时间：2022-11-05 07:58:30
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篇物联网技术导论，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。
中图分类号：TP393；G642 文献标识码：A 文章编号：2095-1302（2014）03-0091-02
0 引 言
物联网被认为是继计算机、互联网之后的第三次信息浪潮。2009年8月总理在无锡考察传感网产业发展时提出“感知中国”后，物联网的探索逐渐成为国家战略。2010年3月底，教育部批准30所高校第一批开设物联网工程专业，没有物联网专业的学校也相继开设了物联网相关的课程。我校于2010年招生时就将物联网及相关课程加入了计算机科学技术、网络工程专业的培养方案，并于本学期首次开设了《物联网技术导论》课程。本课程的特点是理论性强，通过实验课加强学生对于物联网理论内容的理解，才能很好地培养学生分析问题、解决问题的能力和专业实践能力，加强实践教学是培养应用型人才的重要途径。研究《物联网技术导论》课程的实验内容，对培养物联网应用人才具有重大的意义。
1 研究现状及存在问题
《物联网技术导论》是本学期为2010级计算机科学技术专业新开设的一门专业任选课。课程的目标是使学生可以对物联网技术的相关知识有一个全面、系统的认识；具备规划设计与构建出一些简单的物联网应用系统的能力；具备运用理论知识解决实际问题的基本素质。
现在开设物联网课程的学校很多，主要从理论上讲解物联网中的无线传感器网络、RFID（射频识别）技术等，项目组对市面上的物联网技术课程及实验的教材及几个学校的实验教学做了调查，主要发现有以下几个问题：
1.1 课程内容差异很大，实验内容不统一
物联网是一个相对比较新的技术，很多理论还没有完全沉淀下来，形成非常统一的理论体系。不同的学校不同的教材讲授的内容有很大差异，相对于实验内容也就有不同的安排。
1.2 开设的专业不同，实验内容的重点不一
物联网技术是一个综合性比较强的新技术，涉及到计算机技术、通信技术、自动控制技术等，造成了不同专业都开物联网课程的现状。通信技术相关专业讲解的重点在于物联网通信传输、通信协议分析等，自动控制相关专业讲解的重点在于物联网芯片的研究设计等。计算机相关专业讲解的重点在于物联网相关算法、应用开发等。开设专业的不同，导致了实验内容的重点不一。如北京科技术大学王志良教授出版的实训教程[1]有大量的硬件设计指导等。
1.3 不同学校配备的实验箱不同，实验操作不一致
对于物联网课程的实验大部分都是基于实验箱进行操作的，不同的学校配备的实验箱基本都不同。每种实验箱都有不同的核心板，不同的程序，操作起来都有自己的步骤[2]。本系关于物联网的实验箱共有3套，即使是同一种类型的实验，软硬件环境，实验效果也都不同，这也给实验的选择、融合带来一定的难度。
1.4 学生层次不同，实验内容的难易度设置问题
物联网实验需要大量的硬件编程基础，这些基础都是通过以前课程的学习积累的。有的学生基础好些，如果实验内容过浅，就不能满足学生对知识的渴望，设置过难又使基础不好的学生失去信心。
基于以上问题的分析，我们在实验内容的选择上要以符合专业需求为主要方向，找出实验教学的重点，体现实验的层次性等，为培养物联网方向的应用人才奠定基础。
2 实验内容研究
主要研究《物联网技术导论》课程的基础实验与应用实验内容，以符合专业需求为导向，整合现有实验箱实验的基础上，在各个实验中拟设置选学内容，以满足不同层次学生的要求，同时为学生深入学习物联网相关课程打下坚实基础。
拟选取以下6组实验：
（1）建立实验环镜
实验为1学时，主要是认识实验设备，安装配置IAR、KeilC开发环境。
（2）数据感知实验
实验为3学时，主要物联网感知层的实验，包括温湿度传感器、超声波传感器、酒精传感器的实验，使学生通过各种传感器感知信号及编程方法。选学内容设置为光电传感器、压力传感器。
（3）ZigBee组网实验
实验为4学时，主要是让学生熟悉ZigBee协议栈原理、工作流程，掌握点对点、星状网通信原理及相关程序应用分析。选学内容为树状通信实验等。
（4）网关通信实验
实验为2学时，使学生掌握网关上各种通信接口如串口，网口、GPRS的使用及程序分析修改。
（5）认识RFID系统实验
实验为2学时，使学生掌握RFID 的基本原理，学会RFID 模块的使用方法及相关程序分析。选学内容为超高频RFID模块分析等。
（6）物联网应用实验
实验为4学时，是物联网应用层的实验，主要是对智能家居系统、智能超市系统和智能仓储系统从系统功能、架构、原理上进行分析，并通过各种模拟系统进行实际分析等。选学内容为智能农业等。
实验的总学时为16学时，我们的重点放在无线传感器网和物联网应用上。
3 实验教学方法与手段
3.1 启发式教学
为了培养学生的创新能力，激发学生学习兴趣，改变以往填鸭式教学方法，在实验中，先讲解实验内容和实验要求等基本内容后，再将本次实验的结果展示出来，然后引导学生观察、发现问题，由教师以点拨、提问和探讨的方式加以解决。实验中根据学生的实际情况，这种变学生被动为主动参与的教学方法在调动学生的学习主动性及创新能力的培养上均收到了良好的效果。
3.2 层次教学
根据实验教学的进度和实验深度要求的不同，把实验分成不同的层次，有助于引导学生由浅入深地学习。在物联网实验教学中分成两个方面的层次。
第一个层次，是从必学到选学将实验内容分成必学和选学，必学是所有学生都要学习的内容。选学内容是对本实验更有兴趣的学生学习的内容。
第二个层次，是将必修实验再分为使用、验证分析、综合设计3个层次。
在教学前期适合于做一些使用层次要求的实验，如建立实验环镜、传感器和ZigBee网等， 通过全面使用物联网系统使学生对传感器、ZigBee等操作有全面的感性认识。 在有一定的操作和理论基础时可做验证分析层次的实验，从外部观察验证传感器、ZigBee的原理、编程、实现过程。如学完进程就可通过在实际的操作系统上编程使用系统调用来观察操作系统的进程调度结果，并根据结果分析不同的调度策略。 在验证分析的基础上就可做设计实现层次的实验，要求学生在模拟操作系统上自己编程实现操作系统的功能模块，并观察自己所设计的功能模块的工作情况。让学生对物联网功能有一个使用、探索验证、自己设计逐步深入的学习过程。
4 实验考核
考试是引导学生学习、了解教师教学效果的一个重要方法。许多高校计算机科学技术专业硬件课程实验教学和课堂教学的比例超过20%，但学生的成绩仅凭试卷考试来确定，忽略了实验教学成绩，这是不全面的。因此需要完善学生成绩评定，充分调动学生对实验教学的积极性，达到学生实验动手能力的成绩在总评成绩中占一定比例。在平时的实验教学中，应该告知学生实验成绩在总评成绩中的比例，要求学生重视实验报告，启发学生创新思维，鼓励学生认真总结实验经验，杜绝抄袭他人现象。几年来在计算机科学技术专业硬件实验教学成绩占课程总评成绩的20%～30%是比较恰当的。
5 结 语
本文对《物联网技术导论》实验课程的内容、实验教学方法与手段、实验考核等方面所作的分析，可为高校建设物联网技术导论课程提供一些参考。物联网技术导论的实验教学是培养实用性和创新性的高素质物联网技术人才的重要途径和手段。因此，实验教学是当前需要认真研究和探讨的问题。
参 考 文 献
[1]王志良，王新平. 物联网工程实训教程：实验案例和习题解答[M].北京：机械工业出版社，2011.
[2]魏晓宁. 物联网实验教学初探[J]. 计算机时代， 2011（10）：49-53.
[3]刘云浩. 物联网导论[M].北京：科学出版社， 2010.
[4]吴功宜. 物联网工程导论[M].北京：机械工业出版社，2012.
[5]徐勇军. 物联网实验教程[M].北京：机械工业出版社，2011.
关键词：物联网；高职；建设思路；课程体系
中图分类号：TP393 文献标识码：A 文章编号：1009-3044（2012）35-8464-02
2009年8月7日，国务院总理来到中科院无锡高新传感网工程技术研发中心考察并发表重要讲话后，“物联网”这一概念在中国迅速走红。各地相继成立了各种与物联网有关的组织，目前在中国，物联网已经被提升到国家战略。
物联网是通过RFID、无线传感器、GPS等信息传感设备，按照约定的协议，把任何物品与互联网连接起来，进行通讯和信息交换，以实现智能化识别、监控、定位、管理的一种网络。简单地说，物联网是指把世界上所有的物体都联接到互联网上，形成“物联网”。
1 物联网技术
目前，物联网公认为有三个层次，最底层是感知层，这里的感知主要就是指系统信息的采集，包括把物品通过射频识别（RFID）、一维、二维条码、传感器、红外感应器、GPS等信息传感装置自动采集到与物品相关的信息；第二层是网络层，它是物联网的网络传输平台，建立在现有的移动通讯网、互联网和其他专网的基础上，将从底层获取的数据传输出去；最上面则是应用层，将所获得的数据进行分析、处理，完成物联网的“收集―传输―处理”三个步骤。
2 专业方向与课程体系
从技术上来分析，物联网所涉及的核心技术有传感器技术、RFID技术、无线网络技术、云计算技术等， 这些技术覆盖面广，从专业建设的角度来说不可能全部涉及，要有专业的定位。从物联网的主要应用来看物联网专业至少可以有以下几个方向：
2.1物联网工程方向
1）培养目标：面向物联网产业，服务区域与地方经济发展，培养具有扎实的专业理论基础知识、较强的实践能力、良好的团队协作能力，具有可持续发展能力与创新精神，掌握物联网基本知识和基本原理，具备物联网组建、管理、维护、应用，物联网设备营销与技术支持等能力的高素质技能型人才。
2）专业核心能力：物联网组网方案拟定及物联网组建能力；物联网工程施工组织及实施能力；网络设备配置与调试能力；物联网管理与维护及保障网络系统安全运行的能力；网络系统运行维护（监控、故障排除、网络系统优化和升级）能力；物联网应用能力；物联网应用系统管理与维护能力；物联网设备营销与技术支持能力。
3）主干课程：物联网技术导论、网页设计与制作、电子技术、数据库设计、嵌入式技术、编程与应用、综合布线、C#程序设计等
4）核心课程：传感器与无线传感器网络技术、RFID技术、短距离无线数据通信、网络设备配置调试与管理、物联网规划与组建等。
2.2 智能建筑方向
1）培养目标：面向智能建筑楼宇智能化产业，服务地方经济发展，培养具有智能建筑楼宇智能化必备的专业理论知识，良好的团队协作和创新精神，较强实践操作技能，掌握楼宇智能化产品营销运作、楼宇智能化设备的生产与维修、楼宇智能工程的设计与施工等方面技术，具备楼宇智能工程行业生产、服务、技术、管理等职业能力的高素质技能型人才。
2）专业核心能力：智能建筑及小区物业设备管理能力；智能建筑行业电气方面的安装、施工、管理和监理能力；建筑智能产品的生产、销售及售后服务能力；建筑智能系统的调试、维护维修、设备更新能力；建筑智能化系统相关产品研制开发的能力等。
3）主干课程：电子电路技术、楼宇自动化技术、AutoCAD工程制图、现代空调制冷与测控技术、建筑楼宇节能过程控制技术、PLC编程技术、综合安防监控技术等。
4）核心课程：物联网技术导论、RFID技术与高频技术、传感器与无线传感器网络技术、智能楼宇组态软件设计与应用、网络设备配置调试与管理、云语言信息技术、网络通信技术等
2.3车联网方向
1）培养目标：面向汽车行业，培养具有扎实的专业理论基础知识、较强的实践能力、良好的团队协作能力，具有可持续发展能力与创新精神，掌握车联网基本知识和基本原理，具备车联网组建、管理、维护、应用，车联网设备营销与技术支持等能力的高素质技能型人才。
2）专业核心能力：车联网系统管理能力；卫星定位系统应用能力；信号收集与利用能力，车联网系统配置能力；车联网系统监管处理能力；网络设备配置与调试能力。
3）主干课程：网络通信技术、车载技术、交通导航与信息服务、蓝牙技术、智能轨道交通管理、无线网络技术、微波技术等。
4）核心课程：M2M技术应用、RFID技术与高频技术、传感器与无线传感器网络技术、GPS定位技术/北斗定位技术、网络设备配置调试与管理、云语言信息技术、短距离无线通信技术、3G移动通信技术等。
2.4智能农业方向
1）培养目标：面向农业生产单位培养具有扎实的智能农业管理专业理论基础知识、较强的实践能力、良好的团队协作能力，具有创新能力和奉献精神，掌握智能农业管理基本知识和基本原理，具备农业生产经营管理、农业信息获取及处理、农业专家系统、农业系统模拟、农业决策支持系统、农业物联网网络技术等能力的高素质技能型人才。
2）专业核心能力：信息存储和处理能力、通讯系统应用能力、WSN网络应用能力、地理信息系统GIS应用能力、全球定位系统GPS应用能力，遥感技术应用能力等。
3）主干课程：精准农业管理、地理地质信息应用技术、生态环境监测与治理、设施农业智能化管理、精细化农业管理、种子储藏加工与种子管理、WSN现代农业应用、灌溉技术等。
4）核心课程：物联网技术导论、RFID技术与高频技术、传感器与无线传感器网络技术、无线网络技术、网络设备配置调试与管理、短距离无线通信技术、3G移动通信技术等。
3 总结
物联网专业的方向与课程体系的建设要依靠区域的物联网产业，这样才能为专业发展提供行业背景支撑，区域经济发展建设，同样也需要大量物联网人才支持。一个专业的建设与发展，需要很多硬件或软件的条件，只有因地制宜，与时俱进，制定出合理的专业方向和课程体系才能培养出更多的物联网高素质技能型人才。
参考文献：
【关键词】RFID 物联网技术 教学档案 管理
【中图分类号】G64 【文献标识码】A 【文章编号】2095-3089（2013）06-0237-01
学院教学档案是一个学院在教学管理、教学实践和教学研究等活动中形成的、对学院当前与长远发展具有指导意义的文件材料。教学档案的存储、整理、保存和利用是教学管理工作的重要组成部分，是影响学院评估效果的一个重要因素。但是，由于教学档案的种类繁多，而且需要维护的档案数量也非常庞大，经过长期的积累，必然给档案的管理、维护、查阅等带来极大的挑战，通过基于RFID的物联网技术，为每种档案设置不同标签，将极大的减轻管理人员的工作强度并提高工作效率。
1.教学档案管理主要内容及目前现状及面临的问题
1.1 教学档案管理主要内容
作为教学过程的主要记录载体，学院教学档案需要很多的书面材料，主要包括：（一）教学类档案：课程教学大纲、授课计划表、课程试题库、试卷审批表A、B卷及标准答案、学生成绩一览表、考场记录表、试卷分析表、记分册、网络课程、多媒体课件、双语教学课程建设相关材料、典型教案、重要备课记录；（二）毕业设计类档案：毕业设计课题及成绩汇总表、毕业设计相关管理规定、毕业设计（论文）报告、毕业设计工作安排及检查材料、教师指导毕业设计的经验体会等典型材料；（三）实验实践类档案：学生社会实践工作计划、总结、表彰材料、实习教学相关的规章制度、校内外教学实践、实习基地建设和运转情况材料、实习报告、考核表、实结、实习教学的典型材料、实习学生、指导教师名单及分组表、实习计划或方案；（四）其他类型的档案：本科专业学士学位申请材料、课程建设规划、课程组建设和活动情况、教学内容、方法和手段改革以及考试内容、方法和手段改革相关材料、其他教学建设的典型材料。
随着学院的发展，教学档案的数量日渐增多，种类也日趋多样化，同时档案管理人员少，任务繁重，传统的教学档案管理方法已很难适应现代的教学档案管理要求。所面临的主要问题有：
一、教学档案材料种类繁多，材料的收集易出错，容易丢失材料；
二、教学档案存放杂乱无序；
三、教学档案查阅非常繁琐费时，当学校检查或者评估时，档案材料的查阅非常困难，需要花费较长的时间和精力；
四、教学档案的安全管理，例如，未经允许，不准随意查询教学资料或者记录谁在何时查阅什么资料。
因此，教学档案管理技术手段急需升级改造，利用RFID物联网技术实现教学档案管理的自动化与智能化，从而提高工作效率，加强管理流程。
2.RFID技术及在档案管理中的应用
2.1RFID技术
RFID（Radio Frequency Identification）技术利用射频信号通过空间耦合实现无接触信息传递并通过所传递的信息达到自动识别的目的[1]。通常一个RFID系统由阅读器、天线和标签三部分组成。应用中，通过读写器将物品的相关信息例如名称、所有人等属性信息写入RFID标签，然后将该标签贴在待识别物体表面。读写器可无接触地读取并识别电子标签中所保存的数据，并将该数据传递到智能终端，从而实现对物体识别信息的远距离、无接触式采集、无线传输和处理等功能，并且同时能识别多个RFID标签[2][3]。 RFID技术应用于教学档案管理可以促进档案管理的自动化、智能化，具有很多优点，比如：远距离快速扫描、安全性高[4][5][6]。
2.2RFID物联网教学档案管理系统
基于RFID物联网技术的教学档案管理系统，主要有如下几大模块和功能：
（1）RFID 教学档案管理信息系统，该系统将RFID阅读器所读取的数据 进行保存和处理。档案管理人员通过该系统可实时查看档案的实际情况。
（2）教学档案的RFID标签。通过RFID标签制作设备，将档案的信息例如，教学档案的教师姓名，课程名称，班级等信息写入到该标签，并将其贴在教学档案袋之上。
（3）教学档案的储存柜实时监控。该柜安装有多个RFID阅读器和通信模块，能实时监控档案的存放位置的情况。储藏柜每个存放位置都有一个RFID阅读器，当存入档案材料时，由该阅读器读取标签信息并将该信息及存放位置信息通过通信模块传输给管理信息系统保存。当取出档案材料时，信息管理系统记录取出材料的信息及借阅人的相关信息。
3.RFID物联网技术在教学档案管理中的应用
新技术的应用必然导致工作流程的规范化，以前课程的教学材料只需要任课考试将所有材料整理好之后，放入到档案袋中，查阅时，相关人员可随意从中抽取浏览；还有些教学材料的收集时间跨度非常长，有些教师长时间不交材料，造成管理的不方便。这些问题都可通过在引入RFID物联网技术后进行规范化操作。
3.1 教学档案入库管理
每一个学期，新的教学档案入库前，要对该档案进行标识例如档案制作人，档案名称等，将这些信息由相关责任人通过终端管理器写入RFID标签。
3.2 教学档案查阅管理
教学档案在入库管理时，由储存柜上的阅读器将放置的位置信息与标签信息一起写入到系统中，用户在查阅时，可先在系统根据关键词，例如课程名称，任课教师等信息查阅具置，因而可快速地发现文件。
3.3教学档案的统计管理
通过该技术，管理人员可以很方便的统计各种材料的情况，不需要手工统计。系统也可由管理人员对相关材料设置时间要求，若在规定时间未提交材料，则系统通过邮件向相关教师进行提醒。
4.总结
通过RFID物联网技术在教学档案管理中的应用，不仅提高了工作效率，而且对教学管理工作的流程进一步规范化，标准化提供了基础，为教学工作提供更好的支持和帮助，使之成为学院工作的重要支撑。
参考文献：
[1]吴功宜，吴英. 物联网工程导论[M]. 北京： 机械工业出版社，2012.
[2]刘云浩. 物联网导论[M]. 北京： 科学出版社，2011.
[3]游站清，李苏剑，张益强等.无线射频识别技术理论与应用[M].北京：电子工业出版社，2005.21-52.
[4]严林.电子档案管理―计算机技术在档案管理中的应用[J].机电兵船档案，2010，3：81-82.
【关键字】物联网;移动通信;4G
2009年，在无锡，温总理提出了“感知中国”示范中心的建立，标志着我国物联网产业的启动。物联网是我们国家重点发展的战略技术，如果在物联网方面落后了，我们在下个世纪，在未来的100年，就会全面落后。物联网的发展，受制于通信技术。目前三大运营商，都已经进入4G阶段，技术不断成熟，通信功能日益强大，业务不断的扩展，4G通信技术在物联网中的应用，广受关注。4G通信技术，已经为物联网的发展，提供了强大的技术支撑。
一、物联网基本概念
物联网是新一代信息技术的重要组成部分，也是“信息化”时代的重要发展阶段。其英文名称是：“Internetofthings（IoT）”。顾名思义，物联网就是物物相连的互联网。这有两层意思：其一，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；其二，其用户端延伸和扩展到了任何物品与物品之间，进行信息交换和通信，也就是物物相息。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。物联网是互联网的应用拓展，与其说物联网是网络，不如说物联网是业务和应用。因此，应用创新是物联网发展的核心，以用户体验为核心的创新2.0是物联网发展的灵魂。物联网作为一个新经济增长点的战略新兴产业，具有良好的市场效益，《2014-2018年中国物联网行业应用领域市场需求与投资预测分析报告》数据表明，2010年物联网在安防、交通、电力和物流领域的市场规模分别为600亿元、300亿元、280亿元和150亿元。2011年中国物联网产业市场规模达到2600多亿元。2014、2015年的Gartner技术成熟曲线中，物联网技术都实现了登顶，而2016年曲线中又出现了物联网平台技术。伴随着NB-IOT以及LTE-V在3GPP协议冻结，5G网络面向的3个场景中有2个均为物联网应用，物联网行业终于迎来通信运营商的加入，首次大规模商用在即。NB-IoT是第一个面向物联网的运营商级别通信协议。三大运营商都在2017年大规模商用NB-IoT，LoRa、SigFox、Ingenu、NWave等一系列技术均不同程度的活跃起来。NB-IoT将在低耗能、低信息量、巨量化传感器网络中应用，领域包括：①以水电气的智能抄表业务为代表的智能家居业务;②以邮筒、垃圾箱、路灯、下水道、停车位管理为代表的智慧城市业务;③以快递、宠物、畜牧业、儿童老人跟踪为代表的智能追踪业务;④以可穿戴健康设备为代表的智能医疗业务;⑤其他工业领域小规模、长时间数据收集案例或周期性控制应用。
二、4G通信技术在物联网中的应用
第四代移动电话行动通信标准，指的是第四代移动通信技术，外语缩写：4G。该技术包括TD-LTE和FDD-LTE两种制式（严格意义上来讲，LTE只是3.9G，尽管被宣传为4G无线标准，但它其实并未被3GPP认可为国际电信联盟所描述的下一代无线通讯标准IMT-Advanced，因此在严格意义上其还未达到4G的标准。只有升级版的LTEAdvanced才满足国际电信联盟对4G的要求）。4G是集3G与WLAN于一体，并能够快速传输数据、高质量、音频、视频和图像等。4G能够以100Mbps以上的速度下载，比目前的家用宽带ADSL（4兆）快25倍，并能够满足几乎所有用户对于无线服务的要求。此外，4G可以在DSL和有线电视调制解调器没有覆盖的地方部署，然后再扩展到整个地区。很明显，4G有着不可比拟的优越性。2017年全球运营商迎拐点，相对乐观但有不确定因素。我们认为总体上通信行业2017年应该会好于2016年，主要有政策推动：运营商混改列入第一批试点名单，引入互联网巨头或直接流量经营、数据经营转型，全面形成“云管端”闭环，行业形态有望重塑；以及技术周期推动：5G标准制定关键阶段，下半年海外运营商同步实现商用。全球市场运营商资本开支迎来拐点之年，增速触底。我们预期2017年全年全球通信设备市场仍将有3%的小幅下降，但在下半年资本开支有望触底反弹，4.5G网络扩容，5G及物联网的投资开始加大；国内厂商份额提升，全球市场占据半壁江山(无线通信市场，华为市场份额第一，达到35%;中兴稳健上升，从2010年市场份额6%提高至12%，表现抢眼。
参考文献
[1]瞿中,熊安萍,蒋溢.计算机科学导论(第3版).北京:清华大学出版社,2010年3月
[2]PeterNorton著;杨继萍,钱伟等译.计算机导论(第6版).北京:清华大学出版社,2009年1月
[3]郭卫斌,杨建国.计算机导论.上海:华东理工大学出版社,2012年8月
[4]吴功宜,吴英.物联网工程导论.北京:高等教育出版社,2012年7月
[5]刘云浩.物联网导论.北京:科学出版社,2011年3月
关键词: 物联网；IPv6；ZigBee；无线网络
中图分类号：TP393
0 引 言
物联网(Internet of Things，IoT)，顾名思义就是指“物物相连的互联网”,就是在物理世界的实体中部署具有一定感知能力、计算能力和执行能力的嵌入式芯片和软件，使之成为“智能物体”，进而通过网络设施实现信息传输、协同和处理，从而实现物与物、物与人之间的通信 。
2009年8月7日，总理在无锡考察时提出要尽快建立中国的传感信息中心(也称为“感知中国”中心)，标志着我国发展物联网的信心与决心。事实上，物联网的概念是在1999年提出的。根据2005年国际电信联盟(ITU)的定义，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，现在，物联网已成为我国经济领域的热词，也将成为我国经济发展的新型发动机。
1 计算机网络技术在物联网时展中的作用
物联网可广泛应用于社会生产和人们生活的各行各业，从而大大提升整个社会的信息化水平，并在提高效率的同时，实现节能减排。物联网的魅力来源于三大关键特征：第一，全面感知，即利用RFID、二维码、传感器等随时随地获取物体的信息；第二，可靠传递，即通过各种电信网络与互联网的融合，将物体的信息实时准确地传递出去；第三，智能处理，即利用云计算、模糊识别等各种智能计算技术，对海量的数据和信息进行分析和处理，对物体实施智能化的控制。在业界，物联网大致公认为有三个层次，其中底层是用来感知数据的感知层，中间是数据传输的网络层，最上面则是内容信息的应用层。图1所示是物联网体系的基本架构。
物联网技术是在互联网技术基础上延伸和扩展的一种网络技术，其核心和基础仍然是互联网技术，其用户端延伸和扩展到了任何物品和物品之间进行信息交换和通讯。物联网的网络层将建立在现有的移动通讯网和互联网基础上。物联网通过各种接入设备与移动通讯网和互联网相连，网络层也包括了信息存储查询、网络管理等功能。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。现在，越来越多的高校都开设了计算机网络技术的相关课程，包括无线传感网络概论、TCP/IP网络与协议等目前物联网方向专业的主要课程。就不同的行业和应用背景，众多高校同仁在如何改进计算机网络技术教学内容方面，提出了诸多有益的理念。随着信息技术的发展，计算机网络技术教学过程中的诸多环节，仍然需要进一步的探索和改进。
2 计算机网络技术课程的改革
2.1 加入IPv6内容
尽管物联网的互联对象数不胜数，但却主要分为两类：一类是体积小、能量低、存储容量小、运算能力弱的智能小物体，如传感器节点；另一类是没有上述约束的智能终端，如无线POS机、智能家电、视频监控等。这两类互联对象，从终端侧向通信网络提出了特定的需求，而支持巨大的地址空间、网络可扩展、传递可靠等显然是其共性需求。通信网络不仅要能提供足够多的地址空间来满足互联对象对地址的需求，而且网络容量足够大，能满足大量智能终端、智能小物体之间的通信需求。值得注意的是，智能小物体在尺寸与复杂度等方面的限制决定了其能量、存储、计算速度与带宽也是受限的，因而需要通信网络能够提供轻量级的通信协议、可靠的低速率传输，同时网络还要具备自组织能力。
基于以上原因，物联网对IP地址产生了前所未有的大量需求。而构成现今互联网技术基石的IPv4,在面临地址资源枯竭等困境的背景下，显然已无法为地球上存在的万事万物都分配一个IP地址，而这又恰恰是实现物联网的关键。
所以，在现在的计算机网络技术教学中适当引入IPv6的教学内容，有助于学生了解当前网络的状态和物联网时代的要求。
2.2 加大无线网技术的内容
物联网技术的应用主要以公众无线网络为载体，大多使用2G、3G网络来实现远程通信，同时也有部分应用采用固定光纤接入方式。固定光纤接入具有传输速率高、传输信息量大、可靠稳定、保密性好等特点，因此，应用时需要根据不同的应用场景选择不同的接入方式。
常用的近距离无线通信技术有802.11b、802.15.4(ZigBee)、Bluetooth、UWB、RFID、IrDA等。其中，ZigBee是一种近距离、低复杂度、低功耗、低数据速率、低成本的双向无线通信技术，完整的协议栈只有32 KB，可以嵌入到各种设备中，同时支持地理定位功能，因而成为构建近距离无线传感网的主流技术。
鉴于上述情况，在课程内容中加入物联网中的无线通信内容，让学生学习各种无线RF通讯技术与标准，比如ZigBee、蓝牙、Wi-Fi、GPRS、CDMA、3G、4G、5G等，使学生能够适应未来物联网时代的发展要求。
3 结 语
物联网是继计算机、互联网与移动通信网之后的信息产业的一个新方向。作为培养中、高级应用人才的主力军，高等学校要掌握时代的脉搏，要通过广泛的社会调研来跟踪物联网发展的趋势和前沿技术，以此占领人才培养的制高点，促进高等学校计算机专业的改革和发展，从而使所教知识都能转化为社会生产力。
参 考 文 献
[1] 马建.物联网技术概论[M].北京：机械工业出版社，2011.
[2] 王汝传，孙力娟秀. 物联网技术导论[M].北京：清华大学出版社，2011.
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关键词：物联网；射频识别；传感器；无线网络
中图分类号：TP391.44；TN929.5
1 物联网的概念
2005年11月，在突尼斯举行的信息社会世界峰会（WSIS）上，国际电信联盟（ITU）了《ITU互联网报告2005：物联网》，正式提出了“物联网”的概念。2009年，美国总统奥巴马将物联网上升至美国国家战略，由此引发了世界各国对物联网的追捧。由于世界各国都在投入巨资深入研究探索物联网技术，所以，时下的物联网被普遍认为与当年的“信息高速公路”一样，成为振兴经济、确立竞争优势的关键。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。所有的迹象都表明，世界已经开始进入物联网时代。
物联网是指通过射频识别（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。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；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。
2 物联网的关键技术
2.1 射频识别技术
射频识别技术（Radio Frequency Identification，缩写RFID），是20世纪80年展起来的一种自动识别技术，利用射频信号及其空间耦合传输特性，实现对静态或移动物体的自动识别。RFID系统主要由电子标签、天线、读写器和主机组成。工作原理是由读写器通过发射天线发送特定频率的射频信号，当电子标签进入有效工作区域时产生感应电流，从而获得能量被激活，使得电子标签将自身编码信息通过内置天线发射出去；读写器的接收天线接收到从标签发送来的调制信号，经天线的调制器（交变磁场或电磁场）实现无接触信息传递并通过所传递的信息达到识别目的，对静止或移动物体的自动识别。
射频识别技术具有防水、耐高温、使用寿命长、读取距离远、标签数据加密、存储数据容量大、存储信息随意修改、识别高速运动中的物体，识别多个标签，在恶劣环境下工作等优点。
2.2 传感器技术
传感器是一种检测装置，能够感受被测量信息，并能将检测感受到的信息按一定规律变换成为电信号或其他所需形式的信息输出，以满足信息的传输、处理、存储、显示、记录和控制等要求，它是实现自动检测和自动控制的首要环节，是物联网应用中的信息来源。
2.3 无线网络技术
无线网络技术丰富多样，根据距离不同，可以组成无线个域网、无线局域网、无线城域网和无线广域网。其中近距离的无线技术是物联网最为活跃的部分，因为物联网被称作是互联网的最后一公里，也称为末梢网络。根据应用的不同，其通信距离可能是几厘米到几百米之间，目前常用的技术主要有蓝牙、ZigBee、Z-wave、RFID、NFC、UWB、WI-FI等。
蓝牙（Bluetooth）是一种低成本、低功率、近距离无线连接技术标准，是实现数据与话音无线传输的开放性规范。蓝牙技术使用的工作频率为2.4G-2.5G之间，属于免费的ISM频段。蓝牙技术可以实现语音、视频和数据的传输，其最高的通信速率为1Mb/s，采用时分方式的全双工通信，通信距离为10m左右（如果配置功率放大器可以使通信距离达到100m）。
ZigBee技术是一种新兴的短距离无线通信技术，主要面向低速率无线个人区域网，典型特征是近距离、低功耗、低成本、低传输速率，主要适用于工业监控、远程控制、传感器网络、家庭监控、安全系统和玩具等领域，目的是为了满足小型廉价设备的无线联网和控制。Zigbee技术采用三种频段：2.4GHz、868MHz和915MHz。2.4GHz频段是全球通用频段，868MHz和915MHz则是用于美国和欧洲的ISM频段，这两个频段的引入避免了2.4GHz附近各种无线通信设备的相互干扰。
“UWB”（ultra wideband）是超宽带无线技术的缩写。UWB技术是一种使用1GHz以上带宽的无线通信技术。虽然是无线通信，但其通信速度可以达到几百Mbit/秒以上。
Wi-Fi（WirelessFidelity，无线高保真）属于无线局域网的一种，通常是指符合IEEE802.11b标准的网络产品，Wi-Fi可以将个人电脑、手持设备等终端以无线方式互相连接。
3 物联网的应用
物联网应用领域范围几乎覆盖了各行各业。目前，我国物联网应用已开展了一系列的试点和示范。为了推动物联网的健康发展，2012年国家工业和信息化部的《物联网产业十二五发展规划》确定了智能工业、智能农业、智能物流、智能交通、智能电网、智能环保、智能安防、智能医疗、智能家居9大重点示范应用领域。
智能工业是运用物联网技术，将劳动力从繁琐和机械的操作中解放出来，大幅提高工业制造效率，改善产品质量，降低产品成本和资源消耗。
智能农业是运用物联网技术，在微观尺度上直接与农业生产活动、生产管理相结合，创造新型的农业生产方式。
智能物流是指货物从供应者向需求者的智能移动过程，包括智能运输、智能仓储以及智能信息的获取、加工和处理等多项基本活动。
智能交通系统是将物联网技术进行有效地集成，实现高效、便捷、安全、环保、舒适、实时、准确的综合交通运输管理系统。
智能电网是电网的智能化，实现电网的可靠、安全、经济、高效、安全的目标，为新能源接入、电网防灾减灾、提高输电能力、激励用户参与电网调峰、提高资产管理效益等方面产生重要影响。
智能环保是运用物联网技术，构建全方位、多层次、全覆盖的生态环境监测网络，推动环境信息资源高效、精准的传递，促进污染减排与环境风险防范。
4 结束语
物联网以无线和移动技术为主要特征，通过智能感知、识别技术、云计算、泛在网络的有机融合，成为了第三次信息技术革命。目前物联网的发展仍处于起步阶段，许多关键技术有待突破，大规模的物联网的普遍应用还没有到来。我们必须抓住历史机遇，突破关键技术和核心技术，形成自主产权的成果和可持续竞争力，用心做大事，用力做小事，将感知中国、智慧地球都变为现实。
参考文献：
[1]温涛.物联网应用技术导论[M].大连：东软电子出版社，2013.
论文关键词：物联网,融合
近年来，通信行业迅速发展，技术日新月异，3G这个名词已经为大家所熟悉，3G网络已经成为人们日常通讯娱乐的主要手段之一。物联网是互联网发展到一定阶段后人们将目光聚焦到物体网络互联而出现的一个新的概念，逐渐为人们所理解和关注。3G和物联网都是通讯、网络技术发展过程中新生事物，各不相同，又相互关联，在生产生活中发挥着积极的作用。
3G技术简述
第三代移动通信技术（3rd-generation，3G）是相对于第一代模拟手机（1G）和第二代数字手机（2G）而言的，是无线通信和多媒体通信紧密结合的支持高速数据传输的蜂窝移动通信技术。1G只能用于语音通话，目前已经被淘汰，2G增加数据传输的功能，3G较之以前的技术，主要区别在于无线空中速率大幅度提高，随之而来的一些2G手机上不能实现的应用都可以在3G手机上实现，主要表现在视频通信、高速上传/下载、流媒体传输等方面。现在3G的应用非常普遍，手机无线上网随时随地，收发邮件、查询信息、微博微信、在线视频等等，都已经为人们所熟悉，除此之外，3G利用卫星辅助定位技术，能够实现高精度的定位，定位精度可以达到5m到50m，有利于开展城市导航等精度相对要求高的定位业务。
物联网简述
物联网从字面上理解就是物体的网络互联，它通过一定的信息技术手段将物体与互联网连接起来，进行信息交换和通信，实现物体的识别、定位、跟踪和监控，实现人与物或者物与物的对话，使得所连接的物品都能实现智能化管理。它是互联网技术的延伸和扩展，通过无线传感、射频识别、红外感应、全球定位系统等对物体进行识别、定位和跟踪，再通过互联网连接起来。
物联网的应用非常广泛，交通运输、环境保护、公共安全、食品卫生、军事情报、工业监测等等。一个简单的例子可以帮我们更清楚的了解物联网：一个物流公司应用了物联网系统进行管理，物品搬运摆放时会自动提醒你是否要轻拿轻放，是否需要隔离处理，货车装载会自动提示超重和发车时间，运输过程可以跟踪监控等等。
3G与物联网融合
3G网络和物联网给人们的生活带来了巨大的变化，两网融合将是锦上添花，不仅可以是3G的内容更加的丰富，同时，也可以促进物联网技术的发展，二者互相促进，使得人类的生活更加的智慧和智能。
1、智能支付
在人们已经习惯了卡类支付、网络支付之后，手机支付受到了新的追捧，通过移动终端对所有消费进行支付，既方便又快捷，可以随时随地，轻松消费。物联网技术的加入使得这种消费支付方式成为现实。目前大家所熟悉的手机刷公交卡就是将RFID芯片与手机SIM卡合二为一，用户不仅可以打电话，还可以用其进行一些公共事物的消费，除了公交刷卡之外，也可以用于医院看病、超市购物、公园门票等，而且还可以用于身份鉴别、门禁管理等，真正实现一机在手，诸事不愁。其实现成本低，应用范围广，是一种低成本、高效率的新型移动电子商务服务。
2、智能应急
生活中难免会遇到各种各样的突发事件，火警和急救是社会应急的两大方式，急救信号一旦发出，就是和时间赛跑。所以，应急技术直接关系到人们生命和财产的安全。将应急车辆安装物联网系统，并且和3G定位系统进行融合，可以通过3G通信网络进行实时的视频传输，和3G卫星定位系统相结合，通过高速传输技术实时获取应急道路拥堵情况的信息，选择最佳最快的通行道路，赢取更多的应急时间。3G物联网物联网传感器还可以将病人体征数据和火险等级等现场情况及时传输到控制中心，方便控制中心进行综合判断和指导，提高远程施救的能力。
3、智慧交通
城市的道路越修越宽，车辆越来越多，特别是大城市，高峰期开车出行已经成为一件可怕的事情。由于交通的拥堵，选择公共交通工具出行的人越来越多，城市公交又重新受到众多上班族的青睐，3G和物联网联合打造的智慧交通能让人们的出行更加的顺畅和愉悦。公交站牌不在只是一个路标，车辆的位置信息将会动态呈现，某路公共汽车距离某站点最近的在哪，预计几分钟后到达将非常清楚，等候的乘客将不再焦虑。车辆管理和调度人员将能实时了解车辆的位置和运行情况，车内乘客的多少，是否需要增派车辆等等。同时，这些信息也可以通过3G手机网络准确获取，乘客可以踩着点坐车，让公交车变成带司机的私家车。
4、智慧管家
家是每个人心中的港湾，家的安全永远是人们心中所系，尤其是城市上班族，白天经常家里没人，防火防盗就更加的重要。3G和物联网的结合，共同打造安全网络，感应器可以将感应到的危险信号通过3G网络直接反映到手机上，主人可以通过手机直接控制家里的天然气阀门或预设安全措施，如有人为破坏，也可以通过视频掌握现场情况，及时拨打求救电话，就像家里有个管家长期看管一样，可以放心出行。
小结
3G和物联网融合是两网发展的必然趋势，融合的方式也不仅限于本文所例举出的几种形式将会是多种多样的，目前，这些应用都是刚刚起步，随着网络智能化终端的发展和普及，这些智能化的应用也将逐渐走近每一位普通民众，使得人们的生活真正实现智能和智慧。
参考文献
1 赵海阔,赵宇杰,石 蕊。3G技术综述,甘肃高师学报,2010, 5.
关键词： 物联网；智能校园；建设
中图分类号：TP6 文献标识码：A 文章编号：1671-7597（2013）0110110-01
1 构建平安节能数字校园，满足我校信息化深入应用的需求
我校在2012年投资1800万元完成了国内外一流的，功能完善、技术先进的多系统多业务融合的全数字校园网建设。该数字校园网通过光纤、六类双绞线、无线实现十万兆为骨干、万兆到楼、千兆到桌面的信息接入，可实现对校园区域的全面覆盖。已经实现计算机网络、IP视频安全监控、教学巡查、校园一卡通、班班通、网络接入、IP语音与视频、信息、多媒体录播系统等多系统业务的一体化。该数字校园不但可以满足我校办公、管理以及教学的数字化需要，还利用200M出口带宽和数字教学资源平台为我市职业教育区域数字资源中心提供服务。
1.1 物联网技术的不断发展，使得基于物联网技术的数字校园建设从软硬件上成为可能
物联网（Internet of Things，简称IOT）又称为传感网，是互联网从人向物的延伸，是指在真实物理世界中部署具有一定感知能力和信息处理能力的嵌入式芯片和软件系统，通过网络设施实现信息传输和实时处理。从而实现物与物、物与人之间的通信。从技术的角度来看，物联网是在计算机网络基础上利用射频识别（RFID）、传感器技术、无线数据通信等技术，将射频识别设备、红外感应器、全球定位系统、激光扫描器等信息传感设施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数据通信，以实现智能化识别、定位、跟踪、监测和管理的新一代网络技术。同传统数字校园平台相比，在物联网技术中，最关键的技术是传感器技术和云计算机技术。随着云计算技术和传感器技术的快速发展，促使了物联网时代的到来。
1.2 基于物联网技术下的数字校园硬件平台基础建设工程
现有数字校园网基础上，根据物联网建设要求，通过技术改造和升级，增加信息点数量和物联无线网覆盖范围，满足智慧校园网络基础要求；在原有校园一卡通数据库基础上，对资产设备和校内资源进行统一编码和数据结构定制，构建全校统一的规范化的校园信息库和数据中心；建设传感器网络，实现重点区域和关键区域的传感器部署和设计；升级目前数据中心服务器和存储设备，购买配套平台软件，满足智慧校园数据处理和存储需求。
智能管理数字校园---通过完善现有校园一卡通系统以及数字校园平台，在此基础上，增加2.4G ID 网络，结合传感器技术，实现师生员工信息电子地图系统，及时掌握师生动态位置和状态信息。同时，尝试在学校管理中采用基于物联网技术的学生综合管理信息系统。满足学校特色活动以及日常管理和家校互动的需求，实现学生管理的特色化。
平安数字校园--升级数字视频安全监控系统，在原数字校园全IP数字视频监控系统的基础上，通过基于物联网技术的升级改造，升级为数字校园安全与环境监控中心，实现平安数字校园。
节能数字校园---建立基于物联网的数字校园资源监控与管理中心，通过对校园内水、电等资源的集中控制，掌握实时能源耗费信息，并能提供资源使用付费控制，完成对教室、实验室等资源的实时使用状态管理和资源分配，对车辆、固定资产的管理，以及对主要建筑物实现智能电表网络化管理和水资源网络管理，改造建设灯光网络管理系统，实现校园的节能与环保。
2 基于物联网技术下的数字校园平台基础建设工程
在现有全覆盖数字校园综合布线基础上，根据物联网建设的需求，建设基于zigbee无线自组网的无线网络，覆盖所有传感器节点和主要建筑和设施。
Zigbee是一种基于IEEE 802.15.4标准的便宜的、低功耗近距离无线组网协议。根据这个协议规定的技术是一种短距离、低功耗的无线通信技术。其特点是近距离、低复杂度、自组织、低功耗、低数据速率、低成本。主要适合用于自动控制和远程控制领域，可以嵌入各种设备。由于ZIGBEE的优越特性，基于ZIGBEE技术的无线组网是一种比较合适的下行信道的实现手段。特别适合应用于一些布线困难旧楼改造的能耗管理系统中。而若将其与成熟的工业以太网和GPRS/CDMA上行信道结合，与后台管理主站组成集抄和监控系统，则可以为远程管理提供一个有效的解决方案。
物联网硬件区别于传统数字网络的特点之一就是大量传感器的应用，物联网下的传感器是一种能感知预定的被测指标并按照一定的规律转换成可用信号的器件和装置，通常由敏感元件和转换元件组成，是物联网中采集信息和实现对现实世界感知的重要设备。传感器的种类很多，如速度传感器、入侵传感器、温度湿度传感器、位置传感器、能耗传感器等，也可以包含以师生用户的电子标签卡或者手机一卡通卡为EPC码存储设备的RDID传感器。下图显示了传感器数据采集示意图。
传感器数据采集示意图
3 建设基于物联网技术的数字校园各应用系统
1）构建校园电子地图系统，实现智能管理数字校园。实现与目前数字校园各模块的汇集，实现智能管理数字校园。此部分是在原有数字校园模块，特别是数字校园平台和监控系统的基础上，按照物联网要求，实现师生员工信息电子地图系统，来及时掌握师生动态位置和状态信息。实现学生或员工的考勤和状态信息管理的智能化。通过开发基于Web的校园电子地图系统也即地理信息系统，利用GIS技术、信息技术以动态网页技术搭建的基于B/S模型的校园地理信息服务网站。可以直观地反映校园信息，有效提高校园信息交互检索的效率，使校园的师生迅速的熟悉校园的环境，并且利用地图的形式，将校园信息展现的方式从传统的纯文字模式解脱出来，实现地图与文字、图片等展现模式相结合。
2）升级数字视频安全监控系统，在原有安全监控单一功能的基础上，通过物联网传感器技术，升级为校园安全与环境监控中心，实现平安数字校园。
通过开发基于物联网的“数字校园安防集成系统”，通过软件图形化的管理形式方便相关人员进行日常管理、检查工作；通过巡更及上报分析系统，确保校园安保制度的贯彻执行。数字校园安防集成系统主要包括视频监控、红外射频防盗报警、门禁系统、巡更系统、紧急求助、呼叫系统、对讲系统等相对独立子系统，根据安防应用需要，快速、方便地在安防监控中心把各系统的数据资源、控制资源等信息，通过集成联动平台的方式组合起来，最大限度地利用整体资源，达到优势组合的目的，帮助学校及上级主管部门实现监督管理、监控互动、及时排除校园安防中的漏洞，最大限度保护学校师生的财产、生命安全。
3）建立基于物联网的校园资源监控与管理中心，实现节能数字校园。采用物联网技术，通过对全校各部分的水、电等资源的参数进行检测，实施集中控制，掌握实时能源耗费信息，并能提供资源使用付费控制，完成对教室、实验室等资源的实时使用状态管理和资源分配，对车辆、固定资产的管理，以及对学生公寓实现智能电表网络化管理和水资源网络管理，改造建设灯光系统，实现校园的节能与环保。
参考文献：
[1]刘云浩，《物联网导论》，2011.
关键词：计算机网络；专业设置；物联网
中图分类号：TP311 文献标识码：A 文章编：1009-3044（2016）31-0112-02
1引言
物联网是1999年提出的，是继计算机、互联网与移动通信网之后的又一次信息产业浪潮，是一个全新的技术领域，包含RFID射频技术、有线传感技术、无线传感技术、数据交换与网络异构、终端管理等关键技术。
在国外：美国提出“智慧地球”；2009年10月，欧盟委员会以政策文件的形式对外了物联网战略，提出要让欧洲在基于互联网的智能基础设施发展上领先全球；日本在2004年提出了U-Japan计划，2006年提出了I-Japan战略2015；韩国在2004年3月提出了U-Korea战略等。
在国内：2009年8月和12月，提出建立"感知中国"。2011年11月末国家又制定了物联网十二五发展规划。近年来，我国中央政府及各地方政府对物联网产业的政策扶持力度不断深入，“政策先行、技术主导、需求驱动”成为了我国物联网发展的主要模式。经过多年的发展，我国物联网产业规模已经从2009年的1700多亿元增长到2014年的6000多亿元，预计，2016年物联网规模将达到8500亿元，年复合增长率超过30%。到2020年，物联网产业规模要比信息互联网大30倍，是典型的朝阳产业。在这样的背景下，2011年有近40所知名院校获批开办物联网专业、2012年又有30多所院校获批开办物联网专业，2013年有些中职学校也开始开设物联网相关方向的专业，我校在《厦门市人民政府关于加强职业培训促进就业的实施意见》（厦府[2011]219号）文件精神下，结合海峡西岸经济区建设发展战略，根据我校办学及专业的特色和优势，也在计算机网络技术专业下与厦门软件职业技术学院联合开办了物联网方向的5年制高职班）。
1在中职学校开设物联网专业的意义
中职学校当下的教育目标是将学生造就成为未来社会发展的主体，使学生成为会学习，能工作且自立于社会的人；成为探求新知不断完善自我、主动适应社会发展和职业变革的人。中职学生有了宽厚的知识和扎实的基础能力，有了正确的价值观、人身观和科学的思维方法，就会极大地促进学生广泛就业的适应能力，成为一专多能、一专多技的应用型人才。
物联网产业的发展和普及，急需大量的相关研究人才，高等学校争相开设的物联网专业，培养的大都是这一类型的人才，主要为企业培养物联网技术系统设计，系统及设备的硬件设计制造及软件代码编写等方面的人才。同时，在物联网技术的创新发展和应用推广等，还需要大量中低端的应用型技术人才，职业院校的培养目标就是为社会培养这类工程技术类人才。随着物联网产业的发展和普及，在工程技术领域，还需要大量的一线技术人才。物联网技术的发展和物联网设备的规范和统一，为中职学生成为物联网工程技术一线技术人才创造了可能，在中等职业学校开设物联网应用技术专业也成了当务之急的事。
学生在毕业后要能够依据行业及社会现实，通过对各种信息进行收集分析、整合判断，对计算机网络行业的发展趋向有所预测。现在一生从事多种职业已成为普遍现象。这就要求中职毕业生要想得到很好地发展，不仅要对本行业的前景有预测能力，还要对相关行业或可能从事的行业乃至社会的发展做出预测。进而能够根据行业及社会的发展要求，不断调适自己，以适应社会，立于不败之地。
2用物联网思想向中职计算机网络技术专业的渗透
2.1入学的专业介绍
现阶段的初中生在中考结束，报考中职学校时选择专业具有盲目性，对将要学习的专业认识严重不足。甚至有相当一部分学生对本专业有着认识的误区，片面地认为学计算机网络就是“玩”电脑联网游戏。因此，中职学校在新生入学时，非常有必要向学生介绍计算机网络专业的内容和特点，同时也把物联网介绍给学生。从物联网的技术支持到物联网的现实应用，让学生真实地感知“物联网时代”就像“互联网时代”一样已经汹涌澎湃地向我们走来，并且我们所学的计算机网络专业正是这浪潮的最前峰技术甚至是主力技术。这种学前的引导，对每位选择计算机网络专业的学生都是一种激励。
2.2 学生的专业学习
物联网技术是通过射频识别（RFID）、红外感应器、无线传感器网络、全球定位系统、激光扫描器等信息传感设备，按约定的协议，把任何物品与互联网连接起来，进行信息交换和通讯，以实现智能化识别、定位、跟踪、监控和管理的一种网络。技术上，中职学校计算机网络专业课程与物联网联系紧密以及相关联内容的是多方面的。在信息传输技术方面，关于信息的物理传输介质、组网技术、信息传输方式、路由协议和算法等知识内容都与网络技术相通；在信息处理技术方面，关于数据存储技术、数据加密、数据管理技术、数据安全机制、海量数据处理等知识内容也是相类似的。对于文化基础不是很好的中职生来说是比较难于理解掌握的部分，也是需要我们计算机教师想方设法利用各教学方法手段来完成这个教学目标，以达到良好的教学效果。
应用上，中职学校计算机专业普遍都会开设的图形图像设计、网页制作、动态网页制作、动画制作、视频剪辑等课程的知识内容在物联网上应用都具有举足轻重的地位。由于物联网的真正内涵是让人们去真正实现“物―物”相连，“物―人―信息―社会”相通，即是让人们能轻松去“感知”这个物的世界，因此，“交互性”是各种物联网应用的重要体现。据此，教师在教授像Photoshop、网络操作系统、网络设备调试等课程时，应打破以往的教学常规，利用项目教学法、学习德国职业教育模式、校企合作、微课教学、Mooc教学、混合式教学、顶岗实习等模式进行教学，这些对于物联网即将来临时代的中职计算机网络专业的学生来说，是他们职业生涯的珍贵的基石。
2.3 学生的就业指导
职业类院校培养的学生主要从事安装、调试、维护、生产、营销和推广等工作。物联网是一个智能的网络，它在现实生活中方方面面的应用，涵盖了交通、建筑、家居、环境监测、农业、食品安全、健康医疗、军事车防、电网、物流等很多行业。纵观物联网的从业岗位，对于技术人员，尤其是建设调试、维修保养、技术服务、营销推广等工作，不需要非常深的理论知识，只需要掌握相关的操作规范与标准，具备最基础的专业知识，具备相应岗位必备的技能技巧即可以，正符合中职学校学生基础比较薄弱、学习主动性差、动手能力强、适合奔波式工作的职业特色，所以对于当前人才需求量大的物联网技术相关行业中必然会有相关岗位需要我们中职学校的计算机网络专业学生去就职。
3用物联网思想向中职计算机网络技术专业的课程调整
3.1 调整网络技术专业化方向
目前，中职计算机网络主要有网络技术专业化方向、网站建设与管理专业化方向。以计算机网络技术专业化为例，该专业化的学生学习以网络硬件操作为主线，该专业的毕业生具有网络基础知识、网络操作系统的安装维护、网络设备的安装、调试和配置、中、小型网络建设、管理和安全维护的能力。能够从事网络结构化综合布线、网络设备的安装、配置和调试、网络运行维护与安全管理工作，也可以从事网络设备的销售及售后服务等工作，但对物联网系统的概念、RFID、各种传感器、物联设备的安装、调试等工作不了解。需要适时调整专业化方向，在课程设置上融入物联网思想。为物联网产业时代的到来储备好人才。
3.2 计算机网络技术专业化课程设置
中职计算机网络专业的课程设置分为文化基础课、专业基础课程、专业核心课程和专业化课程。原来的网络技术专业基础课程由：网络基础，计算机组装与维护，PS图形图像处理；专业核心课程有：Acess数据库、网络操作系统（Windows Server 2008/Linux）、网页制作；专业化方向课程有：网络设备配置与管理、计算机网络安全基础、动态网站开发，网络布线技术。以上专业课程均没有涉及物联网思想的内容，因此可以通过修订人才培养方案和课程标准的途径，在专业化课程设置时融入物联网思想相关的课程，如：专业基础课程加入物联网技术导论，电工基础、C/C++程序设计；专业核心课程加入电路分析、传感器及WSN技术、RFID及二维码技术、SQL Server安装配置与管理；专业化方向课程加入.NET应用程序开发、智能家居综合实训、安卓物联网应用程序开发、智慧生活综合实训、物联网工程设计与实施、智能追溯综合实训等课程，提升专业课程与物联网产业的吻合度。
将学生的素质提高和能力培养应贯穿始终。重视文化基础课教育，促进学生德、智、体、美全面发展，提高学生的基本素质。专业基础课程、专业核心课程和专业化方向课程应注意培养学生的职业素养，增强学生的企业意识、岗位意识、工程意识和规范意识，同时还要培养团队合作能力，锻炼学生的项目组织与管理能力，从而提高学生为物联网产业服务的能力。
3.3 教师更新物联网新思想，更新教学内容
当前，物联网技术正在蓬勃发展，而学生所使用的教材跟不上物联网产业的发展，更落后于技术、产品的更新换代速度，与生产、生活实际脱节。所以，学校应安排一线教师到物联网相关企业进行培训，学习物联网的新理论、新技术、新方法、新工艺、新设备等新知识；一线教师应把学到的新知识带回学校并积极开展专业课程教学内容改革，更新教学内容，让学生能够跟上物联网产业发展的步伐，为学生今后能够顺利地在物联网相关行业、产业找到合适的岗位，并为学生晋升高一级学府学习奠定良好的基础。
4结束语
总之，物联网时代已到来了，中职学校作为培养中低端的应用型技术人才的摇篮，要根据时代的发展，用物联网思想对计算机网络专业学生进行专业渗透，调整专业的人才培养模式中的专业课程。通过对行业、企业调研，占领人才培养的制高点，紧跟时代步伐，为中职学校计算机网络专业的改革和发展提供思路和方法，从而使计算机网络专业的毕业生能顺利踏入社会，找到理想的及与所学专业相关的岗位进行就业。
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关键词：物联网；课程体系；本科院校
一、引言
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。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。在教育领域，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，2011年，教育部又批准了27所高等院校设立物联网工程的申请；2013年4月，我校物联网工程专业获得教育部批准。在学科发展方面，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。作为国家倡导的新兴战略性产业，物联网备受各界重视，并成为就业前景广阔的热门领域，该专业主要就业于与物联网相关的企业、行业，从事物联网的通信架构、网络协议和标准、信息安全等的设计、开发、管理与维护，就业口径广，需求量十分大。但是，在众多高校积极申报的专业的同时也面临一个十分严峻的问题，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。本文通过分析物联网工程专业的知识体系、主要知识领域，提出了物联网工程专业课程体系的基本思路，以期为兄弟院校物联网相关专业课程规划抛砖引玉。[1]
二、物联网专业涉及的关键技术
物联网是互联网的拓展应用和网络延伸，它利用多种不同的感知技术对现实物理世界进行感知后，通过网络完成对数据的传输，然后进行数据挖掘、分析、决策，最终实现人与人、人与物、物与物之间的信息交流，最终达到对物理世界进行管控、决策的目的。因此，常规意义上物联网可以分为三个层次：感知层、网络层和应用层。[2]
1、感知层关键技术
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，主要负责物品的标识、信息感知采集。该层的关键技术包括：传感器网络、射频技术、传感器技术。
2、网络层关键技术
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、CDMA）、 无线接入网（WiMAX）、无线局域网（WiFi）、卫星网等基础网络设施，负责物联网感知层感知信息的接入、融合、交换与传递，是实现数据交互、物物相连的关键，在物联网三层架构中起到承上启下的作用。物联网最终将实现异质网络互联互通，因此通信技术将是网络层的核心技术，包括蓝牙、ZigBee、WiFi、GSM、CDMA、GPRS 等相关技术。
3、应用层关键技术
应用层对网络层传输过来的信息进行处理，主要由业务支撑平台、服务支撑平台、网络管理和信息处理等平台构成，共同完成对信息的分析、计算、存储、挖掘等处理操作，供决策者使用和决策。应用层核心技术包括中间件技术、云计算、海量数据存储、挖掘、检索以及虚拟技术等。
三、物联网工程专业核心课程构成
物联网是典型的交叉学科，涉及到网络工程、自动化、电子工程、计算机、通信工程、信息安全等多个学科。由于物联网产业涵盖面宽，应用广泛，所以物联网工程专业包含的知识点较多，课程涉及基础课模块、感知类课程模块、网络与通信类课程模块与数据处理与领域应用类课程模块。
基础类课程为：数理类课程，如高等数学、概率论与数理统计、线性代数、离散数学、大学物理等；电路类课程，如数字逻辑、电路与电子技术、高频电子线路等；程序算法类课程，如C语言程序设计、Java语言程序设计、数据结构与算法等。
感知类课程为：RFID原理及应用、传感器原理及应用、模式识别与状态监控、微机原理与接口技术、数据获取与信息处理系统等。
网络与通信类课程为：计算机网络、通信原理、物联网通信技术、无线传感器网络、短距离无线与移动通信网络、物联网数据库技术等。[3]
数据处理与领域应用类课程为：物联网工程导论、操作系统、嵌入式系统设计、物联网信息安全、海量数据存储、物联网工程设计与实施、物联网系统综合设计、移动应用开发、智能物流等。
四、物联网工程专业课程体系构建
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和我校其他相关优势专业的特点，以达到能服务区域经济发展为目的。因此我校物联网工程专业确立了以智能物流和智能家居两个应用方向，在后期应用类课程突出物联网技术在这两个方向的工程应用，且物联网专业建设要紧密联系社会、学生、专业发展的需求，统筹兼顾其“专业新、对应产业链长、相关技术门类差异大”的特点，深入研究，准确定位，根据计算机类专业工程教育关于课程体系的总体要求和专业的目标定位设置科学的课程体系，注重课程体系的交叉融合。本专业将相关主干学科的核心课程和专业课程统筹结合，与物联网专业知识体系相对应，将专业课程按照以上不同类型进行了梳理，制定出了初步的课程体系，具体层次关系如图1所示。
图1 物联网工程专业课程体系结构图
五、结束语
物联网工程专业是面向国家战略性新兴产业发展的需要而设置的，作为为国家培养人才的高校，应站在国家发展战略的视野来看待专业建设。根据本文提出的物联网的技术体系、培养目标和课程体系，我校在物联网工程专业的建设过程中，高度凝炼专业特色，认真把握本专业综合性强，学科交叉等特点，加强师资队伍和实验室等建设，改革人才培养方案，强化实践教学，以推进物联网工程专业建设与人才培养。
参考文献
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关键词：物联网；精准农业；果蔬种植；预警系统；专家系统
中图分类号：S126；TP391 文献标识码：A 文章编号：0439-8114（2016）14-3741-04
DOI：10.14088/ki.issn0439-8114.2016.14.051
Abstract： The Internet of thing early warning system for precision agriculture， relying on expert system， neural network based on genetic algorithm to optimize of disease diagnosis of early warning platform， production management early warning platform and logistics platform is constructed， reasonable arrangement of sensors， at the same time， the application of Internet of things technology such as RFID，3G， ZigBee， GPRS. The system applied in the production of rinse hot demonstration in the process of production and transportation， the environment parameters beyond good value for early warning， and fine regulation and water， the effect of temperature and humidity， pesticide and so on， in order to reduce the production cost， wide range application can create better economic benefits.
Key words： the Internet of things； precision agriculture； fruit and vegetable production； early warning system； expert system
精准农业，也称精细农业，是根据作物生长的土壤墒情来调节对作物的投入，以最节省的投入达到更高的收入，并能改善环境的生产方式。精准农业技术由田间信息采集、智能决策和智能装备技术组成，通过对信息采集、加工及应用，以实现粮食增产和农民增收的目标。其中，从田间实时、准确地采集各种影响作物生长的环境信息及作物长势是实现精准农业的基础[1]。物联网作为现代信息技术发展的产物，具有全面感知、可靠传送、智能处理等特征，将其用于农业生产中，为实现田间信息采集、远程监测及控制提供可靠保障。物联网是指通过射频识别、传感器、全球定位系统、激光扫描器等信息传感设备，按照约定的协议，把物品与互联网连接起来，进行信息交换和通信，采用智能计算技术对信息进行分析处理，以实现智能识别、定位、跟踪、智能决策和监控的一种网络。物联网技术已经深入应用在许多领域[2-6]，而将精准农业与物联网技术相结合，可最大限度提高农业生产力，是实现优质、高产、低耗、环保等可持续发展农业的有效途径。
本研究提出基于物联网的精准农业果蔬种植预警系统，利用各种传感设备实时获取田间信息，通过无线网络技术传至上位机，依托专家系统进行分析、处理，对影响作物生长的因素做出预警与调控，使果蔬生长在最佳的环境中，从而实现精准农业作业的经济化及智能化。基于物联网精准农业的果蔬种植预警系统包括软、硬件两部分，软件开发含3个预警平台，依托专家系统，实现病害诊断预警平台、生产管理预警平台和物流运输预警平台，通过合理布置无线传感器，融合3G、ZigBee等无线网络，运用物联网技术实现高效、便捷、实时的科学化果蔬生产管理体系。
1 专家系统构建
专家系统（Expert System）是人工智能的一个重要分支，包括知识库与推理机，将人类专家的知识及经验以适当的形式存入计算机，利用一定的算法对知识进行推理，做出判断和决策等。知识库是专家系统的核心，是问题求解的集合，包括基本事实、规则和其他相关信息。推理机是专家系统运用知识对数据进行推理的逻辑核心，它控制着知识库中的知识，对数据库中的数据进行推理，以得出新的结论。用户提供事实或信息给专家系统，相应地收到专家系统的建议或专门知识。
农业是一个复杂的巨系统，农业生产具有复杂多变性。从不同作物的生长需求出发，通过总结、收集作物栽培领域的知识、专家经验和试验数据构建专家知识库，实现具有咨询和决策能力的应用服务平台，是现代农业技术的研究热点。本研究以果蔬种植为例，采用B/S三层体系结构，在Windows NT Server平台下使用，以SQL Server 2008为数据库管理系统，采用Visual C#.NET编程语言，整个软件分基于遗传算法优化神经网络的病害预警、生产管理预警、产品运输预警等服务平台，平台包括表现层、业务层、数据访问层和数据库4层。数据访问用于所有业务层与数据库之间的数据管理，是一个公共层，由数据访问组件与数据库连接组件构成。业务层根据不同的管理对象建立不同的业务组件，如用户注册管理组件、信息采集组件、实施控制组件等，还可根据实际需求的变化方便地增改组件，易于系统的维护和升级[7]。在果蔬生产管理中，依托专家系统，对物联网技术获取的影响果蔬生长的环境参数进行推理，并做出决策及调控，以实现动态调节适宜果蔬生长的最佳条件，为果蔬种植实现智能、节能、高效的管理提供保障。
2 基于遗传算法优化BP神经网络的病虫害诊断预警平台
实现果蔬病害的预警预报，是有效防治和控制病害发生发展，减少农药施用和生产无公害果蔬的最佳途径。影响果蔬病虫害发生的因素较多，包括气象、自然环境、本身表现出的密度和非密度制约因素等。其中，气象因子与病害密切相关，大棚内湿度、温度不适是造成病害发生和蔓延的主要原因。如涮涮辣种植中常见病害有疫病、叶斑病、灰霉病、炭疽病等，每种病害有其独特的生长习性，其中疫病在温度为25～30 ℃、湿度高于85%时发病较重。但气象因子与病害不具备线性关系，若用数理统计方法找出气象因子与病害之间的某种函数关系有一定难度。BP神经网络理论是一种非线性识别理论，它具有自学习、自适应和容错能力，在模式识别中得到广泛应用。但BP神经网络容易陷入局部最优的缺点，而遗传算法可很好克服此缺陷，可先用遗传算法搜索BP神经网络权值和阈值，求出最优的权值和阈值后再训练BP神经网络，以实现全局最优。其思想是对神经元的连接权值和阈值进行编码，使之成为码串的初始群体，进而通过遗传选择、交叉、变异操作对每一代群体进行计算和筛选，直到获得最佳权值和阈值。将神经网络输出的均方误差作为遗传算法的个体适应度，经重复计算，将误差降至全局最小[8]。遗传算法优化BP神经网络的算法流程如图1所示。
本研究基于遗传优化后的BP神经网络采用三层结构，即输入层、隐含层和输出层，每层神经元个数分别用s、q、m表示，则可表示为BP（s，q，m）。以最高温度、最低温度、平均温度、最高湿度、最低湿度、平均湿度、光照强度共7个因素为输入参数，以作物病感指数为输出。病感指数的计算分别见表1病害分级标准和公式（1）。
隐层节点数的确定采用试凑法，以涮涮辣常见病害：疫病、青枯病、猝倒病为例进行训练，根据表2的训练结果，最后确定的网络结构为BP（7，19，1）。用遗传算法优化BP神经网络的病害预警模型的步骤及用Matlab2009a实现的伪代码如下：
1）创建BP神经网络
net=newff（minmax（P），[S1，3]，{‘tansig’，‘tansig’}，’trainlm’）/*S1为隐含层神经元数，R、S2分别为输入、输出神经元数
2）对初始化参数选定
3）用遗传算法优化BP神经网络的权值、阈值
R=size（pn，1）；
S2=size（tn，1）；
S1=20；
S=R*S1+S1*S2+S1+S2；/*S为遗传算法编码长度
主程序实现：/*P，T为训练样本的输入、输出维数
[P，T，R，S1，S2，S]=nninit/*初始化
bb=ones（S，1）*[-1，1]；/*初始化种群
initPbb=initializega（popa，bb，'gabpEval'）；/*初始化遗传算法
计算最优的网络权值与阈值：
[W1，B1，W2，B2]=gadecod（x）；
net.IW{1，1}=W1；
net.LW{2，1}=W2；
net.b{1}=B1；
net.b{2}=B2；
net=train（net，P，T）；/*用新的权值及阈值训练网络
4）仿真操作
训练停止后可用语句tn_bp_sim=sim（net_bp，P_test）进行仿真，5个测试样本的正确率分别为98%、99%、100%、92%，97%，平均正确率为97.2%。
3 生产管理预警服务平台
果蔬生产管理预警平台包括视频监控、农业环境监测、采集数据的存储及远程控制模块组成。视频监控用于定点、定时的观测果蔬生长情况，该系统包括远程Web在线查看、视频数据存储、回放等功能。农业环境监测是精准农业的基础部分，用于监测影响果蔬生长的环境参数变化。本研究以物联网技术为核心，监测影响果蔬生长的光照强度、CO2浓度，温度、湿度，土壤含氮量、pH等环境信息[9，10]，生产管理者可通过智能终端、Web浏览器等方式实时查看监控区域的详细监测信息和经推理后的预警信息。
1）大棚精准农业检测控制系统设计。在果蔬大棚内合理布置各种传感器，以实现实时监测各项环境参数，同时安装可调控设施（如抽风机、喷淋系统、加热器、补光灯等设备），基于物联网精准农业的果蔬种植预警管理系统如图2所示。该系统可实时采集棚内环境参数，将数据通过有线或无线方式发送至上位机，服务器对数据进行分析，最后以直观的曲线、图表、报警信息等通过终端展现给用户。同时，系统软件为棚内可控设施预留了端口，可通过预警后的人工操作，或用智能终端开启或关闭调控设施实现自动调控，使作物生长在最佳环境中。
不同果蔬对环境、气象在不同时期有不同的需求，如涮涮辣生长过程中，播种后3～4 d，温度要控制在30 ℃左右，当种子破土后，白天温度要控制在15～20 ℃，晚上控制在12～16 ℃；当第一片针叶露尖后白天控制在20～25 ℃，晚上控制在适15～20 ℃；当分苗后前3 d，要保持好空气湿度和温度，保证白天25～30 ℃，晚上控制在15～20 ℃左右，其他时期最宜温度平均为16～21 ℃。这些温度值可预先在专家系统进行设置，若监测到的温度超出设定的范围，系统将自动报警。同样光照、湿度、CO2浓度、肥水的最佳范围值及自动控制策略均可在专家系统中设定。
2）物联网传感平台节点布置。基于物联网的精准农业生产预警系统，无线传感器节点是采集信息单元。传感器节点通常是一个嵌入式系统，各传感器节点集成有传感器其执行器模块、计算与存储模块、通信模块和电源模块[11，12]，其结构如图3所示。为确保大棚果蔬能在最适宜的环境中生长，对传感器节点的设计提出了较高要求，既要求传感器节点能够精确检测大棚内的各种气象、土壤墒情等参数，又要求传感器有效覆盖大棚的每个角落。
该系统在涮涮辣大棚中进行试验，传感器节点的处理器单元和无线传输单元采用CHIPCON公司的CC2430芯片，它是一种基于ZigBee协议，集成89C51内核处理器芯片和ZigBee无线收发模块，内置RF2420射频芯片，并增加CC2591增益放大芯片。单点之间传输有效距离可达700 m，系统监测并存储大棚内各个环境数据，所有监测节点均采用无线传输。棚内空气温湿度、CO2浓度、光照强度按每隔10 m布置一个监测节点，每个监测点分上、中、下3个层次，距地面高度分别为50、100、160 cm。每个大棚部署3个土壤温湿度传感器监测点，每个监测点又分土层5、15、30 cm 3个层次，布置3个pH和氨氮传感器监测点，每个监测点分土层5、、15、30 cm 3个层次。若还需增加监测节点，只需在软件系统中设置即可，硬件的采集节点无需修改。施工采用支架式插入土壤，种植时可快速方便布置，而在空闲季节，可方便回收至仓库保管。采集节点供电采用锂电池供电和太阳能板供电二种模式，根据无线节点的采集频率和传感器耗电量而定，当采集频率间隔≥5 min/次，无线节点的低功耗模式启动，节点可持续工作6个月。
4 物流管理预警平台
物流管理预警平台是果蔬生产管理的扩展平台，是保证其价值量的环节之一。据统计数据显示，每年在运输过程中腐烂变质的水果、蔬菜、乳制品等易损坏食品的总价值达1 000亿元以上，损失率高达25%～30%，而发达国家果蔬的损失率一般控制在5%。因此对鲜嫩易烂的果蔬在运输车辆中安装GPS定位、温湿度传感器及RFID射频识别，实时采集车辆、产品的基本信息，通过3G、GPRS等技术[13]传至监控中心，依托专家系统对采集的数据分析，对货损、延迟、失窃、线路异常等情况预警，以便实现调度和调控，从而有效降低果蔬运输中因腐烂变质的损失率。其运输预警功能结构如图4所示。
底层信息集由GPS卫星导航定位、RFID货物基本信息采集、传感器货物状态信息采集等软硬件组成。监控中心的软件包含数据接收存储、异常报警、基本功能、GIS电子地图绘制等组成。其中GPS导航定位每隔5 min采集车辆途中的实时经纬度、速度及方向信息，通过3G上传至监管中心，监管中心收到信息，计算并结合GIS功能在电子地图上显示，若与预设的不一致，通过3G向管理员及驾驶员发出异常报警信息；RFID定时采集物品的基本信息[14]，如物品编码、采摘日期、数量、价格、目的地等信息，并与RFID中的初始信息对比，若出现信息不一致，则将异常信息通过3G上传至监管中心，并发出报警信息；传感器主要集物品的温湿度、压力等状态信息，这些参数通过无线通讯网传至监控中心，计算是否在适宜值范围内，否则发出预警信息，并通知运输人员采取相应措施，实现对环境的精准调控，以满足产品对保鲜保质的需求，降低果蔬在运输过程中的损失率。
5 小结
基于物联网的精准农业果蔬种植预警系统还处于试验阶段，由于该系统可根据不同作物在不同时期对影响其生长的环境参数按需求设定，并可随时采集环境环境参数传至上位机，依托专家系统对数据分析，用户可通过终端设备对环境参数进行监测，当参数超出了预设值范围，将收到警报信息，并能精细控制肥水、及时预警病虫害、对环境参数调控等功能。因此，基于物联网的精准果蔬预警系既能节约人工工时，将生产成本降低20%左右，又能提高生产效率、提高果蔬的品质，为高品质果蔬打下良好口碑，为强化区域生态果蔬，打造本地高端精品果蔬的推广做了铺垫工作。
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关键词：精品课程；视频公开课；课程建设；电子材料
中图分类号：G642.0？摇 文献标志码：A 文章编号：1674-9324（2014）02-0189-02
一、引言
电子科技大学的“电子材料”课程，是从事电子材料与元器件、半导体、光电子、材料科学等专业的科技工作者必备的专业基础课程，一直是电子科技大学微电子和固体电子专业的主干基础课程。自1958年，“电子材料与元器件”专业建立以来，本校便开设了“磁性材料”和“电子陶瓷”两门专业基础课程。2002年，“磁性材料”和“电子陶瓷”课程合并为“电子材料”课程。截至2013年5月，“电子材料”课程授课人数达到约2000人。2001年，清华大学出版了我校李言荣等人编著的《电子材料导论》[1]，为“电子材料”课程提供了一本好教材。2013年，以《电子材料导论》为基础重新编写《电子材料》并由清华大学出版[2]。2005年，“电子材料”课程被评选为四川省精品课程。2008年，“电子材料”课程被评为国家级精品课程。经过5年的建设，“电子材料”课程的优质教学资源已实现全国网络共享，向全社会开放，成为学生复习和自学的有力手段和特色环境。国家精品课程建设注重以专业性建设为主，受众为高校学生。近年来，随着国外名校的视频公开课风靡网络，建设我国自己的视频公开课已势在必行。网络视频公开课是以大学生为服务主体，同时面向社会大众，是免费开放的科学与文化素质教育的网络视频课程与学术讲座[3]。自2011年11月我国第一批视频公开课在爱课程网上线以来，引起了热烈的社会反响，中国大学视频公开课建设取得了良好的开端。2012年，本校的“电子材料”课程入选国家精品视频公开课建设计划。经过近一年的建设，该视频公开课在2013年7月底正式上线播出。
二、讲授内容选定
“电子材料”课程是一门专业基础课，以往受众为具有一定专业基础知识的高校学生，所讲述的内容为电子信息产业中使用的具有某种功能特性的材料。如何在有限的时间内讲述一个完整的专题，避免深奥的专业知识，让大多数人都能听懂并感兴趣，是安排视频课程内容时需要首先考虑的问题。因此，在内容安排上我们着重选择了几类与现代信息技术密切相关的关键基础电子材料，其目的是通过科普化的授课方式，以社会热点为载体，使受众能了解与信息技术密切相关的电子材料的类型、特点、发展动态及其在日常生活中的应用，激发大家对电子材料研究的兴趣，广泛传播电子材料领域前沿知识，提升社会公众的科学素养。在上述理念指导下，本课程名字没有选择“电子材料”，而是确定为“现代信息技术中的电子材料”，降低了原有名称“电子材料”所体现出来的专业性，更贴近生活，拉近了知识与大众的距离，从而也更能吸引观众的眼球，激发了学习者的学习兴趣。在课程内容的安排上，本视频课程也进行了精心的安排，没有照搬平时上课的内容，而是精选了电子材料领域中一些具有代表性的内容进行介绍。具体内容安排如下：
第一讲：现代铁氧体材料与工业文明。本讲从中国四大发明之一的司南（指南针前身）中的磁性材料说起，介绍了磁性的起源和分类；随后介绍铁氧体材料的内涵和分类，简要说明其晶体结构和磁性来源以及判定其性能高低的指标参数，着重阐述这种材料对以电子电气为代表的第二次工业革命和以信息技术为代表的第三次工业革命的支撑和推动作用，论述其在现代工业文明中不可替代的基础性地位。
第二讲：新型磁性材料与我们的生活。磁信息材料与器件影响世界电子与信息行业，影响人类的日常生活，也影响着世界的发展。进入21世纪以后，汽车电子、计算机网络、移动通信手机、家电和消费电子等已进入我们的生活，并改变着我们的生活方式。本讲主要介绍磁信息材料的分类、原理、特点及其在汽车电子、计算机网络、移动通信手机、家电与消费电子中的应用。
第三讲：物联网世界的吸波材料。物联网是新一代信息技术的重要组成部分。其英文名称是“The Internet of things”。由此，顾名思义，“物联网就是物物相连的互联网”。物联网通过智能感知、识别技术与普适计算、泛在网络的融合应用，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。近年来，物联网概念可以说是炙手可热，物联网正在改变着人们的生活方式。本讲从物联网概念出发，主要介绍物联网中重要组成技术中的无线身份识别技术（RFID/NFC）。其中主要包括无线身份识别技术在物联网技术中的应用背景；无线身份识别技术的主要原理及现阶段的应用瓶颈；吸波材料在无线身份识别技术中的应用。并扩展介绍一下吸波材料在其他领域的一些主要应用。
第四讲：神奇的超导材料。1911年荷兰物理学家昂内斯发现超导态，这一发现被认为是20世纪最伟大的发现。历经100年的发展，超导材料和超导技术已由实验研究逐步走向大规模应用，并有着广阔的应用前景。本讲主要介绍超导的基本原理、超导材料的独特性质（如零电阻特性、完全抗磁性等）、超导材料的种类、发展历史，以及超导材料的应用给现代科学研究、生产和生活带来的巨大变化。
第五讲：信息时代的基础材料——电子陶瓷。陶瓷是人类社会文明进步的产物和象征之一。在世界由钢铁时代向信息时代转变以及经济全球化的进程中，人类对陶瓷材料电性能的开发利用发挥了极为重要的作用。电子陶瓷在电子信息技术领域影响面宽并且使用量大，已成为电子信息技术发展的重要物质基础。本讲从陶瓷的发展引出电子陶瓷的定义、分类、特点、制备工艺等内容；重点介绍几类与信息技术发展紧密相关的电子陶瓷，如介质陶瓷、微波陶瓷、铁电压电陶瓷、基板及导热陶瓷的应用领域和使用功能；并对电子陶瓷的重点发展方向做了展望。
第六讲：消费电器中的印制电子。印制电路板（PCB）是电子信息工业最基础的电子产品。它既是电子元器件载体，又是电子系统封装体，已成为世界重要的产业。本讲主要讲述印制电子的定义、研究内容、功能、作用及发展趋势，印制电子在消费电子（智能手机、电脑、数码相机、E-Paper等）、物联网RFID（无线射频识别）、太阳能电池等领域中的应用。
三、课程建设经验
由于视频公开课是以大学生为服务主体，同时面向社会大众，与精品课程的授课对象不同。另一方面，授课时间短，在只有30～45分钟一讲一主题的情况下，要像上课那样详细讲解是不可能的，因此需要对视频公开课的材料进行重新组织。电子材料作为国家级精品课程，教学资源丰富，具有一定的优势和鲜明的特色。
首先，本校的微电子与固体电子学院长期开展电子材料的基础研究与应用研究，尤其是应用研究在国内有较大的影响力，因此为讲授该课程积累了大量的教学素材。本视频公开课的六讲所涉及的主题内容都是本学院的主要科研方向，所取得的科研成果和本学科的前沿技术为教学提供了很好的素材，确保了本视频公开课内容的先进性和前沿性。本视频公开课所用的多媒体课件内容丰富，图文并茂，有一些图片是自己科研的第一手资料，有些图片是从网络搜索得到的。这些图片的引入，给本来相当枯燥无味的文字和概念增加了趣味性和吸引力，也是视频教学优势的一个体现。
其次，“电子材料”课程经过十来年的建设，已形成一支稳定的、以学术带头人和教授为核心的教学团队。本视频公开课的三位主讲老师均是各级教学名师和学术带头人，直接从事电子材料相关领域高水平的科研工作，在所从事的领域具有丰富的科研经验和宽阔的学术视野，教学能力强，教学经验丰富。他们在讲课时能够结合具体实例，清晰地演绎课程内容，深入浅出，激发学生进一步学习的兴趣，真正起到带“入门”的作用。这也是视频课程的优势所在。
四、问题与体会
经过紧张的准备和拍摄过程，“现代信息技术中的电子材料”精品视频公开课终于上网与广大观众见面了。由于时间仓促和经验不足等原因，本视频课程仍存在一些不足之处，值得今后弥补。
1.教学互动不足。分析问卷调查发现，大多数的学习者不太愿意接受传统的授课模式，认为教师讲课和与学生互动都是不可或缺的元素，希望教师带领学生一起思辨[4]。国外名校公开课流行的原因，其中重要的一点就是采用开放而思辨的授课方式，启迪学生去思考，由学生自行判断什么是合理的。本精品视频公开课主要以老师的讲授为主，互动环节设计不够。
2.拍摄质量有待提高。由于当时本校制作条件所限，本精品视频公开课是采用标清设备拍摄，因此视频清晰度较差，信息量不足，在呈现效果上与高清设备拍摄有较大差距。视频公开课不仅传输我国文化学术成果，也代表着我国教育信息化水平。因此，建议在以后的精品视频公开课的录制时采用高清设备。
3.由于每讲必须在30～45分钟内讲完一个专题，因此难以对相关内容进行深入探讨，只能简要介绍其原理和应用，使观众能知其然，却没法知其所以然。国外的公开课基本上都是随堂录像，视频课讲的内容就是平时课堂讲授的内容。而我国的视频公开课课程却强调普及性，相应地牺牲了部分专业性，在定位上仍有犹豫。这可能是我们的公开课与国外公开课的一个重要差别。
“电子材料”精品视频公开课属于理工类课程，受众面相对较窄，观看人数相对较少，其接受程度肯定低于文史类课程。因此，不能盲目追求观看率和点击率。我们认为，要真正建设好“电子材料”精品视频公开课，应该明确定位，精选题材，内容贵精不贵多，完整清晰地讲述好若干知识点，让观众真正有所收获就是成功的。
参考文献：
[1]李言荣，恽正中，曲喜新.电子材料导论[M].清华大学出版社，2001.
[2]李言荣，林媛，陶伯万.电子材料[M].清华大学出版社，2013.
