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物聯網的雛形最早可于追溯到1990年,物聯網的概念提出是在1999年,在這幾十年的發展里,物聯網的地位越來越重要并且有著一個非常廣闊的發展前景,物聯網的本質是將物理世界與數字世界完美融合,打破了傳統觀念的束縛,實現了物與物直接的信息聯系、或缺、融合、傳遞等,真正達到物物相連的網絡模式,使人與人直接的信息交換上升到物與物直接的信息交換,本文就物聯網,談一談物聯網通信技術的發展及其應用。
1 何為物聯網通信技術
物聯網是新一代信息技術的重要組成部分,顧名思義,物聯網就是物物相連的互聯網。這有兩層意思:其一,物聯網的核心和基礎仍然是互聯網,是在互聯網基礎上的延伸和擴展的網絡;其二,其用戶端延伸和擴展到了任何物品與物品之間,進行信息交換和通信。物聯網就是“物物相連的互聯網”。
物聯網是利用局部網絡或互聯網等通信技術把傳感器、控制器、機器、人員和物等通過新的方式聯在一起,形成人與物、物與物相聯,實現信息化、遠程管理控制和智能化的網絡。
2 物聯網通信技術的應用
物聯網工作的應用涉及到生活的方方面面,典型的應用關系體現在物聯網技術與專業技術行業的結合,實現智能應用的解決;物聯網應用層讓信息技術與行業結合,對經濟和社會產生影響,可以說物聯網是繼計算機和互聯網之后的第三次革命,它主要有九大應用領域有:智能工業、智能農業、智能物流、智能交通、智能電網、智能環保、智能安保、智能醫療、智能家居等等。
2.1 智能物流
現在的物流管理有著明顯的信息化發展,隨著物聯網技術的發展特別是物聯網技術與物聯網與衛星定位技術、GSM/GPRS/CDMA移動通訊技術、GIS地理信息系統相結合,使物流管理的每一個流程都被準確無誤的感知和掌握,GIS與GPS與感知信息的結合,構成了物流信息一張強大的網。
2.2 智能醫療
自動識別技術為醫療領域提供了方便,最典型的代表是RFID自動識別技術,RFID技術與醫院信息系統(HIS)及藥品物流系統的融合,是醫療信息化的必然趨勢,智能醫療能夠幫助醫生實現對病人全方位的監控,達到會診記錄,病情記錄等關鍵信息的共享,還有對病人醫療器械和病人病情發展的追蹤,這種智能醫療必然會得到更大的推廣。
2.3 智能交通
物聯網在智能交通上的應用也非常普遍,最典型的例子莫過于乘坐公交車時IC卡的使用,物聯網技術與公交系統的融合,統籌運用GIS和GPS等手段,達到調度,發配,收費等管理于一體,同時還有智能化的停車,系統調配紅綠燈,及時查看路況信息等交通控制調配等手段,都體現了物物相連的物聯網對于交通的幫助,還有公路、橋梁、交通的智能檢測,都體現了智能交通的作用。
2.4 智能農業
智能工業。智能農業與智能工業最主要的體現上是在對于數字的實時監控上,從生產、加工、運輸、分銷、零售上,企業信息管理系統,從生產監控系統,信息管理系統,質量管理系統,信息服務系統,到信息跟蹤,事故追溯系統,質量評估系統,統計分析系統,信息門戶系統等,使農業和工作都達到智能化的水平,方便生產。
2.5 智能安保
智能安保體現在傳感節點的利用上,利用傳感節點的覆蓋全面性,來防治翻越,偷渡,恐怖襲擊等威脅安全的入侵,這種智能安保已經應用到世博會當中。
2.6 智能家庭
物聯網對于智能家庭,數字家庭的建設有著非常廣闊的發展前景,智能家庭不是簡單地將家中的電子產品結合到一個遙控裝置當中去,這樣做只是一個簡單的電子設備相連,物聯網所要達到的智能家庭,數字家庭的目的,是通過物聯網建立外部聯系,讓服務與設備之間產生聯系,達到互動效果,一個最理想的例子就是在工作的過程中,在辦公室里就可以指揮家用電器的工作,在下班回來的途中各個家用電器已經各司其職,回家時就享受自動化的成果與便利。
3 物聯網通信技術的發展
物聯網是推動世界發展的重要動力,有人把它比作是繼計算機和互聯網之后的第三次革命,這樣的比喻一點也不為過,1990年的施樂公司可樂售飯機可以被看作是物聯網技術的最早實踐,1999年麻省理工學院Auto-ID中心在美國統一代碼委員會的支持下提出了PC(Electronic Product Code)的概念.比爾蓋茨1995年在書中提及了物聯網的概念,1999年美國麻省理工學院闡明了物聯網的含義,但隨著物聯網的發展這種含義也產生了變化,再隨后的時間段內,各國開始提高了對物聯網的認識,并把物聯網當作一項國家戰略來發展,目前的物聯網當中有三項關鍵的技術,分別是傳感器技術、RFID標簽、嵌入式系統技術;所涉及的四大關鍵領域分別是:RFID;傳感網;M2M;兩化融合,隨著各國對于物聯網技術的重視,一些關于物聯網發展的戰略也相繼被提出,如日本的u-Japan計劃,韓國確立了u-Korea計劃,歐盟執委會發表了歐洲物聯網行動計劃,美國將新能源和物聯網列為振興經濟的兩大重點,智慧地球被提出并引起強烈反響。
2009年8月,總理的感知中國講話和建立的感知中國研究中心將中國的物聯網信息技術推向了一個新的高度,物聯網被正式列為國家五大新興戰略性產業之一。
4 總結
物聯網通信技術作為一項前沿技術有著非常廣闊的發展前景和發展空間,目前無論是國家還是技術企業,都對物聯網技術的應用價值看的很重,物聯網技術應用在人們生活的方方面面,以一種潛移默化的方式影響著人們的生活方式和生產方式,但是人們在享受物聯網所帶給我們方便的同時,對物聯網的概念認識還并沒有互聯網那么深入人心,人們對于互聯網的認識要遠遠高于物聯網,隨著物聯網技術的蓬勃發展,越來越多的物聯網技術會應用到人們的生活中,相信人們對于物聯網的認識將會逐漸提升,同時,物聯網通信技術將會更好更快的發展也必將有一個更廣闊的前景。
參考文獻
[1]董新平.物聯網產業成長研究[D].華中師范大學,2012.
[2]郝罡.物聯網的發展及在通信運營商領域的應用研究[D].北京郵電大學,2011.
[3]焦文娟.物聯網安全―認證技術研究[D].北京郵電大學,2011.
1.建筑智能系統
1.1 火災自動報警與自動滅火系統
該系統也稱火災自動報警與聯動控制系統,或火災自動報警與消防控制系統,是通過安裝在現場的各種火災探測器對現場進行監控,一旦發生火災警情產生報警并聯動相應的滅火、疏散、廣播等設備,達到預防火災的目的。
1.2 通信系統
隨著信息時代的到來,自動控制技術、計算機技術和通信技術的高度發展對建筑物內的信息系統的建設起到了很大的推動作用,真正實現建筑物自動化(BA)、通信自動化(CA)、辦公自動化(OA)以及住宅自動化(HA),而獨立系統之間必然要通過各種方式(如局域網)連接起來,共享所積累的數據資源,轉送和處理數據,并由通信系統與外界公用通信網連接,形成綜合通信系統。
1.3 電纜電視和衛星電視接收系統
電纜電視和衛星電視接收的應用和推廣是為了解決大城市高層建筑或電視信號覆蓋區外的邊遠地區因電視信號反射或屏蔽嚴重而影響電視信號良好接收問題和豐富節目內容而設置的。
電纜電視系統屬于應用電視系統,但是由于與當前使用的以監視控制為目的的電視監控系統從傳輸的信號方式到應用范圍都有很大的差別,因此現在已經單獨作為一個弱電系統出現。
1.4 應用電視系統
它是弱電系統工程的一個重要的子系統。應用電視是指除廣播電視系統以外,在其它領域中應用的一切電視系統,由于首先用于工業所以習慣上也稱工業電視,隨著科學技術的發展應用電視以其傳輸質量高、系統功能強、應用范圍廣、施工方便、使用安全和不占空間頻率等優點,被廣泛應用于工業、農業、教育、軍事等行業。
1.5 擴音與音響系統
擴音與音響系統基本上有三種類型:一是公共廣播(PA);二是廳堂擴音系統;三是專用的會議系統
1.6 安全防范系統
安全防范系統的全稱為公共安全防范系統,是以保護人身財產安全、信息與通訊安全,達到損失預防與犯罪預防目的。
1.6.1 防盜報警系統。通過安裝在防護現場的各種入侵探測器對所保護的區域人員活動的探測(入侵),一旦發現有入侵行為將產生報警信息,以達到防盜的目的。
1.6.2 電視監控系統。以圖像監視為手段,對現場圖像進行實時監視與錄像。監視監控系統可以讓保安人員直觀地掌握現場情況,并能夠通過錄像回放進行分析。早期電視監控系統是應用電視系統、安防系統的重要組成部分。當前電視監控系統已經與防盜報警系統有機地結合到一起,形成一個更為可靠的監控系統。
1.6.3 出入口控制系統。出入口控制系統又稱門禁系統,其功能是控制人員的出入,還能控制人員在防范區域內的活動。在防范區域內,必須使用各類卡片、密碼或通過生物識別技術經控制裝置識別確認,才能通過。停車場管理系統實際上也屬于出入口控制系統。
1.6.4 樓宇保安對講系統。為訪客與室內人員提供雙向通話或可視通話、遙控開鎖以及報警功能。
1.6.5 電子巡更系統。在大型樓宇或場院中,出入口很多,來往人員復雜,必須有專人巡邏,較為重要的地點應設巡更站,定期進行巡邏。電子巡更系統是保安人員在規定的巡邏路線上,在指定的時間和地點向中心控制室發回信號以示正常。
1.7 建筑物自動化系統(BA)
建筑物設備自控系統(Building Automation System――BAS)主要是建筑物的變配電設備、應急備用電源設備、蓄水池、不停電源設備;給排水系統的給排水設備、飲水設備及污水處理設備;空調系統的次熱源設備、空調設備、通風設備及環境檢測設備;熱力系統的熱源設備;以及對電梯、自動扶梯設備運行工況的監視、測量與控制。通過BAS實現對建筑物內機電設備的,制與管理,節約能源和人力資源,提供午夜管理水平,創造更舒適、安全的環境。
2.智能建筑弱電技術的發展前景
2. 1 智能建筑弱電技術的內涵
現代計算機技術、現代通信技術、現代自動控制技術和現代圖像顯示技術、綜合布線技術、系統集成技術等現代信息技術以及其他現代高新技術與建筑技術的有機結合構成了智能建筑,應用于智能建筑的弱電技術就是智能建筑弱電技術。
2. 2 智能建筑弱電技術與智能建筑的關系
在智能建筑內,以綜合布線為基本傳輸媒質,以計算機網絡為主要通信和控制手段(橋梁);以此對通信網絡系統、辦公自動化系統、建筑設備系統(廣義的BAS)等所有功能系統,通過系統集成進行綜合配置和綜合管理,形成了一個設備和網絡、硬件和軟件、控制管理和提供服務有機結合于一體的綜合建筑環境.
智能建筑既包含了設備物理建筑環境,又包含了管理和服務等方面的軟環境,它是一個綜合建筑環境。可見,智能建筑技術和智能建筑弱電系統是智能建筑的主要組成。
智能建筑弱電技術,以信息技術為主,是實現智能建筑功能的主要技術手段,具有廣闊的發展前景,表現在以下方面:
2.2.1 計算機及其網絡技術對IB的建設起主導作用。
2.2.2 網絡結構和標準實現開放協議,例如BACnet標準;LonWorks標準等。
2.2.3 互聯網技術(Internet)
采用開放的網絡傳輸協議TCP/IP和HTTP,采用客戶機/服務器體系結構。實現遠程監控、操作和綜合信息數據庫訪問。
2.2.4 通信技術在智能建筑中的發展方向是:數字化、寬帶化、高速化、網絡化、綜合化、多媒體通信。
2.2.5 “三網融合”是我國通信領域的發展的方。
2.2.6 寬帶綜合業務數字網B―ISDN,寬帶多媒體通信、IP通信、移動通信、ATM技術都正在迅速發展應用。
2.2.7 多媒體技術的廣泛應用
2.2.8 開放的網絡控制技術和BMS的發展
2.2.9 智能卡技術和人體識別技術
2.2.10 辦公自動化的普及和擴展
2.2.11 綜合布線的發展前景
隨著社會的發展,科技的創新與進步,“互聯網+”時代已經走進人們的生活。“互?網+”這個詞,對大多數人來講已不陌生。結合當前農村勞動力減少、人口老齡化等現實問題,培養新型職業農民,成為未來農業發展的一個必然方向。近年來,農村用戶手機上網的比例已達8成,越來越多的農民成功轉型成為“新農民”。電腦和手機的普及不僅提高了農民對于新興技術的認知,也提升了部分農民的素質。越來越多的農民通過網絡,學習更先進的技術手段,購買更加方便的農業載具。在提升自我認識的同時,學到了新知識,掌握了新技術,使農民的工作方式不再繁重化和單一化,從而利用互聯網真正的可以實現技術共享、成果共享、經驗共享。“互聯網+”的大時代背景下,跟不上時展的農民,也只能被動的望洋興嘆,這樣的農民會被時代所逐漸淘汰。因此,只有讓互聯網在農業技術推廣中展現真正對農民有價值的作用,他們才肯買賬。在互聯網科技信息技術發展如此迅猛的今天,打造新型職業農民隊伍是農業發展走向機械化、現代化、智慧化的重要任務。職業農民也應該緊跟時代的步伐,增強自己的本領,反哺到現代化農業發展與經營中。空巢化和老齡化是農村的真實寫照。如何在日益老齡化的農村地區培養新型職業農民成為一個難題。例如:農業電商助力經濟騰飛。近年來,電商企業進軍農業科技領域的例子十分常見:從產品O2O延伸發展;通過互聯網進行全面服務,找到創新盈利模式;與政府和大型農業經營主體對接,開展農村綜合服務,其服務不僅包括產品供銷,還包括金融產品、農資交易、農業技術服務、農產品追溯等平臺的搭建。這樣一來,“互聯網+”才算真正的走進農村,幫助農民。而農民可以利用互聯網所帶來的新興模式的產業鏈帶動農業發展,提升自身的經濟,從而用簡單、快速、有效的線上模式,創造更高的價值。此外,供應渠道、農村電商、土地電商等領域在近幾年也均有巨頭出手和創業者入圍。互聯網改變的其實不僅僅是農產品流通,隨著產業互聯網的發展,逐漸向產中、產前等領域擴展。因此,在各個垂直細分領域,特別是在豬肉、糧食、大豆類經濟作物、農機裝備、倉儲物流、農機金融等領域會產生更加優秀的農業互聯網企業。
二、"互聯網+"在農業技術推廣中的發展前景
“互聯網+”模式下的農村創新創業取得了一定的成效,并呈現出創業主體多元化、新產業、新業態、新模式等明顯特征。但創業項目同質化、科技創新不足、高層次人才缺乏、融資難、政策服務體系不完善等成為當前制約農村創新創業的主要問題。因此,未來農業領域發展機會,可抓住以下三個方面:
1.規模化,機械化、智能化的作業方式勢必成為主流。農業現代化發展與農機智能化發展息息相關,我國農業現代化經過落后到追趕的演進,如今正向創新邁進。在農業發展的新時代下,將呈現以物聯網、移動互聯網、大數據、云計算等為支撐和手段的一種全新現代化農業形態。農機行業發展要突破“上有天花板,下有地板”的雙重擠壓,必須加快發展智能農機裝備技術,農機農藝深度融合,提升農機裝備的供給能力,縮小與國外產品差距。支撐現代農業發展,保障糧食和產業安全,既是農機人的歷史機遇,也是農機人的歷史挑戰。在呈現科研領域農機化最新成果的基礎上,才能談互聯網+、智能化、電商平臺、農機新能源、農業新技術、金融助力等新型而廣義的農機化概念,為推進現代化農業出謀劃策。農業硬件裝備的需求增加,也將帶動著農業機械的智能升級及衍生服務的創新,例如無人駕駛農機、自動化設備、植保無人機、農機貸款等。
2.“互聯網+”大背景下,農業化生產有量可依,產品有路可銷。隨之農業創新保險、農產品價格指數保險等應運而生,它囊括了農業資源、技術、市場、氣象等各方面的數據,使農業生產有量可依,產品有路可銷。市場需求加大,農業保險的創新,又將進一步拉動農業氣象、農業大數據的發展。但是從實質來講,我國“智能化”的農業市場并不樂觀,不少人都在盤算自己的小九九,從而只顧眼前利益,不顧以后的發展前景。國家方面對農民的補貼有限,而且只對部分機型補貼,這就形成了新產品在研究和推廣上的成本很高,產品的成本增高,相應的售價也會增高,這樣一來,不少農民也只是對“互聯網+”抱著觀望的態度而已,從而制約了農業的發展。不少農民就又會決定重新“吃老本”。其實只要國家適當改變策略,農民還是很樂意接受“互聯網+農業”這種新興模式的。例如:適當放寬政策,加大優惠力度,讓農民從慢慢接觸互聯網電商開始做起,一點一點的派遣專人指導與講解“互聯網+”模式的良好運營與發展。而且還應改變農民對“互聯網+”的偏執看法。利用互聯網將原本各自為政的每戶農民團結起來,建立完善的農業企業生態鏈,讓每個人可以在這個圈里分享經驗和優秀的技術,使農民更快速地掌握新技術的要點,從而帶動農民謀求“互聯網+”大時代背景下的新發展,全面走向致富的道路。
3.電商作為連接生產和消費的重要環節,將主導未來的農產品市場。銷售渠道對于促進農業發展升級、農民增收具有重大意義。電子商務就是在互聯網線上做營銷和銷售,與傳統零售一樣,有各式各樣的銷售渠道,從近幾年大的發展方向平臺店鋪模式到微商再到社群電商,品牌都在逐步親近消費者,用內容和信任獲取更高的轉化和復購,社群電商將是大品牌如何實現規模化銷售的挑戰。電商為農產品銷售打開了另一道大門,如今模式雖已成熟,但缺乏創新動力,如何打通供應鏈通道,或能更快的撬動農村市場成為一個困擾農民的大難題。
我國目前的設施農業科研投入不足,技術創新不夠,在溫室設計和制造等關鍵環節發展滯后。另外我國設施農業中農業機械化的程度非常低,存在設備簡易和機械化自動化程度低的突出問題。專業的農業技術人員也嚴重缺乏,使得農戶技術水平低與設施農業發展的要求極不適應。
1.設施農業的組成體系
設施農業的組成包含塑料大棚、溫室和工廠化栽培三種不同的技術層次。目前發展和應用最多的主要是塑料大棚、溫室大棚和連棟溫室,也有少量采用先進工程技術的智能型溫室和大型溫室。這反映出現階段設施農業的技術水平,而智能型溫室則更是代表了設施農業的發展方向,是設施農業的最高技術層次。
2.設施農業機械的現狀
設施農業機械就是指適合設施農業耕作、栽培和收獲等農藝特點,并主要在各類設施中工作的農業機械。國外對溫室中作業機具進行了系統的開發、研究、推廣和應用,許多作業項目都已實現了機械化。我國設施農業起步晚,設施農業機械發展緩慢,應用配套水平也不高。設施農業的機械化作業水平低,與發達國家相比存在很大差距,這是我國綜合設施技術中的薄弱環節。
2.1我國目前的耕作機械
我國設施農業機械所需作業機具有些還是空白,而設施或大棚內的耕作機械更是用戶急需的,現有產品的機型不多,應用不夠普遍,多為借用現有的露地用小型耕耘機械,其存在適應性差和生產效率低的問題而且作業質量也不穩定。近幾年針對溫室大棚等特殊耕作環境研制生產了一些小型耕作機械,有的微耕機還設計有多種作業功能,這就考慮了兼顧露地作業使得機械的使用效率相對提高,但是還存在喝多問題使其不能很好地推廣。如外型尺寸及結構質量大,操作不靈便。特別是從露地簡單轉移到大棚內的機械,在設施內轉向和轉移都十分困難,而且邊角地帶無法工作,漏耕現象嚴重。另外,還存在生產率低,適應性差的問題,當土壤含水率較高時其碎土性能就會變差,耕作阻力變大。
2.2配套栽培機械種類
設施內作物的栽培方法各種各樣,與之配套的作業機械也各有特點,各不相同,以下主要介紹幾種常見的配套栽培機械。
2.2.1移栽機
目前的配套機械主要有穴盤育苗及缽盤育苗設備、高效機械化制缽機等。移栽機能保證移栽深淺一致、間距均勻,有利于作物成活和生長。很多國家的小型移栽機廣泛應用于設施內作物的栽培,我國目前尚無此類小型移栽機。國家通過機械化育苗移栽工藝和機具設備的研究已研制成功自動缽苗移栽機及配套高效機械化制缽機,并取得了較好的試驗效果,但目前還不能進入設施內作業。
2.2.2穴盤播種成套設備
地膜作物精播機和施肥鋪膜播種機已有不少研究成果,但也僅限于露地作業。國產穴盤播種機主要是真空吸附式播種器,播種精度不高,而且大多數穴播機不能滿足播種時行距和穴距可調的要求,急需開發小型精密或精量播種機,能達到行距、穴距及播深可調且控制準確適應設施內的作業要求。育苗播種成套設備配套的高效機械化能夠大大降低了勞動強度,提高了生產率,有利于培育健壯的缽苗。
2.3其他機械
與耕作及栽培有關的配套設施農業機械還有地膜回收機和農作物嫁接機等。機械回收殘膜有利于降低勞動強度,提高生產率,保護設施內土質使其符合環保要求。而合理嫁接可培育優良品種,生產名優產品,有效提高設施栽培效益。目前我國的這些配套機械的研制還處于起步試驗階段,應用還不廣泛。
3.設施農業機械的研究方向及發展重點
各地資源狀況、氣候條件、生產水平和耕作制度有差異,所以各個地方應該分別針對不同類別設施農業的發展要求,科學規劃了本地設施農業的發展戰略。我國設施農業機械的發展應在吸取國外先進經驗的基礎上,注重與設施農業的特殊農藝緊密結合,近期的研究方向及發展重點有以下幾點。
3.1開發專用微耕機合理選擇配套動力
設施農業機械要求機體和質量小、動力足,操作舒適,符合人機工程學的設計原理,這樣才能有效減輕操作者的勞動強度,盡量減少發動機對設施環境的污染。
3.2增強作業功能提高配套比
要求配套機具性能穩定,工作可靠,操作方便,更換便捷,能分別進行旋耕、犁耕、開溝、做畦、起壟、筑埂、中耕、培土、鋪膜、打孔、播種、植保、灌溉和施肥等多種作業,操作手柄能上下左右調整,以適應設施內的工作條件并方便田間轉移。
3.3開發穴盤育苗播種成套設備
在機械化育苗移栽工藝和機具設備研究成果的基礎上,應該著重研究與微耕機配套的小型缽苗移栽機,先以半自動機型為主,逐步向標準化、系列化和規范化方向發展。
3.4研制播種機和地膜回收機
針對設施農業的需求,研制適合設施內作業的小型精密或精量播種機和地膜回收機。要求能達到精播機行距、穴距及播深可調,且控制準確,能適應設施內的作業。兼顧露地作業,作業機械可用于蔬菜露地、苗圃及果園的作業。
4.設施農業機械的發展前景
由于設施農業的環境由人工控制,條件比一般大田簡單得多,智能化儀器、設備和機器等人工智能技術得到普遍應用,所以智能化系統有可能在智能型溫室中率先實現。智能型設施農業機械大量采用機電一體化技術,使傳統機械無法作業的項目實現了機械化。未來農業工程的發展重點是農業人工智能化。智能化技術在設施農業上的研究運用將直接推進智能型設施農業機械的發展,使設施農業整體機械化水平大大提高。
研發推廣適合于我國國情的溫室結構及其配套設施、提高機械化作業水平,加大對環境污染清理和控制裝備、農產品冷藏保鮮設備的推廣應用。各地按照當地實際情況開展包括技術培訓和法律知識、職業道德培訓等多種形式的教育培訓。完善監測系統,加強對設施園藝生產作業過程的監測和對設施養殖室環境建設的監督檢查,加大對設施農產品的衛生質量監測,保證食品質量安全。
5.結語
設總體而言,我國設施農業的科研投入力度不足,技術創新不夠,在溫室設計和制造等關鍵環節我國擁有自主知識產權的技術和創新技術很少。設施農業裝備發展比較滯后,設備比較簡易,環境控制能力差。另外我國農業技術人員相對缺乏,農戶技術水平低,這與我國設施農業的發展目標還相差甚遠,所以加強機械化管理在設施農業中的應用任重而道遠。 [科]
【參考文獻】
1.前言
隨著計算機技術、網絡技術、通信技術和傳感器技術的發展,人們的生活水平不斷提高,人類通過改造物質世界來滿足自身需求的能力也相應的提高,因此“物聯網”的概念也呼之欲出了,本質上來說物聯網是基于原有的通信網、互聯網“物物相連”。然而物聯網技術不是所謂的計算機網絡技術、通信技術、傳感技術的簡單疊加,而是更深層次的將上述技術有機交融,并且添加了更多人性化的設計與配合[1]。
2.物聯網技術和研究
2.1 RFID
信息采集是物聯網的基礎。目前的信息釆集主要是通過傳感器和電子標簽等方式完成。RFID是一種非接觸的自動識別技術,它通過射頻信號進行全雙工數據通信,從而自動識別對目標對象并獲取相關的數據,識別過程無需人工干預,適用于各種惡劣的環境。RFID突出的優點是可識別高速運動物體并可同時識別多個標簽,操作快捷方便。將RFID技術與互聯網,通信等技術有機的結合,可實現全球范圍內物品跟蹤與信息共享。
2.2 無線傳感網絡
無線傳感網絡是將分布式信息釆集、信息傳輸和信息處理技術融合的網絡信息系統,以其低成本、微型化、低功耗、自組織等特點受到廣泛的重視,是推動經濟發展和維護國家安全的重要的技術。物聯網可以通過遍布各處的無線傳感器網絡來感知整個物質世界。物聯網豐富的應用和龐大的節點規模既帶來了商業上巨大潛力的同時,也帶來了技術上的挑戰,物聯網由眾多的節點連接構成,無論是釆用自組織方式,還是采用現有的公眾網進行連接,這些節點之間的通信必然牽涉到尋址問題。
2.3 智能技術
智能技術是將一個智能化的系統植入物體中,使物體具備一定的“主觀能動性”即智能性,能夠與用戶進行溝通,是物聯網的關鍵技術之一。目前的智能技術研究包括人工智能的理論的研究、虛擬現實及各種語言處理的入機交互技術與系統、可準確性定位跟蹤的智能技術與系統、智能化的信號處理。
2.4 納米技術
納米技術,是研究結構尺寸在0.1nm-100nm范圍內材料的性質和應用,主要包括納米體系物理學、納米化學、納米材料學、納米生物學、納米電子學、納米加工學、納米力學等。納米技術能使微小的物體也能進入物物相關的網絡,進行信息的交互,這使物聯網真正意義上做到了萬物的互聯。可見納米技術必然在物聯網中扮演著重要的角色。
2.5 GPS
目前最成熟的全球定位系統給物聯網提供了強大的技術支撐,使物與物之間的準確定位成為可能。GPS技術以其高精度、全天候、高效率、多功能、操作簡單、應用廣泛等特點為物聯網中的定位追蹤提供了便捷的服務,使物聯網功能更加完備。
2.6 云計算技術
云計算是分布式計算技術的一種,是當前計算機應用的技術,其基本工作流程如下:通過網絡將龐大的需求分析處理程序自動拆分成無數個小的子程序,再經眾多服務器所組成的龐大系統經搜尋、計算分析,最后將處理結果返回給用戶。當物聯網具備一定的規模后,如何處理龐大的數據量是一個關鍵的問題,如果數據得不到及時的處理,便有丟失的可能;而如果暫存未處理的數據,那么海量的數據所需的更大的存儲空間也是無法預知的。因此,云計算便成為物聯網中處理數據的強大的工具,于是可視之為物聯網的“大腦”。
3.物聯網的應用
物聯網能滿足我們對生產過程、家居生活監控、指揮調度、遠程數據釆集和測量、遠程診斷等方面的信息化需求及機器設備的智能報警和控制。隨著物聯網規模的不斷的擴大,它在各行業將可以被廣泛應用。
3.1 建筑消防
消防安全系統由感知層、網絡層、應用層組成,感知層由各種具有感知能力的設備組成,這一部分主要實現感知和識別物體,釆集和捕獲各種使用場景產生的相關信息,同時執行接受的各項命令。網絡則是通過有線和無線網絡將感知層的險情隱患傳遞到應用層,并將應用層的消防指令傳回感知層。應用層則是包含消防部門、防火重點部門、管理人員及火災相關人員的信息系統。應用層信息豐富[2]。
3.2 軍事應用
美軍近幾年來連續啟動一系列的研究計劃,探索無線傳感器網絡在未來戰爭中的應用。美國國防部高級研究計劃局自組的SensIT項目,通過部署在戰場上的不同類型傳感器組成的傳感器網絡,使士兵可迅速、全面的獲得戰場實況信息。在實際的應用中應該采用協同感知的方法,融合不同位置、不同傳感器數據分析應用場景[3]。
3.3 智能電網
智能電網之所以能夠實現電網的智能化,其關鍵意義在于對整個電網信息的充分和及時的掌握。而電網信息的充分掌握,則需要良好的通信線路和大量的終端信息采集應用,使數據安全穩定傳輸,提升數據交換的可靠性,為智能應用提供全面、及時、準確、一致的信息。智能電網將會連接更多的設備包括各種智能的傳感器、控制原件、地理設備等[4]。
3.4 農業
物聯網在土、水資源可持續利用、生態環境監測、農業生產過程精細管理、農產品與食物安全可追溯系統等方面都有較好的發展前景。針對中國現代農業發展的實際需求來看,當今最主要的問題就是如何實時的釆集和處理農業現場和養殖業及其相應病蟲害的各種信息。物聯網在現代農業領域的應用包括:監視農作物灌溉情況、牲畜的環境狀況、土壤氣候變更以及大面積的地表監測,收集溫度、風力、濕度、大氣、降雨量等,從而進行科學預測,幫助農民減災預災[5]。
4.物聯網遇到的問題
由于物聯網的技術覆蓋特性,其帶來的社會問題比互聯網更多、更廣,后果更加嚴重。一是由于釆用了RFID、無線數據通信技術,通過單一的商品就可獲得全部的商業信息,使得信息竊取手段更加方便,更為隱蔽。二是物聯網的目的是整合全球的商品供應鏈,因此其出現問題時所造成的經濟損失更為巨大。三是由于物聯網涵蓋范圍更為廣泛,信息竊取手段更為方便,從而對社會國家安全威脅更加巨大。
5.建議和展望
物聯網固然給我們構建了一個十分美好的藍圖,我國無論是政府層面還是相關的企業和研究領域機構在物聯網的研究和發展上也取得了很大的進展,但物聯網的實現還面臨著諸多問題。首先資金和成本的問題是阻礙物聯網發展最直接的因素,其次包括通信的距離、外部環境指標及網絡安全在內的應用技術問題、標準的制定也是急迫需要解決的。此外物聯網的發展必然要經過產業化的歷程,物聯網的產業鏈機制的研究和完善有待時日,物聯網的發展還需要考慮隱私保護、云計算、環境保護等等若干問題的影響。
參考文獻
[1]吳樂南.從采集型多媒體通信定義物聯網[C].第六屆和諧人機環境聯合學術會議(HHME2010),2010.
[2]沈陽,吳菲菲.物聯網在建筑物消防安全中的應用[C].2011中國消防協會科學技術年會論文集,2011.
中圖分類號:P231.4 文獻標識碼:A 文章編號:1009-914X(2017)17-0305-01
1.背景分析
當今世界正在進行著綠色農業、有機農業、精準農業的技術革命,還將實施更先進的數字農業。我國丘陵山區占土地總面積的很大一部分,是水稻、油菜等主要農作物的主產區,但是在丘陵地區采取普通的地面裝備難度較大,再加上這些地區的特殊條件和地形也不適合地面裝備作業。所以我國要想在這些丘陵山區實現植保機械化必須結合現代化的無人駕空中作業技術。農林業病蟲害的發生對我國的主要糧食作物產量造成了不可估計的損失,嚴重制約著我國糧食的安全生產發展。由于農作物株高和密度的限制,機械很難進入地塊噴灑農藥,即使選用先進的農藥噴灑機械也會對農作物造成一定面積的損傷,影響產量,而人工操作則會出現效率低,作業質量差等問題的出現,因此,智能全自動無人機植保的應用正被迫切需求。
2.發展現狀
在國外,無人機噴灑技術的發展已經比較成熟,尤其在美國、俄羅斯、澳大利亞、加拿大、巴西、日本等國家該技術已經特別發達,并且普遍應用。在國內,精準農業無人機正在逐漸興起,但仍處于起步階段,應用水平和國外相比也還有較大差距。在當前我國農業生產過程中,農作物保護仍以人工加手動、電動噴霧機這樣的半機械化裝備為主,無人機植保在我國占比1.67%,遠遠低于日本和美國的50%以上的水平。中國作為農業大國,18億畝基本農田,每年需要大量的農業植保作業,我國目前的人工噴灑方式每年導致的農藥中毒人數有10萬之眾,致死率約20%,農藥殘留和污染造成的病死人數更為驚人,因此全自動無人機植保系統發展前景十分可觀(圖1)。
3.智能全自動無人機植保應用的科學性與先進性
首先使用Pix4DMapper對航飛的農田影像進行處理生成正射影像,接著使用開源的飛控無人機系統在考慮地形條件的影響下,規劃無人機飛行路徑,實現使用大型植保機對農田按照飛行路徑進行農藥噴灑。“智能全自動無人機植保系統”通過使用無人機厘米級精確定位、自動飛行、起降等技術,能夠實現全自動噴灑農藥。作業時能夠變“三人操作一臺飛機”為“一人操作三臺飛機”,同時擺脫了飛手對植保發展的制約,還能實現夜間作業,在普通植保機的基礎上大大節省了人力,提高了效率,可以由目前的300(畝/天)提高到800-900(畝/天)(圖2)。
4.制約因素
其一價格高,無人機性能需要長期維護保養,保證無人機的性能才能保證作業時的精度效果,無人機后續的維護程度也相對復雜,需要有操作經驗的飛手來做處理,無人機目前的應用較少,專業人才也相對較少。其二無人機本身續航時間短,需要準備多組后備電池更換,影響作業效率。其三,植保無人機企業大都規模較小,具備獨立的、完善的研發、生產和服務能力的企業更少,國家相關扶持政策不完善,在一定程度上都阻礙了植保無人機產業的快速發展。
5.市場前景(圖2)
隨著家庭農場、合作社、服務組織、新型經營主體數量快速增長,以及農業產業化、規模化對植保機械的迫切需要,為農用無人機作業的發展提供了充足的有利條件。據專家預測,截至2020年末中國植保無人機的需求量是10萬架,無人機植保從業人員需求是40萬人,無人機植保作業是一個大有可為的新興農機行業,助推我們加速實現農業現代化。據當前數據統計,我國平均每50,000農民才擁有1架無人機,每1,430,000畝次的防治里才有一架無人機可以看出植保無人機在我國的使用和普及程度遠遠不夠,我們的市場前景還很廣闊,植保機還可以更大地分割市場這塊大蛋糕。
農業技術的使用可以被看作是農民為實現農作物高產的目標。農民有很多目標:例如風險管理,生活質量,環境管理等等。但是作為依賴農業來增加收入的農民來說,主要的目標就是能使他們的生活得以保障。為了進行農業生產,農民受限于必備生產要素,例如土地,勞動力,機械設備和管理經驗。要想獲得盈利,就需要使這些資源達到最佳的優化配置,用最少的投入獲得最大的回報。盈利性農業的一個相關原則就是平衡投入和使用,因此,對投入的再分配使用可以提高產量,降低消耗。這一原則是指在土地價格相對過高的國家,農民在最佳時間通過使用機械設備來種植農作物,從而達到土地的最大使用程度。相反,在資金相對缺乏的國家,農民可以通過延長種植時間來節約使用機械設備的費用,即便畝產量會有所下降。這一原則也揭示了精準農業這一新技術得到了相對的發展和普及。兩個原因推動了精準農業技術的普及。第一,它們提高了機械化農業中投產量的效能,這一技術很有可能在投產使用效率相對高的地區得到最快發展。第二,因為這一技術要求充足的資金來實現人類的自動化進程,因此這一技術更容易在相對于勞動力資金更加充足的地區得以最快發展。
1.2大型機械設備在精準農業中的使用
精準農業技術對設備的要求越來越趨向于“大型化”。也就是說這一技術的使用要求是一個整體,不是個體。這一整體可以使一個系統,不僅包括設備本身,還有特定的投產,服務和技術來提高效率。例如,產量映像不僅需要產量監測和GPS定位系統這些硬件設施,還需要映像軟件包括計算機和操控硬件和軟件的技術來繪圖解釋產量。即便是已經決定采用精準農業技術,普及時間也會因為機器的更新周期而有所延誤,比如GPS定位系統,傳感器和其他電子設備的安裝。一些發明家翻新了現有的機械設備,但是一些農民卻不愿意接受這種做法。電子應用技術的缺乏,高額的安裝服務費和標準化的缺失都會降低成本效率和設備改型。
2精準農業技術的發展前景
2.1發展前景
精準農業技術的基本模型很有可能在將來有很好的發展前景,這一技術的普及應用會在土地資源豐富,有可用的人力資源和金融資本以及勞動力使用和可變投入已經有效發展的地區得到快速的發展。這些地區包括美國,加拿大,澳大利亞,阿根廷和巴西的部分地區。在人口壓力較大,土地資源相對較少,但是有豐富的人力資源和資本的地區(例如西歐),精準農業技術的應用會發展的相對緩慢。盡管目前為止已有一些國家已經有相關的政策規定介入到精準農業,但是如果從精準農業中得到的環境效益能夠以文件的形式下發,就會使改變空間格局的普及應用率有所改變成為可能。
對于時間上這一技術的普及還是會有所不平衡,因為大多數的精準農業技術都依賴于高昂的機械設備。如果農作物價格有所提高,那么精準農業技術的普及采用率也會相應的有所提高,否則不均衡現象還是會繼續存在。
2.2中國特色的精準化農業
隨著我國社會的不斷進步,我國的信息技術也在不斷的進步,這就為我國無線通信技術提供了一個可持續發展的廣闊平臺。目前我國人民的生活水平也在不斷的提高,人們對于信息技術和無線通信技術的要求也不斷提高。其中zigBee的發明就為無線通信技術提供了新的血液。本文就是針對ZigBee無線通信技術進行了全方位的分析與思考。
一、淺析ZigBee技術
ZigBee技術的名字是來源于蜜蜂的八字舞,ZigBee技術的原理就是在很短的距離范圍內為其用戶的溝通交流進行實現。ZigBee技術的特點就是短距離、簡單化、低功率消耗、低成本,總而言之,ZigBee技術就一種既便宜實惠又低消耗的短距離無線通信技術。由于其在網絡中為用戶提供了一個方面的無線傳輸技術,所以ZigBee技術在物聯網中有著重要的實用性。ZigBee技術還在我國一些工業生產方面、醫院方面及家庭等方面都發揮了其自身的作用。
二、ZigBee無線通信技術的應用
上文說到ZigBee技術應用廣泛,為我國的各個部門的可持續發展都發揮了自身的優勢。主要包括工業領域、農業領域、醫院方面以及人們家庭方面,ZigBee技術發揮了重要的作用。
ZigBee技術在農業方面,可以通過網絡中監控系統對于企業中的數據進行自動的記錄及分析,并且可以自動計算出準確的結果,促進了我國農業的可持續發展。
在工業方面,比如某煤礦中,企業可以通過ZigBee技術的優點對于煤礦中的安全進行有效的檢測。尤其是在目前社會發展這么迅速的新時代,由于經濟利益的緣故,近幾年我國煤礦中發生的事故的機率正在逐年升高,這些事故的發生和煤礦中安全管理有著聯系。
所以企業可以利用ZigBee技術的優點來研制一種安全檢測系統,使煤礦工人在工作開采煤礦的過程中能夠利用系統對每一個環節都能有效的監控。
同時,此系統不僅可以對于每一個環節進行監控,還可以將監控中的數據傳送到企業的監控中心。通過合理的運用ZigBee技術,煤礦企業就能排查其中的安全隱患,不僅提高了煤礦的工作效率,還提高了煤礦工作的安全效率。ZigBee無線通信技術在煤礦中的科學合理運用,為煤礦企業的安全及可持續發展提供了保障。
三、ZigBee無線通信技術的發展
隨著社會的不斷進步與發展,ZigBee技術也被廣大企業及單位所認知,ZigBee技術的引用范圍也在不斷的擴大,相信在未來的社會中,ZigBee無線通信技術還會在更多的企業領域中得到合理的運用。
ZigBee技術通過利用傳感器的有限,兩者的完美融合形成了一種自動化的智能監控網絡系統,網絡監控系統可以自動的采集并分析其中的相關數據,并且可以得到準確的信息結果,這樣也可以促進ZigBee技術在一些領域的可持續發展。尤其是在工農業及軍事等方面,ZigBee技術有著良好的發展前景。
在工業方面,ZigBee無線通信技術還可以在設備及能源管理方面進一步的加強創新。特別是在工業中一些有害化學物質的檢測,加強對其的監控及檢測,為工業企業生產方面提供一個良好的生產環境。同時上文所說的ZigBee技術和傳感器的應用可以對其傳達網絡數據進行一個科學的創新和改善,這樣也大大的增加了ZigBee無線通信技術的使用時間。
在農業方面,雖然我國的社會經濟發展迅速,但是目前我國的農業方面還正處于一個發展階段。由于我國農業在生產方面還是依靠傳統的生產模式,所以就要合理的運用ZigBee無線通信技術的優勢來提升農業的生產效率,使農業也朝著信息化、智能化和專業化的方面持續發展。比如可以通過ZigBee技術的優點來進行農業中土壤的濕度等指標進行檢測,使農業生產人員可以在此檢測過程中今早的發現問題并解決問題,這樣就大大的農業生產的效率。
關鍵詞:機械自動化 技術 發展 應用
機械自動化是指機械制造中,運用了數字化控制技術和計算機輔助技術,是機械制造自動化和操作智能化,實現了機械制造的連續性,提高了單位時間內的生產效率,降低了生產成本,機械自動化的發展推動了機械制造業快速的發展。目前,我國的機械自動化技術有了很大的提高,在一些領域發展很快,特別是航天航空領域已經達到了世界先進水平。但是,總體上我國的機械自動化水平比較低,某些機械制造領域還處于傳統的機械制造水平,與國外的機械制造水平還有一定的差距。要實現我國機械自動化發展還需要一個長期的過程,要不斷的提高各個行業的機械自動化水平。
1機械自動化技術的發展
目前,我國部分生產部門的機械制造技術達到國家發展水平之外,大部分機械制造部門的技術水平還處于傳統的機械制造階段,自動化程度比較低。我國的機械制造技術必須考慮技術的實用性,對國外的先進技術進行正確的認識和借鑒,引進適合我國機械制造自動化發展的技術。機械自動化技術是計算技術、自動控制技術和機械技術的結合,因此在機械制造技術的發展上必須要協同各個技術的應用和發展。自動化技術是含高科技含量的技術,需要高科技的技術人才,這就需要培養一批掌握先進技術的工作人員和管理人員,這樣才能適應我國現代機械自動化技術的發展。
2 我國機械自動化技術的應用
2.1 機械自動化技術在農業中的應用
機械自動化在農業中應用主要是農產品儲存、運輸和加工方面,農產品的質量和工作效率主要通過機械自動化的高效和精度來實現,農產機械自動化主要包括兩類:(1)是農業機械裝置自動化或者職能操作控制,機械自動化不僅可以提高農業生產加工的效率和精度,換可以降低農產品的成本,減少人工作業,主要表現在農作物的收個、水利灌溉和農作物的播種方面;(2)精準機械化技術的應用。精準技術對農業生產進行控制包括水果的采摘、牛羊毛的修剪、水產養生、溫室產品智能控制、GPS 定位、農產品精耕細作,可以降低成本,提高產量和控制產品質量。
2.2機械自動化技術在工程中的應用
工程施工的地點大多數地處偏僻、環境條件十分惡劣,機械裝置的自動化設備具有識別工程施工位置的功能,可以減少施工中出現的各種問題,這就需要安裝機械自動識別系統,利用傳感器郭電磁波來控制;要按照既定的路線進行,偏離軌跡時能夠自動復位,且與其它機械發生碰撞,施工現場多種機械同時操作,安裝了機械自動化裝備可以避免各種機械事故的發生。其次是機械自動化技術能夠識別材料的特性,這種主要是通過超聲波傳感技術來識別,工程中的挖掘機、推土機、挖土機和焊接等方面可以通過自動化技術進行控制操作,有利于提高勞動生產率和工程的質量;無人化的機械自動化操作,機械可以通過編程來進行和接受命令,可以節約大量的資源,使工程安全有序的進行。機械自動化應用相當廣泛,今后的研究重點是高精度具有感知功能的傳感元件,能自行確定最佳工作路線的自動控制系統,能實現深水作業的無人施工技術以及多臺施工機械自動控制協作技術的研究。
2.3機械自動化技術在太陽能開發方面的應用
環境問題和新能源問題是圍繞世界的熱點問題,現階段新能源的開發主要體現在太陽能技術的研發方面,太陽能作為可以再生的能源,具備可再生性、豐富性、無污染性等優點,因而受到越來越多的關注和運用。但是,在太陽能的發展過程中,機械設備自動化程度普遍偏低,我國還沒有掌握相應的核心技術,因而如何更好,更低成本的利用太陽能,也是現代機械自動化技術面臨的挑戰之一。太陽能技術主要包括太陽能發電和太陽能光電技術,掌握多晶硅的核心提純技術和提高機械自動化、智能化水平是發展太陽能的難題,將各個設備連為整體,實現自動化控制,可以降低損耗、節能環保。
現階段機械自動化在太陽能中的應用主要體現在光伏發電、切片設備、全自動絲網印刷等方面。目前我國光伏設備與國際水平還存在一定差距,而PECVD設備和硅片切片技術的自動化都是必須改進的,太陽能光伏發電系統包括光伏電池組件、逆變器、控制器和蓄電池組,這一系統主要涉及到的是信息的智能化、自動化技術,這些都是今后太陽能發展的主要方向。
3 我國機械自動化的發展方向
隨著科技的發展,機械自動化水平不斷的提高,提高的途徑來自兩個方面:一是通過自主研發提高機械自動化水平;二是通過引進、消化和吸收國外先進技術來提高我國的機械自動化發展水平。近年來,隨著我國經濟水平的整體上升和自主研發能力的增強,加強了機械自動化的基礎研究工作和開發工作,機械制造業向著生產工藝現代化和生產過程的自動化方向發展,并取得了一定的成就。
4 結語
近年來,機械自動化技術在各個產業或部門得到了應用,帶動了部門經濟的迅速發展,推動了整個行業的發展。在現今階段,我國必須立足國情,不但要起點高,首先向世界先進水準看齊,而且要發展各種各樣靈活的低成本、收效快的機械自動化技術,并且堅持提高和普及相結合的原則,走中國自己的機械自動化技術發展道路,用于實踐、敢于創新,這樣才能實現高質量、高效益的機械自動化之路。
參考文獻:
[1]王英.機械自動化技術應用與發展前景[J].科技傳播,2010(24):67-68.
[2]杜彥林.機械自動化技術應用及發展[J].科技傳播,2012(9):34-35.
【中圖分類號】G642 【文獻標識碼】A 【文章編號】1006-9682(2012)06-0063-02
一、引 言
物聯網(Internet of Things,IOT)又稱傳感網,指的是將無處不在的末端設備和設施,包括具備“內在智能”的傳感器、移動終端、工業系統、樓控系統、視頻監控系統和“外在使能”的各種資產、攜帶智能終端的個人與車輛等,通過各種無線或有線的通訊網絡實現互聯互通,從而提供安全可控乃至個性化的實時監控、定位溯源、報警聯動、遠程控制、安全防范等管理和服務功能,實現任何智能物體間的“管、控、營”一體化。物聯網是繼計算機、互聯網和移動通信之后的又一次信息產業的革命性發展。目前物聯網被正式列為國家重點發展的戰略性新興產業之一。物聯網產業具有產業鏈長、涉及多個產業群的特點,其應用范圍幾乎覆蓋了各行各業。并且隨著科學技術的不斷發展,物聯網技術將催生新的產業,形成新的經濟增長點,其發展前景十分可觀。鑒于此,2010年8月,教育部審批通過了35所高校獲批開設物聯網相關專業,新設專業將自2011年開始招生。在2011年,又有27所高校設置的“物聯網”專業通過了教育部的審批。
二、教學實踐與教學方法的初步探索
筆者所在的大學還未申報物聯網專業,但與物聯網技術相關的支撐專業門類比較齊全,如信息與通信工程、電子科學技術、計算機科學與技術、控制工程及測控技術及儀器等專業。基于此,筆者在2011年連續兩個學期開設了物聯網技術導論的公選課,學生選課非常踴躍,170人的選課規模每次都爆滿,從這可以看出當前本科生對物聯網等新生技術具有非常強的學習欲望。針對物聯網技術的特點,在現有教學技術的基礎上,對教學方案進行了初步探索。
1.合理選擇教材
筆者結合選課學生的特點:不僅有理工科學生,還有社會科學類學生,選擇了周洪波博士所編寫的《物聯網技術、應用、標準和商業模式》一書。此書以通俗易懂的方式,指導學生了解物聯網世界,且不需要較強的專業背景,適應不同專業的學生。
2.嚴格修訂教學大綱,合理安排教學內容。
教學大綱不僅是進行教學內容及進度的依據,也是考試考查的依據,更是教學質量評估的依據。一個好的教學大綱,非常有利于教學質量的提高。在教學內容上,首先講述物聯網產業的發展與機遇,讓同學們明白物聯網技術無論是在經濟、生活以及國家戰略上都有非常重要的前景。讓同學們掌握互聯網、物聯網以及它們的區別與聯系,并了解基于四大技術的物聯網支柱產業群,分別為RFID從業人員、傳感網從業人員、M2M人群以及工業信息化人群;其次,著重講述物聯網產業鏈,即Device、Connect以及Manage(DCM)三層系統,或者也可稱之為感知層、網絡層和應用層。讓學生了解物聯網的通訊與連接,包括短距離無線通訊技術、長距離無線通訊技術、短距離有線通訊技術和長距離有線通訊技術。在物聯網應用方面,通過物聯網在城市市政管理、農業園林、醫療保健、智能樓宇和交通運輸等方面和同學們進行交流和探討。并通過介紹各種傳感器的原理與技術,讓同學們對整個物聯網系統有更進一步的了解。
3.教學方法和教學互動
物聯網是個實用性很強、發展前景很廣的技術。將來物聯網會發展到什么程度,對人類的科技和生活會產生什么影響,都是一個未知數。因而在教學過程中,筆者非常注意和學生互動,讓同學們發揮自己的想象力,盡量去描繪50年,甚至100年后因物聯網的存在,人們的生活所發生的翻天覆地的變化。在上課過程中,筆者既有講述的環節,有和學生互動的環節,更有讓學生分組討論的環節。筆者希望此課程是個開放的課程,學生不僅能學到知識,更能發揮自己的主觀能動性。同時,通過運用多媒體等途徑來呈現物聯網所存在的問題和發展前景,請同學們利用已有知識,并發揮自己的想象嘗試提出解決方案,設置懸念,然后抓住重點、熱點作深入分析,最后上升為理論知識。從而使課程生動形象,對錯分明,環環相扣,印象深刻,氣氛活躍。當然,這種講課方式有一個前提,那就是建立在師生間平等、相互理解的基礎上。這種授課方式,就是師生間的相互溝通,實現這種溝通,理解是基礎,也即心靈交融,才能實現交往、溝通。
4.考核方式
為了適應物聯網技術應用型人才培養目標的要求,筆者在考核方式上突出強調學生對物聯網技術的基本概念掌握和發展前景設想,同時考查學生的論文寫作能力,從而實現對學習過程的督促與考核,客觀完整地評價學生的學習效果。在考核的評價標準上學生的成績由學生上課過程中的討論報告、出勤率和最終課程論文三個部分組成。其中討論報告占20%,出勤率占20%,最終課程論文占60%。這種考核方式既能讓學生進一步了解物聯網技術,又能發揮學生的想象力和主動性,并能讓學生初步掌握科技論文的寫作格式和寫作方法。
三、結束語
物聯網是一個新興的產業和技術,筆者依據物聯網專業的特點,結合我校應用型人才的培養目標,從物聯網專業設置的現狀、教學內容、教學方法和考核方式等方面進行了初步的探討。經過幾個學期的教學探索,摸清了教學規律,優化了教學過程,改進了教學方法,使學生具有合理的知識結構,理論與實踐相結合,從而具有解決實際問題的能力、開放的思維和協作能力,能夠暢想未來,把握經濟、社會和科學發展的大趨勢,以適應社會經濟和本科生教育信息化發展的需要,成為能夠適應21世紀新挑戰的復合型高端人才。
參考文獻
1 周洪波.物聯網技術、應用、標準和商業模式[M].北京:電子工業出版社,2010
2 康曉慧、羅霄鳳、張梅等.植物病理學方向研究生教學改革與探索[J].安徽農業科學,2012(2):1225~1227