时间:2023-08-25 17:10:15
开篇:写作不仅是一种记录,更是一种创造,它让我们能够捕捉那些稍纵即逝的灵感,将它们永久地定格在纸上。下面是小编精心整理的12篇物联网智能教育,希望这些内容能成为您创作过程中的良师益友,陪伴您不断探索和进步。

关键词:物联网;必要性;技能型人才
物联网,顾名知义,就是物物相连的互联网。它是通过射频识别(RFID)、红外感应器、无线传感器网络、全球定位系统、激光扫描器等信息传感设备,按约定的协议,把任何物品与互联网连接起来,进行信息交换和通讯,以实现智能化识别、定位、跟踪、监控和管理的一种网络。是继计算机和互联网之后的第三次信息产业的浪潮。面对物联网技术的全面普及及上万亿规模的高科技市场,职业院校承接着技能型人才培养的社会职责,对物联网应用技术人才的培养如何定位,如何培养,是个值得探讨的问题。
一、社会背景和技术背景
物联网是继互联网之后的新一轮信息技术革命,随着在各行各业的落地,已经成为支撑众多行业发展的主要力量。物联网初期投入是在政府主导下进行的,集中在公共安全系统,智能交通、智能物流、市政管理等工程,每一个点无不可以搜索到物联网技术的影子。尤其信息技术应用水平和管理水平,已经成为企业提高竞争力的手段。
技术上,物联网是通过智能感应装置,经过通信技术,进行信息的传输,到达指定的信息处理平台或中心,从而实现物物、物人的信息传递,从而提升效率,保障安全,可以跨时间跨空间进行溯源、追踪、定位、管理。
二、高职院校开设物联网应用技术专业的必要性分析
从2009年8月7日,国务院总理在无锡视察时发表重要讲话,提出了感知中国的战略构想,表示要大力发展物联网技术,继而物联网也成为我国十二五规划的战略性新兴产业之一。2013年2月,《国务院关于推进物联网有序健康发展的指导意见》(以下简称《指导意见》)正式出台,标志着政策层面已经框定物联网产业的发展蓝图。预计2015年将超过5000亿元的规模,并会在短期内可能超过万亿规模,是一个航母级产业。
物联网技术与应用的竞争,说到底是人才的竞争,是战略的竞争。物联网目前在我国还处于发展阶段,从事该行业的人才还比较匮乏,仅在交通物流等领域,人才需求量就超过20万,而且每年都在增长。做为基础型的产业对人才的海量需求,这也为职业院校提出了紧迫的要求,有一定基础、能力、条件的职业院校,应高度重视与加强物联网应用技术专业人才的培训与培养工作。
1.职业类院校学生的特点。职业类院校培养的学生主要从事安装、调试、维护、生产、营销和推广等工作。而物联网技术的发展与竞争,主要是人才的竞争。众多本科类院校也在开设物联网技术相关专业,但主要面对系统设计、系统分析和研究方面的研发工作,要求有深厚的理论基础知识,并且具备专业覆盖面广的优势,职业类院校学生胜任起来有些困难。纵观物联网的从业岗位,对于技术人员,尤其是建设调试、维修保养、技术服务、营销推广等工作,不需要非常深的理论知识,只需要掌握相关的操作规范与标准,具备最基础的专业知识,具备相应岗位必备的技能技巧即可以,正符合职业院校学生基础比较薄弱、学习主动性差、动手能力强、适合奔波式工作的职业特色,所以对于当前人才需求量大的物联网技术相关行业,职业类院校开设上此专业正具备最基础的条件。
2.各行业对物联网专业人才的需求量大。“十二五”期间物联网产业重点领域包括智能交通、智能电网、智能物流、智能工业、智能医疗、智能农业、公共安全、环境监控与灾害预警、社会公共事业、金融与服务业、智能家居、智慧城市、国防与军事等。
我国当前处理物联网技术人才处理缺乏状态,笔者随意浏览了一个招聘网站,中华英才网上与物联网相关的招聘信息有500余条,前程无忧网站上与物联网技术相关的招聘信息达到1000余条,智能招聘网站上与物联网技术相关的招聘岗位达到400余条,另经常有公司通过微信、QQ、网站平台、私人联系等方式在招聘技高能优的物联网技术相关的专业人才。
据不完全统计,近几年的几大应用领域对人才的需求量,可能均会超过20万以上,如智能交通、智能物流、智能电网、智能医疗、智能工业、智能农业、智慧生活等。
3.对物联网应用技术关键领域展开教学与研究。RFID技术等短距离通信技术、传感技术等关键技术,众多理工类职业院校有着丰厚的基础,承着物联网技术的推广与应用,职业类院校可以对这些核心的技术展开教学与研究,使得培养的人才在智能交通、智能物流、智能农业、智能工业等领域得到发挥。
4. 职业院校具备校企合作的基础。职业教育的人才培养模式步伐一直没有停息过,从项目教学法、学习德国职业教育模式、校企合作、微课教学、Mooc教学、混合式教学、顶岗实习等,究竟花落哪种模式,没终极结论。实践场地不断翻新,合作企业不断探索,新技术新技能不断涌入,已经让当前的众多高职院校具备了充分的校内实训基地,具备了校企合作的基础。
在当前的基础上,开发物联网技术专业具备了良好的基础。从教学方法上看,多年的探索与实践已经积累了成熟适用的经验,从硬件基础上看,已经具备了搭建物联网相关实训室的基础条件,从师资力量上看,已经拥有了开设此专业的技能与技术。院校与物联网企业合作,搭建校企合作平台,通过高校与企业联合办学,培养熟练掌握物联网知识与技术的信息服务与技能应用型人才,合作育人,合作发展,达到人才培养的灵活性、开放性、深入性、针对性。
总之,在当前本科类院校开设物联网应用技术专业的同时,各职业类院校也必须要迎头赶上,以呼应本科类院校培养的研究型人才,牢牢把握住这一机遇。中高等职业类院校作为国家技能型人才培养的基础,开办此专业显得尤其重要与必要,有处于当前物联网应用技术发展的大好形势 ,扭转物联网人才资源匮乏的局面,从而培养大批的具备物联网技术能力、创新能力、良好的团队合作精神的复合型人才,全国的职业类院校都以当前物联网发展的大好背景为依托,积极开办物联网应用技术专业,探索理论和实践相结合的优质培养人才战略。
由于我国物联网专业教育于2010年才起步,对于很多院校开设此专业还处理犹豫与探索阶段,如如何定位专业、课程设置?师资力量从何而来?实验室不完善如何办?学生的就业前景如何?等等诸多问题,这也一定程度上会制约着物联网技术专业的设置与发展,所以研究物联网应用技术专业教育的有效性及输送人才的通道更显得重要。
参考文献:
[1]董荣胜. 计算机科学导论―思想与方法. 北京:机械工业出版社, 2007年8月.
[2] 彭力.基于案例的物联网导论.北京:化学工业出版社, 2012年10月.
[3]陈国良.计算思维导论.北京:高等教育出版社, 2012年10月.
关键词:职业能力;高职;物联网项目综合实务;课程标准
中图分类号:G712 文献标志码:A 文章编号:1674-9324(2014)32-0190-03
一、引言
2011年,南京信息职业技术学院正式成立物联网应用技术专业,2012年该专业成为国家骨干高职院校重点建设专业。按照《教育部、财政部关于确定“国家示范性高等职业院校建设计划”骨干高职院校立项建设单位的通知》(教高函[2010]27号)文件要求,国家骨干高职院校应着力推进办学体制机制创新,增强办学活力,以专业建设为核心,强化内涵建设,提高人才培养质量,带动本地区高等职业教育整体水平提升。高职专业建设的理念最终要通过课程来实现,专业核心课程的建设水平,是衡量专业建设水平的一个重要指标。同时教育部《关于全面提高高等职业教育教学质量的若干意见》(教高[2006]16号文件)指出:高等职业院校要积极与行业企业合作开发课程,根据技术领域和职业岗位(群)的任职要求,参照相关的职业资格标准,改革课程体系和教学内容。建立突出职业能力培养的课程标准,规范课程教学的基本要求,提高课程教学质量。由此可见,高职的课程标准建设是课程建设的关键,是高职院校提高人才培养质量,带动本地区高等职业教育整体水平提升的一项重要任务。“物联网项目综合实务”课程作为物联网应用技术专业的专业核心课程之一,在大三学年第一期开设,是重要的岗位能力课程,是对前序课程的综合运用,也是对毕业生职业能力的提升。该课程首次在全国开设,具有较强的探索性。
二、物联网项目综合实务课程标准制定原则
1.以职业能力培养为导向,融入职业标准。课程面向学校所在区域培养物联网技术专业群应用型人才,在课程标准建设中坚持以就业为导向,紧紧围绕学生未来的职业岗位,着眼于从事具体职业岗位工作所需的核心职业能力,根据能力要求来设计具体课程内容,保证教学内容与岗位核心能力的要求相吻。同时课程以项目为依托导向、采取一体化的教学模式,保证职业资格证书考试标准与课程标准全面接轨。
2.基于工作过程,突出工学结合。课程开发要基于工作过程,充分体现工学结合的特点,以真实的工作任务为载体来实施课程整体设计。
3.校企合作、共同开发。企业合作进行课程及课程标准的开发,根据企业实际需求,制定课程教学内容,从而保证培养一线实用型技术人才的质量。
4.立足现实,保证可实施性。课程标准开发立足专业基础、实训条件和教学团队力量,确保课程的可实施性。
三、课程标准开发流程
为保证课程标准科学和有效,需要对开发过程进行控制,课程标准开发的控制流程如下:市场需求调研岗位分析工作任务分析职业能力要求分析课程标准编写课程标准审核课程标准修订。在课程标准开发过程中,积极与行业、企业、合作办学单位开展调研合作,始终遵循课程标准制定原则和课程标准开发流程。
四、物联网项目综合实务课程标准
物联网项目综合实务的课程标准基本框架构成如下:课程定位、课程目标、课程设计思路、课程内容与教学要求、考核评价、课程实施等。
1.课程定位。本课程是物联网应用技术专业的岗位能力课程。通过本课程的学习,学生可以了解物联网项目建设相关岗位所需的基本概念和工程管理基础知识,能够根据客户需求编写物联网项目设计方案,能够进行物联网设备的选型和采购,能够完成物联网工程施工和调试,能够完成对物联网项目的功能测试,能够进行系统故障判断与维修,为将来从事物联网工程项目相关工作打下坚实的基础。课程学习后应达到“物联网应用工程师”资格证书的基本要求。物联网是一个综合的领域,所涉及的行业种类繁多,确定课程建设的方向尤为重要,基于物联网应用领域和学院基础的分析,我们选取了智能家居这个行业作为本课程的建设内容落脚点。课程以一个真实的智能家居系统项目入手,按照物联网项目的建设进度流程,依次引入物联网项目的立项,物联网设备或产品的采购,物联网设备的安装,物联网设备的调试,物联网系统的维护和管理等几个工作任务。
2.课程目标。总体目标面向物联网应用系统集成和调试工程师、物联网设备销售经理工程师、物联网设备安装工程师、物联网项目运营师、物联网高级监理师等工作岗位,针对“智能家居”物联网工程项目的项目设计、设备选型与采购、设备安装与调试、系统维护等典型工作任务,着力培养学生物联网工程项目相关岗位的职业能力,培养正确的工作态度,养成良好的职业习惯。课程目标分为知识目标、技能目标和素质培养目标。(1)知识目标。了解物联网工程项目的建设过程、熟悉物联网工程项目各个阶段的特点及任务,了解物联网工程项目产品选型与采购的相关知识,熟悉物联网工程项目的安装调试和运行维护方法,了解施工图的识读方法。(2)技能目标。①能够根据客户需求和现场勘测设计项目方案;②能够进行物联网设备的选型;③能够根据需求进行设备的采购;④能够根据相关的技术标准在工程现场对设备进行安装;⑤能够对设备进行调试,对一般故障进行现场排查与处理;⑥能够根据设计方案和验收标准对工程进行测试和验收;⑦能够根据工程图纸指导施工;⑧能够使用相关软硬件设备和工具对系统运行状态进行检测与维护;⑨对物联网系统的日常数据进行统计与汇总,并能根据数据判断物联网项目的运行状态。(3)素质养成目标。国家教育部在教高[2006]16号文件中指出,高职的培养目标规定为“为社会主义现代化建设培养千百万高素质技能型专门人才”,因此在注重培养职业技能的同时,还应该注重职业素质的培养。因此课程的素质目标确定为:良好的精神状态和乐观进取的工作生活态度,良好的职业道德素质、敬业精神、良好的团队协作精神和意识,永不满足的创新精神以及良好的自我身心调控能力等。
3.课程内容。课程在内容设计方面突出体现职业能力培养,紧紧围绕完成工作任务的需要来选择课程内容,从“任务与职业能力”分析出发,打破传统的知识传授方式,以“项目”为主线,构建工作情景。课程内容以南京信息职业技术学院新技术体验中心(别墅)智能家居项目案例构建了七个项目,分别是:项目一智能家居项目建设方案、项目二照明项目、项目三智慧家电项目、项目四智慧安防项目、项目五智慧监控项目、项目六智慧门禁系统和智能家居管理项目。课程内容的每一个项目又有具体要求,表1是项目二智慧照明项目的具体实施要求。表1教学活动的设计既有利于教师教学的实施,具有切实的指导作用,同时有利于学生培养各种职业能力。
4.课程的教学评价。由于是任务引领下的学习方式,在完成任务的过程中,学习相关知识和职业技能,所以考核必须结合课程的授课特点,变一次性考核为过程考核,即在学生的整个学习过程中考察学生。总评成绩由课堂表现、项目实操、项目报告和理论考试综合构成。具体考核内容和权重分配见下页表2。
以上各项独立评分,按比例记入课程总成绩,对考核结果及时进行统计分析。
5.课程建设的保障。①教材及教学方法。通过文献检索和调研,目前本课程没有现成的实例可以借鉴,需要根据市场调研、企业调研和参考相关资料编写教材。在教材编写过程中北京凌阳爱普科技有限公司和北京中讯威易科技有限公司的工程师给予了指导建议,并参与了部分内容的编写。本课程授课时要注意理论和实际有机结合,采取一体化教学方法,在智能家居实训室和智能家居体验中心的环境中让学生融入工作情景。同时还可以带学生体验物联网实训基地的煤矿人员定位系统及不停车系统,带领学生分析讨论。教师在授课时应注意调动学生的积极性,让学生自主学习,多采取分组布置任务、小组讨论、任务驱动等教学手段,教师的任务主要是归纳、总结,知识的系统讲解。②教师。教师需要通过自身的学习和培训提高专业知识水平,可通过与物联网企业的合作、实习提高教师的实践能力。由于课程的工程性较强,课程内由企业工程师现场讲解设备的安装和调试的相关知识。企业工程师授课学时数不少于课程总学时的50%,企业工程师授课时校内教师作为助理,从而保证课程效果。③智能家居综合实训基地。作为课程实施的有力保障,智能家居综合实训基地分为智能家居实训室和智能家居体验中心两部分。智能家居实训室拥有9套物联网工程实训平台,采用结构化实训架作为实训项目的“柔性工位”,实验所用产品均接近实际应用系统,能够组建具有行业特色的物联网工程实训项目,确保学生可利用智能家居实训室设备搭建真实物联网项目。智能家居展示体验中心是一套两居室的样板房,完全按照实际的家居环境设计,智能家居体验中心将当前热门和最有市场潜力的智能家居产品方案引进实训基地,为高校师生接触和研究当前先进技术搭建桥梁,让学生了解所学习的专业知识在实际工程项目中的应用。
五、总结
提出了基于职业能力培养的物联网项目综合实务课程标准开发方案。该方案有利于提高学生的职业技能和职业素质。由于物联网专业开设时间不长,在课程建设方面还有很多问题,如师资问题、教材问题等还需进一步的深入研究。
参考文献:
[1]杨喜林.浅谈高职院校物联网专业校企合作模式课程建设[J].中国电子商务,2012,(7).
[2]肖俊华,尹高飞.国家骨干高职院校专业核心课程标准建设探索[J].北京劳动保障职业学院学报,2012,(12).
[3]王雨华.关于高等职业教育课程标准建设的思考[J].辽宁高职学报,2011,(13).
[4]赵白云.基于能力与素质培养一体化的高职数学课程教学改革[J].职业技术教育,2011,(32).
[5]柯强.物联网专业课程建设探讨[J].物联网技术,2012,(2).
[6]谢昌荣,李菊英.高职物联网专业学生职业核心能力培养研究[J].物联网技术,2013,(9).
关键词:数字湖南;高职教育;物联网产业
中图分类号:TP393 文献标志码:B 文章编号:1673-8454(2013)21-0018-04
物联网已经被公认为继计算机和互联网之后信息产业的一次浪潮,代表了下一代信息技术发展趋势。2010年10月18日,《国务院关于加快培育和发展战略性新兴产业的决定》正式出台,物联网被确认为我国七大新兴国家战略产业之一。湖南省委、省政府高度重视培育和发展战略性新兴产业,明确提出:以“四化两型”引领湖南科学发展、建设“四个湖南”,作为湖南“十二五”经济社会发展的主线。2010年8月底,湖南省委、省政府正式对外《关于加快培育发展战略性新兴产业的决定》,重点发展先进装备制造业、新材料产业、电子信息、新能源产业、生物产业、节能环保产业以及文化创意产业等。2011年12月底,湖南省委省政府印发了《数字湖南建设纲要》,明确提出“加快推进下一代互联网、物联网、云计算、智能终端、三网融合等领域技术研发与应用,实现一百项信息技术重大成果的产业化”,并在政务领域、社会领域、数字文化等方面大力推进信息化。这一系列的政策导向,有力助推了湖南的物联网产业发展。
一、湖南物联网产业发展现状
湖南省物联网产业发展已经具备了一定的基础。信息产业的高速增长,带动了相关产业发展,对湖南省社会经济发展的带动作用日益明显,已经成为湖南区域经济发展的一个重要增长点。
1.湖南发展物联网产业具备先进的技术优势
湖南在物联网发展方面起步较早,已经具备了一定的技术优势和产学研基础。在传感器方面,已有一批有实力的传感器相关产品制造企业,具有一定的科研生产基础。南车时代在智能传感器、点式应答器、电子标签、高速智能列车信息化系统等方面展开了深入研发;湖南电信在Ipv6商用网络建设方面处于行业领先;国防科大、湖南大学、中南大学共同承担了国家863传感器网络专项研究课题,对传感网技术进行了实验性的应用研究;湖南大学成立了物联网研究中心等专门研究机构并建立超级计算机中心;湖南伊爱卫星监控科技有限公司等企业在全球定位系统应用产品的研发、制造、销售、服务和网络运营方面已有不少成功的案例。[1]
2.湖南发展物联网产业具备先发的产业基础
湖南省委、省政府高度重视物联网产业的培育和发展,大力扶持建设物联网应用示范重点项目。目前,湖南从事物联网研发、生产和服务的企业达200多家,涉及传感器、芯片设计、电子标签与读写器具、智能终端、应用软件、系统集成、运营服务等物联网产业链的多数环节。在智能高速列车控制、手机移动支付、金融税控设备、中小型水电站远程控制等领域,湖南省部分企业技术创新和市场在国内占有优势地位。
3.湖南发展物联网产业具备先行的应用示范
湖南省作为移动电子商务试点示范省,建成了中国移动全网手机支付平台,作为国家“三网融合”试点城省群,拥有长株潭国家级“两化融合”实验区和十一个省级“两化融合”实验区,建成了湘潭九华物联网示范基地、长沙百果园现代农业示范基地、郴州IPv6物联网示范基地、湘西物联网云计算平台等一批产业示范基地,并在智能水利、智能农业、智能工业、智能交通等多领域率先应用物联网技术。
二、湖南高职教育与物联网产业发展实现对接的可行性
湖南省大力培育和发展物联网产业,在物联网领域将继续加大科技创新支持力度,加快技术研发与成果转化应用的同时,也存在着产业物联网核心关键技术缺失、物联网标准规范体系不完善、物联网地址资源匮乏、物联网规模化应用不足、物联网产业链构成不完善、物联网技术与应用人才缺乏等一系列问题,在一定程度上制约了物联网产业持续发展。在关于如何发展战略性新兴产业的讨论与研究中,国务院发展研究中心副研究员张永新认为,发展战略性新兴产业的关键是掌握核心技术。掌握核心技术的主体在于“人”,如何培养掌握与发展核心技术的“人”成为解决问题的关键所在。[2]
(广东创新科技职业学院计算机与通信系,广东东莞523960)
摘要:以智能手机产业发展为主线,对东莞智能手机产业的发展提出4点建议,并针对4个建议的实现提出高等职业院校IT类专业体系的建设方案,即通过专业体系的建设与不断修正来满足产业发展需要,从而促进东莞智能手机产业可持续发展。
关键词 :智能手机产业;移动互联网;云计算;物联网;4G通信;专业体系
文章编号:1672-5913(2015)17-0107-04 中图分类号:G642
基金项目:2013年广东省高职教育信息技术类立项课题(XXJS-2013-2026)
第一作者简介:潘志宏,男,讲师,研究方向为移动互联网、计算机网络信息系统,zhihong840420@163.com。
0 引言
目前东莞作为省市共建战略性智能手机产业基地,拥有华为终端、宇龙通信、步步高、华贝、奥克斯、金铭等一批具有较大影响力和辐射带动作用的龙头骨干企业,它已经成为国内甚至世界智能手机的重要生产基地。然而由于产业链上下游核心技术缺乏,专业技术人才匮乏,导致大部分智能手机企业将研发设计总部设在北上广深,而只是把东莞作为生产中心,将生产制造环节全部转移至东莞,这样导致东莞智能手机产业没有更多的核心技术,失去发展的后劲。要摆脱这种状况,必须通过不断强化智能手机整机生产制造能力,带动方案设计、应用开发、内容服务等环节同步发展。
全面可持续发展的首要任务是人才的培养与引进,东莞一方面通过各种人才计划引进产业发展急需人才,另一方面更是要通过本土高校培养出适应产业发展的急需人才。作为东莞一所综合性的高等职业院校,广东创新科技职业学院担负培养东莞核心产业专业技术人才的重要任务。为适应东莞作为全国信息产业重镇的实际需求,学院将计算机与电子信息类专业作为学院核心的专业群,每年有1 000多名信息技术类的学生从这里走向东莞急需的信息产业的工作岗位。
1 东莞智能手机产业现状剖析与高职教育发展情况
1.1 东莞智能手机产业现状剖析
2013年4月,东莞成为省市共建战略性新兴产业基地——东莞智能手机产业基地。2013年东莞智能手机出货量超过2亿台,约占全省手机产量的25.7%,占全国手机产量的13.7%,总产值约1 400亿元,可见东莞在全国智能手机产业中的地位。从智能手机产业的版图上可以看出,东莞已经成为国内智能手机的重要生产基地,但由于人才匮乏,东莞仅仅作为生产中心,只负责生产制造环节。
1.2 东莞高职信息技术类专业发展情况
对东莞智能手机产业发展来讲,培养合适急需的专业技术人才是至关重要的,笔者所在的广东创新科技职业学院是东莞市一所以工科和管理学科为主的职业技术学院,其中计算机与电子信息类专业作为核心的专业群,在为东莞智能手机产业发展培养大量的技术人才做出重要的作用。其中2014年广东创新科技职业技术学院信息技术类专业招生1025人。
2 东莞智能手机产业发展建议
东莞智能手机产业没有更多的核心技术,失去发展的后劲,如果想摆脱这种状况,必须通过不断强化智能手机整机生产制造能力,带动方案设计、应用开发、内容服务等环节同步发展,达到全面可持续健康发展。目前东莞有智能手机、云计算、物联网、太阳能光伏4大产业被列入省市共建的战略性新兴产业。整合手段包括:①以智能手机为核心的移动互联网的发展;②云计算平台对智能终端性能,安全和内容服务等的提升;③智能手机和物联网络构建智慧生活;④大力推动4G网络等新一代通信产品的研发与产业化。
2.1 推进以智能手机为核心的移动互联网的发展
在东莞电子信息产业长期的发展中,一直是“硬”强“软”弱,硬件发展较好,软件行业处于不温不火的状态,广东省内的软件行业一直处于深圳、广州和珠海之后,没有聚集核心的软件研发企业。以智能手机为核心移动互联网产业的发展,一方面依靠智能手机硬件设备的性价比不断提升,另一方面需要提升智能手机应用软件来满足用户不断提升的体验需求。然而智能手机的硬件比拼空间越来越小,用户更多地感受到智能手机的系统和应用软件,所以应该发展并鼓励更多中小企业投入到东莞智能手机应用软件研发中,提升东莞智能手机产业的优势。
2.2 推进智能手机与物联网构建智慧生活的发展
随着智能手机与物联网的不断发展,以智能手机为控制核心,物联网设备为传感采集的智慧生活硬件慢慢受到大众的欢迎,各大手机生产商也不会放弃这个市场可观的领域,比如最近华为终端推出的移动手环,小米推出的小蚁智能摄像头、智能插座等等都是对该市场的重视与尝试。东莞企业本身在硬件领域就有自己的积累和实力,所以应该在移动互联网和物联网高速发展中抓住智慧生活的发展趋势,在发展智能手机的同时,能够围绕它去研发一些硬件产品,将其他硬件融合到以智能手机为中心的智能生活系统中来,从而丰富智能手机的应用。
2.3 推进移动互联网云计算平台(移动云计算)的研究与运用
东莞在云计算平台建设方面,目前已经处于全国比较领先的水平,特别是中科院云计算中心成立后,东莞的云计算技术实现快速发展,预计到2017年,东莞实现云计算应用产业及相关产业产值可能超千亿元。然而在云计算平台搭建好后,实现云计算技术的应用是另一核心问题,如果将云计算与智能手机产业进行融合,通过云计算平台强大的计算处理能力,来提升智能手机由于硬件限制而无法处理复杂问题的能力,从而降低越来越多的应用软件对智能手机硬件的要求;合理地将移动互联网和云计算结合在一起的移动云计算,是智能手机领域较为热门的研究领域,东莞有这样的环境和科研水平去研究并实践它。据了解目前东莞宇龙通信也在投入资金打造自己的移动云计算中心,因为除了终端的制造,智能手机企业也要投入到云服务和应用来提升手机的应用能力。
2.4 大力推动4G网络等新一代通信产品的研发与产业化
2014年东莞已经全面推进4G网络,移动4G基站已有7 000个,全市4G覆盖率约92%,所以智能手机生产商要抓住4G网络的时代,大力推进4G智能手机的研发与产业化。例如东莞华贝电子科技有限公司就较早对4G进行战略布局,将其作为公司下一个重要产品,重点推进,从而赢得先机。
3 高职信息技术专业群的建设
我们从高职专业设置的角度来针对以上4个方向的发展,进行专业群构建与建设:①开设软件技术(移动互联网应用开发)来培养缺口非常大的移动互联网开发人才;②开设计算机网络技术(云计算技术与应用)和计算机应用技术(大数据应用技术)专业方向来培养维护开发云计算和大数据平台的专业技术人才;③开设电子信息工程技术(智能电子与物联网技术)来培养人才满足物联网行业日益激增的用人需求;④开设通信技术(移动通信技术)来培养4G通信网络的运维人才。
从表1分析可以看出,东莞智能手机产业如果想取得长足的进展,就必须重点去发展跟智能手机产业相辅相成、密切关联的产业链,它包含移动互联网、移动云计算与大数据、物联网、4G移动通信技术。职业技术学院作为职业教育的一线产地,担负着培养高素质专业技术人员的重任,怎样培养出跟地区产业经济发展相匹配的人才是高职一直努力的方向。广东创新科技职业学院作为东莞地区一所以工科和管理类专业为主的高职,一直以地区经济发展方向作为指导,开设热门并且发展急需的专业。通过对东莞地区移动互联网、移动云计算与大数据、物联网、4G移动通信技术4个智能手机相关领域的详细调研,我们开设了软件技术(移动互联网应用开发)、计算机网络技术(云计算技术与应用)、计算机应用技术(大数据应用技术)、电子信息工程技术(智能电子与物联网技术)和通信技术(4G移动通信技术)4大专业群。
其中软件技术(移动互联网应用开发)方向结合东莞智能手机产业基本是以Android操作系统为主的智能手机,所以在开设该专业方向时,我们以Android平台的应用开发与移动网站开发技术为核心进行课程建设,开设的核心课程有Android智能手机开发、HTML5移动网站开发、移动中间件应用、JavaEE移动服务器端开发等。
计算机网络技术(云计算技术与应用)与计算机应用技术(大数据应用技术)方向主要依托东莞云计算机与大数据平台来不断发展的,智能终端公司需要不断建设移动云的服务和应用来提升手机的应用能力,以满足用户体验。随着云计算的不断发展,云平台的维护与运营是高职院校培养的主要方向,在开设课程方面,我们更注重云平台安全与维护,开设的主要课程有云计算技术与云安全、大数据应用技术、服务器虚拟技术、存储虚拟化技术、高级数据库技术等。
电子信息工程技术(智能电子与物联网技术)方向结合以智能手机为控制核心,物联网设备为传感采集的智慧生活硬件发展的需求,主要培养以嵌入式开发为核心的物联网综合人才。所以我们注重嵌入式开发与物联网技术双方面的结合。开设的主要课程有单片机与ARM嵌入式开发、传感器技术、无线传感技术、RFID与Zigbee技术、物联网应用开发。
通信技术(4G移动通信技术)方向培养的人才以4G网络维护与运营、4G通信设备与终端维护等运维类人才为主。开设的主要课程有:3G/4G移动通信技术、接入网技术、基站设备、移动智能网原理、移动通信设备与终端。
4 结语
东莞不再满足于将自己定位为“生产基地”,而是着手提升自己“智造”的能力,调整东莞智能手机产业结构,既要注重整机的生产,也要通过结合东莞现有的移动互联网、云计算、物联网资源来提高自己在应用软件开发,内容服务等方面的同步发展,要不余遗力地进行新一代通信产品的研发,使东莞智能手机行业走在全国的前沿,把东莞建成全国智能手机创新研发基地、自主品牌培育孵化中心和全球智能手机整机重要制造基地。
参考文献:
[1]东莞阳光网.去年东莞智能手机产量超过2亿台,总产值达1400亿元[EB/OL].(2014-10-23)[2015-03-3 ].news.sun0769. com/dg/headnews/20141 0/t20141023_45743 lO.shtml.
[2]刘晓馨.当前我国智能手机产业发展对策研究[J].电视技术,2014(12): 58-61.
[3]易军,周伟,张元涛.软件工程专业办学现状及发展特色分析[J].计算机教育,2014(8): 102-104.
[4]罗福强,熊永福,基于CDIO的云计算与大数据专业人才培养方案[J].计算机教育,2015(1): 52-56.
[5]陈辉,李敬兆,詹林,物联网工程专业人才培养和专业建设探索[J].计算机教育,2014(4): 13-17.
【关键词】中职学校校园 智能 安防监控系统
这几年,政府对中职的教育教学重视,加大对中职教育的投入,招生规模的不断扩大,中职学校校园面积扩大,教学实训的设施增加,教育教学实训的开展,校园安全问题越来越突出。
1 中职学校校园教学实习生活存在的主要安全问题
中等职业学校招收初中业学生,70%来自农村,学生素质参差不齐,在校学生大多数是年龄不满18周岁的未成年人,很多学校实行封闭管理,学生管理采用中小学校班主任管理机制,教学实施职业化教学,专业技能实训,生产顶岗实习,故校园安全隐患与事故复杂性,多样性和频发性突出,主要存在以下方面:
1.1 宿舍安全
宿舍是人员较集中,存在的各类安全隐患也特别多,火灾、盗窃、治安是宿舍主要安全事故与隐患。
1.2 教学、实训安全
教学不仅开设高中的文化课程,还根据不同专业还开设专业课程,配置专业设备,在模拟实际的生产现场,工作岗位,进行教学与实训,存在防护设施,教学组织措施,突发事故处置等环节的安全事故与隐患。
1.3 课间文体活动安全
中职学生大都在十六岁左右,天性好动,喜欢追求刺激,在课间经常做出一些不可预料的事情。学校经常组织大型的全校性活动,如果缺乏合理的引导,必要的安全监管设施不到位,很容易发生人身安全事故。
1.4 饮食安全
大多数学校推行后勤社会化管理模式,学校内的商店、食堂由自身经营向租赁、承包、托管等多元化模式发展。食品从采购、生产、加工到销售各环节稍有疏忽就可能引发食品安全事故。
1.5 校园人员出入及交通安全
很多中职学校实行封闭管理,要做好外来人员的登记、识别和监控,防止和及时处置治安、盗窃案件。同时做好在校学生在教学时间的出入登记工作及时向班主任反馈,做好学生在校的管教工作。加强校内机动车的疏导与管制,避免校园内的交通事故。
2 中职学校校园安防监控的现状
校园安全工作不仅需要加强教师学生及工作人员的安全教育、制定安全事故责任制度和预案,更需要加大校园安防监控设施的建设投入,才能预防及有效处置安全事故。
目前,校园安防监控设施监控区域不能覆盖整个校园,仅仅只能监控校园的主要通道、重要场所、各个建筑物的出入口,校园的围墙等,各个监控区域使用不同厂家的安防产品,彼此隔离各自为政,不能融合与信息共享,不能在一个平台上协同运作。校园安防监控设施的主要以视频监控设备为主,只能用于影像保存与事后备查,教学实训场所安全防护缺少或设施陈旧,影响教学。在一些重点区域虽然安装一些安防报警设备,但是系统间相互独立,不能联动,缺乏事故前的预防和发生时的及时处置,从而降低安防监控的效率,准确性和及时性。因此,迫切需要新型的、智能型、集成的、可扩展的校园安防监控系统。
信息技术的发展由互联网正向物联网快速发展,将物联网技术用于中职学校校园安防监控,构建智能校园安防系统及运行平台,解决现阶段校园安全问题,提升校园安防监控的水平。
3 基于物联网技术的智能安防监控系统
物联网是继计算机、互联网与移动通讯之后的世界信息产业的第三次浪潮,通过各类智能传感器采集物体与环境的信息,按约定的协议,经各种信息传感网络、局域网、互联网和移动通讯网进行信息交换和通信,以实现智能化监控与管理的一种人与物、物与物的综合网,是新一代的信息技术的高度集成和综合应用。
将物联网技术运用于安防监控系统是物联网技术当前最重要、最现实的应用平台,关键技术主要有:
3.1 智能传感器技术
安防监控前端的智能传感器,集成多种检测信息类型(如温度、红外、气体等)、检测精度高、智能处理数据、体积小、抗干扰和低功耗。
3.2 智能传感器组网技术
智能传感器节点构成网络,能实时地监测、感知和采集节点部署区的环境和对象的各种信息,通过网关对信息进行处理,以无线与有线的方式发送出去。
3.3 智能安防监控标准协议技术
颁布的一系列安全视频监控联网系统信息传输、交换、控制技术规范和要求。
3.4 智能视频分析技术
用计算机从视频中提取有用的信息,进行高速分析和检测识别,以提供有用关键信息。
3.5 集成的信息平台和云计算技术
针对海量的数据信息和安全隐患可能带来的严重危害,建立专有的不同级别的智能安防的服务平台,具有强大的信息处理及融合能力,识别及预警能力,能及时联动相关的职能部门进行应急处理。
由于物联网具备实时感知、准确定位、有效控制、智能分析预测、实时存储与快速查询、联动报警与处置、远程监控等安防监控的基本要素,从而使智能安防监控实现将从分散点状安防到集约的全面安防转变,再到立体的智慧安防的转变;从单一功能产品到多传感器终端集成,从单一变量监测到周边环境全面立体空间的感知;从被动防御到基于模型分析与态势分析的主动防御;从分散的、独立的局部安防监控到全网互联、实现跨区域、大范围的统一监控、存储、管理和共享资源。基于物联网技术的智能安防监控实现了信息采集、全天候,全时空以及智能化,完善和提升公共安全信息化水平。
4 加快数字化校园建设构建智能校园安防监控系统的规划
这几年,国家制定了多项政策推进职业院校数字化校园建设,我校在政府的专项资金的支持下进行数字化校园的建设,前期完成统一规划与验证,数字化校园建设的架构如图1所示,现分步实施.已经完成校园网络基础设施的改造,构建万兆骨干网和千兆主干网,实现光纤入室(教室、实训室、办公室、宿舍等),无线覆盖整个校园。建设基本统一的信息数据库(学生、教职工、固定资产等)和信息传输标准,完成教务管理、OA办公、学生管理、资产管理等应用系统,推行校园一卡通,实现统一门户访问和身份验证平台。教职人员、学生、家长等可以通过Web、客户端、移动APP、微信等方式访问校园网。同时采用了云计算、大数据、移动互联等新技术打造智能、集中、高效、共享的数字化的虚拟校园环境。这些为智能安防监控系统规划实施,奠定良好的基础。
基于校园网的架构和校园网络构建校园智能安防系统,其网络拓扑图如图2所示。校园智能安防监控系统主要有以下几个子系统:门禁系统、消防系统、监控系统、实训防护报警系统、能源控制系统、巡更系统和停车系统等。各个子系统采用各种智能传感器、控制器通过有线和无线形式联网,通过网关与接入层交换机端口连接,端口地址统一分配。网关将接收各感知节点传送的数据进行收集、处理和响应,以IP报文数据流向网络层发送感知信息。同时网关接收网络层下传的控制信息,解码及处理向下智能控制器发送指令执行相关控制操作。在汇聚层交换机布设NVR负责区域的视频等信息存储、管理与转发。在核心层上设置校园安防监控中心,包括安防监控智能管理控制平台、存储系统、媒体服务和解码显示等系统,实现信息汇总与实时显示,视频存储与监控、智能分析与预测、报警联动与控制、访问检索与管理、集成服务于决策支持等功能。使校园安防监控全自动、全天候,能够有效进行事前预防与预警,事中处置与报警,事后调查与取证。
校园智能安防监控规划上不仅适应学校的日常安全管理,更要满足中职学校教育教学需求,突出教学实训场地的安全防护设施的建设,根据不同的专业的教学、实训场地、材料存放场地和生产场地,安全防护等级需求,综合运用物联网安防监控技术手段,采用智能传感器(环境、周界、气体等)、组网及传输、视频监控,分级预警及报警,结合教学实训的过程环节,设置事故处置预案,确保师生的人身安全和财产损失。还有突出对学生群体及个体有效的监控,如采用RFID技术统计学生的到课情况,通过定位技术、视频图像分析技术、越界报警技术及时对个体危险的行为预警及报警。还要将安全信息及时反馈与方便查询,特别通过Web、客户端、微信等形式将班级与学生的安全信息及时通知班主任。同时与校园其他业务平台实现信息共享,推进数字化校园的建设。
基于物联网技术的智能安防系统使校园安防系统由“安”向“防”的质的转变,随著数字化校园工程的推进和校园智能安防系统的完善,校园安防保卫工作效率提高,构建安全、稳定、和谐的教育教学环境,切实保障师生人身与财产安全。
参考文献
[1]梁杰.中职学校校园安全管理存在的问题与对策[J].广西教育,2013(05).
[2]贾晖.构建中职学校数字化校园[J].电子技术与软件工程,2015(10).
关键词:物联网;教育;养老休闲
中图分类号:F25
文献标识码:A
doi:10.19311/ki.16723198.2017.05.015
1引言
2014年大连旅顺经济开发区被批准的国家经济开发区,已形成了船舶制造、机车制造、重大装备制造业和现代物流业四大支柱产业。但是,随着经济增长热点的转变,传统产业正面临着严重的挑战和危机。作为新兴战略产业的代表,物联网与民生密切相关的交通、医疗、教育联系在一起,拥有广阔的市场发展前景,必将成为新的经济增长点。根据国际电信联盟(ITU)的定义,物联网是指通过二维码识读设备、RFID(射频识别Radio Frequency Identification)装置和激光扫描器等信息传感设备,按约定的协议把任何物品与互联网相连接,实现智能化识别、定位、跟踪、监控和管理的一种网络。物联网文化教育与物联网医疗和大众生活有密切的关系,是物联网应用的重要领域。在物联网广泛应用的大背景下,文化教育传播具有新的特点。一方面,文化产品的纵向互联性极大地缩短了文化产品的生命周期,使得文化产品生产、储存、流通和销售在短时间内完成,实现了文化产品使用的方便快捷性;另一方面,文化产品应用的横向互联性实现了远程访问、过程存储和远程共享。物联网的普及使智能医疗得以不断拓展,使远程健康监测、远程健康信息定制和远程虚拟会诊成为可能性,为居民生活提供了极大的便利性。
2旅顺经济开发区物联网应用领域选择
2.1物联网教育的应用模式
旅顺经济开发区汇聚了众多的高校,包括辽宁对外经贸学院、大连交通大学、大连科技学院、大连职业技术航运学院等。2017年,大连海事大学软件学院也将在旅顺经济开发区施工建设。旅顺经济开发区各高校集中开设的外语经贸、计算机专业都是应用性较强的专业,学生专业能力的提升需要有仿真的背景环境。但是,由于时间、空间和师资方面的限制,要为学生充分完整地模拟现实环境还存在着很多的制约因素。物联网的出现,丰富了学习内容,突破了学习的时间和空间限制,代表了未来学习的方向。物联网与教育的对接主要表现为三个环节,分别是课堂教学环节、课外教学环节和教学管理环节。
2.1.1课堂教学环节
信息化背景下大学生的学习模式与传统的“黑板+粉笔”存在很大的差别,他们的学习方式更倾向于融声音与形象一体的多媒体形式,更倾向于参与式的学习方式,而物联网在教育中的应用可以很好满足信息化背景下大学生的学习模式需求。物联网在教学中的最直接的应用就是对学生学习状态的实时监控,以便于教师根据学生的反馈调整教学内容和教学方法。在教学过程中,学生可以通过手中的传感器系统,积极参与到教师授课过程,防止“游离于课堂之外”,对学习效果的提升起到了保障作用。学习环境对学生的学习效果也起到了很重要的作用。通过在教室中安装传感器,可以对教室温度、湿度、光线、空气质量进行有效的调节,为学生提供最适宜的学习环境。
2.1.2课外教学环节
目前高校教育发展的趋势是培养跨专业、跨学科的复合型人才,以应对人才市场需求。大学教育又是一种以开放教育为主的模式,学生拥有更多的自由支配时间来选择与本专业相关互补的专业来提升在就业市场中的竞争力。但是,由于任何一所高校的教育资源都是相对有限的,又由于时间和空间的限制,优秀教育资源不可能惠及所有的学生。互联网教育则可以有效地弥补实体课堂授课的不足,有效地支持协作学习与跨学科的学习。物联网教育的优势表现为,学习者可以通过手中的移动设备对传感设置进行响应,保证学习过程和成果可以随时呈现,有助于学习者对自己的学习进度和学习过程进行监控和调整。
2.1.3教育管理环节
物联网的智能性与可操作性为高校在仪器设备、学生安全管理和数字化校园建设方面提供了可能性。高校的各种教学仪器设备和运动设备普遍存在地理位置分散、管理难度大等问题,通过给各类设备仪器粘贴RFID标签和安装传感器,可以实现仪器设备的规模性统一调控,减少人员配备并提高管理效率。学校安全管理主要包括学校安全门禁、机动车管理和校园火灾报警管理等。安全门禁可以与学生的一卡通进行绑定,并对学生的进出时间进行记录,对持续有异常进入时间的学生进行早期干预,避免隐患安全问题的出现。通过对校园内车辆粘贴RFID标签或安装传感器,可以对车辆停靠和管理进行智能化管理。在高等教育大众化的背景下,高校普遍进行扩招,新建宿舍楼普遍以高层电梯楼房为主,一旦发生火灾等突发危机事件,给逃生和救援还来了很大的难度。通过在学生宿舍楼内安装传感器,可以对温度和烟雾浓度等参数进行实时采集,从而实现实时报警和准确定位。
2.2物联网医疗的应用模式
旅顺经济开发区地处辽东半岛西南端,东接老铁山自然保护区;南临黄渤海分界线,与山东半岛隔海相望,特殊的地理位置形成了良好的温带季风气候,具有冬无严寒,夏无酷暑的特点,十分适宜休闲养生。基于良好的地理位置和适宜的气候,旅顺经济开发区吸引了众多的房地产开发商投资建房。自2006年以来,大连旅顺经济开发区陆续开发了华通和平海岸、华发新城、中庚香海、保利和平海岸等50余个楼盘,主要集中在世界和平公园附近。旅顺经济开发区房地产的主要目标消费者为退休人员,年龄分布在60岁左右。除大连本地居民外,还包括来自辽宁省内、黑龙江和吉林老年人。这些老年人通常都是与子女分开,在旅顺经济开发区单独居住。由于旅顺开发区的医疗保健配套尚不完备,老年人的日常身体常规检查和身体保健无法就近完成,这也是旅顺经济开发区的房地产销售不景气的重要原因之一。物联网在医疗领域的应用主要表现在以下几个方面。
2.2.1定制健康资讯传递
随着生活水平的提高和对自身健康的重视,老年人对于健康保健知识有着广泛的需求。虽然互联网能够提供丰富的养生保健信息,但由于缺乏针对性的分类,老年人在获取相关信息方面还是存在着一定程度的不便性。物联网技术可以通过RFID射频和传感器技术可以帮助老年人方便地获得定制的健康信息。物联网技术使手机能够感应到社区内的健康信息码,并通过语音、图像等视频技术将健康保健信息进行传达,使用者只需在使用前将个人健康信息输入指定的个人健康管理信息库,传感技术就会实时跟踪使用者的健康状况,并提供有针对性的健康保健信息。
2.2.2远程诊疗
医疗智能设备感应设备可以24小时对佩戴者的基本健康指标进行跟踪记录,如血压、体温、呼吸等指标,对健康人群、亚健康人群、疾病人群的健康状况进行全面监测、分析、评估、预测和实施预防。智能设备对异常程度进行分级,对于轻微程度的异常,可以提醒佩戴者注意饮食和运动,对于中等程度的异常提醒佩戴者及时就医;而对于较高程度的异常则会通知佩戴者的家属。物联网医疗使远程会诊、移动护理、远程健康教育成为可能。旅顺经济开发区离市区较远,居民就诊并不方便。依托物联网技术,基于个人的健康状况可以生成个人医疗档案,利用各级医疗机构的人工智能医疗系统进行虚拟会诊,使医疗服务突破地理区域的限制,实现了医疗资源的充分利用,节省了患者大量的时间成本和经济成本,切实地提高了生活质量。
3旅顺经济开发区支持物联网应用的对策研究
由大连金玛集团投资兴建的大名工业园已吸引了200余家企业投资,其中电子制造业是典型的优势产业之一。旅顺大名工业园拥有数量众多的电子装备企业,在RFID、传感器生产、设备安装、系统集成等与电子装备有关的业务领域有一定的优势,与物联网硬件的生产具有良好的契合点。
物联网应用与硬件配置密不可分。物联网的运营涉及二维码、射频装置、感应器和扫描器等硬件设备,因此基于物联网的文化传播模式也是制造产业与文化产业深度融合的模式。
3.1开发适用于物联网的超高频RFID产品
物联网是集硬件设备与软件开发应用与一体的集成服务,其中硬件是物联网整体运营不可或缺的组成部分,是物联网运营的基础。新的技术对硬件提出更高的要求,超高频电子标签在阅读距离、灵活性、安全性保密性方面拥有更多的优势,代表着物联网硬件的发展方向。目前旅顺经济开发区的电子制造产业仍以RFID低频或高频为主要生产方向,而物联网应用所需的RFID则以超高频为主。RFID低频/高频主要应用于交通卡、图书卡等低端票证管理方面,而超高频RFID主要应用于物流、文化教育、供链管理等高附加值领域。
3.2开发适用于物联网应用的高端电子传感器
物联网对传感器要求的种类和特点与传统仪器和仪表有所不同,物联网传感器的主要特点是体积小、灵敏度高、抗干扰性强,适用于机械制造、智能电网、社会管理、文化教育、医疗等高端应用。传统传感器以温度敏为主,主要缺点是体积大,抗干扰能力差,而物联网传感器的种类多样,包括磁敏、气敏、湿敏、声敏、射线敏、离子敏等。旅顺经济开发区是传感器重要的生产基地,技术储备和人才储备具有一定的优势,同时也面临着传统产品产能过剩、竞争力不强等劣势,适时地以物联网市场需求为导向进行传感器产品结构的升级是实现电子制造业可持续性发展的必然路径。
3.3注重物联网教育和物联网医疗的内容设计
物联网应用是以硬件为支撑、通过为用户提供方便、及时、高质量的内容取得优势。发展旅顺经济开发区的物联网教育和医疗是在分析人口特征、教育特色和地区工业优势的基础上的必然选择。物联网教育和物联网医疗在内容设计上应充发进行市场调研、借鉴成功地区的经验,结合地区的专有特点进行个性化的定制与开发,以达到制造业转型和提升文化应用层的目的。
参考文献
[1]李莉,佘春燕.试析物联网在教育中的应用及发展趋势[J].电脑编程技巧与维护,2016,(12).
[2]贺志强,庄君明.物联网在教育中的应用及发展趋势[J].现代远程教育研究,2011,(3).
关键词:智能家居;实训室建设;实训项目
中图分类号:TP27 文献标识码:A 文章编号:1009-3044(2017)01-0130-03
Abstract: With the construction of related professional of Internet of things, training room of Internet of things application is constructed necessarily, which is closely related to personnel cultivating program. Through a study on the personnel cultivating program of Internet of things, the goal and scheme of construction are proposed in this paper. After the practice of teaching and learning,it has proved that the intelligent home training rooms can achieve well results.
Key words: Intelligent home; construction of training rooms; practical training
对物联网专业的建设和发展来说,物联网应用的实训场所建设是必不可少的,高校“物联网应用实训室”的建设是物联网应用相关专业建设发展的必然[1]。高校物联网应用实训室的建设应该与物联网应用相关专业的人才培养方案紧密关联、与本专业人才培养的定位直接相联。物联网应用实训室的建设前提是:分析科学、定位准确、适合校情的人才培养方案,且与物联网应用相关专业的人才培养方案需要有效互动[2]。
采用实训室教学是物联网专业教学中的重要环节[3],实训室是提高科学素质、培养科学精神、激发创新思维的重要平台,也是学校科研水平的“风向标”。我校物联网应用型人才的定位是――物联网的安装、维护和调试,该人才定位的依据是物联网应用技术专业方向的人才培养方案,其核心职业岗位,如表1 所示。
1 智能家居实训室建设的目的
从人才需求及教育资本运行来看,物联网应用专业的传统教学模式已不能适应人才市场的需求所以必须进行教育改革[4],智能家居实训室就是在这种需求下而建立的。
第一,目前大部分物联网专业核心课主要是以讲授为主,这种传统的教学模式下,学生缺乏实践动手经验,缺少团队开发的合作精神,对理论知识难易理解和融会贯通,更难以激发学生的积极创新精神,而物联网专业是一个应用性极强的综合学科,必须在实践中才有更多的收获。所以在高校建设实践教学环境是非常有必要的,可以提前让学生适应企业的工作环境。
第二,物联网应用技术是一门实践技术,需要通过大量的实践开发平台提高学生的动手操作能力,所以智能家居实训室以项目仿真应用环境为依托,构建团队开发环境,以培养学生的团队协作能力、项目架构能力高效完成各种课程设计及相关项目。
2 智能家居实训室的方案构建
智能家居[5]是利用综合布线技术、无线网络通信技术、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备集成。智能家居实训平台可以包含以下子系统有:家居照明控制子系统、智能门禁控制子系统、家庭环境控制子系统、家庭安防子系统、家庭影视娱乐子系统。学生在项目式教学中,能较好掌握物联网的基本应用和基本开发方法。智能家居实训平台各控制系统介绍如下:
1)家居照明控制子系统
该子系统共有八盏灯,分为四组,其中一组是调光灯。三种方式控制灯的开关:单独控制等的开关;分组控制灯的开关;总开/关控制灯。调光灯可控制三种效果:柔和开灯、柔和关灯的效果。四组灯可以分别模拟为楼梯间、客厅、房间、卫生间,情景模式可以自行设置,若设置为多种模式控制,那么楼梯间、卫生间传感器感应到有人移动则开灯,没人关灯;定时开启家中的灯光,可模仿家中有人情景。调光灯可根据实际环境的亮度自行调节。
2)智能门禁控制子系统
该子系统以单片机作为门禁终端,并配合显示屏。进行密码输入与修改。如果密码错误,则会给主控模块发送消息,弹出对话框,同r给主人发送短信,提示家中有人来。共分为输密码模块和修改密码模块。输入密码流程:如果输入一次错误,黄灯会亮,提示还有两次输入机会,如果输入三次错误,则红灯亮。修改密码流程:首先输入旧密码,如果旧密码输入错误,可选择退出不修改,或者继续,如果旧密码错误,则输入新密码,输入后,则密码保存。
3)家庭环境控制子系统
该子系统包括三个控制模块:智能空调控制模块可以通过手机或固定电话将家中的空调开启或关闭;智能窗帘控制模块主要实现窗帘的打开与关闭动作,每个窗帘根据需要可以单独控制亦可集中控制。智能温湿度探测模块主要负责对家居环境中的温度和湿度的采集工作。智能光照度探测模块主要负责对家居环境中的光照度的采集工作。
4)家庭安防子系统
在门厅安装一台摄像头可以进行网络实时监控,也可进行设防和撤防控制,设防时,可监视和联动报警非法入侵之人。
5)家庭影视娱乐子系统
该子系统可以通过电话或触摸屏进行控制电视、音响和投影仪的开启和关闭。
3 智能家居实训室的实践教学
3.1 智能家居实训室的主要设备
根据智能家居实训室的构建方案,智能家居各个子控制系统需要的主要设备如下:IP路由器、调光(灯光、窗帘)驱动器、移动(光)感应器、触摸屏、电话网关、定时器、电源供应器、红外发射器、三联面板和五联面板等。
除了以上这些主要设备外,还有配备的诸如:电视机,音频播放器,窗帘,空调,电话机,安防报警器等。
3.2 智能家居实训室的系统教学
智能家居实训室中各个子系统的控制可以通过中控触摸屏和智能五联面板进行,通过各个子系统的设置,进行总控、某几个子系统控制以及单独子系统等不同情景模式运行。教师和学生通过IP路由器组成局域网,在教师和学生的机器上均可修改物理地址、控制模式以及子系统参数的设置等工作。根据学生的学习情况,对学生的实训项目可由简单逐渐到复杂的训练,综合提高学生对物联网应用技术掌握的能力。亦可通过互联网,让学生亲自控制智能家居实训室的各个子系统,切实深刻理解智能家居控制系统的原理和技术[6]。
3.3 智能家居系统的主要实训项目
根据学生人数将其分组进行授课,首先,讲解有关硬件电路、元器件、代码编写和调试步骤等基础知识[7]。
4 智能家居实训室建设的重要意义
对于新兴的物联网专业而言,高校实训室建设的质量高低直接会影响到学生物联网技能的高低,本文就智能家居实训室的建设方案和实践教学进行了探讨。智能家居实训室的建设的教学意义主要体现在四个方面:
第一,对物联网专业的学生来说,这种工程现场化、开放模式的实训室建设为学生提供了一个很好的理论与实践相结合的教学环境,可以让学生更深层次的接触智能家居系统,并学习其应用案例,为学生的实践创新能力的培养和发挥提供了必要平台,是学生进行理论学习和实践能力培养的重要桥梁。
第二,对物联网专业的教师来说,开放的智能家居实训室是教师进行科研的有力保障,从而可以大大提高物联网专业教师在专业技术上的优势,通过理论研究、实验解决一些工程难题,可以进一步培养教师的科研和教学水平。
第三,其他相关专业的学生或教师来说,如计算机软硬件、通信、自动化、物流管理等专业的学生或教师,可以通过物联网实验室进一步深入掌握物联网技术在本专业的应用,为将来就业和科研提供良好的实验平台。
5 结束语
2012年,我校物联网专业顺应社会人才需求的发展,建设了智能家居、智能交通等相关实训室,在物联网专业技术的实践授课中使用效果良好。智能家居实训室的建设,让学生深层次的接触物联网,学习物联网知识,研究物联网技术,通过理论教学与实验,方案设想与实际验证的结合、感知体验与动手开发的结合,让课堂教学的效果真正的落到实处,从而整体上提高教学质量水平。实践证明,智能家居实训室的建设方案是可行的,对物联网专业实践课程的教学起到了良好的教学效果,实训内容和开发项目设置合理,理论知识与实践性结合较强,智能家居实训室总体价格较低,但利用率较高,受到学生和教师的好评,取得良好的科研和教学显著效果。
参考文献:
[1] 夏长凤. 高职院校智能家居实训室建设的探讨与实践[J]. 电气自动化, 2014, 36(3): 28-30.
[2] 江进, 王浩存. 物联网智能家居实训系统的设计与实现[J]. 电子技术与软件工程, 2014(10): 38-39.
[3] 胡. 智能家居体验中心系统的硬件设计与实现[D]. 浙江: 浙江工业大学, 2014.
[4] 徐鲁宁, 郭晓功, 胡斌. 高职院校物联网专业实训平台建设探索[J]. 河南科技, 2014(10): 258-259.
[5] 彭玲, 黄松发. 关于高校物联网实训室建设的研究[J]. 电脑知识与技术, 2014, 36(10): 8848-8849.
关键词:智能家居;物联网;课程设计;项目化教学
0引言
智能家居(SmartHome)以住宅为平台,利用计算机技术、综合布线技术、网络通信技术、自动控制技术、音视频技术等将家居生活有关的各子系统结合在一起,统筹管理,让家居生活更具安全性、便利性、舒适性。智能家居在中国的发展历经四个阶段,分别为萌芽期、开创期、徘徊期、融合演变期[1]。物联网已写进国家“十三五”规划,将助力物联网的典型应用智能家居快速发展,物联网智能家居的爆发期已经来临。
1课程开发
为了体现校企合作,工学结合的办学特色,我院通过对物联网企业及相关企业的调研,得出其主要岗位群、典型工作任务和核心能力要素,具体见表1所列。课程建设坚持以职业核心岗位能力要素为目标,构建体现工学结合的物联网应用技术专业课程体系,根据职业岗位人才需求,强化专业技能的培养,依托国企办学优势,形成颇具特色的“教培融合”人才培养模式。实施“生产过程与教学过程对接,真实应用驱动教学”的教学模式。以职业综合能力培养为主线,设计教学过程,突出实践教学。物联网通常包括智能家居、智能交通、智能农业、智能医疗、智能电网等,我院依托国企办学优势,形成了颇具特色的“教培融合”人才培养模式,其中“物联网智能家居系统设计与实现”是课程体系中颇具行业背景的一门课程。
2课程设计
2.1学习情境设计
(1)体现“项目引导、任务驱动”的教学特点。从实际应用出发,从工作过程出发,从项目出发,以智能家居系统的构建及管理为主线,采用“项目引导、任务驱动”的方式,围绕“提出问题→分析问题→解决问题→拓展提高”展开。在教学设计上改变传统以知识点递进为体系的模式,以岗位工作过程为参照,将工作过程标准化,依据工作过程来组织和讲解知识,培养学生的职业技能和职业素养[2]。(2)体现“教、学、做”合一的教学思想。以学到实用技能、提高职业能力为出发点,以“做”为中心,教和学都围绕着做,在学中做,在做中学,从而完成知识学习、技能训练和提高职业素养的教学目标。(3)设计采用项目、任务形式。以智能家居系统作为学习情境,设立若干项目,每一个项目包含若干任务。由简单到复杂安排教学内容,由易到难、循序渐进。学生能够通过项目学习,完成相关知识的学习和技能训练。智能家居课程学习情境设计[3-5]见表2所列。
2.2教学设计
教学设计按照情境导入、项目分析、制定方案、实施项目、项目小结五个教学环节进行。以智能家居系统中的灯控为例进行的教学设计如图1所示,各院校对项目的选取可根据相关的实训设备以及师资情况来决定。
2.3教学方法
智能家居课程是一门理论联系实际的课程,在教学过程中以实践操作为主,理论够用即可,考虑到很多学生对于物联网智能家居应用方面了解较少,教学过程按如下几方面进行:(1)实际项目参观体验,在课程教学过程中可联系相关企业组织参观,或者到相关实训样板间参观体验;(2)项目分析、参观体验后,在课堂上由教师带领学生共同分析项目涉及的知识要点,并对相关知识要点进行讲解;(3)实践操作,学生分组根据教师对项目知识要点的分析讲解进行实践操作,学生在实践操作过程中,教师要进行现场指导;(4)项目评价,学生分组完成项目任务后,各小组之间进行相互检测与评价,取长补短,共同学习;(5)拓展学习,每次项目任务完成后,教师都会布置进行拓展学习,物联网是一门新兴学科,仅课堂上的学习是不够的,要鼓励学生利用网络等渠道进行自主学习。
2.4教学评价
强化实训教学效果的科学考核将重点放在考核“学生是否学得好而非教得好”上。采用知识和技能双重考核,技能考核比例应高于知识,同时技能考核应根据应职岗位技能要求,确定其相应的主要技能考核项目。“物联网智能家居系统设计与实现”采取过程性考核与终结性考核相结合的方式。
3教学效果及不足
3.1教学成效
提高学习兴趣,变被动学习为主动学习。学生不再需要死记硬背理论知识,项目涉及的理论知识由教师与学生共同分析得来,学生在不断的实践中理解相应的知识点,学习兴趣大大提高,能够积极主动地进行学习实践。团队合作精神增加,提高了职业素养。智能家居课程在教学过程中分组进行,每组成员分工合作才能更好地完成任务,同时还与其他组形成竞争,即有竞争也有合作,提前在校完成职业素养的培养,为学生进入工作岗位快速适应工作打下坚实基础。
3.2存在的不足
本课程采用项目化教学,对于实训设备及场地都有一定要求,今后应加强物联网实训室建设,增强与相关企业的合作建设。分组教学可以提高学生相互协作的能力,但也不排除组内有一部分同学依赖性较强,因此在分组教学过程中应加强引导与监督,并制定相应的奖惩机制。项目化教学对于指导教师的要求也较高,教师要有能力进行现场指导。该课程涉及的知识点广泛,因此提升师资培养也是当前的首要任务之一。高职智能家居方面的教材目前比较缺乏,适合项目化教学的教材就更少,很多院校多以自编教材为主,因此编写适合高职院校智能家居课程的项目化教材迫在眉睫,目前关于智能家居还没有形成统一的标准,尚在不断完善中,相关教材也要实时关注标准,不断改进与完善。
4结语
物联网在“十三五”期间发展成为国家战略,进入跨界融合、集成创新和规模化发展的新阶段,智能家居行业应用是物联网技术应用的一个重要组成部分,当前,国家对物联网的大力推动以及智能家居行业市场自身的巨大需求,使得智能家居行业的快速发展时代已经来临。
参与文献
[1]智能家居[EB/OL].
[2]黄林国.高职计算机应用基础项目化教学改革[J].计算机教育,2011,14(10):33-37.
[3]王晓红.传感器应用技术[M].北京:清华大学出版社,2014.
[4]王小强.ZigBee无线传感器网络设计与实现[M].北京:化学工业出版社,2012.
[5]网峰科技有限公司.ZigBee实战演练[M/OL].[2012-11-04].
[6]谢小康,张靖.基于ZigBee技术的智能家居系统设计[J].物联网技术,2016,6(12):69-72.
[7]赵雨境.物联网“智能家居”课程开发与设计[J].职业教育研究,2014(7):107-109.
关键词 云计算;物联网;智慧校园
中图分类号:TP393 文献标识码:B 文章编号:1671-489X(2013)12-0050-03
智慧校园是数字校园发展的必然产物和阶段形态,而云计算(Cloud Computing)和物联网(The Internet of Things,IOT)这两个当前学术界、技术界的热点技术是相互联系、互为支撑的,二者对构建智慧校园发挥着重要作用,推进教育信息化的跨越发展。
1 云计算
狭义的云计算是指IT基础设施的交付和使用模式,通过网络以按需、易扩展的方式获得所需资源;广义的云计算是指服务的交付和使用模式,通过网络以按需、易扩展的方式获得所需服务[1]。它是对并行计算、网格计算、分布式计算、效用计算、网络存储、虚拟化及负载均衡等技术的继承和发展。云计算的主要特征是虚拟化及对IaaS/PaaS/SaaS服务模式的创新。除此之外,云计算还有超大规模、高可靠性、通用性、可扩展性、按需服务等特征。其中提供资源的网络被称为“云”。随着云计算模式的逐渐发展和普及,学校、教育机构和个人的信息处理会逐渐迁移到云上,这将对校园网络应用带来积极的影响[2]。
2 物联网
2005年,国际电信联盟(ITU)在信息社会世界峰会上的《ITU互联网报告2005:物联网》正式提出并重新定义了“物联网”的概念,人们对物联网的认识也随着技术的发展不断完善。简而言之,“物联网”即物物相连的互联网。目前国内较为多见的定义为:物联网是指利用各种信息传感设备,如射频识别装置、红外传感器、全球定位系统、激光扫描等种种装置与互联网结合起来而形成一个巨大网络,其目的就是使所有物品都与网络连接在一起,使得识别和管理更加方便[3]。物联网通过传感技术、RFID、二维码技术、无线通信技术等信息感知技术将人与人之间的互联扩大到任何物品与物品之间的连通,成为今后“人、物、事”管理和流通的重要载体。
一般而言,物联网的体系架构包含3个层次:全面感知层、网络层、应用层。其中,感知层利用各种可用的感知手段实现物体动态的即时采集;网络层通过各种信息网络与互联网的融合将感知的信息实时、准确可靠地传递出去;应用层利用云计算等智能计算技术对海量的数据和信息进行分析和处理,对物体实施智能化控制,做出正确的决策,实现设备与人之间的交互[4]。物联网技术的核心特征是泛在的感知、互联互通与共享以及智能的服务[5]。
物联网以互联网为基础,其终端可以是任何物品。将物联网技术应用于校园的信息化建设,可以有效提高其可视化程度、管理效能及安全防卫水平等[6] ,推进智慧校园的进程。
3 云计算、物联网在智慧校园建设中的应用
3.1 智慧校园
2008年,IBM首席执行官彭明盛首次提出“智慧地球”这一理念。2009年,奥巴马对该理念进行了积极的导向,使“智慧地球”这一概念得到高度关注。许多学者积极地将智慧地球引申到智慧校园,不仅在理论研究方面多角度解读智慧校园的内涵,而且在实践方面进行了积极的探索。
1)理论层面。综合学者对智慧校园的解读,可以认为智慧校园应具有以下特征:环境全面感知、网络无缝互通、海量数据支撑、开放学习环境、师生个[7]。
2)实践层面以浙江大学和南京邮电大学为高校代表。浙江大学信息化“十二五”规划,提出建设一个“令人激动”的智慧校园,这种智慧校园支持无处不在的网络学习、融合创新的网络科研、透明高效的校务治理、丰富多彩的校园文化、方便周到的校园生活[8]。南京邮电大学完成了一个相对完整的智慧校园规划,认为智慧校园的核心特征主要反映在三个方面:一是为广大师生提供一个全面的智能感知环境和综合信息服务平台,提供基于角色的个性化定制服务;二是将基于计算机网络的信息服务融入学校的各个应用与服务领域,实现互联和协作;三是通过智能感知环境和综合信息服务平台,为学校与外部世界提供一个相互交流和相互感知的接口[5]。
智慧校园作为数字校园发展的必然趋势和高端形态,云计算、物联网技术将智慧校园的建设落到实处,推动教育信息化的发展。
3.2 云计算、物联网在智慧校园建设中的应用
“智慧校园”的建设要以服务学校、服务教学、服务社会为方向,以深化应用、优化服务为核心,以业务协同、资源整合、信息共享为主线,以打造统一、高效、智能的管理服务平台和信息服务平台为重点,在前期数字校园的建设与发展的基础上,以物联网和云计算平台为依托,全而提升校园信息化应用与服务水平[4]。
云计算服务平台的搭建是智慧校园的重要支撑,是智慧校园“智慧”的体现。云计算平台是支撑智慧校园的高集成、高效率、高智能的网络数据平台,是结合虚拟化技术,以借助网络为载体提供基础架构、平台、软件等服务为形式,整合大规模可扩展的计算、存储、数据、应用等分布式计算资源进行协同工作的超级计算模式[9]。在智慧校园的云计算模式中,用户的数据存储和应用软件的运行都是在互联网的大规模服务器集群即“云”上,并由云计算的服务提供商负责管理和维护这些数据的安全和程序的正常运行,用户可以随时随地通过互联网访问、存储和读取数据、使用软件等。云计算作为具有革命意义的第五代计算范式,它以分布式计算与服务架构为基础,将大量用网络连接的计算资源统一管理和调度,构成一个计算资源池向用户提供按需服务。因此,利用云计算技术并综合统一标准规范搭建云计算服务平台实现数据的集成与共享,是消除“信息孤岛”并避免形成新的新的“信息孤岛”的有效形式。
物联网技术为智慧校园提供了一个开放、互动、协作的智能化综合信息服务平台,使师生全面地感知教学资源,有效地采集信息,获得智慧化的学习、教学、管理和生活服务,将学校打造成感知的、服务性的、环保节能的、安全稳定的智慧型校园[10]。将物联网应用到智慧校园的建设中,实现校园中物理对象的互联互通,使真实空间与虚拟空间有机融合,这样不仅能增强学习环境的真实性,而且拓展学习空间。这种多领域跨区域的资源整合能提供一种泛在的智慧学习服务,大大缩短空间距离,充分利用以及共享资源。并且通过传感器获得对校园环境的全面感知,实时对物体进行控制并反馈相关的信息,增加互联的深度和广度,使校园管理科学化、智能化、人性化和智慧化。当然,学校、教育机构和个人的信息处理都将迁移到云上,而云计算服务平台则通过对海量的感知数据和信息进行分析和处理,使智慧成为可能。
总之,智慧校园通过物联网来实现智慧化的校园服务和管理,它通过物联网实现校园内任何人、任何物、任何信息载体、任何时间、任何地点的互联互通,海量信息在物联网平台聚合而产生新的信息,从而给广大师生提供智慧化的业务和服务模式[11]。
4 对智慧校园的思考
智慧校园的建设应该是分阶段、分步骤有前瞻性地进行,既要避免盲目推进,又要规避认为技术等不成熟而停滞不前的倾向。智慧校园是数字校园发展的必然形态,要理性对待云计算、物联网在智慧校园建设中的应用。目前智慧校园的建设尚处于探索阶段,因此也面临很多问题。
1)标准规范问题,既有宏观的智慧校园建设标准规范,也有细节的标准规范,如标准不同的传感器及电子标签作为感知手段所感知的信息数据格式是不同的,这就导致兼容性的问题,给管理和控制带来难题。因此要制定统一规范的数据格式标准,实现跨平台统一管理。
2)安全性、可靠性问题,智慧校园建设涉及基础设施、系统运行及信息数据的安全性、可靠性,尤其是信息数据的安全性问题。将资源存储在云端,这些资源就涉及第三方并对第三方是完全透明的,而且在智慧校园中通过全面感知的数据的处理过程有很多环节,服务系统的成熟度以及对无线通信的广泛使用,都增大了信息泄漏的可能。因此,在智慧校园的建设中要建立完善的安全保密系统。
3)系统整合问题。智慧校园是在数字校园的基础上建立的,因此在智慧校园的建设中要考虑与原有基础设施兼容的问题,避免对数字资源的重复开发和浪费。
智慧校园作为一种“新生事物”,目前还处于摸索阶段,但它代表着未来校园的建设理念,其前景是广阔的。
参考文献
[1]赵佩华.基于云计算的“智慧校园”探析[J].常州信息职业技术学院学报,2012(4):8-10.
[2]王鹏.云计算的关键技术与应用实例[M].北京:人民邮电出版社,2010.
[3]宁焕生,徐群玉.全球物联网发展及中国物联网建设若干思考[J].电子学报,2010(11):2590-2599.
[4]陈明选,徐旸.基于物联网的智慧校园建设与发展研究[J].远程教育杂志,2012(4):61-62.
[5]宗平,朱洪波,黄刚,等.智慧校园设计方法的研究[J].南京邮电大学学报,2010(4):15-19.
[6]杜晓静,姚高峰,何秋燕.物联网在智慧校园建设中的应用研究[J].网络安全技术与应用,2011(10):9-10.
[7]黄荣怀,张进宝,胡永斌,等.智慧校园:数字校园发展的必然趋势[J].开放教育研究,2012(4):12-17.
[8]吴颖俊.浙江大学:基于“云”的智慧校园[J].中国教育网络,2010(11).
[9]许晓冯.浅谈云计算及其应用[J].信息化研究,2010(11):5.
何谓“智慧校园”
智慧校园的建设离不开物联网技术的应用。据了解,智慧校园有三個核心的特征:一是为广大师生提供一個全面的智能感知环境和综合信息服务平台,提供基于角色的個性化定制服务;二是将基于计算机网络的信息服务融入学校的各個应用于服务领域,实现互联和协作;三是通过智能感知环境和综合信息服务平台,为学校与外部世界提供一個相互交流和相互感知的接口。
中国教育与科研计算机网华南地区网络中心主任陆以勤介绍说,校园建设有别于智能交通等其他行业,是一個比较特殊的领域,其中主要包括教学、科研、管理等方面的内容。据陈博士介绍,物联网在校园中的应用范围较广泛,每個领域都有涉及。首先,在教学方面有类似智能家居的智能教室。目前很多教室已经实现了电教化,物联网在Power Point、作业批改、远程教育、课堂互动等方面都能发挥较大的作用。其次,在科研方面,通过物联网可以辅助科学研究,同时,科研也可以更好的去研究新的物联网技术。最后,就是管理方面,现在物联网的应用在管理上已经有了一定的应用实例,像一卡通、安防、监控等都已经在校园里面实现了应用。通过物联网技术的支持,在校园管理中可以达到流程化、更高效的作用。
当前,校园建设中更注重实现校园的信息化,校园信息化是利用信息科技把一些教学、科研、管理流程做得更好、更加高效。那么,校园信息化下一步的计划就是云计算、物联网的应用。陆以勤指出,物联网在校园中的应用属于刚刚起步阶段,但是不排除一些先知先觉的学校已经采取了一些应用模式来实现学校的安保、节能,甚至是更好的科研教学等功能。但是目前校园建设在架构上还没有一個比较系统的规划,只是点的应用。所以在不影响学校现有的信息化路径的情况下,如何把物联网、云计算融合到校园信息化建设中,是目前需要研究的课题,这也是一项大有作为的工作。
但物联网的应用是一個逐步摸索的过程,在将物联网技术应用到校园中时要考虑两個问题,一個是载体的接受程度,一個是建设成本。
从接受程度方面来讲,学校普遍要比企业接受程度高。一方面是因为目前学校的信息化水平高,学校的科研水平、研发力量不但可以推动物联网在学校内部孕育出更好的创新技术,还可以身先士卒,率先将物联网技术应用到校园中予以实践。另一方面,学校老师、学生对新生事物接受能力相对较强,有助于物联网技术在校园中的应用。
就成本而言,这是物联网应用在各行业中都必须要考虑的问题。例如,RFID传感器达到一定的规模后,成本降低才能大规模的普及。因此,学校在实施物联网应用时要量力而行,根据实际情况设定目标,切忌做打肿脸充胖子,一步登天的事。
泛在学习
“2011年9月新学期开学时,4個示范学校的‘智慧校园’样板教室就能正式启动了”,在今年5月份的“智慧校园”国家标准研讨会上,佛山“智慧校园”示范工程总设计师蒋家傅如是说。在课室里打开电子书包的按钮,就可以自动“签到”、晚自习时点一下电子书包登录网络,可以回顾老师讲课的视频、老师用手触屏,就可在“电子白板”上调出视频等多媒体课件为学生讲课。
记者从禅城区教育局了解到,该局实施的“智慧校园”示范工程选取了佛山三中、汾江中学、佛山市实验学校、南庄中心小学四所学校作为“智慧校园”试点学校。这些课室已在2011年下半年投入使用,从2012年起,通过师资的培训和招标,智慧教室会在更多的学校进行推广。
从“智慧校园”示范工程试点学校佛山三中的智慧教室“样板房”可以看到,智慧教室的装修现代科技感十足,过去伴随着我们几代人的黑板不见了,取而代之的是两块超大屏幕的“电子白板”,课室里的课桌也大变样,六张连成一排的课桌上,一体化倾斜向上延伸,上面有一块空格,可以让学生在上课时安放“电子书包”。
禅城区“智慧校园”项目课题组组长蒋家傅教授表示,学生们只要进入课室,在格子中安放电子书包后开机,就可以实现自动考勤。课堂上,学生再也不用“奋笔疾书”抄板书,课件可以直接发送到学生屏幕上。下课后,学生们可以拿走电子书包,在校园内外“移动学习”。
如果学生错过一节课也不要紧,因为智慧课室拥有的智能教学录播系统,会在每节课上把老师讲课的内容全部录下,并储存在教育网络平台上。此外,智慧课室还体现在其智能环境控制系统上,老师可以通过手机上网,看到课室内的情况,并可以控制课室内灯光的开关,以及温度的调节,方便校方对各個课室进行管理。
“现在的孩子书包挺重的,里面除了课本外,还要装练习题、课外读物,背起来还对孩子脊椎不好影响发育。”家住南海的岳先生称赞“电子书包”为学生减负,而借助孩子对电子产品的兴趣,能够提升孩子学习积极性。
关键词:物联网;智能控制;实践教学;中国制造;智能制造
0引言
“中国制造2025”部署了全面推进实施制造强国战略,提出智能制造作为中国制造的主攻方向。在《中国制造2025》中还指出加快开展物联网技术研发和应用示范,推动智能交通工具、智能工程机械、服务机器人、智能家电、智能照明电器、可穿戴设备等产品研发和产业化。随着物联网技术在智能控制领域中应用的不断深入,社会对掌握智能控制技术和物联网技术的应用型人才的需求会越来越大。基于物联网的智能控制项目实践教学改革对提高学生的工程应用能力,使学生掌握行业前沿技术的能力,提升学生的就业竞争力有着重要的意义。
1目前教学中存在的问题
(1)课程理论性强,内容多且抽象,缺少相应的实践,学生对理论知识难以掌握;课程学时少,学生投入的学习时间和精力不足,无法自己寻找实践项目,缺乏实践;与课程教材相配套的实验方案较少,导致实验难以有效地开展。
(2)智能控制课程实践教学大多以仿真为主,缺少面向技术前沿的实践环节。大多数高校学生做实验就是利用MATLAB的Simulink、GUI等工具设计各种控制算法和建立智能控制系统模型,从而实现对系统的仿真。学生对实际的工程项目应用不了解,不利于创新能力和职业能力的培养。
(3)课程考核方式没有体现对能力的考核。减少单个知识技能的考核,增加知识能力体系的考核。
2实验平台选择
我们的实践项目所用的实验平台是北京精仪达盛科技有限公司生产的物联网实训开发系统,系统由物联网视频移动开发平台实验箱和物联网节点实验箱组成,主要特点如下:
(1)多环境支持。提供基于C#、C++、Java的开发包及已封装的函数接口,提供智能手机开发包及已封装的函数接口,可进行物联网项目的二次开发。
(2)接口丰富。RJ45 10M/100M自适应以太网接口、标准RS-485串行通信接口、模拟视频输入接口、视频输出接口、支持SD卡接口与存储、USB接口、支持WIFI和3G网卡。
(3)功能强大。支持CMRTP网络协议,能同网传感图像信息、声音信息、传感器信息、控制信息,节点信息;支持多用户智能移动终端同时访问ZIGBEE NVS网关;智能手机、IPAD等;内置WEB SERVER,网络参数设置简单;可配置成服务器工作;支持多用户端同时访问ZIGBEE NVS网关;远程PC机访问。
3实验项目设计
3.1实验项目构建
基于物联网的智能控制实验项目从技术架构上来看,分为3层:感知层、网络层和应用层,如图1所示。
感知层的节点采集到数据经过网络层传输与服务器通信,然后应用层中的客户端用软件登录服务器,登录后即可控制和查看感知节点的信息。客户端可以通过软件看到感知节点采集的信息,发送控制命令去控制对应的实物,包括门禁、窗帘、灯光、摄像头等。各层所安排的实验项目及课时见表1。
(1)感知层由各种传感器以及传感器网关构成,感知层的作用相当于人的眼耳鼻喉和皮肤等神经末梢,它是物联网识别物体、采集信息的来源,主要功能是识别物体,采集信息。感知层开设的实验项目包括气体浓度传感器、温度传感器、湿度传感器、二维码标签、RFID标签和读写器、摄像头、GPS等智能感知终端等实验。感知层节点包括感知节点和控制节点,感知类节点包括测试火灾和烟雾的传感节点、采集空气温湿度和土壤温湿度的传感节点、探测红外的传感器节点,控制类的节点包括:控制门禁的节点、灯光和电源的传感器节点以及可以远程控制监控的无线云台节点等。感知节点和控制节点可以联动,可以结合起来作为实训项目。
(2)网络层由各种移动通信网络、互联网、网络中心和信息中心等组成,相当于人的神经中枢和大脑,负责传递和处理感知层获取的信息。在网络层中,传感器与协调器之间的传输都是利用Zigbee进行相互通信的,而且由网关接收到感知层的信息,然后通过网络和无线通信方式传输信息给服务器,用户可在客户端上观察到感知节点的数据,并且可发送控制指令给协调器去控制节点。网络层的实验项目只需要了解路由器的设置,包括局域网和广域网络的设置,因此安排的实验课时较少。
(3)应用层是物联网和用户(包括人、组织和其他系统)的接口,它与行业需求结合,实现物联网的智能应用,是智能控制实践中最关键的部分。实践项目包括智能交通控制系统、工业控制系统、智能农业控制系统、智能家居控制系统、智能物流控制系统、智能制造控制系统、智能安防控制系统等。
3.2实验项目举例
智能控制在物联网背景下有着广泛的应用,尤其体现在工程应用实例项目上。
1)监控土壤环境状况。
将传感器植入土壤或暴露在空气中,由传感器采集到的数据通过物联网传输至远程控制中心,可及时了解当前农作物生长环境和变化趋势,确定农作物生产目标。通过智能控制,可实时掌握环境温度和土壤各项参数等对农作物产量的影响,并进行参数的调节,最大限度地提高农作物产量。
2)产品制造和质量监控。
制造业集成了多种先进科技的流水作业。生产制造过程中伴随有大量数据,如产品加工条件或控制参数(时间、温度等)。通过收集这些数据可反映每个生产环节的状态,对生产的顺利进行起着至关重要的作用。通过智能控制可得到产品质量与参数间的关系,从而获得针对性很强的建议,以改进产品质量,而且可能发现更高效的控制模式,带来丰厚的回报。
3)天气预警。
一方面,利用智能设备随时关注气象信息,并针对雨天发出报警提醒;另一方面,智能终端随时跟踪用户行踪,并通过智能控制由用户历史行动特征数据预测去向。一旦预测到用户要出门,就在合适的时候由相应智能终端提醒其带雨伞。如用户在门口,就将由安装在门上的智能设备发出提醒;如在车内,则由车载计算机发出提醒。
4基于CDIO的项目考核
CDIO(conceive、design、implement、operate,构思、设计、实现、运作)是当今国际高等工程教育的一种新模式,由美国麻省理工学院和瑞典皇家工学院等4所大学共同倡导。这种模式更加注重扎实的工程基础理论和专业知识的培养,通过每一门课程、每一个模块、每一个教学环节来落实产业对能力的要求,满足产业对工程人才质量的要求。结合CDIO工程教育人才培养考核标准和传统实践教学环节的考核方法,建立了以个人能力、交流沟通能力、团队合作能力、创新能力等能力培养为目标,以工程构思、工程推理、工程设计、工程应用为主线的考核体系,采用自评、项目组互评、答辩等多元考核方式,考核体系见表2。基于CDIO的项目考核体系能有效地激励学生的学习主动性,合理地评价学生的学习效果,督促教师不断地完善实践教学内容,优化和提高教师的实践教学能力。
1.智慧城市的概念与内涵
1.1智慧城市的概念
智慧城市是把新一代信息技术充分运用在城市的各行各业之中的基于知识社会下一代创新(创新2.0)的城市信息化高级形态。智慧城市是基于互联网、云计算等新一代信息技术以及大数据、社交网络、Fab Lab、Living Lab、综合集成法等工具和方法的创新应用。智慧城市实现全面透彻的感知、宽带泛在的互联、智能融合的应用以及以用户创新、开放创新、大众创新、协同创新为特征的可持续创新。
1.2智慧城市的内涵
1.2.1 更透彻的感知,更全面的互联互通
智慧城市基于无处不在的智能传感器,实现对城市物理空间的全面、综合的感知,动态的获取城市的各种信息,对城市核心系统进行实施感测,实现“无所不在的连接”。
1.2.2 更深入的整合,更协同的运作
通过城市“三网”融合,再加上物联网和基于云计算平台的多元异构数据(多参考系、多语义、多尺度、多时相等)的整合,构建智慧城市的信息基础设施。1.2.3 更多样的服务,更积极的创新
智慧城市所构建的服务,是一种新的提供服务的体系结构,对所感知到的海量数据能够进行不同深度的处理、挖掘与延伸,为人们提供不同种类、不同层次、不同要求的低成本、高效率的智慧化服务。同时智慧城市给了政府、企业、个人更多的创新的机会,鼓励在智慧城市提体系内寻找新的经济增长点,为社会进步、经济发展、文明前进提供不息动力。
2.智慧城市实现的关键技术
2.1物联网技术
物联网的网络架构可以分为三层:感知层、网络层和应用层,如图1所示。感知层对物理世界感知、识别并控制。网络层实现信息的传递。应用层在对信息计算和处理的基础上实现在各行业的应用。
图1
2.2云计算
2.2.1云计算的定义
现今,广为接受的是美国国家标准与技术研究院(NIST)定义: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。
2.2.2云计算的特点
云计算是通过使计算分布在大量的分布式计算机上,而非本地计算机或远程服务器中,企业数据中心的运行将与互联网更相似。这使得企业能够将资源切换到需要的应用上,根据需求访问计算机和存储系统。特点如下:(1) 超大规模(2) 虚拟化(3) 高可靠性(4) 通用性(5) 高可扩展性(6) 按需服务(7) 极其廉价2.3物联网与云计算的关系
目前物联网的发展存在“信息孤岛”现象,其在各个行业、各个小地域的应用互相隔离,不能形成城市范围的一体化协作平台。究其原因除,社会经济层次上的困难外,主要是标准化程度较低,缺乏统一的中间件接口,以及各部门、各行业应用融合所带来的海量信息存储和计算的压力,而云计算技术为后者提供了很好的解决方案。
3.智慧城市建设应用体系
3.1智慧公共服务体系:建设智慧公共服务和城市管理系统。通过加强就业、医疗、文化、安居等专业性应用系统建设,通过提升城市建设和管理的规范化、精准化和智能化水平,有效促进城市公共资源在全市范围共享,积极推动城市人流、物流、信息流、资金流的协调高效运行,在提升城市运行效率和公共服务水平的同时,推动城市发展转型升级。
3.2智慧城市综合体:采用视觉采集和识别、各类传感器、无线定位系统、RFID、条码识别、视觉标签等顶尖技术,构建智能视觉物联网,对城市综合体的要素进行智能感知、自动数据采集,涵盖城市综合体当中的商业、办公、居住、旅店、展览、餐饮、会议、文娱和交通、灯光照明、信息通信和显示等方方面面,将采集的数据可视化和规范化,让管理者能进行可视化城市综合体管理。国内公司也在“智慧地球”启示下提出架构体系,如“智慧城市4+1体系”(图2),已在城市综合体智能化天津智慧和平区等智能化项目中得到应用。
图2
3.3智慧政务城市综合管理运营平台:此类项目已有实际案例,天津市和平区的“智慧和平城市综合管理运营平台”包括指挥中心、计算机网络机房、智能监控系统、和平区街道图书馆和数字化公共服务网络系统四个部分内容,其中指挥中心系统囊括政府智慧大脑六大中枢系统,分别为公安应急系统,公共服务系统,社会管理系统,城市管理系统,经济分析系统,舆情分析系统。
3.4智慧安居服务体系。开展智慧社区安居的调研试点工作,在部分居民小区为先行试点区域,充分考虑公共区、商务区、居住区的不同需求,融合应用物联网、互联网、移动通信等各种信息技术,发展社区政务、智慧家居系统、智慧楼宇管理、智慧社区服务、社区远程监控、安全管理、智慧商务办公等智慧应用系统,使居民生活“智能化发展”。
3.5智慧教育文化服务体系:积极推进智慧教育文化体系建设。建设完善我市教育城域网和校园网工程,推动智慧教育事业发展,重点建设教育综合信息网、网络学校、数字化课件、教学资源库、虚拟图书馆、教学综合管理系统、远程教育系统等资源共享数据库及共享应用平台系统。
3.6智慧服务应用。组织实施部分智慧服务业试点项目,通过示范带动,推进传统服务企业经营、管理和服务模式创新,加快向现代智慧服务产业转型。
智慧贸易:支持企业通过自建网站或第三方电子商务平台,开展网上询价、网上采购、网上营销,网上支付等电子商务活动。积极推动商贸服务业、旅游会展业、中介服务业等现代服务业领域运用电子商务手段,创新服务方式,提高服务层次。
建设智慧服务业示范推广基地。积极通过信息化深入应用,改造传统服务业经营、管理和服务模式,加快向智能化现代服务业转型。
4.智慧城市建设面临的挑战及未来展望
伴随网络帝国的崛起、移动技术的融合发展以及创新的民主化进程,知识社会环境下的智慧城市是继数字城市之后信息化城市发展的高级形态。智慧城市建设需要技术和金融的创新,需要有统一的标准和完善的法规,更需要政府的引导和市场的主导。但是发展智慧城市要防止一哄而起,急于求成,炒作概念。希望我们智慧城市的建设能够健康可持续的发展。我们相信我们通过城市的智慧的发展,我们一定会迎来一个幸福城市、智慧城市、绿色城市和和谐城市的时代。
然而,智慧城市建设必然会改变城市人的生活和生产方式。21世纪的“智慧城市”,能够充分运用信息和通信技术手段感测、分析、整合城市运行核心系统的各项关键信息,从而对于包括民生、环保、公共安全、城市服务、工商业活动在内的各种需求做出智能的响应,为人类创造更美好的城市生活。
参考文献