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1.对物联网概念本质的几点认识
目前我对物联网给出一个清晰的定义仍较为困难,但对物联网本质的认识基本形成。物联网是通过各类传感装置、RFID技术、视频识别技术、红外感应、全球定位系统、激光扫描器等信息自动采集设备,按约定的协议,根据需要实现物品互联互通的网络连接,进行信息交换和通信,以实现智能化识别、定位、跟踪、监控和管理的智能网络系统。物联网主要有三层架构:即:感知层、网络层和应用层。
物联网的本质概括起来主要体现在三个方面:一是互联网特征,即对需要联网的物一定要能够实现互联互通的互联网络;二是识别与通信特征,即纳入物联网的“物”一定要具备自动识别与物物通信(M2M)的功能;三是智能化特征,即网络系统应具有自动化、自我反馈与智能控制的特点。
物联网是现代信息技术发展到一定阶段的必然产物,是多项现代信息技术的聚合性应用与技术提升,将各种感知技术、现代网络技术和人工智能与自动化技术聚合与集成应用,是信息技术系统性的创新与革命,是现代物流发展到高级阶段不可或缺信息技术
物联网技术集成将借助于新的传感技术、RFID技术、GPS技术、视频监控技术、移动计算技术、无线网络传输技术、基础通信网络技术和互联网技术的发展,推动现代物流发展。
2.港口现代物流应广泛采用物联网技术
物联网技术雏形实际早已在港口物流中得到应用,有些港口物流系统采用了红外、激光、无线、编码、认址、自动识别、传感、RFID、卫星定位等高新技术,已经具备了信息化、网络化、集成化、智能化、柔性化、敏捷化、可视化等先进技术特征;新信息技术在物流系统的集成应用是物联网在物流业应用的体现。目前物联网在港口物流领域应用主要为:
(1)物流过程的可视化智能管理网络系统:这是基于GPS卫星导航定位技术、RFID技术、传感技术等多种技术,在物流过程中实时实现车辆定位、运输物品监控、在线调度与配送可视化与管理的系统。
(2)智能化的企业物流配送中心:基于传感、RFID、声、光、机、电、移动计算等各项先进技术,建立的全自动化的物流配送中心。借助配送中心智能控制、自动化操作的网络,实现商流、物流、信息流、资金流的全面协同。目前一些先进的自动化物流中心,基本实现了机器人队码垛,无人搬运车搬运物料,分拣线上开展自动分拣,计算机控制堆垛机自动完成出入库,整个物流作业与生产制造实现了自动化、智能化与网络化系统。
(3)企业的智慧供应链;在竞争日益激烈的今天,面对着大量的个性化需求与订单,如何精细化管理、全天候满足客户产品部件加工供应需求,使生产企业物品“零”库存,需要智慧物流和智慧供应链的后勤保障网络系统支持。
(4)产品的智能可追溯网络系统;目前,在港口滚装船商品汽车、钢材、水产品、农产品、食品等物流领域,产品追溯体系发挥着货物追踪、识别、查询、信息采集与管理等方面的巨大作用。
目前,港口企业积极探索物联网在物流领域应用的新模式,随着物流业一体化的发展使得企业的采购、仓储、销售、配送等协作关系日趋复杂,企业间的竞争已不仅是产品性能和质量的竞争,也包含物流能力的竞争。利用物联网信息技术代替实际操作,减少浪费,节约时间和费用,从而实现供应链的无缝对接和整合为实现物流流程信息化管理,采用信息化管理手段对公司的仓储、物流信息等进行一体化管理,以促进数据共享、货物和资金的周转率、提高工作效率,实现与现代化物流企业管理同步的信息化流程。
3.RFID信息采集技术在港口物流中的应用实践
RFID技术和传感技术和是物联网中重要的物流信息采集技术,在现代物流领域应用较广。采用远距离RFID射频识别技术及网络信息技术对企业物流货品进行智能化、信息化管理,可实现自动记录货品出入库信息、货物配送、配载出库、卸货中转、货品盘点信息。物联网RFID信息采集技术在广州港新沙公司、新港公司及珠海港达供应链有限公司物流企业已成功应用与实践;主要技术方案及功能如下:
(1)RFID信息采集技术系统组成。RFID信息采集技术系统是集射频自动识别技术、无线通信技术、计算机控制技术、网络技术于一体的集成。
系统硬件主要由固定式阅读器、平板天线、货物电子标签、无线手持式阅读器、管理服务器组成。固定式阅读器与天线一起安装在仓库出入口处,以获取物品上电子标签的信息并通过局域网(或者RS485总线)把所读取到的电子标签信息传送到管理服务器上进行处理,手持式阅读器用于物品盘点时,读取物品电子标签信息,并通过无线方式把电子标签信息传送到管理服务器上进行处理。
(2)RFID信息采集技术在港口物流实践中实现的功能。
①物品入库货品入库前,在其外包装上粘贴一张柔性电子标签,并写入物品信息,物品入库时通过阅读器读取后,通过局域网讲这些信息显示在屏幕上,让操作人员根据其信息进行存放。
②散货配送。散货在收货称量完毕后,通过无线手持式阅读器在管理中心数据库寻找空闲车辆的信息,为该货品分配运输车辆。车辆到达并装货后,再通过无线手持式阅读器输入车辆信息、货品信息、到达目的地及时间、货主名称等信息,并通过手持式阅读器的无线功能传送到中心数据库中进行确认和保存。
③配载出库;操作人员根据客户的出库计划制作出货清单,同时通过车辆的GPS信息找到空闲车辆,分配运送该清单上的货品,然后在仓库中找到所需货品进行出库作业。
④卸货中转;货品达到目的地(或中转地)卸车后,采用手持式阅读器读取货品上电子标签信息。了解产品的情况。
⑤货品盘点;盘点时,工作人员可采用手持式阅读器,在仓库内采集物品上的电子标签信息,完毕后,把所采集到信息通过无线方式传送到中心数据库上进行对比、保存,形成盘点报表。
广州港新沙公司通过RFID信息采集技术实现跨区域集中式管理、分布式操作和实时监控功能;高效地完成各种业务操作,改进仓储管理,提高物品出入库过程中的识别率,确保实物与单据数量保持一致,提高出入库效率。
4.物联网技术在现代物流中的应用发展趋势
物联网技术在现代物流领域中将会广泛应用,其应用发展趋势:
①智慧供应链与智慧生产融合;随着RFID技术与传感器网络的普及,物与物的互联互通,将给企业的物流系统、生产系统、采购系统与销售系统的智能融合打下基础,而网络的融合必将产生智慧生产与智慧供应链的融合,企业物流完全智慧地融入企业经营之中,打破工序、流程界限,打造智慧物流企业。
②智慧物流网络开放共享,融入社会物联网;物联网是聚合型的系统创新,必将带来跨行业的应用。如产品的可追溯智能网络就可以方便地融入社会物联网,开放追溯信息,让人们方便地实时查询、追溯产品信息。今后其他的物流系统也将根据需要融入社会物联网络或与专业智慧网络互通,智慧物流也将成为人们智慧生活的一部分。
物联网作为继计算机、互联网之后,世界信息化发展的第三次浪潮,已成为国家科技发展战略的重要组成部分,是未来战略性新兴产业的主导力量之一。物联网是指通过信息传感设备(包括射频识别、红外感应、卫星定位、激光扫描和视频监控等),按照约定的协议,把物品与网络连接起来,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,可以应用在城市应急管理信息的采集、传输、分析和应用等环节,在城市应急管理领域具有良好的发展前景。
北京市委、市政府高度重视物联网产业发展和应用建设,提出要发展物联网产业,优先应用于城市安全运行和应急管理,进一步提升政府管理和服务水平,为此制定了《北京市城市安全运行和应急管理领域物联网应用建设总体方案》,根据应急管理体系和应急指挥技术支撑系统现状,结合数据实时获取、预测预警、智能研判、信息共享、应急联动和辅助决策等需求,提出北京市安全运行和应急管理领域物联网应用“1+1+N”的总体框架,即:一个市应急指挥平台、一个市物联网应用支撑平台、多个由部门和区县建设的物联网应用管理系统和平台,规范物联网应用建设,实现城市日常管理与应急管理的有机结合。其中,北京市应急指挥平台作为全市城市安全运行和应急管理的综合指挥平台,接入城市安全运行和应急管理物联网信息,进行汇总和综合展示,为领导全面掌控城市安全运行和应急管理情况提供服务,为开展科学决策提供辅助支撑;物联网应用支撑平台是北京市应急指挥平台获取各单位物联网信息的总渠道,也是城市安全运行和应急管理部门开展信息共享交换的总枢纽,实现各类物联网信息的规范接入、有效整合,支撑跨部门、跨区域的资源共享;各部门、各区县建设物联网应用管理系统和平台,应用物联网技术,通过各类感知设备,实时获取物联网管理对象的感知信息,进行实时化、精细化、智能化管理。
一、物联网技术在应急管理中的应用
2011年3月,《北京市人民政府办公厅关于印发北京市城市安全运行和应急管理领域物联网应用建设总体方案的通知》(京政办发【2011】14号),正式开始建设城市安全运行和应急管理领域的物联网应用示范工程,包括城市安全运行和应急管理物联网应用辅助决策系统工程、物联网应用支撑平台工程、春节期间烟花爆竹综合管理物联网应用示范工程、“城市生命线”实时监测物联网应用示范工程、安全生产物联网应用示范工程、“政治中心区”综合管理物联网应用示范工程、轨道交通安全防范物联网应用示范工程、极端天气条件下保持道路交通畅通物联网应用示范工程、城市运行保障和应急抢险车辆卫星定位管理物联网应用示范工程、区县和社区综合监管物联网应用示范工程等。
通过上述示范工程建设,完善应急指挥平台,针对应急管理重点领域开展物联网技术应用,进一步提高监测管理水平和应急处置能力,为深化物联网技术应用、创新管理模式奠定基础,实现城市安全运行和应急管理物联网信息的接入、汇总和综合展示,为全面掌控城市安全运行和应急管理情况提供服务,为开展科学决策提供辅助支撑。
北京东方正通科技有限公司是北京市政府参与投资的物联网应急领域高科技企业,在2012年中标承担“北京市城市安全运行和应急管理领域的物联网应用示范工程”的安全生产物联网应用示范工程、轨道交通安全防范物联网应用示范工程。
“安全生产物联网应用示范工程”在高危行业和领域开展示范建设应用,实时监测重大危险源和其他高风险场所、装置的各类实时监测信息,进行综合加工并开展智能分析,建立生产安全事故风险源动态监控系统,提高安全监管部门和相关单位的安全生产日常监管、风险管理、预测预警和应急处置能力,有效降低安全生产事故率。在支撑安全监管业务的同时,通过市物联网应用支撑平台,以系统接入和数据共享的方式接入市应急指挥平台,为市领导和相关单位提供信息服务,并为市领导掌控本市安全生产总体情况提供服务。
具体做法是,在煤矿加装气体浓度、定位、压力等传感器和数字摄像头,实时监控井下环境参数、人员位置和设备运行状态信息,进行窒息、机械伤害和冒顶等事故的预测预警。在金属非金属矿山和尾矿库加装位移、水位等传感器和数字摄像头,实时监控环境状态参数和关键设备工作参数,进行边坡坍塌、透水、冒顶等事故的预测预警。在危险化学品生产企业、加油站和油库等单位内部及周边加装液位、气体浓度和温湿度等传感器和数字摄像头,实时监控危险源状态参数和风险点图像信息,进行爆炸、气体扩散等事故的预测预警。在冶金、建材、食品等重点工业企业重要生产装置及周边加装气体浓度、温度等传感器,监测生产运行参数和环境状态参数,进行爆炸、气体扩散等事故的预测预警。在支撑安全监管业务的同时,通过市物联网应用支撑平台,以系统接入和数据共享的方式接入市应急指挥平台,为市政府和相关单位提供信息服务。
“轨道交通安全防范物联网应用示范工程”重点针对轨道交通运行中的大客流冲击、极端天气和治安防范等事件开展,建设物联网监测系统,接入各类感知信息,开发轨道交通安全保障综合分析系统,及时掌握部分地铁车站的站前广场、主要地下换乘站和重点区域车站的实时信息,加强与地面交通和公众的信息互动,为相关部门及时准确掌握本市轨道交通运行情况提供服务,提高地面交通与轨道交通的协调联动水平,降低大客流冲击造成的影响,增强突发事件的应对能力。并通过市物联网应用支撑平台,以系统接入和数据共享的方式接入市应急指挥平台。
具体做法是,在试点的轨道交通大客流冲击严重的车站、重点换乘通道和换乘站,增设数字摄像头,智能监控人流密度、人流量和人员非法越界等异常行为,并实现智能分析与预测预警功能。在试点站增设核辐射、烟气、温度等传感器,获取烟气、温度、有毒有害气体、核辐射等感知信息,对危险品违法携带等行为进行智能识别和分析,并开发治安防控预警系统。在重点车站安装可变情报板等设备,及时向公众轨道交通运营状况信息。
通过上述示范工程建设,针对应急管理重点领域开展物联网技术应用,完善了应急指挥平台,进一步提高了监测管理水平和应急处置能力,为深化物联网技术应用、创新管理模式奠定了基础。
二、物联网技术在应用示范工程中的特点与创新
在物联网应用示范工程的设计和建设中,充分体现了物联网的技术特点,采用灵活的平台架构,实现海量物联网数据接入能力,实现各类用户数据共享。利用实时数据处理技术,实现监测数据的自动实时采集汇聚,通过前端感知设备和高效的实时数据库,实现各类传感监测数据、视频数据的自动采集、汇聚。借助多种智能化分析工具实现监测数据的多维度分析与动态展现,物联数据的多时态、多维度的动态展现。为应急管理提供全面、准确、及时的数据分析和展现。利用专业分析模型实现预测预警和后果评估,提供以智能化监测预警为核心的预警调度应用,为安全生产监管和轨道交通安全防范提供智能化分析手段。
物联网应用示范工程实现了物联网数据在应急领域的应用创新,将物联网技术与应急管理业务相结合,在监测预警、应急准备、应急管理、事故调查等各个应急管理环节,实现了物联网数据与业务流程关联应用,解决了以前无法解决的问题,为管理部门提供了实时、先进、直观的技术手段。例如,在安全生产管理方面,通过示范工程建设,预警系统可以根据采集气象信息,当预计出现大风、暴雨、雷电天气时,自动向高空作业等特种作业人员发出预警信息,提示停止作业。将来特种作业人员配置定位侦测系统后,可以对特种作业人员的位置和状态进行自动检测,发现仍在作业的人员,向管理部门做出提示。在轨道交通监测管理方面,通过示范工程建设,对地铁的大客流监测从以往人工经验推断,升级到精准判断、智能预警。通过分布在地铁出入口、站台、换乘通道的客流感知设备和视频图像智能分析系统,实现客流密度实时监测,结合专业客流分析模型,可以提前15分钟测算出会出现大客流的车站,并向管理部门做出预警提示。
三、物联网技术前景展望
作为沟通客观物理世界和主观感知世界的载体与桥梁,物联网最大的优势在于,通过广泛分布的传感监测系统,以更直接、更精确的方式对环境信息进行全面监测,进而实现对复杂环境或复杂事件的精确感知。在应急平台中,构建基于物联网的信息采集、分析和预警系统,一方面可以实现对突发灾难性环境(如环境污染、危化品安全、地铁、广场等人群密集区域的火险及地震等灾难事件)的精确监测;另一方面,可利用网络中具有定位和通信模块的多模移动信息采集终端,提供设备和救援人员的实时定位跟踪;结合电子地图,将现场动态信息与应急平台综合数据库和模型库的各类信息融合,依据事件专业分析模型,形成较为完备的事件态势图,对突发性公共安全事件的蔓延方向、蔓延速率、危险区域、发展趋势等进行动态预测,进而为辅助决策提供科学依据。
[关键词]物联网技术;实训教学;职业能力;专业建设
[DOI]10.13939/ki.zgsc.2016.02.113
高职物联网应用技术专业建设自从2011年开始在全国迅速展开,经过近几年的快速建设初步形成了一定的规模,积累了一定的经验,但是由于物联网技术是一项综合性技术,涉及计算机、通信、电子和软件等多方面技术之大成,要真正建设好高职物联网专业还有较大差距,特别是高职物联网应用技术专业的实训教学建设还有待进一步加强研究与深化。
高职教育是培养面向社会各行各业生产第一线的高素质技术技能型专业人才的高等职业教育,它的根本任务是培育学生良好的职业能力与可持续发展能力。职业化能力的培育是高职学生的重中之重,也是区别于应用型、研究型人才的显著标志,职业能力的培养要靠高职院校实训教学来保障和实现,只有建设规划好物联网技术实训教学体系才能完成高职物联网专业学生的职业能力与可持续发展能力的修成。随着国家“互联网+”、“工业4.0”等理念的提出与深化,物联网技术的应用十分广泛,如智慧农业、环境监测、智能交通、智慧城市、智能家居和智能物流等,根据国家“十二五”战略规划结合地区经济发展特点,以智慧农业和环境监测作为高职物联网技术实训切入点,基于“认知―技术技能―系统体验” 路径来研究并实现物联网应用技术实训教学,培养主要面向农业与环境行业的具有物联网设备安装调试、工程规划与实施、系统服务与技术支持为主的高素质技术技能型物联网技术人才。
1专业课程与实训教学
1.1专业培养目标
高职院校是为国家培养技术技能型人才的高等学校。其培养的人才除了要有一定的理论基础知识,重点是要培养学生具有较强的专业实践操作能力和岗位就业适应能力,这就要求高职院校通过工学结合办学模式,强化以职业能力为目标的实训教学,最终实现物联网应用技术人才培养目标的要求。
物联网应用技术专业的培养目标是为培养德、智、体、美等全面发展,面向物联网产业,服务区域与地方经济发展,具有较好的物联网专业基础知识、较强的实践能力、良好的团队协作能力,可持续发展与创新能力,掌握物联网应用技术,从事物联网工程项目的规划与施工管理、物联网设备安装与调试、物联网维护与管理、物联网设备营销与技术支持,成为具备良好文化素养、职业道德和综合职业能力的高素质技术技能型人才。
1.2专业课程体系
从职业岗位能力需要出发来分析物联网应用技术专业的课程体系。以“岗位―能力―课程”的思路来构建课程体系和课程内容,在满足一定理论知识需要的前提下强化实训课程内容建设,努力做到“教学做一体化”教学过程中理论与实践的相互促进和融合,最终使实践教学来内化学生的理论知识,为拓宽高职学生的成长空间打下基础。为此,设置了一定数量的通识教学课程和专业基础课程,如高等数学、英语、高级语言程序设计、物联网技术概论等。专业课程的设置更加体现职业岗位的特点要求,以智能农业、环境监测为系统实训平台出发,围绕这两大领域的物联网技术应用展开,开设了一些有特色的专业课与实训课。如RFID技术与应用、无线传感器组网技术、农业食品溯源应用系统实训、城市环境远程监测系统实训等课程。课程设置如下表所示。
物联网应用技术专业课程表
公共素养课程
思想道德修养与法律基础、思想和中国特色社会主义理论体系概论、形势与政策、军事理论教育、职业发展与就业指导、大学英语、大学语文、高等数学(理)、大学生心理健康教育、体育
专业支撑课程
计算机组装与系统维护、计算机技术基础、电工电子技术基础、高级语言程序设计、计算机网络技术、物联网技术概论、数据库应用基础、网络设备配置技术
专业核心课程
无线传感器网络技术、RFID技术与应用、传感器原理与应用、物联网系统应用实训、物联网工程设计与实施
专业拓展课程
综合布线技术、移动应用开发、嵌入式系统与应用
1.3实训教学体系
高职教学的根本就是培养学生具备良好的职业岗位就业能力,它的特点是突出职业能力所要求的实训实践教学,完备的实训教学体系主要由三部分组成,包括专业实训教学环节、校内实训室建设、校外实训基地建设。在设计物联网应用技术实训教学时,以知识与技能渐进式提高出发,按照“认知―技术技能―系统体验” 路径展开,“认知”主要是强调基础性和启蒙性实训,“技术技能”主要侧重专业核心课程的配套实训,“系统体验”主要是对前面实训成果的系统综合和应用,更加贴近物联网技术的实际应用。物联网应用技术实训教学可以分为三个主要阶段:技术基础与专业认知实训、专业技能实训和物联网系统应用实训。校内校外实训的有效结合来强化物联网专业学生的技术技能和岗位适应能力。校外实训基地主要解决学生的岗位适用能力,校内实训室主要完成学生的专业技能的实操和理论知识的内化。
2基础性实训
俗话说得好,基础不牢地动山摇。这说明基础知识的学习与掌握是何等的重要。高职实训也是同一个道理,也要从基础性实训抓起。物联网应用技术基础性实训可以分成两个层面:专业基础实训和专业认知实训。
2.1专业基础实训
专业基础实训一般是指电子信息大类学生应具备的一些面向职业岗位的通用型技能实训。如计算机基础应用、高级语言程序设计、计算机组装与维护等实训,采用“教学做一体化”教学模式下,通过这几门课的实训让学生对计算机硬件和编程知识有一定深入的了解与掌握,为后面的进一步学习打下良好基础。计算机基础应用和计算机组装与维护这两项实训主要让学生了解和认识计算机系统结构和基本工作原理,熟悉应用办公软件如Office,掌握对各型计算机的硬件拆装和维修,训练高职学生使用计算机的基本技能。高级语言程序设计主要让学生对计算机编程语言有一个基础性的学习掌握,为下一步技术技能的实训打下基础,如C语言学习。
2.2专业认知实训
专业认知实训是开启对物联网技术应用大门的起初环节,目的是让物联网应用技术专业学生对物联网技术的相关知识、相关设备、相关领域和相关应用有一个认识,拓宽学生的眼界,增强学生对专业学习的兴趣,为专业技能实训起到承上启下的作用。由于物联网技术涉及学科门类较多,职业面向行业应用面广,因此不可能面面俱到,只能依据专业培养定位来开设认知实训。针对面向农业与环境应用的特点,专业认知实训突出了电子技术基础和计算机网络技术的学习,通过系统仿真和实际电路的调试,让学生对基本的模拟、数字电路、计算机网络应用有个较好认知;通过物联网技术概论课程相关的实训让学生了解物联网涉及的多类技术要素,了解物联网三层体系结构及相关的感知、传输和信息处理与控制技术,在认知实训中强调以感观了解为重点,知识普及为重心,宜采用多种教学形式开展,如网上查阅、实地参观、现场交流与访谈等。
3职业技能实训
职业技能是高职学生面向社会就业之根本,也是体现现代高职教育之重心所在。高职教育的质量与特色大多体现在学生技能素质的培养上。从物联网技术层面来分析,物联网技术应用主要包括三个层面:感知技术、网络传输技术和信息智能处理与控制技术,因此,我们结合面向农业与环境领域的应用从三层结构来组织物联网专业技能实训。
3.1感知技能实训
感知技术主要是解决信息的获取,为最终的行业应用提供信息与数据。它包括多方面的信息获取技术,如各型传感器、RFID系统、定位系统、条码等十分广泛。以农业与环境行业的应用为例,主要采用的也是前面所说的四大类设备,为此要建立感知技术应用实训室,结合专业核心课程进行传感器、RFID等方面应用技能实训,让学生了解各类型传感器和RFID系统应用技能。传感器方面:如温湿度传感器、pH值传感器、CO传感器的实物及其如何使用,通过实际操作演示掌握其基本原理、性能和使用方式。RFID设备方面:如各型电子标签、天线、阅读器等。通过RFID原理实训台,让学生掌握各型电子标签的使用情况和基本工作原理,理解各频段RFID系统的适用范围,以电子标签信息识别读写实训让学生对各类技术标准有一提高认识与消化。另外,也要适当增加控制方面的实训,如智能农业方面的调节光照和控制水源和通风等。
3.2信息传输技能实训
网络传输是信息高速公路,负责把由前端感知设备获得的信息实时准确上传到云端。这部分主要分为两个方面:一是近距离无线网络传输,二是远程高速网络传输。近距离无线网络传输一般采用Zigbee、WiFi和蓝牙技术,主要用来解决如各类传感器的信息汇集和集中转发上传到远程网络上。重点是实训无线传感网(Zigbee网络)的组网与使用,让学生了解与掌握无线传感网的基本组成、相关设备与工作原理,通过如节点之间点对点的通信、无线SOC端口控制与传输来强化对无线传感网的使用。另外,结合计算机网络技术实训来强化学生对局域网、宽带广域网的应用以及网络设备配置与管理。
3.3信息处理技能实训
在物联网三层体系结构中,最后一层是信息管理与应用(简称应用层)。应用层主要是完成经网络传输层上传到云端数据的接收、过滤与存储,然后结合行业应用进行控制与管理。主要涉及专业课程有数据库应用基础、高级语言程序设计、移动应用开发等一些相关软件应用方面。基于物联网技术的应用系统离不开数据库管理和前后台应用软件的开发,针对高职学生的特点,适当强化数据库(如MSSQL)应用知识的掌握和实际应用,对数据库的基本操作与使用管理有一定程度的了解。随着移动互联技术的迅速发展,移动终端在物联网系统应用中已十分普及,目前移动开发平台主要基于IOS和Android两大系统,基于Android移动应用开发已占据主流,为此结合移动应用开发课程建设移动应用开发实训室,在学习了Java语言后,通过“教学做”来培养学生开发小型App的能力。
4系统性实训
物联网技术的显著特点是集多专业之大成,涉及专业知识面广,容易给学生产生知识混杂和难学的印象,那么如何补救这一情况是专业教学研究的一大课题,为此,基于“认知―技术技能―系统体验” 路径的理念,特别强化与设置了物联网系统综合实训环节。
4.1智能农业应用实训
物联网技术在智能农业中的应用如火如荼,“民以食为天,食以安为先”,食品安全至关重要,农产品的质量管理特别是食品溯源系统已日益成熟。将农产品种(养)植、运输、加工和流通的信息相关联,形成完整的信息追溯链来确保农产品的安全性。整个系统涉及溯源标识技术、监装技术、物流监控技术和数据采集与查询技术。溯源系统以RFID、条码技术的应用为基础,是一典型的物联网综合应用系统。这一实训系统基本涵盖了物联网应用技术专业所学的大部分专业知识,通过溯源系统的实训体验把原本分散的技术串联起来,强化了学生对物联网专业知识的理解和兴趣,特别是强化了学生对RFID技术应用的认识。实训的主要内容有网络环境的搭建、服务器安装与调试、电子标签制作与识读、数据库管理与应用、PDA安装与调试和APP应用开发等。
4.2环境监测实训
基于无线传感网的环境监测实训是以传感器与无线传感网组建与应用开发为重点的专业实训,通过此实训让学生达到对无线传感网的系统设计,设备选型,传感网组网及Zigbee协议的应用开发有一定程度深化,实训重点要让学生树立起系统性的理念。下图是物联网环境监测实训室功能总体框图。
环境监测实训系统
实训系统包含三种数传模式(WiFi、Zigbee、有线)环境监测传感器,形成一套覆盖三个层次的物联网教学平台。同时,其他内置WiFi模块的各种手持设备(笔记本电脑、手机等)也能无线接入该实验平台,成为物联网实验设备的一部分;师生教学、科研实践开发的其他感知模块,通过与标准的WiFi设备服务器连接,也能轻易接入该实验平台,完成测试、验证。这些设备的灵活配置为学生提供了从数据采集、网络传输到信息处理较完整的物联网系统应用模型。包含的实训:网络组网与无线信号测试、Zigbee协议栈应用、Zigbee网络拓扑、开发环境的搭建;IEEE 802.11协议介绍、接口程序代码开发、串口WiFi设备服务器设计、传感器数据采集与查询显示等,重点是把从信息采集、传输和信息处理联动起来,让学生充分体会到一个真实的无线传感网系统的体验,更加贴近了以后的工作岗位,增强学生就业信心。
5结论
物联网应用技术实训教学是培养高职学生技术技能型人才的核心所在。实训教学必须以良好理念为先导,紧密结合人才培养目标,构建起符合学生就业岗位需要的实训教学体系。本文以农业与环境应用为背景,从分析人才培养目出发,基于“认知―技术技能―系统体验” 路径来研究并实现物联网应用技术实训教学,以知识与技能渐进式提高构建实训教学环境,通过近两年的探索与实践,取得了较好的效果。
参考文献:
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