时间:2022-07-04 13:41:08
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篇物联网工程论文,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。
网络类毕业设计论文写作方法及答辩要求
(试 行)
一、 网络类题目的特点
学生络类题目的特点主要以校园网、小型企业网、大型企业网(多地互联)为应用场合,进行网络工程设计类或网络安全类论文的写作。
二、 网络工程设计类论文的写作
1.论文写作要求
类似于投标书,但有不同于投标书,不要有商务性质的内容(项目培训、售后服务、产品说明书、产品报价……),也一般不考虑具体综合布线(职院学校的要求),主要倾向于其技术实现。
2.论文写作基本环节
采用工程业务流程,类似于软件工程:
1)需求分析
2)功能要求
3)逻辑网络设计(设计原则、拓扑结构图、背景技术简介、IP地址规划表),也称为总体设计
4)物理网络设计(实现原则、技术方案对比,一般考虑结构化布线),也称为详细设计
5)网络实现(设备选型和综合布线属于这个阶段,但我们主要强调各种设备的配置与动态联调以实现具体目标)
6)网络测试(比较测试预期结果与实际结果)
具体实现通过采用Dynamips 模拟平台和Cisco Packet Tracer(PT)模拟平台。
3.注意事项
1)抓住题目主旨和侧重点(类似题目的需求不同,取材角度不同、参考资料的取舍也不同。不同的应用场合会采用不同的拓扑结构、路由技术(BGP、RIP、单区域和多区域的OSPF)、交换技术(Vlan、生成树、链路聚合、堆叠)、访问(接入)技术、安全技术等,只有这样题目才能各有千秋,否则就都变成了XX公司(校园)网络设计。)
2)不要有商务性质的内容(项目培训、售后服务……)
3)不要产品使用说明书和安装调试说明书
4)不建议包含综合布线的整个过程。
4.存在的问题与案例分析
1)结构不太清楚,有些环节没有
2)不应有产品说明书,具体实现要更清楚
三、 网络安全类论文的写作
1.论文写作基本环节与要求
从技术上讲主要有:
1)Internet安全接入防火墙访问控制;
2)用户认证系统;
3)入侵检测系统;
4)网络防病毒系统;
5)VPN加密系统;
6)网络设备及服务器加固;
7)数据备份系统;
从模型层次上讲主要有:
1)物理层安全风险
2)网络层安全风险
3)系统层安全风险
不同的应用需求采用不同的技术。
2. 存在的问题与案例分析
1)选题有些过于复杂而有些过于简单
2)只是简单叙述各种安全技术,没有具体实现
四、 论文答辩要求
1)论文格式:从总体上,论文的格式是否满足《韶关学院本科毕业设计规范》的要求?
2)论文提纲:设计条理是否清晰,思路是否明确;
参考文献
[1]张延宇,曾鹏,臧传治.智能电网环境下家庭能源管理系统研究综述[J].电力系统保護与控制,2014,42(18):144-154.
[2]王春梅,李扬.计及用户舒适性的家庭智能用电调度优化[J].电网与清洁能源,2016,32(4):58-62.
[3]刘经浩,贺蓉.一种基于实时电价的HEMS家电最优调度方法[J].计算机应用研究,2015,32(1):132-137.
[4]高思远.智能家居能源调度算法研究[D].河北工程大学,2015.
[5]SHAOS,PIPATTANASOMPORNM,RAHMANS.Developmentofphysical-baseddemandresponse
[6]袁泉.大功率储能变流器的研究[D].北京:北京交通大学,2012:3-5.
基于ZigBee的智能家居控制系统的设计
参考文献
[1]邱凌.浅谈智能家居[J].网络信息技术应用与自动化,2008(5):1-2.
[2]周怡.ZigBee无线通信技术及其应用探讨[J].自动化仪表,2005,26(6).
[3]王权平.ZigBee技术及其应用[J].现代电信科技,2004(1):33-37.
[4]高小平.中国智能家居的现状及其发展趋势[J].电器与能效管理技术,2005(4):18-21.
[5]杨诚,聂章龙.ZigBee网络层协议的分析与设计[J].计算机应用与软
基于Cortex—A9的智能家居控制系统的硬件设计与实现
参考文献
[1]范丽娜.智能家居系统中家电控制的研究与实现[D].南京:南京邮电大学,2011.
[2]徐金波.基于Android与Zigbee的智能家居系统设计与实现[D].南昌:南昌航空大学,2015.
[3]张亮.嵌入式智能家居控制系统的设计[J].城市建设理论研究:电子版,2015(25):55-57.
[4]熊琼.基于ARMCortex-A8与Android平台的智能家居系统设计[D].太原:太原理工大学,2014.
智能家居实训室在高校的建设与实践
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]胡軍.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.
[6]兰宇飞.高职院校实验实训室建设的实践与探讨[J].高等职业教育—天津职业大学学报,2012,21(3):24-26.
[7]彭文华.高职院校“物联网应用实训室”建设方案初探[J].电脑知识与技术,2011,7(27):6782-6783.
基于Cortex—M3的智能家居监控系统的设计
参考文献:
[1]郑魏,李智敏,骆德汉.智能家居无线网络设计与实现[J].电视技术,2013,(21).
[2]申斌,张桂青,汪明,李成栋.基于物联网的智能家居设计与实现[J].自动化与仪表,2013,(02).
[3]张佳茜.基于WIFI的家庭无线网络设计研究[J].科技致富向导,2012,(26).
[4]崔小玲,侯思祖,张璇,吴胜明,岑彦.基于STM32的智能终端的设计与实现[J].电力系统通信,2012,(05).
[5]李江权,张兴敢.基于Cortex-M3处理器的智能家居监控系统设计[J].现代电子技术,2012,(07).
2016年是国家“十三五”的开局之年,两会更是把物联网的发展列入了“十三五”规划。射频识别(Radio Frequency Identification,RFID)作为物联网应用的核心支撑技术,无论是在科学研究还是在实际工程应用上都已有广泛关注[1]。对于高校电子类专业,《射频识别技术》是一门非常重要的专业课程,学生可以通过对本课程的学习了解行业发展情况和提升专业技术能力。而在实际的教学过程中,选择合适的教学内容和教学方法来提高学生的学习兴趣,使用恰当的课程考核方式对学生的学习情况进行全面、公平的评价,才能让学生能够快速、有效地掌握最新的专业知识,并在毕业时具备一定的专业能力。
本文针对在不同专业、不同年级的《射频识别技术》课程的实际教学情况,提出了在教学内容和学生评价考核方式的探讨,从而激发学生的学习兴趣和提升学生的学习效果。
1 丰富的教学内容
射频识别这门技术本身涉及的专业学科知识就很丰富,例如:模拟电子技术、数字电子技术、信号与系统、通信原理、数据传输、密码学等[2],实际教学时需要结合其他学科知识进行串讲,这样不仅能够增加多个学科间的关联性让学生学习兴趣提高,对于学生进行专业系统学习也有一定的帮助。
《射频识别技术》课程使用的教材[1]内容丰富,具体内容包括:RFID概述、系统组件阅读器和射频标签的原理、无线通信原理、标签识别和超高频识别协议标准、系统设计的影响因素、研究进展与应用情况等。课程采取的是“2+2”的形式,即两节理论课加两节实验课的形式。由于专业课程涉及内容丰富,无论是理论课还是实验课都需要对教学内容进行合理的安排,对于学科间联系紧密的内容应该适当串联引深,让学生了解各个学科专业间的关系。
1.1 理论教学内容
理论课程往往比较枯燥无趣,教学时如果引入一些学生学习过的其他专业课程的内容,不仅能够提高学生的学习兴趣,也能提升学生专业学习的总体效果。例如:在教材RFID概述和研究进展部分有提到物联网和传感网的内容,而物联网和传感器都是学生有学习过的专业课程,在教学这部分内容时就可以把物联网、传感器、射频识别等相关技术进行结合串讲,分析它们各自的原理、差异,列举一些实际的应用案例,让学生更好地理解学习的专业课程并不是孤立的,而是具有很强的关联性的,从而加强教学效果。
1.2 实验教学内容
实验教学是为了能够让学生更好地掌握理论知识、具备一定的实践能力,实验教学内容是依托于理论教学内容的。因此,《射频识别技术》课程实验教学内容是根据理论教学内容来合理安排的。理论教学内容丰富,实验教学内容也应该相对多样。本课程实验内容主要分三大部分:
1)RFID基础实验
RFID基础实验主要是RFID技术所使用的125KHz、13.56MHz、900MHz等三大典型频段的标签数据读取和写入实验。实验内容相对简单,主要是让学生认识到RFID技术在实际生活中应用是非常广泛的,并没有想象中那么高大上,从而引起学生的学习兴趣。
2)无线通信相关实验
无线通信的实验内容包括三维电磁仿真软件(HFSS)对天线的设计与仿真、SmartRF软件对射频芯片参数的设置、MATLAB软件对信号调制的仿真等。这部分实验内容是根据理论教学内容添加的。标签组件原理和无线通信原理两部分都有提到天线,特别是天线的性能与无线数据的传输有一定的联系。引入天线设计与仿真和射频芯片参数的设置实验是为了让学生更好地了解天线的极化、增益、谐振频率、发射功率等因素对于无线数据收发的影响。信号的调制仿真则算是学科间的交叉引申,让学生回顾其他专业课程内容。无线通信的实验涉及的软件较多,但并不是都学习过,教学时需要对各种软件的使用进行详细说明。多软件的学习使用也拓展了学生对于专业辅助工具的使用能力。
3)RFID系统综合实验
综合实验需要学生完成RFID小系统的组建,实现射频识别的功能。实验内容、步骤相对复杂,能够呈现出学生学习本课程后的学习效果。
2 多样的考核方式
《射频识别技术》课程开设的专业和年级不一,根据不同的专业和年级课程的考核方式也不尽相同。物联网工程专业主要采取闭卷考试的方法,其他专业则使用课程论文的方式。
1) 闭卷考试
《射频识别技术》是物联网工程专业在大三上期开设的核心课程,为了能够让本专业学生对该专业课程有更加深入的学习效果,采取理论期末闭卷考试方式。试卷题型应多样并分值合理。可适当加入开放性试题,比如:“列举生活中的射频识别技术的应用案例”。综合、全面地考核学生课程学习情况。
2)课程论文
对于电子科学与技术专业来说,《射频识别技术》并不是专业核心课程,且在大四上期开设,主要通过期末课程论文的方式进行考查。课程论文内容不限,只要是射频识别技术相关即可,考核学生对于射频识别技术的了解情况、材料分析归纳总结和论文写作能力等[3]。
SCI是美国科学情报研究所(ISI)出版的一种世界著名的期刊文献检索工具,也是当前世界自然科学领域基础理论学科方面的重要期刊文摘索引数据库。SCI是目前国际上三大检索系统中最著名的一种,能反映自然科学研究的学术水平。
SCI创建于1961年,其创始人为美国科学情报研究所所长EugeneGarfield(1925-09-15)。它主要收录文献的作者、题目、源期刊、摘要、关键词,不仅可以从文献引证的角度评估文章的学术价值,还可以迅速方便地组建研究课题的参考文献网络。利用它,可以检索数学、物理学、化学、天文学、生物学、医学、农业科学以及计算机科学、材料科学等学科方面自1945年以来重要的学术成果信息。SCI还被国内外学术界当做制定学科发展规划和进行学术排名的重要依据。SCI的出版形式包括印刷版期刊和光盘版及联机数据库,还发行了互联网上Web版数据库。经过四十多年的发展完善,已从开始时单一的印刷型发展成为功能强大的电子化、集成化、网络化的大型多学科、综合性检索系统。
SCI涵盖学科超过100个,主要涉及农业、生物及环境科学;工程技术及应用科学;医学与生命科学;物理及化学;行为科学。SCI将来源期刊数量划分为SCI和SCI-E。SCI指来源刊为3500多种的SCI印刷版和SCI光盘版(SCICompactDiscEdition,简称SCICDE),SCI-E(SCIExpanded)是SCI的扩展库,收录了6650余种来源期刊,可通过国际联机或因特网进行检索。
ISI通过它严格的选刊标准和评估程序挑选刊源,而且每年略有增减,从而做到其收录的文献能全面覆盖全世界最重要、最有影响力的研究成果。所谓最有影响力的研究成果,是指报道这些成果的文献大量地被其它文献引用。即通过先期的文献被当前文献的引用,来说明文献之间的相关性及先前文献对当前文献的影响力。
SCI以《期刊目次》(CurrentContent,简称CC)作为数据源。自然科学数据库有五千多种期刊,其中生命科学辑收录1350种;工程与计算机技术辑收录1030种;临床医学辑收990种;农业、生物环境科学辑收录950种;物理、化学和地球科学辑收录900种期刊。各种版本收录范围不尽相同。这其中,含有全世界出版的数、理、化、农、林、医、生命科学、天文、地理、环境、材料、工程技术等自然科学各学科的核心期刊约4500种;扩展版收录期刊6650余种。SCI每年收集论文数达六七十万条。
SCI索引形式
SCI主要摘录科技期刊和专利。被选用的期刊上所刊载的每篇文献,包括论文(无代号)、摘要(A)、评论(B)、编辑部文章(E)、通讯(L)、会议资料(M)、专利(P)、评论和书目(R)都逐一加以摘录。尤其把每篇文献后所附的参考文献一一认真著录,并按照一定格式编排起来。在论文索引方面,它是以来源索引为基础,另配有四种引证索引(即作者引证索引、专利引证索引、主副事物引证索引及机构引证索引)。
SCI的索引方式有4种。引文索引按第一作者的英文字母顺序排列,用于检索作者发表的论文;期刊源索引按每篇论文的完整文题排列,用于检索论文主要内容;主题词索引通过标题词汇或主题词查找某学科、某专业方向涉及文献,光盘版已通过SCI'sKeyWordsPlus追溯出现在论文所引参考文献中的单词、词组与短句,扩充了印刷版的容量;机构索引按地域、字母顺序排列,检索每篇论文的所属机构,或某机构用于统计所发表的论文,也可用光盘版与在线版方便地查找此索引
论文关键词:智能电网;电力特色教学模式;电力信息化和智能化
随着智能电网、绿色能源席卷全球,电力行业迎来了蓬勃发展的新时期,电力不但要信息化还要智能化,电力企业将需要大量高水平的既精通信息技术又有电力专业背景的人才,这给电力大学计算机专业人才培养带来机会和挑战。结合电力大学的大电力特色,为培养智能电网急需的高素质复合型人才,开展计算机专业电力特色教学模式的研究和实践具有重要的意义。为了培养智能电网急需的信息人才,需要开展计算机专业的电力特色教学,首先要开设“电力信息化”课程。
一、我国电力信息化现状及智能电网的目标
电力信息化是指计算机、通讯等信息技术在电力工业各个环节应用全过程的统称。我国当今电力信息化现状是实施电力工业生产过程各个环节的信息化,包括电力工业规划、设计、施工、发电生产、输电、变电、配电、用电、电网调度、供电营销、物资及管理等各个环节。由此可见,信息技术是电力信息化的基础,各类电力资源的开发和利用是电力信息化的核心。提高电力企业的经营决策水平和经济效益是电力信息化的宗旨。智能电网将使电力信息化从数字化向智能化发展。智能电网是电力信息化的延续和飞跃。智能电网是飞速发展的信息技术与新能源变革融合在一起的产物。中国的智能电网目标是分三个阶段推进:2009年至2010年为规划试点阶段,重点开展“坚强智能电网”发展规划工作,制定技术和管理标准,开展关键技术研发和设备研制及各环节试点工作;2011年至2015年为全面建设阶段,加快特高压电网和城乡配电网建设,初步形成智能电网运行控制和互动服务体系,关键技术、装备实现重大突破和广泛应用并自主可控;2016年至2020年为引领提升阶段,全面建成统一的“坚强智能电网”,技术和装备全面达到国际先进水平。
通过分析我国电力信息化现状及智能电网的目标可见,各国探索智能电网建设的先行策略是信息技术应用。为实现智能电网的战略目标,电力企业将需要大量高水平的既精通信息技术又懂电力信息化业务的复合型人才,因此,对计算机专业学生开展电力特色教学是非常必要的。
二、电力大学计算机专业电力特色教学模式
面对电力行业信息化飞速发展的形势,特别是智能电网席卷全球,电力大学计算机专业的教学模式在保有原有优势的基础上创建特色,开展以计算机技术为主、电力专业背景为辅的特色教学模式。2010年学校设立了计算机专业电力特色教学模式研究和实践的教改项目,以实现计算机专业的电力特色及工程应用能力的培养。电力特色教学重点要放在计算机技术和电力专业交叉点上,电力特色教学的先行策略是由电力信息化这门课程承担此重任。2010年学校将电力信息化课程列入433门核心课程中。修改后的2008版教学大纲中电力信息化这门课程是计算机专业学生的必修课程,这不但要求电力信息化这门课程的内容不断优化,同时也要求对电力信息化课程的教学进行改革。
电力大学计算机专业电力特色教学模式的后行策略是在电力信息化这门课程改革和研究的基础上进行课程群建设,开设代表计算机技术和电力专业最新技术交叉点的“电力云平台”、“电力物联网技术”等课程,并将“电力信息化”、“电力云平台”及“电力物联网技术”三门课程纳入到一个课程群来建设。可见电力大学亟待探索并建立适合计算机专业的电力特色及工程应用能力的培养模式。
三、电力信息化课程特点与教学现状分析
1.电力信息化课程的特点
电力信息化这门课程具有如下特点:
(1)涉及面广。电力信息化这门课程内容涵盖电力工业生产发电、输电、变电、配电、用电、电网调度等全过程的信息化与智能化。课程内容包括发电企业的信息化与智能化、变电站的信息化与智能化、电力调度中心信息化与智能化、配用电生产管理信息化和智能化、电力信息安全技术及物联网在智能电网中的应用等。
(2)技术先进前沿。电力信息化这门课程内容涵盖当今信息和电力领域的前沿技术、热点技术。如在讲解变电站的信息化与智能化这部分内容时要详细分析电力领域的热点技术IEC61850。在讲解电力调度中心信息化与智能化这部分内容时要详细分析信息领域的热点技术SOA和电力领域的热点技术CIM及其在电力调度的应用。在讲解物联网在智能电网中的应用这部分内容时要详细分析当今信息和电力领域的前沿技术物联网、智能电网及云平台。
(3)与电力行业实际工程紧密结合。在讲解课程的各部分内容时紧密结合实际工程。如在讲解发电企业的信息化与智能化这部分内容时紧密结合发电企业的实际工程,如水电站厂级监控系统、火电站的DCS系统、发电厂?SIS系统、发电厂智能管理信息系统等。
(4)多学科的交叉。电力信息化课程是计算机技术、通讯技术、控制技术、电力系统背景知识的融合与交叉。在讲解课程的各部分内容时处处是多学科的交叉,如在水电站厂级监控系统中涉及计算机的网络通讯技术,涉及控制领域的PLC技术和现场总线技术,涉及水力发电特性专业背景知识等。
(5)电力信息化课程的教学内容是动态的,是与时俱进的,随着电力信息化和智能化的发展而不断地补充新内容,没有现成的教材。当今世界电力信息化和智能化发展非常迅速,如国家电网公司已经开展广域全景分布式一体化的电网智能调度技术支持系统研制。在讲解电力调度中心信息化与智能化这部分内容时就必须补充这部分新技术。
2.电力信息化课程教学现状分析
(1)没有现成的教材,课程难度大,师资紧缺。从上述分析的电力信息化这门课程的特点可见,要求老师具备丰富的知识储备及电力工程经验。
(2)课程内容与电力实际紧密结合,学生没有现场工程概念,又是多学科的交叉,学生感觉课程难度大且抽象,学习兴趣不足。很多学生很想学好这门课,但他们中只了解信息技术,没有其他学科技术知识的积累。本课程开设在大三的第六学期,很多学生感觉困难后就放弃了,准备考研复习。
四、电力信息化教学改革的思想和方法
电力信息化这门课程是综合应用课程,教学思想和方法的改革是必要的,具体措施如下:
1.组建一支优秀的教学团队
通过引进发掘培养人才,组建一支优秀的教学团队。吸纳不同学科的拥有前沿的信息技术、丰富的电力背景和工程经验的老师进入团队,可以根据老师的特长安排讲解相应的章节。电力信息化这门课程可由若干老师共同完成。由于国内市场几乎没有相关专著和教材,已经组织讲课团队老师撰写并出版电力信息化教材。教材包含当今电力信息化和智能化最新技术并提供老师们的最新研究成果。该团队的老师需要及时了解电力行业的信息化和智能化最新动态的最新技术。除了合作项目途径外,老师要利用一切机会参加合作、进修和交流。通过团队的力量来解决没有现成的教材、课程难度大的问题。
2.补充课程中需要的其他学科知识
鉴于计算机专业学生的知识结构比较单一,在学习电力信息化课程时先为学生补充必需的计算机控制与通讯基础技术知识,包括计算机控制通道接口技术、PLC技术、串行通讯技术、现场总线技术及工业以太网技术等。在学习电力信息化的具体相关内容时为学生铺垫必需的电力背景知识和工程背景内容,如讲解水电站厂级监控系统时要先补充水力发电厂相关内容。通过利用一定的学时补充课程中需要的其他学科知识来降低学生课程学习的难度,使学生能快速全面地了解并掌握电力信息化技术。
3.新技术、新理念的引入
由于没有现场工程概念,学生在学习电力信息化课程时会感觉抽象、难以理解,老师有必要与时俱进地将新的技术和理念引入课堂中。例如可以引入当今电力行业流行的先进仿真培训软件,比如三维变电站仿真培训软件,让学生在软件上仿真漫游变电站并模拟各种操作。通过仿真软件让学生模拟接触电力工业现场,建立对电力工业现场的感性认识,提高学生的学习兴趣。
为了加强学生课后巩固教学环节,帮助学生消化和应用所学知识,可以将新的理念引入课堂中。借鉴西方本科教学及我国研究生培养的经验,本课程课后作业巩固环节可以尝试不同于常规计算机专业课程的方法。本课程要求学生在课后查阅大量的文献资料。每章的作业是查阅与本章相关的文献资料并撰写提交小论文,期末每个学生制作PPT文件并开展讨论。
在学生课后巩固教学环节中老师起着重要的引导作用。指导本科学生查阅相关文献资料时,首先要教会学生如何在海量信息中查找到需要的优秀文献,如何充分利用校图书馆提供的优质库资源,然后指导学生如何读文献,如何写小论文。要求学生在每章节后阅读15篇以上相关文献资料并提交小论文。教师要认真批阅学生的小论文,总结学生容易出现的普遍性问题,在下次写小论文时提醒学生注意。
4.实施案例教学
新的电力信息化教学实施方案与国内外电力发展紧密结合,既具有理论性又有很强的实用性。此课程在教学方法上必须将理论与工程案例结合,实施案例教学。案例可以来源于实际经典案例,也可以来源于老师们的最新研究的相关成果。在案例教学的过程中要培养学生如何将工程应用问题转化为计算机问题的能力。如在讲解IEC61850和CIM技术时,要剖析IEC61850和CIM是如何利用计算机技术中的面向对象技术来建模的。
关键词 物联网工程;专业人才;培养模式
中图分类号:G642.0 文献标识码:B
文章编号:1671-489X(2013)30-0063-02
1 物联网工程专业产生与现状
自2009年8月同志提出“感知中国”以来,物联网已成为国家战略新兴产业的重要组成内容,美国、欧盟、日本、韩国等国家纷纷开展该领域的研究工作。物联网已成为当前全球各国应对经济低迷的重要科技手段。2013年2月,国务院提出了关于推进物联网有序健康发展的指导意见。物联网是继互联网之后的又一次信息技术浪潮,具有广阔的应用前景和难得的发展机遇。
作为面向21世纪的全新技术,越来越多的大学开始关注物联网技术程。目前国内著名大学已经纷纷开设或准备开设物联网相关课程,希望帮助学生了解和掌握这些新兴技术,提高学术科研和工程水平,保持技术发展和人才培养的同步。在教育部首批战略性新兴产业相关本科新专业中,就包括增设物联网专业。从教育部号召高校设立物联网专业学科开始,全国已有近700所高等院校向教育部提交了增设物联网相关专业的申请,目前已经有67所本科院校建立了“物联网工程”或“传感网技术”等相关专业。
然而,由于物联网技术和专业建设都刚刚起步,高校在专业目标、人才培养、课程教材、师资和实验设备等方面都面临众多问题。笔者长期从事物联网技术方面的科研工作和相关领域的教学工作,希望能在本文给出物联网工程专业人才培养模式的有益探索。
2 主要存在的问题
目前,在理论研究领域,从传感器网络和泛在计算发展到空间物理信息系统;在技术研究领域,从RFID和Zigbee发展到M2M;在市场应用领域,从企业关注和行业需求到政策层面推动,物联网的发展正经历着快速而深刻的变化。然而在人才培养方面,却面临一些挑战。
1)专业归属不清。目前在已获得物联网工程专业的院校中,有的将物联网工程专业归属通信学院,有些归属到计算机学院,还有的归属到自动化学院。出现归属不清有着其现实原因:物联网是典型的新兴交叉学科,涉及到通信、电子工程、计算机和测控等多方面的专业知识和多个应用领域,因此在专业归属方面存在多样性。然而,由于归属的不同,每个学院根据各自的学科背景和基础条件来建设物联网工程专业和制定专业人才培养方案,导致在人才培养方案、课程规划、实验体系等方面出现较大的差异。
2)人才培养目标不明确。由于物联网工程专业跨多个学科,其自身技术在不断地发展和完善,物联网应用也在推陈出新。如何制定出适应技术更新和满足企业用人需求的人才培养方案,还需深入探索。从企业角度来看,物联网以行业需求为导向,应用于智能电网、智慧城市、绿色制造和智能医疗等多个工业领域,这就要求专业人才培养需面向其行业应用。同时,作为高等学校本科专业,须符合国家素质教育要求,体现专业人才教育思想。
3)专业人才培养条件匮乏。物联网工程专业刚刚起步,师资、设备和教材都面临匮乏的境地。教学质量的核心问题是师资,既有行业应用背景又跨多学科的教师较为缺乏,培养学术水平高、结构合理的专业教学团队是专业建设首先解决的问题;其次,实践教学薄弱,物联网专业的基础实验、综合实验和设计实验所需的开发平台、仿真平台和应用平台都较为欠缺,难以满足人才培养要求;最后,物联网专业教材更是缺乏,目前尽管已有一些物联网书籍,但太偏应用,难以作为教材使用,且未形成完整教材体系。
4)科研、教学和人才培养相互促进机制尚未形成。物联网/传感网相关教学内容和培养方案等都来源于科研成果,尽管物联网/传感网研究开展得如火如荼,但很多理论和方法都还完全成型。同时,如何将已有的研究成果转化用于课堂教学和人才培养,还需要进一步研究。在教学实践过程中常常发现由于有些理论较为系统,涉及的背景知识较广,学生理解起来很困难,实验系统也较复杂。产生这些问题的根本原因正是由于科研、教学和人才培养相互促进机制尚未形成。
3 物联网工程专业人才培养模式探索
重庆邮电大学物联网工程专业依托于学校自动化学院和工业物联网和网络化控制教育部重点实验室,在近年来承担和完成国家科技重大专项、国家863计划等项目的基础上,通过对科研成果的总结和提炼,出版了《测量与控制用无线通信技术》等系列教材,自行设计和研发WIA-PAS、ISA100和6LowPAN等实验实训研发平台,培养了学术水平高,知识、年龄和专业结构合理的教学团队,在近2年的专业人才培养实践中积累了有益的探索。
3.1 适应物联网技术发展和人才需求的培养目标
符合国家《物联网“十二五”发展规划》的要求,突出“传感器网络”技术优势与“三网融合”特色,充分发挥实验室在物联网核心专利、标准、测试和应用等方面的国际国内技术优势,培养面向智能工业、智能电网、智能城市、智能建筑与智能家居等相关领域从事物联网/传感网系统规划、应用设计、产品研发、运行管理等方面工作的跨专业复合型人才。
3.2 充分发挥学校信息学科特色和优势,整合学校教学资源,探索适合新专业的人才培养模式
物联网属于集成、交叉技术,当前任何一个专业都难以覆盖其全部内涵。成立物联网工程专业建设指导委员会,聘请校内外相关专业、合作企事业单位专家参与课程体系规划、实验实训体系建设、专业指导和人才培养方案制订。比如通过实验室和思科公司的科研合作项目,由思科公司赞助、本教学团队负责组织实施面向重庆市高校的“思科杯”物联网应用创新设计大赛,该项大赛还被纳为2012中国(重庆)国际云计算博览会的主题活动之一,得到相关部门的高度重视。引导学生参加各种科技活动,既培养了学生浓厚的专业兴趣,又提高了学生的实践能力,增强了就业竞争力。
3.3 探索新的教学方法和教学手段
充分发挥学生的主体作用,引导学生去思考,更有成效地完成课程的教学任务,培养学生的自学能力、实践能力和创新能力;对专业核心课程,比如“无线传感器网络”,采用答辩、实做报告、课程论文相结合的评价方式,全面考核学生掌握的基础知识与理论、前沿技术、相应的开发能力;对专业导论课程,采用教学团队的授课模式,教学团队教师在物联网的不同研究方向有着多年的积累和研究成果,通过团队授课,既带来了各方向最前沿的研究成果,而且使得每个方向的讲解更加透彻和深入;灵活多样的教学手段,在重点实验室现场讲授理论课程,将实践融入理论,充分沟通交流讨论,增强了教学效果。
3.4 教学、科研、人才培养相互促进的良性循环机制逐步形成
如何有效地将最新的科研成果转化为人才培养,平衡学科前沿技术、基础理论与实际应用的关系,兼顾用人需求与教育教学,在物联网工程专业建设上得到了完整的体现和验证。这种相互促进的良性循环机制形成将是一个长期的工作,也将在后续的实践活动中不断完善和丰富。
4 结论
由于物联网是一项新兴前沿技术,本身又是处于不断发展和变化之中,而且物联网应用也呈现多样性和复杂性,因此,如何规划物联网工程专业和建设人才培养模式,是一个基础性问题。本文在分析物联网工程专业目前存在问题的基础上,给出了重庆邮电大学物联网工程专业人才培养模式的有益探索,并将在后续的教育教学中不断发展和完善。
参考文献
[1]刘莉莉.物联网技术的基础架构及发展趋势[J].软件,
2013(2):142-143.
[2]铁维骥.物联网的发展与关键技术研究[J].中国管理信息化,2013(8):43-43.
[3]刘忠宝.物联网工程专业人才培养体系研究[J].网络安全技术与应用,2011(10):58-60.
[4]王晓喃,钟珊,严海英.物联网工程专业人才培养的思考与探讨[J].常熟理工学院学报,2011(12):16-18.
关键词:智能油田;数字油田;信息化
0 引言
随着全球经济持续疲软,石油与天然气需求大幅度减少,主要产油国为支撑国内经济而维持或增加油气产量,特别是美国页岩气的成功开发使得国际油气价格持续走低,对石油生产和消费大国的经济甚至全球经济的发展带来前所未有的影响。此外,常规油气资源的不断枯竭,非常规、复杂油气藏成为维持全球产能的主要接替资源,不断创新高新技术、实现勘探开发低成本成为世界各大石油公司面临的双重挑战。油气资源品位下降和新老资源接替不足已成为油气田企业面对的长期问题[1]。提高油气田企业总体信息化水平,加强信息化与工业化的融合,已成为油气田企业发展和创新的必然选择。
经过不断的信息化建设和技术革新,数字油田体系已经日趋完善,当前主要的发展方向是在数字油田系统基础之上,以油气田数据的深入挖掘和综合应用为突出特征,进一步深化信息技术应用,形成智能油田[2]。“加强云计算、物联网、大数据等信息新技术的研发与应用,通过工业化与信息化的深度融合,降低成本,提升石油石化行业的发展质量和效益[3]。”这是2015年4月17日在北京举行的第三届中国石油石化工业与信息化融合发展论坛上,与会者达成的共识,标志着国内油田运营模式迈向智能油田建设和应用的步伐。
1 智能油田的概念及特征
国内外各大油田建设中,都对智能油田进行了深入研究并提出了自己的理解。壳牌集团勘探开发执行官Malcolm Brinded将“智能油田”定义为:a Smart Field is an asset that we can continually optimize 24 hours a day,7 days a week。即智能油田是一周7天、一天24小时连续优化的资产[4]。新疆油田孙晓岗认为,智能油田就是在数字油田的基础上,借助业务模型和专家系统,全面感知油田动态,自动操控油田活动,持续优化油田管理,虚拟专家辅助油田决策,用计算机系统智能地管理油田[5]。大庆油田王洪福认为:智能油田=数字油田V2.0=DOF(数字油田)+Cloud Computing(云计算)+ IOT(Internet of Things,物联网)+BD(Big Data,大数据)[6]。
上述定义从不同的认知视角对智能油田进行了形象描述,反映了当前智能油田的特征。从本质上讲,智能油田是油气藏勘探开发技术、油气开采配套产业、油气田生产及决策、现代信息技术应用等多种业务智能化协同发展的必然结果。智能油田的建设就是让计算机或智能设备逐步代替人工脑力劳动的过程。从应用角度来看,“数字油田”代替了人的重复性的统计工作,是应用知识的过程,“智能油田”代替的则是人的分析归纳工作,是创造知识和知识共享的过程。从目前来看,智能油田建设将是一项持久的工作,它会随着计算机技术中人工智能应用程度的提高而不断发展。
当前,智能油田的发展趋势正朝着“一体化、协同化、实时化、可视化、共享化”的方向发展,即业务应用一体化、决策部署协同化、生产管理实时化、综合研究可视化、信息资源共享化[7]。智能油田是一个面向应用和服务的油田,智能油田的目标是建立一个由新工具、新技术支持的涵盖油田生产、管理及服务全生命周期的新油田生态系统。同时,通过管理理念、管理方式的变革,实现跨地域、跨学科、跨部门的协同工作,提高油气田研究与决策的质量和效率,转变经济发展方式,实现由传统油田向新兴油田的跨越式发展。
2 智能油田的国内研究现状
与国际上智能油田研究情况对比来看,国内对智能油田的研究存在起步晚、研究范围小,对研究及应用模式创新力不强等不足。从研究趋势、关联研究、学科渗透、相关研究机构等方面出发,对国内智能油田的研究情况进行如下分析。
2.1 研究趋势
在中国知网()上,以“智能油田”为主题词,截止2015年,共检索到85篇最相关的学术及学位论文,2005-2015年逐年发文量情况如图1所示。
在中国,智能油田研究的相关论著始于2005年[8]。从发文量及内容来看,智能油田在中国的研究正处于积极发展的趋势,且已出现局部的应用[9-11],对油田企业的提质增效逐渐发挥其重要作用。此外,长庆油田油气藏研究与决策一体化信息平台的推广应用也是一种典型的智能油田的应用范例[12]。
2.2 关联研究
随着研究的不断深入,出现了越来越多与智能油田相关的研究热点,形成了庞大的研究网络,表1中列举了与智能油田高相关的研究点。
从表1来看,数字油田作为智能油田的基础,其研究受到了广泛关注,但已不是当前的研究热点,已进入大规模推广应用阶段,这也表明研究趋势已由数字油田转向智能油田。与智能油田相关的物联网技术、智能化等信息技术的研究也逐渐增多。值得注意的是,克拉玛依油田作为中国数字油田建设的典范,其智能油田的研究也已开展。
2.3 学科渗透
智能油田的跨学科研究发展迅猛,已深入到计算机科学与技术、信息与通信工程等多个学科,并衍生出多个交叉学科主题[12-15],表2列举了多个渗透学科及对应的研究主题。
从表2可以看出,智能油田的研究及建设是一个涉及多种学科和多种应用的综合性系统工程,需要石油与天然气工程技术人员、IT技术人员、仪器仪表工程师、经济学家、情报服务人员等多个学科专家的共同协作,具有典型的协同化、一体化、共享化的特征。
2.4 相关研究机构
众多研究机构在“智能油田”领域成果斐然,表3列举了一些高发文量的研究机构,近几年共有30篇相关的学术论文。这些机构的研究成果代表了国内智能油田研究的水平和发展趋势,对后续智能油田的研究方向具有引领作用。
国家级期刊、省级期刊、核心期刊、中心核心期刊
2.学术期刊科目分类
社会科学、哲学、经济学、法学、教育学、文学、历史学、自然科学、理学、工学、农学、医学等。
3.中国期刊方阵
“中国期刊方阵”的基本框架分为4个层面,形成宝塔形结构。第一个层面为“双效”期刊。以全国现有8135种期刊为基数,按10%—15%的比例选取社会效益、经济效益好的1000余种期刊,作为“中国期刊方阵”的基础。通过各省(区、市)和中央部委评比推荐产生。第二个层面为“双百”期刊。即通过每两年一届评比产生的百种重点社科期刊、百种重点科技期刊。每届进入全国“双百”重点期刊数量控制在200种左右。第三个层面为“双奖”期刊。是全国“双百”重点期刊基础上评选出的国家期刊奖、国家期刊奖提名奖的期刊。此类期刊约100种左右。第四个层面为“双高”期刊,即高知名度、高学术水平的期刊。此类期刊约50种左右。建设“中国期刊方阵”的运作步骤采取分级负责的形式,各省的“双效”期刊由省级新闻出版管理部门按照规定比例推荐,入选期刊必须是省、部级以上优秀期刊,或有希望成为优秀期刊者。“双奖”和“双百”期刊通过评选产生。“双高”期刊由新闻出版总署、科技部确定,入选期刊均为国内知名品牌期刊。根据新闻出版总署“建设‘中国期刊方阵’工作方案”的通知精神,由科技部负责组织的科技期刊的推荐评选工作已经结束。科技部于日前公布了评选结果,共评出716种科技期刊进入“中国期刊方阵”,高校期刊入选113种。其中,高知名度、高学术水平期刊(双高期刊)40种,高校占7种;国家期刊奖、国家期刊提名奖期刊(双奖期刊)58种,高校占3种;百种重点社科期刊、百种重点科技期刊(双百期刊)122种,高校占18种;社会效益、经济效益好的期刊(双效期刊)496种,高校占85种。《河海大学学报(自然科学版)》入选“双效期刊”。
4.学术期刊基本知识(SCI、SSCI)
目前,在国际科学界,如何正确评价基础科学研究成果已引起越来越广泛的关注。而被SCI、SSCI收录的科技论文的多寡则被看作衡量一个国家的基础科学研究水平、科技实力和科技论文水平高低的重要评价指标。那么,究竟什么是SCI和SSCI呢?我们根据所掌握的资料,简介如下:
5.SCI简介
《科学引文索引》(ScienceCitationIndex,简称SCI)是美国科学情报研究所(ISI)出版的一种世界著名的期刊文献检索工具,也是当前世界自然科学领域基础理论学科方面的重要期刊文摘索引数据库。SCI是目前国际上三大检索系统中最著名的一种,其中以生命科学及医学、化学、物理所占比例最大,收录范围是当年国际上的重要期刊,尤其是它的引文索引表现出独特的科学参考价值,能反映自然科学研究的学术水平,在学术界占有重要地位。SCI创建于1961年,其创始人为美国科学情报研究所所长EugeneGarfield(1925-09-15)。它主要收录文献的作者、题目、源期刊、摘要、关键词,不仅可以从文献引证的角度评估文章的学术价值,还可以迅速方便地组建研究课题的参考文献网络。利用它,可以检索数学、物理学、化学、天文学、生物学、医学、农业科学以及计算机科学、材料科学等学科方面自1945年以来重要的学术成果信息。SCI还被国内外学术界当做制定学科发展规划和进行学术排名的重要依据。目前,SCI的出版形式包括印刷版期刊和光盘版及联机数据库,现在还发行了互联网上Web版数据库。经过四十多年的发展完善,已从开始时单一的印刷型发展成为功能强大的电子化、集成化、网络化的大型多学科、综合性检索系统。目前,SCI涵盖学科超过100个,主要涉及农业、生物及环境科学;工程技术及应用科学;医学与生命科学;物理及化学;行为科学。SCI将来源期刊数量划分为SCI和SCI-E。SCI指来源刊为3500多种的SCI印刷版和SCI光盘版(SCICompactDiscEdition,简称SCICDE),SCI-E(SCIExpanded)是SCI的扩展库,收录了6650余种来源期刊,可通过国际联机或因特网进行检索。ISI通过它严格的选刊标准和评估程序挑选刊源,而且每年略有增减,从而做到其收录的文献能全面覆盖全世界最重要、最有影响力的研究成果。所谓最有影响力的研究成果,是指报道这些成果的文献大量地被其它文献引用。即通过先期的文献被当前文献的引用,来说明文献之间的相关性及先前文献对当前文献的影响力。SCI以《期刊目次》(CurrentContent,简称CC)作为数据源,目前,自然科学数据库有五千多种期刊,其中生命科学辑收录1350种;工程与计算机技术辑收录1030种;临床医学辑收990种;农业、生物环境科学辑收录950种;物理、化学和地球科学辑收录900种期刊。各种版本收录范围不尽相同。这其中,含有全世界出版的数、理、化、农、林、医、生命科学、天文、地理、环境、材料、工程技术等自然科学各学科的核心期刊约4500种;扩展版收录期刊6650余种。SCI每年收集论文数达六七十万条。
6.SCI索引形式
SCI主要摘录科技期刊和专利。被选用的期刊上所刊载的每篇文献,包括论文(无代号)、摘要(A)、评论(B)、编辑部文章(E)、通讯(L)、会议资料(M)、专利(P)、评论和书目(R)都逐一加以摘录。尤其把每篇文献后所附的参考文献一一认真著录,并按照一定格式编排起来。在论文索引方面,它是以来源索引为基础,另配有四种引证索引(即作者引证索引、专利引证索引、主副事物引证索引及机构引证索引)。SCI的索引方式有4种。引文索引(CitationIndex)按第一作者的英文字母顺序排列,用于检索作者发表的论文;期刊源索引(SourceIndex)按每篇论文的完整文题排列,用于检索论文主要内容;主题词索引(PermutermSubjectIndex)通过标题词汇或主题词查找某学科、某专业方向涉及文献,光盘版已通过SCI'sKeyWordsPlus追溯出现在论文所引参考文献中的单词、词组与短句,扩充了印刷版的容量;机构索引(CorporateIndex)按地域、字母顺序排列,检索每篇论文的所属机构,或某机构用于统计所发表的论文,也可用光盘版与在线版方便地查找此索引。
7.SSCI简介
SSCI即社会科学引文索引(SocialSciencesCitationIndex),为SCI的姊妹篇,亦由美国科学信息研究所创建,是目前世界上可以用来对不同国家和地区的社会科学论文的数量进行统计分析的大型检索工具。1999年SSCI全文收录1809种世界最重要的社会科学期刊,内容覆盖包括人类学、法律、经济、历史、地理、心理学等55个领域。收录文献类型包括:研究论文,书评,专题讨论,社论,人物自传,书信等。选择收录(SelectivelyCovered)期刊为1300多种。
论文摘 要:物联网的基础设施建设基本上需要国家和政府来承担,即要全体纳税人共同来承担,其服务对象应该是广大民众,应该体现出物联网应用的公共物品特征。本文从物联网基础建设和市场应用两个阶段,九个方面对物联网应用中的公共产品特征进行了阐述。
1.物联网的概念
物联网指的是在网络的范围之内,可以实现人对人、人对物以及物对物的互联互通,在方式上可以是点对点,也可以是点对面或面对点,它们经由互联网、通过适当的平台,可以获取相应的资讯或指令,或者是传递出相应的资讯或指令。
物联网不仅是对物实现联接和操控,通过技术手段的扩张,赋与网络新的含义,实现人与物之间的相融与互动,甚至是交流与沟通[1]。
2.公共服务
公共服务是21世纪公共行政和政府改革的核心理念,根据公共需求来提供公共服务是现代政府的基本职责。随着经济社会的发展,公众对公共服务的需求不断增加,对政府的要求也越来越高。通过现代信息技术,创新公共服务模式、提高政府的服务效率、实现由管理型政府向服务型政府的转变成为满足公众对公共服务需求的重要手段[2]。
3.物联网基础建设阶段的公共产品特征
物联网基础设施建设的和运营的资金来源,特别是物联网前期大量的建设资金,基本还是各个国有企业的资本积累和国有银行提供的贷款,而如果产业建设有负债,债务最终的承担人还是政府等公共事业结构,这足以说明物联网的基础设施建设基本上还是需要国家和政府来承担,同时也可以说是要全体纳税人共同来承担,因此其服务对象也应该是广大民众,应该体现出公共物品特征来。
物联网的公共产品特性主要体现在以下几个方面:
(l)效应不可分割性。物联网的建设目的不是为某一领域或者某一类的企业提供一个新的盈利点,继续遵循传统的生产——销售模式。其根本目的是为了搭建一个更广泛、更智能、更自由、更稳定、更安全的网络化信息交互平台。平台最终搭建完成后,绝大部分将为整个社会所共享,基本不存在针对不同主体的效应差异。
(2)受益的非排他性。由于有了3g网络的应用成熟、未来4g网络的建设和推广以及广域通信网络和小型传感网络的无缝融合,物联网的各类应用平台将拥有足够的网络容量来容纳相关业务,因此个人或者企业对于此类产品的使用不会影响其他个体的体验和使用质量,仅仅是建设的初期可能会存在一些信息挤占性和不平等体验,但这都是暂时现象。
(3)取得方式的非竞争性。在物联网网络平台搭建完成后,特别是当云计算智能处理平台搭建完成之后,从边际成本角度看,市场当中新加入消费者体现在生产和维护端的工作与原有消费者相比基本没有差异,仅仅是信息数据库中字段的增加,因此可以认为其加入没有增加生产成本,取得方式是非竞争的。
(4)提供方式的非盈利性。这一点主要体现在物联网建设和市场推广上,根据刚才的分析可以看出,物联网是可以免费提供给用户服务的,政府和市场其他运营主体都是可以通过其他方式获得收入,甚至会高于传统的用户收费模式。而发展初期的用户端收费仅仅是一种市场扩散的策略,是一种暂时性行为。
(5)公共需求的带动。由于当前技术水平发展、市场应用滞后以及相关人员素质参差不齐等原因,公共事业当中信息、的获取、传输、处理和反馈效率都比较低,信息获取的途径和内容较为贫乏,集成交互平台功能单一、实时性和实地性差,同时缺乏高效的反馈和应对机制。而如果将这些单个需求解决方案整合起来,便是物联网体系建设的雏形。
(6)物联网建设的多主体供给性。公共产品可以通过政府生产、政府购买和混合生产的方式进行供给。在物联网的建设过程中,真正政府独立建设的比例不高,很大一部分是通过与运营商、制造商、系统集成商、服务提供商的合作完成的,通过集成各个主体的竞争优势,可以保证物联网建设的质量和先进性。
4.物联网市场应用阶段的公共产品特征
物联网作为公共产品,除了上述物联网建设期所体现的公共产品特性之外,物联网在投向市场进行应用的过程中的公共服务特征还有:
(l)服务的大众性。在各个行业的应用当中,物联网应用的最终端点都是大众用户,除了少数对于安全性和保密性要求较高的特殊行业应用之外,物联网的所有应用都能体现出为大众服务的特征。
(2)民生基本服务性。物联网与其他行业最大的不同之一就是其对于日常生活的全面渗透性,其应用体现在日常生活的各个基本方面,涵盖卫生、医疗、交通、运输、公共事业、安全、教育等等,都是人们日常生活的必需领域应用,也是政府服务的应有内容。
(3)高技术高质量的智能服务。从远景规划看,未来的物联网应用将会形成一种云计算式的大众平台,在一定的法律约束背景下,用户可以无偿获取和使用相关的信息和产品,其技术特点保证了服务的质量和良好的体验,也是一种改善民生、提高生活效率和生活品质、推动社会整体生产力发展的重要推力[3]。
5.总结
物联网在应用领域和服务对象上体现出公益性特征,决定了物联网在发展过程中需要政府投入、广告投入和投融资资金的扶持。同时,物联网的技术应用将在公共事业管理的领域当中对于管理的效率和准确性带来较大程度的提升。
参考文献:
[1] 项有建.从互联到物联:物联网本质初探[j].软件工程师,2009,(12):31-32.
关键词:产学研;项目驱动;实践教学;教学模式改革
引言
人类创造力发展主要依靠创新精神,而创新需要在实践中进行推动。教育工作者应该结合理论教学,通过各个方面的技术实践,让学生具备独立的创新能力,进行跨学科知识融合,满足技术的不断创新,解决社会对多样性人才的需求。物联网工程专业作为我校新开办的新工科专业,具有学科交叉、软硬件集成、综合分析性强的特点,对学生的综合实践能力提出更高的挑战。通过物联网工程专业教学实践和探索,根据学生毕业能力支撑的要求,从教学内容、教学手段、考核机制等进行设计和改革尝试,培养具有鲜明地区特色的物联网工程人才。2020年北京工业大学王秀娟等针对新工科建设围绕专业育人目标,课程目标等,提出了课程的改革思路,以适应新工科建设的需求。2020年南华大学屈爱平等结合物联网技术的行业发展趋势以及物联网工程专业人才培养现状,针对当前新工科和创新等热点问题,结合南华大学的办学定位,探索具有地方和行业特色的物联网专业人才培养模式,以提高物联网工程专业的人才培养质量。2018年西安科技大学党琪等分析了目前高校实践教学环节存在的问题,并提出了以培养学生创新能力为目标的实践教学环节改革举措,2017年福建师范大学陈曦碧等主要从毕业论文(设计)、实习、实验教学、大学生创新创业训练计划四个主要实践教学环节的管理着手,采取有效措施提高各环节质量,并重视管理人员培养;2017年北京信息科技大学吴韶波针对物联网工程专业的特点以及工程教育认证的要求,分析了物联网工程专业实践教学体系的课程设置,设计了物联网工程专业实验教学内容,并对实验教学模式进行了探究。2016年沈阳工程学院戴宪滨提出实践教学体系始终坚持以学生为主体,教师为主导,突出学生在实践环节中的“主动性、独立性和创造性”。2016年余文森对应用创新型物联网人才培养实践教学体系进行研究,提出基于应用创新型人才内涵、地域特色以及学校专业优势,给出物联网工程专业应用创新型人才培养的目标定位。针对我校物联网工程专业的实际情况,以培养目标和定位为指导,优化课程内容,改革评价方法,探索更有效的教学模式,以培养学生创新能力为目标的实践教学改革研究就显得尤为重要。
1目前存在的教学问题
我校通过“卓越工程师”计划加强校企合作,针对物联网工程专业实践教学进行改革,提高学生工程实践能力和创新能力,但是仍然存在如下问题:(1)专业实践教学环节缺乏整体性、系统性的规划,培养方案修订工作与专业实践需求不能及时匹配。(2)西部地区物联网企业相对较少,学生在实习过程中存在一定安全和技术保密隐患,企业接受学生实习的积极性不高,只允许学生对生产过程进行了解和观摩,学生不能直接参与实际操作过程,生产实习效果无法得到保证。(3)物联网工程专业属于新型专业,具有工程实践背景专任教师较少,实习指导教师在企业的工作经历和实践经验比较欠缺,导致在项目驱动式实践教学的过程中存在一些问题。
2具体改革目标、方法及内容
2.1改革目标
(1)根据人才培养定位和创新教育目标要求,结合工程教育专业认证需求,及时修订物联网工程专业的人才培养方案,同时在实践教学中进行检验和修正。(2)利用企业的相关资源,加强实践实训平台和设施的联合建设,有效解决学生实习场地问题,让学生能够主动参与到企业的生产过程,结合所学理论知识,在实践中探索、验证和创新。(3)提高教师实践教学和创新能力,让教师积极参与到理论和实践结合的教学过程,必要的时候可以选配实习指导教师去企业进行培训,与企业工程师共同探讨实践教学方案。
2.2改革方法及内容
2.2.1改革方法将创新教育与理论教学、实践教学各环节进行有机融合,结合工程教育专业认证需求,及时修订物联网工程专业的人才培养方案,增加实践教学环节在培养方案中所占比重。在教学过程中,采用项目驱动的方式对各知识点进行综合设计学习,充分利用学校已有的实验教学示范中心和重点实验室的实验平台外,加强与企业进行“产学研”合作,建设校外专业实践教育基地,熟悉企业软件开发模式及流程,提高学生软件编程技术的实战能力,制订校企联合专业实践课程方案。
2.2.2实践课程内容智能家居是利用先进的计算机技术、嵌入式技术和网络通信技术,将家中的照明系统和报警系统通过家庭网络连接到一起。该系统具有安全、方便、快捷、高效、智能化和个性化的特点,同时在节能方面的效果优势非常明显,具有广阔的市场前景。本实践课题将针对人们在现实生活中的真实需求量身打造,让人与家居之间有效互动,感受更加舒适,更加人性化的现代生活。该实践课程内容为企业自主研发的嵌入式智能家居项目,学生利用传感器结合嵌入式开发板,通过驱动编程框架编写硬件相关驱动代码,使用Python语言编程制作界面程序,分析案例数据,为以后进行嵌入式开发打下良好基础。(1)总体流程。(2)硬件模块:LED模块、蜂鸣器模块、视频监控模块、温度传感器模块。(3)工作内容。首先根据电路图以及说明书查看各引脚地址从而实现LED开关灯功能、蜂鸣器报警功能,将视频监控模块、温度传感器模块与相对应的开发板进行连接实现实时监控和温度监控功能。获取LED驱动程序和应用测试程序,编译uboot和linux内核源码,拷贝驱动和测试程序到上位机linux系统,在下位机上进行测试,修改linux内核源码,去掉led闪烁的问题,上位机执行计算。编写动态库django服务器然后基于Python进行页面布局设计及功能实现。
尽管有些突然,但这样的消息并不会令人感到意外:张亚勤离开微软在料想之中,只是时间问题,而加入百度似乎也确实是个不错的选择。
微软之路为何终结?
张亚勤在微博上转发了微软官方宣布自己离职消息的微博后写道,“我用了16年的时间,完成了加入微软时对公司的承诺。”他用“使命达成”四个字来解释自己选择离开微软的原因。“我一直都不是安于现状的人,过去16年,一直在忙碌状态,所以没有卸下重担的理由。但既然当初的使命已达成,我想也应该是我开始新的探索的时候了。”他说。
其实早在三年前,就有过张亚勤可能离职的传闻。2011年11月18日,张亚勤发表了一条引发广泛猜测的微博:“这个星期做了一个艰难的决定,feel so relieved。”作为张亚勤曾经的同事,李开复很快就在微博上回复:“恭喜+祝福。”尽管随后不久,张亚勤就澄清说这只是误会。
而在此次离职之前,张亚勤就离职事宜进行了一次内部问答,在问答中他也透露,他确实三年前就曾与史蒂夫・鲍尔默聊过,但没能走的原因是“还有一些工作等着我和同事们携手完成”。如今“使命达成”,张亚勤可以开始新的“理想和事业”了。
9月3日,张亚勤出现在了百度世界大会的现场,而在之前历次的百度世界大会上,并没有来自微软的高管参加,而且百度副总裁王劲在谈及百度的云计算和大数据发展时,还打趣说:“虽然亚勤坐在台下,但我还要说百度对世界杯的大数据预测可比微软、谷歌要准确。”这让记者颇感意外。而随着张亚勤加盟百度的消息落定,一切就万分合理了。
“亚勤出微软,一个时代的结束!”张亚勤的老同事,前微软亚太研发集团CTO、微软亚洲工程院院长,现金山软件CEO张宏江在微博中表示。张宏江离职之时,张亚勤曾表示“难舍知己”。
有人将张亚勤的离职视为两个时代的终结:PC的黄金时代和外企的闪耀时代。一方面,微软作为昔日的PC巨头如今已经很难再让人有兴奋的感觉,自然少了吸引顶尖人才的魅力,而且从微软的全球架构来说,年仅48岁的张亚勤也确实没有太多上升的可能;另一方面,外企在中国已经远没有了昔日闪耀的光环,反而是本土互联网企业的吸引力正在日益强大,甚至吸引了全球顶尖公司的顶尖人才,前谷歌全球副总裁、安卓团队的二号人物Hugo Barra加盟小米,前谷歌大中华区总裁刘允加盟360,原谷歌投资者关系高管简・彭纳加盟阿里巴巴……
“我觉得、我也相信,接下来的10年,将是中国互联网企业走向世界的10年。”张亚勤在之前接受《中国经济周刊》采访时表示,或许这也是他最终选择了一家本土互联网公司的原因。
“科学家”总裁
1966年,张亚勤出生在山西太原一个普通的教师家庭,几乎过目不忘的他在学习上得心应手、屡屡跳级,11岁便初中毕业。1978年,12岁的张亚勤以数学满分的成绩通过了中国科技大学少年班的考试,成为当时中国最年轻的大学生。这一年,由于第一届全国科学大会的召开被称为“科学的春天”,而张亚勤所在的中国科技大学第一届少年班,是当时轰动一时的“神童班”,88名全国选拔出的神童成为了那个时代的“超级偶像”。
1986年,年仅20岁的张亚勤就已经获得了中国科技大学无线电电子工程专业的硕士学位,之后,他远赴美国,来到乔治华盛顿大学攻读电子工程。仅仅三年时间,他就拿到了博士学位,而且他的博士论文也成为了乔治华盛顿大学历史上唯一一个满分的博士论文,而当时,张亚勤只有23岁。
毕业之后,张亚勤先后在美国两个著名的实验室工作。1997年,31岁的张亚勤当选为美国电气和电子工程师学会院士(IEEE Fellow),这是全世界电气和电子研究领域最高的学术荣誉,而这也使得张亚勤成为了IEEE这个拥有100多年历史的古老协会中最年轻的院士。
1999年,张亚勤加入微软公司,之后很快成为微软中国研究院首席科学家,并在2004年升任微软公司全球资深副总裁,2006年微软亚太研发集团成立后出任主席。
张亚勤不仅是微软公司里级别最高的华人,也是微软智囊团的核心成员。比尔・盖茨更是十分赏识张亚勤,在微软内部有“拜师结对子”的传统,而张亚勤的导师正是盖茨本人,在盖茨从微软退休的告别晚宴上,唯一邀请的华人就是张亚勤。
尽管已经转型为公司高管,但是张亚勤作为一名科学家的成就依然无法被忽略。到目前为止,张亚勤已经在世界工程界最权威的杂志《IEEE Transactions》上共计发表过论文100余篇,其他国际期刊发表400多篇,还拥有60多项美国专利,数十项技术创新成为国际标准……这些都是很多同行一生都难以企及的数字。
张亚勤能为百度做什么?
张亚勤是一位科学家出身的管理者,是一个典型的技术派,而新老板李彦宏也是一样。与沉醉于产品创新和商业模式创新的企业家们不同,工程师出身的李彦宏笃信的是只有技术创新才真正拥有改变世界的力量,而百度也一直都是一家以“硬技术”创新驱动的公司。
在今年的百度世界大会上,李彦宏大胆预言:移动互联网时代,用户的行为将会发生质的变化,未来5年,使用语音和图片进行搜索的请求量将超过50%,会超过纯文字的请求量。但是这意味着需要对搜索技术进行颠覆式的创新,用全新的技术打造一个全新的百度。
今年5月,百度公司宣布成立百度硅谷实验室,并请到了世界三大人工智能专家中最年轻的一位吴恩达全面负责,在此之前,吴恩达是“谷歌大脑”(Google Brain)项目负责人,这是中国互联网公司迄今为止引进的最为重量级人物。
吴恩达的加盟也使得“百度大脑”的计划逐渐浮出水面,李彦宏对外界透露,目前,“百度大脑”项目中人工智能的计算系统的智力已经相当于两到三岁的孩子。而百度的终极目的就是把百度大脑植入到越来越多的软硬件和互联网产品中,李彦宏把这一策略称为“Baidu inside”,类似PC时代的“Wintel inside”。在这背后无疑需要复杂而庞大的技术积累,包括云计算、大数据挖掘、语音识别、深度学习、人工智能等诸多前沿科技方向。
而这与最近几年张亚勤所主导的研发方向和关注的焦点领域有惊人的重合。在国内云计算和大数据行业中,张亚勤一直都是举足轻重的人物。而张亚勤本人也曾在多个公开场合表示,他近期的精力主要集中于人工智能的开发,他预测人工智能是比移动互联网大10倍的市场。“未来5至10年,机器的智能会超过一般人,20至30年可能机器本身的智能会超过人整体的智慧。”张亚勤的这个大胆观点被业界广泛引用。
特别是前一段时间曾经火爆微信的微软智能机器人“小冰”,其实就是微软人工智能研究课题的阶段性成果,她结合了云计算、大数据分析、深度学习、深度神经网络等技术,这与百度未来搜索和人工智能的发展方向趋于一致。
国家“”青年拔尖人才、优秀青年科学基金项目的获得者、公安部第三研究所物联网技术研发中心副主任刘云淮博士认为,这些故障的“罪魁祸首”正是无线自组织网络中的“弱连接”。
多项原创成果
入选“”
早在香港科技大学读博期间,刘云淮就开始了弱连接条件下无线自组织网络架构和节点协同技术研究,迄今已逾十年。
众所周知,若无线通信弱,网络节点间连接特性则会发生改变,针对这一现状,刘云淮从概率式网络模型出发,通过探寻无线网络中的基本机理,设计出一系列拓扑控制方法,包括针对Sink节点到其他节点通讯模式的Conreap算法,以及针对节点间通讯模式的Brasp算法,得到欧美同行很高评价。美国佐治亚理工大学计算机工程系教授、可靠通信实验室主任Raheem Beyah认为“概率型网络模型更真实的反映无线通讯中的链路行为”,加拿大Alberta大学计算机科学系教授Mike MacGregor表示“概率型网络模型能更好的反映网络行为,为节点最优分布奠定了理论基础”。
基于概率型网络模型,刘云淮针对传统网络信息感知模型进行了大胆改革。在无线传感器网络中,传统感知模型为圆盘结构,存在确定半径,圆盘内的信息可以通过感知节点获取,但圆盘外的信息则无法感知,因此无法反映真实的传感器行为。反复实验下,刘云淮带领团队提出了基于链路的概率型感知模型,可以把链路性、概率性和多感知融合性这三个现实传感器的独特特性反映出来,并把误差缩小在百分之十以内。
网络是信息交换的载体。它的“四通八达”与否,直接影响着信息传输程度。
那么,清除一切网络传输中的障碍,是否就一定能够确保信息通畅呢?
针对这一问题,刘云淮认为恰恰相反,“少量干扰行为是激发网络传输性能的关键”。
利用干扰回避、干扰消除和干扰对齐等管理技术,他原创提出基于干扰的副信道通信模式,增加一些携带一定控制信息的干扰信号,制造可以最终被消除掉的主动干扰,在传输过程中反倒可以提高网络“活力”,增加网络传输量,提高传输效率,从而提高网络整体性能。
刘云淮并未满足于此,基于此模式,他充分扩展了数学中Quorom理论的成果,设计实现了高效低功耗的分布式节点协同机制,减少了传统中传输失败和网络丢包现象。从网络节点间的感知精度出发,在实验过程中,提出了频谱感知节点传感器网络,设计并实现了协同边界定界算法,大幅度提高了网络传输中精确信息的获取量。
真实的无线网络系统,要在一系列核心技术的支持下才能正常运转。在多径反射效应下的节点测距方法上,刘云淮开创了无线网络领域研究的先河。他以频率为突破口,通过相同节点在不同频率下的信号强度测量,经过数学模拟,采用傅里叶变换的方式求解,可以获得更精确的距离。同时,在网络热点的判断问题上,刘云淮首次提出了非密度的、基于移动性的网络热点分布模型,设计实现了移动节点的热点感知方法,为今后的数据挖掘和信息获取提供了有力支撑。并针对网络传输丢包的问题,设计了新的多信道分配算法,以均匀分布节点缓冲区,加大了网络传输速度。
凭借在弱连接条件下无线网络关键问题上的诸多创新性成果,刘云淮迄今为止已经在本领域最权威的国际期刊《IEEE Journal on Selected Areas in Communications》《IEEE Transactions on Mobile Computing》《IEEE Transactions on Parallel and Distributed Systems》以及著名国际学术会议如ACM Mobicom,ACM Sensys,ACM SIGKDD,IEEE INFOCOM,IEEE ICDCS等。并且在2008年获得IEEE ICDCS最佳论文奖,是638篇论文中唯一获奖论文。
在国际计算机网络研究领域,较高的科研天分与勤勉的科研态度让刘云淮很快声名鹊起,并在2015年成为国家“”青年拔尖人才中的一员。
关系国计民生
荣获“优秀青年科学基金”
科研,是为人类发展服务。刘云淮深谙此理。
近年来,以智能手机为代表的移动通讯设备加快了网络感知趋势的发展。以个人为中心,从海量数据中获取高精准信息的群智感知和群智计算开始成为目前移动网络的研究热点。
历经五年学习,2000年刘云淮于清华大学毕业后,即前往惠普做了一名工程师。两年一线工程师的经历,让他养成了一种与市场同步的科研理念,也敏锐地意识到无线网络的研发命脉。随后,他来到香港科技大学再次深造,开始在实验室里反复印证自己脑海中的系列想法,迅速打开了无线网络架构及节点协同技术领域的“大门”。
近十年弱连接条件下无线自组织网络架构和节点协同关键技术研究工作,让刘云淮积累了大量实战经验。来到公安部第三研究所物联网中心之后,顺应社会发展,为深入拓展这一研究,他开始把眼光瞄向移动群智感知网络层面。由他申请的项目课题,已经获得国家自然科学基金“优秀青年科学基金”支持。
传统由基站提供服务的有组织无线网络,单一节点间的链接能力较弱,在弱连接广泛存在的情况下,通信传输日渐艰难。因此,基于特定传感器的无线传感器网络越来越不适应信息大爆炸的现代社会,变革已经成必然。
正所谓一花独放不是春,百花齐放春满园。社会的快速发展,正要求群策群力。
群智感知的概念即发源于此,其关键是利用大量无意识协作,低干扰和低负担的非专业感知源来获取信息,具有广泛的应用性,国际社会纷纷迈开了群智感知网络研究的脚步。但很快发现,群智感知网络研究过程中,面临着网络差异性大、数据量大、数据质量低劣、数据异常等诸多难题。
基于此,刘云淮从移动群智感知网络的新特性出发,加入人类行为元素,探索弱连接下群智感知网络架构和拓扑控制方法,建立无意识协作的通信增强机制,创新恰当的节点协同技术,以实现可靠通信,以促进群智感知网络的大规模应用发展。此项课题的研究,将从宏观上满足大数据时代的发展需求,促进数据挖掘技术的快速进步,有利于信息安全及共享网络社会的长远发展。同时,在微观上也利于个人隐私信息的保护。