物聯網工程的定義范文

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【關鍵詞】物聯網 工業控制 傳感器

一、前言

物聯網（The Internet of things）的概念是在1999年提出的，它的定義很簡單：“就是把所有物品通過射頻識別（RFID）、紅外感應器、全球定位系統、激光掃描器等信息傳感設備與互聯網連接起來，進行信息交換和通訊，實現智能化識別、定位、跟蹤、監控和管理”?；趯I控制PLC、DDC等的了解，延伸物聯全網的思路，物聯網與凱樂光電的拉絲光電設備工藝雖差幾何，但作為致力于弱電強控的人員，不得不革新思想、緊緊跟隨并深入探索關于物聯網對工業控制的突破，為更節能、更高效、更精準地服務于生產，下文將重點介紹從工業控制角度看物聯網的定義、看物聯網的發展、看傳感器在物聯網中的效用。

二、從工業控制看物聯網的定義

關于物聯網人們熱議卻有時似懂非懂，對物聯網的定義至少有幾十種，都是不同領域專家從不同領域定義的，比如：

（一）英語中“物聯網”一詞：Internet of Things，可譯成物的互聯網。

（二）國際電聯（ITU）關于物聯網的定義：是一個具有可識別，可定位的傳感網絡。

（三）經過與無線網絡（也含固定網絡）連接，使物體與物體之間實現溝通和對話，人與物體之間實現溝通與對話。能實現上述功能的網稱為物聯網。

作者比較贊成如下定義：一種基于泛網及其多制式、多系統、多終端等的綜合網絡――或稱為廣義物聯網。工業控制指的工業自動化控制，主要利用電氣、軟件、機械搭配實現控制功能。作者比較形象的理解物聯網為工業控制的生活版，工業控制是基于工業自動化而化而來，對比物聯網就是基于生活自動化而來的。

三、從工業控制看物聯網的發展

在光纖拉絲工藝自動化控制的過程中，，物聯網有極其重要作用，不管是從過程控制、系統反饋、精度調節等方面無不凸顯其舉足輕重的作用，如拉絲塔、篩選等設備的工控主要基于傳感器的信號控制反饋進行網絡集中到工控機，進而進行優化處理，最后通過各種執行器進行工作。從工業控制看，物聯網向下可以連接眾傳感器，時時信息全掌控，全面不間斷的過程控制，即便應用在工業中隨時監控產品質量并及時反饋，將整個生產過程系統化，也更將高效節能；向上可以連接云端、服務器接而跨入大數據時代，讓生活變得更智能，并且也不僅僅像工控機一樣，只能一臺工控機控制一套設備，多終端的控制讓生活中的一切變的更便捷，所以人們極力追捧也正因物聯網讓人極有“運籌帷幄，決勝千里之外”的張良之風，可見隨著人們的喜愛，市場的有力需求，必將帶來物聯網今后的高速發展甚至爆發。

四、從工業控制看傳感器在物聯網中的效用

然而，基于上述對物聯網發展的預想，物聯網卻尚未大肆攻城略地，想來必有原因，從工業控制的發展過程來看，現有的潛在客戶不是原因，原因可能只在價格，而價格居高不下的原因又是什么呢？從工業控制的原理看，自動化控制都應該有三大部分組成：CPU、傳感器、執行器。CPU的發展早已可以遠遠滿足，而且各種云服務器也早已嚴陣以待；執行器或執行機構大多是機械部件，以現在的機械工藝水平，大膽的推測其不足以影響物聯網發展的步伐；傳感器的組成則五花八門、各不統一，成了裹足不前的根源所在。所以基于此推理，簡述關于各種傳感器在物聯網中的實際效用，下面根據傳感器大致的應用方式給予分類介紹：

（一）液位傳感器：利用流體靜力學原理測量液位，是壓力傳感器的一項重要應用，拉絲爐工藝冷卻水應急水箱、冷卻塔、定壓水箱等的信號反饋無不是液位傳感器的功勞，更大范圍適用于石油化工、冶金、電力、制藥、供排水、環保等系統和行業的各種介質的液位測量。

（二）速度傳感器：是一種將非電量（如速度、壓力等）的變化轉變為電量變化的傳感器，適用于速度監測，像篩選機速度控制雖然表面是通過伺服驅動進行控制，看似與傳感器無關，但卻是電機主軸端速度編碼器的功勞。

（三）濕度傳感器：分為電阻式和電容式兩種，產品的基本形式都為在基片涂覆感濕材料形成感濕膜。空氣中的水蒸汽吸附于感濕材料后，元件的阻抗、介質常數發生很大的變化，從而制成濕敏元件，適用于濕度監測，最典型的是拉絲塔潔凈區內的溫濕度表的應用。

（四）氣敏傳感器：是一種檢測特定氣體的傳感器，適用于一氧化碳氣體、瓦斯氣體、煤氣、氟利昂（R11、R12）、呼氣中乙醇、人體口腔口臭的檢測等，如公司所有消防控制的煙感傳感器、拉絲爐內氣體流量控制傳感器、UV保溫爐內的氣體保護傳感器等。

（五）壓力傳感器：是工業實踐中最為常用的一種傳感器，其中DDC空調控制的壓力和壓差傳感器屬最常見，其高度靈敏性和反饋性信號為室內或廠區恒溫恒壓等特征大大提高控制效率，也為物聯網在工業控制內屢立戰功。

（六）激光傳感器：利用激光技術進行測量的傳感器，如激光水平儀就是我們喜聞樂見的激光傳感器，廣泛應用于國防、生產、醫學和非電測量等。

（七）紅外線傳感器：利用紅外線的物理性質來進行測量的傳感器，常用于無接觸溫度測量、氣體成分分析和無損探傷，常用于無接觸溫度測量、氣體成分分析和無損探傷，應用在醫學、軍事、空間技術和環境工程等。

五、結束語

雖然，物聯網的產業供應鏈包括傳感器和芯片供應商、應用設備提供商、網絡運營及服務提供商、軟件與應用開發商和系統集成商。但是，作為“金字塔”的塔座，傳感器將會是整個鏈條需求總量最大和最基礎的環節。傳感器是物聯網技術的支撐、應用的支撐和未來泛在網的支撐，傳感器感知了物體的信息，RFID賦予它電子編碼，傳感網到物聯網的演變是信息技術發展的階段表征。

參考文獻：

[1]張群.對物聯網的深度剖析[J].通信企業管理.2010，1

[2]趙茂泰.智能儀器原理及應用[J].北京：電子工業出版社

[3]孔曉波.物聯網概念與演進路徑[J].電信工程技術與標準化.2009.12.

[4]王元慶.新型傳感器原理及應用[M].北京：機械工業出版社

作者簡介：

1.孫豐寶（1988-），男，籍貫山東省濟南市，長江大學本科學歷，現任職于湖北凱樂光電有限責任公司設備部，主要職責為光纖拉絲塔區電氣設備以及工業控制的日常運營工作。此前曾于2013年4月至9月期間，協同中國電子第十一設計院完成凱樂光電空調DDC自動化控制安裝及調試工作，期間還參與工藝冷卻水和冷卻循環水等PLC安裝調試等工作，后又專注于大直徑拉絲爐、雙收線等工藝設備的電氣工作，也因此對于弱電工控等有較全面認識了解。

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關鍵詞：物聯網 傳感器

一、物聯網概念與定義

物聯網(The Internet of things)的概念是在1999年提出的,它的定義很簡單:把所有物品通過射頻識別(RFID)、紅外感應器、全球定位系統、激光掃描器等信息傳感設備與互聯網連接起來,進行信息交換和通訊,實現智能化識別、定位、跟蹤、監控和管理。

現在對物聯網的定義至少有幾十種,都是不同領域專家從不同領域定義的,我們取幾種有代表性的供大家參考:

1.英語中“物聯網”一詞:Internet of Things,可譯成物的互聯網。

2.2005年ITU關于物聯網的定義:是一個具有可識別,可定位的傳感網絡。

3.經過與無線網絡(也含固定網絡)連接,使物體與物體之間實現溝通和對話,人與物體之間實現溝通與對話。能實現上述功能的網稱為物聯網。

4.作者比較贊成一種基于泛網及其多制式、多系統、多終端等綜合的物聯網的定義——或稱為廣義物聯網。

二、國內外物聯網發展現狀

從國際上看,歐盟、美國、日本等國都十分重視物聯網的工作,并且已作了大量研究開發和應用工作。如美國把它當成重振經濟的法寶,所以非常重視物聯網和互聯網的發展,它的核心是利用信息通信技術(ICT)來改變美國未來產業發展模式和結構(金融、制造、消費和服務等),改變政府、企業和人們的交互方式以提高效率、靈活性和響應速度。按歐盟專家講,歐盟發展物聯網先于美國,確實歐盟圍繞物聯網技術和應用作了不少創新性工作。在北京全球物聯網會議上,他們介紹了《歐盟物聯網行動計劃》(Internet of things-Anactionplan for Europe)其目的也是企圖在“物聯網”的發展上引領世界。

我國在“物聯網”的啟動和發展上與國際相比并不落后,我國中長期規劃《新一代寬帶移動無線通信網》中有重點專項研究開發“傳感器及其網絡”,國內不少城市和省份已大量采用傳感網解決電力、交通、公安、農漁業中的“M2M”等信息通信技術的服務。

在溫總理關于“感知中國”的講話后我國“物聯網”的研究、開發和應用工作進入了,江蘇省無錫市一馬當先率先提出建立“感知中國”研究中心,中國科學院、運營商、知名大學云集無錫共同協力發展我國的物聯網。

三、傳感器在物聯網中的應用

一說到傳感器,可能大家就會往小的方面想,在物聯網的大概念下,一個泛在的物聯網系統,隨著參照物的不同,傳感器可以是一個“大”的“智能物件”,它可以是一個機器人、一臺機床、一列火車,甚至是一個衛星或太空探測器。物聯網關注傳感器的實際應用,下面是按應用方式進行的分類。

1.液位傳感器:利用流體靜力學原理測量液位,是壓力傳感器的一項重要應用,適用于石油化工、冶金、電力、制藥、供排水、環保等系統和行業的各種介質的液位測量。

2.速度傳感器:是一種將非電量(如速度、壓力)的變化轉變為電量變化的傳感器,適應于速度監測。

3.加速度傳感器:是一種能夠測量加速力的電子設備,可應用在控制、手柄振動和搖晃、儀器儀表、汽車制動啟動檢測、地震檢測、報警系統、玩具、結構物、環境監視、工程測振、地質勘探、鐵路、橋梁、大壩的振動測試與分析,以及鼠標,高層建筑結構動態特性和安全保衛振動偵察上。

4.濕度傳感器:分為電阻式和電容式兩種,產品的基本形式都為在基片涂覆感濕材料形成感濕膜?？諝庵械乃羝接诟袧癫牧虾?元件的阻抗、介質常數發生很大的變化,從而制成濕敏元件,適用于濕度監測。

5.氣敏傳感器:是一種檢測特定氣體的傳感器,適用于一氧化碳氣體、瓦斯氣體、煤氣、氟利昂(R11、R12)、呼氣中乙醇、人體口腔口臭的檢測等。

6.壓力傳感器:是工業實踐中最為常用的一種傳感器,廣泛應用于各種工業自控環境,涉及水利水電、鐵路交通、智能建筑、生產自控、航空航天、軍工、石化、油井、電力、船舶、機床、管道等眾多行業。

7.激光傳感器:利用激光技術進行測量的傳感器,廣泛應用于國防、生產、醫學和非電測量等。

8.MEMS傳感器:包含硅壓阻式壓力傳感器和硅電容式壓力傳感器,兩者都是在硅片上生成的微機械電子傳感器,廣泛應用于國防、生產、醫學和非電測量等。

9.紅外線傳感器:利用紅外線的物理性質來進行測量的傳感器,常用于無接觸溫度測量、氣體成分分析和無損探傷,應用在醫學、軍事、空間技術和環境工程等。

10.超聲波傳感器:是利用超聲波的特性研制而成的傳感器,廣泛應用在工業、國防、生物醫學等。

11.遙感傳感器:是測量和記錄被探測物體的電磁波特性的工具,用在地表物質探測、遙感飛機上或是人造衛星上。

12.視覺傳感器:能從一整幅圖像捕獲光線數以千計的像素,工業應用包括檢驗、計量、測量、定向、瑕疵檢測和分撿。

雖然,物聯網的產業供應鏈包括傳感器和芯片供應商、應用設備提供商、網絡運營及服務提供商、軟件與應用開發商和系統集成商。但是,作為“金字塔”的塔座,傳感器將會是整個鏈條需求總量最大和最基礎的環節?！皞鞲衅魇俏锫摼W技術的支撐、應用的支撐和未來泛在網的支撐,傳感器感知了物體的信息,RFID賦予它電子編碼,傳感網到物聯網的演變是信息技術發展的階段表征。”

參考文獻:

[1]張應福.物聯網技術與應用[J].通信與信息技術,2010,(1).

[2]張群.對物聯網的深度剖析[J].通信企業管理,2010,(1).

[3]孔曉波.物聯網概念與演進路徑[J].電信工程技術與標準化,2009,(12).

[4]王保云.物聯網技術研究綜述[J].電子測量與儀器學報,2009,(12).

[5]趙茂泰.智能儀器原理及應用[J].北京:電子工業出版社.

[6]陳艾.敏感材料與傳感器[M].北京:高等教育出版社.

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關鍵詞：物聯網；數據交換標準；可擴展標記語言；標準本體

中圖分類號：TP393 文獻標識碼：A 文章編號：2095-1302(2012)04-0067-05

Research on the data format standard of Internet of Things based on

XML and ontology

GUAN Jian

(College of Information, Capital University of Economics and Business, Beijing 100070, China)

Abstract: Currently in the application level of Internet of Things(IoT), relevant data format standards are very complicated and every relational subject goes his own way. To solve this problem, this paper, from the view of XML and ontology, started with the relationship among Internet, Semantic Web and IoT and then put forward the way of building the IoT data format standardization system. The IoT data format standardization should be based on XML for syntax and on standard ontology for semantic consensus.The standardization system should be based on top-level ontology, supported by vertical domain ontology and horizontal task ontology, and establish a variety of application ontology standards. Finally, the system with a specific application is illustrated and some key points for the development are analyzed.

Keywords: Internet of Things(IoT); data format standard; XML; ontology

0 引 言

2009年被稱為中國的物聯網元年，這一年，總理在無錫視察時提出了“感知中國”戰略。2010年的“兩會”期間，物聯網首次被寫入政府工作報告中，被確定為國家要大力發展的戰略性新興產業。近年來，從中央到地方、從政府到企業，一場物聯網建設的熱潮正在如火如荼地展開。然而，當前物聯網的發展仍處于初級階段，還面臨著傳感器技術不成熟、缺乏商業應用模式、信息安全和隱私等諸多問題與挑戰，其中制約物聯網發展的最大瓶頸，則是缺乏統一的技術標準，尤其是數據表達、交換和處理標準。因為傳感器關鍵技術的突破、商業應用模式的推廣等等，都只是物聯網中“物”的問題，而數據交換標準則涉及物聯網中“聯”的問題。如果不能實現物與物之間暢通無阻的信息交換，就不能稱之為真正的物聯網。

1 物聯網數據交換標準現狀

物聯網系統主要分為三個層面：感知層、傳輸層和應用層。感知層主要是對物體進行識別或數據采集；傳輸層是通過現有的通信網絡將信息進行可靠傳輸；應用層則是對采集的數據進行智能處理或展示。在這三層體系中，感知層中基于物理、化學、生物等技術發明的傳感器“標準”多已成為專利。而傳輸層的各種通信標準也已基本成熟，建立新的物聯網通信標準難度較大，可行性較小[1]。因此，物聯網標準的關鍵和亟待統一的是關于應用層的標準，而其中尤以數據表達、交換和處理標準為核心。

目前，針對物聯網應用層的數據交換標準主要有PML、EDDL、 M2MXML、NGTP等。其中，PML是實體標注語言，它是EPC（產品電碼）物聯網中交換信息的共同語言，用來描述人及機器都可以使用的自然物體的描述標準。EDDL是電子設備描述語言，它可以描述現場設備中的數據，以用于工程、調試、監視運行和診斷。M2MXML是一種用于終端設備間的通信協議，它包含一個用于分析協議的、與語義無關的Java API。NGTP是寶馬公司推出的開放式Telematics協議架構平臺，它使用統一、開放的接口來區分Telematics服務供應鏈的各個環節[1]。此外，還有智能建筑領域的OBIX標準、公共安全與應急領域的CAP標準以及PCM（脈碼調制）遙測技術的IRIG標準等。

可以看出，現有的物聯網應用層的數據交換標準大多是針對某一特定領域或行業業務提出的，有一定的局限性，所以當前物聯網缺少的是一個統一的物聯網數據交換大集成應用標準（或標準體系）。歐盟有關機構正在進行數據交換標準“融合”的研究，目標是綜合考慮相關領域已有的基于XML的數據交換標準，以便為那些在不同的標準中語義上具有等價性的數據元素（盡管他們可能有不同的名字）提供全球唯一的交叉引用方式和標識結構，從而提煉出一個基礎的元數據標準，把這個標準作為物聯網數據交換的核心，那么，對于不同的行業應用，就可以基于元數據擴展出相應的行業數據交換標準[1]。

總體來說，物聯網的標準化工作已經得到了業界的普遍重視，但對于應用層的標準化工作來說，還需要客觀分析物聯網標準的整體需求，從國際標準、國家標準、行業標準、地區標準等多個層次進行統籌設計；其次，還需要協調各個標準的推進策略，優化資源配置[2]。

2 物聯網數據交換標準體系的構建

2.1 構建物聯網數據交換標準體系的基石

XML 技術是為了克服HTML在互聯網信息交換和表示方面的缺陷而設計的，本體論最初也是起源于哲學領域，隨后在研究人工智能時被引入計算機領域。雖然兩者的出現都不是為了解決物聯網領域的數據交換標準問題，但它們卻為這一問題的解決提供了必要的理論基礎和技術手段。

2.1.1物聯網數據交換標準的語法基礎――XML

XML（eXtensible Markup Language,可擴展標記語言）是W3C組織于1998年推出的一種用于數據描述的元標記語言標準[2]。作為SGML（Standard Generalized Markup Language，標準通用標識語言）的一個簡化子集，它結合了SGML豐富的功能和HTML的簡單易用，同時具有可擴展性、自描述性、開放性、互操作性、可支持多國語言等特點，因而得到了廣泛地支持與應用。

對于作為物聯網數據交換標準的格式來說，XML具有以下顯著優點：

(1)可定義行業或領域標記語言

XML可以用DTD或者Schema來定義，一份遵循DTD或者Schema定義的XML文檔才是有效的。因此，XML可以針對不同的應用建立相關的標準語言，如化學標記語言（CML）、數學標記語言（MathML）、語音標識語言（VoiceXML）等，包括目前物聯網中很多已經存在的標準都是基于XML定義的。

(2)具有結構化的通用數據格式

XML使用樹形目錄結構形式，可以自行定義文字標簽并指定元素間的關系，同時它也是W3C公開的一種數據格式，沒有版權的使用限制，因而十分適合作為不同應用程序之間的信息交換格式。

(3)可提供整套方案

XML擁有一整套技術體系，如可擴展樣式表語言XSL、數據查詢技術XQuery、文檔對象模型DOM等等。

2.1.2物聯網數據交換標準的語義基礎――本體

本體（Ontology）起源于哲學，被Neches等人引入計算機科學領域后，在人工智能、語義Web、軟件工程、圖書館學以及信息架構等領域得到了廣泛應用。關于本體最流行的定義是Gruber在1993年給出的，即“本體是概念模型的明確的規范說明” [3]。Studer在對前人的定義進行概括后提出：本體的概念包括四個方面[4]：

(1)概念模型：它是客觀世界現象的抽象模型，其表示的含義獨立于具體的環境狀態；

(2)明確：所使用的概念及使用這些概念的約束都有明確的定義；

(3)形式化：本體的表示是形式化的，可以被計算機處理；

(4)共享：本體中體現的是共同認可的知識，反映的是相關領域中公認的概念集，它所針對的是團體而不是個體。

本體的目標是獲取相關的領域知識，提供對該領域知識的共同理解，確定該領域內共同認可的詞匯，并從不同層次的形式化模式上給出這些詞匯（術語）和詞匯間相互關系的明確定義。所以，本體是具有不同知識表示的Web應用系統之間進行數據或知識交換共享的基礎結構。通過定義共享和公共的領域知識，本體可幫助機器之間或機器與人之間更加精確地交流，實現相互之間的語義交換，而不只是語法級的交互[5]。

按照領域依賴程度，Guarino將本體劃分為四類[6]：第一類是頂級本體，用于描述通用的概念和概念之間的關系，如時間、空間、物質、對象、事件、動作等，頂級本體獨立于特定的問題和領域，與具體的應用無關；第二類是領域本體，用于描述特殊領域（如教育或金融）中的概念，即陳述性知識；第三類是任務本體，用于描述特定任務或活動（如入學或取款）中的概念，即過程性知識；第四類是應用本體，應用本體可通過進一步特殊化領域本體和任務本體，將其用于描述既依賴于特定領域，又依賴于特定任務的概念，這些概念通常對應于領域個體執行特定活動時所扮演的角色（如學生入學或客戶取款）。

2.2 構建物聯網數據交換標準體系的思路

顧名思義，物聯網就是物與物相連的網絡，要想實現物與物之間暢通無阻的“交流”，就需要在語法上相同，在語義上互通。通俗的說，就是用相同的格式表達同一個意思。XML在語法上的結構化信息表達能力和本體在語義上的透明性之間的優勢互補為物聯網數據交換標準的建立提供了很好的解決思路。

2.2.1 從互聯網向語義網、物聯網發展

由于XML具有諸多的優點，因此，XML成為許多應用領域的首選信息表示格式。同樣，XML也非常適合于物聯網中的信息傳輸，同時，它還可使得各種物聯網終端能夠和當前的互聯網實現很好的對接。因此，物聯網的數據交換標準應該是一種基于XML的標記語言，而且，從目前已經存在的數據交換標準來看，也確實如此。然而，XML具有一定的語義局限性，它具有語義表達能力，卻沒有語義透明性，它允許用戶在文檔中加入任意的結構，而無需說明具體含義，但其缺乏數據表達式與相應概念之間的統一性。正因為如此，在XML2000會議上，Tim Berners-Lee提出了語義網的概念。語義網使用本體來描述一個專業領域知識中的重要概念以及概念之間的關系，以使得這些概念和聯系在共享的范圍內有著明確而唯一的定義，從而達成一種共識，這樣，機器之間或人和機器之間就可以進行無障礙的交流。

語義網被稱為下一代互聯網，而物聯網則是一種泛化的互聯網，兩者都將是互聯網的發展方向，只是它們的出發角度不同，前者偏向于從技術角度出發，后者偏向于從應用角度出發。由于物聯網具有自動識別、自動傳輸、自動處理等特點，因此，與當前的互聯網相比，物聯網更需要機器之間或人和機器之間實現語義級別的交互。

2.2.2 基于本體分類構建物聯網數據交換標準體系

本體從底層向上分為頂級本體、領域本體和任務本體以及應用本體，這些不同層次的本體可向我們提供這個世界的共性描述，而物聯網正是要將世界連接起來。

首先，物聯網所連接的各種物體都處在同一個世界中，它們都具有某些共同的特點，即人們對于這個世界的基本認識，如時空、物質、事件、行為等，所以，物聯網數據交換標準體系的基礎是頂級本體標準。其次，物聯網各個垂直的應用領域都有特殊性。具體到每一個領域，都有可能、有必要發展一套依托于領域本體的標準。但是，很多類型的業務詞匯和流程是可以跨越多個垂直應用領域而公用的，所以，還有必要發展起跨領域的物聯網任務本體標準，即某個領域的本體標準可能構建于多個任務本體標準之上，而某個任務本體也有可能被多個領域本體所引用。最后，具體到每個企業、組織甚至個人，它們針對于自身的物品、行為、過程等，也可以建立起基于頂級本體、領域本體和任務本體的應用本體標準，以供其他個體在與自身發生信息交換時共享這些事先定義好的內容。

基于上述思路，物聯網數據交換標準應以XML為語法格式、以標準化的本體為語義共識。按照本體的分類，物聯網數據交換標準體系應以頂級本體為基礎，以縱向的領域本體和橫向的任務本體為支撐，建立起各種不同的應用本體標準，其整個物聯網數據交換標準體系示意圖如圖1所示。

2.3 物聯網數據交換標準體系的應用實例

XML使物聯網中的節點可以采用相同的數據交換格式，而本體則可以使相關節點對交換的數據實現語義上的共識和推理。下面用一個具體的實例來說明XML和本體在物聯網數據交換中所發揮的作用。

例如，某消費者家里的智能家居系統檢測到冰箱里的蘋果存量不足，那么，系統就會根據預先設定的程序自動向網上商店發出購買指令。這樣，關于此次購買行為中的蘋果描述信息如下：

xmlns=”.

[8]蔣建文.基于多Agent的信息家居系統研究[D].合肥：合肥工業大學，2003.

[9]李為沖.XML到OWL文檔生成方法研究[D].青島：中國石油大學（華東），2008.

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[關鍵詞]CPS；信息物理系統；信息物理空間；京津冀一體化

一、信息物理系統與京津冀一體化

1.信息物理系統（Cyber-Physical Systems）的提出和發展

2004年，美國NCF的Helen Gill女士在一個HCSS的研討會上首次提出了這個名詞。

2006年2月，美國科學院在報告《站在風暴之上》的基礎上的《美國競爭力計劃》將信息物理系統列為重要的研究項目。接著，2007年7月，美國總統科學技術顧問委員會（PCAST）在題為《挑戰下的領先――競爭世界中的信息技術研發》的報告中列出了關鍵的信息技術，其中信息物理系統位列首位。如此一來，官方科學的報道將信息物理系統推到了一個人們看得見的高度上，使它逐漸進入了我們的視野。

眾所周知，20世紀40年代，美國麻省理工大學發明了數控技術，使得控制技術在當時名噪一時，此時的信息物理系統則將通信放在與計算和控制同等地位上。它在對網絡內部設備的能力要求，特別是網絡規模上遠遠超過現有的工控網絡，發展成了更加全面的系統。NSF的計算機與信息科學和工程總監表示“如同互聯網改變了人與人的互動一樣，CPS將會改變我們與物理世界的互動?！盋PS將讓整個世界互聯起來[1]?，F如今，被各種報告文獻推到風口浪尖，來自各個方面的學者開始對這個詞語進行了研究與解釋，最終得到了一個較為準確的定義，他們將信息物理系統定義為是一個綜合計算、網絡和物理環境的多維復雜系統，通過3C技術的有機融合與深度協作，實現大型工程系統的實時感知、動態控制和信息服務系統。它實現了計算、通信與物理系統的一體化設計，可使系統更加可靠、高效、實時、協同，具有重要而廣泛的應用前景。

2.信息物理系統對“京津冀一體化”的影響

信息物理系統的承載物就是它的物理接入設備了。其接入設備的特點可以用四個字概括，即“海量運算”，這個詞也就是信息物理系統的最大特點。很顯然從字面意思我們就可以知道，信息物理系統有著很強大的計算能力，畢竟它還是依靠著計算機實現各種功能的，而計算機現在已經有了很厲害的云計算功能，那么物理信息系統的計算能力自然不可小覷。在京津冀一體化的進程中，信息物理系統起著非常大的推動作用。信息物理系統借由物聯網這個已經提出了近10年，有著繼計算機、互聯網之后世界信息產業發展的第三次浪潮地位的網絡系統，使得京津冀區域之間的物物聯系更為緊密。雖然在物聯網中的物品之間無法協同，但通過射頻識別技術、紅外感應器、全球定位系統、激光掃描器、氣體感應器等信息傳感設備，將任何物品與互聯網連接起來，實現了智能化識別、定位、跟蹤、監控等目的。如此一來，在京津冀物聯網會讓整個區域內的物品分流得到更好的平衡，它對人們生活的影響是不可忽視的。

二、信息物理空間

1.信息物理空間（Cyber-Physical Space）的概念

信息物理空間是近年來剛提出的一個新的名詞，與信息物理系統不同，它被學者們定義為是一個將比特、原子交融在一起來生活、生產、管理、服務的空間，它是由物理系統、物理過程與計算機網絡融合而生成的新一代工程系統。它通過計算進程和物理進程相互影響的反饋循環，實現現實世界與信息世界的協同和實時交互，擴展傳統物理系統的新功能。由于計算機設備的廣泛使用和對經濟的杠桿作用，信息物理空間涵蓋了從微型（如起搏器）到大型（如國家電網）的物理系統[2]。很顯然，此定義中提到了“生活、生產、管理、服務”這樣的詞語，對比之前所說的信息物理系統的定義，我們不難發現，信息物理空間多了人的參與，把人從系統外的操作者轉變成為了系統的一個必不可缺的組件，強調了人在這樣一個大的空間環境下的重要性。

2.信息物理空間對“京津冀一體化”的影響

信息物理空間是應該放在國家的高度上說的，所以它對“京津冀一體化”的影響也是從一個大的環境體現出來的。由于京津冀地區在自身生產要素稟賦、產業基礎等方面的特點[3]，必須進行產業結構調整來實現優勢互補、協調發展，從而推動我國的經濟結構進一步優化。信息物理空間的智能化社會打造這一優勢，可以使得京津冀地區在不同的需要補足的產業領域得到很大的改善。通過信息物理空間對工業競爭力的提升作用，在京津冀不同的工業領域進行系統化的革新，讓原本的不平衡狀態日漸趨于一個平衡的狀態，再加上原本的地理環境優勢以及經濟基礎，京津冀地區一定會在“一體化”的道路上發展的更加迅速，更加完善。

3.信息物理空間的自身價值

首先，信息物理空間相比信息物理系統來說多了人的參與，將人當作系統組成部分來看待；其次，我認為它還建立在一個更大的環境中，處于一個更高的高度上。信息物理空間更多的是針對國家來說的，它產生的意義都是放在產業發展、社會進步、國家繁榮的高度上來說的。其價值之一是它能夠提升工業競爭力。當今社會中使用計算機和網絡來實現各種功能的物理設備無處不在，這些設備的更新換代必將推動技術的發展，加速工業產品的更新。比如在汽車、航空航天、工業自動化等主要工業領域，信息物理空間起到促進它們的發展，提高競爭力的重要作用。其價值之二則是信息物理系統能夠打造新一代智能化社會。它可以健全全社會的網絡，將物聯網、服務互聯網、人類互聯網高度融合在一起，實現衍生價值體系的管理，讓人們在工作與生活之間達到更好的平衡，使得整個社會走向另一個高度，另一個快速發展的階段。總而言之，信息物理空間的建設對國家來說意義重大。

參考文獻

[1]信息物理系統[EB/OL].http：///wiki/%E4%BF%A1%E6%81%AF%E7%89%A9%E7%90%86%E7%B3%BB%E7%BB%9F

[2]姜斯韻.信息物理空間的意義和內涵[EB/OL].http：///plus/view.php？aid=5699/2014/09/25

[3]王元.論京津冀區域經濟一體化[J].遼寧經濟，2015/05

篇5

關鍵詞：物聯網專業；學習興趣度；關聯分析

中圖分類號：G642.0 文獻標志碼：A 文章編號：1674-9324（2017）19-0267-02

一、物聯網專業課程體系

物聯網是計算機和互聯網技術的延伸和發展，促進了互聯網的進一步完善。物聯網具有信息感知等基本功能，并在感知技術的基礎上發展了交互技術，促進了物聯網技術的不斷成熟。[1]“物聯網技術”是湖北工業大學計算機學院在“十三五”規劃時期新開設的專業，在2016年學院進一步完善了的“物聯網技術專業本科培養方案”，并對物聯網專業學生進行導師指導制，在大三以后的學習中按照自己的專業興趣度選擇物聯網專業小方向。此次的創新改革體現了將創新性課程且符合信息產業新需求、培養創新性人才等目標。課程創新規劃旨在以工程技術為主線，著力提高學生的工程意識、工程素質與工程實踐能力，培養能夠滿足物聯網產業未來發展需要、適應和引領未來的物聯網發展方向的工程師。[2]

二、關聯分析物聯網專業的學生數據

關聯分析是數據挖掘中十分重要的一種方法，其中Apriori算法作為關聯分析的主要應用方法已經十分穩定成熟。Apriori算法的基本思想是：第一步先找出所有的頻集，這些項集出現的頻繁性至少和預定義的最小支持度一樣。然后由頻集產生強關聯規則，這些規則必須滿足最小支持度和最小可信度。接下來使用第一步找到的頻集所產生期望的規則，產生只包含集合的項的所有規則，其中每一條規則的右部只有一項，這里采用的是中規則的定義。一旦這些規則被生成，那么只有那些大于用戶給定的最小可信度的規則才被留下來。為了生成所有頻集，使用了遞推的方法。總的來說：首先找出支持度大于最小支持度的項集；然后使用該項集產生的期望規則；接著對項集進行連接、剪枝；最后得出頻繁項集。[3-5]當前普遍存在一個現象：大學所培養出來的大學生與企業的期望往往不相符，學生質量在不斷下降，很重要的一個原因就是就是學生沒有選擇好自己的就業方向，不能很好地了解自己。

物聯網專業可以大致分為硬件和軟件兩個方向。為了讓學生了解自己適合哪個就業方向，我們可以對學生的各科成績及科目偏科的方向來進行分析，從數據中找出一些規律，畝指導學生進行對未來就業方向的選擇。以下關聯分析數據為本校2012級物聯網專業的100位同學在大學前兩個學年的專業課（C語言，數據結構，數字電路以及模擬電子技術）的原始成績為研究樣本。我們將通過Apriori算法對物聯網專業的學生從大一開始的專業課成績進行分析，幫助他們確定大學后兩年的專業側重方向，在專業課學習中發揮自己最大的興趣度和能力。經過關聯規則的初步分析如表1所示。

支持度計算（設支持度閾值為0.5），support：C語言：11/20=0.55；support：數據結構：15/20=0.75；support：數電：15/20=0.75；support：模電：17/20=0.85；

置信度計算

confidence（模電，C語言）=0.529 confidence（數據結構，C語言）=0.714

confidence（模電，數據結構）=0.706 confidence（數電，C語言）=0.315

confidence（數電，模電）=0.8 confidence（數據結構，數電）=0.311

confidence（模電，數電）=1 confidence（數據結構，模電）=0.414

confidence（C語言，數據結構）=0.72 confidence（C語言，模電）=0.215

confidence（數電，C語言）=0.467

經整理得到表2的結果。

由此我們可以得出：模電和數電關聯度比較高，是偏硬件方向的，C語言和數據結構關聯度比較高，是偏軟件方向的，所以模電和數電成績相對好的可以選擇硬件方向，C語言和數據結構成績相對較好的同學可以選擇軟件方向的。

三、結語

當前普遍存在一個現象：大學所培養出來的大學生與企業的期望往往不相符，學生專業知識不符合工作需要，其根本原因在于大多數學生沒有選擇好自己的方向，學生在大學專業課學習的重要環節不能很好地將自己興趣度與專業相結合。因此本文使用Apriori算法對物聯網專業的學生從大一開始的專業課成績進行分析，幫助他們確定專業側重方向，更好地開展專業課學習和創新實踐活動，在專業學習中發揮自己最大的興趣度和能力，成為更加具有競爭力的物聯網畢業生。

參考文獻：

[1]李宇.探析物聯網信息感知與交互技術[J].信息通信，2015，（8）：133-133.

[2]吳B，王春枝，葉志偉.面向信息時展的物聯網技術課程創新規劃研究[J].教育教學論壇，2016，（17）：233-234.

[3]毛國君，劉椿年.基于項目序列集操作的關聯規則挖掘算法[J].計算機學報，2002，25（4）：417-422.

[4]毛國君，王實.數據挖掘原理與算法第1版[M].清華大學出版社，2006.

[5]黃德才.數據倉庫與數據挖掘教程[M].清華大學出版社，2016.

Research on Relevance Analysis of Interest Degree of Learning Based on Internet of Things

WU Jun，YE Zhi-wei，ZHONG Xiao-fang

篇6

1962年――1992年，在中國科學院國家天文臺主要從事天體物理設備研制。如天體物理探測設備的研制，如天文電子照相機的研制、軍用微光探測系統的研制、天文CCD系統、天體物理光導纖維系統的研制、光電成像器件的研制、高真空及超高真空系統的研制、光導纖維及光導纖維傳像束的研制、工程測繪及橋梁、筑路工程等。自1985開始，主持我國最大的2.16米天文望遠鏡終端探測系統，即光纖與CCD課題的研究工作。1986年赴英國Durham 大學工作，1987年獲中國科學院高級研究職稱，1989年赴美國國立光學天文臺（NOAO）工作，均從事天文纖維光學系統的研制工作；1991年赴澳大利亞悉尼參加世界天文纖維光學應用研究的進展會議，在會上報告了我國在這個領域內的研究成就，受到國際、國內同行專家的贊揚和好評。發表研究論文20多篇，獲得光導纖維應用與研制系統國家專利1項。

1993年直今，從事信息技術（IT行業）工程規劃、設計、實施工作，親自主持規劃、設計、實施的工程多項，并撰寫了《體育場館智能化系統建設導論》專著，發表了《中國智能交通信息系統大集成方案總體框架》、《信息在智能建筑及其他領域的內涵》等論文。一句話，總結我一生整整50年的科技工作，均沒有離開《信息》，只不過工作在不同領域的信息和不同的信息環節上，所以至今《信息論導論》論文的發表，是水到渠成的結果?，F任同方數字城市產業本部顧問。

【摘 要】本文回答了信息的簡明廣義定義；解釋了信息在在自然界與人類社會中的地位與其他要素的關系；提出了信息的6+1理論；分析了智能化、信息化，以及它們之間的關系；明確了智慧型地球、智慧型國家、智能城市、智能社區、智能建筑、智能交通、智能安防等的判別標準及其內涵，例舉了軌道交通建筑、軌道交通系統智能化/信息化的規劃與實施工程圖解；指出了目前最熱門的與信息化有關的物聯網的實質，及與互聯網的關系，以及它在信息論中的地位等問題。

【關鍵詞】 信息 信息化 智能化 醫院裝備

[Abstract]This article give the brief definition of the word "information" and explain the important connection that being built between Nature and human being. Bring up the "six plus one" theory, analysis the definition of intelligentization、infomationization and the connection between them. What's more，this article also give the specific standard in Intellectual Earth，Intellectual city, Intellectual community，Intellectual architecture， Intellectual transportation，Intellectual security. Giving the examples in the blue print of Track traffic construction and the Informatization that used on Internet . The last but not the least, it brings up the problems exist in internet.

[Key words]information; Informatization; Intelligentization; hospital equipment

引言

在我國“2006-2020國家信息化發展戰略”中明確提出，“信息化是當今世界發展的大趨勢，是推動經濟社會變革的重要力量”，在十二五規劃中指出要：“全面提高信息化水平”……“ 推動經濟社會各領域信息化”。“7.23”浙江勇溫線鐵路動車追尾特別重大事故的發生，就其原因而言，從已報道的資料看，恰巧問題就出在信息設施（硬件）與信息管理平臺（軟件及活件）上，這里指的活件就是操作硬件設備和管理軟件的人。教訓是深刻的，這讓我們又一次認識到深刻理解和掌握信息論的精髓之重要！說信息是軌道交通和一切交通系統的靈魂完全不為夸張！

信息化是智慧型地球、智慧型國家、智能城市、智慧型社區、智能建筑、智能交通、智能城管、智能安防等等領域追求的目標，或是目的，總而言之，信息化是目前人類社會走向智慧型生活的先導、靈魂，這個論斷的重要性和迫切性已經是無可置疑的了。但更為理性地認識智能化/信息化的理論方面，還有待進一步地探討這個當今世界人們都甚為關注的問題。本文既然定名為“信息論導論”，自然就不是針對其細節進行討論，而是試圖在這方面給出一個相對較為全面的，但又是十分明確概括地來描述信息論中所涉及的各個環節之間的關系問題，從而可以給業內人士在規劃自己本部門，或自己工作方面的信息化工作時，有一個明確的目標和途徑，不為當前一些商業炒作而夸大某些還不夠實際的東西而迷惑，是本文的目的。

信 息 的 定 義

談到信息，當今社會人們無處不把信息這個詞掛在嘴邊，但到底什么是信息，其定義是什么，恐怕并不是很多人能夠簡單明了地回答出來。這是一個哲學名詞，到目前為止，信息這個名詞還沒有一個權威的準確的定義，這當中最具代表性的就是所謂“香農”理論，這個理論說，信息就是“確定性的增加”，這個定義是使人費解的，至少說不夠通俗、不夠全面和不夠廣義，是狹義的，這個定義是香農在貝爾研究所任職時針對通信行業而下的定義。

有關“信息”的定義，不下N種，太多版本了，這種局面，本身就反映了人們在認識“信息”概念方面的不確定性，不夠有把握，不能一針見血地說清楚，才造成各種解釋都有！有點象在天文學中出現的宇宙是怎么形成的？人類有史以來有各種版本的宇宙起源學說，如亞里士多德的“地心說”、哥白尼的“日心說”、到今天的“大爆炸說”等等,這些學說，不斷被天文學家用新的觀測事實所否定，然后又出現新的理論來解釋宇宙的起源，即使今天的“大爆炸理論”，仍然還有解釋上的矛盾之處，需要科學家繼續去進一步地探索之；“癌癥是怎么產生的？自癌癥這個詞出現以來，也有各種解釋癌癥產生的原因的版本，但都還未見到權威性解釋的報道，所以才出現人們對癌癥恐慌癥，才在人們中流傳著這也致癌，那也致癌，其實可能就是還沒有找到真正的致癌病因，才會出現這種局面；“光的本質是什么？人們開始認識光的時候，只知道光是直線傳播的，產生了基于光是直線傳播的幾何光學理論，但隨著不斷地發現新的實驗和觀測事實，又才明白，光還具有波動性，和衍射性”等等，這樣的例子，舉不勝舉。其實這些重大的科學問題，人們認識它，的確有一個認識過程，要求從一開始就有一個確切無誤的定義，那是脫離人類認識自然規律的，只有當人類累計了大量的觀測事實和實驗事實之后，不斷地從認識，到否定，再認識，再否定，直到得到一個比較接近于真實的那樣一個定義或解釋，才是比較全面而肯定的結果。

盡管如此，到目前為止，作者比較贊同較為靠譜的簡單而明了的信息定義是：信息就是可被主體感知的附著于各種客體（載體）上的自然界物質或能量存在的一種形式及其運動變化呈現出的狀態，例如通過感覺通道（如人或動物、植物的眼、耳、口、鼻、肢體）的神經系統能感知的某種物質或能量存在的形式或其運動變化呈現出的狀態，我們稱這種“存在形式或狀態”就是一種信息。

信 息 的 6+1 理 論

信息論要研究的內容就是這些可被感知的物質或能量存在的形式及其變化狀態的產生、采集、傳輸、處理、存儲、、利用等環節的一切手段和范疇。如圖1所示：

智能化是現代人類對任何物質或能量的存在形式及其變化狀態的前6個環節（側重技術層面）在實現數字化、網絡化和集成化層面在規模上做到了最大化，也可以這樣認為，智能化就是這6個環節的最優的技術狀態，所以說智能化是信息化的技術基礎，技術支撐，就是這個意思；而信息化則是現代人類對任何物質或能量的存在形式及其變化狀態在數字化、網絡化和集成化層面在利用上實現了最優的狀態。從這個意義上講，智能化與信息化的辯證關系就十分清楚了。它們兩者是同一事物在“信息”這個概念之下的前后不同環節而已，我們稱之為信息的6+1理論！

物質、能量、信息是組成自然界的三大要素。物質是什么，物質就是人類能夠感知的實體東西（小到組成物質的分子；大到組成宇宙的星球、星云、星系等）；而能量則是使物質產生運動的原因，是力的一種表現形式，是人類能夠感知但不是實體的東西；信息既不是物質，又不是能量，而是反應這兩者的存在形式和它們發生變化的狀態。這三者不是一個概念，但又是有內在聯系的組成自然界的三大基本要素。

當了解了信息的意義及其重要性之后，我們才能談得上去利用它。利用信息是人類的目的，是根本。但為了利用信息的目的，則首先要做好信息的產生、采集、傳輸、處理、存儲、等6個技術環節。所以我們可以總結為1個使用目的和實現該目的的6個技術環節。根據信息的6+1理論，智能化是為信息化服務的，那么如果智能化系統做得很好，而由于利用它的人為因素，我們可以稱之為“活件”，如政治原因、人的操作技術水平、組織管理水平等原因，使得智能化所具備的優異功能沒有得到應有的充分發揮，打了折扣，我們就可以認為信息化不盡人意，這是“利用”環節出現了問題，是“活件”出了毛病。例如一個建筑智能化工程做得很好的小區，小區的中心控制機房，即智能化的集成中心，它的技術含量是相對比較高的，但由于使用它的人――“活件”是一些技術水平較低的保安人員來操作管理，其結果是事過不久，由于操作不當，造成軟件的丟失，硬件的損壞，致使其功能不能做到應有的發揮，這種例子在許多智能建筑領域，不在少數；“7.23”勇溫線特大軌道交通事故，恐怕在一定程度上也是“活件”出了問題；反過來，如果“利用”信息的需求，即信息化的需求來勢兇猛，要求甚為迫切，在資金和人力都具備良好的條件下，那么也將是推動智能化發展的積極動力。

各行各業都有自己的信息6+1理論，但其中傳輸、處理、存儲、等4個環節在當今技術水平下有大致的共同點，做法差異也不大，所以撰寫成書本或教材，有一定的共同性，因而在目前出版的一些《信息論》的專著或教材中，多以此4個環節來描述，很少提及信息的產生、采集、利用這三個環節的內容，其原因就在于此。當然在同一個行業或領域的《信息化》專著中，會將信息論的7個環節都要涉及到，才能成為一本實用的著作。然而對于信息的產生、采集和利用，在人類社會的各行各業中的差異就太大了！內容也太多了！可以說，對于人類社會的每一個行業來說，這三個環節，都可以寫一套專著，成為一個領域！就以信息采集這個環節舉例而言，天體物理研究中，我國1991年落成了直徑為2.16米的光學望遠鏡，配備了自制的光導纖維分光系統來收集來自天體的光譜信息，以供進一步處理來解密天體演化的本質；2010年又建成了世界最大的以光導纖維為引導的6米級的大天區多目標光譜施米特望遠鏡；目前世界多個國家（包括中國、美國、日本、歐共體等）正在討論將聯合建造一臺直徑30米的巨型光學望遠鏡、等值口徑約1公里的射電天文望遠鏡等，用來探索來自宇宙的更多信息的秘密；而在醫學領域，用1mm左右直徑的纖維透鏡和5-10微米直徑的相關光導纖維束作成的多種內窺鏡（如胃鏡、腸鏡、腹腔鏡等）被廣泛用來采集人體內不同器官的各種醫學上所需要的信息、還廣泛采用各種各樣的顯微鏡來采集人體內部導致疾病的微生物或病菌的信息；高倍顯微技術用于科研等等領域的例子，也是舉不勝舉；人類在智能建筑領域，樓宇自控系統中安裝在樓宇機電設備上的各種傳感器被廣泛用來采集智能建筑內部各種機電設備的工作信息，以保證其安全正常地運行；在平安城市領域，在城市的各個角落安裝了幾萬臺甚至幾十萬臺監控攝像機采集安全圖象信息，傳至公安部門的各級指揮中心，用以保證整個城市的安全；在新聞領域，各電視臺、廣播電臺的記者到世界各地發生新聞的現場，用攝像機、拾音設備采集各種新聞信息發回自己的電視臺或廣播電臺，進行報道；在自然界和人類社會的各個方面、領域，均已產生或正在產生著各種不同的信息，從宏觀世界到微觀世界，都需要我們去采集，就這一個信息環節，就可以寫成一部百科全書；還有信息的產生和利用這兩個環節，也如同采集環節一樣的，其內容之多之廣，不計其數。真是太豐富了，內容太多了！

因此在已發表的有關《信息論》專著或教材中，很少去觸動這三個環節（信息產生、采集、利用）的大內容，過去那些《信息論》專著也好，還是教材也好，都具有很大的狹義性和局限性！

智 能 化 / 信 息 化 的 判 斷 標 準 和 內 涵

智慧型地球、智慧型國家、智能城市、智能社區、智能建筑、智能交通、智能安防、電子政務等的判斷標準和內涵是什么？其實對于上述這些智能/信息化領域，簡單明了地可以用10個字就能完全給它們定義其判斷標準，即只要做到安全、舒適、高效、節能、環保這10字標準就可以全盤滿足這些智能化/信息化的要求，用這10字標準可以解釋一切智能領域的功能要求，這10字標準本來是起源于給智能建筑定的標準，可是仔細想一想，它又何嘗不是其他智能/信息化領域的判斷標準呢！標準定了，那么用什么技術手段（即內涵）來保證這些標準的的實現呢，那就是在智能建筑中我們最開始提及的只要我們設計的系統，在軟、硬件的配置上能保證在該智能領域，實現了設備自動化、辦公自動化、通信自動化（BA、OA、CA）等功能，就談得上實現10字標準了。如圖2所示：

這10字標準里，我們把“安全”放在第一位，是有其特殊而深刻含義的，只有在一切為了安全的前提下，才談得上后面的8字標準，如果人都沒了，大樓被燒了，鐵路火車撞車了，城市被炸了，還談什么高效、舒適、節能、環保??？?！?.23”浙江勇溫線鐵路動車追尾重大事故，車毀人亡，再一次給人們說明了這一道理的正確性。最近鐵道部頒發的動車降速措施，就是以人的安全為本，在重視安全的前提下，腳踏實地地發展我國干線軌道交通的正確舉措。

為了保證這些內涵功能的實現，我們舉幾個實例參考說明一下：

圖3A、3B是實現醫療系統智能化/信息化功能的姊妹圖，是互為補充的圖解。從圖3A看到，這是所述領域智能化/信息化的總體規劃圖，對于不同的智能化/信息化領域，圖中綜合電子信息系統（CEIS）的內容是有所差別的；而圖3B則是前者的細化內容，一目了然！以此類推，任何智能化/信息化系統均可按此方式進行規劃，和細化，只不過改變其中的專業設施和應用信息軟件系統就可以了。這一對姊妹圖的圖解格式，高度總結和概括了業內智能化/信息化各領域內，各系統之間的關系和功能定位，具有很強的普遍性和實用性，是業內可以為之借鑒參考的實用圖解格式。

1、醫院是人類社會保障生命安全的救護、醫治、保健的場所，隨著信息科技的發展，使得醫院的裝備更加現代化，這些裝備可以使得醫務人員能夠從人類身體上采集到各種健康的、病理的信息，為醫生提供準確的治療方案；時間就是生命，遠程視頻會診，使得更多的患者能夠不出遠門，就地享受到眾多國際、國內著名醫學專家的會診，得到更好的正確的治療措施；網上預約掛號、中國人口重多的龐大醫療保障體系的管理等，均需要具有智能化/信息化的醫療管理平臺，所有這些涉及與人類生命、健康的問題，無不與醫院智能化/信息化有關。

2、在智能建筑中，體育場館的智能/信息化系統建設是甚為復雜的，我們以它為例，看看怎么來實施，下面圖4A、4B是一對實現體育場館智能/信息化系統的姊妹圖，是互為補充的圖解：

軌道交通系統是智能交通系統中的一個非常重要的子系統，圖6B是更加細化了的軌道交通系統的可能工程內容。圖6C和圖6D是一個軌道交通樞紐系統的宏偉概念圖和一個真實的指揮調度中心實例圖（北京城市軌道交通指揮調度中心）。

物 聯 網 的 實 質 及 在 信 息 論 中 的 地 位

當今的物聯網把信息的產生和采集這兩個環節發揮到了極值。物聯網（The Internet of Things）是什么，其實就是互聯網的延伸，它的核心內涵（與互聯網的區別）就是采用了所謂RFID（射頻認證）的芯片感知技術和無線網絡技術，使得任何事物的信息都可以被感知，也就是任何事物的信息的產生和采集，均可通過RFID感知芯片和無線（或有線）網絡技術得到，余下的環節就可以交給互聯網來承擔了，所以說它是互聯網的延伸，互聯網是它的基礎，它離不開互聯網。為了實現RFID芯片產生的無限多個信息的認證和處理，隨之而來的就是要發展IPV6的無限網絡認證技術和超大規模的云計算處理、存儲技術。這是物聯網時代交給互聯網需要解決的重大技術問題。物聯網是我們人類在信息技術方面的又一次革命，但要清醒地認識到，它的特點也僅僅是前面所提及的6個信息環節中的頭兩個，即在信息的產生和采集上與互聯網相比，有著更大的規模罷了！物聯網不是我們的目的，而是我們人類在實現信息化過程中使用的更為廣泛、更大規模的信息產生和采集技術手段罷了！但是商家看好這個環節，做了比較大的商業炒作，人們應該腳踏實地地去促進這個領域的健康發展，防止一哄而上形成的泡沫經濟。

【參考文獻】

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【3】王順德 “智能交通信息系統大集成方案總體框架” 《智能交通》 2010年 第09期 P86-88 同方數字城市工程公司

【4】王順德 “光纖技術及其天文應用現狀” 天文學進展 第4卷 第二期 1986（4-6） P136 中國科學院國家天文臺

【5】王順德 “Fiber Optics Feed At Beijing Astronomy Observatory (BAO)”A.S.P. Conf.Ser.Vol.3 1988 P183 中國科學院國家天文臺；

【6】王順德 “Working System in Fiber Optics on The BAO 2.16m Telescope”A.S.P. Conf.Ser.Vol.37 1991 P119中國科學院國家天文臺

【7】王順德 “我國2.16米望遠鏡的光纖耦合分光系統” 自然雜志 1992 第15卷 第7期 P500-504 中國科學院國家天文臺

篇7

本文通過對目前的物聯網的定義以及基本特征的分析，對目前的智能傳感技術的應用進行了分析，對目前的智能傳感技術的發展提供可行的方向。

【關鍵詞】智能 傳感器 物聯網

隨著我國信息技術的快速發展，物聯網技術得到了前所未有的進步，物聯網技術也極大的為現代人的生活提供了方便，同時對于我國的經濟發展以及社會穩定具有重要的意義。

1 智能傳感器的定義與特征

一般目前的對智能傳感器的定義是指帶有處理器和信息監測以及信息處理等綜合功能的傳感器。智能傳感器工作一般途徑如下：第一：非集成化傳感器是通過將傳統的傳感、信號調解裝置、數字接口微處理器有機的組合為一個統一的智能化傳感器，實現功能。第二：集成化傳感器是通過為機械加工的技術以及大規模的集成技術完成智能化傳感，使用硅作為基本的材料，構成電路以及處理器單元，通過設計將各個工作單元組合至同一芯片，完成智能傳感的功能

2 智能傳感器在物聯網中的應用

目前的智能傳感器在物聯網中的應用，最主要的困難就是開發一種具有更高準確度、成本低、功耗小、體積小的傳感新技術，通過開發一種具有新原理、新材料以及新工藝的傳感器，進一步拓展傳感器在物聯網中的應用范圍。例如在未來可以通過智能傳感器在物聯網中的應用，構建智能交通網絡，實現對公路、橋梁的實施檢測，減小了維護的成本，也可以構建新的智能建筑，實現綠色照明與安全監測，既能達到環保節能的目的，也能滿足安全的需要。

2.1 MELVIS微型傳感器

MELVIS是一種新型的MFMS力敏傳感器芯片技術，MELVS力敏傳感器芯片對壓力、壓差以及絕壓敏感。壓力傳感器通過使用大規模的技術生產具有平面技術以及MFMS技術的的芯片，這種生產技術能夠很大程度減少成本，對于產品的可靠性以及工作穩定性有巨大的提高，為我國的傳感器在物聯網中使用打下良好基礎。智能化的MELVIS芯片是智能傳感器的技術核心，是智能傳感器在物聯網中應用的基礎。通過這種技術，能夠很大程度提升我國目前工具而自動化的操作標準，推進我國的汽車、機械加工制造、信息技術等行業綜合發展，可以推動一些列的產業化水平的提高。通過對芯片技術的自主研發以及改進，可以進一步提高微機電傳感器大規模生產以及應用的潛力，通過產業化的生產鏈和質量監控標準，實現智能傳感器的推廣使用，進一步提升物聯網的應用。通過構建的具有微機電傳感器的智能儀表設備，進一步促進我國傳統的制造業的更新換代。例如利用MELVIS微型傳感器可以實現寬溫區SO I壓力敏感器件產品開發及產業；高性能硅電容壓力傳感器產品開發及產業化；智能電網用電量傳感器及變送器開發；SF在線監測產品及系統。

2.2 高性能氣體傳感器及其智能無線傳感網絡

通過高性能氣體傳感器主要可以適用在應急搶險過程、危險位置以及施工過程中氣體成分的分析檢測、危險化學品的安全等物聯網方面。核心的技術包括無線多成分氣體檢測傳感技術平臺，通過集成具有氣體檢測、數據收集分析、無線通訊、預警等技術，完成智能傳感器在物聯網中應用。利用氣體傳感器及其智能無線傳感網絡，我們可以使用在礦井，地下等不適合人類進入的地方，完成對氣體的檢測，保證工程安全與施工進度。

2.3 微型智能紅外傳感器及檢測儀表

紅外智能傳感器可以對易燃易爆氣體、有毒氣體、二氧化碳等氣體的檢測，可以適用于環境氣體監控、煤礦氣體瓦斯檢測、環境有毒氣體的測試等需要對氣體環境進行監控的環境。因為市場需求比較大，目前需要研究一種具有能夠抗干擾效果、使用壽命長以及生產簡單的紅外傳感新技術應用于物聯網。由于智能紅外傳感器的特點，能夠廣泛適用在度危險氣體的檢測上，例如海關，機場等，確保安全。

2.4 高性能集成磁電子傳感器（GMR傳感器和MTJ傳感器）

高性能集成磁電子智能傳感器是基于巨磁阻效應以及磁隧道結效應的原理，目前使用的先進的傳感器類型包括磁電子傳感器、磁電信號隔離蝸合器、磁邏輯和隨機存儲器等類型，目前的磁電子傳感器具有很好的靈敏度、快速的響應，而且體積小巧，節能環保的特點。目前，高性能集成磁電子傳感器開始出現在工業控制、位置及速度測量、無損探測、接近開關、磁短程通訊（手機銀行）、磁卡讀頭、磁羅盤、G PS導航、信用卡讀頭、礦物探測、醫療、陸上車輛和水下不明物監測等許多物聯網環節。

2.5 高精度芯片焊封型溫度敏感元件及傳感器

溫度智能傳感器采用的是靜壓成型、精密切割、疊層電極的技術加工制成，采用這些獨特的工藝制成的芯片具有很好的精密度，而且性能穩定，工作安全，具有很好的一致性，響應速度快等特點。在實際的生產過程中，因為結構簡單，成本價低，能夠大規模的產業化，以適應物聯網的使用。在目前的許多領域發揮著巨大的作用，例如：民生需求、公共事業、人口健康等方面。而且目前溫度傳感器市場需求也在不斷增長，在2009年以來，每年的增長都在10%以上，可以說，未來溫度智能傳感器將會在物聯網行業得到更加廣泛的使用。

3 結語

隨著科技的發展，如今的物聯網技術的發展與應用越來越多的受到社會的廣泛關注，國內外的有關單位都在采取更加積極有效的措施推進物聯網的發展。目前我國的科研單位以及高校也已經開始漸漸設置于物聯網相關專業，培養相關的人才，為未來的物聯網發展提供足夠的人才儲備。與此同時，目前的智能化傳感器設備銷售量也在以每年20%的速度快速增長。而且目前的國內為廠家都在積極的努力，開發新的智能傳感器滿足整個社會的發展，我們能夠肯定，智能化傳感器在未來的物聯網中必然具有更加寬廣的應用前景。

參考文獻

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[2]吳仲城，戈瑜，虞承端. 傳感器的發展方向一網絡化智能傳感器[J]. 電子技術應用， 2011，（14）.

[3]衛開夏，李斌，陳堅禎. 非滿管電磁流量計液位測量方法研究[J].傳感技術學報[J]， 2013，（06）.

作者單位

篇8

關鍵詞：物聯網；人才培養；教學資源；專業建設

1 背景

隨著計算機技術、互聯網技術、無線通信技術、傳感器技術、嵌入式技術等飛速發展，物聯網的研究和應用也得到快速發展，并越來越引起各國的高度重視。物聯網甚至被稱為繼計算機和互聯網之后的又一次信息產業革命。美國于2008年末由IBM提出“智慧地球”概念后，“智慧地球”框架下多個典型智能解決方案已經在全球推廣；歐盟于2009年6月了全球首個國家級物聯網發展戰略規劃；韓國和日本等發達國家也都分別提出了“U-Japan”和“U-Korea”信息化戰略，其核心內容都是利用無所不在的泛在網絡技術實現人與人、物與物、人與物之間連接，讓民眾可以隨時隨地享有科技智慧服務。我國政府于2009年8月提出“感知中國”的戰略構想，并由政府、科研院所和企業建立相關研究基地和成立物聯網產業聯盟?？梢娢锫摼W技術以及相關產業已經成為各國下一個必爭的戰略制高點。而任何一個新興產業和行業的發展，都需要大量的專門技術人才，物聯網的發展同樣也不例外。目前，我國物聯網專業人才還非常緊缺，人才的培養還處于起步階段，而大批專門人才培養主要依靠高等學校來承擔。在這樣一個大的環境和背景下，國家教育部于2010年批準在35所高校設立物聯網工程和傳感網技術本科專業，并于2011年開始招生。另外，全國有將近20所高職高專院校以及獨立學院開設了物聯網工程專業。物聯網工程專業是一個多學科高度交叉的新興專業，如何培養出合格的、符合市場需求的物聯網專業人才是高校面臨的一個主要問題。南于物聯網本身技術復雜、牽涉面廣，涉及多學科的交叉，這就必然對人才的培養和專業建設都需要進行全新的考慮。筆者結合安徽理工大學物聯網工程專業建設和實踐，對物聯網丁程專業人才培養和教學資源建設進行了一些初步的探索，為高校物聯網工程專業人才培養和專業建設提供指導和參考

2 物聯網工程專業的研究內容

2.1 物聯網的體系結構

物聯網的概念是1999年美國Auto-ID中心首先提出的，最初的定義是通過射頻識別等信息傳感設備把所有物品與互聯網連接起來，實現智能化識別和管理。現在普遍認為物聯網是一個基于互聯網、傳統電信網等信息承載體，讓所有能夠被獨立尋址的普通對象實現互聯互通，具有普通對象設備化、自治終端互聯化和普適服務智能化特征的網絡。從物聯網的定義可以看出要實現物聯網需要具有感知、通信與計算能力的智能信息傳感設備等實現全面感知，借助現有的互聯網和電信網來進行數據的可靠傳輸，以及數據的智能處理，進而實現人與人、物與物、人與物之間的互聯互通和智能信息服務。物聯網的體系結構可以根據信息生成、傳輸、處理和應用劃分為4個層次：感知識別層、網絡層、管理服務層和綜合應用層。其中感知層是物聯網信息的來源，包括各種類型的傳感器、RFID標簽和讀寫器、智能手機、智能家電以及智能測控設備等；網絡層實現數據的傳輸，包括有線和無線網絡的接人層、會聚層和核心交換層；管理服務層實現數據存儲、處理的和智能決策服務等，包括中間件、數據存儲與處理、數據挖掘與智能決策等；綜合應用層實現不同行業的綜合應用，包括智能物流、智能電網、智能交通、智能環保、智能醫療等。物聯網4層體系結構如圖1所示。

2.2 物聯網關鍵技術和研究內容

由物聯網的4層體系結構圖可以看出：感知層是物聯網應用的基礎，位于物聯網應用的最底層，也是物聯網區別于傳統互聯網的重要方面之一。感知層主要涉及RFID技術、無線傳感器網絡和控制技術、短距離無線通訊技術等主要關鍵技術。物聯網的應用層與具體的應用領域不同存在很大的差異，需要根據具體的應用來設計。物聯網網絡層的數據傳輸技術、無線通信技術以及管理服務層涉及的數據存儲、云計算、數據挖掘等各種支撐技術都是物聯網應用和研究過程中涉及的主要技術和內容。

由于物聯網的研究內容比較寬泛而且涉及多學科的交叉，開設物聯網相關專業的高?，F有學科基礎、專業設置以及研究內容的側重點都會有所不同，因此在物聯網工程專業的課程設置以及培養方案方面會存在的一定的差異。由物聯網的4層體系結構，可以根據實際情況對物聯網工程專業設置不同的研究方向，如電子技術和嵌入式技術基礎較好的高?？梢詡戎赜诟兄獙釉O計和應用，計算機技術基礎較好的高?？梢詡戎赜谖锫摼W應用層和信息服務層，網絡技術和通信技術基礎較好的高校可以側重于網絡層和管理服務層，還有各相關交叉專業設置較為全面、研究基礎較好的高校則可以在物聯網的各層都平衡發展。具體設置什么樣研究方向和培養方案，各高校需要根據自身的學科專業基礎和特點以及高校的行業背景，設置具有自己特色和優勢的培養方案和側重研究方向。安徽理工大學是一所具有煤炭行業背景和醫學特色的理工類高校，目前設有相關的專業有：計算機科學與技術、電子技術與儀器、網絡信息安全、自動化、電子信息工程、通信工程、電氣工程及其自動化等，具有較好的相關專業建設基礎，尤其是面向煤礦自動化和信息化應用領域有著較強的優勢。因此，基于學校的行業背景和專業基礎現狀，物聯網工程專業的側重點是物聯網的感知層設計和應用，兼顧管理服務層的相關技術研究，如中間件等。重點應用領域是礦山物聯網以及智能移動醫療，結合現有的網絡信息安全和計算機科學與技術等相關專業，制定符合學校實際和充分利用現有教學資源的物聯網工程專業的培養方案。

3 物聯網工程專業培養目標和課程設置

3.1 物聯網工程專業培養目標

在高等學校本科人才培養目標的前提下，根據物聯網專業的研究內容和市場需求定位，物聯網工程專業培養目標是：具有寬厚扎實的基礎知識，系統地掌握物聯網的相關理論、方法和技能，具備網絡技術、傳感技術、射頻識別技術、嵌入式技術、通信技術以及計算機技術等信息領域寬廣的專業知識，具有綜合運用所學知識解決物聯網中信息獲取、傳輸、處理問題的能力，能夠從事物聯網的通信架構、網絡協議和標準、無線傳感器、電子標簽射頻識別、信息安全等產品及系統的科學研究、工程設計、產品開發、技術管理與設備維護等工作。

通過相關課程的學習，掌握必需的傳感器、電子、通信、單片機、RFID技術等知識和專業技能；掌握基本物聯網節點、網關、網絡協議棧，有線和無線網絡技術原理，無線自組織組網、有線和無線網絡拓撲以及網絡安全技術等基礎理論和關鍵技術；熟練并系統地掌握物聯網應用系統集成、物聯網硬件與軟件設計、互聯網應用等，具有綜合應用所學知識解決物聯網工程中實際問題的能力，包括：工程設計、設備制造、網絡運營和技術管理中的實際問題等能力；掌握基于無線傳感器網絡的物聯網業務的開發、測試、推廣等知識，具有較強的綜合應用信息網絡相關知識解決問題的能力、綜合試驗能力與工程實踐能力；熟悉礦山物聯網的架構、應用環境和關鍵技術，并能夠進行系統設計和開發；熟悉物聯網在智能醫療領域的應用技術，并在現有醫院信息系統的基礎上，進行移動醫療的智能終端、醫療傳感設備、中間件、數據存儲、應用系統的設計和開發等。此外，還應具有較強的創新意識、創造性思維能力，能綜合運用多學科知識、技術和現代工程工具，將所學內容應用到其他行業和應用領域。

3.2 物聯網工程專業課程設置

由于物聯網工程專業是綜合多學科的新興專業，在課程的設置和教學內容的安排上還不夠成熟和穩定，還處于探索階段。需要根據專業培養目標和實際教學情況，不斷地調整和優化課程的設置。目前，物聯網專業課程設置基本上在現有較成熟的計算機科學技術和電子信息類專業的基礎上，增加與物聯網相關的核心課程，但側重點是物聯網技術及應用。結合學校相關專業課程設置現狀，物聯網專業課程分為以下幾個主要模塊：（1）公共基礎模塊；（2）專業必修課程模塊：（3）專業核心課程模塊；（4）專業任選課程模塊；（5）跨學科課程模塊；（6）實踐課程模塊；（7）素質拓展模塊。各模塊包含的主要課程如表1所示。

在課程的設置上既考慮了物聯網專業的核心研究內容和專業特色，同時考慮到物聯網專業是一門新興的專業，還沒有專門的碩士和博士學位點，目前基本上都是作為計算機或相關學科的一個研究方向，而計算機專業研究生入學考試的專業課實現國家統一命題，因此，在課程的設置上要能夠和計算機科學與技術專業核心課程實現無縫對接，使得物聯網工程專業培養的學生能夠輕松實現進一步深造的愿望?；谶@樣的一種現狀，學校物聯網工程專業在必修課程模塊和核心課程模塊中分別開設了數據結構、計算機組成原理、計算機網絡、操作系統等相關的課程，同時開設了物聯網導論、無線傳感器網絡、RFID原理與應用，能夠滿足學生專業學習和考研深造的需要。為了突出物聯網專業知識，在專業任選課程模塊中開設了大量與物聯網和計算機相關和當前最為熱門的課程，充分體現了該專業方向的知識面寬、技術先進等特點?？鐚W科課程模塊的設置為進一步拓寬學生的知識面，了解煤礦行業的生產背景和主要技術裝備，為以后從事煤礦物聯網和數字礦山建設打下基礎。實踐課程模塊的設置是培養學生動手能力和學習興趣的重要教學環節，是達到學以致用的主要途徑，是整個教學過程不可缺少的內容。素質拓展模塊通過組織多種形式和內容的第二課堂教學活動，以培養學生創新精神和實踐能力，促進個性發展，提高綜合素質。

4 人才培養和教學資源建設

4.1 物聯網工程專業人才培養

高等學校的使命是培養人才，高校需要根據市場的需求和自身優勢以及綜合其他因素來確定人才的培養模式。因此，對人才培養目標的定位能夠全面反映高校對合格人才的理解和時代需求。安徽理工大學是行業特色鮮明、理工類為主的綜合型大學，學校人才培養目標是：結合煤炭行業特色，培養“厚基礎、高素質、強能力、善創新”的創新型人才和高級專門人才。在人才培養過程中要構建多元化、多目標的培養模式，同時充分考慮學生就業、創業和繼續深造等不同要求，努力形成特色鮮明、層次清晰、模式多元、制度配套、保障有力的本科人才培養體系。在學校人才培養目標的指導下，借助現有相關專業的培養模式和經驗，并結合物聯網工程專業的特點，對物聯網工程專業的人才培養采用校企聯合培養的模式。

安徽理工大學是第二批“卓越工程師教育培養計劃”高校，目前在計算機科學與技術專業以及其他電子信息類專業的卓越工程師培養計劃和方案制定過程中積累了一定的經驗，其核心培養方式是采取的3+X培養模式，主要措施是其中3年時間在學校進行相關基礎課和理論課的學習，至少1年時間采取校企聯合培養模式，通過將企業納入到人才培養主體地位，可以進行訂單式培養，大大增強學生對企業需求的了解和實踐動手能力。真正體現“卓越計劃”的3個特點，即行業企業深度參與培養過程；學校按通用標準和行業標準培養工程人才；強化培養學生的工程能力和創新能力。物聯網工程專業主要是培養工程類的專門型應用人才，可以按照“卓越工程師”的培養模式進行培養。一方面是在現有教學資源的基礎上，加強物聯網專業基礎理論和專業核心課程內容的教學，另一方面加強實踐教學環節，尤其是引入相關企業的參與。目前，我校已與安徽徽斯頓電子科技有限公司以及安徽科艾網絡技術有限公司簽訂了戰略合作協議，聯合培養物聯網專業人才，由參與的公司提供相關課程的教學和實踐環節的平臺，并且公司有優先挑選優秀畢業生的權利。另外，安徽理工大學與附屬醫院安徽淮南東方醫院集團也簽訂了合作協議，共同研究和制訂數字移動醫療系統方案。移動數字醫療系統的實施可為學校物聯網專業教師和學生提供了參與設計和開發的機會，同時也會為學生的培養提供很好的實習場所和平臺。另外，安徽理工大學與兩淮煤礦企業都建立了很好的合作關系，有著很好的合作基礎，雙方都在積極準備聯合培養礦山物聯網建設人才，進行校企深度合作，為拓展學校物聯網專業人才培養提供了很好的實踐和就業機會。此外，學校還與一些經濟發達地區的相關企業建立實習基地，如上海、深圳、無錫、蕪湖等，為學生進入工作崗位前提供深入企業實習機會，為進一步就業打下了堅實的基礎。校企合作模式的效果已經在學校的一些專業取得了很好的效果，校企合作是物聯網專業人才培養較為理想的模式。

4.2 物聯網工程專業教學資源建設

物聯網專業人才的培養，除了有定位準確的培養目標和合適的培養模式之外，還需要有配套的軟硬件教學資源的支撐，教學資源是培養合格人才的重要保證。一個專業辦學水平的高低往往與該專業的師資、實驗室、教材、實習場所等建設水平有關。對于物聯網專業這樣一門新興專業，面臨的專業教學問題更為嚴重和急迫。學校在物聯網專業建設過程中，相應地采取了一些有效措施來保證高水平的教學資源。

（1）物聯網專業師資隊伍的建設。這是所有教學資源中最為重要的部分，沒有好的師資很難想象能夠培養出優秀的人才。因此，學校和學院都非常重視教師的培養，培養的方式主要是從學院中挑選出一部分對物聯網感興趣而且嵌入式技術以及軟件開發能力過硬的教師組建成物聯網科研團隊和教學團隊，通過申請物聯網相關課題展開物聯網理論和應用研究，目前已有2項物聯網相關的國家自然科學基金項目，5項省部級物聯網應用課題，多項企業物聯網應用橫向課題，通過科研課題工作的深入展開和研究，大大提高了教師對物聯網理論的理解和實踐應用水平，對推動物聯網專業的教學水平起到明顯的促進作用。除此之外，學院利用寒暑假時間組織部分教師到北京、無錫、長沙等地參加“全國高校物聯網專業教學和研討”“高級物聯網開發工程師物”等教學和專業技術的培訓，通過培訓進一步提高教師的物聯網教學水平和專業技能，然后再通過校內的研討和講座帶動更多教師物聯網專業水平的提高。

（2）教材建設也是辦好專業必不可少的環節。由于物聯網專業是新建專業，雖然已經出版了一些不錯的物聯網方面的圖書，但適合作為本科教學的好教材還是鳳毛麟角，而且大多是技術類或普及類。因此，在教材的建設方面還有很多的工作需要做。我們根據開設的課程和目前已有教材的現狀，挑選出相對較好的基本教材和參考書，通過大家閱讀討論，然后根據制定的教學計劃，來確定講授的內容和學生需要自學的內容，并整理教學講義和課件，為后續教材建設做好準備。通過這一環節，充分提高了對教學內容細節的掌握和理解，也對物聯網技術掌握得更為全面。

（3）實驗室建設是實踐教學環節的有力保障。為了能夠滿足物聯網實驗教學的需求，學院對物聯網實驗室建設投入了大量的建設經費，實驗室采購了北京西普陽光教育科技有限公司的SimpleRFID射頻識別實驗教學系統，并向安徽福訊信息技術有限公司訂制了無線傳感網絡教學系實驗系統。在物聯網實驗建設過程中，物聯網專業教學團隊全程參與整個實驗室建設過程，對系統的安裝、調試、運行都進行全面掌握；并邀請物聯網實驗系統開發的T程技術人員給教師做專門的技術培訓和講座，進一步提高了教師的理論水平和實踐水平。通過師資、教材和實驗竄3個環節的建設，目前學校已經具有較高水平的物聯網專業教學團隊和完善的教學配套資源，完全能夠按照既定的教學目標和計劃來進行物聯網專業人才的培養。當然，任何一個新的專業的開設，都需要一定時間的建設和完善，在建設的過程中要不斷探索和完善，并借鑒其他高校的成功經驗，及時修正不合理的方面。

5 結語

物聯網工程專業的人才培養和教學資源建設，是所有高校物聯網工程專業在辦學過程中需要考慮和解決的問題，而特色人才培養模式和高水平教學資源建設是辦好物聯網專業的前提，因此，各個高校應根據各自不同的辦學基礎和行業特點，著眼于市場需求和自身的辦學優勢，在體現物聯網工程專業共同特點的基礎上，要突出物聯網工程專業的行業特色，這樣培養出的人才更能滿足市場需求和具有更寬的就業面。

參考文獻：

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[3]吳功宜.對物聯網工程專業教學體系建設的思考[J].計算機教育，2010（21）：26-29.

篇9

4月17日，萬國數據深圳福田數據中心正式開業。這座建筑面積1.5萬平米、可容納2400個機柜的數據中心已經是萬國數據在全國的第17座數據中心了，其總面積超過了15萬平米。新建的這家數據中心，服務對象除了針對深圳的用戶外，還瞄準了整個華南地區和香港，據說還沒開業，就已經被客戶簽下了一半面積。

在云計算、大數據以及移動互聯這些新興應用的推動下，今天的數據中心市場依然是那么火爆。

誰是數據中心變革的推手？

如此興盛的數據中心市場，其背后仰仗的是今天無處不在的信息和令人難以置信的信息增長量?？纯疵總€人口袋里裝著的智能手機，以及手里拎著的筆記本電腦和各種Pad，再想想正炙手可熱的可穿戴式設備甚至汽車車載智能系統，我們的生活已經離不開這些設備了，而在它們的背后同樣離不開的正是那些數據中心。我們已經對數據中心產生了依賴。

在剛結束不久的英特爾IDF14上，記者注意到這樣一組數據：現在每400個移動電話就需要有一個服務器來管理它的內容，每120個平板電腦就需要一個服務器做支持，每20個數字圖像采集器就需要一個服務器來支撐，每6個監視器就需要一個服務器來服務……由此我們可以看出數據中心與我們的生產、生活以及目前正火熱的物聯網、智能交通、智能安防等社會智能化的發展是如此地密不可分。

淘寶5年前開始發起的購物節“雙11”在去年達到了新的水平，在短短的24小時中，淘寶實現了57億美元的銷售額，這一業績與前一年相比達到85%的增長。讓我們看看57億美元背后的數字：峰值時有1700萬個同時購物的人，支付寶每分鐘需要支持7900個交易或支付交易，同時產生了1.52億個需要送貨的包裹。

如此“可怕”的數字需要背靠強大的數據中心。

上海市衛生局擁有4700多家醫院的信息，每天都要產生1600萬份病歷。如何利用這些數據，提高醫院的利用率，并通過數據分析改進對慢性病的跟蹤，這些同樣需要數據中心的技術支持。

2013年，中國“天河二號”成為全球排名首位的超級計算機，這個使用了4.8萬顆英特爾至強融核協處理器和3.2萬顆英特爾至強處理器的超級計算機，峰值性能可達54.9PFLOPS（每秒54.9千萬億次浮點運算）。利用它強大的計算能力，在大氣污染模擬、高鐵過隧道時的空氣動力學效應以及小蛋白分子動力學上都取得了可喜的成績。

正是基于目前這些熱門領域對數據中心需求的分析，英特爾公司高級副總裁、數據中心事業部總經理柏安娜女士提出，對未來數據中心的業務發展至關重要的將是云計算、大數據和高性能計算這三個領域，它們未來的廣闊前景將是數據中心的增長點。我們相信，這應該也是業界的共識。

數據中心驅動業務創新

面對紛繁復雜的市場變化，要抓住稍縱即逝的發展機遇，企業需要更快的響應速度、更高效可靠的運營管理和更準確的商業洞察。而作為重要的業務支撐和推動力量，IT技術扮演著越來越重要的角色。在這個過程中，作為IT的基礎設施，數據中心的作用毋庸置疑。

數據中心是一整套復雜的設施。它不僅僅包括計算機系統（例如服務器、系統軟件等）和其他與之配套的設備（如通信和存儲系統等），還包含冗余的數據通信連接、供配電及制冷設備、監控設備以及各種安全裝置，可以說數據中心是推進新一代信息技術產業發展的關鍵資源。

同時，云計算、物聯網、大數據、基于移動互聯的應用和HPC的迅速發展，SNS、電子商務、視頻等業務的大規模增加給數據中心帶來了持續的需求。例如在物聯網等新興領域，數據中心正在成為“改變者”的角色。

羅克佳華公司坐落在太原市南郊國家級高新技術產業區，他們將物聯網應用與云計算服務完美結合，開創了“云+端”的技術模式。在羅克佳華的廠區內，建有一個規模為300臺物理服務器的云計算數據中心，為全國各地的用戶提供礦山運營、能效監管系統運營、電廠脫硝和脫硫運營、合同能源管理運營等服務。在羅克佳華董事長李瑋看來，數據中心已經成為公司業務發展的重要推動力量甚至是創新力量。

“隨著物聯網技術的發展，連接網絡的傳感器必然會帶來海量的數據，如果不能將這些數據處理好的話，那根本就不能算實施了物聯網?！崩瞵|說，羅克佳華正在積極采用云計算的模式來實現對各種數據的處理，即以物聯網和數據技術為核心，采用“現場設備+異地云”的架構模式。現場設備即各種現場數據采集設備，“異地云”即羅克佳華建設的云計算數據中心。

在和用戶簽訂相關協議后，用戶將各種有效數據采集并上傳到羅克佳華的數據中心，后者利用數據挖掘手段進行處理和分析。據悉，羅克佳華目前正在與一些大型電廠合作，通過云計算實時分析電廠脫硫、脫硝過程中各種反應物的添加量，以實現精細化的實時添加，幫助這些電廠降低脫硫、脫硝過程中的能耗。

“未來我們的目標是建設全亞洲最大的物聯網數據中心，達到2萬臺物理服務器的規模，面向更多的服務領域?！崩瞵|說。

前面提到的上海市衛生局，面對每天產生的1600萬份病歷，他們采用了基于英特爾的大數據解決方案，實現了病例的實時、系統性獲取，通過這些數據分析出每位病人是否需要進行復查并采取下一步治療措施，從而使得醫院病例的復查率降低到30%，大大提高了上海衛生局的工作效率，也節約了醫療資源。

中國約有1000萬輛卡車，它們是物流組成中的重要部分，急需更高效的路線和車輛調配優化，以降低成本。鄭州市為了降低物流成本以及卡車運輸中的事故率，部署了英特爾的智能交通解決方案，對卡車運輸進行實時規劃、實時監控、遠程處理，提高了卡車和貨物的匹配率，縮短了行駛時間，并降低了20%的嚴重事故發生率。這一系統構建在具有強大計算能力的數據中心里，平均每500輛卡車就需要1個至強處理器默默無聞的支持。

LSI公司高級副總裁兼數據中心解決方案事業部總經理Tom Swinford認為，數據中心從未像今天這樣對企業業務產生如此巨大的影響。同時，企業必須尋求創新的技術和方案，以快速應對大數據的獲取、整合和管理，從而幫助企業做出決策。

數據中心需要變革

我們必須承認，今天無論是云計算還是大數據，亦或是物聯網、互聯網應用，都已經超出了傳統數據中心所能承受的負載，數據中心需要變革，需要創新，需要順應發展趨勢。

日前， Gartner公司研究總監Fabrizio Biscotti就表示，以物聯網業務為例，這樣的新興應用，必然會對數據中心的發展提出更高的挑戰?！拔锫摼W的部署會產生大量需要實時進行處理和分析的數據。而實時處理大量物聯網數據將增加數據中心工作負載的比例，使得提供商面臨安全性、容量和分析方面的新挑戰?！?/p>

“由于設備數目龐大，再加上物聯網數據超級大的規模、速度和結構，尤其是在安全領域、數據存儲管理、服務器和數據中心網絡方面，實時業務流程面臨風險。數據中心經理需要在這些方面具有更多的前瞻性管理能力，以期能夠積極配合與物聯網相關的業務重點?！盙artner公司副總裁、著名分析師Joe Skorupa也說。

艾默生網絡能源大中華區總包事業部副總裁丁麒鋼在接受媒體采訪時曾經表示，在巨大的市場變化情形之下，數據中心產業鏈正面臨著一場革新。這場革新以促進產業鏈層次扁平化整合為基調，強化設備制造商、方案設計方、工程實施商、運營商之間的合作，重視全局規劃和建設，淡化了基礎設施與IT設施的界限，并以此達到“靈活變化、快速響應、智能運行、高資產利用率、低TCO的目標”。在此影響下，重視資源優化整合、進一步提高資源利用率、多層次的市場競爭以及實現無人值守運行，將成為未來數據中心發展的主要趨勢。

云為數據中心提供了更靈活、高效、快速的響應能力。過去幾年中，公有云迅猛發展，大量的數據中心在全球建立，而在這一領域中，使用者的需求已經從過去單純的對云空間、運算速度的需求轉變為智能化云計算平臺。用戶希望能夠得到一個更為智能化，能夠動態高效調控的云計算平臺。英特爾公司高級副總裁、數據中心事業部總經理柏安娜說，英特爾期望從軟件架構上尋求突破，將架構系統從靜態變成動態，讓封閉的架構變得更加開放。她介紹說，在云計算平臺的架構上，英特爾提供了一個協調層，讓云計算平臺能夠提供自動的調控功能，這個協調層可以將底層和應用層進行有機的結合。

世界上七大云服務提供商中有三個來自中國，他們是騰訊、阿里巴巴和百度。英特爾則是他們共同的合作伙伴，通過密切的合作，英特爾在后端提供架構上的支持。柏安娜在IDF14的演講上說：“英特爾在架構上設立的這個協調層能夠依靠軟件幫助云計算平臺更加動態、更加高效、更加以需求為基礎來提供服務?！鼻懊嬲f到的淘寶“雙11”活動中，傳統的服務器與帶寬很難應對那么大的計算峰值和交易，而英特爾與華為合作，在服務器和技術上幫助阿里巴巴通過云平臺實現了創紀錄的銷售業績。

英特爾認為，與用戶轉變IT運營思路相對應，包括數據中心在內的IT技術，也必須扭轉創新思路，從用戶的實際業務需求、與之相關的具體軟件和IT服務出發，來打造產品、技術和解決方案。“英特爾正傾盡全力，在數據中心領域推動這一轉變”，柏安娜表示：“目前英特爾最主要的嘗試，就是推動迎合軟件定義基礎設施趨勢的創新?！?/p>

篇10

這些新的技術、新興應用和對應的IT發展趨勢，使得IT人必須了解甚至掌握最新的IT技能。另一方面，云計算和大數據乃至其他助推各個行業發展的IT基礎設施的新一輪部署與運維，都將帶來更多的IT職位和相關技能技術的要求。

毫無疑問，這些新趨勢的到來，會誕生一批新的工作崗位，比如數據挖掘專家、移動應用開發和測試、算法工程師，商業智能分析師等，同時，也會強化原有崗位的新生命力，比如網絡工程師、系統架構師、咨詢顧問、數據庫管理與開發等等。下面分別為大家介紹著十大IT技能所體現的工作崗位：

一、算法工程師

何萬青博士曾經介紹把一件事做快做好的三種方法，其中就提到過“提高流水線效率、更好的算法和更短的代碼關鍵路徑?！笨梢钥闯鏊惴ㄔ谙到y效率中的重要地位。算法是讓機器按照人類設想的方式去解決問題，算法很大程度上取決于問題類型和工程師對機器編程的理解，其效率的高低與算法息息相關。

在數學和計算機科學之中，算法(Algorithm)為一個計算的具體步驟，常用于計算、數據處理和自動推理。在大數據時代，算法的功能和作用得到進一步凸顯。比如針對公司搜索業務，開發搜索相關性算法、排序算法。對公司海量用戶行為數據和用戶意圖，設計數據挖掘算法。

算法工程師，根據研究領域來分主要有音頻/視頻算法處理、圖像技術方面的二維信息算法處理和通信物理層、雷達信號處理、生物醫學信號處理等領域的一維信息算法處理。另外數據挖掘、互聯網搜索算法這些體現大數據發展方向的算法，在近幾年越來越流行，而且算法工程師也逐漸朝向人工智能的方向發展。

二、商業智能分析師

算法工程師延伸出來的商業智能，尤其是在大數據領域變得更加火熱。IT職業與咨詢服務公司Bluewolf曾經報告指出，IT職位需求增長最快的是移動、數據、云服務和面向用戶的技術人員，其中具體的職位則包括有商業智能分析師一項。

商業智能分析師往往需要精通數據庫知識和統計分析的能力，能夠使用商業智能工具，識別或監控現有的和潛在的客戶。收集商業情報數據，提供行業報告，分析技術的發展趨勢，確定市場未來的產品開發策略或改進現有產品的銷售。

商業智能和邏輯分析技能在大數據時代顯得特別重要，擁有商業知識以及強大的數據和數學分析背景的IT人才，在將來的IT職場上更能獲得大型企業的青睞。不過這些技能并不是一般人都能掌握的，一些公司目前正在招聘統計學家并教授他們有關技術和商業的知識。

三、數據挖掘工程師

數據挖掘工程師，也可以叫做“數據挖掘專家”。數據挖掘是通過分析每個數據，從大量數據中尋找其規律的技術。數據挖掘是一種決策支持過程，它主要基于人工智能、機器學習、模式識別、統計學、數據庫、可視化技術等，高度自動化地分析企業的數據，做出歸納性的推理，從中挖掘出潛在的模式，幫助決策者調整市場策略，減少風險，做出正確的決策。

數據挖掘專家或者說數據挖掘工程師掌握的技能，能夠為其快速創造財富。當年亞馬遜的首位數據挖掘工程師大衛·賽林格(David Selinger)創辦的數據挖掘公司，將類似于亞馬遜的產品推薦引擎系統銷售給在線零售和廣告銷售商，而這種產品推薦引擎系統，也成為亞馬遜有史以來最賺錢的工具。數據挖掘的價值由此可見一斑。

四、咨詢顧問(專家)

任何業務部門和任何行業企業，都有IT系統在背后默默無聞地支撐著。在云計算大數據時代，業務面臨的挑戰和機遇也會給IT系統帶來更多要求。在這種情況下，IT系統的規劃部署和運維，都要有更為精通的專業人士才能勝任，并滿足面向未來大數據分析、云計算服務應用的需要。

紐約蒙特法沃醫療中心(montefioremedical center)的副主席杰克-沃夫(JackWolf)曾經表示，他尋求不僅會建立和使用系統而且還會給予其他員工技術支持的新員工，他說：”新的系統意味著你必須有更多的咨詢臺來處理更多的咨詢量?！碑斎?，這里體現的主要是某個系統的技術支持的功能，但管中規豹我們不難發現，無論是部署初期的物料采購還是運維過程中的金玉良言，都凸顯出這種技術咨詢顧問的重要性。

五、網絡工程師

網絡工程師可以說是一個“綠色長青”的職業，網絡技術一直以來就處于急需之中，美國人力資源公司羅勃海佛國際(Robert Half International)第三季度IT招聘指數和技能報告指出，網絡管理占總需求技能排名中的第二位。對于云計算時代來說，網絡在云資源池中(計算、存儲、網絡)更是扮演著更為重要的作用。

另一方面，IPv6標準、物聯網、移動互聯等蓬勃發展，使得對于網絡工程師尤其是新型網絡工程師(移動、IPv6、云計算方向)的人才和技能要求也越來越多。網絡工程師也因此而可以細分成多個發展方向，相應的技能要求其側重也有所不同。比如網絡安全、網絡存儲、架構設計、移動網絡等等。

六、移動應用開發工程師

移動應用開發，會隨著移動互聯網時代的到來變得更受追捧。截至2012年底我國已經有10億手機用戶，移動智能終端用戶超過4億，在移動支付、移動購物、移動旅游、移動社交等方面涌現了大量的移動互聯網游戲、應用和創業公司。

移動平臺智能系統較多，但真正有影響力的也不外乎iOS、Android、WP、Blackberry等。大量原來PC和互聯網上的信息化應用、互聯網應用均已出現在手機平臺上，一些前所未見的新奇應用也開始出現，并日漸增多。

移動應用開發，由于存有多個平臺系統，因此不同的平臺開發者其所面臨的機遇和挑戰也不盡相同。一個很明顯的例子就是，當初由Google公司和開放手機聯盟領導及開發的基于Linux的安卓系統，在開源之后就給廣大開發者(商)帶來巨大商機，而堅定選擇iOS平臺的的開發工程師，也通過蘋果生態系統的不斷擴建和智能設備的高市場占有，使得較早的一批開發者都賺得盆滿缽滿。不過在國內由于用戶習慣、產業環境和版權保護的問題，移動應用開發者并沒有因此而獲得相應的收益。

七、軟件工程設計師

近年IT業界逐漸涌現出一股軟件定義網絡(SDN)、軟件定義數據中心、軟件定義存儲(SDS)和軟件定義服務器(MoonShot)等浪潮，大有軟件定義未來一切IT基礎設施的趨勢。

PaaS、SaaS、數據挖掘和分析、數據管理和監控、虛擬化、應用開發等等，都是軟件工程師大展身手的好舞臺。相應的，這些技術領域也對軟件工程師的要求會更高，尤其是虛擬化和面向BYOD、云計算、大數據等應用的開發和管理，都需要有更高深的技術支撐。

和算法工程師有點類似的地方在于，軟件工程師也需要注重設計模式的使用，一位優秀的工程師通常能識別并利用模式，而不是受制于模式。工程師不應讓系統去適應某種模式，而是需要發現在系統中使用模式的時機。

八、數據庫開發和管理