時間：2022-11-05 07:58:30
開篇：寫作不僅是一種記錄，更是一種創造，它讓我們能夠捕捉那些稍縱即逝的靈感，將它們永久地定格在紙上。下面是小編精心整理的12篇物聯網技術導論，希望這些內容能成為您創作過程中的良師益友，陪伴您不斷探索和進步。
中圖分類號：TP393；G642 文獻標識碼：A 文章編號：2095-1302（2014）03-0091-02
0 引 言
物聯網被認為是繼計算機、互聯網之后的第三次信息浪潮。2009年8月總理在無錫考察傳感網產業發展時提出“感知中國”后，物聯網的探索逐漸成為國家戰略。2010年3月底，教育部批準30所高校第一批開設物聯網工程專業，沒有物聯網專業的學校也相繼開設了物聯網相關的課程。我校于2010年招生時就將物聯網及相關課程加入了計算機科學技術、網絡工程專業的培養方案，并于本學期首次開設了《物聯網技術導論》課程。本課程的特點是理論性強，通過實驗課加強學生對于物聯網理論內容的理解，才能很好地培養學生分析問題、解決問題的能力和專業實踐能力，加強實踐教學是培養應用型人才的重要途徑。研究《物聯網技術導論》課程的實驗內容，對培養物聯網應用人才具有重大的意義。
1 研究現狀及存在問題
《物聯網技術導論》是本學期為2010級計算機科學技術專業新開設的一門專業任選課。課程的目標是使學生可以對物聯網技術的相關知識有一個全面、系統的認識；具備規劃設計與構建出一些簡單的物聯網應用系統的能力；具備運用理論知識解決實際問題的基本素質。
現在開設物聯網課程的學校很多，主要從理論上講解物聯網中的無線傳感器網絡、RFID（射頻識別）技術等，項目組對市面上的物聯網技術課程及實驗的教材及幾個學校的實驗教學做了調查，主要發現有以下幾個問題：
1.1 課程內容差異很大，實驗內容不統一
物聯網是一個相對比較新的技術，很多理論還沒有完全沉淀下來，形成非常統一的理論體系。不同的學校不同的教材講授的內容有很大差異，相對于實驗內容也就有不同的安排。
1.2 開設的專業不同，實驗內容的重點不一
物聯網技術是一個綜合性比較強的新技術，涉及到計算機技術、通信技術、自動控制技術等，造成了不同專業都開物聯網課程的現狀。通信技術相關專業講解的重點在于物聯網通信傳輸、通信協議分析等，自動控制相關專業講解的重點在于物聯網芯片的研究設計等。計算機相關專業講解的重點在于物聯網相關算法、應用開發等。開設專業的不同，導致了實驗內容的重點不一。如北京科技術大學王志良教授出版的實訓教程[1]有大量的硬件設計指導等。
1.3 不同學校配備的實驗箱不同，實驗操作不一致
對于物聯網課程的實驗大部分都是基于實驗箱進行操作的，不同的學校配備的實驗箱基本都不同。每種實驗箱都有不同的核心板，不同的程序，操作起來都有自己的步驟[2]。本系關于物聯網的實驗箱共有3套，即使是同一種類型的實驗，軟硬件環境，實驗效果也都不同，這也給實驗的選擇、融合帶來一定的難度。
1.4 學生層次不同，實驗內容的難易度設置問題
物聯網實驗需要大量的硬件編程基礎，這些基礎都是通過以前課程的學習積累的。有的學生基礎好些，如果實驗內容過淺，就不能滿足學生對知識的渴望，設置過難又使基礎不好的學生失去信心。
基于以上問題的分析，我們在實驗內容的選擇上要以符合專業需求為主要方向，找出實驗教學的重點，體現實驗的層次性等，為培養物聯網方向的應用人才奠定基礎。
2 實驗內容研究
主要研究《物聯網技術導論》課程的基礎實驗與應用實驗內容，以符合專業需求為導向，整合現有實驗箱實驗的基礎上，在各個實驗中擬設置選學內容，以滿足不同層次學生的要求，同時為學生深入學習物聯網相關課程打下堅實基礎。
擬選取以下6組實驗：
（1）建立實驗環鏡
實驗為1學時，主要是認識實驗設備，安裝配置IAR、KeilC開發環境。
（2）數據感知實驗
實驗為3學時，主要物聯網感知層的實驗，包括溫濕度傳感器、超聲波傳感器、酒精傳感器的實驗，使學生通過各種傳感器感知信號及編程方法。選學內容設置為光電傳感器、壓力傳感器。
（3）ZigBee組網實驗
實驗為4學時，主要是讓學生熟悉ZigBee協議棧原理、工作流程，掌握點對點、星狀網通信原理及相關程序應用分析。選學內容為樹狀通信實驗等。
（4）網關通信實驗
實驗為2學時，使學生掌握網關上各種通信接口如串口，網口、GPRS的使用及程序分析修改。
（5）認識RFID系統實驗
實驗為2學時，使學生掌握RFID 的基本原理，學會RFID 模塊的使用方法及相關程序分析。選學內容為超高頻RFID模塊分析等。
（6）物聯網應用實驗
實驗為4學時，是物聯網應用層的實驗，主要是對智能家居系統、智能超市系統和智能倉儲系統從系統功能、架構、原理上進行分析，并通過各種模擬系統進行實際分析等。選學內容為智能農業等。
實驗的總學時為16學時，我們的重點放在無線傳感器網和物聯網應用上。
3 實驗教學方法與手段
3.1 啟發式教學
為了培養學生的創新能力，激發學生學習興趣，改變以往填鴨式教學方法，在實驗中，先講解實驗內容和實驗要求等基本內容后，再將本次實驗的結果展示出來，然后引導學生觀察、發現問題，由教師以點撥、提問和探討的方式加以解決。實驗中根據學生的實際情況，這種變學生被動為主動參與的教學方法在調動學生的學習主動性及創新能力的培養上均收到了良好的效果。
3.2 層次教學
根據實驗教學的進度和實驗深度要求的不同，把實驗分成不同的層次，有助于引導學生由淺入深地學習。在物聯網實驗教學中分成兩個方面的層次。
第一個層次，是從必學到選學將實驗內容分成必學和選學，必學是所有學生都要學習的內容。選學內容是對本實驗更有興趣的學生學習的內容。
第二個層次，是將必修實驗再分為使用、驗證分析、綜合設計3個層次。
在教學前期適合于做一些使用層次要求的實驗，如建立實驗環鏡、傳感器和ZigBee網等， 通過全面使用物聯網系統使學生對傳感器、ZigBee等操作有全面的感性認識。 在有一定的操作和理論基礎時可做驗證分析層次的實驗，從外部觀察驗證傳感器、ZigBee的原理、編程、實現過程。如學完進程就可通過在實際的操作系統上編程使用系統調用來觀察操作系統的進程調度結果，并根據結果分析不同的調度策略。 在驗證分析的基礎上就可做設計實現層次的實驗，要求學生在模擬操作系統上自己編程實現操作系統的功能模塊，并觀察自己所設計的功能模塊的工作情況。讓學生對物聯網功能有一個使用、探索驗證、自己設計逐步深入的學習過程。
4 實驗考核
考試是引導學生學習、了解教師教學效果的一個重要方法。許多高校計算機科學技術專業硬件課程實驗教學和課堂教學的比例超過20%，但學生的成績僅憑試卷考試來確定，忽略了實驗教學成績，這是不全面的。因此需要完善學生成績評定，充分調動學生對實驗教學的積極性，達到學生實驗動手能力的成績在總評成績中占一定比例。在平時的實驗教學中，應該告知學生實驗成績在總評成績中的比例，要求學生重視實驗報告，啟發學生創新思維，鼓勵學生認真總結實驗經驗，杜絕抄襲他人現象。幾年來在計算機科學技術專業硬件實驗教學成績占課程總評成績的20%～30%是比較恰當的。
5 結 語
本文對《物聯網技術導論》實驗課程的內容、實驗教學方法與手段、實驗考核等方面所作的分析，可為高校建設物聯網技術導論課程提供一些參考。物聯網技術導論的實驗教學是培養實用性和創新性的高素質物聯網技術人才的重要途徑和手段。因此，實驗教學是當前需要認真研究和探討的問題。
參 考 文 獻
[1]王志良，王新平. 物聯網工程實訓教程：實驗案例和習題解答[M].北京：機械工業出版社，2011.
[2]魏曉寧. 物聯網實驗教學初探[J]. 計算機時代， 2011（10）：49-53.
[3]劉云浩. 物聯網導論[M].北京：科學出版社， 2010.
[4]吳功宜. 物聯網工程導論[M].北京：機械工業出版社，2012.
[5]徐勇軍. 物聯網實驗教程[M].北京：機械工業出版社，2011.
關鍵詞：物聯網；高職；建設思路；課程體系
中圖分類號：TP393 文獻標識碼：A 文章編號：1009-3044（2012）35-8464-02
2009年8月7日，國務院總理來到中科院無錫高新傳感網工程技術研發中心考察并發表重要講話后，“物聯網”這一概念在中國迅速走紅。各地相繼成立了各種與物聯網有關的組織，目前在中國，物聯網已經被提升到國家戰略。
物聯網是通過RFID、無線傳感器、GPS等信息傳感設備，按照約定的協議，把任何物品與互聯網連接起來，進行通訊和信息交換，以實現智能化識別、監控、定位、管理的一種網絡。簡單地說，物聯網是指把世界上所有的物體都聯接到互聯網上，形成“物聯網”。
1 物聯網技術
目前，物聯網公認為有三個層次，最底層是感知層，這里的感知主要就是指系統信息的采集，包括把物品通過射頻識別（RFID）、一維、二維條碼、傳感器、紅外感應器、GPS等信息傳感裝置自動采集到與物品相關的信息；第二層是網絡層，它是物聯網的網絡傳輸平臺，建立在現有的移動通訊網、互聯網和其他專網的基礎上，將從底層獲取的數據傳輸出去；最上面則是應用層，將所獲得的數據進行分析、處理，完成物聯網的“收集―傳輸―處理”三個步驟。
2 專業方向與課程體系
從技術上來分析，物聯網所涉及的核心技術有傳感器技術、RFID技術、無線網絡技術、云計算技術等， 這些技術覆蓋面廣，從專業建設的角度來說不可能全部涉及，要有專業的定位。從物聯網的主要應用來看物聯網專業至少可以有以下幾個方向：
2.1物聯網工程方向
1）培養目標：面向物聯網產業，服務區域與地方經濟發展，培養具有扎實的專業理論基礎知識、較強的實踐能力、良好的團隊協作能力，具有可持續發展能力與創新精神，掌握物聯網基本知識和基本原理，具備物聯網組建、管理、維護、應用，物聯網設備營銷與技術支持等能力的高素質技能型人才。
2）專業核心能力：物聯網組網方案擬定及物聯網組建能力；物聯網工程施工組織及實施能力；網絡設備配置與調試能力；物聯網管理與維護及保障網絡系統安全運行的能力；網絡系統運行維護（監控、故障排除、網絡系統優化和升級）能力；物聯網應用能力；物聯網應用系統管理與維護能力；物聯網設備營銷與技術支持能力。
3）主干課程：物聯網技術導論、網頁設計與制作、電子技術、數據庫設計、嵌入式技術、編程與應用、綜合布線、C#程序設計等
4）核心課程：傳感器與無線傳感器網絡技術、RFID技術、短距離無線數據通信、網絡設備配置調試與管理、物聯網規劃與組建等。
2.2 智能建筑方向
1）培養目標：面向智能建筑樓宇智能化產業，服務地方經濟發展，培養具有智能建筑樓宇智能化必備的專業理論知識，良好的團隊協作和創新精神，較強實踐操作技能，掌握樓宇智能化產品營銷運作、樓宇智能化設備的生產與維修、樓宇智能工程的設計與施工等方面技術，具備樓宇智能工程行業生產、服務、技術、管理等職業能力的高素質技能型人才。
2）專業核心能力：智能建筑及小區物業設備管理能力；智能建筑行業電氣方面的安裝、施工、管理和監理能力；建筑智能產品的生產、銷售及售后服務能力；建筑智能系統的調試、維護維修、設備更新能力；建筑智能化系統相關產品研制開發的能力等。
3）主干課程：電子電路技術、樓宇自動化技術、AutoCAD工程制圖、現代空調制冷與測控技術、建筑樓宇節能過程控制技術、PLC編程技術、綜合安防監控技術等。
4）核心課程：物聯網技術導論、RFID技術與高頻技術、傳感器與無線傳感器網絡技術、智能樓宇組態軟件設計與應用、網絡設備配置調試與管理、云語言信息技術、網絡通信技術等
2.3車聯網方向
1）培養目標：面向汽車行業，培養具有扎實的專業理論基礎知識、較強的實踐能力、良好的團隊協作能力，具有可持續發展能力與創新精神，掌握車聯網基本知識和基本原理，具備車聯網組建、管理、維護、應用，車聯網設備營銷與技術支持等能力的高素質技能型人才。
2）專業核心能力：車聯網系統管理能力；衛星定位系統應用能力；信號收集與利用能力，車聯網系統配置能力；車聯網系統監管處理能力；網絡設備配置與調試能力。
3）主干課程：網絡通信技術、車載技術、交通導航與信息服務、藍牙技術、智能軌道交通管理、無線網絡技術、微波技術等。
4）核心課程：M2M技術應用、RFID技術與高頻技術、傳感器與無線傳感器網絡技術、GPS定位技術/北斗定位技術、網絡設備配置調試與管理、云語言信息技術、短距離無線通信技術、3G移動通信技術等。
2.4智能農業方向
1）培養目標：面向農業生產單位培養具有扎實的智能農業管理專業理論基礎知識、較強的實踐能力、良好的團隊協作能力，具有創新能力和奉獻精神，掌握智能農業管理基本知識和基本原理，具備農業生產經營管理、農業信息獲取及處理、農業專家系統、農業系統模擬、農業決策支持系統、農業物聯網網絡技術等能力的高素質技能型人才。
2）專業核心能力：信息存儲和處理能力、通訊系統應用能力、WSN網絡應用能力、地理信息系統GIS應用能力、全球定位系統GPS應用能力，遙感技術應用能力等。
3）主干課程：精準農業管理、地理地質信息應用技術、生態環境監測與治理、設施農業智能化管理、精細化農業管理、種子儲藏加工與種子管理、WSN現代農業應用、灌溉技術等。
4）核心課程：物聯網技術導論、RFID技術與高頻技術、傳感器與無線傳感器網絡技術、無線網絡技術、網絡設備配置調試與管理、短距離無線通信技術、3G移動通信技術等。
3 總結
物聯網專業的方向與課程體系的建設要依靠區域的物聯網產業，這樣才能為專業發展提供行業背景支撐，區域經濟發展建設，同樣也需要大量物聯網人才支持。一個專業的建設與發展，需要很多硬件或軟件的條件，只有因地制宜，與時俱進，制定出合理的專業方向和課程體系才能培養出更多的物聯網高素質技能型人才。
參考文獻：
【關鍵詞】RFID 物聯網技術 教學檔案 管理
【中圖分類號】G64 【文獻標識碼】A 【文章編號】2095-3089（2013）06-0237-01
學院教學檔案是一個學院在教學管理、教學實踐和教學研究等活動中形成的、對學院當前與長遠發展具有指導意義的文件材料。教學檔案的存儲、整理、保存和利用是教學管理工作的重要組成部分，是影響學院評估效果的一個重要因素。但是，由于教學檔案的種類繁多，而且需要維護的檔案數量也非常龐大，經過長期的積累，必然給檔案的管理、維護、查閱等帶來極大的挑戰，通過基于RFID的物聯網技術，為每種檔案設置不同標簽，將極大的減輕管理人員的工作強度并提高工作效率。
1.教學檔案管理主要內容及目前現狀及面臨的問題
1.1 教學檔案管理主要內容
作為教學過程的主要記錄載體，學院教學檔案需要很多的書面材料，主要包括：（一）教學類檔案：課程教學大綱、授課計劃表、課程試題庫、試卷審批表A、B卷及標準答案、學生成績一覽表、考場記錄表、試卷分析表、記分冊、網絡課程、多媒體課件、雙語教學課程建設相關材料、典型教案、重要備課記錄；（二）畢業設計類檔案：畢業設計課題及成績匯總表、畢業設計相關管理規定、畢業設計（論文）報告、畢業設計工作安排及檢查材料、教師指導畢業設計的經驗體會等典型材料；（三）實驗實踐類檔案：學生社會實踐工作計劃、總結、表彰材料、實習教學相關的規章制度、校內外教學實踐、實習基地建設和運轉情況材料、實習報告、考核表、實結、實習教學的典型材料、實習學生、指導教師名單及分組表、實習計劃或方案；（四）其他類型的檔案：本科專業學士學位申請材料、課程建設規劃、課程組建設和活動情況、教學內容、方法和手段改革以及考試內容、方法和手段改革相關材料、其他教學建設的典型材料。
隨著學院的發展，教學檔案的數量日漸增多，種類也日趨多樣化，同時檔案管理人員少，任務繁重，傳統的教學檔案管理方法已很難適應現代的教學檔案管理要求。所面臨的主要問題有：
一、教學檔案材料種類繁多，材料的收集易出錯，容易丟失材料；
二、教學檔案存放雜亂無序；
三、教學檔案查閱非常繁瑣費時，當學校檢查或者評估時，檔案材料的查閱非常困難，需要花費較長的時間和精力；
四、教學檔案的安全管理，例如，未經允許，不準隨意查詢教學資料或者記錄誰在何時查閱什么資料。
因此，教學檔案管理技術手段急需升級改造，利用RFID物聯網技術實現教學檔案管理的自動化與智能化，從而提高工作效率，加強管理流程。
2.RFID技術及在檔案管理中的應用
2.1RFID技術
RFID（Radio Frequency Identification）技術利用射頻信號通過空間耦合實現無接觸信息傳遞并通過所傳遞的信息達到自動識別的目的[1]。通常一個RFID系統由閱讀器、天線和標簽三部分組成。應用中，通過讀寫器將物品的相關信息例如名稱、所有人等屬性信息寫入RFID標簽，然后將該標簽貼在待識別物體表面。讀寫器可無接觸地讀取并識別電子標簽中所保存的數據，并將該數據傳遞到智能終端，從而實現對物體識別信息的遠距離、無接觸式采集、無線傳輸和處理等功能，并且同時能識別多個RFID標簽[2][3]。 RFID技術應用于教學檔案管理可以促進檔案管理的自動化、智能化，具有很多優點，比如：遠距離快速掃描、安全性高[4][5][6]。
2.2RFID物聯網教學檔案管理系統
基于RFID物聯網技術的教學檔案管理系統，主要有如下幾大模塊和功能：
（1）RFID 教學檔案管理信息系統，該系統將RFID閱讀器所讀取的數據 進行保存和處理。檔案管理人員通過該系統可實時查看檔案的實際情況。
（2）教學檔案的RFID標簽。通過RFID標簽制作設備，將檔案的信息例如，教學檔案的教師姓名，課程名稱，班級等信息寫入到該標簽，并將其貼在教學檔案袋之上。
（3）教學檔案的儲存柜實時監控。該柜安裝有多個RFID閱讀器和通信模塊，能實時監控檔案的存放位置的情況。儲藏柜每個存放位置都有一個RFID閱讀器，當存入檔案材料時，由該閱讀器讀取標簽信息并將該信息及存放位置信息通過通信模塊傳輸給管理信息系統保存。當取出檔案材料時，信息管理系統記錄取出材料的信息及借閱人的相關信息。
3.RFID物聯網技術在教學檔案管理中的應用
新技術的應用必然導致工作流程的規范化，以前課程的教學材料只需要任課考試將所有材料整理好之后，放入到檔案袋中，查閱時，相關人員可隨意從中抽取瀏覽；還有些教學材料的收集時間跨度非常長，有些教師長時間不交材料，造成管理的不方便。這些問題都可通過在引入RFID物聯網技術后進行規范化操作。
3.1 教學檔案入庫管理
每一個學期，新的教學檔案入庫前，要對該檔案進行標識例如檔案制作人，檔案名稱等，將這些信息由相關責任人通過終端管理器寫入RFID標簽。
3.2 教學檔案查閱管理
教學檔案在入庫管理時，由儲存柜上的閱讀器將放置的位置信息與標簽信息一起寫入到系統中，用戶在查閱時，可先在系統根據關鍵詞，例如課程名稱，任課教師等信息查閱具置，因而可快速地發現文件。
3.3教學檔案的統計管理
通過該技術，管理人員可以很方便的統計各種材料的情況，不需要手工統計。系統也可由管理人員對相關材料設置時間要求，若在規定時間未提交材料，則系統通過郵件向相關教師進行提醒。
4.總結
通過RFID物聯網技術在教學檔案管理中的應用，不僅提高了工作效率，而且對教學管理工作的流程進一步規范化，標準化提供了基礎，為教學工作提供更好的支持和幫助，使之成為學院工作的重要支撐。
參考文獻：
[1]吳功宜，吳英. 物聯網工程導論[M]. 北京： 機械工業出版社，2012.
[2]劉云浩. 物聯網導論[M]. 北京： 科學出版社，2011.
[3]游站清，李蘇劍，張益強等.無線射頻識別技術理論與應用[M].北京：電子工業出版社，2005.21-52.
[4]嚴林.電子檔案管理―計算機技術在檔案管理中的應用[J].機電兵船檔案，2010，3：81-82.
【關鍵字】物聯網;移動通信;4G
2009年，在無錫，溫總理提出了“感知中國”示范中心的建立，標志著我國物聯網產業的啟動。物聯網是我們國家重點發展的戰略技術，如果在物聯網方面落后了，我們在下個世紀，在未來的100年，就會全面落后。物聯網的發展，受制于通信技術。目前三大運營商，都已經進入4G階段，技術不斷成熟，通信功能日益強大，業務不斷的擴展，4G通信技術在物聯網中的應用，廣受關注。4G通信技術，已經為物聯網的發展，提供了強大的技術支撐。
一、物聯網基本概念
物聯網是新一代信息技術的重要組成部分，也是“信息化”時代的重要發展階段。其英文名稱是：“Internetofthings（IoT）”。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，也就是物物相息。物聯網通過智能感知、識別技術與普適計算等通信感知技術，廣泛應用于網絡的融合中，也因此被稱為繼計算機、互聯網之后世界信息產業發展的第三次浪潮。物聯網是互聯網的應用拓展，與其說物聯網是網絡，不如說物聯網是業務和應用。因此，應用創新是物聯網發展的核心，以用戶體驗為核心的創新2.0是物聯網發展的靈魂。物聯網作為一個新經濟增長點的戰略新興產業，具有良好的市場效益，《2014-2018年中國物聯網行業應用領域市場需求與投資預測分析報告》數據表明，2010年物聯網在安防、交通、電力和物流領域的市場規模分別為600億元、300億元、280億元和150億元。2011年中國物聯網產業市場規模達到2600多億元。2014、2015年的Gartner技術成熟曲線中，物聯網技術都實現了登頂，而2016年曲線中又出現了物聯網平臺技術。伴隨著NB-IOT以及LTE-V在3GPP協議凍結，5G網絡面向的3個場景中有2個均為物聯網應用，物聯網行業終于迎來通信運營商的加入，首次大規模商用在即。NB-IoT是第一個面向物聯網的運營商級別通信協議。三大運營商都在2017年大規模商用NB-IoT，LoRa、SigFox、Ingenu、NWave等一系列技術均不同程度的活躍起來。NB-IoT將在低耗能、低信息量、巨量化傳感器網絡中應用，領域包括：①以水電氣的智能抄表業務為代表的智能家居業務;②以郵筒、垃圾箱、路燈、下水道、停車位管理為代表的智慧城市業務;③以快遞、寵物、畜牧業、兒童老人跟蹤為代表的智能追蹤業務;④以可穿戴健康設備為代表的智能醫療業務;⑤其他工業領域小規模、長時間數據收集案例或周期性控制應用。
二、4G通信技術在物聯網中的應用
第四代移動電話行動通信標準，指的是第四代移動通信技術，外語縮寫：4G。該技術包括TD-LTE和FDD-LTE兩種制式（嚴格意義上來講，LTE只是3.9G，盡管被宣傳為4G無線標準，但它其實并未被3GPP認可為國際電信聯盟所描述的下一代無線通訊標準IMT-Advanced，因此在嚴格意義上其還未達到4G的標準。只有升級版的LTEAdvanced才滿足國際電信聯盟對4G的要求）。4G是集3G與WLAN于一體，并能夠快速傳輸數據、高質量、音頻、視頻和圖像等。4G能夠以100Mbps以上的速度下載，比目前的家用寬帶ADSL（4兆）快25倍，并能夠滿足幾乎所有用戶對于無線服務的要求。此外，4G可以在DSL和有線電視調制解調器沒有覆蓋的地方部署，然后再擴展到整個地區。很明顯，4G有著不可比擬的優越性。2017年全球運營商迎拐點，相對樂觀但有不確定因素。我們認為總體上通信行業2017年應該會好于2016年，主要有政策推動：運營商混改列入第一批試點名單，引入互聯網巨頭或直接流量經營、數據經營轉型，全面形成“云管端”閉環，行業形態有望重塑；以及技術周期推動：5G標準制定關鍵階段，下半年海外運營商同步實現商用。全球市場運營商資本開支迎來拐點之年，增速觸底。我們預期2017年全年全球通信設備市場仍將有3%的小幅下降，但在下半年資本開支有望觸底反彈，4.5G網絡擴容，5G及物聯網的投資開始加大；國內廠商份額提升，全球市場占據半壁江山(無線通信市場，華為市場份額第一，達到35%;中興穩健上升，從2010年市場份額6%提高至12%，表現搶眼。
參考文獻
[1]瞿中,熊安萍,蔣溢.計算機科學導論(第3版).北京:清華大學出版社,2010年3月
[2]PeterNorton著;楊繼萍,錢偉等譯.計算機導論(第6版).北京:清華大學出版社,2009年1月
[3]郭衛斌,楊建國.計算機導論.上海:華東理工大學出版社,2012年8月
[4]吳功宜,吳英.物聯網工程導論.北京:高等教育出版社,2012年7月
[5]劉云浩.物聯網導論.北京:科學出版社,2011年3月
關鍵詞: 物聯網；IPv6；ZigBee；無線網絡
中圖分類號：TP393
0 引 言
物聯網(Internet of Things，IoT)，顧名思義就是指“物物相連的互聯網”,就是在物理世界的實體中部署具有一定感知能力、計算能力和執行能力的嵌入式芯片和軟件，使之成為“智能物體”，進而通過網絡設施實現信息傳輸、協同和處理，從而實現物與物、物與人之間的通信 。
2009年8月7日，總理在無錫考察時提出要盡快建立中國的傳感信息中心(也稱為“感知中國”中心)，標志著我國發展物聯網的信心與決心。事實上，物聯網的概念是在1999年提出的。根據2005年國際電信聯盟(ITU)的定義，物聯網主要解決物到物(Thing to Thing, T2T)、人到物(Human to Thing, H2T)、人到人(Human to Human, H2H)之間的互聯。這一高度交叉的新興前沿領域在國際上備受關注，現在，物聯網已成為我國經濟領域的熱詞，也將成為我國經濟發展的新型發動機。
1 計算機網絡技術在物聯網時展中的作用
物聯網可廣泛應用于社會生產和人們生活的各行各業，從而大大提升整個社會的信息化水平，并在提高效率的同時，實現節能減排。物聯網的魅力來源于三大關鍵特征：第一，全面感知，即利用RFID、二維碼、傳感器等隨時隨地獲取物體的信息；第二，可靠傳遞，即通過各種電信網絡與互聯網的融合，將物體的信息實時準確地傳遞出去；第三，智能處理，即利用云計算、模糊識別等各種智能計算技術，對海量的數據和信息進行分析和處理，對物體實施智能化的控制。在業界，物聯網大致公認為有三個層次，其中底層是用來感知數據的感知層，中間是數據傳輸的網絡層，最上面則是內容信息的應用層。圖1所示是物聯網體系的基本架構。
物聯網技術是在互聯網技術基礎上延伸和擴展的一種網絡技術，其核心和基礎仍然是互聯網技術，其用戶端延伸和擴展到了任何物品和物品之間進行信息交換和通訊。物聯網的網絡層將建立在現有的移動通訊網和互聯網基礎上。物聯網通過各種接入設備與移動通訊網和互聯網相連，網絡層也包括了信息存儲查詢、網絡管理等功能。網絡層中的感知數據管理與處理技術是實現以數據為中心的物聯網的核心技術。現在，越來越多的高校都開設了計算機網絡技術的相關課程，包括無線傳感網絡概論、TCP/IP網絡與協議等目前物聯網方向專業的主要課程。就不同的行業和應用背景，眾多高校同仁在如何改進計算機網絡技術教學內容方面，提出了諸多有益的理念。隨著信息技術的發展，計算機網絡技術教學過程中的諸多環節，仍然需要進一步的探索和改進。
2 計算機網絡技術課程的改革
2.1 加入IPv6內容
盡管物聯網的互聯對象數不勝數，但卻主要分為兩類：一類是體積小、能量低、存儲容量小、運算能力弱的智能小物體，如傳感器節點；另一類是沒有上述約束的智能終端，如無線POS機、智能家電、視頻監控等。這兩類互聯對象，從終端側向通信網絡提出了特定的需求，而支持巨大的地址空間、網絡可擴展、傳遞可靠等顯然是其共性需求。通信網絡不僅要能提供足夠多的地址空間來滿足互聯對象對地址的需求，而且網絡容量足夠大，能滿足大量智能終端、智能小物體之間的通信需求。值得注意的是，智能小物體在尺寸與復雜度等方面的限制決定了其能量、存儲、計算速度與帶寬也是受限的，因而需要通信網絡能夠提供輕量級的通信協議、可靠的低速率傳輸，同時網絡還要具備自組織能力。
基于以上原因，物聯網對IP地址產生了前所未有的大量需求。而構成現今互聯網技術基石的IPv4,在面臨地址資源枯竭等困境的背景下，顯然已無法為地球上存在的萬事萬物都分配一個IP地址，而這又恰恰是實現物聯網的關鍵。
所以，在現在的計算機網絡技術教學中適當引入IPv6的教學內容，有助于學生了解當前網絡的狀態和物聯網時代的要求。
2.2 加大無線網技術的內容
物聯網技術的應用主要以公眾無線網絡為載體，大多使用2G、3G網絡來實現遠程通信，同時也有部分應用采用固定光纖接入方式。固定光纖接入具有傳輸速率高、傳輸信息量大、可靠穩定、保密性好等特點，因此，應用時需要根據不同的應用場景選擇不同的接入方式。
常用的近距離無線通信技術有802.11b、802.15.4(ZigBee)、Bluetooth、UWB、RFID、IrDA等。其中，ZigBee是一種近距離、低復雜度、低功耗、低數據速率、低成本的雙向無線通信技術，完整的協議棧只有32 KB，可以嵌入到各種設備中，同時支持地理定位功能，因而成為構建近距離無線傳感網的主流技術。
鑒于上述情況，在課程內容中加入物聯網中的無線通信內容，讓學生學習各種無線RF通訊技術與標準，比如ZigBee、藍牙、Wi-Fi、GPRS、CDMA、3G、4G、5G等，使學生能夠適應未來物聯網時代的發展要求。
3 結 語
物聯網是繼計算機、互聯網與移動通信網之后的信息產業的一個新方向。作為培養中、高級應用人才的主力軍，高等學校要掌握時代的脈搏，要通過廣泛的社會調研來跟蹤物聯網發展的趨勢和前沿技術，以此占領人才培養的制高點，促進高等學校計算機專業的改革和發展，從而使所教知識都能轉化為社會生產力。
參 考 文 獻
[1] 馬建.物聯網技術概論[M].北京：機械工業出版社，2011.
[2] 王汝傳，孫力娟秀. 物聯網技術導論[M].北京：清華大學出版社，2011.
[3] Ayesta U, avrachenkov K. The effect of the initial window size and limited transmit algorithm on the transient behavior of TCP transfers[C]. Proc. of The 15th ITC Specialist Seminar on Internet Traffic Engineering and Traffic Management, Wutzburg, Germany, 2002, 7.
[4] Manish Jain, Ravi S. Prasad, Constantinos Dovrolis. The TCP Bandwidth-Delay Product revisited: network buffering cross traffic, and socket buffer auto-sizing[R]. Technical Report GIT-CERCS-03-02, College of Computling, Georgia Tech, 2003.
關鍵詞：物聯網；射頻識別；傳感器；無線網絡
中圖分類號：TP391.44；TN929.5
1 物聯網的概念
2005年11月，在突尼斯舉行的信息社會世界峰會（WSIS）上，國際電信聯盟（ITU）了《ITU互聯網報告2005：物聯網》，正式提出了“物聯網”的概念。2009年，美國總統奧巴馬將物聯網上升至美國國家戰略，由此引發了世界各國對物聯網的追捧。由于世界各國都在投入巨資深入研究探索物聯網技術，所以，時下的物聯網被普遍認為與當年的“信息高速公路”一樣，成為振興經濟、確立競爭優勢的關鍵。美國權威咨詢機構FORRESTER預測，到2020年，世界上物物互聯的業務，跟人與人通信的業務相比，將達到30比1，因此，“物聯網”被稱為是下一個萬億級的通信業務。所有的跡象都表明，世界已經開始進入物聯網時代。
物聯網是指通過射頻識別（RFID）、紅外感應器、全球定位系統、激光掃描器等信息傳感設備，按約定的協議，把任何物體與互聯網相連接，進行信息交換和通信，以實現對物體的智能化識別、定位、跟蹤、監控和管理的一種網絡。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；其用戶端延伸和擴展到了任何物體與物體之間，進行信息交換和通信。
2 物聯網的關鍵技術
2.1 射頻識別技術
射頻識別技術（Radio Frequency Identification，縮寫RFID），是20世紀80年展起來的一種自動識別技術，利用射頻信號及其空間耦合傳輸特性，實現對靜態或移動物體的自動識別。RFID系統主要由電子標簽、天線、讀寫器和主機組成。工作原理是由讀寫器通過發射天線發送特定頻率的射頻信號，當電子標簽進入有效工作區域時產生感應電流，從而獲得能量被激活，使得電子標簽將自身編碼信息通過內置天線發射出去；讀寫器的接收天線接收到從標簽發送來的調制信號，經天線的調制器（交變磁場或電磁場）實現無接觸信息傳遞并通過所傳遞的信息達到識別目的，對靜止或移動物體的自動識別。
射頻識別技術具有防水、耐高溫、使用壽命長、讀取距離遠、標簽數據加密、存儲數據容量大、存儲信息隨意修改、識別高速運動中的物體，識別多個標簽，在惡劣環境下工作等優點。
2.2 傳感器技術
傳感器是一種檢測裝置，能夠感受被測量信息，并能將檢測感受到的信息按一定規律變換成為電信號或其他所需形式的信息輸出，以滿足信息的傳輸、處理、存儲、顯示、記錄和控制等要求，它是實現自動檢測和自動控制的首要環節，是物聯網應用中的信息來源。
2.3 無線網絡技術
無線網絡技術豐富多樣，根據距離不同，可以組成無線個域網、無線局域網、無線城域網和無線廣域網。其中近距離的無線技術是物聯網最為活躍的部分，因為物聯網被稱作是互聯網的最后一公里，也稱為末梢網絡。根據應用的不同，其通信距離可能是幾厘米到幾百米之間，目前常用的技術主要有藍牙、ZigBee、Z-wave、RFID、NFC、UWB、WI-FI等。
藍牙（Bluetooth）是一種低成本、低功率、近距離無線連接技術標準，是實現數據與話音無線傳輸的開放性規范。藍牙技術使用的工作頻率為2.4G-2.5G之間，屬于免費的ISM頻段。藍牙技術可以實現語音、視頻和數據的傳輸，其最高的通信速率為1Mb/s，采用時分方式的全雙工通信，通信距離為10m左右（如果配置功率放大器可以使通信距離達到100m）。
ZigBee技術是一種新興的短距離無線通信技術，主要面向低速率無線個人區域網，典型特征是近距離、低功耗、低成本、低傳輸速率，主要適用于工業監控、遠程控制、傳感器網絡、家庭監控、安全系統和玩具等領域，目的是為了滿足小型廉價設備的無線聯網和控制。Zigbee技術采用三種頻段：2.4GHz、868MHz和915MHz。2.4GHz頻段是全球通用頻段，868MHz和915MHz則是用于美國和歐洲的ISM頻段，這兩個頻段的引入避免了2.4GHz附近各種無線通信設備的相互干擾。
“UWB”（ultra wideband）是超寬帶無線技術的縮寫。UWB技術是一種使用1GHz以上帶寬的無線通信技術。雖然是無線通信，但其通信速度可以達到幾百Mbit/秒以上。
Wi-Fi（WirelessFidelity，無線高保真）屬于無線局域網的一種，通常是指符合IEEE802.11b標準的網絡產品，Wi-Fi可以將個人電腦、手持設備等終端以無線方式互相連接。
3 物聯網的應用
物聯網應用領域范圍幾乎覆蓋了各行各業。目前，我國物聯網應用已開展了一系列的試點和示范。為了推動物聯網的健康發展，2012年國家工業和信息化部的《物聯網產業十二五發展規劃》確定了智能工業、智能農業、智能物流、智能交通、智能電網、智能環保、智能安防、智能醫療、智能家居9大重點示范應用領域。
智能工業是運用物聯網技術，將勞動力從繁瑣和機械的操作中解放出來，大幅提高工業制造效率，改善產品質量，降低產品成本和資源消耗。
智能農業是運用物聯網技術，在微觀尺度上直接與農業生產活動、生產管理相結合，創造新型的農業生產方式。
智能物流是指貨物從供應者向需求者的智能移動過程，包括智能運輸、智能倉儲以及智能信息的獲取、加工和處理等多項基本活動。
智能交通系統是將物聯網技術進行有效地集成，實現高效、便捷、安全、環保、舒適、實時、準確的綜合交通運輸管理系統。
智能電網是電網的智能化，實現電網的可靠、安全、經濟、高效、安全的目標，為新能源接入、電網防災減災、提高輸電能力、激勵用戶參與電網調峰、提高資產管理效益等方面產生重要影響。
智能環保是運用物聯網技術，構建全方位、多層次、全覆蓋的生態環境監測網絡，推動環境信息資源高效、精準的傳遞，促進污染減排與環境風險防范。
4 結束語
物聯網以無線和移動技術為主要特征，通過智能感知、識別技術、云計算、泛在網絡的有機融合，成為了第三次信息技術革命。目前物聯網的發展仍處于起步階段，許多關鍵技術有待突破，大規模的物聯網的普遍應用還沒有到來。我們必須抓住歷史機遇，突破關鍵技術和核心技術，形成自主產權的成果和可持續競爭力，用心做大事，用力做小事，將感知中國、智慧地球都變為現實。
參考文獻：
[1]溫濤.物聯網應用技術導論[M].大連：東軟電子出版社，2013.
論文關鍵詞：物聯網,融合
近年來，通信行業迅速發展，技術日新月異，3G這個名詞已經為大家所熟悉，3G網絡已經成為人們日常通訊娛樂的主要手段之一。物聯網是互聯網發展到一定階段后人們將目光聚焦到物體網絡互聯而出現的一個新的概念，逐漸為人們所理解和關注。3G和物聯網都是通訊、網絡技術發展過程中新生事物，各不相同，又相互關聯，在生產生活中發揮著積極的作用。
3G技術簡述
第三代移動通信技術（3rd-generation，3G）是相對于第一代模擬手機（1G）和第二代數字手機（2G）而言的，是無線通信和多媒體通信緊密結合的支持高速數據傳輸的蜂窩移動通信技術。1G只能用于語音通話，目前已經被淘汰，2G增加數據傳輸的功能，3G較之以前的技術，主要區別在于無線空中速率大幅度提高，隨之而來的一些2G手機上不能實現的應用都可以在3G手機上實現，主要表現在視頻通信、高速上傳/下載、流媒體傳輸等方面。現在3G的應用非常普遍，手機無線上網隨時隨地，收發郵件、查詢信息、微博微信、在線視頻等等，都已經為人們所熟悉，除此之外，3G利用衛星輔助定位技術，能夠實現高精度的定位，定位精度可以達到5m到50m，有利于開展城市導航等精度相對要求高的定位業務。
物聯網簡述
物聯網從字面上理解就是物體的網絡互聯，它通過一定的信息技術手段將物體與互聯網連接起來，進行信息交換和通信，實現物體的識別、定位、跟蹤和監控，實現人與物或者物與物的對話，使得所連接的物品都能實現智能化管理。它是互聯網技術的延伸和擴展，通過無線傳感、射頻識別、紅外感應、全球定位系統等對物體進行識別、定位和跟蹤，再通過互聯網連接起來。
物聯網的應用非常廣泛，交通運輸、環境保護、公共安全、食品衛生、軍事情報、工業監測等等。一個簡單的例子可以幫我們更清楚的了解物聯網：一個物流公司應用了物聯網系統進行管理，物品搬運擺放時會自動提醒你是否要輕拿輕放，是否需要隔離處理，貨車裝載會自動提示超重和發車時間，運輸過程可以跟蹤監控等等。
3G與物聯網融合
3G網絡和物聯網給人們的生活帶來了巨大的變化，兩網融合將是錦上添花，不僅可以是3G的內容更加的豐富，同時，也可以促進物聯網技術的發展，二者互相促進，使得人類的生活更加的智慧和智能。
1、智能支付
在人們已經習慣了卡類支付、網絡支付之后，手機支付受到了新的追捧，通過移動終端對所有消費進行支付，既方便又快捷，可以隨時隨地，輕松消費。物聯網技術的加入使得這種消費支付方式成為現實。目前大家所熟悉的手機刷公交卡就是將RFID芯片與手機SIM卡合二為一，用戶不僅可以打電話，還可以用其進行一些公共事物的消費，除了公交刷卡之外，也可以用于醫院看病、超市購物、公園門票等，而且還可以用于身份鑒別、門禁管理等，真正實現一機在手，諸事不愁。其實現成本低，應用范圍廣，是一種低成本、高效率的新型移動電子商務服務。
2、智能應急
生活中難免會遇到各種各樣的突發事件，火警和急救是社會應急的兩大方式，急救信號一旦發出，就是和時間賽跑。所以，應急技術直接關系到人們生命和財產的安全。將應急車輛安裝物聯網系統，并且和3G定位系統進行融合，可以通過3G通信網絡進行實時的視頻傳輸，和3G衛星定位系統相結合，通過高速傳輸技術實時獲取應急道路擁堵情況的信息，選擇最佳最快的通行道路，贏取更多的應急時間。3G物聯網物聯網傳感器還可以將病人體征數據和火險等級等現場情況及時傳輸到控制中心，方便控制中心進行綜合判斷和指導，提高遠程施救的能力。
3、智慧交通
城市的道路越修越寬，車輛越來越多，特別是大城市，高峰期開車出行已經成為一件可怕的事情。由于交通的擁堵，選擇公共交通工具出行的人越來越多，城市公交又重新受到眾多上班族的青睞，3G和物聯網聯合打造的智慧交通能讓人們的出行更加的順暢和愉悅。公交站牌不在只是一個路標，車輛的位置信息將會動態呈現，某路公共汽車距離某站點最近的在哪，預計幾分鐘后到達將非常清楚，等候的乘客將不再焦慮。車輛管理和調度人員將能實時了解車輛的位置和運行情況，車內乘客的多少，是否需要增派車輛等等。同時，這些信息也可以通過3G手機網絡準確獲取，乘客可以踩著點坐車，讓公交車變成帶司機的私家車。
4、智慧管家
家是每個人心中的港灣，家的安全永遠是人們心中所系，尤其是城市上班族，白天經常家里沒人，防火防盜就更加的重要。3G和物聯網的結合，共同打造安全網絡，感應器可以將感應到的危險信號通過3G網絡直接反映到手機上，主人可以通過手機直接控制家里的天然氣閥門或預設安全措施，如有人為破壞，也可以通過視頻掌握現場情況，及時撥打求救電話，就像家里有個管家長期看管一樣，可以放心出行。
小結
3G和物聯網融合是兩網發展的必然趨勢，融合的方式也不僅限于本文所例舉出的幾種形式將會是多種多樣的，目前，這些應用都是剛剛起步，隨著網絡智能化終端的發展和普及，這些智能化的應用也將逐漸走近每一位普通民眾，使得人們的生活真正實現智能和智慧。
參考文獻
1 趙海闊,趙宇杰,石 蕊。3G技術綜述,甘肅高師學報,2010, 5.
關鍵詞： 物聯網；智能校園；建設
中圖分類號：TP6 文獻標識碼：A 文章編號：1671-7597（2013）0110110-01
1 構建平安節能數字校園，滿足我校信息化深入應用的需求
我校在2012年投資1800萬元完成了國內外一流的，功能完善、技術先進的多系統多業務融合的全數字校園網建設。該數字校園網通過光纖、六類雙絞線、無線實現十萬兆為骨干、萬兆到樓、千兆到桌面的信息接入，可實現對校園區域的全面覆蓋。已經實現計算機網絡、IP視頻安全監控、教學巡查、校園一卡通、班班通、網絡接入、IP語音與視頻、信息、多媒體錄播系統等多系統業務的一體化。該數字校園不但可以滿足我校辦公、管理以及教學的數字化需要，還利用200M出口帶寬和數字教學資源平臺為我市職業教育區域數字資源中心提供服務。
1.1 物聯網技術的不斷發展，使得基于物聯網技術的數字校園建設從軟硬件上成為可能
物聯網（Internet of Things，簡稱IOT）又稱為傳感網，是互聯網從人向物的延伸，是指在真實物理世界中部署具有一定感知能力和信息處理能力的嵌入式芯片和軟件系統，通過網絡設施實現信息傳輸和實時處理。從而實現物與物、物與人之間的通信。從技術的角度來看，物聯網是在計算機網絡基礎上利用射頻識別（RFID）、傳感器技術、無線數據通信等技術，將射頻識別設備、紅外感應器、全球定位系統、激光掃描器等信息傳感設施按約定的協議把任何物品與互聯網連接起來進行信息交換和數據通信，以實現智能化識別、定位、跟蹤、監測和管理的新一代網絡技術。同傳統數字校園平臺相比，在物聯網技術中，最關鍵的技術是傳感器技術和云計算機技術。隨著云計算技術和傳感器技術的快速發展，促使了物聯網時代的到來。
1.2 基于物聯網技術下的數字校園硬件平臺基礎建設工程
現有數字校園網基礎上，根據物聯網建設要求，通過技術改造和升級，增加信息點數量和物聯無線網覆蓋范圍，滿足智慧校園網絡基礎要求；在原有校園一卡通數據庫基礎上，對資產設備和校內資源進行統一編碼和數據結構定制，構建全校統一的規范化的校園信息庫和數據中心；建設傳感器網絡，實現重點區域和關鍵區域的傳感器部署和設計；升級目前數據中心服務器和存儲設備，購買配套平臺軟件，滿足智慧校園數據處理和存儲需求。
智能管理數字校園---通過完善現有校園一卡通系統以及數字校園平臺，在此基礎上，增加2.4G ID 網絡，結合傳感器技術，實現師生員工信息電子地圖系統，及時掌握師生動態位置和狀態信息。同時，嘗試在學校管理中采用基于物聯網技術的學生綜合管理信息系統。滿足學校特色活動以及日常管理和家校互動的需求，實現學生管理的特色化。
平安數字校園--升級數字視頻安全監控系統，在原數字校園全IP數字視頻監控系統的基礎上，通過基于物聯網技術的升級改造，升級為數字校園安全與環境監控中心，實現平安數字校園。
節能數字校園---建立基于物聯網的數字校園資源監控與管理中心，通過對校園內水、電等資源的集中控制，掌握實時能源耗費信息，并能提供資源使用付費控制，完成對教室、實驗室等資源的實時使用狀態管理和資源分配，對車輛、固定資產的管理，以及對主要建筑物實現智能電表網絡化管理和水資源網絡管理，改造建設燈光網絡管理系統，實現校園的節能與環保。
2 基于物聯網技術下的數字校園平臺基礎建設工程
在現有全覆蓋數字校園綜合布線基礎上，根據物聯網建設的需求，建設基于zigbee無線自組網的無線網絡，覆蓋所有傳感器節點和主要建筑和設施。
Zigbee是一種基于IEEE 802.15.4標準的便宜的、低功耗近距離無線組網協議。根據這個協議規定的技術是一種短距離、低功耗的無線通信技術。其特點是近距離、低復雜度、自組織、低功耗、低數據速率、低成本。主要適合用于自動控制和遠程控制領域，可以嵌入各種設備。由于ZIGBEE的優越特性，基于ZIGBEE技術的無線組網是一種比較合適的下行信道的實現手段。特別適合應用于一些布線困難舊樓改造的能耗管理系統中。而若將其與成熟的工業以太網和GPRS/CDMA上行信道結合，與后臺管理主站組成集抄和監控系統，則可以為遠程管理提供一個有效的解決方案。
物聯網硬件區別于傳統數字網絡的特點之一就是大量傳感器的應用，物聯網下的傳感器是一種能感知預定的被測指標并按照一定的規律轉換成可用信號的器件和裝置，通常由敏感元件和轉換元件組成，是物聯網中采集信息和實現對現實世界感知的重要設備。傳感器的種類很多，如速度傳感器、入侵傳感器、溫度濕度傳感器、位置傳感器、能耗傳感器等，也可以包含以師生用戶的電子標簽卡或者手機一卡通卡為EPC碼存儲設備的RDID傳感器。下圖顯示了傳感器數據采集示意圖。
傳感器數據采集示意圖
3 建設基于物聯網技術的數字校園各應用系統
1）構建校園電子地圖系統，實現智能管理數字校園。實現與目前數字校園各模塊的匯集，實現智能管理數字校園。此部分是在原有數字校園模塊，特別是數字校園平臺和監控系統的基礎上，按照物聯網要求，實現師生員工信息電子地圖系統，來及時掌握師生動態位置和狀態信息。實現學生或員工的考勤和狀態信息管理的智能化。通過開發基于Web的校園電子地圖系統也即地理信息系統，利用GIS技術、信息技術以動態網頁技術搭建的基于B/S模型的校園地理信息服務網站。可以直觀地反映校園信息，有效提高校園信息交互檢索的效率，使校園的師生迅速的熟悉校園的環境，并且利用地圖的形式，將校園信息展現的方式從傳統的純文字模式解脫出來，實現地圖與文字、圖片等展現模式相結合。
2）升級數字視頻安全監控系統，在原有安全監控單一功能的基礎上，通過物聯網傳感器技術，升級為校園安全與環境監控中心，實現平安數字校園。
通過開發基于物聯網的“數字校園安防集成系統”，通過軟件圖形化的管理形式方便相關人員進行日常管理、檢查工作；通過巡更及上報分析系統，確保校園安保制度的貫徹執行。數字校園安防集成系統主要包括視頻監控、紅外射頻防盜報警、門禁系統、巡更系統、緊急求助、呼叫系統、對講系統等相對獨立子系統，根據安防應用需要，快速、方便地在安防監控中心把各系統的數據資源、控制資源等信息，通過集成聯動平臺的方式組合起來，最大限度地利用整體資源，達到優勢組合的目的，幫助學校及上級主管部門實現監督管理、監控互動、及時排除校園安防中的漏洞，最大限度保護學校師生的財產、生命安全。
3）建立基于物聯網的校園資源監控與管理中心，實現節能數字校園。采用物聯網技術，通過對全校各部分的水、電等資源的參數進行檢測，實施集中控制，掌握實時能源耗費信息，并能提供資源使用付費控制，完成對教室、實驗室等資源的實時使用狀態管理和資源分配，對車輛、固定資產的管理，以及對學生公寓實現智能電表網絡化管理和水資源網絡管理，改造建設燈光系統，實現校園的節能與環保。
參考文獻：
[1]劉云浩，《物聯網導論》，2011.
關鍵詞：計算機網絡；專業設置；物聯網
中圖分類號：TP311 文獻標識碼：A 文章編：1009-3044（2016）31-0112-02
1引言
物聯網是1999年提出的，是繼計算機、互聯網與移動通信網之后的又一次信息產業浪潮，是一個全新的技術領域，包含RFID射頻技術、有線傳感技術、無線傳感技術、數據交換與網絡異構、終端管理等關鍵技術。
在國外：美國提出“智慧地球”；2009年10月，歐盟委員會以政策文件的形式對外了物聯網戰略，提出要讓歐洲在基于互聯網的智能基礎設施發展上領先全球；日本在2004年提出了U-Japan計劃，2006年提出了I-Japan戰略2015；韓國在2004年3月提出了U-Korea戰略等。
在國內：2009年8月和12月，提出建立"感知中國"。2011年11月末國家又制定了物聯網十二五發展規劃。近年來，我國中央政府及各地方政府對物聯網產業的政策扶持力度不斷深入，“政策先行、技術主導、需求驅動”成為了我國物聯網發展的主要模式。經過多年的發展，我國物聯網產業規模已經從2009年的1700多億元增長到2014年的6000多億元，預計，2016年物聯網規模將達到8500億元，年復合增長率超過30%。到2020年，物聯網產業規模要比信息互聯網大30倍，是典型的朝陽產業。在這樣的背景下，2011年有近40所知名院校獲批開辦物聯網專業、2012年又有30多所院校獲批開辦物聯網專業，2013年有些中職學校也開始開設物聯網相關方向的專業，我校在《廈門市人民政府關于加強職業培訓促進就業的實施意見》（廈府[2011]219號）文件精神下，結合海峽西岸經濟區建設發展戰略，根據我校辦學及專業的特色和優勢，也在計算機網絡技術專業下與廈門軟件職業技術學院聯合開辦了物聯網方向的5年制高職班）。
1在中職學校開設物聯網專業的意義
中職學校當下的教育目標是將學生造就成為未來社會發展的主體，使學生成為會學習，能工作且自立于社會的人；成為探求新知不斷完善自我、主動適應社會發展和職業變革的人。中職學生有了寬厚的知識和扎實的基礎能力，有了正確的價值觀、人身觀和科學的思維方法，就會極大地促進學生廣泛就業的適應能力，成為一專多能、一專多技的應用型人才。
物聯網產業的發展和普及，急需大量的相關研究人才，高等學校爭相開設的物聯網專業，培養的大都是這一類型的人才，主要為企業培養物聯網技術系統設計，系統及設備的硬件設計制造及軟件代碼編寫等方面的人才。同時，在物聯網技術的創新發展和應用推廣等，還需要大量中低端的應用型技術人才，職業院校的培養目標就是為社會培養這類工程技術類人才。隨著物聯網產業的發展和普及，在工程技術領域，還需要大量的一線技術人才。物聯網技術的發展和物聯網設備的規范和統一，為中職學生成為物聯網工程技術一線技術人才創造了可能，在中等職業學校開設物聯網應用技術專業也成了當務之急的事。
學生在畢業后要能夠依據行業及社會現實，通過對各種信息進行收集分析、整合判斷，對計算機網絡行業的發展趨向有所預測。現在一生從事多種職業已成為普遍現象。這就要求中職畢業生要想得到很好地發展，不僅要對本行業的前景有預測能力，還要對相關行業或可能從事的行業乃至社會的發展做出預測。進而能夠根據行業及社會的發展要求，不斷調適自己，以適應社會，立于不敗之地。
2用物聯網思想向中職計算機網絡技術專業的滲透
2.1入學的專業介紹
現階段的初中生在中考結束，報考中職學校時選擇專業具有盲目性，對將要學習的專業認識嚴重不足。甚至有相當一部分學生對本專業有著認識的誤區，片面地認為學計算機網絡就是“玩”電腦聯網游戲。因此，中職學校在新生入學時，非常有必要向學生介紹計算機網絡專業的內容和特點，同時也把物聯網介紹給學生。從物聯網的技術支持到物聯網的現實應用，讓學生真實地感知“物聯網時代”就像“互聯網時代”一樣已經洶涌澎湃地向我們走來，并且我們所學的計算機網絡專業正是這浪潮的最前峰技術甚至是主力技術。這種學前的引導，對每位選擇計算機網絡專業的學生都是一種激勵。
2.2 學生的專業學習
物聯網技術是通過射頻識別（RFID）、紅外感應器、無線傳感器網絡、全球定位系統、激光掃描器等信息傳感設備，按約定的協議，把任何物品與互聯網連接起來，進行信息交換和通訊，以實現智能化識別、定位、跟蹤、監控和管理的一種網絡。技術上，中職學校計算機網絡專業課程與物聯網聯系緊密以及相關聯內容的是多方面的。在信息傳輸技術方面，關于信息的物理傳輸介質、組網技術、信息傳輸方式、路由協議和算法等知識內容都與網絡技術相通；在信息處理技術方面，關于數據存儲技術、數據加密、數據管理技術、數據安全機制、海量數據處理等知識內容也是相類似的。對于文化基礎不是很好的中職生來說是比較難于理解掌握的部分，也是需要我們計算機教師想方設法利用各教學方法手段來完成這個教學目標，以達到良好的教學效果。
應用上，中職學校計算機專業普遍都會開設的圖形圖像設計、網頁制作、動態網頁制作、動畫制作、視頻剪輯等課程的知識內容在物聯網上應用都具有舉足輕重的地位。由于物聯網的真正內涵是讓人們去真正實現“物―物”相連，“物―人―信息―社會”相通，即是讓人們能輕松去“感知”這個物的世界，因此，“交互性”是各種物聯網應用的重要體現。據此，教師在教授像Photoshop、網絡操作系統、網絡設備調試等課程時，應打破以往的教學常規，利用項目教學法、學習德國職業教育模式、校企合作、微課教學、Mooc教學、混合式教學、頂崗實習等模式進行教學，這些對于物聯網即將來臨時代的中職計算機網絡專業的學生來說，是他們職業生涯的珍貴的基石。
2.3 學生的就業指導
職業類院校培養的學生主要從事安裝、調試、維護、生產、營銷和推廣等工作。物聯網是一個智能的網絡，它在現實生活中方方面面的應用，涵蓋了交通、建筑、家居、環境監測、農業、食品安全、健康醫療、軍事車防、電網、物流等很多行業。縱觀物聯網的從業崗位，對于技術人員，尤其是建設調試、維修保養、技術服務、營銷推廣等工作，不需要非常深的理論知識，只需要掌握相關的操作規范與標準，具備最基礎的專業知識，具備相應崗位必備的技能技巧即可以，正符合中職學校學生基礎比較薄弱、學習主動性差、動手能力強、適合奔波式工作的職業特色，所以對于當前人才需求量大的物聯網技術相關行業中必然會有相關崗位需要我們中職學校的計算機網絡專業學生去就職。
3用物聯網思想向中職計算機網絡技術專業的課程調整
3.1 調整網絡技術專業化方向
目前，中職計算機網絡主要有網絡技術專業化方向、網站建設與管理專業化方向。以計算機網絡技術專業化為例，該專業化的學生學習以網絡硬件操作為主線，該專業的畢業生具有網絡基礎知識、網絡操作系統的安裝維護、網絡設備的安裝、調試和配置、中、小型網絡建設、管理和安全維護的能力。能夠從事網絡結構化綜合布線、網絡設備的安裝、配置和調試、網絡運行維護與安全管理工作，也可以從事網絡設備的銷售及售后服務等工作，但對物聯網系統的概念、RFID、各種傳感器、物聯設備的安裝、調試等工作不了解。需要適時調整專業化方向，在課程設置上融入物聯網思想。為物聯網產業時代的到來儲備好人才。
3.2 計算機網絡技術專業化課程設置
中職計算機網絡專業的課程設置分為文化基礎課、專業基礎課程、專業核心課程和專業化課程。原來的網絡技術專業基礎課程由：網絡基礎，計算機組裝與維護，PS圖形圖像處理；專業核心課程有：Acess數據庫、網絡操作系統（Windows Server 2008/Linux）、網頁制作；專業化方向課程有：網絡設備配置與管理、計算機網絡安全基礎、動態網站開發，網絡布線技術。以上專業課程均沒有涉及物聯網思想的內容，因此可以通過修訂人才培養方案和課程標準的途徑，在專業化課程設置時融入物聯網思想相關的課程，如：專業基礎課程加入物聯網技術導論，電工基礎、C/C++程序設計；專業核心課程加入電路分析、傳感器及WSN技術、RFID及二維碼技術、SQL Server安裝配置與管理；專業化方向課程加入.NET應用程序開發、智能家居綜合實訓、安卓物聯網應用程序開發、智慧生活綜合實訓、物聯網工程設計與實施、智能追溯綜合實訓等課程，提升專業課程與物聯網產業的吻合度。
將學生的素質提高和能力培養應貫穿始終。重視文化基礎課教育，促進學生德、智、體、美全面發展，提高學生的基本素質。專業基礎課程、專業核心課程和專業化方向課程應注意培養學生的職業素養，增強學生的企業意識、崗位意識、工程意識和規范意識，同時還要培養團隊合作能力，鍛煉學生的項目組織與管理能力，從而提高學生為物聯網產業服務的能力。
3.3 教師更新物聯網新思想，更新教學內容
當前，物聯網技術正在蓬勃發展，而學生所使用的教材跟不上物聯網產業的發展，更落后于技術、產品的更新換代速度，與生產、生活實際脫節。所以，學校應安排一線教師到物聯網相關企業進行培訓，學習物聯網的新理論、新技術、新方法、新工藝、新設備等新知識；一線教師應把學到的新知識帶回學校并積極開展專業課程教學內容改革，更新教學內容，讓學生能夠跟上物聯網產業發展的步伐，為學生今后能夠順利地在物聯網相關行業、產業找到合適的崗位，并為學生晉升高一級學府學習奠定良好的基礎。
4結束語
總之，物聯網時代已到來了，中職學校作為培養中低端的應用型技術人才的搖籃，要根據時代的發展，用物聯網思想對計算機網絡專業學生進行專業滲透，調整專業的人才培養模式中的專業課程。通過對行業、企業調研，占領人才培養的制高點，緊跟時代步伐，為中職學校計算機網絡專業的改革和發展提供思路和方法，從而使計算機網絡專業的畢業生能順利踏入社會，找到理想的及與所學專業相關的崗位進行就業。
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關鍵詞：物聯網；課程體系；本科院校
一、引言
自2009年8月同志提出“感知中國”以來，物聯網已成為國家戰略新興產業的重要組成內容。2013 年2 月，國務院提出了關于推進物聯網有序健康發展的指導意見。物聯網是繼互聯網之后的又一次信息技術浪潮，具有廣闊的應用前景和難得的發展機遇。在教育領域，自2010年7月教育部批準30余所高校院系建設物聯網工程專業以來，2011年，教育部又批準了27所高等院校設立物聯網工程的申請；2013年4月，我校物聯網工程專業獲得教育部批準。在學科發展方面，中國電子學會物聯網專家委員會、教育部電子信息與電氣學教育部高等學校計算機科學與技術教學指導委員會一直高度關注物聯網及相關專業建設。全國高校物聯網及相關專業教學指導小組組織高校在物聯網專業的知識體系、課程體系、工程實踐和人才培養等方面進行了一系列的探索，國內高校也根據自身的情況對物聯網工程專業的課程體系進行了探索。作為國家倡導的新興戰略性產業，物聯網備受各界重視，并成為就業前景廣闊的熱門領域，該專業主要就業于與物聯網相關的企業、行業，從事物聯網的通信架構、網絡協議和標準、信息安全等的設計、開發、管理與維護，就業口徑廣，需求量十分大。但是，在眾多高校積極申報的專業的同時也面臨一個十分嚴峻的問題，物聯網目前屬于新興產業，中國高校剛剛開始開設物聯網工程專業，沒有成熟的經驗可以借鑒。本文通過分析物聯網工程專業的知識體系、主要知識領域，提出了物聯網工程專業課程體系的基本思路，以期為兄弟院校物聯網相關專業課程規劃拋磚引玉。[1]
二、物聯網專業涉及的關鍵技術
物聯網是互聯網的拓展應用和網絡延伸，它利用多種不同的感知技術對現實物理世界進行感知后，通過網絡完成對數據的傳輸，然后進行數據挖掘、分析、決策，最終實現人與人、人與物、物與物之間的信息交流，最終達到對物理世界進行管控、決策的目的。因此，常規意義上物聯網可以分為三個層次：感知層、網絡層和應用層。[2]
1、感知層關鍵技術
感知層是物聯網發展和應用的基礎，RFID技術、傳感和控制技術、 短距離無線通訊技術是感知層涉及的主要技術，主要負責物品的標識、信息感知采集。該層的關鍵技術包括：傳感器網絡、射頻技術、傳感器技術。
2、網絡層關鍵技術
網絡層將建立在現有的移動通訊網和互聯網基礎上，其主要功能是直接通過現有的互聯網或移動通信網（如GSM、CDMA）、 無線接入網（WiMAX）、無線局域網（WiFi）、衛星網等基礎網絡設施，負責物聯網感知層感知信息的接入、融合、交換與傳遞，是實現數據交互、物物相連的關鍵，在物聯網三層架構中起到承上啟下的作用。物聯網最終將實現異質網絡互聯互通，因此通信技術將是網絡層的核心技術，包括藍牙、ZigBee、WiFi、GSM、CDMA、GPRS 等相關技術。
3、應用層關鍵技術
應用層對網絡層傳輸過來的信息進行處理，主要由業務支撐平臺、服務支撐平臺、網絡管理和信息處理等平臺構成，共同完成對信息的分析、計算、存儲、挖掘等處理操作，供決策者使用和決策。應用層核心技術包括中間件技術、云計算、海量數據存儲、挖掘、檢索以及虛擬技術等。
三、物聯網工程專業核心課程構成
物聯網是典型的交叉學科，涉及到網絡工程、自動化、電子工程、計算機、通信工程、信息安全等多個學科。由于物聯網產業涵蓋面寬，應用廣泛，所以物聯網工程專業包含的知識點較多，課程涉及基礎課模塊、感知類課程模塊、網絡與通信類課程模塊與數據處理與領域應用類課程模塊。
基礎類課程為：數理類課程，如高等數學、概率論與數理統計、線性代數、離散數學、大學物理等；電路類課程，如數字邏輯、電路與電子技術、高頻電子線路等；程序算法類課程，如C語言程序設計、Java語言程序設計、數據結構與算法等。
感知類課程為：RFID原理及應用、傳感器原理及應用、模式識別與狀態監控、微機原理與接口技術、數據獲取與信息處理系統等。
網絡與通信類課程為：計算機網絡、通信原理、物聯網通信技術、無線傳感器網絡、短距離無線與移動通信網絡、物聯網數據庫技術等。[3]
數據處理與領域應用類課程為：物聯網工程導論、操作系統、嵌入式系統設計、物聯網信息安全、海量數據存儲、物聯網工程設計與實施、物聯網系統綜合設計、移動應用開發、智能物流等。
四、物聯網工程專業課程體系構建
物聯網工程專業是以應用為驅動的專業，專業人才的培養根據專業共性和我校其他相關優勢專業的特點，以達到能服務區域經濟發展為目的。因此我校物聯網工程專業確立了以智能物流和智能家居兩個應用方向，在后期應用類課程突出物聯網技術在這兩個方向的工程應用，且物聯網專業建設要緊密聯系社會、學生、專業發展的需求，統籌兼顧其“專業新、對應產業鏈長、相關技術門類差異大”的特點，深入研究，準確定位，根據計算機類專業工程教育關于課程體系的總體要求和專業的目標定位設置科學的課程體系，注重課程體系的交叉融合。本專業將相關主干學科的核心課程和專業課程統籌結合，與物聯網專業知識體系相對應，將專業課程按照以上不同類型進行了梳理，制定出了初步的課程體系，具體層次關系如圖1所示。
圖1 物聯網工程專業課程體系結構圖
五、結束語
物聯網工程專業是面向國家戰略性新興產業發展的需要而設置的，作為為國家培養人才的高校，應站在國家發展戰略的視野來看待專業建設。根據本文提出的物聯網的技術體系、培養目標和課程體系，我校在物聯網工程專業的建設過程中，高度凝煉專業特色，認真把握本專業綜合性強，學科交叉等特點，加強師資隊伍和實驗室等建設，改革人才培養方案，強化實踐教學，以推進物聯網工程專業建設與人才培養。
參考文獻
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關鍵詞：物聯網；精準農業；果蔬種植；預警系統；專家系統
中圖分類號：S126；TP391 文獻標識碼：A 文章編號：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
精準農業，也稱精細農業，是根據作物生長的土壤墑情來調節對作物的投入，以最節省的投入達到更高的收入，并能改善環境的生產方式。精準農業技術由田間信息采集、智能決策和智能裝備技術組成，通過對信息采集、加工及應用，以實現糧食增產和農民增收的目標。其中，從田間實時、準確地采集各種影響作物生長的環境信息及作物長勢是實現精準農業的基礎[1]。物聯網作為現代信息技術發展的產物，具有全面感知、可靠傳送、智能處理等特征，將其用于農業生產中，為實現田間信息采集、遠程監測及控制提供可靠保障。物聯網是指通過射頻識別、傳感器、全球定位系統、激光掃描器等信息傳感設備，按照約定的協議，把物品與互聯網連接起來，進行信息交換和通信，采用智能計算技術對信息進行分析處理，以實現智能識別、定位、跟蹤、智能決策和監控的一種網絡。物聯網技術已經深入應用在許多領域[2-6]，而將精準農業與物聯網技術相結合，可最大限度提高農業生產力，是實現優質、高產、低耗、環保等可持續發展農業的有效途徑。
本研究提出基于物聯網的精準農業果蔬種植預警系統，利用各種傳感設備實時獲取田間信息，通過無線網絡技術傳至上位機，依托專家系統進行分析、處理，對影響作物生長的因素做出預警與調控，使果蔬生長在最佳的環境中，從而實現精準農業作業的經濟化及智能化。基于物聯網精準農業的果蔬種植預警系統包括軟、硬件兩部分，軟件開發含3個預警平臺，依托專家系統，實現病害診斷預警平臺、生產管理預警平臺和物流運輸預警平臺，通過合理布置無線傳感器，融合3G、ZigBee等無線網絡，運用物聯網技術實現高效、便捷、實時的科學化果蔬生產管理體系。
1 專家系統構建
專家系統（Expert System）是人工智能的一個重要分支，包括知識庫與推理機，將人類專家的知識及經驗以適當的形式存入計算機，利用一定的算法對知識進行推理，做出判斷和決策等。知識庫是專家系統的核心，是問題求解的集合，包括基本事實、規則和其他相關信息。推理機是專家系統運用知識對數據進行推理的邏輯核心，它控制著知識庫中的知識，對數據庫中的數據進行推理，以得出新的結論。用戶提供事實或信息給專家系統，相應地收到專家系統的建議或專門知識。
農業是一個復雜的巨系統，農業生產具有復雜多變性。從不同作物的生長需求出發，通過總結、收集作物栽培領域的知識、專家經驗和試驗數據構建專家知識庫，實現具有咨詢和決策能力的應用服務平臺，是現代農業技術的研究熱點。本研究以果蔬種植為例，采用B/S三層體系結構，在Windows NT Server平臺下使用，以SQL Server 2008為數據庫管理系統，采用Visual C#.NET編程語言，整個軟件分基于遺傳算法優化神經網絡的病害預警、生產管理預警、產品運輸預警等服務平臺，平臺包括表現層、業務層、數據訪問層和數據庫4層。數據訪問用于所有業務層與數據庫之間的數據管理，是一個公共層，由數據訪問組件與數據庫連接組件構成。業務層根據不同的管理對象建立不同的業務組件，如用戶注冊管理組件、信息采集組件、實施控制組件等，還可根據實際需求的變化方便地增改組件，易于系統的維護和升級[7]。在果蔬生產管理中，依托專家系統，對物聯網技術獲取的影響果蔬生長的環境參數進行推理，并做出決策及調控，以實現動態調節適宜果蔬生長的最佳條件，為果蔬種植實現智能、節能、高效的管理提供保障。
2 基于遺傳算法優化BP神經網絡的病蟲害診斷預警平臺
實現果蔬病害的預警預報，是有效防治和控制病害發生發展，減少農藥施用和生產無公害果蔬的最佳途徑。影響果蔬病蟲害發生的因素較多，包括氣象、自然環境、本身表現出的密度和非密度制約因素等。其中，氣象因子與病害密切相關，大棚內濕度、溫度不適是造成病害發生和蔓延的主要原因。如涮涮辣種植中常見病害有疫病、葉斑病、灰霉病、炭疽病等，每種病害有其獨特的生長習性，其中疫病在溫度為25～30 ℃、濕度高于85%時發病較重。但氣象因子與病害不具備線性關系，若用數理統計方法找出氣象因子與病害之間的某種函數關系有一定難度。BP神經網絡理論是一種非線性識別理論，它具有自學習、自適應和容錯能力，在模式識別中得到廣泛應用。但BP神經網絡容易陷入局部最優的缺點，而遺傳算法可很好克服此缺陷，可先用遺傳算法搜索BP神經網絡權值和閾值，求出最優的權值和閾值后再訓練BP神經網絡，以實現全局最優。其思想是對神經元的連接權值和閾值進行編碼，使之成為碼串的初始群體，進而通過遺傳選擇、交叉、變異操作對每一代群體進行計算和篩選，直到獲得最佳權值和閾值。將神經網絡輸出的均方誤差作為遺傳算法的個體適應度，經重復計算，將誤差降至全局最小[8]。遺傳算法優化BP神經網絡的算法流程如圖1所示。
本研究基于遺傳優化后的BP神經網絡采用三層結構，即輸入層、隱含層和輸出層，每層神經元個數分別用s、q、m表示，則可表示為BP（s，q，m）。以最高溫度、最低溫度、平均溫度、最高濕度、最低濕度、平均濕度、光照強度共7個因素為輸入參數，以作物病感指數為輸出。病感指數的計算分別見表1病害分級標準和公式（1）。
隱層節點數的確定采用試湊法，以涮涮辣常見病害：疫病、青枯病、猝倒病為例進行訓練，根據表2的訓練結果，最后確定的網絡結構為BP（7，19，1）。用遺傳算法優化BP神經網絡的病害預警模型的步驟及用Matlab2009a實現的偽代碼如下：
1）創建BP神經網絡
net=newff（minmax（P），[S1，3]，{‘tansig’，‘tansig’}，’trainlm’）/*S1為隱含層神經元數，R、S2分別為輸入、輸出神經元數
2）對初始化參數選定
3）用遺傳算法優化BP神經網絡的權值、閾值
R=size（pn，1）；
S2=size（tn，1）；
S1=20；
S=R*S1+S1*S2+S1+S2；/*S為遺傳算法編碼長度
主程序實現：/*P，T為訓練樣本的輸入、輸出維數
[P，T，R，S1，S2，S]=nninit/*初始化
bb=ones（S，1）*[-1，1]；/*初始化種群
initPbb=initializega（popa，bb，'gabpEval'）；/*初始化遺傳算法
計算最優的網絡權值與閾值：
[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）；/*用新的權值及閾值訓練網絡
4）仿真操作
訓練停止后可用語句tn_bp_sim=sim（net_bp，P_test）進行仿真，5個測試樣本的正確率分別為98%、99%、100%、92%，97%，平均正確率為97.2%。
3 生產管理預警服務平臺
果蔬生產管理預警平臺包括視頻監控、農業環境監測、采集數據的存儲及遠程控制模塊組成。視頻監控用于定點、定時的觀測果蔬生長情況，該系統包括遠程Web在線查看、視頻數據存儲、回放等功能。農業環境監測是精準農業的基礎部分，用于監測影響果蔬生長的環境參數變化。本研究以物聯網技術為核心，監測影響果蔬生長的光照強度、CO2濃度，溫度、濕度，土壤含氮量、pH等環境信息[9，10]，生產管理者可通過智能終端、Web瀏覽器等方式實時查看監控區域的詳細監測信息和經推理后的預警信息。
1）大棚精準農業檢測控制系統設計。在果蔬大棚內合理布置各種傳感器，以實現實時監測各項環境參數，同時安裝可調控設施（如抽風機、噴淋系統、加熱器、補光燈等設備），基于物聯網精準農業的果蔬種植預警管理系統如圖2所示。該系統可實時采集棚內環境參數，將數據通過有線或無線方式發送至上位機，服務器對數據進行分析，最后以直觀的曲線、圖表、報警信息等通過終端展現給用戶。同時，系統軟件為棚內可控設施預留了端口，可通過預警后的人工操作，或用智能終端開啟或關閉調控設施實現自動調控，使作物生長在最佳環境中。
不同果蔬對環境、氣象在不同時期有不同的需求，如涮涮辣生長過程中，播種后3～4 d，溫度要控制在30 ℃左右，當種子破土后，白天溫度要控制在15～20 ℃，晚上控制在12～16 ℃；當第一片針葉露尖后白天控制在20～25 ℃，晚上控制在適15～20 ℃；當分苗后前3 d，要保持好空氣濕度和溫度，保證白天25～30 ℃，晚上控制在15～20 ℃左右，其他時期最宜溫度平均為16～21 ℃。這些溫度值可預先在專家系統進行設置，若監測到的溫度超出設定的范圍，系統將自動報警。同樣光照、濕度、CO2濃度、肥水的最佳范圍值及自動控制策略均可在專家系統中設定。
2）物聯網傳感平臺節點布置。基于物聯網的精準農業生產預警系統，無線傳感器節點是采集信息單元。傳感器節點通常是一個嵌入式系統，各傳感器節點集成有傳感器其執行器模塊、計算與存儲模塊、通信模塊和電源模塊[11，12]，其結構如圖3所示。為確保大棚果蔬能在最適宜的環境中生長，對傳感器節點的設計提出了較高要求，既要求傳感器節點能夠精確檢測大棚內的各種氣象、土壤墑情等參數，又要求傳感器有效覆蓋大棚的每個角落。
該系統在涮涮辣大棚中進行試驗，傳感器節點的處理器單元和無線傳輸單元采用CHIPCON公司的CC2430芯片，它是一種基于ZigBee協議，集成89C51內核處理器芯片和ZigBee無線收發模塊，內置RF2420射頻芯片，并增加CC2591增益放大芯片。單點之間傳輸有效距離可達700 m，系統監測并存儲大棚內各個環境數據，所有監測節點均采用無線傳輸。棚內空氣溫濕度、CO2濃度、光照強度按每隔10 m布置一個監測節點，每個監測點分上、中、下3個層次，距地面高度分別為50、100、160 cm。每個大棚部署3個土壤溫濕度傳感器監測點，每個監測點又分土層5、15、30 cm 3個層次，布置3個pH和氨氮傳感器監測點，每個監測點分土層5、、15、30 cm 3個層次。若還需增加監測節點，只需在軟件系統中設置即可，硬件的采集節點無需修改。施工采用支架式插入土壤，種植時可快速方便布置，而在空閑季節，可方便回收至倉庫保管。采集節點供電采用鋰電池供電和太陽能板供電二種模式，根據無線節點的采集頻率和傳感器耗電量而定，當采集頻率間隔≥5 min/次，無線節點的低功耗模式啟動，節點可持續工作6個月。
4 物流管理預警平臺
物流管理預警平臺是果蔬生產管理的擴展平臺，是保證其價值量的環節之一。據統計數據顯示，每年在運輸過程中腐爛變質的水果、蔬菜、乳制品等易損壞食品的總價值達1 000億元以上，損失率高達25%～30%，而發達國家果蔬的損失率一般控制在5%。因此對鮮嫩易爛的果蔬在運輸車輛中安裝GPS定位、溫濕度傳感器及RFID射頻識別，實時采集車輛、產品的基本信息，通過3G、GPRS等技術[13]傳至監控中心，依托專家系統對采集的數據分析，對貨損、延遲、失竊、線路異常等情況預警，以便實現調度和調控，從而有效降低果蔬運輸中因腐爛變質的損失率。其運輸預警功能結構如圖4所示。
底層信息集由GPS衛星導航定位、RFID貨物基本信息采集、傳感器貨物狀態信息采集等軟硬件組成。監控中心的軟件包含數據接收存儲、異常報警、基本功能、GIS電子地圖繪制等組成。其中GPS導航定位每隔5 min采集車輛途中的實時經緯度、速度及方向信息，通過3G上傳至監管中心，監管中心收到信息，計算并結合GIS功能在電子地圖上顯示，若與預設的不一致，通過3G向管理員及駕駛員發出異常報警信息；RFID定時采集物品的基本信息[14]，如物品編碼、采摘日期、數量、價格、目的地等信息，并與RFID中的初始信息對比，若出現信息不一致，則將異常信息通過3G上傳至監管中心，并發出報警信息；傳感器主要集物品的溫濕度、壓力等狀態信息，這些參數通過無線通訊網傳至監控中心，計算是否在適宜值范圍內，否則發出預警信息，并通知運輸人員采取相應措施，實現對環境的精準調控，以滿足產品對保鮮保質的需求，降低果蔬在運輸過程中的損失率。
5 小結
基于物聯網的精準農業果蔬種植預警系統還處于試驗階段，由于該系統可根據不同作物在不同時期對影響其生長的環境參數按需求設定，并可隨時采集環境環境參數傳至上位機，依托專家系統對數據分析，用戶可通過終端設備對環境參數進行監測，當參數超出了預設值范圍，將收到警報信息，并能精細控制肥水、及時預警病蟲害、對環境參數調控等功能。因此，基于物聯網的精準果蔬預警系既能節約人工工時，將生產成本降低20%左右，又能提高生產效率、提高果蔬的品質，為高品質果蔬打下良好口碑，為強化區域生態果蔬，打造本地高端精品果蔬的推廣做了鋪墊工作。
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關鍵詞：精品課程；視頻公開課；課程建設；電子材料
中圖分類號：G642.0？搖 文獻標志碼：A 文章編號：1674-9324（2014）02-0189-02
一、引言
電子科技大學的“電子材料”課程，是從事電子材料與元器件、半導體、光電子、材料科學等專業的科技工作者必備的專業基礎課程，一直是電子科技大學微電子和固體電子專業的主干基礎課程。自1958年，“電子材料與元器件”專業建立以來，本校便開設了“磁性材料”和“電子陶瓷”兩門專業基礎課程。2002年，“磁性材料”和“電子陶瓷”課程合并為“電子材料”課程。截至2013年5月，“電子材料”課程授課人數達到約2000人。2001年，清華大學出版了我校李言榮等人編著的《電子材料導論》[1]，為“電子材料”課程提供了一本好教材。2013年，以《電子材料導論》為基礎重新編寫《電子材料》并由清華大學出版[2]。2005年，“電子材料”課程被評選為四川省精品課程。2008年，“電子材料”課程被評為國家級精品課程。經過5年的建設，“電子材料”課程的優質教學資源已實現全國網絡共享，向全社會開放，成為學生復習和自學的有力手段和特色環境。國家精品課程建設注重以專業性建設為主，受眾為高校學生。近年來，隨著國外名校的視頻公開課風靡網絡，建設我國自己的視頻公開課已勢在必行。網絡視頻公開課是以大學生為服務主體，同時面向社會大眾，是免費開放的科學與文化素質教育的網絡視頻課程與學術講座[3]。自2011年11月我國第一批視頻公開課在愛課程網上線以來，引起了熱烈的社會反響，中國大學視頻公開課建設取得了良好的開端。2012年，本校的“電子材料”課程入選國家精品視頻公開課建設計劃。經過近一年的建設，該視頻公開課在2013年7月底正式上線播出。
二、講授內容選定
“電子材料”課程是一門專業基礎課，以往受眾為具有一定專業基礎知識的高校學生，所講述的內容為電子信息產業中使用的具有某種功能特性的材料。如何在有限的時間內講述一個完整的專題，避免深奧的專業知識，讓大多數人都能聽懂并感興趣，是安排視頻課程內容時需要首先考慮的問題。因此，在內容安排上我們著重選擇了幾類與現代信息技術密切相關的關鍵基礎電子材料，其目的是通過科普化的授課方式，以社會熱點為載體，使受眾能了解與信息技術密切相關的電子材料的類型、特點、發展動態及其在日常生活中的應用，激發大家對電子材料研究的興趣，廣泛傳播電子材料領域前沿知識，提升社會公眾的科學素養。在上述理念指導下，本課程名字沒有選擇“電子材料”，而是確定為“現代信息技術中的電子材料”，降低了原有名稱“電子材料”所體現出來的專業性，更貼近生活，拉近了知識與大眾的距離，從而也更能吸引觀眾的眼球，激發了學習者的學習興趣。在課程內容的安排上，本視頻課程也進行了精心的安排，沒有照搬平時上課的內容，而是精選了電子材料領域中一些具有代表性的內容進行介紹。具體內容安排如下：
第一講：現代鐵氧體材料與工業文明。本講從中國四大發明之一的司南（指南針前身）中的磁性材料說起，介紹了磁性的起源和分類；隨后介紹鐵氧體材料的內涵和分類，簡要說明其晶體結構和磁性來源以及判定其性能高低的指標參數，著重闡述這種材料對以電子電氣為代表的第二次工業革命和以信息技術為代表的第三次工業革命的支撐和推動作用，論述其在現代工業文明中不可替代的基礎性地位。
第二講：新型磁性材料與我們的生活。磁信息材料與器件影響世界電子與信息行業，影響人類的日常生活，也影響著世界的發展。進入21世紀以后，汽車電子、計算機網絡、移動通信手機、家電和消費電子等已進入我們的生活，并改變著我們的生活方式。本講主要介紹磁信息材料的分類、原理、特點及其在汽車電子、計算機網絡、移動通信手機、家電與消費電子中的應用。
第三講：物聯網世界的吸波材料。物聯網是新一代信息技術的重要組成部分。其英文名稱是“The Internet of things”。由此，顧名思義，“物聯網就是物物相連的互聯網”。物聯網通過智能感知、識別技術與普適計算、泛在網絡的融合應用，被稱為繼計算機、互聯網之后世界信息產業發展的第三次浪潮。近年來，物聯網概念可以說是炙手可熱，物聯網正在改變著人們的生活方式。本講從物聯網概念出發，主要介紹物聯網中重要組成技術中的無線身份識別技術（RFID/NFC）。其中主要包括無線身份識別技術在物聯網技術中的應用背景；無線身份識別技術的主要原理及現階段的應用瓶頸；吸波材料在無線身份識別技術中的應用。并擴展介紹一下吸波材料在其他領域的一些主要應用。
第四講：神奇的超導材料。1911年荷蘭物理學家昂內斯發現超導態，這一發現被認為是20世紀最偉大的發現。歷經100年的發展，超導材料和超導技術已由實驗研究逐步走向大規模應用，并有著廣闊的應用前景。本講主要介紹超導的基本原理、超導材料的獨特性質（如零電阻特性、完全抗磁性等）、超導材料的種類、發展歷史，以及超導材料的應用給現代科學研究、生產和生活帶來的巨大變化。
第五講：信息時代的基礎材料——電子陶瓷。陶瓷是人類社會文明進步的產物和象征之一。在世界由鋼鐵時代向信息時代轉變以及經濟全球化的進程中，人類對陶瓷材料電性能的開發利用發揮了極為重要的作用。電子陶瓷在電子信息技術領域影響面寬并且使用量大，已成為電子信息技術發展的重要物質基礎。本講從陶瓷的發展引出電子陶瓷的定義、分類、特點、制備工藝等內容；重點介紹幾類與信息技術發展緊密相關的電子陶瓷，如介質陶瓷、微波陶瓷、鐵電壓電陶瓷、基板及導熱陶瓷的應用領域和使用功能；并對電子陶瓷的重點發展方向做了展望。
第六講：消費電器中的印制電子。印制電路板（PCB）是電子信息工業最基礎的電子產品。它既是電子元器件載體，又是電子系統封裝體，已成為世界重要的產業。本講主要講述印制電子的定義、研究內容、功能、作用及發展趨勢，印制電子在消費電子（智能手機、電腦、數碼相機、E-Paper等）、物聯網RFID（無線射頻識別）、太陽能電池等領域中的應用。
三、課程建設經驗
由于視頻公開課是以大學生為服務主體，同時面向社會大眾，與精品課程的授課對象不同。另一方面，授課時間短，在只有30～45分鐘一講一主題的情況下，要像上課那樣詳細講解是不可能的，因此需要對視頻公開課的材料進行重新組織。電子材料作為國家級精品課程，教學資源豐富，具有一定的優勢和鮮明的特色。
首先，本校的微電子與固體電子學院長期開展電子材料的基礎研究與應用研究，尤其是應用研究在國內有較大的影響力，因此為講授該課程積累了大量的教學素材。本視頻公開課的六講所涉及的主題內容都是本學院的主要科研方向，所取得的科研成果和本學科的前沿技術為教學提供了很好的素材，確保了本視頻公開課內容的先進性和前沿性。本視頻公開課所用的多媒體課件內容豐富，圖文并茂，有一些圖片是自己科研的第一手資料，有些圖片是從網絡搜索得到的。這些圖片的引入，給本來相當枯燥無味的文字和概念增加了趣味性和吸引力，也是視頻教學優勢的一個體現。
其次，“電子材料”課程經過十來年的建設，已形成一支穩定的、以學術帶頭人和教授為核心的教學團隊。本視頻公開課的三位主講老師均是各級教學名師和學術帶頭人，直接從事電子材料相關領域高水平的科研工作，在所從事的領域具有豐富的科研經驗和寬闊的學術視野，教學能力強，教學經驗豐富。他們在講課時能夠結合具體實例，清晰地演繹課程內容，深入淺出，激發學生進一步學習的興趣，真正起到帶“入門”的作用。這也是視頻課程的優勢所在。
四、問題與體會
經過緊張的準備和拍攝過程，“現代信息技術中的電子材料”精品視頻公開課終于上網與廣大觀眾見面了。由于時間倉促和經驗不足等原因，本視頻課程仍存在一些不足之處，值得今后彌補。
1.教學互動不足。分析問卷調查發現，大多數的學習者不太愿意接受傳統的授課模式，認為教師講課和與學生互動都是不可或缺的元素，希望教師帶領學生一起思辨[4]。國外名校公開課流行的原因，其中重要的一點就是采用開放而思辨的授課方式，啟迪學生去思考，由學生自行判斷什么是合理的。本精品視頻公開課主要以老師的講授為主，互動環節設計不夠。
2.拍攝質量有待提高。由于當時本校制作條件所限，本精品視頻公開課是采用標清設備拍攝，因此視頻清晰度較差，信息量不足，在呈現效果上與高清設備拍攝有較大差距。視頻公開課不僅傳輸我國文化學術成果，也代表著我國教育信息化水平。因此，建議在以后的精品視頻公開課的錄制時采用高清設備。
3.由于每講必須在30～45分鐘內講完一個專題，因此難以對相關內容進行深入探討，只能簡要介紹其原理和應用，使觀眾能知其然，卻沒法知其所以然。國外的公開課基本上都是隨堂錄像，視頻課講的內容就是平時課堂講授的內容。而我國的視頻公開課課程卻強調普及性，相應地犧牲了部分專業性，在定位上仍有猶豫。這可能是我們的公開課與國外公開課的一個重要差別。
“電子材料”精品視頻公開課屬于理工類課程，受眾面相對較窄，觀看人數相對較少，其接受程度肯定低于文史類課程。因此，不能盲目追求觀看率和點擊率。我們認為，要真正建設好“電子材料”精品視頻公開課，應該明確定位，精選題材，內容貴精不貴多，完整清晰地講述好若干知識點，讓觀眾真正有所收獲就是成功的。
參考文獻：
[1]李言榮，惲正中，曲喜新.電子材料導論[M].清華大學出版社，2001.
[2]李言榮，林媛，陶伯萬.電子材料[M].清華大學出版社，2013.
