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關(guān)鍵詞:再制造 表面工程 智能制造 應(yīng)用
中圖分類號(hào):TH16 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:A 文章編號(hào):1003-9082(2017)01-0310-02
我國(guó)制造產(chǎn)業(yè)的發(fā)展一直遵循國(guó)家的相關(guān)規(guī)定和要求,根據(jù) 《 “十二五” 智能制造裝備產(chǎn)業(yè)發(fā)展規(guī)劃》的規(guī)定,相關(guān)企業(yè)要在接下來(lái)的5年到10年間,積極拓展自身運(yùn)營(yíng)模式,并且建構(gòu)更加完善的制造模型。截止到2015年,我國(guó)智能制造裝備產(chǎn)業(yè)的實(shí)際銷售收入金額預(yù)計(jì)將超過(guò)1萬(wàn)億元。預(yù)計(jì)再過(guò)五年,智能制造裝備業(yè)將成為具有國(guó)際競(jìng)爭(zhēng)力的先導(dǎo)產(chǎn)業(yè)。正是基于此,企業(yè)要積極建立并完善智能裝備產(chǎn)業(yè)體系,一定程度上實(shí)現(xiàn)裝備的智能化及制造過(guò)程的自動(dòng)化。
一、再制造的表面工程概述
1.再制造的含義
再制造產(chǎn)業(yè)以商品的全壽命周期為基本研究理論,以提升原產(chǎn)品性能為基本目標(biāo),再制造的過(guò)程,就是建構(gòu)更加優(yōu)質(zhì)、高效以及節(jié)能環(huán)保的過(guò)程。在再制造項(xiàng)目運(yùn)行過(guò)程中,技術(shù)人員要依托先進(jìn)的技術(shù)結(jié)構(gòu)和產(chǎn)業(yè)化生產(chǎn)模型,實(shí)現(xiàn)修復(fù)和創(chuàng)新,并且積極落實(shí)切實(shí)有效的管控措施。也就是說(shuō),再制造的過(guò)程就是產(chǎn)品質(zhì)量以及性能優(yōu)化升級(jí)的過(guò)程。再制造后的產(chǎn)品成本是新品的50%,節(jié)能60%[1]。
2.再制造表面工程的發(fā)展階段
我國(guó)再制造表面工程項(xiàng)目也經(jīng)歷了一段漫長(zhǎng)的發(fā)展期,從傳統(tǒng)的單一表面工程階段,到符合表面工程階段,再到納米表面工程階段,技術(shù)在更替和轉(zhuǎn)變,相應(yīng)的運(yùn)維操作模式也呈現(xiàn)創(chuàng)新發(fā)展的景象。為了進(jìn)一步提升再制造工程產(chǎn)業(yè)的發(fā)展水平,再制造項(xiàng)目已經(jīng)逐漸轉(zhuǎn)為智能化制造機(jī)制,目前,我國(guó)車輛網(wǎng)市場(chǎng)、物聯(lián)網(wǎng)、智能家居等都呈現(xiàn)出拉升態(tài)勢(shì)。
正是基于科學(xué)技術(shù)的不斷推進(jìn),再制造項(xiàng)目的運(yùn)行結(jié)構(gòu)和項(xiàng)目推廣程度在不斷優(yōu)化,對(duì)應(yīng)項(xiàng)目的發(fā)展節(jié)奏也在增速。加之移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)的普及,使得智能硬件設(shè)施也逐漸滲透到人們的生活中。由于智能制造項(xiàng)目的高速發(fā)展,也極大擴(kuò)展和豐富了智能硬件產(chǎn)品的功能。創(chuàng)客空間、 云計(jì)算服務(wù)、 智能信息渠道、應(yīng)用程序開(kāi)發(fā)、眾籌等成為了我國(guó)現(xiàn)代化經(jīng)濟(jì)產(chǎn)業(yè)中不可或缺的模塊,并且,自2013 年以來(lái),可穿戴設(shè)備、智能家居等智能硬件也實(shí)現(xiàn)了跨越式發(fā)展。具體數(shù)據(jù)如下:
2013年到2017年,中國(guó)可穿戴O備市場(chǎng)規(guī)模呈現(xiàn)出穩(wěn)步增長(zhǎng)的態(tài)勢(shì),2013年市場(chǎng)規(guī)模約為13.8億;2014年市場(chǎng)規(guī)模約為45.4億,增長(zhǎng)率為229.4%,增長(zhǎng)率已經(jīng)突破了200%;2015年市場(chǎng)規(guī)模約為105.6億,增長(zhǎng)率為132.6%;2016年市場(chǎng)規(guī)模約為180.4億,增長(zhǎng)率為70.8%;預(yù)計(jì)在2017年,市場(chǎng)規(guī)模約為198.1億,增長(zhǎng)率為65.2%,盡管增長(zhǎng)率有所滑落,但是從數(shù)據(jù)不難發(fā)現(xiàn),短短五年時(shí)間,可穿戴設(shè)備的市場(chǎng)規(guī)模已經(jīng)增長(zhǎng)了150億元,市場(chǎng)空間巨大。
2012年到2017年,中國(guó)車聯(lián)網(wǎng)市場(chǎng)規(guī)模呈現(xiàn)出穩(wěn)步增長(zhǎng)的態(tài)勢(shì),2012年市場(chǎng)規(guī)模約為580億;2013年市場(chǎng)規(guī)模約為730億,增長(zhǎng)率為25.9%;2014年市場(chǎng)規(guī)模約為1100億,增長(zhǎng)率為50.7%;2015年市場(chǎng)規(guī)模約為1550億,增長(zhǎng)率為40.9%;2016年市場(chǎng)規(guī)模約為2120億,增長(zhǎng)率為36.8%,預(yù)計(jì)在2017年,市場(chǎng)規(guī)模約為2640億。
2012年到2017年,中國(guó)物聯(lián)網(wǎng)市場(chǎng)規(guī)模也在穩(wěn)步提高,2012年物聯(lián)網(wǎng)市場(chǎng)規(guī)模約為3650億元;2013年物聯(lián)網(wǎng)市場(chǎng)規(guī)模為5096億元,增長(zhǎng)率突破39%;2014年物聯(lián)網(wǎng)市場(chǎng)規(guī)模為6198億元,增長(zhǎng)率為21.6%;2015年物聯(lián)網(wǎng)市場(chǎng)規(guī)模為7556億元,增長(zhǎng)率為21.9%,增長(zhǎng)有小幅度提高;2016年物聯(lián)網(wǎng)市場(chǎng)規(guī)模為8900億元,增長(zhǎng)率為17.8%;預(yù)計(jì)2017年物聯(lián)網(wǎng)市場(chǎng)規(guī)模將突破1萬(wàn)億元[2]。
2012年到2017年,中國(guó)智能家居市場(chǎng)規(guī)模也在逐步升級(jí),從2013年市場(chǎng)規(guī)模的156億元,到2013年的221億元,增長(zhǎng)率已經(jīng)達(dá)到41.7%;2014年市場(chǎng)規(guī)模約為304億元,增長(zhǎng)率為37.6%;2014年市場(chǎng)規(guī)模約為431億元,增長(zhǎng)率為41.8%;2015年市場(chǎng)規(guī)模約為660億元,增長(zhǎng)率有大幅度拉升,約為53.1%;預(yù)計(jì)2017年我國(guó)智能家居市場(chǎng)的總規(guī)模將近1000億元,增長(zhǎng)率也將控制在49.7%左右。
二、再制造的表面工程應(yīng)用分析
1.機(jī)器人技術(shù)
近幾年,我國(guó)智能機(jī)器人產(chǎn)業(yè)發(fā)展速度較快,據(jù)中國(guó)機(jī)器人產(chǎn)業(yè)聯(lián)盟提供的相關(guān)數(shù)據(jù)顯示,在2014年,全球智能機(jī)器人銷量增長(zhǎng)了接近30%,約為22.5萬(wàn)臺(tái),就中國(guó)市場(chǎng)而言,在2014年一年,智能機(jī)器人的銷量就增長(zhǎng)為54%,約為5.6萬(wàn)臺(tái),已經(jīng)連續(xù)兩年成為全球最大工業(yè)機(jī)器人市場(chǎng)[3]。智能機(jī)器人主要是借助高新技術(shù),將傳統(tǒng)制造業(yè)推向了新的發(fā)展高度,且整體技術(shù)結(jié)構(gòu)和技術(shù)應(yīng)用價(jià)值都非常廣闊。針對(duì)實(shí)際發(fā)展情況,在2006年到2016年十年間,中國(guó)機(jī)器人市場(chǎng)銷量年均復(fù)合增長(zhǎng)率達(dá)已經(jīng)超過(guò)30%,值得一提的是,在2013年和2014年兩年,其增長(zhǎng)率已經(jīng)接近50%。智能機(jī)器人的應(yīng)用領(lǐng)域十分廣泛,不僅在家居、工業(yè)等方面積極拓寬發(fā)展領(lǐng)域,在汽車行業(yè)的應(yīng)用也越來(lái)越廣泛,國(guó)內(nèi)汽車行業(yè)機(jī)器人市場(chǎng)約400多億元,預(yù)計(jì)未來(lái)10年,我國(guó)電子電氣、化工、生化制藥等行業(yè)的機(jī)器人需求則成倍增長(zhǎng)。甚至到了2020年,我國(guó)國(guó)內(nèi)機(jī)器人市場(chǎng)將突破2000億元大關(guān)。
在智能機(jī)器人研究和發(fā)展運(yùn)行的過(guò)程中,再制造的表面工程項(xiàng)目發(fā)揮了重要的推動(dòng)作用,實(shí)現(xiàn)整體運(yùn)維結(jié)構(gòu)和運(yùn)行模式的最優(yōu)化。并且,在工業(yè)迅速發(fā)展的進(jìn)程中,基于老齡化和勞動(dòng)力成本上升等社會(huì)現(xiàn)象,智能機(jī)器人向服務(wù)機(jī)器人轉(zhuǎn)型的市場(chǎng)空間正在逐步打開(kāi),且整體行業(yè)空間巨大[4]。
據(jù)國(guó)際機(jī)器人聯(lián)盟的數(shù)據(jù)顯示,在2013-2016年全球已經(jīng)有2000萬(wàn)家用機(jī)器人被售賣和應(yīng)用。隨著云機(jī)器人產(chǎn)業(yè)技術(shù)的迅猛發(fā)展,小型家用輔助機(jī)器人將大幅度降低生產(chǎn)成本,中國(guó)作為機(jī)器人主要市場(chǎng),家用機(jī)器人的市場(chǎng)容量和產(chǎn)業(yè)運(yùn)行增長(zhǎng)速度也受到了關(guān)注。
2.傳感器技術(shù)
在工業(yè)發(fā)展進(jìn)程中,傳感器的應(yīng)用價(jià)值和使用范圍非常大,需要相關(guān)技術(shù)人員給予高度重視,傳統(tǒng)傳感器在應(yīng)用過(guò)程中的弊端也逐漸呈現(xiàn)出來(lái),如何進(jìn)一步落實(shí)新興技術(shù)和產(chǎn)業(yè)發(fā)展結(jié)構(gòu)的融合,正是傳感器產(chǎn)業(yè)需要在實(shí)踐中認(rèn)真思考的。再制造的表面工程,針對(duì)傳感器進(jìn)行自動(dòng)化生產(chǎn)模式的產(chǎn)業(yè)創(chuàng)新。智能化傳感器越來(lái)越多地被應(yīng)用到各個(gè)領(lǐng)域內(nèi),特別是工業(yè)自動(dòng)化項(xiàng)目[5]。據(jù)美國(guó)光電產(chǎn)業(yè)發(fā)展協(xié)會(huì)的數(shù)據(jù)和產(chǎn)業(yè)預(yù)測(cè),國(guó)際市場(chǎng)中智能傳感器的銷售額將以每年 20% 的速度增長(zhǎng)。加之國(guó)內(nèi)物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用的規(guī)模和范圍在不斷增大,工業(yè)界也在考慮把智能傳感器引入工業(yè)生產(chǎn)中。在工業(yè)項(xiàng)目運(yùn)行過(guò)程中,借助智能傳感器的相應(yīng)元件,對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行集中采集,從而進(jìn)一步打造高度自動(dòng)化的生產(chǎn)模式。
據(jù)相關(guān)數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì),截止到2015年,中國(guó)傳感器制造業(yè)規(guī)模將增長(zhǎng)13%,實(shí)現(xiàn)銷售收入約440億元。正是基于我國(guó)傳感器市場(chǎng)的穩(wěn)步發(fā)展,在物聯(lián)網(wǎng)市場(chǎng)逐漸優(yōu)化的規(guī)動(dòng)力之下,2016年中國(guó)傳感器市場(chǎng)規(guī)模有望達(dá)到1000億元以上。除此之外,智能傳感器也將被應(yīng)用在食品行業(yè)、配送物流行業(yè)、汽車行業(yè)、煤礦開(kāi)采行業(yè)以及計(jì)算機(jī)行業(yè)等領(lǐng)域[6]。
3.3D打印技術(shù)
隨著科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步,再制造的表面工程也延伸到傳統(tǒng)打印行業(yè),利用3D打印已經(jīng)成為無(wú)紙化辦公以及高科技辦公的新興發(fā)展趨勢(shì)。據(jù)中國(guó)3D打印技術(shù)產(chǎn)業(yè)聯(lián)盟統(tǒng)計(jì)的數(shù)據(jù)顯示,截止到2014年全球3D打印市場(chǎng)規(guī)模已經(jīng)達(dá)到了40億美元。并且,將在2018年增長(zhǎng)至125億美元。而中國(guó)市場(chǎng)的3D打印技術(shù),也將呈現(xiàn)出高速發(fā)展的態(tài)勢(shì),艾媒咨詢數(shù)據(jù)中,中國(guó)3D打印技術(shù)已經(jīng)逐漸成型,且整體市場(chǎng)規(guī)模保持較高的增長(zhǎng)速度[7]。
在2015年,我國(guó)已經(jīng)生產(chǎn)了約20萬(wàn)臺(tái)3D打印機(jī),不僅產(chǎn)量較大,且整體質(zhì)量也符合設(shè)備標(biāo)準(zhǔn),并已經(jīng)出售到全球各地,總價(jià)值量達(dá)到了16億元。盡管如此,3D打印技術(shù)的國(guó)內(nèi)普及速率還有待提升,因此,產(chǎn)業(yè)內(nèi)部甚至可以將3D打印視作即將要開(kāi)始的工業(yè)革命。
4.工業(yè)軟件
近幾年,我國(guó)工業(yè)軟件項(xiàng)目也呈現(xiàn)出高速發(fā)展的狀態(tài),尤其是航空航天、能源電力、裝備制造等領(lǐng)域的智能制造項(xiàng)目,對(duì)工業(yè)軟件市場(chǎng)規(guī)模的增長(zhǎng)提供了支撐,并且工業(yè)大數(shù)據(jù)等成為了發(fā)展重點(diǎn)。
結(jié)束語(yǔ)
總而言之,再制造表面工程是一項(xiàng)能實(shí)現(xiàn)資源節(jié)約以及環(huán)境保護(hù)的產(chǎn)業(yè)制造方式,將其和智能化技術(shù)結(jié)合在一起,是未來(lái)制造業(yè)發(fā)展的必然趨勢(shì),表面工程技術(shù)是整體運(yùn)維系統(tǒng)的重要技術(shù)模型,需要相關(guān)技術(shù)人員給予高度重視,在貼合時(shí)展訴求的基礎(chǔ)上,確保我國(guó)再制造表面工程的智能化發(fā)展進(jìn)程得到順利推廣,實(shí)現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展的產(chǎn)業(yè)戰(zhàn)略目標(biāo)。
參考文獻(xiàn)
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關(guān)鍵詞:智慧農(nóng)業(yè);物聯(lián)網(wǎng);架構(gòu);環(huán)境監(jiān)控;農(nóng)業(yè)大棚
中圖分類號(hào):TP315
隨著知識(shí)經(jīng)濟(jì)時(shí)代的到來(lái),信息技術(shù)逐漸在農(nóng)業(yè)中得到應(yīng)用,使得中國(guó)的農(nóng)業(yè)發(fā)展面臨著重大的機(jī)遇和挑戰(zhàn)。中國(guó)是一個(gè)農(nóng)業(yè)大國(guó),然而與發(fā)達(dá)國(guó)家相比,中國(guó)傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)的優(yōu)勢(shì)已漸漸退去。為了加快我國(guó)農(nóng)業(yè)發(fā)展,就要不斷加快向現(xiàn)代農(nóng)業(yè)轉(zhuǎn)型的步伐,即加快農(nóng)業(yè)的信息化建設(shè)。隨著物聯(lián)網(wǎng)等高新技術(shù)的發(fā)展,智慧農(nóng)業(yè)將成為現(xiàn)代農(nóng)業(yè)未來(lái)發(fā)展的趨勢(shì)。將物聯(lián)網(wǎng)等高新技術(shù)應(yīng)用于智慧農(nóng)業(yè)中,能夠促進(jìn)農(nóng)業(yè)信息化發(fā)展,改進(jìn)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)管理模式,提高農(nóng)業(yè)生產(chǎn)效率。
1 物聯(lián)網(wǎng)
1.1 物聯(lián)網(wǎng)的概念及體系架構(gòu)
(1)物聯(lián)網(wǎng)的概念
物聯(lián)網(wǎng)被稱為繼計(jì)算機(jī)、互聯(lián)網(wǎng)之后世界信息產(chǎn)業(yè)發(fā)展的第三次浪潮。物聯(lián)網(wǎng)至今沒(méi)有統(tǒng)一的定義。從字面含義來(lái)看,物聯(lián)網(wǎng)就是“物物相連的互聯(lián)網(wǎng)”。這里有2層含義[1]:第一,物聯(lián)網(wǎng)的核心和基礎(chǔ)仍然是互聯(lián)網(wǎng),是在互聯(lián)網(wǎng)基礎(chǔ)上的延伸和擴(kuò)展的網(wǎng)絡(luò);第二,其用戶端延伸和擴(kuò)展到了任何物品與物品之間,進(jìn)行信息交換和通信。2005年,國(guó)際電信聯(lián)盟(ITU)正式將“物聯(lián)網(wǎng)”稱為“the Internet of Things”,對(duì)物聯(lián)網(wǎng)概念進(jìn)行了擴(kuò)展,提出了任何時(shí)刻、任何地點(diǎn)、任意物體之間互聯(lián),無(wú)所不在的網(wǎng)絡(luò)(Ubiquitous networks)和無(wú)所不在的計(jì)算(Ubiquitous computing)的發(fā)展愿景。
(2)物聯(lián)網(wǎng)的體系架構(gòu)
物聯(lián)網(wǎng)分為三層[2][3]:感知層、網(wǎng)絡(luò)層和應(yīng)用層。感知層主要功能是識(shí)別物體,采集信息,傳遞信息至相應(yīng)的設(shè)備;網(wǎng)絡(luò)層負(fù)責(zé)處理和傳遞感知層獲取的信息,并將現(xiàn)有的網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行融合并擴(kuò)展;應(yīng)用層是物聯(lián)網(wǎng)和用戶的接口,它與行業(yè)需求結(jié)合,對(duì)感知和傳輸來(lái)的數(shù)據(jù)信息融合、分析、處理,從而實(shí)現(xiàn)物聯(lián)網(wǎng)的智能應(yīng)用。
1.2 物聯(lián)網(wǎng)的特征
物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)該具備三個(gè)特征[2]:一是全面感知;二是可靠傳送;三是智能控制和處理。
1.3 物聯(lián)網(wǎng)的商業(yè)模式
物聯(lián)網(wǎng)商業(yè)模式[4]的推進(jìn)應(yīng)該根據(jù)行業(yè)發(fā)展的關(guān)鍵成功因素,根據(jù)主導(dǎo)力量類型、行業(yè)需求、企業(yè)能力網(wǎng)絡(luò)與支撐系統(tǒng)成熟度、運(yùn)營(yíng)經(jīng)驗(yàn)、系統(tǒng)集成能力、標(biāo)準(zhǔn)化程度的進(jìn)展來(lái)確定不同階段的主要發(fā)展模式。物聯(lián)網(wǎng)的商業(yè)模式應(yīng)該遵循一條從公用為主――商用引入――融合發(fā)展的道路。物聯(lián)網(wǎng)的商業(yè)模式主要通過(guò)以下三個(gè)階段來(lái)體現(xiàn):第一階段(2010年-2015年):政府主導(dǎo),公共類、便利類產(chǎn)品為主。第二階段(2015年-2020年):以穩(wěn)定的行業(yè)市場(chǎng)用戶形成為標(biāo)志,商業(yè)應(yīng)用開(kāi)始涌現(xiàn),多方參與管理。第三階段(2020年以后):以行業(yè)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)體系的最終確定和關(guān)聯(lián)軟硬件平臺(tái)的建設(shè)和融合為標(biāo)志。
2 智慧農(nóng)業(yè)
所謂“智慧農(nóng)業(yè)[5]”就是充分應(yīng)用現(xiàn)代信息技術(shù)成果,集成應(yīng)用計(jì)算機(jī)與網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)、音視頻技術(shù)、3S技術(shù)、無(wú)線通信技術(shù)及專家智慧與知識(shí),實(shí)現(xiàn)農(nóng)業(yè)可視化遠(yuǎn)程診斷、遠(yuǎn)程控制、災(zāi)變預(yù)警等智能管理。
智慧農(nóng)業(yè)是農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的高級(jí)階段,是集新興的互聯(lián)網(wǎng)、移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)、云計(jì)算和物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)為一體,依托部署在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)的各種傳感節(jié)點(diǎn)(環(huán)境溫濕度、土壤水分、二氧化碳、圖像等)和無(wú)線通信網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)環(huán)境的智能感知、智能預(yù)警、智能決策、智能分析、專家在線指導(dǎo),為農(nóng)業(yè)生產(chǎn)提供精準(zhǔn)化種植、可視化管理、智能化決策。智慧農(nóng)業(yè)在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)環(huán)境監(jiān)控、食品安全等領(lǐng)域有很好的應(yīng)用前景,具體的應(yīng)用有智能農(nóng)業(yè)大棚等。
3 物聯(lián)網(wǎng)在智慧農(nóng)業(yè)中的應(yīng)用架構(gòu)
物聯(lián)網(wǎng)在智慧農(nóng)業(yè)中的應(yīng)用架構(gòu)[6]可以分為信息感知層、信息傳輸層和信息應(yīng)用層3個(gè)層次來(lái)設(shè)計(jì),如圖1所示。
信息感知層處在三層架構(gòu)的最底層,包括數(shù)據(jù)采集和數(shù)據(jù)短距離傳輸兩個(gè)方面,通過(guò)各種各樣的傳感器、攝像頭等農(nóng)業(yè)設(shè)備采集環(huán)境及作物信息,然后以多種通信協(xié)議,通過(guò)短距離無(wú)線傳輸技術(shù)、有線傳輸技術(shù)等將數(shù)據(jù)信息傳輸至物聯(lián)網(wǎng)關(guān),做到現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)信息的實(shí)時(shí)檢測(cè)與采集。與此同時(shí),上層下發(fā)的控制命令通過(guò)物聯(lián)網(wǎng)關(guān)傳送到控制設(shè)備,遠(yuǎn)程控制農(nóng)業(yè)設(shè)施,來(lái)實(shí)現(xiàn)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)環(huán)境的遠(yuǎn)程控制。
信息傳輸層通過(guò)Internet、2G和3G等的相互融合,以實(shí)現(xiàn)更加高效、更加可靠、更加廣泛、更加安全的互聯(lián)功能。
信息應(yīng)用層實(shí)現(xiàn)了跨系統(tǒng)、行業(yè)、應(yīng)用之間的信息互通與共享。通過(guò)對(duì)由物聯(lián)網(wǎng)感知層采集的數(shù)據(jù)信息進(jìn)行分析和處理,對(duì)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)的智能化控制與管理,實(shí)現(xiàn)了農(nóng)業(yè)的自動(dòng)化和智能化,為合理化農(nóng)業(yè)生產(chǎn)提供決策支持。
圖1 物聯(lián)網(wǎng)在智慧農(nóng)業(yè)中的應(yīng)用架構(gòu)圖
4 智慧農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)的應(yīng)用案例
4.1 產(chǎn)品介紹
圖2所示,基于物聯(lián)網(wǎng)的農(nóng)業(yè)大棚環(huán)境監(jiān)控系統(tǒng)是將物聯(lián)網(wǎng)2.4G無(wú)線射頻技術(shù)、傳感器技術(shù)與電信3G網(wǎng)絡(luò)相結(jié)合,實(shí)現(xiàn)農(nóng)戶大棚的數(shù)據(jù)檢測(cè)、實(shí)時(shí)傳輸、報(bào)警等智能化控制。本產(chǎn)品通過(guò)物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)對(duì)溫度、濕度等溫室大棚的環(huán)境因子進(jìn)行測(cè)定,通過(guò)對(duì)數(shù)據(jù)的處理向農(nóng)民下發(fā)報(bào)警短信,指導(dǎo)農(nóng)民的農(nóng)業(yè)生產(chǎn);同時(shí),收集農(nóng)戶大棚農(nóng)作物種植品種,種植面積,種植環(huán)境等數(shù)據(jù),通過(guò)電信3G網(wǎng)絡(luò)上傳相關(guān)數(shù)據(jù)至數(shù)據(jù)存儲(chǔ)中心,利用獲取的數(shù)據(jù)向農(nóng)民下發(fā)專業(yè)的種植建議。
4.2 產(chǎn)品商業(yè)模式營(yíng)銷策略
從1.3節(jié)我們了解到物聯(lián)網(wǎng)的商業(yè)模式處在第一階段,該階段主要是政府主導(dǎo),那么該產(chǎn)品的商業(yè)模式也不例外,該產(chǎn)品的營(yíng)銷策略和渠道也是圍繞著該商業(yè)模式進(jìn)行的。
基于物聯(lián)網(wǎng)的農(nóng)業(yè)大棚環(huán)境監(jiān)控系統(tǒng)的推廣目前主要依靠三方面營(yíng)銷渠道,第一是由各省電信根據(jù)當(dāng)?shù)剞r(nóng)村移動(dòng)市場(chǎng)的實(shí)際情況制定相應(yīng)的針對(duì)農(nóng)村地區(qū)的智能大棚套餐(包括同固話、寬帶、手機(jī)的融合套餐政策)、營(yíng)銷政策(包括同固話、寬帶、手機(jī)的融合營(yíng)銷政策),由地市分公司及分布在全省的農(nóng)村支局執(zhí)行智能大棚的營(yíng)銷活動(dòng),系統(tǒng)開(kāi)發(fā)公司負(fù)責(zé)產(chǎn)品的研發(fā)、升級(jí)、售前、售后等技術(shù)支撐及業(yè)務(wù)運(yùn)營(yíng)支撐工作;第二是與當(dāng)?shù)卣稗r(nóng)牧廳合作建立長(zhǎng)期的農(nóng)業(yè)農(nóng)村信息化合作計(jì)劃,形成以政府牽頭,企業(yè)推進(jìn),農(nóng)戶獲利的良性發(fā)展循環(huán)模式,以政府農(nóng)業(yè)補(bǔ)貼資金的項(xiàng)目方式推進(jìn)或通過(guò)農(nóng)牧廳下屬農(nóng)技站面向全省農(nóng)村市場(chǎng)推廣;第三是發(fā)展大型涉農(nóng)企業(yè)經(jīng)銷商,與大型涉農(nóng)企業(yè)建立合作關(guān)系,產(chǎn)品由企業(yè)自用或合作推廣。
4.3 產(chǎn)品試點(diǎn)
在甘肅省永靖縣利用樣品機(jī)(具有環(huán)境溫濕度傳感器)進(jìn)行產(chǎn)品試點(diǎn)工作,在永靖縣峴塬鎮(zhèn)光輝村3個(gè)農(nóng)戶的5個(gè)大棚進(jìn)行試點(diǎn),5個(gè)大棚種植了木瓜、西瓜、青椒等不同的蔬菜,農(nóng)戶對(duì)試點(diǎn)工作配合非常積極。農(nóng)戶認(rèn)為溫室終端設(shè)備對(duì)他們的農(nóng)業(yè)生產(chǎn)起到了一定的作用,因?yàn)槊總€(gè)農(nóng)戶都會(huì)種植幾個(gè)大棚,溫室終端的自動(dòng)溫濕度報(bào)警功能,使他們不用再跑到每個(gè)大棚里監(jiān)測(cè)溫濕度,只需要根據(jù)接收的短信,就可以直接處理溫濕度超標(biāo)的情況,很方便。對(duì)于需要其他功能的農(nóng)業(yè)生產(chǎn),可以相應(yīng)的在樣品機(jī)上增加相應(yīng)的設(shè)備和功能模塊。
5 結(jié)束語(yǔ)
通過(guò)理論和實(shí)踐的證明,將物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)應(yīng)用到智慧農(nóng)業(yè)中能為農(nóng)業(yè)提供很大的便利。物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)為智慧農(nóng)業(yè)的建設(shè)提供了前所未有的機(jī)遇,并且在不久的將來(lái),物聯(lián)網(wǎng)必將會(huì)給農(nóng)業(yè)領(lǐng)域帶來(lái)革命性的變化。但是,在智慧農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)建設(shè)中仍然存在著一些問(wèn)題,如農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)的全網(wǎng)覆蓋、智慧農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)設(shè)施的價(jià)格以及標(biāo)準(zhǔn)制定、農(nóng)業(yè)傳輸?shù)目煽啃院图皶r(shí)性等等問(wèn)題,這都需要政府、企業(yè)、科研單位、高校及各個(gè)相關(guān)行業(yè)的共同努力。
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【關(guān)鍵詞】 物聯(lián)網(wǎng) 云計(jì)算 數(shù)據(jù)挖掘
隨著科技的快速發(fā)展,物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)應(yīng)用在社會(huì)生活中越來(lái)越廣泛,包括芯片技術(shù)、無(wú)線網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、傳感技術(shù)以及GPS導(dǎo)航定位技術(shù)等正在不斷完善與創(chuàng)新,信息傳感、收集與處理分析技術(shù)也越發(fā)趨于成熟。在此背景下,更多的物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用被人們開(kāi)發(fā)應(yīng)用,成為互聯(lián)網(wǎng)之后的又一大信息技術(shù)熱點(diǎn)領(lǐng)域。由此,物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)也被人們寄予了更多的期望,因此需要更加深入和廣泛的研究,從而不斷推進(jìn)更新更實(shí)用的物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用的開(kāi)發(fā)[1]。
在物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用中,最主要的技術(shù)障礙就是數(shù)據(jù)挖掘,當(dāng)前隨著云計(jì)算平臺(tái)的出現(xiàn),物聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)挖掘技術(shù)有了新的發(fā)展方向,這使得目前我國(guó)眾多行業(yè)都在開(kāi)發(fā)搭建基于云計(jì)算平臺(tái)的物聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)挖掘技術(shù),從而讓物聯(lián)網(wǎng)具備更加厚實(shí)的IT計(jì)算能力、數(shù)據(jù)挖掘技術(shù)分析能力和平臺(tái)拓展能力。因此,物聯(lián)網(wǎng)行業(yè)產(chǎn)業(yè)的后續(xù)發(fā)展與當(dāng)前云計(jì)算平臺(tái)的發(fā)展有著極其密切的關(guān)系,而基于云計(jì)算平臺(tái)的物聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)挖掘技術(shù)則明顯有著更加廣闊的發(fā)展空間。
一、物聯(lián)網(wǎng)概述
1.1 物聯(lián)網(wǎng)
物聯(lián)網(wǎng)(IOT)指的是運(yùn)用各種各樣的傳感設(shè)備來(lái)進(jìn)行信息傳遞的計(jì)算機(jī)集群,這是在計(jì)算機(jī)互聯(lián)網(wǎng)之后的再一次飛躍,包括計(jì)算機(jī)技術(shù)、通信技術(shù)(移動(dòng)通信技術(shù)、傳感器技術(shù)網(wǎng)絡(luò))等,而且還是下一代網(wǎng)絡(luò)發(fā)展的大方向。物聯(lián)網(wǎng)具有全面感知性、信息傳遞可靠性以及智能化處理性,例如運(yùn)用有線網(wǎng)絡(luò)或者無(wú)線網(wǎng)絡(luò)將通過(guò)傳感器采集到的數(shù)據(jù)信息傳遞出去,經(jīng)過(guò)云計(jì)算等技術(shù)進(jìn)行數(shù)據(jù)分析處理,整合共享,而后達(dá)到對(duì)物體的智能化控制。因此,物聯(lián)網(wǎng)一般至少包括傳感器等電子元件、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)處理系統(tǒng)以及有線或者無(wú)線網(wǎng)絡(luò)[2]。
1.2 云計(jì)算
云計(jì)算指的是在互聯(lián)網(wǎng)支持的基礎(chǔ)上,通過(guò)互聯(lián)網(wǎng)服務(wù)為用戶提供的依據(jù)需求而確定服務(wù)的計(jì)算方式。由于服務(wù)資源來(lái)源于互聯(lián)網(wǎng),并且互聯(lián)網(wǎng)通常使用云狀圖案來(lái)表示資源,所以稱之為云計(jì)算。云計(jì)算有著集群優(yōu)勢(shì),同時(shí)具備高速運(yùn)算能力和較高的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)能力,因而如今正被廣泛而深刻的應(yīng)用至IT行業(yè)中,具有高容錯(cuò)性與高伸縮性的特點(diǎn)。目前在云計(jì)算平臺(tái)搭建中,用戶主要依靠Hadoop來(lái)進(jìn)行,作為云計(jì)算平臺(tái)搭建基礎(chǔ),可以極為有效的利用集群計(jì)算能力與數(shù)據(jù)存儲(chǔ)能力,從而實(shí)現(xiàn)大量數(shù)據(jù)的分析處理。
二、數(shù)據(jù)挖掘技術(shù)概述
2.1 數(shù)據(jù)挖掘技術(shù)的含義
數(shù)據(jù)挖掘技術(shù)產(chǎn)生時(shí)間并不算久,可自從20世紀(jì)90年代產(chǎn)生以來(lái),在人類社會(huì)中產(chǎn)生了巨大的影響,同時(shí)受到了人們的廣泛應(yīng)用。目前來(lái)說(shuō),數(shù)據(jù)挖掘并不是一個(gè)獨(dú)立的學(xué)科,而是交叉學(xué)科,因此不同領(lǐng)域不同行業(yè)的人對(duì)其理解也存在不同之處,因而對(duì)其準(zhǔn)確的定義還沒(méi)有定論。目前,大部分學(xué)者比較認(rèn)同的關(guān)于數(shù)據(jù)挖掘技術(shù)的含義是韓家煒等人對(duì)其的定義[3],包括三個(gè)方面的內(nèi)容,第一,具有大量的數(shù)據(jù)來(lái)源,并且是真實(shí)的數(shù)據(jù);第二,通過(guò)數(shù)據(jù)挖掘獲得的信息對(duì)人們有著較高的價(jià)值與作用;第三,獲得信息是可以被人們理解分析,被人們接受與運(yùn)用,能夠以此來(lái)做出判斷或決策。
2.2 數(shù)據(jù)挖掘技術(shù)的特征
數(shù)據(jù)挖掘技術(shù)具有分布廣、規(guī)模大、節(jié)點(diǎn)資源有限以及安全性復(fù)雜等特征。物聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)本身具有分布廣的特點(diǎn),因?yàn)閿?shù)據(jù)一般都存儲(chǔ)在不同的地方,其次,物聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)極為龐大,本身有許多傳感器節(jié)點(diǎn),因而需要有能夠快速解決處理數(shù)據(jù)的中央節(jié)點(diǎn),再次,節(jié)點(diǎn)資源并不是無(wú)限的,因而中央節(jié)點(diǎn)一般不需要所有的數(shù)據(jù),但需要數(shù)據(jù)參數(shù),從而依靠分布式節(jié)點(diǎn)將用戶需要的數(shù)據(jù)傳輸出去。
三、在云計(jì)算平臺(tái)下的數(shù)據(jù)挖掘技術(shù)分析
在當(dāng)前的云計(jì)算平臺(tái)中,最主要的是以Hadoop為基礎(chǔ)搭建而成的平臺(tái),在此以Hadoop為例,簡(jiǎn)單介紹云計(jì)算平臺(tái)中數(shù)據(jù)挖掘技術(shù)。主要分為四大部分,分別為物聯(lián)網(wǎng)感知層、物聯(lián)網(wǎng)傳輸層、數(shù)據(jù)層和數(shù)據(jù)挖掘服務(wù)層。
3.1物聯(lián)網(wǎng)感知層
物聯(lián)網(wǎng)感知層主要依靠在目標(biāo)區(qū)域范圍內(nèi)放置極多的數(shù)據(jù)采集節(jié)點(diǎn)來(lái)發(fā)揮感知作用。具體來(lái)說(shuō),節(jié)點(diǎn)主要是通過(guò)傳感器、攝像頭以及其他設(shè)備進(jìn)行數(shù)據(jù)采集工作,而采集到的數(shù)據(jù)則會(huì)依靠物聯(lián)網(wǎng)感知層所具備的網(wǎng)絡(luò)通信設(shè)備進(jìn)行匯聚,將所有的數(shù)據(jù)傳送到節(jié)點(diǎn),而后經(jīng)過(guò)匯總存儲(chǔ)之后再次通過(guò)傳輸層輸送到云計(jì)算平臺(tái)的數(shù)據(jù)處理中心[4]。
3.2物聯(lián)網(wǎng)傳輸層
物聯(lián)網(wǎng)傳輸層主要包括傳感器、無(wú)線(有線)網(wǎng)絡(luò)等,通過(guò)諸多網(wǎng)絡(luò)設(shè)備搭建的高速度無(wú)縫數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng),能夠快速將物聯(lián)網(wǎng)感知層采集到的數(shù)據(jù)通過(guò)網(wǎng)絡(luò)傳送到數(shù)據(jù)處理中心,從而實(shí)現(xiàn)全方位的互通互聯(lián)目標(biāo),也就是將各種類別的監(jiān)測(cè)處理設(shè)備聯(lián)網(wǎng)傳輸,實(shí)現(xiàn)設(shè)備之間網(wǎng)絡(luò)信息的傳遞。
3.3數(shù)據(jù)層
數(shù)據(jù)層是物聯(lián)網(wǎng)云計(jì)算平臺(tái)中數(shù)據(jù)挖掘技術(shù)的關(guān)鍵部分,物聯(lián)網(wǎng)本身具有異構(gòu)性和海量性的特征,因而在數(shù)據(jù)層內(nèi)將物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備采集到的數(shù)據(jù)進(jìn)行存儲(chǔ)處理分析的能力是基于云計(jì)算的物聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)挖掘平臺(tái)的關(guān)鍵。數(shù)據(jù)層中主要包括數(shù)據(jù)源轉(zhuǎn)化與存儲(chǔ)兩大部分,其中,數(shù)據(jù)源轉(zhuǎn)化主要對(duì)物聯(lián)網(wǎng)異構(gòu)性的數(shù)據(jù)進(jìn)行轉(zhuǎn)化,而存儲(chǔ)部分則是使用Hadoop搭建的平臺(tái)中的HDFS系統(tǒng)進(jìn)行分布式存儲(chǔ),從而將海量性的數(shù)據(jù)完整存儲(chǔ)到數(shù)據(jù)節(jié)點(diǎn)[5]。
由于在物聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)中,對(duì)于不同的目標(biāo)會(huì)采用不同的數(shù)據(jù)類型來(lái)表現(xiàn),某種情況下,相同的目標(biāo)也會(huì)采用不同的數(shù)據(jù)類型來(lái)表現(xiàn),因此數(shù)據(jù)源轉(zhuǎn)化的作用主要體現(xiàn)在保持?jǐn)?shù)據(jù)的完整,防止異構(gòu)性的物聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)在轉(zhuǎn)化中出現(xiàn)損毀,從而達(dá)到保證數(shù)據(jù)挖掘目標(biāo)。數(shù)據(jù)源轉(zhuǎn)化在系統(tǒng)中的作用相當(dāng)于數(shù)據(jù)層與感知層的連接線,通過(guò)數(shù)據(jù)包的解碼轉(zhuǎn)換將不同的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成需要的數(shù)據(jù)類型,并且分布式存儲(chǔ)到數(shù)據(jù)處理中心。
3.4數(shù)據(jù)挖掘服務(wù)層
數(shù)據(jù)挖掘服務(wù)層包含數(shù)據(jù)準(zhǔn)備、數(shù)據(jù)挖掘引擎以及用戶三大部分。其中,數(shù)據(jù)準(zhǔn)備部分的主要用途是對(duì)數(shù)據(jù)的清零、轉(zhuǎn)化以及規(guī)約等。數(shù)據(jù)挖掘引擎則主要包含數(shù)據(jù)挖掘算法以及模式評(píng)估,而用戶部分則主要將數(shù)據(jù)挖掘的內(nèi)容進(jìn)行可視化的表現(xiàn)。用戶部分是整個(gè)云計(jì)算平臺(tái)中數(shù)據(jù)挖掘技術(shù)面對(duì)用戶的直接體現(xiàn),因而具有友好性,能夠讓用戶通過(guò)操作來(lái)對(duì)數(shù)據(jù)挖掘任務(wù)進(jìn)行處理認(rèn)知。
四、云計(jì)算平臺(tái)上物聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)挖掘技術(shù)應(yīng)用分析
數(shù)據(jù)挖掘工作流程為:用戶發(fā)出數(shù)據(jù)挖掘的請(qǐng)求之后,主要控制節(jié)點(diǎn)收到用戶請(qǐng)求之后會(huì)首先判斷能否進(jìn)行任務(wù),并且將結(jié)果回饋給用戶。若是可以進(jìn)行,主要控制節(jié)點(diǎn)就會(huì)調(diào)用數(shù)據(jù)挖掘算法,然后根據(jù)算法進(jìn)行分布式數(shù)據(jù)挖掘工作。通過(guò)挖掘數(shù)據(jù)任務(wù)的劃分之后,將具體內(nèi)容傳送到眾多節(jié)點(diǎn)中,節(jié)點(diǎn)再具體進(jìn)行數(shù)據(jù)挖掘[6]。
本次選擇Hadoop搭建云計(jì)算平臺(tái),并以此進(jìn)行模擬實(shí)驗(yàn)。
首先,選擇一臺(tái)實(shí)驗(yàn)所需要的PC機(jī)器,配置基于普通水平的2G內(nèi)存,操作系統(tǒng)為win7。然后在PC端安裝虛擬機(jī),虛擬機(jī)的操作系統(tǒng)都是Linux操作系統(tǒng)。從而開(kāi)始部署分布式節(jié)點(diǎn),本次共安裝3個(gè)虛擬機(jī)。其次,需要安裝與Linux版本相適應(yīng)的Eclipse7.5開(kāi)發(fā)環(huán)境,并且于PC機(jī)上安裝SSH服務(wù),用于實(shí)驗(yàn)開(kāi)始之后傳遞實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)。3臺(tái)虛擬機(jī)中也安裝SSH服務(wù),以便于Hadoop平臺(tái)運(yùn)用。
配置安裝完畢后,選擇采用關(guān)聯(lián)規(guī)則算法的數(shù)據(jù),將數(shù)據(jù)依據(jù)C++代碼程序轉(zhuǎn)換成標(biāo)準(zhǔn)的PML文件,文件大小為1G,然后將文件利用HDFS傳入Hadoop平臺(tái),采用分布式存儲(chǔ)。接下來(lái),運(yùn)行Apriori算法 [7],根據(jù)計(jì)算結(jié)果來(lái)判斷能否找到實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)集合中所有的項(xiàng)目,然后,選用不同大小的文件再次重復(fù)實(shí)驗(yàn),以此來(lái)得到較為準(zhǔn)確的結(jié)果。實(shí)驗(yàn)運(yùn)行Hadoop平臺(tái)計(jì)算得到的數(shù)據(jù)如下表1。
從表1中可以看出,伴隨著文件不斷擴(kuò)大,在Hadoop平臺(tái)上運(yùn)行,采用Apriori算法所運(yùn)行的時(shí)間也隨之上升。經(jīng)過(guò)大量模擬實(shí)驗(yàn)后,可以看出Hadoop平臺(tái)有著較高的拓展性能,能夠滿足當(dāng)前市場(chǎng)對(duì)于物聯(lián)網(wǎng)大量數(shù)據(jù)挖掘的要求[8]。
五、結(jié)語(yǔ)
隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)與科學(xué)技術(shù)日新月異的發(fā)展,物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)也在不斷的趨于成熟。當(dāng)前物聯(lián)網(wǎng)海量的異構(gòu)性數(shù)據(jù)也在呈現(xiàn)著飛速增長(zhǎng)的態(tài)勢(shì),導(dǎo)致物聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)挖掘技術(shù)越來(lái)越顯得困難重重。
在此背景下,基于云計(jì)算的物聯(lián)網(wǎng)挖掘技術(shù)與傳統(tǒng)的物聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)挖掘相比,其能夠通過(guò)分布式存儲(chǔ)的方式以及分布式并行的計(jì)算方法更好的滿足人們對(duì)物聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)挖掘的要求,并且還能夠通過(guò)計(jì)算存儲(chǔ)遷移功能來(lái)避免數(shù)據(jù)存儲(chǔ)過(guò)大導(dǎo)致節(jié)點(diǎn)出現(xiàn)故障的問(wèn)題,不僅縮短了數(shù)據(jù)傳輸?shù)臅r(shí)間,提高了數(shù)據(jù)傳輸?shù)姆€(wěn)定性和完整性,而且還極大的提高了數(shù)據(jù)挖掘的效率與質(zhì)量,有著極大的應(yīng)用前景。
因此,本文所提出的基于云計(jì)算的物聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)挖掘系統(tǒng)對(duì)于當(dāng)前物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用的發(fā)展有著深遠(yuǎn)的意義,并且經(jīng)過(guò)Hadoop平臺(tái)進(jìn)行模擬數(shù)據(jù)挖掘?qū)嶒?yàn)后,也驗(yàn)證了這種方案有著極大的可行性。
參 考 文 獻(xiàn)
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一、物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的含義
所謂的物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)是在一九九九年提出來(lái)的,國(guó)內(nèi)外的不同專家和機(jī)構(gòu)對(duì)其有著不同的定義,一般的共識(shí)就是:物聯(lián)網(wǎng)通過(guò)射頻識(shí)別、全球定位系統(tǒng)、紅外感應(yīng)器、激光掃描器等信息傳感設(shè)備,按照協(xié)議約定,把所有物品與互聯(lián)網(wǎng)連接起來(lái),進(jìn)行信息的通訊和交換,從而實(shí)現(xiàn)智能化的識(shí)別、定位、跟蹤、監(jiān)控、管理的一種網(wǎng)絡(luò)。
目前我國(guó)物聯(lián)網(wǎng)體系的雛形已經(jīng)基本具備,具有十分典型的層級(jí)特征。一個(gè)完完整整的物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)包含信息的感知層,信息的匯聚層,信息的處理層,信息的運(yùn)營(yíng)層,信息的應(yīng)用層。物聯(lián)網(wǎng)存在六大關(guān)鍵性技術(shù),但是目前而言,作為物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)最底層的感知技術(shù)和匯聚技術(shù)應(yīng)用的速度快,范圍廣,推動(dòng)著物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的不斷升級(jí)。
二、物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)下倉(cāng)儲(chǔ)管理系統(tǒng)的基本功能
物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)下的倉(cāng)儲(chǔ)管理系統(tǒng)是以射頻技術(shù)為基礎(chǔ)的,充分利用物聯(lián)網(wǎng)的現(xiàn)金技術(shù)集成尖端的硬件設(shè)施和完善的軟件系統(tǒng)來(lái)管理倉(cāng)儲(chǔ)環(huán)節(jié)。
智能化倉(cāng)儲(chǔ)系統(tǒng)的基本功能
物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)下的倉(cāng)儲(chǔ)管理系統(tǒng),智能化的先進(jìn)管理模式,可以自動(dòng)而精確地獲取產(chǎn)品信息和倉(cāng)儲(chǔ)信息;還可以自動(dòng)生成并打印入庫(kù)、出庫(kù)清單;同時(shí)可以動(dòng)態(tài)的分配貨位實(shí)行隨機(jī)存儲(chǔ),從而可以最大限度的使用倉(cāng)儲(chǔ)空間;而且還可以及時(shí)有效的查詢庫(kù)存數(shù)量、庫(kù)存時(shí)間、庫(kù)存位置;然后可以對(duì)倉(cāng)儲(chǔ)物品進(jìn)行隨機(jī)抽查盤點(diǎn),綜合盤點(diǎn);最后可以實(shí)時(shí)的統(tǒng)計(jì)和匯總各類信息,輸出統(tǒng)計(jì)報(bào)告。
(二)自動(dòng)化的出庫(kù)管理功能
當(dāng)倉(cāng)庫(kù)收到銷售部的訂單或者發(fā)貨通知后,出庫(kù)管理模塊自動(dòng)的按照預(yù)定規(guī)則分組,區(qū)分先后順序合理安排。按照訂單要求,出庫(kù)管理模塊自動(dòng)化的生成斂貨方案,按照此方案安排訂單斂貨任務(wù)。管控人員按照射頻終端的指引掃描貨物、確認(rèn)產(chǎn)品,并自動(dòng)將其儲(chǔ)存狀態(tài)變更為待出庫(kù)。
在產(chǎn)品出庫(kù)時(shí),由設(shè)置在倉(cāng)庫(kù)出口的出庫(kù)讀寫器掃描產(chǎn)品的電子條碼,并且通過(guò)數(shù)據(jù)的采集接口鏈接給出庫(kù)李模塊,自動(dòng)化的生成出庫(kù)清單與產(chǎn)品訂單進(jìn)行對(duì)比。若有差錯(cuò),系統(tǒng)進(jìn)行提示,提醒管理員進(jìn)行清查更正,如若兩者一致,便可以順利出庫(kù),打印產(chǎn)品出庫(kù)清單,對(duì)庫(kù)存信息及時(shí)更新。
出入庫(kù)的管理模式(圖一)
(三)智能化的入庫(kù)管理功能
入庫(kù)管理是物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)下倉(cāng)儲(chǔ)管理系統(tǒng)的核心功能模塊,通過(guò)本地?cái)?shù)據(jù)接口、采集數(shù)據(jù)接口和遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)接口與產(chǎn)品命名服務(wù)器等其他部分進(jìn)行交互,實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品入庫(kù)自動(dòng)管理功能。
產(chǎn)品在入庫(kù)時(shí)就設(shè)置入庫(kù)讀寫碼并進(jìn)行掃描,自動(dòng)的形成產(chǎn)品入庫(kù)清單,然后通過(guò)本地的數(shù)據(jù)接口將入庫(kù)信息及時(shí)更新到本地?cái)?shù)據(jù)中心(所謂的本地?cái)?shù)據(jù)中心就是倉(cāng)儲(chǔ)系統(tǒng)存儲(chǔ)維護(hù)本地庫(kù)存信息的數(shù)據(jù)庫(kù))。入庫(kù)管理功能是按照最佳的儲(chǔ)存方式,選擇空貨位,通過(guò)射頻終端進(jìn)行數(shù)據(jù)傳送,及時(shí)的確定將貨物放置在正確貨位,就位后掃描電子標(biāo)簽,打印入庫(kù)清單,確認(rèn)貨物存儲(chǔ),以方面日后訂單發(fā)貨。
(四)智能化的庫(kù)存控制功能
庫(kù)存管控模塊根據(jù)系統(tǒng)確定的管控策略生成決策方案,當(dāng)實(shí)時(shí)庫(kù)存量高于或者低于庫(kù)存限量時(shí)便會(huì)自動(dòng)報(bào)警,庫(kù)存管理員據(jù)此適時(shí)的進(jìn)行補(bǔ)購(gòu)或者取消訂單。
在庫(kù)存管理模塊可以對(duì)庫(kù)存進(jìn)行準(zhǔn)確真實(shí)的統(tǒng)計(jì),根據(jù)出庫(kù)、入庫(kù)、庫(kù)存的信息完成庫(kù)存管理的日?qǐng)?bào)、月報(bào)和年報(bào)。自動(dòng)對(duì)各個(gè)分庫(kù)、班組、站所等基層工作單位的工作情況進(jìn)行統(tǒng)計(jì),方便查詢和管控。
三、物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)下倉(cāng)儲(chǔ)管理系統(tǒng)的設(shè)計(jì)
倉(cāng)儲(chǔ)是物流管理環(huán)節(jié)的重要部分,其產(chǎn)生的原因主要分為主動(dòng)存儲(chǔ)和被存儲(chǔ)。主動(dòng)存儲(chǔ)包括時(shí)間差異、戰(zhàn)略考慮和市場(chǎng)因數(shù);被動(dòng)存儲(chǔ)主要涉及到管理失誤、不可抗因素和供需脫節(jié)。倉(cāng)儲(chǔ)管理所研究的內(nèi)容主要是倉(cāng)、儲(chǔ)、物、環(huán)境四個(gè)方面:倉(cāng)所指的是存儲(chǔ)環(huán)節(jié)所需要的設(shè)備設(shè)施;所謂儲(chǔ)就是出入庫(kù)業(yè)務(wù),在庫(kù)業(yè)務(wù)和倉(cāng)儲(chǔ)規(guī)劃;物就是指?jìng)}庫(kù)內(nèi)的貨物和人的管理;環(huán)境就是指?jìng)}庫(kù),物品活動(dòng)所涉及的外在條件。
(一)軟件設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)
根據(jù)實(shí)際操作中的要求,倉(cāng)儲(chǔ)管理的軟件設(shè)計(jì)必須具備以下七大功能:一是,業(yè)務(wù)管理模塊,對(duì)物品的入庫(kù)、出庫(kù)、移庫(kù)、盤點(diǎn)等業(yè)務(wù)進(jìn)行改進(jìn)和優(yōu)化,避免傳統(tǒng)倉(cāng)儲(chǔ)所存在的弊端,并且進(jìn)行倉(cāng)庫(kù)分析、物品分析和任務(wù)指派;二是,設(shè)備管理功能,利用硬件平臺(tái)和軟件平臺(tái)將收集的信息進(jìn)行分類處理,作為中間件及時(shí)的分配到不同模塊進(jìn)行處理;三是,安全管理模塊,倉(cāng)庫(kù)的管理包括商品安全和倉(cāng)庫(kù)安全,安全管理主要包括權(quán)限管理、設(shè)備管理、物品管理和環(huán)境監(jiān)控;四是,數(shù)據(jù)管理模塊,這一模塊的功能是進(jìn)行數(shù)據(jù)的查詢、更新和備份;五是,協(xié)作管理模塊,主要是進(jìn)行內(nèi)部管理和外部管理,然后將內(nèi)外部管理結(jié)合起來(lái);六是,基本信息模塊,倉(cāng)儲(chǔ)系統(tǒng)中最為基本的信息包括人員信息、設(shè)備信息、物品信息,這一模塊根據(jù)其他模塊的反饋及時(shí)更新用于日后的統(tǒng)計(jì)查詢;七是,電子地圖模塊,實(shí)時(shí)顯示倉(cāng)儲(chǔ)的真實(shí)情況,了解設(shè)備運(yùn)行狀況和人員的工作狀況,提高倉(cāng)儲(chǔ)工作效率。
軟件設(shè)計(jì)模塊(圖二RFID:標(biāo)簽)
(二)硬件布局方案
將來(lái)倉(cāng)儲(chǔ)的發(fā)展趨勢(shì)是多功能的混合應(yīng)用、智能化、集約化和自動(dòng)化。根據(jù)其功能結(jié)合物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)實(shí)現(xiàn)各個(gè)模塊的功能所涉及到的硬件設(shè)備主要有:一是,在每道門口安裝的感應(yīng)器,作用不同的門安裝不同的感應(yīng)器設(shè)備;二是,庫(kù)控動(dòng)作人員所穿戴的RFID標(biāo)簽工作服、叉車車載讀卡器;三是,在各固定貨位、托盤、特殊倉(cāng)庫(kù)等地方安裝的電子標(biāo)簽,方便貨物盤存和貨位選擇;四是,倉(cāng)庫(kù)內(nèi)安裝的各種環(huán)境的感應(yīng)標(biāo)簽,目的是滿足貨物的安全和存儲(chǔ)要求;五是,防火、防水、通暖、通風(fēng)等輔助設(shè)備。
將物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)運(yùn)用到倉(cāng)儲(chǔ)管理的所有環(huán)節(jié),對(duì)管理系統(tǒng)的軟件、硬件提出設(shè)計(jì)方案,建立智能化、自動(dòng)化的倉(cāng)儲(chǔ)管理系統(tǒng)。如今物流倉(cāng)儲(chǔ)管理還存在一定的弊端和漏洞,恰當(dāng)?shù)囊M(jìn)和發(fā)展物聯(lián)網(wǎng)技術(shù),可以補(bǔ)充其不足,也可以為物聯(lián)網(wǎng)那個(gè)技術(shù)在其他物流供應(yīng)環(huán)節(jié)的利用起到示范帶頭作用。
參考文獻(xiàn)
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(作者單位:中北大學(xué))
關(guān)鍵詞:物聯(lián)網(wǎng);智能化教學(xué);優(yōu)化管理;應(yīng)用前景
中圖分類號(hào):TP393文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:A文章編號(hào):2095-1302(2011)08-0082-03
物聯(lián)網(wǎng)(Internet of Things,IOT)又稱傳感網(wǎng),指的是將各種信息傳感設(shè)備,例如射頻識(shí)別(Radio Frequency Identification, RFID)裝置、紅外感應(yīng)器、全球定位系統(tǒng)、激光掃描器等,按約定的協(xié)議,把任何物品與互聯(lián)網(wǎng)連接起來(lái),進(jìn)行信息交換和通訊,以實(shí)現(xiàn)智能化識(shí)別、定位、跟蹤、監(jiān)控和管理的一種網(wǎng)絡(luò)\[1\]。IOT應(yīng)用極其廣泛,遍及智能交通、文化教育、環(huán)境保護(hù)、公共安全、平安家居、工業(yè)監(jiān)測(cè)等多個(gè)領(lǐng)域,將極大地改變我們的生活、工作和學(xué)習(xí)方式。
近幾年,國(guó)內(nèi)一些高校針對(duì)IOT產(chǎn)業(yè)的發(fā)展形勢(shì),整合自身原有技術(shù),投身到產(chǎn)業(yè)發(fā)展的新機(jī)遇中。但I(xiàn)OT在高校的教學(xué)方式、教學(xué)手段以及教學(xué)管理等方面應(yīng)該如何開(kāi)展,是一個(gè)值得思考的問(wèn)題。本文基于對(duì)IOT內(nèi)涵與特征的理解以及高校IOT的研究現(xiàn)狀,分析了IOT在高校主要教學(xué)管理環(huán)節(jié)中的作用以及IOT在高校中的應(yīng)用前景,以便為高校教學(xué)管理提供一種新的解決方法。
1 物聯(lián)網(wǎng)的基本內(nèi)涵及基本特征
1.1 物聯(lián)網(wǎng)的基本內(nèi)涵
隨著信息領(lǐng)域及相關(guān)學(xué)科的發(fā)展,相關(guān)領(lǐng)域的科研工作者分別從不同的方面對(duì)IOT進(jìn)行了較為深入的研究,IOT的概念也隨之有了深刻的改變,但是,至今仍沒(méi)有提出一個(gè)權(quán)威、完整和精確的IOT定義\[2\]。從IOT本質(zhì)上看,其有兩層含義:第一,IOT的核心和基礎(chǔ)仍然是互聯(lián)網(wǎng),是在互聯(lián)網(wǎng)基礎(chǔ)上延伸和擴(kuò)展的網(wǎng)絡(luò);第二,在IOT中,用戶端延伸和擴(kuò)展到了任何物品與物品之間的信息交換和通信\[3\]。物聯(lián)網(wǎng)的目的是讓所有的物品都能夠遠(yuǎn)程感知和控制,并與互聯(lián)網(wǎng)結(jié)合成一個(gè)更加智慧的生產(chǎn)、生活體系。
1.2 物聯(lián)網(wǎng)的基本特征
從通信對(duì)象和過(guò)程來(lái)看,IOT的核心是物與物以及人與物之間的信息交互。IOT的基本特征可概括為全面感知、可靠傳送和智能處理\[2\]三部分。
全面感知就是利用射頻識(shí)別、二維碼、傳感器等感知、捕獲、測(cè)量技術(shù)隨時(shí)隨地對(duì)物體進(jìn)行信息采集和獲取。
可靠傳送是通過(guò)將物體接入信息網(wǎng)絡(luò),依托各種通信網(wǎng)絡(luò),隨時(shí)隨地進(jìn)行可靠的信息交互和共享。
智能處理是利用各種智能計(jì)算技術(shù),對(duì)海量的感知數(shù)據(jù)和信息進(jìn)行分析并處理,從而實(shí)現(xiàn)智能化的決策和控制。
為了更清晰地描述IOT的關(guān)鍵環(huán)節(jié),按照信息科學(xué)的視點(diǎn),可以圍繞信息的流動(dòng)過(guò)程,抽象出IOT信息功能模型,圖1所示是其信息功能模型圖,從圖1可見(jiàn),其具有信息獲取功能、信息傳輸功能、信息處理功能和信息施效功能\[3\]。
2 高校物聯(lián)網(wǎng)的研究現(xiàn)狀
從2004年開(kāi)始,IOT相繼被美國(guó)、歐盟、日本、韓國(guó)等國(guó)家和區(qū)域性組織列為領(lǐng)先和振興全球經(jīng)濟(jì)的基礎(chǔ)戰(zhàn)略。我國(guó)也于2009年制定了"感知中國(guó)"的戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)規(guī)劃,將其列為重點(diǎn)研究領(lǐng)域。無(wú)錫市2009年9月與北京郵電大學(xué)就傳感網(wǎng)技術(shù)研究和產(chǎn)業(yè)發(fā)展簽署的合作協(xié)議,標(biāo)志中國(guó)“物聯(lián)網(wǎng)”進(jìn)入實(shí)際建設(shè)階段。2009年9月10日,全國(guó)高校首家物聯(lián)網(wǎng)研究院在南京郵電大學(xué)正式成立。2010年6月10日,江南大學(xué)信息工程學(xué)院和江南大學(xué)通信與控制工程學(xué)院合并組建成立的“物聯(lián)網(wǎng)工程學(xué)院”是全國(guó)第一個(gè)物聯(lián)網(wǎng)工程學(xué)院\[3\]。2010年8月,教育部審批通過(guò)了140個(gè)高等學(xué)校戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)相關(guān)本科新專業(yè),在新增本科專業(yè)名單中,"物聯(lián)網(wǎng)"成為最大熱門,35所高校獲批開(kāi)設(shè)物聯(lián)網(wǎng)相關(guān)專業(yè),新設(shè)專業(yè)將自2011年開(kāi)始招生。
IOT在高校校園中的應(yīng)用已經(jīng)初見(jiàn)端倪。在國(guó)內(nèi)高校中,現(xiàn)已較為廣泛的使用RFID技術(shù),常用的有學(xué)生的校園一卡通。校園一卡通系統(tǒng)的實(shí)施為高校師生的就餐、購(gòu)物和圖書借閱等日常工作和學(xué)習(xí)提供了便捷的生活方式。RFID技術(shù)是IOT技術(shù)的核心,目前RFID技術(shù)在各所高校中應(yīng)用已比較普遍,說(shuō)明IOT在高校區(qū)域中的實(shí)現(xiàn)具備了一定的基礎(chǔ)。但是,IOT在高校校園中的實(shí)際應(yīng)用仍僅停留在最基本的應(yīng)用上,更深層次的應(yīng)用還有待進(jìn)一步研究。
3 物聯(lián)網(wǎng)在高校中的應(yīng)用趨勢(shì)
IOT的應(yīng)用根據(jù)其實(shí)質(zhì)用途可以歸結(jié)為三種基本應(yīng)用模式:對(duì)象的智能標(biāo)簽、環(huán)境監(jiān)控和對(duì)象跟蹤、對(duì)象的智能控制。將三種基本應(yīng)用模式和具體的情境和內(nèi)容相結(jié)合,IOT在高校領(lǐng)域中的應(yīng)用大概可分為教學(xué)方式、教學(xué)手段和教學(xué)管理三個(gè)方面,具體如圖2所示。把IOT引入高校能改善學(xué)習(xí)環(huán)境和學(xué)習(xí)方式,革新教學(xué)管理手段,所以,借助IOT技術(shù)更好地促進(jìn)教育的跨越式發(fā)展。
3.1 利用IOT構(gòu)建智能化教學(xué)方式
在教學(xué)方式方面,IOT的引入無(wú)疑可填補(bǔ)傳統(tǒng)教學(xué)的缺陷。由于教學(xué)環(huán)境的特性直接影響著教學(xué)效果,傳統(tǒng)課堂教學(xué)的物理環(huán)境所包含的教學(xué)資源比較有限,虛擬學(xué)習(xí)環(huán)境又缺乏與現(xiàn)實(shí)世界的交互,通過(guò)IOT,不但可使得現(xiàn)實(shí)世界的物品互為連通,而且可以實(shí)現(xiàn)現(xiàn)實(shí)世界與虛擬世界的互聯(lián),有效地支持人機(jī)交互、人與物品之間的交互、人與人之間的交互\[4\]。使教學(xué)環(huán)境中的每個(gè)物件都具有數(shù)字化、網(wǎng)絡(luò)化、智能化特性,可以為師生提供智能化的教學(xué)環(huán)境與教學(xué)資源。引入IOT后,教學(xué)方式將有兩個(gè)主要特點(diǎn):
其一是可優(yōu)化學(xué)習(xí)環(huán)境。學(xué)習(xí)環(huán)境(如噪音、光線強(qiáng)度、溫度等) 可以從很大程度上影響學(xué)生的學(xué)習(xí)效率。在教室里布置傳感器節(jié)點(diǎn)監(jiān)測(cè)教室各角落的噪音情況,也可在教室里安裝光線傳感器,根據(jù)光線強(qiáng)度和學(xué)生位置,自動(dòng)調(diào)節(jié)教室內(nèi)的照明燈亮度和計(jì)算機(jī)屏幕亮度,并可根據(jù)室外光照強(qiáng)度調(diào)整窗簾高度等。傳感器還可根據(jù)室內(nèi)二氧化碳濃度、溫度來(lái)自動(dòng)調(diào)節(jié)通風(fēng)情況和空調(diào)溫度等\[5\]??傊?,IOT可以給學(xué)生提供一個(gè)舒適的學(xué)習(xí)環(huán)境,促進(jìn)學(xué)生更好的學(xué)習(xí)。
其二是可以豐富教學(xué)資源。引入IOT,可以突破課上聽(tīng)講、作筆記,課外復(fù)習(xí)筆記、寫作業(yè)等固有學(xué)習(xí)模式,激勵(lì)學(xué)生在課外把所學(xué)課程作為一種娛樂(lè)來(lái)掌握。因IOT上幾乎所有的內(nèi)容都是互動(dòng)的,學(xué)生僅僅瀏覽一張網(wǎng)頁(yè),就會(huì)很快不由自主地開(kāi)始進(jìn)行主動(dòng)的選擇。再者,教師可以利用智能標(biāo)簽識(shí)別需要學(xué)習(xí)的對(duì)象,并根據(jù)學(xué)生的學(xué)習(xí)行為記錄、調(diào)整學(xué)習(xí)內(nèi)容,選擇適合學(xué)生的材料,學(xué)生也可以在教室內(nèi)利用計(jì)算設(shè)備讀取本地或調(diào)用異地嵌入了傳感器的物體的數(shù)據(jù)以用于當(dāng)前的學(xué)習(xí)。
3.2 利用IOT豐富教學(xué)手段
在教學(xué)手段方面,高校中的實(shí)驗(yàn)教學(xué)通常是不可缺少的。實(shí)驗(yàn)教學(xué)是培養(yǎng)學(xué)生動(dòng)手能力和創(chuàng)新思維能力的重要教學(xué)手段,但傳統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)教學(xué)則有其局限性\[6\],另外,傳統(tǒng)上獲知實(shí)驗(yàn)設(shè)備相關(guān)信息的方式都是通過(guò)產(chǎn)品說(shuō)明書,這種紙質(zhì)的說(shuō)明書容易丟失、污損。IOT的介入可以為實(shí)驗(yàn)教學(xué)提供一個(gè)安全的、共享的、智能化的實(shí)驗(yàn)教學(xué)環(huán)境。引入IOT后的實(shí)驗(yàn)教學(xué)可確保實(shí)驗(yàn)過(guò)程安全。通過(guò)讓學(xué)生佩戴傳感器手表等形式,教師可以記錄學(xué)生的實(shí)驗(yàn)過(guò)程,及時(shí)發(fā)現(xiàn)錯(cuò)誤并給予正確指導(dǎo),避免實(shí)驗(yàn)過(guò)程中危險(xiǎn)的發(fā)生。教師還可以對(duì)各種實(shí)驗(yàn)器材標(biāo)識(shí)數(shù)字化屬性與使用幫助信息,當(dāng)實(shí)驗(yàn)器材使用不當(dāng)時(shí),會(huì)自動(dòng)啟動(dòng)報(bào)警系統(tǒng),提示學(xué)生規(guī)范操作,避免不安全事件發(fā)生,保證教學(xué)安全。對(duì)于學(xué)生操作太過(guò)危險(xiǎn)的實(shí)驗(yàn),教師可將各類傳感器安裝在實(shí)驗(yàn)器材上,通過(guò)遠(yuǎn)程控制這些實(shí)驗(yàn)器材來(lái)實(shí)時(shí)采集實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù),并將進(jìn)行加工和分析后的結(jié)果通過(guò)網(wǎng)絡(luò)提供給學(xué)生。
另外,引入IOT能有效管理實(shí)驗(yàn)物品,可使用RFID技術(shù)對(duì)實(shí)驗(yàn)設(shè)備進(jìn)行管理,采用電子標(biāo)簽將實(shí)驗(yàn)物品的基本屬性和幫助信息等內(nèi)容存儲(chǔ)起來(lái),通過(guò)閱讀器方便地獲取實(shí)驗(yàn)物品的基本信息并通過(guò)網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行管理。
3.3 利用IOT支持教學(xué)管理
首先是可以學(xué)??记诠芾?。傳統(tǒng)的考勤在于老師或者班干部利用名單對(duì)每個(gè)學(xué)生進(jìn)行確認(rèn),費(fèi)時(shí)又費(fèi)力。而利用IOT技術(shù),可在學(xué)校的教室、大樓入口處等地點(diǎn)架設(shè)RFID讀取器,每個(gè)學(xué)生配戴RFID標(biāo)簽,學(xué)生進(jìn)入教室后,識(shí)別器會(huì)自動(dòng)感測(cè)RFID信息,統(tǒng)計(jì)學(xué)生出勤情況,老師則可通過(guò)網(wǎng)絡(luò)查詢學(xué)生出勤情況及目前所在位置或行進(jìn)路線。
其次是學(xué)校圖書管理。隨著各大高校規(guī)模的不斷擴(kuò)大,其藏書量在逐年增加,傳統(tǒng)圖書條碼查找的方式會(huì)浪費(fèi)大量時(shí)間。圖書智能定位即在圖書上貼有RFID標(biāo)簽,在館藏范圍設(shè)置多個(gè)閱讀器,由閱讀器坐標(biāo)確定圖書的方位信息并傳送給定位服務(wù)器,這樣,讀者和管理員就可用客戶機(jī)或手機(jī)登錄定位服務(wù)器查詢圖書信息,同時(shí)也方便新書上架、圖書歸架的整理工作,提高尋找丟失書籍和盤點(diǎn)文獻(xiàn)資料的效率\[7\]。
對(duì)于教學(xué)儀器管理,IOT的應(yīng)用將使學(xué)校對(duì)教學(xué)儀器的管理從傳統(tǒng)的人工管理轉(zhuǎn)變?yōu)橄到y(tǒng)化、自動(dòng)化的管理。利用RFID技術(shù)在相應(yīng)教學(xué)儀器上貼上電子標(biāo)簽,便可通過(guò)IOT技術(shù)系統(tǒng)實(shí)時(shí)跟蹤和管理教學(xué)儀器的存儲(chǔ)過(guò)程、發(fā)放過(guò)程、使用過(guò)程以及回收和報(bào)修過(guò)程。
另外就是學(xué)生的安全管理。學(xué)生的安全是當(dāng)前高校工作中的一項(xiàng)重要任務(wù)。如何有效地保障學(xué)生在校安全是迫切需要解決的問(wèn)題。利用IOT技術(shù)可以隨時(shí)掌握學(xué)生的準(zhǔn)確位置和其他情況,極大地預(yù)防不安全事故的發(fā)生。
4 結(jié) 語(yǔ)
盡管IOT產(chǎn)業(yè)具有龐大的發(fā)展空間,但是就目前而言, IOT還是一個(gè)處于研究及未得到產(chǎn)業(yè)化發(fā)展的概念產(chǎn)品。目前對(duì)IOT的研究主要在物流管理、智能家居等領(lǐng)域,而高校校園IOT的研究正在慢慢起步,從校園一卡通到真正的校園IOT還將需要一個(gè)漫長(zhǎng)的過(guò)程。如何充分利用IOT的技術(shù)優(yōu)勢(shì)來(lái)提高高校校園的智能化程度還需要進(jìn)行深入的研究與試驗(yàn)。但是,隨著IOT技術(shù)的日益成熟,IOT的遍及是不可避免的,IOT的出現(xiàn)將會(huì)促進(jìn)教育信息化的進(jìn)一步發(fā)展,并帶來(lái)更多的創(chuàng)新應(yīng)用和服務(wù),引起教學(xué)模式和管理模式的變革,最終將提升高校的教育信息化水平,有利于教育質(zhì)量的提高。
參 考 文 獻(xiàn)
[1]王曉靜,張晉.物聯(lián)網(wǎng)研究綜述\[J\] .遼寧大學(xué)學(xué)報(bào):自然科學(xué)版,2010,37(1):37-39.
[2]孫其博,劉杰.物聯(lián)網(wǎng):概念、架構(gòu)與關(guān)鍵技術(shù)研究綜述\[J\].北京郵電大學(xué)學(xué)報(bào),2010,33(3):98-101.
[3]蔡日梅.電子產(chǎn)品可靠性與環(huán)境實(shí)驗(yàn)\[J\].互聯(lián)網(wǎng),2011,29(1):59-63.
【關(guān)鍵詞】 物聯(lián)網(wǎng)概念實(shí)質(zhì)演進(jìn)規(guī)律挑戰(zhàn)機(jī)遇
【Abstract】 Based on deep identification of the conception and character of the Internet of Things (IoTs), the paper argued that “the Internet of Things is the intelligent information network connected to physical objects”. After the retrospect on evolution history and intrinsic rules of IoTs’ development from the perspective of information technology progress, concentrating on the construction of new generation network infrastructure and the breakthrough of key technologies, it disclosed the challenge and opportunity encountered by IoTs in future development, as well as which implications to our country.
【KeyWords】 Internet of Things(IoTs);Conception and Character; Evolution Rules; Challenge and Opportunity
2012年7月的《“十二五”國(guó)家戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)發(fā)展規(guī)劃》明確提出實(shí)施物聯(lián)網(wǎng)與云計(jì)算創(chuàng)新發(fā)展工程。世界范圍內(nèi)看,2009年以來(lái),包括美國(guó)、歐盟、日本在內(nèi)的發(fā)達(dá)國(guó)家相繼出臺(tái)物聯(lián)網(wǎng)發(fā)展戰(zhàn)略與相關(guān)行動(dòng)計(jì)劃,標(biāo)志著物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)與產(chǎn)業(yè)在經(jīng)過(guò)早期的宣傳“熱潮”之后,其發(fā)展正漸趨理性與務(wù)實(shí)。但與此同時(shí)也應(yīng)看到,在對(duì)物聯(lián)網(wǎng)內(nèi)涵實(shí)質(zhì)、發(fā)展規(guī)律、挑戰(zhàn)機(jī)遇等重要問(wèn)題的研究上,仍然存在許多含混不清的認(rèn)識(shí),甚至是帶有誤導(dǎo)性的觀點(diǎn)。本文試圖就上述問(wèn)題進(jìn)行深入討論,為加速物聯(lián)網(wǎng)推廣應(yīng)用與產(chǎn)業(yè)健康發(fā)展提供參考。
1 物聯(lián)網(wǎng)的概念與實(shí)質(zhì)
物聯(lián)網(wǎng)(The Internet of Things)的概念最早是由麻省理工學(xué)院Auto-ID實(shí)驗(yàn)室的Ashton于1999年提出的。當(dāng)時(shí)的定義是:把任何物品通過(guò)射頻識(shí)別(RFID)、紅外感應(yīng)器、全球定位系統(tǒng)、激光掃描器等信息傳感設(shè)備,按約定的協(xié)議與互聯(lián)網(wǎng)連接起來(lái),進(jìn)行信息交換和共享,以實(shí)現(xiàn)智能化識(shí)別和管理的一種網(wǎng)絡(luò)[1]。
2005年國(guó)際電信聯(lián)盟(ITU),正式提出了“物聯(lián)網(wǎng)”的概念。報(bào)告指出,無(wú)所不在的“物聯(lián)網(wǎng)”通信時(shí)代即將來(lái)臨,世界上所有的物體從輪胎到牙刷、從房屋到紙巾都可以通過(guò)因特網(wǎng)主動(dòng)進(jìn)行交換。射頻識(shí)別技術(shù)(RFID)、傳感器技術(shù)、納米技術(shù)、智能嵌入技術(shù)將到更加廣泛的應(yīng)用[2]。根據(jù)ITU的描述,在物聯(lián)網(wǎng)時(shí)代,通過(guò)在各種各樣的日常用品上嵌入一種短距離的移動(dòng)收發(fā)器,人類在信息與通信世界里將獲得一個(gè)新的溝通維度,從任何時(shí)間任何地點(diǎn)的人與人之間的溝通連接擴(kuò)展到人與物和物與物之間的溝通連接。然而,ITU的報(bào)告對(duì)物聯(lián)網(wǎng)缺乏一個(gè)清晰的定義。
2009年9月15日,歐盟第7框架下的RFID和物聯(lián)網(wǎng)研究項(xiàng)目組研究報(bào)告,給出了對(duì)物聯(lián)網(wǎng)的明確定義:物聯(lián)網(wǎng)是一個(gè)動(dòng)態(tài)的全球網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)設(shè)施,它具有基于標(biāo)準(zhǔn)和互操作通信協(xié)議的自組織能力,其中物理的和虛擬的“物”具有身份標(biāo)識(shí)、物理屬性、虛擬的特性和智能的接口,并與信息網(wǎng)絡(luò)無(wú)縫整合。物聯(lián)網(wǎng)將與媒體互聯(lián)網(wǎng)、服務(wù)互聯(lián)網(wǎng)和企業(yè)互聯(lián)網(wǎng)一道,構(gòu)成未來(lái)互聯(lián)網(wǎng)[3]。
我國(guó)著名物聯(lián)網(wǎng)專家、中科院院士鄔賀銓認(rèn)為物聯(lián)網(wǎng)中的“物”應(yīng)該是“Anything that can be connected and would benefit from being connected will be connected”。意即物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)該是把一切有用的且能連接的“物”連接起來(lái),而不是萬(wàn)事萬(wàn)物。鄔賀銓院士進(jìn)一步指出:物聯(lián)網(wǎng)相當(dāng)于互聯(lián)網(wǎng)上面向特定任務(wù)來(lái)組織的專用網(wǎng)絡(luò)(VPN)。與其說(shuō)物聯(lián)網(wǎng)是網(wǎng)絡(luò),不如說(shuō)物聯(lián)網(wǎng)是業(yè)務(wù)或應(yīng)用,物聯(lián)網(wǎng)是互聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用的拓展[4]。
總結(jié)起來(lái),目前學(xué)術(shù)界和實(shí)踐界對(duì)物聯(lián)網(wǎng)的認(rèn)識(shí),主要有三類觀點(diǎn),其中主流并為人們所廣泛接受的是“網(wǎng)”的觀點(diǎn),即將物聯(lián)網(wǎng)視為互聯(lián)網(wǎng)發(fā)展的高級(jí)階段,或?qū)⑵湟暈橐环N新型的網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)設(shè)施,強(qiáng)調(diào)物聯(lián)網(wǎng)是互聯(lián)網(wǎng)的自然演進(jìn),是將作為物理實(shí)體的“物”接入了互聯(lián)網(wǎng)。第二種是“聯(lián)”的觀點(diǎn),主要從技術(shù)角度出發(fā),強(qiáng)調(diào)物聯(lián)網(wǎng)的關(guān)鍵在于物物“聯(lián)接”,強(qiáng)調(diào)物與物之間的互聯(lián)、互通與互操作,從而將無(wú)線傳感技術(shù)、近場(chǎng)通訊技術(shù)、衛(wèi)星通信技術(shù)等與互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)相并列的信息技術(shù)視為物聯(lián)網(wǎng)的基礎(chǔ)和關(guān)鍵技術(shù)。第三種是“物”的觀點(diǎn),強(qiáng)調(diào)通過(guò)物聯(lián)網(wǎng)聯(lián)接起來(lái)的“物”應(yīng)具有獨(dú)特的特征,即能夠自我感知或感知“他物”(對(duì)象或環(huán)境),能夠與其他“物”相通訊,能夠自我控制(自動(dòng)化)或控制“他物”(智能化),即不僅能夠?qū)崿F(xiàn)“物感”“、物聯(lián)”、同時(shí)也能實(shí)現(xiàn)“物控”。
筆者認(rèn)為,“物聯(lián)網(wǎng)”的實(shí)質(zhì)應(yīng)是“物”,“聯(lián)”,“網(wǎng)”三者的結(jié)合,簡(jiǎn)單的說(shuō),物聯(lián)網(wǎng)就是“連接到物理對(duì)象的智能信息網(wǎng)絡(luò)”。這個(gè)概念有四層含義:第一,物聯(lián)網(wǎng)的核心和基礎(chǔ)仍然是信息網(wǎng)絡(luò),但這里的“網(wǎng)絡(luò)”是指將所有物物相連、人人相連、人物相連并形成網(wǎng)絡(luò)(即非“點(diǎn)對(duì)點(diǎn)”連接,而是“多對(duì)多”連接)的情況都納入了“互聯(lián)網(wǎng)”的范疇;第二,物聯(lián)網(wǎng)將用戶端延伸和擴(kuò)展到了任何物品與物品之間、以及人與物品之間,將人與人之間的信息通訊擴(kuò)展到了物與物之間,人與物之間的信息交換和通訊;第三,物聯(lián)網(wǎng)依托的網(wǎng)絡(luò)具有智能屬性,它一方面可以對(duì)接入物聯(lián)網(wǎng)的各類“物”(物理終端)進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)、智能控制與自動(dòng)操作,同時(shí)它本身又具有自我配置、自我優(yōu)化、自我修復(fù)與自我保護(hù)的功能,屬于一類智能網(wǎng)絡(luò);第四,接入物聯(lián)網(wǎng)的“物”是一類特殊的物,是具有“智能”的物理終端,應(yīng)具備物感、物聯(lián)與物控的功能。按照上述比較嚴(yán)格的要求,接入到物聯(lián)網(wǎng)中的“物”實(shí)際上接近于一個(gè)“微型智能機(jī)器人”,微處理器相當(dāng)于它的“大腦”,信息接收(傳感)器、信息發(fā)送器相當(dāng)于它的“五官”,動(dòng)作執(zhí)行器相當(dāng)于它的“四肢”。與過(guò)去不同的是,基于信息技術(shù)和納米技術(shù)的巨大進(jìn)步,今天我們完全有可能在極小的物理載體上集成這些功能。
關(guān)鍵詞:產(chǎn)學(xué)研;產(chǎn)學(xué)研用;政產(chǎn)學(xué)研用;角色價(jià)值;角色作用;物聯(lián)網(wǎng)
中圖分類號(hào):F49 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:A 文章編號(hào):2095-1302(2012)07-0080-03
0 引 言
社會(huì)生產(chǎn)專業(yè)化分工助推人類社會(huì)步入工業(yè)時(shí)代,國(guó)際化網(wǎng)絡(luò)信息時(shí)代使得“知識(shí)經(jīng)濟(jì)”成為了社會(huì)發(fā)展的新型助推力,市場(chǎng)經(jīng)濟(jì)將“知識(shí)轉(zhuǎn)化為生產(chǎn)力”的命題轉(zhuǎn)化為“產(chǎn)學(xué)研”運(yùn)行模式?!爱a(chǎn)學(xué)研”的內(nèi)涵伴隨著不同領(lǐng)域產(chǎn)業(yè)的成長(zhǎng)而逐步豐富,其運(yùn)轉(zhuǎn)模式、參與角色、經(jīng)濟(jì)環(huán)境、宏觀/微觀政策等都在影響著“產(chǎn)學(xué)研”的轉(zhuǎn)化成效,同時(shí),其各角色間的協(xié)調(diào)配合將直接影響到“產(chǎn)學(xué)研”轉(zhuǎn)化的能效和產(chǎn)業(yè)規(guī)模。鑒于上述問(wèn)題,筆者分析討論了“產(chǎn)學(xué)研”的基本內(nèi)涵和升級(jí)演化,同時(shí)分析了“產(chǎn)學(xué)研”鏈條中各角色的作用價(jià)值以及如何完善自身功能以提升“產(chǎn)學(xué)研”的發(fā)展層次。
1 “產(chǎn)學(xué)研”概念的演進(jìn)
“產(chǎn)學(xué)研”內(nèi)涵和模式的演進(jìn)伴隨著社會(huì)科學(xué)技術(shù)的高速發(fā)展和市場(chǎng)經(jīng)濟(jì)的日益繁榮,“產(chǎn)學(xué)研”是指產(chǎn)業(yè)、高校、研究機(jī)構(gòu)相互配合,優(yōu)勢(shì)互補(bǔ),在資源協(xié)調(diào)配合中實(shí)現(xiàn)研究開(kāi)發(fā)、生產(chǎn)一系列環(huán)節(jié)的附加價(jià)值的最優(yōu)化提升。
“產(chǎn)學(xué)研用”是指產(chǎn)業(yè)、高校、研究機(jī)構(gòu)、市場(chǎng)四個(gè)方面的動(dòng)態(tài)配置,實(shí)質(zhì)是將企業(yè)生產(chǎn)、學(xué)生培養(yǎng)實(shí)踐、科學(xué)研究、市場(chǎng)用戶感受相結(jié)合的系統(tǒng)合作模式?!爱a(chǎn)學(xué)研用”較“產(chǎn)學(xué)研”而言,其強(qiáng)調(diào)了經(jīng)濟(jì)市場(chǎng)的客戶需求和產(chǎn)品使用滿意度的驅(qū)動(dòng)力思想,通過(guò)融入“市場(chǎng)”環(huán)節(jié)實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品的“客戶需求—研究設(shè)計(jì)—企業(yè)生產(chǎn)—市場(chǎng)推廣—客戶反饋—優(yōu)化改進(jìn)”全生命周期延伸和循環(huán)。市場(chǎng)作為“產(chǎn)學(xué)研”驅(qū)動(dòng)力,同時(shí)也成為維系市場(chǎng)需求和高??蒲兄g的紐帶,使得“產(chǎn)學(xué)研合作教育”成為高等教育的新型模式??蒲袡C(jī)構(gòu)、高等學(xué)校通過(guò)“產(chǎn)學(xué)研合作教育”可以實(shí)現(xiàn)科技、教育與經(jīng)濟(jì)的有利銜接,通過(guò)合理課程設(shè)置、高校企業(yè)聯(lián)合培養(yǎng)等方式,可以使畢業(yè)生增強(qiáng)市場(chǎng)需求認(rèn)識(shí)并縮短工作適應(yīng)期。
“政產(chǎn)學(xué)研用”是在“產(chǎn)學(xué)研用”的基礎(chǔ)上加入了“政府”這一重要的角色,并突出“政策”這一推進(jìn)手段。市場(chǎng)作為價(jià)值和利益驅(qū)動(dòng)的主體,具有自發(fā)性、盲目性和滯后性的特點(diǎn),因此,政府作為“產(chǎn)學(xué)研”中的導(dǎo)向性驅(qū)動(dòng)力,將有力規(guī)避市場(chǎng)運(yùn)行弊端,提升社會(huì)價(jià)值鏈條的穩(wěn)固性和長(zhǎng)久性。政府位于企業(yè)與科研院所鏈條外部,同時(shí)又滲透在產(chǎn)品研發(fā)、生產(chǎn)、銷售的整個(gè)過(guò)程之中,因此,政府的第三方角色可實(shí)現(xiàn)對(duì)立項(xiàng)評(píng)審、項(xiàng)目資金執(zhí)行監(jiān)管、項(xiàng)目市場(chǎng)效益評(píng)價(jià)等環(huán)節(jié)的公正公平評(píng)估,從而保證各方的權(quán)利和義務(wù);政府通過(guò)資金扶持、財(cái)稅政策、項(xiàng)目招標(biāo)等形式可以在國(guó)家層面推動(dòng)基礎(chǔ)理論研究和工程項(xiàng)目研究,并且優(yōu)化社會(huì)主義市場(chǎng)經(jīng)濟(jì)中的新產(chǎn)品設(shè)計(jì)研發(fā)、批量生產(chǎn)和市場(chǎng)應(yīng)用推廣。
概念的延伸與拓展體現(xiàn)了“產(chǎn)學(xué)研”結(jié)構(gòu)體系的逐步完善和發(fā)展需求,“產(chǎn)學(xué)研”作為涉及產(chǎn)品全生命周期的理論體系的實(shí)用性概念,將隨著人們新問(wèn)題和市場(chǎng)的新需求得到更深層次的完善。
2 “產(chǎn)學(xué)研”各角色在鏈條中的作用與價(jià)值
在“產(chǎn)學(xué)研”模式下,各個(gè)環(huán)節(jié)扮演者重要且不可替代的角色。從教育體系的角度而言,政府扮演著產(chǎn)學(xué)研合作教育的領(lǐng)導(dǎo)主體,企業(yè)作為資源供給中心,科研院所發(fā)揮著教育核心作用,教師扮演者推動(dòng)模式發(fā)展的重要環(huán)節(jié)[1],而學(xué)生則貫穿于整個(gè)流程的始終并得到自我價(jià)值提升。
2.1 政府及科技服務(wù)機(jī)構(gòu)
什么是物聯(lián)網(wǎng)
物聯(lián)網(wǎng),這個(gè)名詞非常新,在2009年的時(shí)候剛剛提出,但到現(xiàn)在已經(jīng)上升到我們國(guó)家的戰(zhàn)略型新型產(chǎn)業(yè)的一個(gè)高度。物聯(lián)網(wǎng)的英文名是TheInternet of things,物聯(lián)網(wǎng)的含義就是物物相連,把物體本身的信息通過(guò)傳感器、智能卡、智能設(shè)備等一些智能采集裝置采集后,收集到一個(gè)平臺(tái)中間,進(jìn)行統(tǒng)一的存儲(chǔ)和計(jì)算,最終形成各種運(yùn)用決策,包括服務(wù)等等??傊?,物聯(lián)網(wǎng)就是物體真實(shí)信息的一種網(wǎng)絡(luò)信息,事實(shí)上就是物體的一個(gè)大網(wǎng)絡(luò)。它的信息來(lái)源,不像互聯(lián)網(wǎng)是通過(guò)電腦來(lái)控制,電腦后面操作的是人,說(shuō)到底還是人的行為。
物聯(lián)網(wǎng)的體系構(gòu)架
物聯(lián)網(wǎng)第一部分是感知層,就是要把數(shù)據(jù)全部采集上來(lái),中間層是通信,信息采集上來(lái)之后,通信把它傳送到一個(gè)平臺(tái)中間的一個(gè)數(shù)據(jù)庫(kù)里,傳到一個(gè)大型的資源中心里面。之后就是應(yīng)用,也就是說(shuō),感知、通信、應(yīng)用,這也是物聯(lián)網(wǎng)的整個(gè)一個(gè)體系架構(gòu)。
感知層就是要把所有的物體本身的信息采集上來(lái),比如二代身份證,就是一個(gè)采集工具,是一個(gè)用高頻射頻識(shí)別的一個(gè)證件,里面包括所有的原始信息或者將來(lái)可能會(huì)有的一些記錄,再通過(guò)讀寫器把它讀出來(lái)。我們可以通過(guò)身份證到飛機(jī)場(chǎng)去買票、換登機(jī)牌,這就是一個(gè)簡(jiǎn)單的智能卡,比如我們應(yīng)用的條形碼,在超市收款機(jī)上掃描,也是通過(guò)電磁感應(yīng),這就是智能卡采集模式。
另外一種數(shù)據(jù)采集模式,是傳感器,這個(gè)傳感器不是我們傳統(tǒng)意義上的工業(yè)儀表。這種傳感器來(lái)自軍方技術(shù),最早應(yīng)用在戰(zhàn)場(chǎng),因?yàn)楝F(xiàn)在半導(dǎo)體的發(fā)展比較快,從多晶硅到單晶硅,再到納米技術(shù)。所以現(xiàn)在的傳感器可以做的非常小,最小的傳感器可以做到納米級(jí)別,基本上人眼是看不到的。這個(gè)傳感器就是把以前的傳感器敏感裝置和電源等的芯片集中到一個(gè)單晶硅或者一個(gè)納米層面,做的非常小。傳感器可以傳感溫度、壓力、濕度等等。目前傳感器做得越來(lái)越小,越來(lái)越便宜。
工業(yè)自動(dòng)化儀表也屬于感知層的一部分,包括智能儀表、智能開(kāi)關(guān)、控制器、執(zhí)行機(jī)構(gòu)。此外,音視頻設(shè)備,也就是攝像頭、錄音裝置也是記錄真實(shí)事件的設(shè)備,也屬于感知層,簡(jiǎn)言之,只要物體內(nèi)部嵌入芯片,只要計(jì)算機(jī)可以控制,就屬于物聯(lián)網(wǎng)的感知層。感知層處于物聯(lián)網(wǎng)基本架構(gòu)的最底層。沒(méi)有數(shù)據(jù)就沒(méi)有一切,所以對(duì)于物聯(lián)網(wǎng)來(lái)說(shuō)數(shù)據(jù)的真實(shí)性和有效性是一個(gè)核心。
第二部分是通信層,電信運(yùn)營(yíng)商主要是做通信層,把真實(shí)的信息傳輸?shù)揭粋€(gè)后臺(tái)系統(tǒng),比如一臺(tái)計(jì)算機(jī),一個(gè)數(shù)據(jù)中心中。這個(gè)傳輸過(guò)程就屬于通信層。在物聯(lián)網(wǎng)中的作用通信層也很重要,通訊方式包括無(wú)線、有線、包括手機(jī)網(wǎng)絡(luò)、無(wú)線傳感網(wǎng)等。
第三部分是應(yīng)用層,就是專業(yè)軟件及服務(wù),將海量數(shù)據(jù)分類、整理、挖掘分析、計(jì)算、優(yōu)化調(diào)度,最后應(yīng)用在各種專業(yè)領(lǐng)域:包括工業(yè)自動(dòng)化、交通、農(nóng)業(yè)、旅游、環(huán)保、軍事等等。它分硬件和軟件兩部分,硬件就是服務(wù)器、計(jì)算機(jī)、存儲(chǔ)設(shè)備、云計(jì)算等。云計(jì)算模式很適合物聯(lián)網(wǎng)的應(yīng)用,云計(jì)算主要的目的就是存儲(chǔ)處理海量數(shù)據(jù),一臺(tái)電腦談不上云計(jì)算,云計(jì)算存儲(chǔ)處理海量數(shù)據(jù)的能力可以達(dá)到TB級(jí)以上。同時(shí)在應(yīng)用層還廣泛使用數(shù)據(jù)挖掘軟件、專家分析軟件、專業(yè)應(yīng)用軟件等。
對(duì)物聯(lián)網(wǎng)的看法
對(duì)于物聯(lián)網(wǎng)的每個(gè)層面,每個(gè)專家都有不同的看法。中國(guó)工程院副院長(zhǎng)鄔賀銓院士認(rèn)為:物聯(lián)網(wǎng)事實(shí)上需要政府投入,而且它的應(yīng)用層面是關(guān)鍵,必須找到需求才能搞應(yīng)用。中國(guó)移動(dòng)的董事長(zhǎng)認(rèn)為:物聯(lián)網(wǎng)事實(shí)上就是一個(gè)網(wǎng)絡(luò),它的核心是網(wǎng)絡(luò)架構(gòu),網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)穩(wěn)定了,才能形成網(wǎng)。無(wú)錫劉海濤博士認(rèn)為:目前信息的感知和獲取是核心。中科院還有一位博士認(rèn)為:物聯(lián)網(wǎng)是一個(gè)大工程。還有些教授認(rèn)為:事實(shí)上物聯(lián)網(wǎng)就是一個(gè)信息化系統(tǒng)。
今年6月,總書記在兩院院士大會(huì)上發(fā)表講話說(shuō):物聯(lián)網(wǎng)就是支持智能服務(wù)發(fā)展,為個(gè)性化制造服務(wù)穿心提供有利的工具和環(huán)境。明確了物聯(lián)網(wǎng)的真正定義。
綜其所述,物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用服務(wù)是核心,數(shù)據(jù)經(jīng)過(guò)感知和通信,建立物聯(lián)網(wǎng)絡(luò),核心是數(shù)據(jù)的專業(yè)應(yīng)用及服務(wù),最終為用戶提供的不是原始數(shù)據(jù),而是通過(guò)數(shù)據(jù)處理、數(shù)據(jù)挖掘、數(shù)據(jù)優(yōu)化后,做出最優(yōu)的方案和輔助決策。物聯(lián)網(wǎng)就是數(shù)據(jù)優(yōu)化技術(shù),可以說(shuō)是”O(jiān),618”優(yōu)選法、統(tǒng)籌法的應(yīng)用,為用戶提供最佳的可實(shí)施的優(yōu)化方案,并進(jìn)行專業(yè)化服務(wù)和運(yùn)營(yíng)。
物聯(lián)網(wǎng)的起源及發(fā)展歷程
物聯(lián)網(wǎng)是由工業(yè)自動(dòng)化、無(wú)線通訊技術(shù)、互聯(lián)阿技術(shù)、軍方應(yīng)用如射頻技術(shù)、無(wú)線傳感器等四方面發(fā)展來(lái)的。
1999年美國(guó)麻省理工學(xué)院正式提出傳感器的概念(即狹義的物聯(lián)網(wǎng));2005年世界最大的零售商沃爾瑪應(yīng)用智慧物流;2009年IBM提出“智慧地球”的概念,隨即美國(guó)總統(tǒng)奧巴馬把物聯(lián)網(wǎng)上升為國(guó)家戰(zhàn)略;今年我國(guó)總理在無(wú)錫考察時(shí),又提出了“感知中國(guó)”的新理念,當(dāng)年的人大《政府工作報(bào)告》中也被列為國(guó)家戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)。從此,這種新概念很快得到社會(huì)各界高度重視。中國(guó)的物聯(lián)網(wǎng)與歐美日特點(diǎn)比較
西方特點(diǎn):
歐美日在信息化設(shè)施、技術(shù)體系、應(yīng)用經(jīng)驗(yàn)等方面占據(jù)優(yōu)勢(shì)。在基礎(chǔ)元件、網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)方面處于絕對(duì)優(yōu)勢(shì),在標(biāo)準(zhǔn)制定方面處于優(yōu)勢(shì)。
中國(guó)特點(diǎn):
信息化基礎(chǔ)具有優(yōu)勢(shì)。
在標(biāo)準(zhǔn)制定方面已經(jīng)介入,與西方同時(shí)起步。
在政府的主導(dǎo)和引導(dǎo)作用方面占據(jù)優(yōu)勢(shì)。
是全世界最大的制造商。
具有全世界最大的市場(chǎng)。
所以我國(guó)目前物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)與西方發(fā)達(dá)國(guó)家處于同一起點(diǎn),有些方面還有優(yōu)勢(shì),在我國(guó)大力發(fā)展物聯(lián)網(wǎng)正當(dāng)其時(shí)。
物聯(lián)網(wǎng)興起的原因分析
一、互聯(lián)網(wǎng)是虛擬世界,正在往娛樂(lè)化發(fā)展。而物聯(lián)網(wǎng)是把物質(zhì)世界和數(shù)字世界連接起來(lái),將現(xiàn)實(shí)世界和虛擬世界相結(jié)合,而這一點(diǎn)是互聯(lián)網(wǎng)永遠(yuǎn)做不到的。
二、國(guó)際和國(guó)家高層的高度重視和推崇。信息化產(chǎn)業(yè)對(duì)物聯(lián)網(wǎng)的強(qiáng)力推動(dòng),傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)的積極呼應(yīng),資本市場(chǎng)的熱情高漲,在股市低迷的情況下,物聯(lián)網(wǎng)概念股普遍逆勢(shì)上揚(yáng)。我國(guó)各相關(guān)部委都在積極研究,不斷推出各類政策、措施來(lái)支持物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)的快速發(fā)展。
深層次的原因是世界上每次經(jīng)濟(jì)危機(jī)后,都會(huì)有新的技術(shù)革命,而物聯(lián)網(wǎng)就是此次經(jīng)濟(jì)危機(jī)后的新技術(shù)革命代表。
物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)化
物聯(lián)網(wǎng)的市場(chǎng)預(yù)測(cè)
1、“物聯(lián)網(wǎng)”是下一個(gè)百萬(wàn)億級(jí)的產(chǎn)業(yè)。
2、到2020年,全球和物互聯(lián)業(yè)務(wù)與現(xiàn)有的人和人互聯(lián)業(yè)務(wù)之比將達(dá)到30比1。
3、到2035年前后,中國(guó)的物聯(lián)網(wǎng)終端將達(dá)到數(shù)千億個(gè)。
4、到2050年,物聯(lián)網(wǎng)將在生活中無(wú)處不在。產(chǎn)業(yè)化需要突破的難點(diǎn)
范圍空泛:重概念,輕需求。
結(jié)構(gòu)失衡:重采集,輕應(yīng)用和運(yùn)營(yíng)。
基礎(chǔ)薄弱,單一的數(shù)據(jù)采集方向向復(fù)合式采集轉(zhuǎn)化。
欠缺運(yùn)用服務(wù)的理念與實(shí)踐。
國(guó)家欠缺統(tǒng)一規(guī)劃或應(yīng)對(duì)決策。
涉及現(xiàn)有信息化產(chǎn)業(yè)的利益。
物聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展必定與現(xiàn)有管理體系沖突。
欠缺龍頭企業(yè)的示范效應(yīng)和帶頭效應(yīng)。
法律問(wèn)題、隱私問(wèn)題和意識(shí)問(wèn)題日漸凸顯。
物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)化在山西發(fā)展的思考
物聯(lián)網(wǎng)發(fā)展的根本是其規(guī)模性,山西經(jīng)濟(jì)要轉(zhuǎn)型,而轉(zhuǎn)型的關(guān)鍵是依靠高科技。物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)則是高科技的核心,物聯(lián)網(wǎng)在山西省的發(fā)展優(yōu)勢(shì)也體現(xiàn)在應(yīng)用上。雖然我國(guó)很多地方都在發(fā)展物聯(lián)網(wǎng)技術(shù),但相比之下,山西是全國(guó)最容易應(yīng)用物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的地方。山西作為資源大省、傳統(tǒng)工業(yè)大省,物聯(lián)網(wǎng)在煤炭、電力、智能建筑等領(lǐng)域均大有可為。對(duì)山西來(lái)說(shuō),發(fā)展物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用具有先天優(yōu)勢(shì),可以說(shuō)是物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)發(fā)展的溫床。山西長(zhǎng)期圍繞資源發(fā)展工業(yè),付出過(guò)巨大代價(jià),在環(huán)保、生態(tài)環(huán)境治理方面,均需要物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)。結(jié)合山西發(fā)展物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)的優(yōu)勢(shì),物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)將有飛躍式的發(fā)展,并將帶動(dòng)其他產(chǎn)業(yè)在發(fā)展方式上產(chǎn)生脫胎換骨的轉(zhuǎn)變。5年后,山西有望領(lǐng)軍我國(guó)物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)。
中國(guó)如何打造“智慧城市”
在中國(guó)――這個(gè)最具機(jī)會(huì)、最具挑戰(zhàn)的地方,如何打造智慧城市這是一個(gè)引人人勝的課題。
IBM大中華區(qū)副總裁范寧對(duì)中國(guó)城市實(shí)現(xiàn)“智能化”的急迫感受頗深。他說(shuō),之前去一個(gè)城市出差,發(fā)現(xiàn)市長(zhǎng)常常為一個(gè)問(wèn)題深感困擾。原來(lái),這個(gè)城市市區(qū)埋在地下的煤氣管道大概有i000多公里,加上郊區(qū)的煤氣管道大概有3000公里長(zhǎng),每年由于各種各樣施工都要被挖斷100多次。因?yàn)槭敲簹夤艿?,很可能?huì)爆炸、起火,造成重大的事故。而物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)完全可以解決這個(gè)城市的地下安全隱患。
在中國(guó)城市規(guī)劃智能交通、智能醫(yī)療、智能能源系統(tǒng)是重中之重。一方面,中國(guó)出現(xiàn)了成百上千條新的公路,但是缺乏接合的交通道路管理系統(tǒng)。另一方面,中國(guó)的城市發(fā)展面臨共同性問(wèn)題,諸如發(fā)展在先、規(guī)劃在后等,導(dǎo)致了很多因?yàn)槌鞘幸?guī)劃不合理而造成的交通狀況惡化。智慧交通的各種解決方案,實(shí)際上是一種信息化的管理方案。
未來(lái)中國(guó)城市將出現(xiàn)哪些新的景象?交通、教育、醫(yī)療、環(huán)保、能源等方面會(huì)有哪些變得越來(lái)越好,越來(lái)越方便呢?
在本次峰會(huì)上,各類學(xué)術(shù)研討論壇精彩紛呈,2017全球未磽絡(luò)發(fā)展峰會(huì)包括主論壇和“未來(lái)網(wǎng)絡(luò)學(xué)術(shù)與科研”、“試驗(yàn)驅(qū)動(dòng)未來(lái)網(wǎng)絡(luò)創(chuàng)新”、“網(wǎng)絡(luò)重構(gòu)與轉(zhuǎn)型”、“未來(lái)網(wǎng)絡(luò)與共享經(jīng)濟(jì)”等10個(gè)分論壇,此外還有“參禪互聯(lián)、牛首論道”江寧主題推廣、“未來(lái)之眼”峰會(huì)特別展等活動(dòng),與會(huì)嘉賓就未來(lái)網(wǎng)絡(luò)的經(jīng)濟(jì)發(fā)展、應(yīng)用創(chuàng)新、技術(shù)創(chuàng)新和網(wǎng)絡(luò)安全空間四大板塊議題進(jìn)行了全方位探討。
關(guān)于“未來(lái)”的網(wǎng)絡(luò)革命
“未來(lái)網(wǎng)絡(luò),聽(tīng)起來(lái)高深莫測(cè),但在實(shí)際應(yīng)用中卻與每個(gè)人都息息相關(guān)。”江蘇未來(lái)網(wǎng)絡(luò)創(chuàng)新研究院張廣興博士表示,比如未來(lái)5G網(wǎng)絡(luò),將比目前的4G網(wǎng)絡(luò)快10~100倍,從而使目前連接人的網(wǎng)絡(luò)能夠?qū)崿F(xiàn)連接物,比如通過(guò)云端系統(tǒng)指示無(wú)人駕駛汽車穿過(guò)交通流,也可能實(shí)現(xiàn)從遠(yuǎn)程問(wèn)診到遠(yuǎn)程手術(shù)的飛躍。這將對(duì)移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)生顛覆性的改變,并催生無(wú)數(shù)新應(yīng)用、新模式、新產(chǎn)業(yè)。而5G網(wǎng)絡(luò)的開(kāi)通發(fā)放,預(yù)計(jì)就在未來(lái)四五年間。
有人把未來(lái)網(wǎng)絡(luò)稱之為第三次網(wǎng)絡(luò)革命。第一次互聯(lián)網(wǎng)革命是在產(chǎn)業(yè)內(nèi)部,第則是主要發(fā)生在消費(fèi)行業(yè),比如電子商務(wù)。隨著互聯(lián)網(wǎng)和實(shí)體經(jīng)濟(jì)的結(jié)合,第三次網(wǎng)絡(luò)革命就誕生了,這就是未來(lái)網(wǎng)絡(luò)。
既然已經(jīng)出現(xiàn)了,為什么還被稱為未來(lái)網(wǎng)絡(luò)?專家認(rèn)為,其實(shí)現(xiàn)在的網(wǎng)絡(luò)還達(dá)不到和實(shí)體經(jīng)濟(jì)融合的標(biāo)準(zhǔn),這些技術(shù)和應(yīng)用只能通過(guò)漸進(jìn)的方式一步步來(lái)實(shí)現(xiàn)。
根據(jù)華為提供的一個(gè)數(shù)據(jù)顯示,今天4K電視已經(jīng)研發(fā)面市,8K電視馬上就會(huì)進(jìn)入我們生活,VR、AR等應(yīng)用已經(jīng)成為風(fēng)口,那么這些設(shè)備需要的帶寬是多少?專家認(rèn)為,普通電視需要20多兆,質(zhì)量好一點(diǎn)的40多兆甚至70多兆,像8K、VR這種需要1G。顯然現(xiàn)在的互聯(lián)網(wǎng)不能滿足這個(gè)要求。網(wǎng)絡(luò)到15年、20年以后,可能是現(xiàn)在互聯(lián)網(wǎng)一千倍的流量。
國(guó)內(nèi)外紛紛嘗試新一輪網(wǎng)絡(luò)實(shí)驗(yàn)
“未來(lái)網(wǎng)絡(luò)是經(jīng)濟(jì)發(fā)展的基礎(chǔ)設(shè)施”,過(guò)去常說(shuō),“要致富先修路”,互聯(lián)網(wǎng)之路已經(jīng)到了不得不修、不得不重構(gòu)的階段。未來(lái)網(wǎng)絡(luò)可以說(shuō)是超前于目前的市場(chǎng)環(huán)境,因此在產(chǎn)學(xué)研方面還是學(xué)術(shù)和研究方面的討論比較多。但是由于它的敏感性和革命性,也讓國(guó)內(nèi)外產(chǎn)業(yè)界對(duì)此格外重視。
自2005年以來(lái),全球?qū)ξ磥?lái)網(wǎng)絡(luò)方面已經(jīng)展開(kāi)了很多研究,期望運(yùn)用新架構(gòu)與新技術(shù)構(gòu)建新一代網(wǎng)絡(luò),以滿足不斷發(fā)展的應(yīng)用需求。在未來(lái)網(wǎng)絡(luò)試驗(yàn)設(shè)施建設(shè)方面,有美國(guó)的GENI項(xiàng)目、歐盟的FIRE計(jì)劃等;在未來(lái)互聯(lián)網(wǎng)體系架構(gòu)方面,有美國(guó)的FIND計(jì)劃和FIA計(jì)劃,歐盟的Horizon 2020計(jì)劃等。全球主流運(yùn)營(yíng)商也陸續(xù)宣布了多項(xiàng)網(wǎng)絡(luò)重構(gòu)戰(zhàn)略,如美國(guó)AT&T的Domain 2.0運(yùn)營(yíng)商網(wǎng)絡(luò)轉(zhuǎn)型計(jì)劃,中國(guó)移動(dòng)NovoNet計(jì)劃、中國(guó)電信的CTNet2025計(jì)劃、以及中國(guó)聯(lián)通的CUBENet 2.0計(jì)劃等。
據(jù)國(guó)際TBR Research的最新報(bào)告顯示,全球18家頂級(jí)電信運(yùn)營(yíng)商計(jì)劃在兩年內(nèi)采用SDN和NFV技術(shù),預(yù)計(jì)到2021年SDN/NFV的市場(chǎng)將增長(zhǎng)至1580億美元,年復(fù)合增長(zhǎng)率將超過(guò)116%??梢哉f(shuō),目前全球網(wǎng)絡(luò)正在進(jìn)入一次巨大的變革時(shí)代,給業(yè)界提供了新的機(jī)遇。
據(jù)了解,中國(guó)互聯(lián)網(wǎng)的網(wǎng)絡(luò)規(guī)模和用戶規(guī)模已經(jīng)成為全球第一,在未來(lái)網(wǎng)絡(luò)5G網(wǎng)絡(luò)的技術(shù)研究方面,正在發(fā)揮著越來(lái)越重要的作用。2016年底國(guó)家重大科技基礎(chǔ)設(shè)施――未來(lái)網(wǎng)絡(luò)試驗(yàn)設(shè)施項(xiàng)目(CENI)正式獲國(guó)家發(fā)改委立項(xiàng)落戶無(wú)線谷,將在江寧開(kāi)發(fā)區(qū)建設(shè)運(yùn)營(yíng)管控中心,在南京、北京、上海、廣州、天津等40個(gè)城市設(shè)立網(wǎng)絡(luò)交換節(jié)點(diǎn)、光傳輸設(shè)備、量子通信設(shè)施,以及相應(yīng)光纖線路組成全國(guó)網(wǎng)絡(luò),著力建立先進(jìn)、開(kāi)放、共享的國(guó)家網(wǎng)絡(luò)試驗(yàn)基礎(chǔ)平臺(tái),促進(jìn)我國(guó)乃至全球未來(lái)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)研究的發(fā)展。
挑戰(zhàn)之中包含機(jī)遇
“互聯(lián)網(wǎng)經(jīng)過(guò)40多年的發(fā)展已取得巨大成就,但隨著網(wǎng)絡(luò)規(guī)模的持續(xù)擴(kuò)大和用戶數(shù)量的爆發(fā)式增長(zhǎng),現(xiàn)有網(wǎng)絡(luò)服務(wù)質(zhì)量面臨嚴(yán)峻挑戰(zhàn)。此外,隨著互聯(lián)網(wǎng)由消費(fèi)性應(yīng)用領(lǐng)域向生產(chǎn)性應(yīng)用領(lǐng)域拓展,4K、8K、VR、AR、物聯(lián)網(wǎng)、車聯(lián)網(wǎng)等不斷涌現(xiàn),這些都對(duì)網(wǎng)絡(luò)的可靠性等提出了更高要求?!敝袊?guó)工程院院士、江蘇省未來(lái)網(wǎng)絡(luò)創(chuàng)新研究院院長(zhǎng)劉韻潔介紹,正是為了解決傳統(tǒng)互聯(lián)網(wǎng)所面臨的桎梏,使其與實(shí)體經(jīng)濟(jì)深度融合,互聯(lián)網(wǎng)迎來(lái)了新一輪歷史變革,正進(jìn)入未來(lái)網(wǎng)絡(luò)發(fā)展階段。
在提及未來(lái)網(wǎng)絡(luò)研究的重要性時(shí),工信部通信發(fā)展司副司長(zhǎng)陳立東說(shuō),近年來(lái)世界多國(guó)的政府和企業(yè)都積極研究未來(lái)網(wǎng)絡(luò),例如美國(guó)和歐盟都部署了未來(lái)網(wǎng)絡(luò)試驗(yàn)設(shè)施的建設(shè),提出了未來(lái)互聯(lián)網(wǎng)體系架構(gòu)計(jì)劃等。我國(guó)在未來(lái)網(wǎng)絡(luò)創(chuàng)新技術(shù)研發(fā)、產(chǎn)業(yè)推進(jìn)等方面也取得了積極進(jìn)展。不過(guò),陳立東建議,我國(guó)發(fā)展未來(lái)網(wǎng)絡(luò)要進(jìn)一步夯實(shí)基礎(chǔ)網(wǎng)絡(luò),加快構(gòu)建新一代信息基礎(chǔ)設(shè)施,在網(wǎng)絡(luò)研發(fā)過(guò)程中要充分考慮未來(lái)網(wǎng)絡(luò)發(fā)展的方向和需求,引入新理念、新架構(gòu)、新應(yīng)用。
在中國(guó)工程院原副院長(zhǎng)鄔賀銓院士看來(lái),未來(lái)網(wǎng)絡(luò)發(fā)展對(duì)中國(guó)可謂機(jī)遇與挑戰(zhàn)并存。對(duì)于未來(lái)網(wǎng)絡(luò)的挑戰(zhàn),鄔賀銓院士做了詳細(xì)闡述。大寬帶,按國(guó)際電信聯(lián)盟剛剛通過(guò)了移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)里面向消費(fèi)者的帶寬下行至少可以做到100M,上行至少做到50M,面向企業(yè)的帶寬,要求到GBT級(jí);大連接,在5G里定義的大連接含義是1平方公里要支持100萬(wàn)個(gè)物聯(lián)網(wǎng)節(jié)點(diǎn),在消費(fèi)互聯(lián)網(wǎng)上很少有這樣的要求;高可靠,用在高鐵,用在無(wú)人駕駛車,以至于用在工業(yè)上,可靠性要求不僅僅是5個(gè)9、6個(gè)9,甚至可能更高;低時(shí)延,現(xiàn)在5G規(guī)定的延時(shí)不小于1毫秒,工業(yè)上要求端到端是小于1秒,未來(lái)可能更嚴(yán)峻。
“未來(lái)網(wǎng)絡(luò)處于發(fā)展之初,總的來(lái)說(shuō)還沒(méi)有很明確的技術(shù)路線,還有很多發(fā)展的不確定性,但這也是我們的機(jī)會(huì)?!彼f(shuō),過(guò)去我們做科研做產(chǎn)業(yè),往往都是發(fā)達(dá)國(guó)家先把方向定了,我們?cè)诤竺娓5@次,大家都還在起步階段,充滿創(chuàng)新空間,過(guò)去很多科研項(xiàng)目都很難有這樣的機(jī)會(huì)。