物联网工程的应用篇（1）

关键词：

物联网；工程机械；监控

1物联网

1998年KevinAshton第一次提出物联网这一概念，在2005年信息社会世界峰会正式确定了这一概念，并对这一概念的特征、技术、发展前景等进行了相关阐述，之后欧美各国均提出了本国发展物联网技术的规划，我国物联网技术发展起步与2009年总理提出的“感知中国”。物联网技术是以各种信息传感技术为基础，对需要监控、连接、互动的物体进行信息采集，最终形成一个巨大的网络，实现物与物、人与人、物与人之间的网络连接，极大的方便管理和控制。该技术是对互联网技术和通信网技术的外延，是将多项技术与应用结合的产物。物联网技术具有实现全面感知、信息传送、智能处理的特征。所谓全面感知就是利用各种信息传感器和识别工具对物体进行相关的信息收集；信息传送就是通过互联网和通信网络对信息进行传递和共享；智能处理就是将这些信息进行自动化的分析处理，最终实现智能化的控制和决策。

2工程机械物联网体系与技术

工程机械领域的发展受到各国的重视，因为该领域的发展水平代表着国家制造业的发展水平，尤其是物联网技术提出后对机械智能化的要求越来越高。当前物联网技术已经进行了小范围的应用，例如智能交通、智能家居等。工程机械物联网体系的构建和相关的技术如下。

2.1工程机械物联网体系

构建工程机械物联网体系分为三个层次：感知、传输、应用。感知层是工程机械物联网中网络和现实的枢纽；传输层就是对数据进行传输和交换，使信息能够进行相关的传送和共享；应用是核心，对已经收集和传输的信息进行相应的处理，最终发挥物联网的作用。工程机械物联网有自己的特点，这些特点和工程机械领域的特性有关。工程机械物联网感知层主要有压力传感器、液体传感器、RFID标签与读写设备，运动控制器、IO控制器、工业遥控器等核心驱动部件和负责机械设备定位和数据传输的移动终端，并且需要信息采集、信息融合、短距离传输等核心技术的支撑。传输层不仅包含互联网和通信网结合的长距传输网络，还有包括蓝牙、WiFi等短距传输网络，实现企业内部、企业与客户、客户与客户之间的信息传输。应用层中包含高性能的服务器和处理软件，实现海量信息的处理，为工程机械企业打造智能化的决策处理平台。

2.2工程机械物联网技术

工程机械物联网技术与工程机械物联网体系相关，也是分为三个方面，及感知层、传输层、应用层都有各自需要的技术。感知层需要的技术主要是感知识别技术，工程机械物联网需要通过感知层获取机械设备自身的状态和机械设备工作的环境的信息。要提高工程机械设备的利用率、使用寿命，并对工程机械设备进行有针对性的保养，这些都需要获取精准的工程机械设备的工作环境。工程机械使用的环境差别很大，这也就要求工程机械设备需要更为精确的传感器进行信息的采集。感知层传感器主要分为采集机械设备位移、角度、速度的运动传感器；采集能耗、运行等工作状态的检测传感器；采集机械设备工作位置、环境因素的工作环境类传感器。采用相对灵敏、全面的传感器，才能较好的利用感知设别技术将工程机械物联网所需要的信息进行收集。传输层需要即插即用的标准化通信协议，建立工程机械物联网会涉及到很多的通信网络，同样也会有较多的接入方式，缺少统一的标准化通信协议会导致这些通信网络无法进行交互工作，影响数据信息的传输。因此在传输层需有一个统一的能满足这些通信协议的标准化通信协议。工程机械设备作业时会被较为复杂的因素影响，这就需要机械设备物联网要有即插即用的快速识别和通信协议，便于在复杂条件下进行工程机械设备的准确识别。工程机械物联网在应用方面要有企业控制中心，通过该控制中心对各种工程机械进行监管、故障排除、快速服务。这种控制中心需要有两方面的职能，一种是面向企业研发的，可以通过收集和传输的各种信息对机械设备的设计进行改进，研发更多的新型设备；一种是面向客户服务的，可以建立相应的租赁、故障维修、设备分析等服务。

3物联网在工程机械领域的应用及展望

物联网在工程机械领域的应用主要是通过GPS、GPRS、互联网等技术，将工程机械的工作状态、工作位置、工作环境、运行情况等进行信息的收集，并通过智能处理系统对这些机械设备进行管控和服务、研发。物联网运用于工程机械领域可以实现对工程机械的全寿命周期智能化管控。物联网在工程机械领域的应用及展望如下：

3.1利用物联网进行工程机械远程监测

利用物联网可以对工程机械的工作运行状态进行实时监测，一旦工程机械发生故障还可以进行远程的诊断。对机械进行远程监测需要车载终端、数据传输、远程监控平台三个部分发挥作用。车载终端包括GPS、GPRS、RFID、GPRS，可以完成对机械运行的数据收集和上传。数据传输主要由互联网和GPRS组合而成，将车载终端上传的机械运行数据传送至远程监控平台，同时也可以传输远程监控平台指令。远程监控平台包含地理信息系统、设备信息系统、远程故障诊断和维护保养系统。远程监控平台通过这些信息系统完成对工程机械的运行状态查询、故障预警、故障诊断、故障日志、维修保养日志等内容。如果单纯的通过智能化的物联网系统无法将故障排除，那么远程监控平台还可以推送相关的地理信息使工程技术人员尽快达到。

3.2物联网应用于工程机械租赁

工程机械设备租赁与按揭付款在该市场较为流行，但是资金回收困难、用户骗车逃跑等问题会给承租方带来较大的损失。利用物联网技术可以对工程机械安装相关终端，一旦发生不偿还资金、骗车逃跑等问题，可以直接实现工程机械的定位、锁车等功能。物联网技术应用于机械租赁可以较好的保护承租方的利益。

3.3利用物联网技术建立手机服务平台

目前智能手机的普及率越来越高，利用物联网技术和手机软件开发等手段，开发智能手机客户端，为客户建立手机监控平台。采用这样的方式可以让客户通过手机就能够掌握其机械设备状况，同时也便于机械设备制造商联系用户进行相关服务和技术指导。

3.4大数据利用

通过物联网技术可以搜集大量工程机械相关信息数据，这些基础数据有较大的利用价值。企业通过对这些数据的分析和挖掘有助于找出工程机械的不足加以改进，进而提高工程机械的品质；同时根据机械设备的使用状况制定相应的制造和销售计划，更好的贴合市场；最后可以根据机械设备位置分析，在机械设备集中的区域有针对的设立服务网点。

4结束语

我国的物联网技术和工程机械智能化的起步均较晚，物联网技术在工程机械领域的运用还较少。物联网技术在我国工程机械领域具有非常广阔的应用前景。远程监控、检测和诊断是工程机械走向全面服务型制造的重要一步。

参考文献：

[1]孙其博,刘杰,黎羴,等.物联网:概念、架构与关键技术研究综述[J].北京邮电大学学报,2014,33(3):2-9．

物联网工程的应用篇（2）

一、物联网技术概况

物联网是新一代信息技术的重要组成部分，物联网通过智能感知、识别技术与普适计算等通信感知技术，广泛应用于网络的融合中，也因此被称为继计算机、互联网之后世界信息产业发展的第三次浪潮。物联网依托三项关键技术即传感器技术、RFID标签、嵌入式系统技术实现大数据云计算。物联网应用于现代化城市照明工程领域的实现方法是依托传感器技术，射频标签技术及嵌入式系统技术实现对路灯的智能管理。

二、物联网照明控制系统的组成

物联网单灯控制技术实现对路灯照明的智能控制，精细控制。该控制系统需要四部分组成：前端传感器、每盏灯杆内的单灯执行终端、各箱变内分布的智能控制器及监控中心的物联网单灯监控软件系统。

（一）前端传感器

道路现场设置天气传感器采集天气数据，设置车辆检测器采集车流量数据，通过照度检测器采集照度数据，通过经纬度检测器监测当地经纬度数据，可将数据上传至前置服务器和数据中心。

（二）单灯执行终端

位于每座灯杆接线室内，由CPU 主板、通讯接口板和信息采集部件等部分组成，执行每座路灯的开停、调光及电气参数的监测。

（三）智能控制器

包含控制芯片、通讯接口板、功率变换控制器等部件，通过电力载波技术、ZigBee无线通信技术、 470/868无线通讯技术实现对全网每一个路灯的开停控制调光控制运行状况监测，智能控制器是物联网智能照明系统的底层设备，也是关键的网关类设备，它主要功能是实现路灯节点的自动组网，接收并存储来自远程计算机系统的照明控制与管理策略，并按策略对所有组网的路灯进行开灯、关灯、调光、电能采集、故障上报等。

（四）物联网单灯监控软件系统

包含计算机系统、无线数传电台和辅助设备等，监控中心与智能控制器之间采用无线通讯的方式连接， 而执行终端与路灯前端控制器之间可以采用有线通讯或扩频电力载波通讯方式连接。运营管理部门可根据实际情况制定路灯控制策略，可综合前端传感器采集的数据，如车流量信息、天气信息、照度信息制定最优化的路灯控制策略，并通过大数据及云计算技术科学分析不同日期不同时间段的交通状况，对所有路段的路灯进行针对性的控制。

智能控制器通过电力载波技术、ZigBee无线通信技术、 470/868无线通讯技术实现对每座路灯的检测及控制。借助强大GPRS/CDMA移动通讯网络，监控中心可根据将车流量、自然光照度等信息，可自动或手动向单灯控制器发送询问或控制指令，完成对任一区域、任一线路、任一灯位的监测和控制，可对每一个终端实现远程控制、远程调光、远程监视、远程实时动态管理四大方面的功能。

物联网智能照明系统可实现自定义各种控制、管理、维护照明策略，以实现节能效益最大化，控制等级安全化，维护工作简单化等动作目标，即可根据天气、车流量、时序、现场环境等数据实现单灯控制、物理回路控制、虚拟回路控制，无极调光，灯故障诊断，灯具寿命管理，节能管理，实现照明管理和节能控制的精细化智能化网络化。

三、物联网智能照明控制技术优势

物联网智能照明控制技术优势体现在三个方面：

（一）采用物联网技术，把每一盏灯纳入监控和管理平台实现全局监管，形成最佳运营维护模式;

（二）通过智能决策，实现基于单灯控制的自动控制、自动节能，使管理精细化、节能数字化，并实现故障预警，实现可视化的定位维护;

（三）通过远程管理和移动管理降低路灯设施的维护难度和成本，达到高效节能的效果，实现“四遥”管理，即：

（1）遥测

在每条照明配出回路上设置电力仪表， 采集相电压、线电压、电流、功率因数等运行参数， 各回路电力仪表通过串口通讯方式与本地PLC 连接， 将各回路运行参数传送至本地PLC。在每个箱式变电站内设置HMI （人机界面） 用以显示本地各照明回路的状态、运行参数及更改本地PLC 的程序和有关照明控制的参数， 从而实现本地控制。在自动运行方式下，由PLC 根据预先设定的照明控制程序控制本箱式变电站内各照明配出回路的合、断。

（2）遥信

通过控制网络可将箱式变电站各照明配出回路开关状态， 电路过电压、过电流故障信息， 通讯网络故障信息发送至园区路灯监控室。

（3）遥视

部分路段设监控摄像头，值班人员在监控室内通过监视器可以了解园区功能性路灯的照明情况， 景观灯具的亮灯效果， 同时可以第一时间发现故障或损坏的灯具， 及时检修，保证道路照明的正常运行。

（4）遥调

在监控室， 值班人员可根据对各路段不同时段车流量和园区整体道路情况的分析， 随时调整各箱式变电站内设备的节电运行参数。

物联网智能控制器引入天文钟控制器及光照度控制器信号，采用光控时控及手控相结合的控制方式，时控根据室外日光照度并通过智能经纬时控仪，根据坐在地区经纬度或不同季节，设定开关灯时间，后半夜时，关闭非机动车道灯具，同时间隔关闭不超过半数的机动车道侧灯具，路灯进入节能运行状态。科学安排时段分时段控制开关灯、调光等任务，实现按需照明，最大限度节省电能。

四、物联网单灯控制技术实现的效益

（一）经济效益：采用本系统后能确保节能率不低于30%，既节约能耗有不影响灯具的正常寿命，节电又省钱。

（二）社会效益：改善城市现代化形象，保证道路交通安全等级，增强城市治安管理的外部环境，是大数据时代市政设施的发展方向。

（三）管理效益：提高了整个城市的路灯管理水平，是工作人员从繁复的巡检工作中解放出来，降低了工作强度和经营管理成本。

（四）环保效益：对城市电网无高频干扰，对市区环境无电磁波污染，符合当今社会环保的发展趋势。

五、结论

物联网单灯控制技术实现了从“面”控制到“点”控制的转变，符合国际上路灯照明节能的最新技术发展趋势，使市政道路照明、城市亮化实现智能管理和节能并举，达到长效管理和节能增效的目的。鉴于当前智慧城市建设日臻成熟，城市建设者及设计人员把握当前道路照明的发展趋势，勇于采用新技术，使我国城市建设水平更上一层楼。

参考文献：

物联网工程的应用篇（3）

中图分类号： S969.1文献标识码：A 文章编号：

一．前言

近年来，随着经济的高速发展和人们生活水平的提高，建筑业的进步日新月异。建筑工程项目的投资规模不断扩大，设计结构的复杂性日益提高，各种科学技术大量应用在建筑建设之中，这就对土木工程的科技智能化水平提出了很高的要求。数字化、集成化、可视化与智能化逐渐成为未来土木工程发展的方向和趋势。物联技术具备极强的综合性，在国防建设、医疗科学、建筑工程、艺术设计等众多领域都具有突出的作用，被广泛应用。将物联技术应用于土木工程对于土木学科和整个建筑业的发展都具有重要意义。

二． 物联网概述

物联网 ，泛指物物相联之网，目前一般认可的定义是： 通过射频识别标签、二维码标签、红外感应器、全球定位系统等各类传感器、敏感器技术和设备，按约定的协议，将物品与网络连接起来进行信息交换和通信，达到智能识别、定位、监控和管理的网络。

物联网的概念物联网是在互联网概念的基础上 ,将其用户端延伸和扩展到物品, 是物品与物品之间进行信息交换和通信的一种网络概念,

(一 )物与物之间的信息。

(二) 普适网络

(三)基于云计算的智能处理物联网可以广泛用于交通控制、取暖控制 、食品管理、生产进程管理等生产、生活的方方面面, "

目前，物联网在许多行业都有应用，物联网将是信息产业的第三次浪潮。2010年，提出了将物联网升格为国家战略级产业的建议。现在很多地方政府都将物联网作为产业发展重点。物联网概念的引入物联网，指的是将各种信息传感设备， 把全球定位系统、 激光扫描器等装置与互联网结合起来而形成的一个巨大的网络， 其目的是让所有的物品都与网络连接在一起， 使系统可以自动、 实时地对物体进行识别、 定位、 追踪、 监控并触发相应的事件。物联网技术的基础是RFID技术， 通过带有多种传感器的RFID电子标签， 组成一个巨大的传感网， 实现全球物品信息的实时共享。随着科技的不断进步和信息化程度的不断加强， 物联网有着十分广阔的发展空间，对实现智能化生产、交通和家庭起居具有重大的现实意义。

三．物联网技术在土木工程施工中的应用及实例分析

1.物联网技术在土木工程施工中的应用

（一）有利于实现施工作业的系统管理。土木工程的产品是固定的， 而生产活动是流动的， 这就构成了建筑施工中空间布置与时间排列的主要矛盾。

（二）有利于提高施工质量。土建施工规模大、 工期长， 整体施工质量很难得到保证， 一旦出现失误， 就会造成重大的经济损失。运用物联网技术能够把各种机械、 材料、 建筑体通过传感网和局域网进行系统处理和控制， 同步监控土建施工的各个分项工程， 严格保证了施工质量。物联网技术在土木工程中的应用中,对土建施工质量的意义主要体现在以下几个方面：

（1） 精确定位。定位和放线工作是进行施工的首要步骤， 其精确程度直接决定了施工质量能否达标。

（2） 保证材料质量。材料 （包括原材料、 成品、 半成品、 构配件） 质量是整个工程质量的保证， 只有材料质量达标， 工程质量才能符合标准。

（3） 环境控制。影响工程质量的环境因素主要有温度、 湿度、 水文、 气象和地质等， 各种环境因素会对工程质量产生复杂多变的影响。

（4） 对受损构件进行修复补救。在施工时将RFID标签安装到构件上， 可以对各个构件的内部应力、 变形、 裂缝等变化实时监控。一旦发生异常， 可及时进行修复和补救， 最大限度地保证施工质量。

（三）有利于保证施工安全。改革开放以来， 随着建筑业的高速发展， 施工事故也频繁发生,无情地夺去了无数建设者的生命， 也给国家和企业造成了重大的经济损失， 对土木工程类的可持续发展和社会稳定构成了不小的压力， 造成了不良的影响。安全问题贯穿于工程建设的整个过程， 影响施工安全的因素错综复杂， 管理的不规范和技术的不成熟等问题都有可能导致施工安全问题。

物联网技术在土木工程中的应用, 可以减少事故的产生，建筑业作为高风险行业之一， 施工现场安全事故的发生对社会经济、 人民生活和周边自然环境都会产生负面影响。一般来讲， 施工现场可以看作由人、 机械设备、 材料和半成品等资源组成的， 在有一定组织的空间范围内， 进行动态作业过程的场地。由于现场存在一定的无序的、 条件复杂的动态环境， 往往导致这些资源无法妥善管理， 就容易发生安全事故。这就需要我们进行现场各种资源的合理安排和协调， 监控各种危险源， 来降低这类事故的发生,保证施工安全：

（1） 生产管理系统化。即通过射频识别技术对人员和车辆的出入进行控制， 保证人员和车辆出入的安全。通过对人员和机械的网络管理， 使之各就其位、 各尽其用， 防止安全事故的发生。

（2） 安防监控与自动报警。无线传感网络中节点内置的不同传感器， 能够对当前状态进行识别， 并把非电量信号转变成电信号， 向外传递。

（3） 设备监控。即把感应器嵌入到塔吊、 电梯、 脚手架等机械设备中， 通过对其内部应力、 振动频率、 温度、 变形等参量变化的测量和传导， 从而对设备进行实时监控， 以保证操作人员以及其他相关人员的安全。

（四）具有可观的经济效益。当前， 建筑市场十分火热， 越来越多的企业投入到施工建设行业当中。提高企业的经济效益不仅意味着盈利的增加和企业竞争力的提高， 也有利于国民经济和社会的发展。物联网技术在建筑行业的应用， 必将大大提高生产效率， 进而提高企业的经济效益。物联网技术在土建业的应用， 必将大大提高生产效率， 进而提高企业的经济效益。

（1） 材料成本的降低。材料成本在工程预算中占有很大的比重。

（2） 提高效率， 节约时间。物联网技术可以实现对人和机械的系统化管理， 使得施工过程井井有条， 有效地缩短了工期。

（3） 及时补救和维护。基于物联网的监控技术， 可以从源头上发现建筑构件的错误和缺陷并及时补救， 从而避免造成更大的经济损失。

2. 物联网技术在土木建筑中应用的几个实例分析

(一) 物联网技术在建筑原材料供应当中的应用

物联网技术应用于混凝土车管理，实时监控混凝土车所处位置，运行速度， 以及所载混凝土的重量、 湿度、 温度等， 是物联网技术在建筑原材料供应链中的初步应用。2010 年， 杭州市安监部门率先研究开发了一套混凝土搅拌车超载超速监控管理系统， 将混凝土管理站、 混凝土管理协会、 工程运输企业与交警之间的信息联网， 这一系统主要目标是控制混凝土车超载， 超速等， 避免发生安全事故。调查显示， 这套系统有效控制了混凝土搅拌车交通事故起数和死亡人数。物联网技术在建筑原材料供应链中还有非常广阔的应用前景。

(二) 物联网在宁波港集装箱海铁联运建设中的应用

近日，国家发改委、财政部等部门联合发文，宁波港集装箱海铁联运物联网应用示范工程被列为国家物联网重大应用示范工程。这一政策以及由此带来的扶持措施将有效推动宁波港集装箱海铁联运发展。

四．结束语

土木工程建设是一个综合的大工程,且对安全性要求高,因为这联系着人们的生命财产安全,因而施工技术至关重要。 在土木工程施工过程中,还存在一定的问题,如理论研究不能适应工程建设的需要,缺少验收标准和规范,管理体制问题等。 要想解决这些问题,其中一个办法就是发展物联网技术。2010年9月20日，中共宁波市委召开工作会议，作出了建设智慧城市的战略决策。宁波成为国内第一个系统开展智慧城市建设的城市。可以预计，建设智慧城市，物联网技术的发展和创新,及在土木工程领域应用势必将有长足发展。

物联网工程的应用篇（4）

近年来在互联网快速发展下，有效的带动了物联网技术的发展，将物联网技术在信息工程安全监理中进行应用，其通过构建一个有效的信息工程安全监理架构，及时发现信息工程中存在的安全隐患，确保信息工程的顺利进行。在物联网技术应用过程中还存在着安全问题，因此将其在信息工程安全监理中进行应用时，还需要解决这些问题，从而有效的保证信息的安全性。

1物联网技术在信息工程安全监理的应用

1.1物联网技术的实际应用

在信息工程安全监理系统中，物联网发挥着非常重要的作用，其作为系统的核心所在，主要是依托于网络平台，利用统一的物品编码手段、射频识别处理技术和无线通信手段等，可以对广阔范畴内的各类单件产品进行追溯和跟踪。将其在信息工程安全监理中进行应用时，主要是通过对各处应用设施器具设置EPC标志，并采用无线射频手段，实现对工程各个阶段的信息在网络系统中进行传输，监理人员依据EPC标签即能够获取到产品各阶段包含的信息，从而对生产流程中的不安全因素进行判断。即这其中通过利用射频识别技术来全面采集有用的信息数据，并对其进行分析和汇总，运用移动计算手段来数据库系统来实现对信息工程安全进行监管。近年来物联网技术在多个领域进行广泛应用，但在具体应有过程中安全性一直是人们关注的重点。在传统的安全监理系统中由于物联网的某些系统无法直接引入相关信息，因此信息加密方法得以产生。在具体提升信息安全监理过程中，设置密钥管理时要做好节点设备和规划工作，实现对无线感知网络系统的综合应用，构建密钥箱，形成密钥环，应用专用的密钥来解锁每一个节点，从而更好的体现出信息和安全性。

1.2数据融合

数据融合作为物联网系统中一个重要的科学模式，而且在实际应用过程中具有较强的感知及交互能力。当节点受到破坏时，则会造成融合节点无法对正常信息及恶意数据进行分辨，因此在物联网数据融合过程中需要对信息安全应用问题进行分析，并制定具体的融合管理办法，加强对数据信息的验证，这样即使节点受到破坏，用户也能够分辨出正常信息和恶意信息。同时还要进一步对物联网信息存储机制进行完善，这样就可以通过可信定位，从而使节点能够获取到正确的位置信息，提高物联网感知信息的安全水平，全面提升信息工程安全监理质量。

1.3路由定位协议设置

由于在节点位置存在许多具有较强隐私性的信息，因此需要有效的提升其安全性能，因此在物联网系统中需要应用到科学的安全机制，实现对信息的全面监测和保护，并对重要的信息和数据进行及时处理和分析。这就需要在实际工作中要应用到路由定位协议，从而使节点能够准确对信息的真实位置进行确定，并降低由此而产生的不利影响。而且通过设置路由定位协议，能够使信息交互和感知更具高效性，全面提升信息工程的可靠性，并构筑出一个稳定的系统环境，进一步促进系统的完善。

2物联网技术在信息工程安全监理中应用的技术问题

2.1信息加密技术

在信息工程安全监理物联网系统中，由于网络和节点数量有限，如果单纯的采用普通的安全监理方法则会存在数据无法引入物联网系统的现象，因此在实际处理中，通常会采用信息加密、安全路由协议、数据融合和管理存取等手段，进一步优化信息工程安全监理物联网技术水平。在具体应用信息加密技术过程中，要对密匙进行有效保管，并对全局方案进行预制，并设计多元化的密匙管理措施。通常情况下会采用预分布工作方案，密匙箱在脱机的环境下生成，而且各个节点随机分配到密匙环。通过合理规划，使每一个节点都与相应的密匙对应，从而形成的一个安全通道。另外，还需要将安全路由协议设置在无线感知网络及物联网系统中，这样当网络攻击并设置了恶意节点，可以利用冗余路由网络协议的方式来应对恶意节点攻击，以此来全面提升物联网系统的安全性和可靠性。

2.2数据融合技术

数据融合技术是物联网系统感知信息和交互信息的一种科学模式，如果有节点受到病毒的俘获，便会生成一些节点令到系统不能够正确的辨别信息是正常的还是带有恶意攻击性的，特别是对融合节点的攻击性更大，它不但会对下游节点数据产生破坏性，还会对传输到汇聚节点的数据信息产生不良的影响作用。因此，在信息工程安全监理物联网技术应用过程中，需要有效的对数据融合技术进行掌握，在数据融合过程中要对信息的安全应用情况进行全面衡量，并采用随机抽样并对相互之间的信息进行验证处理，从而有效的提升用户在节点上的捕获水平，对萍聚在节点信息的可靠性和安全性进行辨别。

2.3采用定位协议技术做好信息储存管理

如果一些节点内出现了隐私内容的暴露，监测目标的可靠安全性将会受到不良的影响，所以在设计构造物联网系统的时候要采用合理保护机制，做好信息储存管理、优化全面管控的处理。一般采用的是具体的定位协议技术，保证信息节点能够精准的获取到实际的位置信息，避免由于定位不准确而产生的不良影响，从而确保物联网系统交互能力和感知数据信息的整体安全性，促使系统环境的全面优化。因此，必须充分考虑物联网融合过程中的信息安全，要求融合节点须具有分辨数据有效性的机制和措施。

结束语

在信息工程安全监理工作中，物联网技术的应用可以有效的提高安全监理工作的效率，实现以信息工程具体实施进程的全面掌握，实时对整体工程质量进行监测，及时发现信息工程实施过程中存在的安全隐患，从而为信息工程的顺利开展奠定良好的基础。因此在实际物联网技术应用过程中，需要针对其具体应用进行分析，并对信息工程安全监理中物联网技术的安全问题进行深入分析，以便于能够制定出科学、高效的应对策略，全面提高信息工程安全监理的质量，确保物联网系统具有较好的可靠性和安全性。

参考文献

[1]朱东华.技术监测在技术创新项目管理中的应用研究[J].科学与科学技术管理，2010（3）：45.

物联网工程的应用篇（5）

张启亮：这首先和我国整个工程机械行业的发展情况密切相关。当前，我国的工程机械虽然产量位居世界第一，但是技术水平只能排到第三。我们需要通过信息化的手段和先进的物联网技术来加速产品的升级转型，进一步提高整个行业的技术水平。

而徐工作为行业内的龙头企业，在促进行业技术提升的过程中应做出表率，同时，技术水品的提升对徐工本身而言也是最重要的任务之一。

为此，徐工在制定的“十二五”规划甚至“十三五”规划中，一直明确提出要做创新型企业，在“智”中制造产品。物联网技术的应用无疑是当前最好的方法之一。

因此，集团董事长王民明确提出，要用物联网技术实现产品的自动化管理，引领工程机械行业的新潮流，大幅提高徐工的服务水平。

谈起徐工的物联网发展过程，并非从2010年同中国移动的合作才开始，而是始于上世纪90年代，徐工集团开始智能化工程机械研究。不过那时还没有物联网的概念，我们称之为“智能化机器”。

2005年，我们和国内的大学合作开发了工程机械定位监控技术，2008年，我们开始研究和测试一种专业的芯片，我称之为“黑匣子”。产品上所有的控制系统都和“黑匣子”相连接，“黑匣子”可以定位机器、自我检查当前机械工作状况，例如温度、转速、油表等，并且能和外部的物流网络，比如售后服务车、配件中心进行连接。

2010年3月，集团董事长提出要大力发展物联网技术，发展核心竞争力。同年5月，徐工集团又与中国移动江苏公司成立了国内首家工程机械物联网研发中心。与中国移动的合作解决了广域网信息传输的问题。前期，双方在企业数据外包、工程机械数据远程采集、集团客户服务系统等领域实现合作。借此契机，徐工开始大面积应用“黑匣子”芯片技术。

目前，徐工已在随车起重机、挖掘机、旋挖钻机三大类产品上应用“黑匣子”芯片，数量大约有2万余辆，应用规模目前在国内算挺大。

记者：从目前应用“黑匣子”物联网技术的情况来看，该技术为徐工集团哪些方面带来了改善?又为客户带来了哪些好处?

张启亮：物联网技术的投入使用，对企业售后服务的完善有很大帮助。以往的模式通常是：企业将产品出售给客户，客户在使用过程中发现问题后反馈给企业，企业给予解决。物联网的引入，完全改变了这种被动的服务模式，将被动服务转为主动服务。

应用“黑匣子”后，徐工的技术人员只需坐在办公室里便可实时监控到我们售出的每台机械的运作状况、健康状况等，在设备发生故障之前，便能进行事先监控，甚至能很清楚地知道是哪个零部件发生了损坏，并且可以在第一时间以短信通知用户，最终提高了用户满意度。售后维修时，该技术也带来了很大的便利。比如，在某些参数设定的技术问题上，不再需要企业派出专门的技术人员亲临现场进行维修指导，只要在相连接的电脑上进行操作，就可以轻松解决，节省了售后维修的成本。

同时，物联网技术的应用也为公司及时收回用户贷款带来很大便利。工程机械产品价格高，所以很多用户是通过贷款购买或者融资租赁，一段时间后，用户需要再次支付款项。因为用户分布在全国各地，以前没有任何有效的手段进行管理，付款总是拖拖拉拉。现在，如果用户没有正常付款，可以通过系统，在保证车辆使用安全的情况下，锁定车辆，用户付款以后，发送指令，车辆才能正常启动。

另一方面，我们还能为客户提供更多的价值。首先，应用该技术后，能够更好地整合机械资源，比如我们知道在哪些地方有大型工程需要工程机械车辆后，通过监控可以查找到离该工程地点较近的机械的位置，通知客户，为其提供商机。

其次，帮助客户监控设备，保护资产。购买工程机械的人通常都是雇人操作，有时雇员素质不高，可能出现一些偷油或者干私活的情况。有了物联网后，我们可以随时帮助客户进行监控。举一个不久前发生的例子，去年5月，从监控中心我们看到办事处有一台车凌晨12点时在从兰州往西安方向行驶，感觉怪异，便打电话询问，发现车辆被盗。于是我们立即报警，告诉公安局被盗车辆的行驶路线，小偷刚下车就被抓住了。

其三，该技术的应用几乎没有给客户带来任何附加成本。徐工在产品上安装“黑匣子”芯片，提供定位、监控、远程操作等功能几乎都是免费的。即使再增加其他功能，我们也只会象征性收取服务费。

目前来看，90％以上的客户都会选择安装了“黑匣子”芯片、联入物联网的机械，而且客户的普遍反映都不错。

记者：“黑匣子”芯片与RFID芯片有何区别?该技术有什么特点?从技术角度看，您觉得该技术的应用还需要克服哪些问题?

张启亮：“黑匣子”芯片可以说是RFID的一种变形，该芯片主要是在各种控制系统的基础上进行研发的。因为目前大部分的工程机械都是通过控制系统来启动的，原来的控制技术是分散的，现在我们通过“黑匣子”把各个部分的控制系统连接在一起。

与其它物联网技术相比，该芯片的特点在于传感技术更严格。一般来说，工程机械对于传感技术的要求都十分严格，比如压力传感、重力传感、温度传感等已不是传统的传感类型，传感的种类、数量、安装的部位包括如何诊断故障等问题，都需要特别研发。

其次，故障预警、诊断等技术难度更大。当工程机械的物联网上显示出某种异常信号，我们并不能直接判断原因，必须引入更多先进的技术，比如可测量信号的处理、专家系统的故障诊断系统等，甚至结合人力经验研究判断，才能最终确定故障原因。

目前，该技术应用中有一个难点，就是定位功能的准确度需要提高。这缘于我国的地图更新速度不快，有些地方已经有道路了，但是地图可能显示不出具置。

记者：据您了解。目前国内工程机械行业的物联网技术应用情况如何?未来徐工集团在物联网技术的应用方面还将有哪些新的探索?

张启亮：据我了解，目前行业内有很多企业都在做类似徐工“黑匣子”的芯片，但大多数还处于研发阶段，徐工不但是已经进入到应用阶段的极少数企业之一，还是国内现阶段应用规模最大、效果最好的企业之一。从某种程度上说，我们真正把企业定位、产品转型、应收款、服务车、配件等联系到了一起。

接下来我们要做的是加大推广力度和“黑匣子”的覆盖面，争取尽快在所有产品上都应用“黑匣子”。其次，我们要进一步改善移动通信技术，特别是3G技术，以保障信息传输的稳定和安全。

物联网工程的应用篇（6）

中图分类号：G420 文献标识码：A 文章编号：1672-3791（2017）04（c）-0120-02

随着中国高等院校分层次办学的普遍推广和深入，笔者所在院校作为应用技术型本科高校，对于课程的改革和研究更具有目的性。相比较其他专业，物联网工程专业所体现的应用性和实践性以及创新性要求更高，融合的学科知识更为庞杂，对于学生动手解决问题的能力要求也更高，因此实验课显得尤为重要。尤其是随着该校向应用型转型的发展及教学改革的进行，实践实训环节受到越来越多的重视。但应用型本科院校由于教学模式落后、师资力量薄弱以及实验课重视程度不够[1]，学生的实验过程多是按照实验步骤进行简单重复，得出实验结果，而对实验的相关理论和具体应用，不能进行认真深入的思考与创新。因此需要探索新的方式实验课能够有助于开发学生的实践创新能力。笔者尝试结合该校应用型本科特点，针对物联网工程专业《短距离无线通信技术》课程，研究“对分课堂”在实验课程教学组织中的运用。

1 “对分课堂”简介

2015年上海复旦大学张学新教授来到笔者院校介绍讲授对分课堂教学法，笔者第一次了解对分课堂。对分课堂强调教师讲授在先，学生学习在后的先教后学模式，不主张预习。类似讨论式课堂，对分课堂强调生生、师生互动，鼓励自主性学习。“对分课堂”的关键创新在于把讲授和讨论时间错开，让学生在课后有一周时间自主安排学习，进行个性化的内化吸收。在考核方法上强调过程性评价，并关注不同的学习需求，让学生能够根据其个人的学习目标确定对课程的投入。“对分课堂”把教学分为讲授（ Presentation）、内化吸收（Assimilation）和讨论（Discussion），以时间过程分成3个阶段，所以也可简称为PAD课堂[2]。

2 “对分课堂”在实验课教学中的应用及反馈

物联网工程专业的实验教学核心目标是培养具备通信技术、网络技术、传感技术等信息领域宽广的专业知识的高级工程技术人才[3]。2016―2017学年第一学期笔者在该校信息工程学院物联网工程专业2014级本科生《短距离无线通信技术》实验课课程中，实施“对分课堂”教学模式改革，主要进行了理论讲解和实验的调整、作业项目式的驱动，对分课堂考核机制改革，具体情况如下。

2.1 课程目标

加深学生对《短距离无线通信技术》课程基本概念、功能特性、应用实践的掌握； 结合“单片机”和“传感器技术”课程，培养学生的实践能力及综合应用能力，为走向工作岗位打下良好基础。

2.2 课程及课堂整体安排

该班共有45人，分22人、23人两次进行实验，实验室共有12个实验箱，可以保证两人一个工作台，每周上课一次，连续两节，每节50 min，其中两个工作台为一小组。总共上课15周，第一周介绍“对分课堂”模式，分组确定组长并对该课程进行介绍，介绍试验箱的基本使用方法和注意事项，讲解第一个实验的实验目的、实验内容和实验原理，要求学生课后温习并要求熟悉CC2530模块的基本说明和应用、温湿度传感器的基本概念和应用，以及相关电路连接，作业为查找资料并设计电路连接图和程序，实现温湿度数据的传输和对于另一个节点LED灯的控制。第二周第一节分组开始讨论和实验； 第二节课，先讲评作业，然后以组为单位考察提问作业情况和实验情况，最后20 min讲解第二个实验的目的内容和原理，以及实验的重点、难点，并布置该实验的相关设计性作业。第三至第十五周与第二周基本相似。

2.3 作业设计

要求提交查找所有资料的名录，同时检查收集的相关纸质打印文档资料，提交在该实验基础上自己设计的相关程序或者实物和对分记录表，包括“已掌握、一起做、不清楚”。“已掌握”要求写出此次实验中掌握最好的内容，至少1条；“一起做”列出小组自己完成的环节和查找的资料，以及由同伴完成的任务和环节，至少两个；“不清楚”列出自己不懂，同时经过小组讨论有分歧的或者存在困惑的问题，求助其他小组和老师，至少1个。

2.4 讨论设计

结合一周时间查找的资料，讨论实验的设计要求、程序编写以及电路设计和网络构建，掌握重难点；附加讨论该实验相关的具体模块、价格和实际应用。教师要确保讨论小组成员分配合理，保证能够热烈的交流和正常的团队合作；另一方面要引导小组围绕作业和课程内容来讨论，避免聊天、偏题和无话可说的的无效讨论[4]。

3 分课堂应用于物联网工程实验课的几点思考

笔者通过本学期将对分课堂教学模式应用在实验教学中，结合整个课程设计以及学生反馈的情况，切身感受到其在实验课教学中的优越性以及不足，并提出几点改进的方法。

3.1 对分课堂于实验课的优势

首先，有助于培养学生的主动性思维。传统的实验方式，“对分课堂”让学生改变以往被动实验过程，对学习内容充分复习，主动查找资料，然后合作讨论，提出自己观点，有助于学生深入理解基本概念和实际应用间的联系。虽然该学期只是在“短距离无线通信技术”实验课应用，但是加入了设计性实验课题，其过程是一个融合了“单片机、传感器与传感网”等多门课程的过程，需要学生在合作中综合性地运用所学知识，查找大量实际应用资料和说明文档，创新性地设计实验。

其次，有助于学生培养观点表达和团队合作能力。语言表达能力尤其对于工科学生来说，一直是一个普遍认为的短板，通过对分课堂的讨论和答辩环节，极好的提供了一个学生表达自己，说服对方的机会，同时因为是小组讨论，这又锻炼了学生的团队合作能力，有利于学生更加适应未来毕业后的工作模式。

最后，对分课堂模式有利于教学相长。以往实验课教师先将实验指导讲义讲解以便，再操作演示、学生再独立操作，长期以来，教师和学生都被实验指导书或者讲义束缚。而对分课堂上，教师需要根据实验过程布置设计性作业，学生自主学习过程中，学生也会提出一些创新型的观点和想法，这就需要教师拓宽实验教学的思维；这些开拓性思维又反过来对学生的学习实践过程进行了指导，真正实现了教学相长。

3.2 对分课堂的不足和改进

笔者通过对分课堂在实验课的教学过程中，除了体会到其特有的优势以为，结合本校学生特点和专业特点，也发现一些不足。

首先，部分同学基础知识和基本应用掌握较差，е碌耐哦庸低ㄊ焙虿簧品⒀裕沟通不畅，即使有想法因为无法沟通实现，产生畏难心理，甚至放弃；其次，部分动手实践能力和基础知识比较牢靠的学生，发言积极，学习主动性高涨，使得个别小组只是这几个同学“一言堂”，独占观点确立和发言权。

因此针对这几点不足，笔者在实践过程采取了一些改进方案，起到一定效果。对分课堂的实施需要对班级的学生的学习情况和性格特征进行了解，在分组的时候，与班干和学生代表进行商讨，尽量按照基础水平分组，以主动带被动，分组合理。其次，在发言和提问过程有意选择不善于表达的或者不积极的学生，再有同组其他同学补充回答，有意锻炼这部分学生的积极性和语言表达能力；布置既可以提高学生知识掌握同时也感兴趣作业，实验课程要增加创新设计性实验课题，通过鼓励夸奖提高学生的学习积极性。改进考察考核方案，改变以往的简单的以考勤和实验报告作为成绩支撑的主要来源。在“对分课堂”中，采用多元化的考核方法，以个人表现分数+作业分数+考勤+考试的方式构成考核成绩。通过个人表现成绩鼓励学生积极发言、积极准备实验课题；作业分数促使学生在自主学习的一周时间里，能够积极主动地查询资料、努力学习、完成作业。可以看到，这样的评估方法反映了学生平时学习过程的投入和学习的质量，强调过程性评价，对“对分课堂”取得良好效果十分关键。

4 结语

物联网工程专业的实验课程是典型理工科课程，特别是笔者所在院校立足于应用技术型本科院校，因此培养学生在掌握基本理论知识的同时，使其具有更好的实践能力、创新能力和创新思维设计开发能力就是物联网专业的培养目标。而“对分课堂”教学法更适合对思维能力和探索精神的培养，其互动式的理念和小组学习的实施办法以及多元化的考核评价机制能够很好地激发学生的学习兴趣和动力，特别是动手实践能力培养方面收到了良好效果。

参考文献

[1] 任倩倩，郭亚红.物联网工程专业项目驱动实验教学改革探索[J].黑龙江教育：高教研究与评估，2013（2）：19-20.

物联网工程的应用篇（7）

1 物联网技术的概述

物联网技术是新一代的信息技术，是在互联网基础上的延伸和扩展，其用户端延伸和扩展到了物与物之间的信息交换和通信。物联网被称为继计算机、互联网之后世界信息产业发展的第三次浪潮。截至2010年，发改委、工信部等部委正在会同有关部门，在新一代信息技术方面开展研究，以形成支持新一代信息技术的一些新政策措施，从而推动我国经济的发展。本论文依托温州市瓯飞工程专供料场施工1标项目，分析了物联网技术在矿山施工管理过程中的作用。

2 物联网技术在数字矿山中应用的必要性

露天矿山开采施工具有环境恶劣、安全隐患多、通信联络困难等特点，这对数字化矿山的建设提出了较高的要求。数字化矿山的建设不仅能够保证矿山开采施工安全，也能够提高矿山生产效率，同时提高了管理效率与管理水平。

温州市瓯飞工程专供料场施工1标项目的环境以及安全隐患分析。在当地海区属正规半日潮地区，一昼夜分两高潮和两低潮，装船赶潮施工（涨潮时满船离码头，空船进入码头），施工时间随潮汐变化。矿山开采范围1.04平方公里，开采作业面多，开采平台至山岗背码头运输道路已经形成环路，坡陡运距长，需横穿乡村道路。料场山岗背现有码头数量30个且两两相连，地磅称重系统4套。下游收料标段数量多达9个，运料平板船59条。种种因素导致矿山开采现场施工管理及计量工作繁重、难度较大，无法对各施工平台进行24小时监管，投入的施工管理人员数量及成本相应增加。因此，在温州市瓯飞工程专供料场施工1标项目提高物联网应用水平，是实现生产管理的现代化、信息化的迫切需求。2012年11月，温州市瓯飞料场引入了以物联网技术为支撑的综合管理系统项目，经过近两年的项目实施，于2014年10月完成了料场矿场工程数字化综合管理系统的建设。

3 物联网技术在数字矿山中的具体应用分析

结合温州市瓯飞工程专供料场施工1标项目，矿场工程数字化综合管理系统综合采用了工业光纤环网技术、工业光纤通讯技术、zigbee无线识别技术、微功率通信技术、WIFI无线网络技术、IP视频监控技术、GIS技术、GPS定位技术及网络编程技术。实现了对矿山开采施工、车辆运输以及船舶运输的24小时监控，同时对过磅车辆能够进行自动计量，并生成各类报表。为给内网和外网的多用户网络并发访问提供服务，系统配置了一台流媒体服务器。

3.1视频监控系统。矿山开采受条件限制，一般在生产环节中无法及时发现异常情况并采取有效的措施，因而导致生产指挥滞后资源利用率下降、严重时甚至引发重大事故的问题。建立实时监控系统，采用IP视频监控技术、WIFI（一种局域网内的无线传输协议）等技术，构建矿山智能感知网络体系。利用射频、红外、激光等传感器，实时感知人员、设备、环境状况，以及爆破、出矿和运输三个关键工序中的生产状态。通过多信息源数据融合共享，实现矿山综合监控系统，解决采矿安全生产过程的可视化，生产作业计划的最优化和调度指挥决策的智能化问题。

结合温州市瓯飞工程专供料场施工1标项目，物联网技术采用当今世界最先进的工业光纤环网技术，通过工业光纤通讯技术、WIFI无线网络技术、IP视频监控技术与网络编程技术的融合，实现施工现场24小时监控的功能。施工现场情况可全部在监控中心大屏进行实时显示及保存，并可控制前端设备进行全方位监控。在日常办公电脑上安装客户端软件，接入监控网并输入账户，就可以对系统中的所有实时监控画面及保存的录像进行浏览。视频监控区域分为码头区域和矿山区域。视频监控点主要设置在路口、转弯处、码头以及全局查看方位，基本能够满足矿山施工过程的全方位实时监控。

考虑到施工环境问题，为避免矿山爆破作业产生的震动以及车辆运输对系统造成的不利影响并保证能够对爆破作业及装车作业进行实时监控，矿山区域的视频监控信息采用无线传输，为保障无线传输信号的稳定以及移动监控点的使用方便，无线传输采用全向天线，并设置两个可移动的监控点对矿山爆破施工区域进行监控。矿山区域的视频监控网络在山岗背码头处与码头的视频监控系统合并，监控信息一并传输至系统流媒体服务器进行保存、转发。

3.2海上船舶监测监控系统。通过GPS定位技术与网络编程技术的融合，实现了船舶24小时监控、语音通讯及偏航报警等功能。系统基于GIS平台，对地图进行二次开发，设置了电子围栏，船舶驶出电子围栏或者未到达卸料地点而停留亦或者船舶监控终端设备无信号，系统将会产生报警信息，提示管理人员核实船舶的相关信息。船舶监测监控系统的运行，首先要在运输船舶上安装GPS定位监控调度终端，GPS定位监控调度终端安装前需以将要安装的船舶参数以及设备自身配置的电信CDMA卡的信息为依据进行参数配置。终端安装完成后，还需在系统中添加此设备作为该船舶的身份证明，配置、调试、添加完成的设备需24小时供电。终端经GPS卫星定位后，船舶监控系统实时接收GPS定位信息，并将定位信息采用移动通讯传输至服务器进行保存及转发，监控中心通过网络终端对船舶位置进行监控，并对船舶进行船舶信息查询、船舶航行轨迹记录及查询、语音通讯、偏航报警等监控功能。

3.3自动计量系统。自动计量系统设置在山岗背码头区域，利用码头视频监控系统已建成的工业以太环网进行数据传输。自动计量系统采用zigbee无线识别技术，通过工业光纤通讯技术、微功率通信技术与网络编程技术的融合，实现磅房自动计量的功能。基于zigbee无线技术，系统为运输车辆开发了专用的电子车牌，作为运输车辆的"身份证"。每辆自卸车必须安装电子车牌，同时在各地磅房及码头泊位安装电子车牌定位读卡器，自卸车过磅时电子车牌内存的车辆身份信息被地磅系统的无线识别系统自动识别，并与地磅称重系统联动将车辆载重信息传入信息系统，然后根据调度计划，在地磅称重完成后指引车辆去往相应的泊位卸料，车辆调度信息通过磅房外的LED大屏显示给车辆驾驶员，并通过无线将卸载泊位写入电子车牌。车辆完成地磅计量后，根据车辆调度信息驶入卸料泊位，完成计量。若泊位读卡器读取到错误车辆驶入，则会通过电子车牌对驾驶员进行语音提示，指引其去往正确的泊位进行卸料。自动计量系统能够自动生成单船报表、日报表、周报表以及月报表，并支持车辆运输统计及船舶运输统计等查询功能。

4 结束语

通过物联网技术在依托工程施工管理过程中的成功应用，提高临海矿场工程施工管理水平，确保了水、陆运输安全，提高了效率，降低了成本，经济社会效益明显，具有推广应用价值。随着我国经济突飞猛进的发展，越来越多范围更广、管理难度更大、环境更为恶劣的工程项目即将实施，综合管理系统能有效地进行施工工地的管理，监测施工安全、质量和进度，实时调度现场生产，综合管理系统必定有更为广阔的应用空间。

参考文献：

物联网工程的应用篇（8）

【摘要】物联网是我国战略性新兴产业，它把新一代IT技术充分运用在各行各业之中。为了适应新一代信息技术对人才的需求，高职院校开设物联网应用技术专业目的是培养高端技能型、应用型和可持续发展的物联网技术技能人才。本文从物联网应用技术专业课程体系现状入手分析了物联网人才培养目标、主要就业岗位，以物联网体系架构为核心，探索更合理的物联网应用技术专业课程体系。

关键词 高职院校；物联网应用技术；体系架构；课程体系

0　前言

物联网技术是是继计算机、互联网与移动通信网之后的世界信息产业第三次浪潮，通过射条码与二维码、射频标签、红外感应器、全球定位系统、激光扫描器和气体感应器等信息传感设备，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，具有十分广阔的行业前景。自2010年7月教育部首次批准多所高校建设物联网技术专业以来，国内高校都在根据自身的情况对物联网专业的知识体系、专业课程体系和人才培养等方面进行了一些探索，但目前物联网属于新兴产业，各高校基本上也都是依托自己原有的相关院系与专业开始设立物联网相关专业，没有成熟的经验可以借鉴。如何建立科学的物联网专业课程体系和人才培养方案等问题成为阻碍各院校专业发展的一个难点。本文致力于分析物联网应用技术专业人才培养目标和主要就业岗位等，力求归纳联网应用技术专业建设的专业共性基础，构建了以“物联网体系架构”为核心的物联网应用技术专业课程体系。

1　高职物联网应用技术专业主要就业岗位分析

高职物联网应用技术专业是一门交叉学科，应用非常广泛，专业培养应具有物联网技术能力、应用创新能力、跨专业的复合型的技术技能人员，工作重点在应用、服务和生产领域。通常可将本专业对应主要的岗位划分为物联网系统集成和测试工程师、物联网系统销售和技术支持工程师、物联网系统开发工程师等三大基本岗位：

物联网系统集成、测试工程师：系统集成、测试工程师的工作任务主要是负责系统的软件、硬件和传感装置集成，进行调试，发现并改进单元设计过程中的错误，负责无线网络与移动设备的构建组网等工作。

物联网系统销售、技术支持工程师：系统销售、技术支持工程师的工作任务主要是负责建立客户关系，能根据客户的需求，为客户推荐其感兴趣的产品，突出产品优势；根据客户需求进行物联网相关产品的配置、安装；负责物联网系统的日常和维护，进行一些基本的故障维修；负责传感器的采购、售前、售后维护等技术工作；负责物联网应用系统硬件和软件的日常维护工作。

物联网系统开发工程师：系统开发工程师的主要工作任务是应用流程设计、开发和测试；编写各种设计文档；嵌入式系统的解决方案研究、项目设计方案、系统开发和集成、工程设计和施工指导；RFID解决方案研究、项目设计方案、系统开发和集成、工程设计和施工指导。

2　高职物联网应用专业人才培养目标分析

自物联网作为国家发展战略以来，物联网技术及应用迎来了高速发展时期，从而导致大量物联网人力资源的短缺。各大高校及职业院校纷纷设立物联网学院、专业或专业方向来培养物联网相关专业人才。各高职院校在进行物联网应用技术专业的人才培养时首先要确定该专业的培养目标，经过对职业主要岗位工作任务、工作内容以及能力要求的详细分析和论证，得到学生培养目标为：本专业面向物联网技术应用领域，从事物联网工程设备安装调试与维护、物联网工程项目规划与施工管理、物联网工程项目技术支持、物联网产品设计与生产管理等技术岗位，培养德智体美全面发展，心理健康。通过对物联网系统的传感层，网络层与应用层等专门知识和关键技术的学习，掌握物联网应用技术各岗位群必备的具备电子技术、现代传感器技术、RFID射频识别技术、无线网络通信技术、物联网安全技术和系统工程等专业基础知识，具有扎实的基础、实践能力，良好的职业道德、职业素养以及创新精神和创新能力的高端技能型、应用型、可持续发展的技术技能人才。

3　以“物联网体系架构”为核心构建的专业课程体系

3.1　物联网的体系构架

物联网应用技术专业是一门典型的交叉学科，涉及电子、通信、计算机和自动控制等多领域相关专业知识，是跨学科的综合应用，物联网分为三个层次：感知层、网络层和应用层，如图1所示：

3.2　专业课程体系的构建

课程的构建是提高教学质量的核心，好的体系架构，才能保证学生在校期间受到有序的、合理的、系统的能力培养，才能保证教学内容、课程建设、教学方法的质量，以便学生在未来的职场具有更强的竞争力。那么如何构建合理的物联网应用技术专业课程体系就是我们急待解决的问题，以物联网体系架构为核心构建物联网应用技术专业课程体系思路如下图2所示：

感知层：感知层主要是物品标识及信息的采集，通常由感应器件和无线传感网络组成，感知层是物联网的核心层。物联网应用技术专业在感知层对应的主要专业课程为：单片机系统分析与调试、电路板测量与绘图、射频技术与应用、无线传感网络技术和条码技术与应用。

网络层：物联网的网络层主要完成信息传递和处理，网络层包括两个部分：接入网和传输网。传输网是由公网与专网组成，常用的传输网络有电信网、广电网、电网、互联网、专用网。接入网是连接感知层的网桥，它将获得的感知层数据进行汇聚，并发送到接入网络。物联网应用技术专业在网络层对应的主要专业课程为、嵌入式系统设计、M2M技术、网络工程与综合布线和物联网管理与信息安全。应用层：物联网的应用层也称之为处理层，主要解决的是信息处理和人机界面的问题。物联网的网络层传输过来的数据在应用层进入各类信息系统进行处理，并通过各种设备与人进行交互。物联网应用技术专业在应用层对应的主要专业课程为：嵌入式面向对象程序设计、Android的应用程序开发和动态网页设计。

4　专业课程体系及进度

根据人才培养目标和主要就业岗位，以物联网体系架构为核心构建物联网应用技术专业课程体系如图3所示，其中还包含了四门专业基础课：C#程序设计基础、物联网技术概论、电路基础与电工技能和电子技术与实践。

5　结束语

作为战略新兴产业，物联网技术已经应用于各行各业，专业前景广阔，其对物联网人才的需求也正在迅猛增加，行业人才需求巨大。培养大量高技术技能性物联网人才是目前高职院校迫在眉睫社会责任，但物联网应用技术专业的人才培养方案尚处在初始阶段，课程体系构建仍在一个探索过程中，需要大家不断的去探讨和改进。

参考文献

［1］沈苏彬，毛燕琴,等.物联网概念模型与体系结构[J]．南京邮电大学学报，20l0(4).

［2］赵传信，王杨.物联网专业实践课程建设探讨[J].电脑知识与技术，2012（4）.

物联网工程的应用篇（9）

0、引言

物联网技术在世界范围内被关注才只有十几年时间，而引起重视并获得快速发展也只是近几年的事情，却已经开始在军事、工业、农业、环境监测、建筑、医疗、空问和海洋探索等领域投入应用。随着教育部批准各高校开设物联网工程专业课程以来，国内具有一定教学和科研基础的高校陆续响应，积极投入师资力量和硬件资源。物联网工程专业属于计算机、通信、电子等多领域的交叉学科，各院校物联网工程专业的培养目标基本是培养具有多领域基础理论知识和创新实践能力的复合型人才。

根据当前国内物联网技术以应用为先导的特点，大部分高校在注重物联网理论知识体系架构的同时，还加强对学生工程实践能力的培养，培养为我国工业化和信息化融合、为信息产业服务的高层次、高素质的复合型和创新型技术人才。显然，物联网技术的不断推广和应用使得社会对物联网人才素质的要求逐步提高。面对21世纪信息化时代的挑战，如何培养面向广大应用市场需求的物联网工程专业人才和科研人才，成为现阶段物联网教育领域的一项研究课题。

1、物联网工程专业人才培养的基本要求

物联网的技术架构可以概括为C3SD，即建立在传感网络fsensor network）之上的通讯（communication）、计算（computation）、控制（control）、数据海（Data Ocean）集成的架构。物联网由通讯系统、计算系统、控制系统、感知系统和数据海5大技术系统支撑。

物联网工程专业的实践课程必须是以物联网体系结构为核心进行设计和技术开发。相应地，我们在学生培养的不同时期设置不同的物联网专业实践课程，使学生循序渐进地学习和运用物联网5大技术的不同层次的开发和集成应用，具有较强的物联网技术综合应用和工程实践能力，能够从事物联网应用系统规划、设计、实施、管理和维护等相关工作。

2、物联网工程专业人才创新能力培养方式

以物联网专业的需求为引导，学生针对不同的应用方向和已有物联网领域知识进行创新，通过技术创新巩固已有的物联网专业理论知识，形成将理论学习与运用创新相结合的良性循环，在注重物联网理论知识体系架构的同时，也加强对工程实践能力的培养。

2.1 物联网工程专业知识学习

物联网工程专业学生培养方式的侧重点在于全方位的计算机硬件、软件以及物联网理论知识的学习，而不局限于单一行业的知识运用需求。区别于计算机专业学习，物联网工程专业知识学习更加注重学生的专业应用实践能力培养，将计算机知识如数据结构和算法、编程语言设计、数据库等运用到物联网实际应用领域中，通过数据处理、算法分析、系统开发等实际应用验证计算机和物联网理论知识。

学生可以通过算法和理论进一步理解物联网技术原理，尤其是通过相关实训应用程序开发（传感器原理及应用、REID原理及应用、传感器网络原理及应用、数据处理与智能决策、物联网通信技术、物联网控制、物联网信息安全等）进行物联网理论和方法相关课程的创新思维培养，达到创新性学习。

2.2 以工程应用需求作为创新性培养方向

基于工程应用需求的物联网工程专业学生培养模式建立在市场对物联网工程专业学生有较高的物联网发展洞察力、解决特殊问题的创新能力等要求基础上。学生需要结合自身专业特色对当前物联网工程应用需求进行深入分析，找到切入物联网的兴趣点，将物联网理论和技术运用到实际问题中，如智能交通、智能仓储，进入运用理论解决问题以及利用问题促进理论创新的良性循环。

将计算机、物联网理论和工程应用相结合，为物联网理论创新性教学提供了一个方向。目前，计算机学院已建设智能交通、智能仓储等实训综合平台，基于工程应用需求不断更新和优化实验教学内容，强化学生实训和实践能力锻炼，采用项目案例库的方式培养学生物联网工程设计能力和开发创新能力。

2.3 以学生为中心的自主创新

在培养物联网工程专业学生创新能力的过程中，我们更需要注重学生的自主创新能力培养，允许学生自主选题并自主研究，将自身兴趣、专业知识和研究方向紧密结合，尊重学生的思想独立性，引导学生根据已有的计算机和物联网工程专业知识和自身的兴趣爱好，结合物联网技术具体应用，选择自主研究领域。同时，为学生提供开发资源如开发平台、数据库系统、RFID+GPS物流管理系统（利用RFID技术、GPS定位技术、自动控制技术以及网络通信设备等搭建物流管理实验平台）等，让学生从实际应用中体会物联网的体系结构，针对不同的物联网技术应用方向开展具体的研究并不断创新。

在此基础上，引导学生从计算机技术的角度思考物联网技术问题，鼓励学生从计算系统以外的角度进行系统创新，将计算机和物联网理论知识与实际的工程运用需求相结合，培养物联网工程专业学生的专业素养和实践能力。

3、物联网工程专业人才自主科研能力培养方式

面对物联网技术和计算机学科的不断发展以及科研成果的不断涌现，如何将学科的新理论、新技术、新方法引入实验教学，使实验教学真正紧跟学科发展，培养具有创新思维、创新能力和自主科研能力的高级专业人才，成为物联网专业教育工作者面临的新问题。

武汉大学计算机学院有丰富的科研成果，尤其在计算机软件体系结构、软件工程、计算机网络技术、计算机应用、物联网技术、虚拟现实技术等研究领域具有鲜明的科研特色和优势。在物联网专业实验教学体系建设中，计算机学院充分利用科学研究、合作交流等方面的资源和成果，打造具有自身特色和优势的实验体系品牌，促进科学研究与教学实验体系建设之间形成良性互动，构建通畅的教学与科研互动渠道，实现资源全面共享，同时将当前的科研成果融入实验教学，以培养物联网工程专业学生的自主科研能力。

我们以移动三维虚拟地球软件平台为例详细说明。智慧城市作为一种热门应用，涵盖了云计算、物联网、TD-LTE、高端软件、集成电路、下一代网络（NGN）等多种前沿技术。近些年来，物联网与智慧城市也从起初的两个新鲜概念，在技术进步和应用需求的潜在推动下越走越近。物联网是智慧城市建设的途径，智慧城市建设又为物联网技术和产业的发展提供广阔的空间。目前，三维虚拟地球是智慧城市的主要依托平台，是结合计算机仿真、物联网、地理空间信息、数据库、智能分析等前沿技术构建的数字地球模型，能够实现对全球地理数据无缝、多尺度地浏览和互操作。

三维虚拟地球软件平台是当前相关技术领域的研究和应用热点，是计算机技术、物联网技术与GIS理论技术紧密结合的产物，也是信息化社会的建设需求，因而更具有前沿性和应用性。随着计算机硬件技术的发展，平板电脑以灵活、方便携带等特点，在移动操作系统的支持下得到广泛应用。与此同时，物联网技术近几年的快速发展，也积极推动了移动三维虚拟地球软件平台的研究和应用。移动三维虚拟地球软件平台和传统虚拟现实系统平台主要有以下几个方面的典型差异：（1）平台硬件限制；（2）应用方向明确；（3）服务器需求更高。对此，我们从物联网技术运用的角度出发，激发学生的创新能力。移动三维虚拟地球软件平台使用先进技术，可与社会需求无缝衔接。这些科研成果在实验教学中的使用有效地增强了学生综合运用知识、解决实际问题的能力，更重要的是激发了学生的学习兴趣，增强了自信心，开拓了思维能力。

结合工程应用的需求和该平台可扩展的特点，为物联网工程专业的学生提供广阔空间，不仅让学生掌握虚拟平台中软、硬件系统各个部件的原理，而且让学生系统地理解多种部件的集成。我们从工程应用角度、用户体验、发展前沿3个方面进行理论和应用创新，在学生创新能力培养上取得了重大突破。

3.1 针对终端硬件的创新实践

移动终端有CPU、GPU、管线等硬件性能差异，传统的虚拟现实系统平台软件无法高效运行，单一地从GIS算法方面进行创新改进，不能从根本上改善这一现状。我们引导对嵌入式开发感兴趣的物联网工程专业学生，结合已有的计算机硬件理论知识，从嵌入式设备软件设计原则的角度出发，设计针对移动终端的三维虚拟地球软件框架，改善传统GIS算法性能。同时，针对移动终端的硬件特性巩固计算机嵌入式设备CPU、网络等方面基础知识，在传统虚拟现实交互方法的基础上进行创新，改进虚拟现实的人机交互算法。

3.2 针对不同行业应用的创新研究

移动三维虚拟地球的应用方向非常明确，即针对电力、农林、渔牧、地下管线、物流仓储、等方面的不同需求，要求移动三维虚拟地球平台实现移动数据采集、快速空间分析、高效三维显示等功能；针对不同的功能特性设计相应算法，如数据采集要求低精度移动设备相机拍摄的数据能够在后期的数据加工处理中实现影像还原，学生必须在传统图像处理算法的基础上进行创新，实现这一特定功能。我们引导对图形图像和传感器感兴趣的物联网工程专业学生设计相应的数据处理算法，并在此基础上进行应用创新实践。

3.3 针对数据服务器的创新研究

移动设备通过移动互联网提供面向大众化的信息服务，但由于受到硬件性能限制，使得用户在终端无法对海量空间数据进行快速处理，传统的商业数据库如Oracle、sqlserver无法满足数据预处理的需求，但是服务器端要求能够针对移动终端的特定数据请求提前进行数据预处理。针对移动三维虚拟地球对数据服务器的特定要求，我们必须采取新型的后台服务器，对新型数据服务器设计地理空间数据的存储架构，对数据处理算法进行创新，以满足移动虚拟地球的数据服务需求；引导对数据库系统感兴趣的物联网工程专业学生设计相应的数据库存储方法，并在此基础上进行应用创新和科研实践。

物联网工程的应用篇（10）

作者简介：朱金秀（1972-），女，江苏常州人，河海大学计算机与信息学院（常州），副教授；韩光洁（1972-），男，黑龙江伊春人，河海大学计算机与信息学院（常州），副教授。（江苏常州213022）

基金项目：本文系国家“物联网工程”特色专业建设项目、江苏省高等教育学会“十二五”高等教育科学研究规划课题“‘卓越计划’课堂有效教学方法”（KT2011174）的研究成果。

中图分类号：G642.0     文献标识码：A     文章编号：1007-0079（2012）16-0067-02

物联网（Internet of things，IOT）的概念是在1999年提出的，根据2005年国际电信联盟（ITU）的定义，[1]物联网主要解决物到物（Thing to Thing，T2T）、人到物（Human to Thing，H2T）、人到人（Human to Human，H2H）之间的互联。这一高度交叉的新兴前沿领域在国际上备受关注，美国IBM公司基于物联网提出“智慧的地球”概念；中国科学院早在物联网概念诞生之初就启动了传感网研究。2009年，无锡物联网产业研究院成立，总理考察时提出“感知中国”的概念。2010 年3 月9 日教育部网站发出通知：我国拟针对互联网、绿色经济、低碳经济、环保技术、生物医药等国家决定大力发展的重要战略性新兴产业，在高校本科教育阶段设立相关专业。这其中就包括增设物联网专业，以期为重要战略性新兴产业——物联网相关产业培养高素质人才。

自2010年7月教育部批准30余所高校院系建设物联网工程专业以来，中国电子学会物联网专家委员会、教育部电子信息与电气学科教学指导委员会、教育部高等学校计算机科学与技术教学指导委员会一直高度关注物联网及相关专业建设。全国高校物联网及相关专业教学指导小组组织高校在物联网专业的知识体系、课程体系、工程实践和人才培养等方面进行了一系列的探索，国内高校也根据自身的情况对物联网工程专业的课程体系进行了探索。[2-4]2010年7月，河海大学（以下简称“我校”）成为首批获批物联网工程专业的30所大学之一；2011年3月，我校物联网工程专业成为第七批国家特色专业。物联网目前属于新兴产业，中国高校刚刚开始开设物联网工程专业，没有成熟的经验可以借鉴。笔者近年来致力于物联网工程专业建设，分析物联网工程专业的知识体系及核心知识领域，力求归纳物联网工程专业建设的专业共性基础，并结合我校特色，构建了物联网工程专业的课程体系，以期为兄弟高校物联网相关专业课程规划抛砖引玉。

一、物联网的技术体系分析

在业界，物联网大致被公认为有三个层次，[1，5-7]底层是用来感知数据的感知层，第二层是数据传输的网络层，最上面则是内容应用层。

感知层包括传感器等数据采集设备，包括数据接入到网关之前传感器网络。感知层是物联网发展和应用的基础，RFID技术、传感和控制技术、短距离无线通讯技术是感知层涉及的主要技术。

网络层将建立在现有的移动通讯网和互联网基础上，其主要功能是直接通过现有的互联网或移动通信网（如GSM、TD-SCDMA）、无线接入网（WiMAX）、无线局域网（Wi-Fi）、卫星网等基础网络设施，对来自感知层的信息进行接入和传输。网络层中的感知数据管理与处理技术是实现以数据为中心的物联网的核心技术。感知数据管理与处理技术包括传感网数据的存储、查询、分析、挖掘、理解以及基于感知数据决策和行为的理论和技术。

物联网应用层利用经过分析处理的感知数据，为用户提供丰富的特定服务。云计算平台作为海量感知数据的存储、分析平台，将是物联网网络层的重要组成部分，也是应用层众多应用的基础。

物联网各层次间既相对独立又紧密联系。为了实现整体系统的优化功能服务于某一具体应用，各层间资源需要协同分配与共享。以应用需求为导向的系统设计可以是千差万别的，也不一定所有层次的技术都需要采用；即使在同一个层次上，对可供选择的技术方案也可以进行按需配置。

二、物联网工程专业知识体系分析

所谓专业体系就是把一个专业领域内的专业知识组织成专业干线清晰、知识点层次分明、结构衔接完整的一个知识框架。在分析物联网技术体系的基础上构建物联网工程专业的知识体系，“物联网工程”知识结构中的专业知识部分应能够构成物联网整体的框架并体现其关键技术。因此物联网工程专业知识体系应包括感知层、网络层和应用层的知识和系统整体架构与优化的知识。对应的核心知识领域为：对应于感知层为射频识别技术与无线传感器网络的技术；对应于网络层为通信与网络技术、异构网络互联与协同技术；对应于应用层为数据处理技术和信息安全技术；对应于物联网整体的框架为物联网应用系统设计和物联网工程规划与设计。

基于以上讨论，物联网工程专业的知识体系要能实现这样的培养目标：培养造就具有物联网技术基础理论、物理信息系统标识与感知、计算机网络理论与技术和数据分析与信息处理技术等相关专业知识；具有物联网及其相关领域的系统、网络、终端、协议等方面的研究、设计、开发能力以及组织和实施物联网应用项目的能力；并在创新和创业意识、竞争和团队精神以及外语运用能力等方面有良好的素养，能适应国家现代化与信息化建设需要，为我国工业化和信息化融合、为信息产业服务的高层次、高素质的复合型和创新型高等工程技术与管理人才。

三、物联网工程专业核心课程构成

物联网工程专业课程体系应尽可能多地覆盖本专业的知识体系。围绕物联网工程专业涉及的学科知识领域和知识点，该专业知识部分由四个部分组成：基础类、感知类、网络与通信类、数据处理与领域应用类。

基础类课程为：数理类课程，例如高等数学或离散数学、线性代数、概率与统计、物理等；电路类课程，例如电路、模拟电子技术、数字逻辑与系统、高频电子电路等；程序类课程，例如程序设计语言C、数据结构与算法、Java语言程序设计等。感知类课程为：射频技术（RFID原理及应用）、传感器技术（与设计）、微机原理与接口、模式识别与状态监控、物联网定位技术、数据获取与信息处理系统等。网络与通信类类课程为：计算机网络、射频技术与无线通信、通信原理、无线传感器网络原理、短距离无线与移动通信网络、物联网数据库技术等。数据处理与领域应用类课程为：物联网工程导论、信号与系统、数字信号处理、嵌入式系统设计、云计算与云存储、定位应用开发技术、物联网工程规划与设计、物联网系统综合设计、移动开发等。

四、物联网工程专业课程体系构建探索

物联网工程专业是以应用为驱动的专业，专业人才的培养根据专业共性基础和我校在物联网方面的领域区域特色。因此我校培养模式坚持以水利特色为主导，发挥水利学科的传统优势；整合优化专业课程体系设计包括学科基础课程群、物联网工程专题课程群，使学生有兴趣、有研究、有实践地学习专业领域的知识，逐步地、系统地增长工程实践能力、创新能力与科学研究能力。

学科基础课程群：按基础类、感知类、网络类、应用类将相关课程分为四大课程群，有效克服每门课程各自为阵造成的“内容重复、衔接不紧”等弊端。物联网工程专题课程群：根据专业共性基础和我校在物联网方面的领域区域特色，重点建立无线传感网技术、物联网应用开发两个方向，明确制定各方向的课程体系，为学生提供充分的选课空间和时间，使学生的个性得到充分发挥。

1.无线传感器网络

该方向侧重无线传感器网络与应用的研究，强调物联网传输与网络层的开发与实践。通过课堂教学与实践、毕业实习以及前沿技术讲座等多种形式，学生将掌握扎实的无线传感网络的基础理论，具有无线传感网络及应用软件的开发和研究，方向重点是物联网网络层和感知层的研究与设计。

2.物联网应用开发

该方向侧重物联网应用技术的研究，强调物联网应用层的开发与实践。通过课堂教学与实践、毕业实习以及前沿技术讲座等多种形式，学生将掌握扎实的物联网技术的基础理论，系统掌握物联网基础及应用软件的开发方法和开发工具，方向重点是物联网网络层和应用层的研究与设计。并增加水声通信技术、水联网及水环境检测应用作为我校的行业特色。

综上所述，我校的物联网专业课程体系结构如图1所示。

在课程设置中，把行业应用特色纳入个性化课程、专业课模块，形成学术型和技术型两套既有共性、又有个性的课程体系。该课程体系坚持以水利特色为主导，夯实基础教学，为学生未来发展创造条件，以方向选修课为平台，拓宽学生的知识和认识视野，妥善化解突出特色和拓宽视野间的矛盾。

五、结束语

物联网工程专业不是以理论为主导，重点是工程应用，教学应该由应用来驱动，时刻做好准备，不断调整教学内容。课程设置及内容应重在特色，在实施过程中，将高度重视特色专业点建设工作，大力加强课程体系和教材建设，改革人才培养方案，强化实践教学，加强教师队伍建设，紧密结合国家经济社会发展需要，推进专业建设与人才培养，切实为同类高校相关专业建设和改革起到示范和带动作用。

参考文献：