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          物聯網應用技術

          發布時間:2019/12/06

           

          物聯網應用技術是物聯網在大学专科(高职)层次的唯一专业,属于计算机系,升本專業为物聯網工程。

          本專業培養掌握射頻嵌入式傳感器無線傳輸、信息處理、物聯網域名等物聯網技術,掌握物聯網系統的傳感層、傳輸層和應用層關鍵設計等專門知識和技能,具有從事WSNRFID系統局域網安防監控系統等工程設計、施工、安裝、調試、維護等工作的業務能力,具有良好服務意識與職業道德的高端技能型人才。專業課程有C語言程序設計,Java程序設計,TCP/IP網絡協議,RFID技術,計算機原理,程序設計原理等。

          中文名
          物聯網應用技術
          外文名
          Internet Of Things Application Technology
          專業層次
          高職高專
          專業類別
          電子信息大類-計算機類
          專業代碼
          610119
          修業年限
          三年
          畢業文憑
          高職(專科)
          升本專業
          物聯網工程

          目錄

          1. 發展曆史
          2. 概念解析
          3. 基本概念
          4. 基本特征
          5. 網際聯系
          6. 工業聯系
          1. 標准體系
          2. USN架構
          3. M2M架構
          4. 技術標准
          5. 專業課程
          6. 開設高校
          1. 智能産業
          2. 智能工業
          3. 智能農業
          4. 智能物流
          5. 智能交通
          6. 智能電網
          1. 智慧環保
          2. 智能安防
          3. 智能醫療
          4. 智能家居
          5. 就業方向

          發展曆史

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          1990年,施樂公司推出的网络可乐贩售机——Networked Coke Machine,是物聯網最早的实践。

          1991年,美國麻省理工學院(MIT)的Kevin Ash-ton教授首次提出物聯網的概念。

          1995年,比爾·蓋茨在《未來之路》中,提及“物互聯”這一概念。

          1999年,美國麻省理工學院(MIT)建立了“自动识别中心(Auto-ID)”,提出“万物皆可通过网络互联”,阐明了物聯網的基本含义。

          2003年,美國《技術評論》提出傳感網技術將是未來改變人們生活的十大技術之首。

          2004年,日本總務省(MIC)提出u-Japan計劃,該戰略力求實現人與人、物與物、人與物之間的連接,希望將日本建設成一個隨時、隨地、任何物體、任何人均可連接的泛在網絡社會。

          2005年,國際電信聯盟(ITU)在突尼斯举行的信息社会世界峰会(WSIS)上提出“物聯網IoT”的概念,并发布《ITU互联网报告2005:物聯網》。

          2006年,韩国确立了u-Korea计划,该计划旨在建立无所不在的社会(ubiquitous society),在民众的生活环境里建设智能型网络(如IPv6、BcN、USN)和各种新型应用(如DMB、Telematics、RFID),让民众可以随时随地享有科技智慧服务

          2009年

          • 歐盟委員會發表《物聯網:欧洲行动计划》,系统提出发展物聯網的规划和行动蓝图。

          • 溫家寶总理视察无锡,提出“感知中国”计划,拉开中国物聯網发展的帷幕。

          • 韓國放送通信委員會出台了《物聯網基础设施构建基本规划》,将物聯網确定为新增长动力,提出到2012年实现“通过构建世界最先进的物聯網基础实施,打造未来广播通信融合领域超一流信息通信技术强国”的目标。

          • 奧巴馬就任美國總統後,與美國工商業領袖舉行了一次“圓桌會議”,作爲僅有的兩名代表之一,IBM首席執行官彭明盛首次提出“智慧地球”这一概念,建议新政府投资新一代的智慧型基础设施。同年,美国将新能源和物聯網列为振兴经济的两大重点。

          • IBM論壇上,IBM大中華區首席執行官錢大群公布了名爲“智慧的地球”的最新策略。此概念一經提出,即得到美國各界的高度關注,甚至有分析認爲IBM公司的這一構想極有可能上升至美國的國家戰略,並在世界範圍內引起轟動。

          2010年,吳邦國參觀无锡物聯網产业研究院,表示要培育发展物聯網等新兴产业,确保我国在新一轮国际经济竞争中立于不败之地。

          2011年,工業和信息化部印发《物聯網“十二五”发展规划》。该《规划》分现状及形势,指导思想、发展原则、发展目标,主要任务,重点工程,保障措施5部分。 [1] 

          概念解析

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          基本概念

          物聯網是指射頻识别(RFID)、红外感应器、全球定位系统、激光扫描器等信息传感设备,通过物聯網域名,將任何物品與互聯網相連接,進行信息交換和通信,以實現智能化識別、定位、跟蹤、監控和管理的一種網絡概念。

          基本特征

          一、全面感知

          通过射頻识别、傳感器、二维码、GPS卫星定位等相对成熟技术感知、采集、测量物体信息;
            二、可靠傳輸

          通过无线傳感器网络、短距无线网络、移动通信网络等信息网络实现物体信息的分发和共享;
            三、智能處理

          通過分析和處理采集到的物體信息,針對具體應用提出新的服務模式,實現決策和控制智能。

          網際聯系

          WSN分層拓撲結構WSN分層拓撲結構

          一、无线傳感器网络(Wireless Sensor Networks,WSN

          无线傳感器(WSN)网络是一种分布式传感网络,它的末梢是可以感知和检查外部世界的傳感器。WSN中的傳感器通过无线方式通信,因此网络设置灵活,设备位置可以随时更改,还可以跟互联网进行有线或无线方式的连接。通过无线通信方式形成的一个多跳自組織網絡

          二、泛在網絡(Ubiquitous Networking)

          泛在網絡来源于拉丁语Ubiquitous,从字面上看就是广泛存在的,无所不在的网络。也就是人置身于无所不在的网络之中,实现人在任何时间、地点,使用任何网络与任何人与物的信息交换,基于个人和社会的需求,利用现有网络技术和新的网络技术,为个人和社会提供泛在的,无所不含的信息服务和应用。

          三、區別與聯系

          泛在网、物聯網和传感网是依次包容的关系。

          傳感器网络专注于物与物之间的末端联系,它专注于物理世界信息的感知和采集,专注于网络的分发和汇聚效率;专注于低速高效,低功低耗。

          物聯網是面向物与物和人与物的网络,它包含多种感知单元(傳感器、RFID等等),同时支持一种或几种网络通信方式,为现实世界提供服务和应用。

          泛在网涵盖并高于物聯網,讲求多网络和多技术融合,探索通信和服务的无缝连接,探索人与人之间新的通信和服务方式。[1] 

          工業聯系

          M2M互聯M2M互聯

          一、機對機通信(Machine-to-Machine,M2M

          机对机通信(M2M)是将数据从一台终端传送到另一台终端,也就是就是机器与机器(Machine to Machine)的对话。但从广义上M2M可代表机器对机器(Machine to Machine)人对机器(Man to Machine)、机器对人(Machine to Man)、移动网络对机器(Mobile to Machine)之间的连接与通信,它涵盖了所有实现在人、机器、系统之间建立通信连接的技术和手段。

          二、信息物理融合系統(Cyber Physical Systems,CPS

          信息物理融合系統(CPS)是一个综合计算、网络和物理环境的多维复杂系统,通过3C(Computing、Communication、Control)技术的有机融合与深度协作,实现大型工程系统的实时感知、动态控制和信息服务。CPS实现计算、通信与物理系统的一体化设计,可使系统更加可靠、高效、实时协同,具有重要而广泛的应用前景。

          三、區別與聯系

          M2M和CPS可以被认为是工业界对物聯網的理解、表达和展望。

          M2M偏重實際應用,強調機器之間的通信並因此實現智能動作和智能聯動,是典型的車間派。

          CPS偏重系統化,注重理論聯系實際,由上至下解決問題並有理論支撐,是典型的高工派。

          从工业角度来讲,CPS就是物聯網。 [1] 

          標准體系

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          USN架構

          USN體系構架USN體系構架

          物聯網感知环节的异构特性决定了它的开放、分层和可扩展的网络体系结构。

          研究人员在描述物聯網的体系框架时,多采用國際電信聯盟ITU-T的泛在感应器网络体系结构作为基础。该体系结构自下而上分为5个层次,分别为傳感器网络层、泛在傳感器网络接入层、骨干网络层、网络中间件层和USN网络应用层。

          在谈到具体的物聯網应用时,一般傳感器网络层和泛在傳感器网络接入层合并成为物聯網的感知层,主要负责采集现实环境中的信息数据。

          骨干网络层在物聯網的应用当中是互联网,那么将被下一代网络NGN所取代。而物聯網的应用层则包含了泛在傳感器网络中间件层和应用层,主要实现物聯網的智能计算和管理。 [1] 

          M2M架構

          M2M體系構架M2M體系構架

          欧洲电信标准化协会M2M技术委员会给出的简单M2M架構,是USN的一个简化版本。在这个架构当中,从左至右网络就分为了应用层、网络层和感知层三层体系结构,与物聯網结构相对应。

          在每一层当中,都有不同的技術標准来定义物聯網应用。比如在感知层,它就包括了IEEE的Zigbee标准802.15.4,CeneLec的智能仪表标准。在网络层,有ETSI的M2M通信标准,Cen的智能仪表网络层标准协议。应用层有Zigbee联盟协议,W3C标准协议等等。

          技術標准

          國際電信聯盟第13研究组会议正式审议通过了“物聯網概述”(Y.IoT-overview)标准草案,标准编号为Y.2060。该标准是全球第一个物聯網总体性标准。

          Y.2060是由我国工信部电信研究院牵头立项,多家国内外高校、科研机构、企业和标准组织共同协商制定完成的第一份物聯網总体性标准草案。

          该概述标准涵盖了物聯網的概念、术语、技术视图、特征、需求、参考模型、商业模式等基本内容。 [1] 

          專業課程

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          • 物聯網导论推荐使用科学出版社出版的《物聯網导论》(国际著名物聯網专家、ACM中国副主席、清华大学教授劉雲浩编著)等教材。 全面了解物聯網的3个重要特征,并且需要大概了解物聯網的感知识别、网络构建、管理服务等技术及其行业综合应用。

          • C語言程序設計推荐使用清华大学出版社出版的《C語言程序設計》(谭浩强教授的经典著作)、机械工业出版社出版的《C程序设计语言(第2版新版)》(国际经典教材)等教材。 物聯網涉及底层编程,C语言为必修课,同时需要了解OSGi,OPC,Silverlight等技術標准。

          • Java程序設計推荐使用机械工业出版社出版的《Java语言程序设计教程》等教材。 物聯網应用层,服务器端集成技术,开放Java技术也是限选课,同时需要了解Eclipse,SWT,Flash,HTML5,SaaS等技术。

          • 無線傳感網絡推薦使用清華出版社出版的《无线傳感器网络》(中科院软件所研究员孙利民、哈工大教授李建中等编著)、北京航空航天大学出版社《短距离无线通讯入门与实战》等教材。 学习各种无线RF通信技术与标准,Zigbee,蓝牙,红外,WiFi,GPRS,CDMA,3G,4G,5G等。

          • TCP/IP網絡協議推荐使用电子工业出版社出版的《用TCP/IP进行网际互连(第1卷):原理、协议与结构(第5版)》等教材。 TCP/IP协议标准是所有有线和无线网络协议的基础,Socket编程技术也是基础技能,为必修课。

          • 嵌入式系統技術推荐使用人民邮电出版社出版的《嵌入式系統技術教程》等教材。 嵌入式系统(包括TinyOS等IoT操作系统),是物聯網感知层和通讯层重要技术,为必修课。

          • 傳感器技术推荐使用中国计量出版社出版的《傳感器技术》等教材。 物聯網专业学生需要对傳感器技术与发展,尤其是在应用中如何选用有所了解,但不一定需要了解傳感器的设计与生产,对相关的材料科学,生物技术等有深入了解。

          • RFID技術推荐使用电子工业出版社2013年出版的《物聯網RFID原理与技术》,机械工业出版社出版的《射頻识别(RFID)技术原理与应用》等教材。 RFID作为物聯網主要技术之一,需要了解,它本身(与智能卡技术融合)可以是一个细分专业或行业,也可以是研究生专业选题方向。

          • 現場總線技術推荐使用机械工业出版社出版的《現場總線技術及应用教程》等教材。 工业信息化也是物聯網主要应用领域,需要了解,它本身也可以是一个细分专业或行业,也可作为研究生专业选题方向。

          • M2M推荐使用TSTC Publishing出版的《M2M: The Wireless Revolution》等教材。 本书是美国“Texas State Techinical College”推出的M2M专业教材,在美国首次提出了M2M专业教学大纲,M2M也是物聯網主要领域,需要了解,建议直接用英文授课。

          • 中間件技術推荐使用清华大学出版社出版的《中間件技術原理与应用》、电子工业出版社出版的《物聯網:技术、应用、标准和商业模式》等教材。 物聯網产业发展的关键在于应用,软件是灵魂,中间件是产业化的基石,需要学习和了解,尤其是对毕业后有志于物聯網技术发展的学生。