(xiàn)各類用戶數(shù)據(jù)共享。利用實時數(shù)據(jù)處理技術(shù)，實現(xiàn)監(jiān)測數(shù)據(jù)的自動實時采集匯聚，通過前端感知設備和高效的實時數(shù)據(jù)庫，實現(xiàn)各類傳感監(jiān)測數(shù)據(jù)、視頻數(shù)據(jù)的自動采集、匯聚。借助多種智能化分析工具實現(xiàn)監(jiān)測數(shù)據(jù)的多維度分析與動態(tài)展現(xiàn)，物聯(lián)數(shù)據(jù)的多時態(tài)、多維度的動態(tài)展現(xiàn)。為應急管理提供全面、準確、及時的數(shù)據(jù)分析和展現(xiàn)。利用專業(yè)分析模型實現(xiàn)預測預警和后果評估，提供以智能化監(jiān)測預警為核心的預警調(diào)度應用，為安全生產(chǎn)監(jiān)管和軌道交通安全防范提供智能化分析手段。
物聯(lián)網(wǎng)應用示范工程實現(xiàn)了物聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)在應急領(lǐng)域的應用創(chuàng)新，將物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)與應急管理業(yè)務相結(jié)合，在監(jiān)測預警、應急準備、應急管理、事故調(diào)查等各個應急管理環(huán)節(jié)，實現(xiàn)了物聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)與業(yè)務流程關(guān)聯(lián)應用，解決了以前無法解決的問題，為管理部門提供了實時、先進、直觀的技術(shù)手段。例如，在安全生產(chǎn)管理方面，通過示范工程建設，預警系統(tǒng)可以根據(jù)采集氣象信息，當預計出現(xiàn)大風、暴雨、雷電天氣時，自動向高空作業(yè)等特種作業(yè)人員發(fā)出預警信息，提示停止作業(yè)。將來特種作業(yè)人員配置定位偵測系統(tǒng)后，可以對特種作業(yè)人員的位置和狀態(tài)進行自動檢測，發(fā)現(xiàn)仍在作業(yè)的人員，向管理部門做出提示。在軌道交通監(jiān)測管理方面，通過示范工程建設，對地鐵的大客流監(jiān)測從以往人工經(jīng)驗推斷，升級到精準判斷、智能預警。通過分布在地鐵出入口、站臺、換乘通道的客流感知設備和視頻圖像智能分析系統(tǒng)，實現(xiàn)客流密度實時監(jiān)測，結(jié)合專業(yè)客流分析模型，可以提前15分鐘測算出會出現(xiàn)大客流的車站，并向管理部門做出預警提示。
三、物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)前景展望
作為溝通客觀物理世界和主觀感知世界的載體與橋梁，物聯(lián)網(wǎng)最大的優(yōu)勢在于，通過廣泛分布的傳感監(jiān)測系統(tǒng)，以更直接、更精確的方式對環(huán)境信息進行全面監(jiān)測，進而實現(xiàn)對復雜環(huán)境或復雜事件的精確感知。在應急平臺中，構(gòu)建基于物聯(lián)網(wǎng)的信息采集、分析和預警系統(tǒng)，一方面可以實現(xiàn)對突發(fā)災難性環(huán)境（如環(huán)境污染、危化品安全、地鐵、廣場等人群密集區(qū)域的火險及地震等災難事件）的精確監(jiān)測；另一方面，可利用網(wǎng)絡中具有定位和通信模塊的多模移動信息采集終端，提供設備和救援人員的實時定位跟蹤；結(jié)合電子地圖，將現(xiàn)場動態(tài)信息與應急平臺綜合數(shù)據(jù)庫和模型庫的各類信息融合，依據(jù)事件專業(yè)分析模型，形成較為完備的事件態(tài)勢圖，對突發(fā)性公共安全事件的蔓延方向、蔓延速率、危險區(qū)域、發(fā)展趨勢等進行動態(tài)預測，進而為輔助決策提供科學依據(jù)。
第3篇
[關(guān)鍵詞]物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)；實訓教學；職業(yè)能力；專業(yè)建設
[DOI]10.13939/ki.zgsc.2016.02.113
高職物聯(lián)網(wǎng)應用技術(shù)專業(yè)建設自從2011年開始在全國迅速展開，經(jīng)過近幾年的快速建設初步形成了一定的規(guī)模，積累了一定的經(jīng)驗，但是由于物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)是一項綜合性技術(shù)，涉及計算機、通信、電子和軟件等多方面技術(shù)之大成，要真正建設好高職物聯(lián)網(wǎng)專業(yè)還有較大差距，特別是高職物聯(lián)網(wǎng)應用技術(shù)專業(yè)的實訓教學建設還有待進一步加強研究與深化。
高職教育是培養(yǎng)面向社會各行各業(yè)生產(chǎn)第一線的高素質(zhì)技術(shù)技能型專業(yè)人才的高等職業(yè)教育，它的根本任務是培育學生良好的職業(yè)能力與可持續(xù)發(fā)展能力。職業(yè)化能力的培育是高職學生的重中之重，也是區(qū)別于應用型、研究型人才的顯著標志，職業(yè)能力的培養(yǎng)要靠高職院校實訓教學來保障和實現(xiàn)，只有建設規(guī)劃好物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)實訓教學體系才能完成高職物聯(lián)網(wǎng)專業(yè)學生的職業(yè)能力與可持續(xù)發(fā)展能力的修成。隨著國家“互聯(lián)網(wǎng)+”、“工業(yè)4.0”等理念的提出與深化，物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的應用十分廣泛，如智慧農(nóng)業(yè)、環(huán)境監(jiān)測、智能交通、智慧城市、智能家居和智能物流等，根據(jù)國家“十二五”戰(zhàn)略規(guī)劃結(jié)合地區(qū)經(jīng)濟發(fā)展特點，以智慧農(nóng)業(yè)和環(huán)境監(jiān)測作為高職物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)實訓切入點，基于“認知―技術(shù)技能―系統(tǒng)體驗” 路徑來研究并實現(xiàn)物聯(lián)網(wǎng)應用技術(shù)實訓教學，培養(yǎng)主要面向農(nóng)業(yè)與環(huán)境行業(yè)的具有物聯(lián)網(wǎng)設備安裝調(diào)試、工程規(guī)劃與實施、系統(tǒng)服務與技術(shù)支持為主的高素質(zhì)技術(shù)技能型物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)人才。
1專業(yè)課程與實訓教學
1.1專業(yè)培養(yǎng)目標
高職院校是為國家培養(yǎng)技術(shù)技能型人才的高等學校。其培養(yǎng)的人才除了要有一定的理論基礎知識，重點是要培養(yǎng)學生具有較強的專業(yè)實踐操作能力和崗位就業(yè)適應能力，這就要求高職院校通過工學結(jié)合辦學模式，強化以職業(yè)能力為目標的實訓教學，最終實現(xiàn)物聯(lián)網(wǎng)應用技術(shù)人才培養(yǎng)目標的要求。
物聯(lián)網(wǎng)應用技術(shù)專業(yè)的培養(yǎng)目標是為培養(yǎng)德、智、體、美等全面發(fā)展，面向物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)，服務區(qū)域與地方經(jīng)濟發(fā)展，具有較好的物聯(lián)網(wǎng)專業(yè)基礎知識、較強的實踐能力、良好的團隊協(xié)作能力，可持續(xù)發(fā)展與創(chuàng)新能力，掌握物聯(lián)網(wǎng)應用技術(shù)，從事物聯(lián)網(wǎng)工程項目的規(guī)劃與施工管理、物聯(lián)網(wǎng)設備安裝與調(diào)試、物聯(lián)網(wǎng)維護與管理、物聯(lián)網(wǎng)設備營銷與技術(shù)支持，成為具備良好文化素養(yǎng)、職業(yè)道德和綜合職業(yè)能力的高素質(zhì)技術(shù)技能型人才。
1.2專業(yè)課程體系
從職業(yè)崗位能力需要出發(fā)來分析物聯(lián)網(wǎng)應用技術(shù)專業(yè)的課程體系。以“崗位―能力―課程”的思路來構(gòu)建課程體系和課程內(nèi)容，在滿足一定理論知識需要的前提下強化實訓課程內(nèi)容建設，努力做到“教學做一體化”教學過程中理論與實踐的相互促進和融合，最終使實踐教學來內(nèi)化學生的理論知識，為拓寬高職學生的成長空間打下基礎。為此，設置了一定數(shù)量的通識教學課程和專業(yè)基礎課程，如高等數(shù)學、英語、高級語言程序設計、物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)概論等。專業(yè)課程的設置更加體現(xiàn)職業(yè)崗位的特點要求，以智能農(nóng)業(yè)、環(huán)境監(jiān)測為系統(tǒng)實訓平臺出發(fā)，圍繞這兩大領(lǐng)域的物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)應用展開，開設了一些有特色的專業(yè)課與實訓課。如RFID技術(shù)與應用、無線傳感器組網(wǎng)技術(shù)、農(nóng)業(yè)食品溯源應用系統(tǒng)實訓、城市環(huán)境遠程監(jiān)測系統(tǒng)實訓等課程。課程設置如下表所示。
物聯(lián)網(wǎng)應用技術(shù)專業(yè)課程表
公共素養(yǎng)課程
思想道德修養(yǎng)與法律基礎、思想和中國特色社會主義理論體系概論、形勢與政策、軍事理論教育、職業(yè)發(fā)展與就業(yè)指導、大學英語、大學語文、高等數(shù)學（理）、大學生心理健康教育、體育
專業(yè)支撐課程
計算機組裝與系統(tǒng)維護、計算機技術(shù)基礎、電工電子技術(shù)基礎、高級語言程序設計、計算機網(wǎng)絡技術(shù)、物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)概論、數(shù)據(jù)庫應用基礎、網(wǎng)絡設備配置技術(shù)
專業(yè)核心課程
無線傳感器網(wǎng)絡技術(shù)、RFID技術(shù)與應用、傳感器原理與應用、物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)應用實訓、物聯(lián)網(wǎng)工程設計與實施
專業(yè)拓展課程
綜合布線技術(shù)、移動應用開發(fā)、嵌入式系統(tǒng)與應用
1.3實訓教學體系
高職教學的根本就是培養(yǎng)學生具備良好的職業(yè)崗位就業(yè)能力，它的特點是突出職業(yè)能力所要求的實訓實踐教學，完備的實訓教學體系主要由三部分組成，包括專業(yè)實訓教學環(huán)節(jié)、校內(nèi)實訓室建設、校外實訓基地建設。在設計物聯(lián)網(wǎng)應用技術(shù)實訓教學時，以知識與技能漸進式提高出發(fā)，按照“認知―技術(shù)技能―系統(tǒng)體驗” 路徑展開，“認知”主要是強調(diào)基礎性和啟蒙性實訓，“技術(shù)技能”主要側(cè)重專業(yè)核心課程的配套實訓，“系統(tǒng)體驗”主要是對前面實訓成果的系統(tǒng)綜合和應用，更加貼近物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的實際應用。物聯(lián)網(wǎng)應用技術(shù)實訓教學可以分為三個主要階段：技術(shù)基礎與專業(yè)認知實訓、專業(yè)技能實訓和物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)應用實訓。校內(nèi)校外實訓的有效結(jié)合來強化物聯(lián)網(wǎng)專業(yè)學生的技術(shù)技能和崗位適應能力。校外實訓基地主要解決學生的崗位適用能力，校內(nèi)實訓室主要完成學生的專業(yè)技能的實操和理論知識的內(nèi)化。
2基礎性實訓
俗話說得好，基礎不牢地動山搖。這說明基礎知識的學習與掌握是何等的重要。高職實訓也是同一個道理，也要從基礎性實訓抓起。物聯(lián)網(wǎng)應用技術(shù)基礎性實訓可以分成兩個層面：專業(yè)基礎實訓和專業(yè)認知實訓。
2.1專業(yè)基礎實訓
專業(yè)基礎實訓一般是指電子信息大類學生應具備的一些面向職業(yè)崗位的通用型技能實訓。如計算機基礎應用、高級語言程序設計、計算機組裝與維護等實訓，采用“教學做一體化”教學模式下，通過這幾門課的實訓讓學生對計算機硬件和編程知識有一定深入的了解與掌握，為后面的進一步學習打下良好基礎。計算機基礎應用和計算機組裝與維護這兩項實訓主要讓學生了解和認識計算機系統(tǒng)結(jié)構(gòu)和基本工作原理，熟悉應用辦公軟件如Office，掌握對各型計算機的硬件拆裝和維修，訓練高職學生使用計算機的基本技能。高級語言程序設計主要讓學生對計算機編程語言有一個基礎性的學習掌握，為下一步技術(shù)技能的實訓打下基礎，如C語言學習。
2.2專業(yè)認知實訓
專業(yè)認知實訓是開啟對物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)應用大門的起初環(huán)節(jié)，目的是讓物聯(lián)網(wǎng)應用技術(shù)專業(yè)學生對物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的相關(guān)知識、相關(guān)設備、相關(guān)領(lǐng)域和相關(guān)應用有一個認識，拓寬學生的眼界，增強學生對專業(yè)學習的興趣，為專業(yè)技能實訓起到承上啟下的作用。由于物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)涉及學科門類較多，職業(yè)面向行業(yè)應用面廣，因此不可能面面俱到，只能依據(jù)專業(yè)培養(yǎng)定位來開設認知實訓。針對面向農(nóng)業(yè)與環(huán)境應用的特點，專業(yè)認知實訓突出了電子技術(shù)基礎和計算機網(wǎng)絡技術(shù)的學習，通過系統(tǒng)仿真和實際電路的調(diào)試，讓學生對基本的模擬、數(shù)字電路、計算機網(wǎng)絡應用有個較好認知；通過物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)概論課程相關(guān)的實訓讓學生了解物聯(lián)網(wǎng)涉及的多類技術(shù)要素，了解物聯(lián)網(wǎng)三層體系結(jié)構(gòu)及相關(guān)的感知、傳輸和信息處理與控制技術(shù)，在認知實訓中強調(diào)以感觀了解為重點，知識普及為重心，宜采用多種教學形式開展，如網(wǎng)上查閱、實地參觀、現(xiàn)場交流與訪談等。
3職業(yè)技能實訓
職業(yè)技能是高職學生面向社會就業(yè)之根本，也是體現(xiàn)現(xiàn)代高職教育之重心所在。高職教育的質(zhì)量與特色大多體現(xiàn)在學生技能素質(zhì)的培養(yǎng)上。從物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)層面來分析，物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)應用主要包括三個層面：感知技術(shù)、網(wǎng)絡傳輸技術(shù)和信息智能處理與控制技術(shù)，因此，我們結(jié)合面向農(nóng)業(yè)與環(huán)境領(lǐng)域的應用從三層結(jié)構(gòu)來組織物聯(lián)網(wǎng)專業(yè)技能實訓。
3.1感知技能實訓
感知技術(shù)主要是解決信息的獲取，為最終的行業(yè)應用提供信息與數(shù)據(jù)。它包括多方面的信息獲取技術(shù)，如各型傳感器、RFID系統(tǒng)、定位系統(tǒng)、條碼等十分廣泛。以農(nóng)業(yè)與環(huán)境行業(yè)的應用為例，主要采用的也是前面所說的四大類設備，為此要建立感知技術(shù)應用實訓室，結(jié)合專業(yè)核心課程進行傳感器、RFID等方面應用技能實訓，讓學生了解各類型傳感器和RFID系統(tǒng)應用技能。傳感器方面：如溫濕度傳感器、pH值傳感器、CO傳感器的實物及其如何使用，通過實際操作演示掌握其基本原理、性能和使用方式。RFID設備方面：如各型電子標簽、天線、閱讀器等。通過RFID原理實訓臺，讓學生掌握各型電子標簽的使用情況和基本工作原理，理解各頻段RFID系統(tǒng)的適用范圍，以電子標簽信息識別讀寫實訓讓學生對各類技術(shù)標準有一提高認識與消化。另外，也要適當增加控制方面的實訓，如智能農(nóng)業(yè)方面的調(diào)節(jié)光照和控制水源和通風等。
3.2信息傳輸技能實訓
網(wǎng)絡傳輸是信息高速公路，負責把由前端感知設備獲得的信息實時準確上傳到云端。這部分主要分為兩個方面：一是近距離無線網(wǎng)絡傳輸，二是遠程高速網(wǎng)絡傳輸。近距離無線網(wǎng)絡傳輸一般采用Zigbee、WiFi和藍牙技術(shù)，主要用來解決如各類傳感器的信息匯集和集中轉(zhuǎn)發(fā)上傳到遠程網(wǎng)絡上。重點是實訓無線傳感網(wǎng)（Zigbee網(wǎng)絡）的組網(wǎng)與使用，讓學生了解與掌握無線傳感網(wǎng)的基本組成、相關(guān)設備與工作原理，通過如節(jié)點之間點對點的通信、無線SOC端口控制與傳輸來強化對無線傳感網(wǎng)的使用。另外，結(jié)合計算機網(wǎng)絡技術(shù)實訓來強化學生對局域網(wǎng)、寬帶廣域網(wǎng)的應用以及網(wǎng)絡設備配置與管理。
3.3信息處理技能實訓
在物聯(lián)網(wǎng)三層體系結(jié)構(gòu)中，最后一層是信息管理與應用（簡稱應用層）。應用層主要是完成經(jīng)網(wǎng)絡傳輸層上傳到云端數(shù)據(jù)的接收、過濾與存儲，然后結(jié)合行業(yè)應用進行控制與管理。主要涉及專業(yè)課程有數(shù)據(jù)庫應用基礎、高級語言程序設計、移動應用開發(fā)等一些相關(guān)軟件應用方面。基于物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的應用系統(tǒng)離不開數(shù)據(jù)庫管理和前后臺應用軟件的開發(fā)，針對高職學生的特點，適當強化數(shù)據(jù)庫（如MSSQL）應用知識的掌握和實際應用，對數(shù)據(jù)庫的基本操作與使用管理有一定程度的了解。隨著移動互聯(lián)技術(shù)的迅速發(fā)展，移動終端在物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)應用中已十分普及，目前移動開發(fā)平臺主要基于IOS和Android兩大系統(tǒng)，基于Android移動應用開發(fā)已占據(jù)主流，為此結(jié)合移動應用開發(fā)課程建設移動應用開發(fā)實訓室，在學習了Java語言后，通過“教學做”來培養(yǎng)學生開發(fā)小型App的能力。
4系統(tǒng)性實訓
物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的顯著特點是集多專業(yè)之大成，涉及專業(yè)知識面廣，容易給學生產(chǎn)生知識混雜和難學的印象，那么如何補救這一情況是專業(yè)教學研究的一大課題，為此，基于“認知―技術(shù)技能―系統(tǒng)體驗” 路徑的理念，特別強化與設置了物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)綜合實訓環(huán)節(jié)。
4.1智能農(nóng)業(yè)應用實訓
物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在智能農(nóng)業(yè)中的應用如火如荼，“民以食為天，食以安為先”，食品安全至關(guān)重要，農(nóng)產(chǎn)品的質(zhì)量管理特別是食品溯源系統(tǒng)已日益成熟。將農(nóng)產(chǎn)品種（養(yǎng)）植、運輸、加工和流通的信息相關(guān)聯(lián)，形成完整的信息追溯鏈來確保農(nóng)產(chǎn)品的安全性。整個系統(tǒng)涉及溯源標識技術(shù)、監(jiān)裝技術(shù)、物流監(jiān)控技術(shù)和數(shù)據(jù)采集與查詢技術(shù)。溯源系統(tǒng)以RFID、條碼技術(shù)的應用為基礎，是一典型的物聯(lián)網(wǎng)綜合應用系統(tǒng)。這一實訓系統(tǒng)基本涵蓋了物聯(lián)網(wǎng)應用技術(shù)專業(yè)所學的大部分專業(yè)知識，通過溯源系統(tǒng)的實訓體驗把原本分散的技術(shù)串聯(lián)起來，強化了學生對物聯(lián)網(wǎng)專業(yè)知識的理解和興趣，特別是強化了學生對RFID技術(shù)應用的認識。實訓的主要內(nèi)容有網(wǎng)絡環(huán)境的搭建、服務器安裝與調(diào)試、電子標簽制作與識讀、數(shù)據(jù)庫管理與應用、PDA安裝與調(diào)試和APP應用開發(fā)等。
4.2環(huán)境監(jiān)測實訓
基于無線傳感網(wǎng)的環(huán)境監(jiān)測實訓是以傳感器與無線傳感網(wǎng)組建與應用開發(fā)為重點的專業(yè)實訓，通過此實訓讓學生達到對無線傳感網(wǎng)的系統(tǒng)設計，設備選型，傳感網(wǎng)組網(wǎng)及Zigbee協(xié)議的應用開發(fā)有一定程度深化，實訓重點要讓學生樹立起系統(tǒng)性的理念。下圖是物聯(lián)網(wǎng)環(huán)境監(jiān)測實訓室功能總體框圖。
環(huán)境監(jiān)測實訓系統(tǒng)
實訓系統(tǒng)包含三種數(shù)傳模式（WiFi、Zigbee、有線）環(huán)境監(jiān)測傳感器，形成一套覆蓋三個層次的物聯(lián)網(wǎng)教學平臺。同時，其他內(nèi)置WiFi模塊的各種手持設備（筆記本電腦、手機等）也能無線接入該實驗平臺，成為物聯(lián)網(wǎng)實驗設備的一部分；師生教學、科研實踐開發(fā)的其他感知模塊，通過與標準的WiFi設備服務器連接，也能輕易接入該實驗平臺，完成測試、驗證。這些設備的靈活配置為學生提供了從數(shù)據(jù)采集、網(wǎng)絡傳輸?shù)叫畔⑻幚磔^完整的物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)應用模型。包含的實訓：網(wǎng)絡組網(wǎng)與無線信號測試、Zigbee協(xié)議棧應用、Zigbee網(wǎng)絡拓撲、開發(fā)環(huán)境的搭建；IEEE 802.11協(xié)議介紹、接口程序代碼開發(fā)、串口WiFi設備服務器設計、傳感器數(shù)據(jù)采集與查詢顯示等，重點是把從信息采集、傳輸和信息處理聯(lián)動起來，讓學生充分體會到一個真實的無線傳感網(wǎng)系統(tǒng)的體驗，更加貼近了以后的工作崗位，增強學生就業(yè)信心。
5結(jié)論
物聯(lián)網(wǎng)應用技術(shù)實訓教學是培養(yǎng)高職學生技術(shù)技能型人才的核心所在。實訓教學必須以良好理念為先導，緊密結(jié)合人才培養(yǎng)目標，構(gòu)建起符合學生就業(yè)崗位需要的實訓教學體系。本文以農(nóng)業(yè)與環(huán)境應用為背景，從分析人才培養(yǎng)目出發(fā)，基于“認知―技術(shù)技能―系統(tǒng)體驗” 路徑來研究并實現(xiàn)物聯(lián)網(wǎng)應用技術(shù)實訓教學，以知識與技能漸進式提高構(gòu)建實訓教學環(huán)境，通過近兩年的探索與實踐，取得了較好的效果。
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