发布时间:2023-10-11 17:33:37
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在名贵水产品育种和养殖中,除了饵料的准确投放外,对水质的要求也很高,水的温度、溶氧量、氨氮浓度、浑浊度、PH值等参数的实时测量[1]和控制是一个十分关键的问题。有的参数容易获得,比如水位高低[2]、浑浊程度肉眼就可以看到,有的参数,比如溶氧量、氨氮浓度、PH值,单凭经验很难精确和实时的估摸,需要借助仪器才能测知。现在的做法是,养殖户购买单独的仪表分别测量某个参数,市售的仪表有手持式的PH计、溶氧计、氨氮计,虽然也出现了在线式的测量仪器,但是这些设备在使用上还是存在一些问题。手持式仪表虽然携带方便,但是不能长时间在线测量,只有用户觉得水质异常时才主动监测,所以测量不及时。而现有的在线测量的仪表功能又比较单一,比如只能测量溶氧量或者氨氮量,用户必须购买所有这些不同厂家生产的测量仪器然后分别得到测量的结果,不能实现长时间多参素的连续测控,并且需要人的频繁的参与,不能满足生产的自动化管理需求。为此,我们提出了物联网技术为核心的水温、溶解氧浓度等水体多环境因子自动监控系统[3],能连续在线测量多个水体参数,并根据用户对测量阈值的设定自动开启或关闭水阀、增氧机等相关设备或报警。在测控单元还进行各参数的补偿和数据处理,有效地提高了测量准确度和控制的时效性,另外根据用户的要求增加了存放历史数据的上位机。
一、ZigBee技术与物联网
水产养殖户需要随时了解水池的物理状况,也就是水塘各参数通过互联网或者移动通信网呈现在用户面前,其实就是物联网技术的水产养殖应用。物联网是指通过各种信息传感设备,实时采集任何需要监控、连接、互动的物体或过程等各种需要的信息,通过各种有线通信、无线通信技术或者移动通信网络与互联网结合形成的一个巨大网络。其目的是实现物与物、物与人,所有的物品与网络的连接,方便识别、管理和控制,在这种互连中,物联网需要解决的是最后100米的问题,ZigBee[4]技术是目前公认的最后100米主要技术解决方案,它比现有的WiFi、蓝牙等无线技术更加安全、可靠,同时由于其组网能力强、具备网络自愈能力并且功耗更低,ZigBee无线技术的这些特点非常适合物联网的发展要求。
ZigBee协议是在IEEE 802.15.4标准的物理层和媒介层基础上增加网络层和应用层组成的,网络中的所有设备都拥有一个64位的IEEE地址,在多个微小的末端设备之间相互协调实现通信。这些末端设备只需要很少的能量,以接力的方式通过无线电波将数据从一个节点发送到另一个节点,以达到更大的测控范围和更高的通信效率。作为物联网主要支撑技术之一,ZigBee技术的主要应用领域包括智慧城市、工业自动化、数字家庭、医疗设备和农业应用等,在水环境参数监测中,对数据量和通信速度的要求并不高,采用ZigBee技术既发挥了该技术的优点,又满足了测控需要,节省系统成本。
二、基于物联网技术的水产养殖测控系统
(一)系统的网络结构
水产养殖测控系统结构如图1所示,由ZigBee无线网络、有线以太网络、GPRS移动通信网络组成。ZigBee网络采用星形拓扑结构[5],由一个负责协调管理的汇聚节点和可扩展的若干个测控子节点组成,其中汇聚节点是无线网络的控制核心,负责ZigBee网络的建立、维护、路由等功能,它除具有ZigBee全功能设备(FFD)的电路和协议栈之外,还具有RS232串行通信电路,可以提供ARM的访问和控制功能。测控子节点是一个包含单片机的ZigBee协议应用终端设备(RFD),它用来测量水体的各个参数或执行水塘维护设备的运行控制,它通过ZigBee无线网络和汇聚节点通信,并经过汇聚节点和以太网络或GPRS网络间接接受用户的远程控制。
(二)网关的设计
网关包括ARM处理器、人机交互模块、ZigBee通信模块、GSM通信模块、以太网通信模块五部分构成。ARM处理器采用SAMSUNG公司的S3C2440A[6],S3C2440A为用户提供了面向移动终端应用的丰富外设、低功耗管理和低成本的配置。S3C2440A内嵌ARM920T 32位ARM内核,运行在200MHz,集成了支持640*480真彩色LCD控制器;支持低成本的NAND Flash并可从其直接启动,支持SDRAM等存储器件,四通道的定时器和三通道的PWM,三个UART控制器满足了GSM模块、ZigBee模块的扩展以及开发过程中的串口调试的需求。
如图2所示,主节点以S3C2440A为核心,通过片内存储控制器外扩32MB的NAND Flash和64MB SDRAM构成存储子系统,通过片内的LCD控制器和GPIO外扩640×480的TFT LCD和4个按键构成人机交互界面,通过片内UART外扩RS485通信电路,通过片内SPI接口外扩ZigBee模块。ZigBee模块以TI/Chipcon的CC2420单片ZigBee 无线收发电路构成,GSM模块采用西门子TC35成品,保证了稳定性和可靠性,也降低了系统成本。
(三)测控节点的设计
测控节点以TI/Chipcon的CC2530单片ZigBee无线收发电路和各传感器电路构成。CC2530是在CC2420的基础上增加微控制器、A/D、DMA、AES协处理器、USART、RAM、Flash等电路组成的,它是完整的ZigBee片上系统,只需外接简单的射频匹配电路和天线即可实现一个ZigBee的FFD或RFD节点,并可外扩常规的传感器电路和I/O量。本设计中,测控节点外扩了温度传感器、溶氧传感器、PH值传感器测量电路,控制节点外扩了水阀继电器、加热炉、增氧机等功率设备的启停控制电路,其中水体测量和调控用的温度传感器、溶氧传感器、PH值传感器、加热炉、增氧机等均采用水产养殖专用设备。
(四)软件设计
网关主要负责ZigBee网络的维护和管理,接受远程PC机的调度和控制,并且可以响应测控室内用户的按键操作,执行现场查询控制任务,需要进行复杂的多任务处理,因此主节点的软件采用基于uCLinux嵌入式操作系统[7]开发。在S3C2440处理器上移植uCLinux后,根据网关的功能需求,构建uCLinux驱动程序和应用任务、ZigBee组网任务、主节点与测控节点通信交互任务、远程端口监听任务、文件管理任务、按键任务等一系列应用,实现主控协调器软件的全部应用功能。
测控子节点加电初始化后,先后关闭传感器模块、射频模块、内部时钟进入休眠模式,由休眠模式定时器产生定时中断信号来控制节点的测量工作,当设定的数据发送间隔时间达到后,定时器发送一个中断信号唤醒测控节点,微处理器脱离休眠状态进入工作状态,恢复时钟并打开传感器和射频模块的功能,整个节点微处理器采集传感器检测到的数据进行A/D转换及一些初步处理,按照设定的数据格式送入射频模块调制成射频信号发送出去,汇聚节点接收这个信号再还原成数字量送给远程监控计算机。
(五)系统的应用
受目前技术的限制,溶氧量传感器价格昂贵,又需要定期维护,使用较为麻烦,PH值传感器虽然相对便宜,但是也需要定期维护,只有温度传感器便宜并且很少需要维护,所以建议溶氧传感器数量少些,只放置在鱼群集中的地方、PH值传感器和温度传感器的数量可以适当多一些。具体应用时,上位机放置在用户方便操作的地方,网关安置在水池附近的测控室内,上位机和网关之间通过有线以太网通信,测控子节点根据养殖现场规模的大小安置在水体适当的位置,网关也通过GSM网络和用户的手机通信。测控节点定时测量并通过网关向上位机和手机发送一次传感器数值,当测量到水温或溶氧量偏低时,自动启动相应设备进行补偿,当水体PH值不正常时发出报警声,手机会收到是否更换水质的提示,用户只需要回复短信即可打开相应设备,借助本系统的再现测控功能,用户可以及时处理险情,减少损失。
本系统采用物联网技术和嵌入式系统控制技术,实现了水产养殖多个水体环境参数的实时测控,不仅避免了传统的手工测定存在的耗时费力、数据不及时等弊端,还可以随时了解数据的变化情况,并对环境参数进行自动控制,降低了水产养殖的投入成本和劳动强度,提高了生产效率,加快水产养殖业的商业化进程。产品在满足水塘环境因子测控需求的同时,还可以用于其他工农业控制和通信产品中,具有明显的技术优势和市场推广前景。
参考文献:
[1]刘丽.基于Zigbee技术的无线传感器网络在水质监测系统中的应用[J]. 安徽职业技术学院学报,2009,8(1):14-17.
[2]袁国良,钟飞.基于Zigbee技术的无线传感器网络在水位检测监控系统中的应用[J].水利技术监督,2008,(3):31-33.
[3]朱祥贤, 卢素锋. ZigBee技术在水产养殖业中的应用[J]. 现代电子技术,2009,(23):168-170.
[4]朱祥贤,葛素娟,卢素锋. 基于ZigBee技术的无线传感器网络应用方案[J]. 科技信息,2009,(35):66-67.
[5]武永胜,王伟,沈昱明. 基于ZigBee技术的无线传感器网络组网设计[J]. 电子测量技术,2009,32(11):121-124.
中图分类号:C961 文献标志码:A 文章编号:1000-8772(2013)09-0167-02
一、引言
物联网被称为继计算机、互联网之后的世界信息产业的第三次浪潮,已经成为万众瞩目的焦点。所谓的物联网,是在全球统一标识系统和计算机互联网的基础上,利用RFID技术和物品电子编码技术,给每一个实体对象一个唯一的代码,构造的一个覆盖世界上万事万物的实物互联网。“物联网”已被写进政府工作报告,得到我国政府部门的高度重视。本文正是在国家和政府政策倾斜物联网技术的广泛应用及高质量物流人才培养的背景下提出的。提出在示范性区域,利用物联网技术实施物流人才“三位一体”的创新型培养模式的研究。
二、基于物联网应用技术的物流人才培养的国内外现状
高校双语教学作为一个独具特色的课程领域,必然要求关注和加强高校双语教学的环境建设。高校双语教学应注重微观的学校内部环境建设,同时也需要,需要社会各方面的共同努力,创造良好的宏观环境。
(一)国外研究现状
2009年6月,欧盟执委会发表了“Intemet of things-an ac-tion plan for Europe”,在世界范围内首次系统地提出了物联网发展和管理设想,并提出了12项行动保障物联网的加速发展。在交通领域,通过智能交通系统行动计划积极促进部署和发展物联网。如在医药物流中使用物联网,促使各成员国在药品中使用专用序列码,确保了药品在到达病人前均可得到认证,减少了制假、赔偿、欺诈和分发中的错误,也可方便地追踪到用户端的产品,大大提高了欧洲在对抗不安全药品和打击制假方面措施的能力。欧洲已形成的以冷链物流为核心的冷藏食品专营超市和专营物联网产品的智能超市,英、法、德等国也分别在机场货品分检、集装箱海关通关等环节开展RFID应用的实验。
(二)国内研究现状
我国对于将物联网技术应用到物流人才培养的研究尚处于起步阶段。只有高宇在《物联网创新实训室建设思考》中提到研发供教师教学适用的物联网教学管理平台,以及学生实训适用的停车管理平台等;陆晓东在《基于物联网的五年制高职IT类专业结构调整与课程设置优化策略》中提出,将物联网技术结合计算机专业的课程改造,嵌入物联网技术课程,优化课程建设;杨海英在《物联网技术在高校实验室管理中的研究》中提出:利用物联网技术实现对高校实验室的有效管理。从国内学者的研究中不难看出,目前,高校对于物联网技术的应用多数在于对于实验室的建设、相近专业计算机技术专业的改造,以及纯粹的物联网工程专业的建设,还鲜有将物联网技术引入物流人才培养模式中的研究。
三、基于物联网应用技术的物流人才培养模式研究的思路
(一)提出物流人才培养战略
1 明确物流人才的学历教育体系及教育目标。物流操作型人才由主要由高职、中职院校培养,培养的重点是专业知识和操作能力。本科教育主要培养中高级管理人才,要求具有扎实的理论基础、比较宽的知识面和理论应用能力。研究生教育旨在培养刚层次的管理人才、科研人员及高校教师,要求具有扎实的理论基础、系统的专业知识和渊博的知识结构。
2 积极推动高校联合、组织专家研讨会、政府间互派人才学习、委托高校定向培养,加快物流人才体系的建设。由政府部门牵头,组织有关科研教育单位的专业力量,研究制订物流科学的具体计划,分别对企业物流、社会物流的技术、经济、管理等问题展开系统的研究工作,研究和规划我国的物流发展战略,增强政府、高校、企业之间的合作,形成产学研合作的良性循环。
3 推动职业培训教育,强化物流人才再教育。职业培训机构是职业培训的主力军,因此在先导区内重点扶持几个专业的物流职业培训机构,以培训物流人才为主,形成以点带面的局面,为先导区物流业的发展提供高质量的人才库。
(二)引入“物联网”理念,构建创新型物流人才培养模式
建立物流人才培养的新模式,培养适应时代要求的新型物流人才。根据我国物流人才培养的制约瓶颈,我们提出要建立政府、教育基地和企业“三位一体”的物流人才培养模式。如下图所示。
1 在经济战略实施初期,企业实现物流可能导致成本提高,因此对物流人才的需求增长势头并不强劲。政府要通过加强社会宣传,引导国际合作,加快物流人才市场规范及网络体系建设,地方政府可引导社会力量建立物流人才培养协调委员会,协调教育基地及企业之间的关系。
2 教育基地是“三位一体”培养模式的主体力量。教育基地包括高校、高职院校和培训机构三种部门,根据物流人才类型和市场需求,三部门各自发挥优势,有针对性地进行培养。高校应率先开展有关物流人才培养的专业研究,进行物流人才培养模式创新并为其他教育部门提供有价值的参考。
3 企业是物流人才的主要需求者和实践基地,是决定物流人才培养规模和程度的关键。当企业认识到建立型的物流运作体系从长期来看有利于降低企业成本时,就会自觉在企业内营造物流发展的氛围,引导企业员工自觉参与到开展物流的工作中来,在客观上直接起到推动物流人才培养的作用。
(三)引人物联网系统解决方案
通过在物流管理教学实训场所采用设备GSM模块、设备无线模块、地区GSM模块、中央GSM模块、智能化管理系统等“物联网”技术实现对教学及实训过程的智能化和科学化管理,将高职院校的实训设备、学生、教师团队、学校管理层协调为一个有机的整体,可以避免出现高等院校普遍存在的教学体系与执行教学体系不相匹配、校内外实训场地利用不充分、教师教学质量不稳定、教学质量测评方法落后等问题。建立基础数据管理、实训基地管理、实验室管理、日常教学管理、监督管理、与第三方接口六个模块。其中,基础数据管理包括:组织结构、职位、用户、功能模块、课程库、师资及文档库;实训基地管理包括:场地、设备、制度、实训申请、实训安排、成绩查询、企业需求查询、设备异常处理和GSM管理;实验室管理包括:时间及设备、实验安排、成绩查询、设备年检安排;日常教学管理包括:学生日常管理、设备检修监督、教学管理监督、缺课监督、实验质量监督和实训质量监督及教辅人员监督;第三方接口包括:上级主管部门、企业需求、数据导出和导入。
参考文献:
[1]饶增仁,郭明超,RFID及识别技术在开放实验室中的应用[J],兰州大学学报:自然科学版,2009,(F06)
2中央空调物联网系统硬件选型
PLC或基于PLC技术的专用控制器是中央空调物联网系统的核心基础部件,控制器的选择决定了中央空调物联网系统的性能和档次。从产品性能、稳定性和开放性等方面考虑,本方案设计的中央空调物联网系统的硬件平台选择RPC2000系列PLC。RPC2000系列PLC是笔者开发的新一代PLC产品。RPC2000系列PLC为模块式结构,包括CPU,DI,DO,AI,AO和热电偶、热电阻、热敏电阻、交流信号采集等模块,以及GPRS和Profibus等通讯模块,具有如下优点:1)CPU性能优越,单指令处理时间为0.1s,CPU本体自带RS232和RS485串口各一个,单CPU可扩展10个模块。2)可直接采集交流信号,并实现电气保护功能。3)编程语言符合IEC61131-3国际标准,具有ST,LD,IL,FBD和SFC五种语言。4)支持各类标准软硬件接口,可与各类组态软件和人机界面无缝集成。5)支持Modbus,GPRS和Profibus等通讯协议,可与各类设备互联互通。6)接线端子可插拔,方便系统实施和售后维护。7)具有良好的环境适应性,电磁兼容性好,抗干扰能力强。
3中央空调物联网系统功能实现
中央空调物联网系统以中央监控系统为中心,对各类现场设备的运行参数和状态进行监视,并对各类数据进行处理和管理。中央监控系统采用全中文界面,可实现多任务调度。遵循国际标准,采用开放接口以连接第三方系统。高效数据库能提供方便、快捷和经济、海量的过程数据采集和存储,实现过程数据与管理系统的集成。基于Web的实时信息门户软件,提供通用的、基于Web的客户端环境。中央监控系统实现的主要功能有:1)采集并记录各类运行数据,包括实时数据、历史数据、工作记录、故障记录等。2)通过监控画面、趋势图、棒图等方式显示各类设备运行状态和运行参数,根据权限修改各类设定参数。3)根据采集到的运行参数和设备状态,以及生产要求,对各设备发出调度指令。4)为其他管理系统提供实时运行数据,助力企业管理水平的提升。在上位机的调度和管理下,PLC或基于PLC技术的专用控制器可实现如下功能:1)具有多种开关机方式,系统可以采用本地、远程控制以及定时开关机。2)二阶模糊温度控制算法:系统采用二阶模糊控制算法进行系统加减载控制,在指定的周期比较反馈温度与设定温度的差值,以及温度的变换趋势,综合判断机组压缩机应该执行的动作。3)压缩机保护及均衡运行:系统会对压缩机进行频繁启停的保护,并且会根据压缩机运行时间优先启动运行时间短的压缩机,优先停止运行时间长的压缩机的原则保证压缩机均衡运行。4)压缩机协同控制及非满载保护:压缩机协同控制避免压缩机频繁启动,非满载保护避免压缩机长时间在不利于压缩机的低负荷下运行。5)机组防冻功能:在冬季机组会自动启动防冻功能,防冻功能包括冷凝器的三级防冻以及蒸发器的防冻功能。6)水泵巡检功能:在过渡季,避免水泵长时间不用而生锈,系统会自动启用水泵巡检功能,空调泵、井水泵在设定的时间周期会运行指定的时间。7)定时开机功能:可选择一周7天,每天4个时段的定时启动。8)机组故障保护功能:系统有完善的机组故障保护功能,包括缺相、压缩机故障、水泵故障、排气温度过高等,除此之外还有传感器短路、断线检测。9)多级权限设置:设置用户权限以及厂家权限,拥有特定权限可设置相应系统参数。10)人机界面:PLC通过RS232与触摸屏连接,能够在屏上显示系统运行工况、更改系统参数,如目标设定温度、机组工艺参数、时间参数、机组功能参数等。
4典型应用案例
本文以北京密云某度假村水源热泵中央空调系统为例,介绍中央空调物联网系统的应用情况。图2所示为通过物联网所获得的中央空调机组运行状态,画面直观地显示了相关设备的运行参数。如果需要查看更多的工况参数信息,可以点击相关的按钮进行查看,如图3所示。
中图分类号:TP316 文献标识码:A 文章编号:2095-1302(2015)06-00-02
0 引 言
目前,中国老龄化日益加剧。根据联合国最新的人口数据预测:2011年后的30年里,中国人口老龄化将呈现加速发展态势,60岁及以上人口占比将年均增长16.55%,2040年60岁及以上人口占比将达28%左右。到2050年,60岁及以上老人占比将超过30%,社会进入深度老龄化阶段。
据调查:目前我国农村空巢家庭已占30%。我国已进入人口老龄化阶段前期。“421”( 即四个老人、一对夫妻、一个孩子)家庭大量出现,两个独生子女组成的家庭要承担4个甚至更多老人的养老责任,这将给年轻人造成难以承受的压力。
我国目前主要的养老模式大体分为家庭养老、社会养老以及家庭和社会养老的结合。在很长一段时间内,由于家庭规模较大,人口年龄结构相对稳定,家庭养老模式一直占据主要位置。
年轻人要生计,不可能把全部精力放在照顾老人上。因此,养老机构的产生是社会发展的必然产物。但由于受中国传统文化的影响,老人进养老院大多不被人接受,所以,居家养老模式将成为中国养老事业发展的必然。
1 物联网技术概述
物联网(The Internet of things)是新一代信息技术的重要组成部分。顾名思义,物联网就是“物物相连的互联网”。这有两层意思:第一,物联网的核心和基础仍然是互联网,物联网是在互联网基础上延伸和扩展的网络;第二,其用户端延伸和扩展到了任何物体与物体之间进行信息交换和通信。因此,物联网的定义是:通过射频识别(RFID)、红外感应器、全球定位系统、激光扫描器等信息传感设备,按约定的协议,把任何物体与互联网相连接,进行信息交换和通信,以实现对物体的智能化识别、定位、跟踪、监控和管理的一种网络。
2 “基于物联网的智能化居家养老模式”的原理
为解决空巢老人的居家养老问题,本文提出“基于物联网技术的智能化居家养老新模式”,旨在通过信息化手段,利用物联网、传感器技术和RFID射频识别技术,解决空巢老人日常生活问题,从而实现智能居家养老。
随着物联网技术的不断发展,其技术也广泛应用到各个领域。利用物联网的传感器技术和网络监控视频技术,实现智能化居家养老(利用传感器技术,按照自动报警装置,保证老人的人身安全。通过视频可以使老人与子女见面,排解老人的寂寞、孤独。老人若有突发事件,可以通过安防报警系统将信息传给子女和社区人员,使老人得到及时救治),可以有效保障空巢老人的日常生活和精神需求,减轻子女的负担,使子女全身心投入工作中,以达到老有所依居家养老模式,为共建和谐社会起到了推动作用。
“基于物联网的智能化居家养老模式”解决方案的整个智能化系统采用软硬件结合,整合了通讯网络、智能呼叫、智能识别、物联网等科技手段,利用传感器和射频识别(RFID)技术,解决安防、远程视频监控和对话、紧急救治等一系列问题(见图1)。其中RFID对老人可以实时跟踪定位,以便及时处理紧急情况和突发事件,为老人的生命健康安全和舒心的生活质量提供有效保障。
该解决方案基于物联网技术(IOT),通过系统智能化管理,对家中的安防、监控和对老人的监护实现智能化管理,解决空巢老人在家的紧急需求问题,家中老人如有紧急需求问题,可通过应急系统通知到家人和社区人员。
3 基于物联网的智能化居家养老系统的主要功能
3.1 远程视频监控
本系统是一个软硬件结合的平台,采用B/S架构,子女可以通过智能终端(PC、智能手机、平板电脑等),对老人在家中的生活进行实时监控,使子女能够随时随地了解老人的生活情况。由于现在很多老人不会使用电脑或者智能手机,可以通过电视联网,使老人方便和子女视频联系(视频可采用3D技术,使效果更加逼真),享受天伦之乐,消除老人的寂寞感。
图1 居家养老模式
3.2 紧急救治
空巢老人,容易遇到突发事件或疾病,这也是子女最担心的问题。为解决此问题,本方案提出利用传感器识别,当老人遇到突发事件,只需要通过语音告知传感器,传感器感知后传给语音识别系统,对老人的语音进行识别(通过语音系统的算法判断是否是本人),将信息发给子女和社区养老机构(见图2)。如果子女离家较远,可以通过手机终端给社区相关人员开门,使老人得到及时救治。
图2 紧急救治
该智能系统还有定位功能,当老人在室内或室外摔倒,传感器就能自动感知,将信息通过无线网络传输给相关社区人员和子女,使其能以最快速度抵达,使老人得到及时救助。
该RFID是老人手腕上佩戴的一个装置,利用GPS定位系统,社区医护人员可以实时掌握老人的活动信息。这个装置可以间歇的向所在区域的读写卡发送信息,向其计算机系统管理中心发送即时情况(中央计算机的数据库中存放每个老人的信息),一旦老人的信息没有传到计算机管理系统中心,中心计算机管理系统就会发出报警提醒,医护人员可以查看老人在先前阶段的活动轨迹,及时处理突况,使老人在任何地方都能时刻受到社区医护人员的关怀。
3.3 其它安全防护
智能安防系统为老人营造安全、健康、便捷、舒适的家居环境,能够帮助老年人合理安排生活,降低老年人居家生活意外事件的发生,如烟雾探测器、可燃气体泄露探测器等智能家居设备,一定程度上能弥补老年人记忆力缺陷造成的后果。
由于老人年龄大,记忆力减退,很多时候忘记关掉煤气等阀门,结果造成了严重后果。当遇到煤气泄漏、者发生火灾等意外事故时,其安防联动系统开始启用,通过烟雾探测器、可燃气体泄露探测器感知,启用自动报警系统,门窗自动打开,总燃气阀和总电源自动切断,排气扇开始工作,并将信息传给社区相关机构,使相关人员能及时赶到,降低损失,使老人的人身安全和财产损失得到保障。
4 “基于物联网技术的智能化居家养老新模式”的意义
基于物联网技术的智能化居家养老新模式,是家庭亲情和高科技的最新结合,为老年人提供日常生活服务、健康管理、实时安全监控和精神慰藉等服务。它不同于传统的养老方式,因为它既体现了家庭成员的亲情,也融合了高科技的辅助功能。所以,智能居家养老模式实际上是在远程科技的体系上建立的一个支持家庭温情养老的新型社会化服务体系(见图3),是其它养老模式的补充与完善,不仅解决了我国家庭养老资源弱化的问题,也符合中国一向提倡的“孝”文化。
图3 新型养老服务平台
5 结 语
随着中国社会老龄化的加剧,一个适合老年人居家的养老模式越来越重要。本文所介绍的“基于物联网技术的智能化居家养老新模式”极大程度地满足了未来社会老年人的生活需求,因而这种新模式的推广具有很大的意义。
参考文献
[1] 全国老龄工作委员会办公室.中国人口老龄化发展趋势预测研究报告[R].人权,2006.
[2] 巢小丽,蔡赛珍.多元化社会支持网络的居家养老新模式――基于宁波海曙区N街道的调查[C].2012年中国社会学会年会论文.
[3] 陈雅丽.社区居家养老模式的探索及思考――以广州市为例[J].社科纵横,2011,26(6):5-10.
[4] 河北卓达物业服务有限公司.卓达物业:社区养老模式[J].中国物业管理,2011(1):7-20.
[5] 郭竞成.居家养老模式的国际比较与借鉴[J].社会保障研究,2010(1):29-39.
[6] 孙燕.养老服务社会化:政府、社区、社会组织三方合作的实践模式[J].学会,2010(12):7-10.
[7] 王颖,肖林.关于创办社会企业增强社区管理的建议[J].中国社会科学院院报,2012:1-3.
[8] 黄聪,孙志,马金鸽.新型养老模式发展思考――基于部分城市的实例分析[J].中国社会保障,2011(5):3,5.
[9] 周建国.市场化养老模式研究――上海市亲和源老年社区个案及启示[J].人口学刊,2010(2):43-49.
中图分类号:TP391 文献标识码:A 文章编号:1007-9416(2013)05-0073-02
1 引言
我国的水产养殖业近些年发生了巨大变化,其养殖模式不再是传统的人工巡守、人工投饵及检测方式,而是出现了不同程度的自动化,可以实现自动控制以及数字化监控。[1]将物联网应用于水产养殖,具有低成本、数据采集范围广等特点。采用自组织的物联网,其特点是节点可移动,无需铺设线路,容易维护,组网成本低,非常适合于自动化水产养殖监测系统。[2]将移动Agent技术引入物联网系统,可以通过电脑或手机对养殖池水的温度、pH值、溶氧量、电导率及氨氮等环境因素做出实时、动态的调整。同时,还能够从根据这些因素分析、加工和处理出有意义的数据,以适应不同用户的不同需求,为水产养殖增产增收提供科学的依据。
2 系统模型总体设计
系统模型由数据采集层和监控层构成(图1)。
数据采集层分为定点数据采集模块和不定点数据采集模块。每个模块内部由一个现场监控节点控制,每个模块中的传感器节点主要包含温度传感器、pH值传感器、溶氧量传感器、电导率传感器和氨氮传感器等。传感器节点将采集到的环境信息数据送到现场监控节点进行分类汇总。最后,由移动Agent完成各采集模块的选择、传感信息收集和数据融合等任务。
控制层由控制系统和监控中心构成。它负责将移动Agent传送的信息进行整合。监控中心向用户反馈信息,包括水产品的生长状态、环境因素对水产品的影响以及数据挖掘结果显示等内容。依据这些信息,监控中心对控制系统发出指令,指挥各控制子系统主要包括增氧泵控制,自动给排水控制,光照控制,温度控制系统的工作,从而实现对养殖环境控制的功能。
3 移动Agent中的数据挖掘
3.1 传感器数据的特点
传感器的数据与互联网的数据不同,有自己的特色。[3]
第一、传感器的数据总是大规模的、分布式的、时间相关的和位置相关的。同时,数据的来源是各异的,节点的资源是有限的。大量的传感器数据储存在不同的节点。通过集中式的管理很难让挖掘到分布式数据。
第二、传感器数据很庞大需要实时处理。如果采用集中式管理,中心节点的要求非常高。中心节点的能量消耗也非常大。
第三、节点的资源是有限的。将数据放在中心节点的策略没有优化昂贵资源传输。在大多数情况下,中心节点不需要所有的数据。
3.2 分布式移动Agent数据挖掘
根据无线传感器的数据特点,提出分布式移动Agent数据挖掘模式。
首先从传感器中收集到的数据信息进行实时聚类[4],划分出正常行为库和异常行为库,再对划分出的正常行为库进行关联模式挖掘[5],从中提炼出传感器数据模式,进而构建成模式库,利用其对控制系统实时控制,进而提供给应用,提高决策和控制的智能化。
分布式移动Agent数据挖掘工作原理如图所示(图2),左边是监控中心,右边是现场监控节点。传感器节点任意的分布在某一监测区域内,节点以自组织的形式构成网络,将数据传送到现场监控节点。现场监控节点对数据进行预处理,存入本地规则数据库。同时还通过通信Agent把处理过的数据传送到监控中心节点,以便进行综合的分析。而本地规则数据库也能收到中心监控节点的一些更新信息。现场监控节点根据本地规则库的规则形成控制信息,实时对设备进行控制。监控中心节点负责对数据收集与分析,并显示结果,实现智能化的决策。
这种体系结构的优点是,现场监控节点把收集到的原始数据,通过数据过滤、数据抽象和压缩进行预处理。现场监控节点把处理过的数据,发送给监控中心节点,将较大的负载的数据集中到监控中心节点处理,而本地数据就近处理,避免了内部网络中繁重的数据交流。
3.3 分布式移动Agent数据挖掘的性能特点
移动Agent数据挖掘方法与传统的统计方法相比,优势在于它能从数据中发现人们未知的知识和规律,并且具有分析过程自动、快速等优点。
(1)减少了手工分析和编码的需要,提高了流量收集的精确性。数据挖掘方法可以从大量数据中挖掘出不易被明显看出的重要特征和规则,能分析大量数据并提取对网络行为的最具概括性的描述,使得构造出的特征能够更加精确。
(2)适应数据量增大的趋势。在传感器数据收集中,收集到的数据越多,分析结果就越准确。
(3)具有较强的可扩展性。同样的数据挖掘工具能用于多个数据源,具有较强的可扩展性。
4 结语
根据水产养殖传感器数据的特点,本文结合移动Agent技术与物联网技术,构建了基于移动Agent技术的水产养殖物联网系统模型。把数据挖掘下放到移动Agent中,在很大程度上减少了数量庞大的传感器节点发送数据时造成的通信阻碍与能源消耗。
物联网数据有很多特征,例如分布式存储,大量时间相关和地点相关数据以及有限节点资源等。这些都使物联网数据挖掘成为一项极具挑战性的任务。下一步,将深入研究数据挖掘的诸多方面,进一步提高数据挖掘算法的效率。
参考文献
[1]邹振涛,杨宏,李宏.水产养殖实时监控系统设计[J].农机化研究,2011(9):124-127.
[2]赵亮,杜尚丰,张峰.无线传感器网络在水产养殖系统中的应用[C].第24届全国高校电力系统及其自 动化专业学术年会.北京:中国农业大学,2008.
中图分类号:TP29 文献标识码:A 文章编号:2095-1302(2013)01-0060-02
0 引 言
物联网技术的发展与成熟,使得跨产业、跨领域技术和业务融合成为现实,并成为太阳能、智能家居产业的产业化加速器。在物联网给太阳能产业、智能家居产业带来机遇的同时,物联网和太阳能、智能家居行业所面临的问题同样是不可忽视的,可谓是挑战与机遇并存。
智能家居作为家庭信息化的实现方式,已成为社会信息化发展的重要组成部分。从个人、公共服务以及政府需求来看,都凸显出发展智能家居产业的迫切性。在国家大力推动工业化与信息化两化融合的大背景下,物联网将是太阳能行业、智能家居产业发展过程中一个比较现实的突破口。将物联网、太阳能与智能家居相结合,对太阳能、智能家居产业的发展将具有重大意义。
事实上,当今的太阳能已经成为家庭必备品之一,而物联网技术的高速发展,又为太阳能行业注入了新的活力。随着物联网技术在太阳能领域的广泛应用以及智能家居的逐步推广,太阳能产品已经作为一种独立的系统融入智能家居系统。皇明太阳能推出的Me Ho Pad微排智慧家居集成解决方案,很好地将太阳能、光伏等多种系统与智能家居相结合,以“微排、智慧”为主线,体现了科技创新与节能环保的理念。
1 物联网在智能家居中的应用
Me Ho Pad微排智慧家居集成解决方案,既是一整套微排、智慧集成解决方案,也是集控制、显示、记录等功能于一体的智能节能管理平台。它通过对家居中热水、灯光、窗帘、安防等系统的智能管理,可使用户在生活中的各种能耗排放达到微量,甚至零能。从而为用户构建一种绿色、智能、时尚、舒适的生活方式。
Me Ho Pad系统的硬件架构如图1所示。在本系统中,用户可以通过Me Ho Pad终端访问Me Ho Pad平台,查看设备运行参数及运行状况,修改参数,开启关闭设备。目前,主要的Me Ho Pad终端有Pad、普通电脑、android手机、42 in触控屏等。
Me Ho Pad主要利用的是无线网络技术,可以利用手机、Pad、电脑等多种方式实现对家中各种设备的监控。客户可以通过手机、Pad、电脑获得热水系统、光伏发电系统、灯光系统、窗帘系统、安防系统等设备的运行情况,使客户系统快速、方便地了解家中各系统的运行情况,同时也可以对各种设备进行开启和关闭控制,并对主要参数进行更改设置。图2所示是Me Ho Pad系统的光热系统界面图。
2 结合家用太阳能产品的物联网智能家居系统
基于物联网技术的太阳能热水系统,是将现有的成熟太阳能系统与物联网传输模块相配套,然后通过综合智能系统,按约定的协议, 将太阳能系统与互联网相连接,进行信息交换和通讯,以实现智能化监控和管理的一种新型太阳能系统解决方案。
该系统的主要功能是实时监控和自动报警。
2.1 实时监控
在热水机温控仪中加入ZigBee传输模块,可将热水机的水温、水位等信息数据传递到服务器,服务器将处理后的数据传递给手机、触控显示屏,用户就可以看到热水机即时信息,合理安排热水使用时间,并对热水机进行控制,以满足自己的热水使用需求。用户也可以根据自己的需要,通过手机设定温度、水位,定时保持水箱内水的温度和水量,让用户随时能够享受到最舒适的热水。
2.2 自动报警
系统在运行之初即可设定温度警报功能。当水温到达系统预设的温度时,系统自动关闭辅助能源,以防止水温过高;当水温达不到设定温度时,系统将自动启动辅助能源;当系统局部出现异常运行情况时,系统会实时发送预警,以方便用户及时发现故障。这样,用户就可以做到“千里之外,掌控无忧”。也就是说,用户即使远在千里之外,家中热水也可随时、随地掌控,从而做到放心出行,尽情享受生活。
3 结 语
基于物联网技术的太阳能系统与传统太阳能系统相比,其控制方式在空间上进行了拓宽,改变了以往只能通过温控仪控制热水机的情况。基于物联网技术的太阳能系统可通过手机、网络平台将控制范围延伸,可以随时随地通过电脑、手机等网络通信方式来监控太阳能热水系统的参数,让消费者尽享舒适生活;而且在监控和实时预警上也具有无可比拟的优势,可实现实时系统检测,从而避免某些运行风险。这对太阳能行业来说,无疑具有里程碑式的意义。
参 考 文 献
[1] 施鸣.浅谈第三次信息革命“物联网”的起源与发展前景[J].信息与电脑:理论版,2009(10):77.
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中图分类号:TP393 文献标识码:A 文章编号:2095-1302(2013)09-0081-02
0 引 言
物联网的英文名称叫“the Internet of things”,就是“物物相连的互联网”。有两层意思:第一,物联网的核心和基础仍然是互联网,是在互联网基础上的延伸和扩展的网络;第二,其用户端延伸和扩展到了任何物体与物体之间,进行信息交换和通信。
自2009年8月总理在无锡考察期间提出“感知中国”以来,物联网被正式列为国家五大新兴战略性产业之一。物联网把新一代IT技术充分运用在各行各业之中,即把感应器嵌入和装备到电网、铁路、桥梁、隧道、公路、建筑、供水系统、大坝、油气管道等各种物体中,然后将物联网与现有的互联网整合起来,实现人类社会与物理系统的整合。物联网技术将会发展成为一个上万亿元规模的高科技市场。
1 高职院校物联网人才培养之路
科技发展,人才是基石,物联网这个信息化社会发展的重要引擎也需要方方面面的人才去为它创造和服务。2010年年初,教育部下达了高校设置物联网专业申报通知,众多高校争相申报。目前有100多所高校院系获批了包括物联网工程、传感网技术和智能电网三个物联网相关的专业。全国物联网相关人才缺口量在18万以上,所以物联网工程、传感信息工程专业的毕业生就业前景广阔。
1.1 物联网企业人才需求分析
按照图1所示的物联网三层体系结构,可以将感知、传输、应用按物联网产业分为感知产品制造业、传输产品制造业、应用产品制造业和系统集成四大类。
对应的具体企业大致有如下四个子产业:一是传感器与RFID 的生产制造与测试;二是传感器节点与嵌入式软硬件无线网关设计、生产与测试;三是物联网应用软件设计与测试;四是物联网系统集成与网络服务。
图1 物联网的三层体系结构
支撑企业的岗位需求大致有以下五类:
(1)集成电路制造业,包括物联网电子产品集成电路的PCB板的辅助设计、电子产品的生产、工艺、封装、测试与管理和生产设备的管理维护等岗位;
(2)电子产品制造业,包括电子元器件的辅助设计、生产、工艺、封装、测试与管理、贴片机等设备的管理维护;
(3)网络通信产品的生产和服务,包括3G和4G通信服务、无线通信技术服务(WiFi、GPRS、Zigbee等)、有线网络通信服务、GPS或北斗卫星通信服务;
(4)数据库/中间件服务业,包括物联网数据库/中间件的安装、调试、维护与管理工作;
(5)软件服务外包业,包括物联网传输层通信软件开发、物联网应用层软件开发等。
1.2 物联网企业对高职院毕业生的要求
根据无锡职业技术学院周志德教授的物联网企业调研分析数据可以看出,物联网企业在大专高职院校的学生需求主要集中在产品生产、测试、运维、销售和项目管理等岗位。表1所列是物联网企业工作岗位与人才需求分析表。
2 物联网专业群建设
物联网技术不是一个全新的技术,它是计算机、通信和网络技术的综合体。所以物联网技术专业也不是一种专业技术所能覆盖,而必定是一个专业群才能支撑。物联网技术是现有计算机应用技术、应用电子技术、电子信息工程技术、通信技术和软件技术等专业的交叉结合技术。笔者考查了无锡职业技术学院物联网学院的专业建设和机构设置,觉得很有创新价值和指导意义。表2所列是无锡职业技术学院的物联网专业机构设置。
这种设置通过将计算机技术系和电子信息系合并,从而实现了教师、实验实训室的共享,打破了教师资源、硬件资源的分割,解决了硬件资源重复建设的浪费问题。集中力量打造出拿得出、叫得响的拳头专业。
3 以项目为导向、实践为纲的培养模型
高职办学的生命就是职业技能教育,培养物联网技术人才就是要培养为物联网企业和行业服务的技术型或技能型人才。这两样人才的培养需要进行大量的项目实践锻炼,所以高职院校不可能走脱离实际、只讲书本理论的老路,必须在基本理论够用、适用的情况下有大量的实训实践项目做支撑。
以物联网市场需求为导向,因此,实训实践项目的开展就要围绕以下几个方面:
(1)物联网设备安装、调试、维护,工程项目施工管理;
(2)传感器等感知元件辅助设计、生产工艺、封装、测试、维护和管理;
(3)嵌入式应用网关等产品辅助设计、生产制造、封装、测试、维护和管理;
(4)物联网应用软件编写、文档书写、软件测试、软件维护与数据库管理;
(5)智能楼宇弱电项目施工管理,弱电设备与自控设备的安装、调试、检测、验收与维护。
所以,开展的实训可以分为基础模块实训和综合模块实训。基础模块实训如电子工艺实训、PCB实训、电子产品制作实训、物联网项目综合布线实训、传感节点实训、数据通信实训、应用程序实训等。综合模块实训如物联网项目综合实训、物联网项目规划实施实训等。
在基础模块实训注重一步步围绕专业技能打下良好的动手基础,并且进一步巩固所学基础知识点。在综合模块要模拟工厂环境或者研发企业环境,从熟悉工程项目招投标、预决算、设备采购到编制项目实施计划,协调资源并按计划推进项目实施。这些角色由项目经理负责协调指挥。硬件小组负责硬件原理图绘制、PCB图设计、元器件选型、焊接测试。软件小组负责底层开发、应用层开发等。最后,项目所有成员进行统调测试,编写项目技术要求书、需求规格说明书等技术性文档。
4 结 语
在校企合作上,最好是企业能够向学生提供实习岗位,提供企业中的实际问题作为论文研究的题目或设计任务完成毕业论文或设计,教师参与企业的科技攻关项目等。这样,教师通过合作科研、提供咨询、参与产品或解决方案的开发,服务于企业;学生通过实习、实践项目,完成毕业论文。通过多形式、全方位、立体式的校企合作,使物联网这样的朝阳产业在人才培养上不断档、不断层,最终学校和企业都能够良性互动,可持续发展。
参 考 文 献
[1]郑小发. 物联网工程专业中高职院校教学课程实验体系研究[J]. 物联网技术, 2012,2(2): 83-85.
[2]陈志峰,施连敏. 高职院校物联网技术专业特色资源库建设实践[J] 中国教育信息化,2011(9):31-33.
中图分类号:G718.5文献标识码:A文章编号:1009-3044(2012)21-5146-03
Exploration an Implementation on Internet of Things Specialty in Training Program of Higher Vocational Education
SUN Yu-di
(Jiangsu Institute of Economic & Trade Technology, Nanjing,211168, China)
Abstract: According to the professional talents training of the Internet of things and the industry need, combining with our institute’s char acteristics, the employment posts of the Internet of things should be established, and then forms the specialized training goal. Taking profes sion station group, work task and work flow as the basis, it explores the specialized course system of the Internet of things corresponding with our institute’s characteristics of economic and trade, and discusses several key problems in the scheme implement in order to provide a sample for relevant institutes with this specialty.
Key words: Vocational Education; Internet of things; talents training; Curriculum System; specialty positioning
“物联网”被称为继计算机、互联网之后,世界信息产业的第三次浪潮。自从2009年11月3日,温总理向首都科技界发表了题为《让科技引领中国可持续发展》的讲话,他提出:“要着力突破传感网、物联网关键技术,及早部署后IP时代相关技术研发,使信息网络产业成为推动产业升级,迈向信息社会的‘发动机’”。这篇讲话对我国物联网的发展目标提出明确要求,把对物联网概念的研究推向了新的。物联网在中国受到了全社会的极大关注,目前全国有30个本科院校开设了物联网专业,高职院校有28家开设了物联网专业。物联网时代的来临,对专业的人才培养带来了问题与挑战。我院作为国家骨干示范院校,也加入了建设物联网专业的行列,下面就我院在物联网专业方面的建设实践供大家探讨。
1高职物联网专业人才培养方案基本思路
近年来,职业教育得到了飞速的发展,基本摆脱了原先依附于普通高等教育的培养模式。针对高职教育的培养目标与自身特点,高职类专业人才培养方案的建设要以科学发展观为指导,以就业为导向,以能力为本位,采用工学结合的人才培养模式,以职业岗位需要和职业标准为依据,努力满足学生职业生涯发展的需求,适应社会经济发展和科技进步的需要,按照实际工作任务、工作过程和工作情境构建模块化的专业课程体系。面向市场、面向技术、面向应用,培养适应生产、建设、服务和管理第一线需要的高技能人才。
在人才培养方案的具体开发与实施中,以职业生涯为目标,确定人才培养方向,以工作过程为主线,确定课程结构,以工作任务为引领,确定课程设置,以职业能力为本位,确定课程内容,以职业标准为依据,确定鉴定项目。我院物联网专业人才培养方案开发与实施就是按照这样一条主线而展开的。
2关于物联网专业人才培养方案的探讨
2.1高职物联网专业定位
2.1.1行业前景分析
美国权威咨询机构FORRESTER预测,到2020年,世界上物物互联的业务,跟人与人通信的业务相比,将达到30比1。因此,“物联网”被称为是下一个万亿级的通信业务。目前,美国、欧盟、日本等都在投入巨资探索物联网。我国在物联网领域的启动与发展并不比国际落后。10年前就启动了传感网研究,目前正加紧研发“物联网”技术。
从目前物联网相关产业发展来看,物联网领域主要环节,如器件设计和制造、短距离无线通信技术、网络架构、软件信息处理系统配套、系统设备制造、网络运营等均已具备一定的产业化能力。物联网专业的学生毕业后可以到传感设备生产企业的管理、检测岗位;传感网的组建、调试、维护岗位;各种应用系统的建设、维护岗位;也可以到物联网技术营销与应用推广岗位等就业。因此物
中图分类号:TN92 文献标识码:A 文章编号:1003-9082(2016)01-0279-01
一、概述
无线局域网(WLAN)技术于20世纪90年代逐步成熟并投入商用,既可以作传统有线网络的延伸,在某些环境也可以替代传统的有线网络。无线局域网具有以下显著特点:
简易性,WLAN网桥传输系统的安装快速简单,可极大的减少敷设管道及布线等繁琐工作;灵活性,无线技术使得WLAN设备可以灵活的进行安装并调整位置,使无线网络达到有线网络不易覆盖的区域;综合成本较低,一方面WLAN网络减少了布线的费用,另一方面在需要频繁移动和变化的动态环境中,无线局域网技术可以更好地保护已有投资。同时,由于WLAN技术本身就是面向数据通信领域的IP传输技术,因此可直接通过百兆/千兆自适应网口内部Intranet相连,从体系结构上节省了协议转换器等相关设备;扩展能力强:WLAN系统支持多种拓扑结构及平滑扩容,可以十分容易地从小容量传输系统平滑扩展为中等容量输系统;
二、网络规划策略
1.购置无线接入设备
基于现有2个互联网出口,用已购置的18个无线局域网智能室内放装型2.4/5GHz双频接入点(AP,参考型号:H3C WA2620i-AGN-802.11n),1个有线无线一体化交换机(参考型号:H3C WX3010E-PoEP-10),5个以太网交换机(参考型号:H3C S3100TP-EI)等硬件设备及智能管理中心(参考型号:H3C iMC V5)等软件,建设覆盖市气象局办公主楼1-4层和附楼2、3层的无线互联网络,实现固定终端通过电子政务外网访问互联网、移动终端通过联通城域网访问互联网(最多50个移动终端同时访问互联网)。
2.设置互联网接入策略
根据业务需求,采用绑定IP方式,重新设置各部门固定终端互联网线路使用权限和流量带宽;采取用户授权方式,设置全局移动终端互联网接入策略;通过网络智能管理中心软件,实现基于用户、开放式、自动化、智能化的数据中心管理,为数据中心资源的动态调配、最优化利用提供保障。
三、网络接入规划
基于网络的先进性考虑,本次项目采用目前主流的无线控制器+AP的架构,在实现无缝覆盖的同时,又能够实现对无线网络的灵活管理配置,提高网络维护效率。 由于本次项目所需室内外AP总数为18台,所以在本次无线网解决方案采用千兆无线控制器放在网络核心,实现对于所有的室内AP的统一管理。
室内型AP采用双频AP,支持两个射频模块,可以同时工作在2.4GHz和5GHz,在设备数量不变的情况下,把网络的介入容量提高一倍,以满足WLAN用户快速增长的需求,AP的供电模式采用PoE交换机供电方式,避免了AP供电布线的复杂性。每层最大不超过4个AP部暑,采用8口POE交换机即可满足需求,同时在4层核心交换机旁挂的1台AC无线控制器融合了POE交换功能,具有8个POE千兆端口可提供4层AP接入;管理方面,部署iMC智能管理中心,通过在iMC智能管理中心上增加WSM无线业务管理组件的方式实现对无线控制器、室内AP、有线交换机设备的统一管理。具体的逻辑组网图如下图所示:
四、管理技术及策略
1.管理员注册
1.1完成地址规划
首先完成无线AP注册上线,与控制器进行注册,完成地址规划,最终实现无线客户端通过连接无线SSID(wifi信号)连接网络。规划为4个vlan 1 2 3 4与ssid,分别是 syqxj密码认证 syqxj_02账户认证 syqxj_03密码认证 syqxj_04密码认证 。
1.2安装调试
完成IMC智能管理平台的安装调试(数据库安装、IMC平台安装、用户接入组件安装、调试),通过管理服务器管理5台交换机与1台无线控制器,对网络的状态进行实时监控,可以通过管理平台实现界面式的操作设备,网络拓扑图等等。
1.3信息认证
完成无线控制的认证信息通过智能管理平台来进行账户信息认证,可控制账户失效时间,在线用户数量,绑定无线终端MAC,等等功能,目前无线控制做页面认证,认证后在通过IMC服务器进行账户管理,服务器可记录用户接入时间、时长、认证失败信息,可以通过账户控制黑白名单。
2.无线网络地址规划如下:
3.无线信号密码修改
无线信号的密码修改,管理员可通过IE登录至无线控制器,192.168.200.10 输入用户名密码登录将无线服务模板停用后,编辑服务模板修改安全密钥。
或通过命令行方式进行修改,首先telnet 192.168.200.10 输入密码(详见规划表)
登陆后如下(这以修改信号3 syqxj_03为例):
<wx3010e>sys
[wx3010e] wlan service-template 3
[wx3010e_wlanxxxx]service disable
[wx3010e]interface wlan-ess3
[wx3010e_int_wlan_ess] port-security preshared-key pass-phrase simple XXXXXXXXX(输入新密码,8-16位)
[wx3010e]wlan ser 3
[wx3010e_wlanxxxx]service enable
[wx3010e]save
4.通过命令修改信号名称
通过telnet 命令行方式进行修改。首先登陆到无线控制器 telnet 192.168.200.10 输入密码(以修改syqxj_03 为例):
<wx3010e>sys
[wx3010e] wlan service-template 3
[wx3010e_wlan_temp]service-template disable
[wx3010e_wlan_temp]ssid XXXXXXX (xxxxxx 代表想要修改后的信号名称)
[wx3010e_wlan_temp]service-template enable
[wx3010e]save
1.职业教育发展对人才培养提出的新要求
《国家中长期教育改革和发展规划纲要(2010―2020年)》将“校企合作、工学结合、顶岗实习”作为提高职业教育教学质量的重要举措。国务院新闻办公室《国家人权行动计划(2012―2015年)》,计划显示,期间我国将大力发展职业教育,扶持建设紧贴产业需求、校企深度融合的专业等。2014年6月26日,教育部表示未来我国的职业教育体系将从高中和大专拓展到本科阶段和研究生阶段。职业教育的发展进入新的发展时期,物联网应用技术专业需要紧跟形势迎合职业教育发展的良好势头,从构建人才培养模式做起。
2.嘉兴市区域经济发展对人才培养提出的新要求
嘉兴市战略性新兴产业“十二五”发展规划,嘉兴工业领域将重点培育和发展新能源、新材料、物联网、节能环保、生物和核电关联产业等六大战略性新兴产业,特别是2013年全省推出的“四换三名”工程为物联网应用技术专业提出了新的要求。该专业围绕嘉兴区域经济科学发展需求和企业人才需求来建设,以“十步法”模式推进人才培养模式的改革。
3.省级高技能人才培训基地建设给人才培养模式构建提供的新契机
通过浙江省高技能人才培训基地项目资金资助,鼓励高技能人才培训基地开展研修培训、课程研发、成果交流等活动,积累高技能人才培训规模化、规范化、系统化的科学经验,更好地服务社会经济快速发展。通过高技能人才培训基地的建设,使该专业培养的人才在本地区发挥骨干、引领和辐射作用。
二、人才培养模式的内涵
经过两年的探索形成的物联网应用技术专业的人才培养模式为:校企融合、三要一显、双主体,框图如图1所示。具体内涵如下:
“校企融合”是指本校物联网应用技术专业与嘉兴地区物联网产业相关企业建立深度的校企合作关系,探索一条独具特色的校企合作高技能应用型人才培养之路。
“三要一显”:“三要”是指“企业融校要合作、协会驻校要标准、企业联校要技能”;“一显”是指“文化融校显特色”。其中“企业融校要合作”指本校物联网应用技术专业与嘉兴地区物联网产业相关企业通过校企合作的纽带,相互融合;“协会驻校要标准”指通过常驻在学校的行业协会(机械工程协会、模具协会、技师协会)获得专业技能鉴定及考评的标准等;“企业联校要技能”指企业和学校联合,共同培养符合企业生产和发展需求的技能型人才;“文化融校显特色”指将企业文化融入专业教学环境和教学过程,模拟企业的生产环境和生产过程,使教学环境和生产环境融合,使教学过程和生产流程契合。
“双主体”是指通过学校和企业两大主体,实现物联网人才共育的目标。
三、人才培养模式的构建过程
1.开展行业企业调研
通过走访、信函调研、问卷调查、信息查询等多种形式,调研了嘉兴地区15家物联网行业相关企业。通过对市场、企业对于物联网应用技术专业高技能人才的需求数量、需求规格等作出科学全面分析,形成了《物联网应用技术专业人才需求调研报告》。
2.确定人才培养目标
人才培养目标是职业教育人才培养模式的核心。通过对行业企业调研分析后,以嘉兴地区经济和社会发展的建设为主战场,面向物联网产业相关企业,把“培养具有良好的职业道德和行为规范,掌握必备的文化基础知识和物联网技术应用的相关知识,具备物联网设备安装与应用的基本技能,能够从事物联网相关的设备安装与测试、物联网O备调试、物联网系统调试、物联网系统维护、物联网技术服务等工作的中高级技能型人才作为该专业的人才培养目标。
3.梳理典型工作任务
通过校企双方参与的“典型工作任务与职业能力”分析会,整理出了5个职业岗位,15项典型工作任务,这为后续开展课程改革和教学实践提供了依据。
4.构建人才培养模式
过程中,始终坚持“立足企业、依托企业、融入企业、服务企业”的宗旨;坚持学校、企业共同参与人才培养方案的制订,共同修订课程体系与制订课程标准,共同编写校本教材,共同梳理典型教学项目,实施工学结合;坚持将职业基本能力、核心能力与发展能力的培养贯穿于人才培养中。经过两年的探索与实践,基本构建了“校企融合、三要一显、双主体”的人才培养模式。
四、“校企融合、三要一显、双主体”人才培养模式构建成果
1.人才培养方面的成果
形成了满足区域经济需求和呈现学校特色的物联网应用技术专业人才培养方案。
2.课程建设方面的成果
为了满足人才培养的需要,校企共同编写《智能家居安装与维护项目实训》《物联网技术应用项目实训(智慧生活模块)》《物联网应用程序开发C#版》《物联网用传感器》《物联网网络搭建》和《智能家居嵌入式系统应用与开发》校本教材6册。2016年下半年正式出版了《物联网技术应用项目实训》教材。
3.师资培养方面的成果
两年来,针对专业带头人、骨干教师和“一体化”教师,以教师能力等级标准为依据,构建本专业教师的“四维资格”培养机制,创新“三入”培训途径,重点实现“九种”能力提升工程,有针对性地培养了专业带头人和骨干教师,新聘请了2名企业专家;专业教师的职业技能等级普遍提高,技师及以上比例占93.3%;现拥有市名师1名、市学科带头人1名、市属级带头人2名。专业教师参加竞赛获国家级奖3项、省级5项、市级7项,形成了一个具有较高水平“一体化”素质的专业教学团队。
4.教育科研方面的成果
两年中,该专业的教师主持了省级课题2项、市级课题3项,8篇,6篇论文获奖,申报获批实用新型和观设计专利共7项。
5.社会服务方面的成果
为了促进校企融合,该专业面向企业,开设了专业讲座、高级研修班、技能培训鉴定等。近两年,积极开展多元化社会培训,累计培训1579人,鉴定1847人。
1 物联网发展概况
物联网,作为全球重点发展的新兴产业之一,是各国都在争取的战略制高点。当前,在我国的《国家中长期科学技术发展规划2006―2020年》和2050年国家产业路线图中已经明确提出“物联网”发展战略。在近几年国家及地方有力政策环境和产业技术创新的推动下,物联网呈现强劲发展势头,以北京―天津、上海―o锡、深圳―广州、重庆―成都为核心的4大产业集聚区各具特色,交通、安全、医疗健康、车联网、节能等领域涌现一批龙头企业,物联网第三方运营服务平台崛起,产业发展模式逐渐清晰。行业的发展离不开人才的培养。各个职业院校都在寻求校企合作模式,但绝大部分职业院校在校企合作方面处在以学生就业为主的浅层次合作阶段,本文针对职业学校面向战略性新兴产业人才培养目标、校企联合人才培养模式、校企合作平台、学校与企业联合制定人才培养方案等方面,通过问卷和个别访谈等形式,进行了大量的调查研究,挖掘与分析物联网应用技术专业校企合作现状与问题,以寻求更有效的方法,带动学校专业建设和发展,形成良性循环的人才培养模式。
2 调查对象与调研方法
2.1 调查对象
本次对物联网行业企业、职业学校分层,将企业管理人员和技术人员、学校管理人员、物联网专业教师、在校学生和物联网专业毕业学生作为调查对象,调查单位达110个,涉及人员1 330人,分布在河南、江苏、北京、福建、重庆、武汉、成都、上海和广东等地区,确保调查对象具有一定的代表性。
2.2 调研方法
本次采用问卷调查和访谈调查法。问卷包括学校物联网专业的软硬件配备、领导在专业发展中的引领作用、校企合作情况、专业课教师的教学水平、学生对物联网专业的整体认识、教学质量、就业情况;物联网企业对行业发展前景的认知情况、物联网专业人才的需求情况、职业岗位类别、物联网人才现状、校企合作情况等。为防止问卷中的问题不能涵盖物联网专业校企合作中可能或已经出现的实际问题,我们考虑了问卷的开放性设计,主要包括选择和自由填答两类问题。问卷分企业管理者、企业技术员工、学校管理者、学校教师、在校生、毕业生等,企业卷设计了25个问题,学校设计了45个问题,基本涵盖了物联网行业的大部分问题并重点突出了物联网校企合作方面。本次调查共发放了1 280份问卷,回收了1 179份,其中有效问卷1 140份,回收率为92.11%,有效率为96.69%。
3 结果分析
3.1 物联网人才需求分析
当前,物联网相关的企业日益增多,物联网人才需求量大增,工信部调查统计显示,将来物联网人才需求量可能会出现井喷之势:智能交通和智能物流人才将各需求20万人;智能电网和智能医疗人才各需求100万人;智能工业人才需求50万人;智能农业人才需求1 000万人。
线下调研分为两类,一类是和企业访谈(包括新大陆集团所属的多个物联网各行业子公司),联系企业的技术部门、人力资源等相关部门,进行面对面调研;另一类是企业面试,安排人模拟应聘人员去企业参加面试,即参加人力面试、经理面试、高管面试,通过这一系列的应聘过程,了解企业的真实招聘需求。此次联合调研共进行企业访谈138家,访谈285人次(包括总监、部门经理、技术骨干),收集调查问卷906份,所涉及企业包括大型外企,例如IBM、微软、甲骨文、NEC等;国内物联网知名企业,如新大陆集团、远望谷、厦门信达、华东电子等;国内面向物联网的IT企业,如大唐电信、清华同方等,以及物联网产业中相关的中小型企业。为了完全真实地获得企业招聘需求的第一手资料,共派出了246人次进行了企业面试,获得有效面试信息232份,获得企业面试试卷162份。
从统计情况来看,岗位需求比例先后为:研发类占41%、售后类占38%、供应链类占7%、售前类占14%。对于高职人才需求的数量占比大的为研发类的物联网应用系统开发的人员以及售后类的物联网技术支持人员。且随着近几年大量物联网应用系统开发完成,开始转到系统的实施与维护的过程,物联网应用型人才的占比已赶上甚至超过了研发型人才需求。
3.2 物联网人才培养现状
截至2016年6月,已超过700余所院校开设了物联网相关专业。截至2016年10月份,我国有456所高中职高专院校开设物联网相关专业,其中365所院校开设物联网专业,91所则开设了物联网相关方向,78所进行了校企合作。从这次调查情况来看,如何在学校现有师资、课程、设备基础上,创建能满足物联网产业企业需求,同时又具有本校特色的物联网专业,是各个学校急需解决的问题。
(1)专业建设。因为没有成熟的体系、成功的经验可以借鉴,或因为其他学校的相关条件本校不具备,所以现在大部分开设物联网相关专业的学校都在“摸着石头过河” 。
这是广东省云浮市新兴县竹镇石头冲村一个普通农户的真实生活。
用手机“养”鸡
智能化踏进传统地盘
“现在用物联网管理鸡舍,我把手机带在身边,没时间回来时,用手机就能了解鸡舍情况,下雨了,一按键就可以把防雨窗帘降下来,用物联网技术还可以自动投料、调节风扇降温、晚上开灯……”温志开得意地介绍。
帮助温志开实现养鸡现代化管理的是广东温氏食品集团有限公司。在这家公司数据信息中心的LED屏上,各家合作农户鸡舍的实景图、数据变化的柱形图、在养户的资料全都清晰地显示出来。
“养猪养鸡也需要物联网,”广东温氏食品集团有限公司董事长温鹏程指着屏幕告诉《中国经济周刊》:“像温志开这一户,我们不仅能够看到鸡舍最近1小时、最近12个小时的温度变化情况,还可以知道这个农户‘倍增计划’的收益情况,用了半年,这一户的经营利润就实现了从4万元到7万元的增长。”
记者在温氏信息中心LED大屏幕上看到,一头耳标为B-054的猪,它的性别、体重、吃的饲料、每小时进食多少都有明确的显示。这项技术也能很好地掌握猪生长的一些常数,发现有异常就可以及时进行处理。
在欧美等发达国家,互联网和物联网已经成为现代食品工业的重要组成部分,大量猪肉、牛肉、鸡肉等禽畜产品已经实现了生产的全程监控并实现全球贸易和送达。
温氏集团一位负责人告诉《中国经济周刊》:“我国水稻、玉米等种植普遍推广使用了机械化,但鸡猪养殖业自动化进展偏慢,许多地方的养殖管理仍停留在传统的人工劳作阶段,劳动效率低,劳动强度大,养殖效益也难以提高,与新形势下规模化、集约化的要求不相适应。”
早在1991年,温氏集团开始着手企业信息化建设,最初与华南农业大学合作开发局域网范围内的专业户管理等业务系统,2005年开始实施集中式信息系统即EAS系统,同时,建立了能够实时反馈整个集团宏观运营状况的决策支持数据平台。
通过EAS系统能实时处理采购、饲料管理、销售、人员管理、财务管理等业务,确保每个管理环节的标准化与规范性,同时也较好地实现了生产经营数据的实时性。
“我们目前已经建立了鸡舍温湿度监控、奶牛监控等应用系统,并且实现了无线传感网与EAS系统的数据连接,明显提高了系统对生产过程的实时监控能力,”温鹏程告诉《中国经济周刊》,“只要农户愿意,并且能达到每批1.5万只鸡的数量,温氏集团就给他提供设备。”
温氏集团专门成立了研究院研发禽畜养殖业的物联网系统,并拿出2000万元作为物联网专项资金,补贴给农户进行自动化建设,将使新增示范户的比例由当前的3%提高到10%。
“倍增计划”有魅力
或将吸引“农二代”回归
竹镇石头冲村的农户祝丽芳与温氏集团通过“公司+农户”的合作方式已经建设了两个养鸡场户头。记者在温氏数据信息中心看到,祝丽芳一个户头2010年利润是4.8万元,倍增计划后,2011年她的利润就增长到9.8万元。另一户头于2011年6月开户,系统显示这半年时间已赢利6.5万元。
2010年10月,温氏集团出台了“养殖户效率和效益倍增计划”,计划经过五年时间,将温氏养殖户的效率和效益提升一倍,即由当时的户均每批饲养7500只鸡提升到1.5万只,户均年饲养效益由当时的4万元提升到8万元。
“只有通过物联网这种技术形式才能使农户的产能、效益翻倍。这种形式也实现了农业的转型升级,从依赖劳动强度转为依赖机械化、智能化来操作,”温鹏程告诉《中国经济周刊》,“对于合作养殖户而言,物联网能提高养户的养殖规模,这种从传统到自动化到智能化的过程使得农户在人力不变的情况下扩大了生产规模,效益和收益都提高了一倍甚至更多。”
越来越多的农户看到了温氏集团“倍增计划”的效益,温志开是最先一批尝到甜头的合作农户之一。他的物联网鸡舍是在去年4月份开始建的,总面积1800平方米的鸡舍温志开拿出20万元资金,温氏集团补贴20万元。
“以前养鸡,每只赚2~2.5元,现在能赚3.5~5元。在使用物联网技术后,每个农民一年收入最少在15万~20万元,温氏养鸡的路是走对了。”温志开算了这么一笔账。
目前,从事传统农产品生产的主力军是40岁以上的农民,30岁以下的青年一代农民,绝大多数选择进城和外出务工。在温氏集团分布于全国20多个省(市、区)的5.1万合作农户当中,40岁以上的农户所占比例达到72.4%(其中45岁以上占47.9%)。
“我们不仅要促进温氏模式的转型升级,还要增强农业的吸引力,让新一代农民乐于将现代农业作为其职业选择。”温鹏程告诉记者,新生代农民不愿意选择农业作为其职业选择,让他感到担忧。
农场主的幸福畅想:
一边逛街一边照看养鸡场
在欧洲和美国,农业和禽畜业并不是低收入产业,除大量政府补贴外,现代化集约化的生产方式,也使得农民能获得和城市居民不相上下的收入,很多美国现代家庭农场已经达到甚至超过中产阶层的收入。
作为全球前五、中国规模最大养鸡、养猪企业的温氏集团在2011年上市肉鸡7.7亿只、出栏生猪663万头,实现销售收入310亿元,目前已带动5.1万户合作养殖户发展鸡猪养殖,2011年合作养殖户户均收入达到6.32万元,同比增长39.8%。
综合性农业物联网应用模式重点围绕农业生产全过程的一体化监测和管控,采用先进的传感器感知技术、通信传输技术、云计算以及自动化控制技术,建立监测预警系统、网络传输系统、智能控制系统和综合管理软件,实现环境检测、育秧、种植、灌溉、土肥、机械调度、仓储、物流等生产活动全过程的统一物联网应用平台,形成适用于混合农业、生态农业、循环农业、立体农业等多种经营模式的综合性农业物联网应用体系,强化了农业生产经营的统一管理能力,提升了农业物联网应用的综合水平,增加了农业生产经营的综合效益。
北京瀚景锦河科技有限公司应用农业物联网综合管理云平台,实现了水稻智能化育秧监控、农场大田种植精细管理、农机精准指挥调度、农产品仓储智能管理、设施农业智能管理、农业专家远程交互式培训,显著减轻了人员劳动强度,节省了水肥农药等资源消耗,促进了作物生产的提质、增产、增效,为规模农业的发展起到了很强的带动示范作用,促进了农业科研技术的快速进步。
江苏省农业信息中心、中国移动通信集团江苏有限公司和江苏中农物联网科技有限公司三方共同开发的“江苏省农业物联网运营和服务总平台”集成了水产、大田、设施园艺、茶叶种植、畜禽养殖等多种农业物联网系统,对各种农业生产参数进行实时数据采集、远程监测和控制,提供统一的农业物联网门户和统一的业务运营管理,真正实现了农业物联网业务的可运营、可管理、可控制。现在“江苏省农业物联网总平台”可挂5万个终端,二期开发后,可挂10万个终端,实现农业生产监控设备的接入与实时监控以及农户信息、设备管理、实时和历史数据的查询分析等主要功能。
九江市晨晖农业发展有限公司应用农产品种植、养殖环境监控及追溯系统实现100亩大棚基地、300亩林下养鸡基地、200亩生猪养殖基地以及园区安全管理、产品配送运输和质量安全溯源等生产管理的远程化和自动化统一测控,通过综合应用多种农业物联网技术,实现了设施化种养和工厂化育苗,依托产业结构促进资源循环利用,生产新鲜、安全、营养和健康的有机果蔬、禽、畜、蛋和绿色淡水产品,提高了经济效益,保障了食品安全,节约了能源资源,引导了农业产业结构平衡发展。
(文/甘东升)