基于物联网的智慧校园(共8篇)
(一)物联网概念的提出
物联网的概念是在1999年提出的。物联网的英文名称叫“The Internet of things”,简言之,物联网就是“物物相连的互联网”。
2003年,美国《技术评论》提出传感网络技术将是未来改变人们生活的十大技术之首;
2005年,国际电信联盟发布了《ITU互联网报告2005:物联网》,正式提出了“物联网”的概念。国际电信这份报告曾描绘“物联网”时代的图景:当司机出现操作失误时汽车会自动报警;公文包会提醒主人忘带了什么东西;衣服会“告诉”洗衣机对颜色和水温的要求等等。美国总统奥巴马就职以后,在他和工商领袖举行的圆桌会议上,“智慧地球”的概念被提出,其中包括美国要形成智慧型基础设施“物联网”,被美国人认为是振兴经济、确立竞争优势的关键战略。
2009年2月24日消息,IBM大中华区首席执行官钱大群在2009IBM论坛上公布了名为“智慧的地球”的最新策略。
2009年8月7日,温家宝总理在江苏无锡调研时,对微纳传感器研发中心予以高度关注,提出了把传感网络中心设在无锡、辐射全国的想法。温家宝总理指出“在传感网发展中,要早一点谋划未来,早一点攻破核心技术”,“在国家重大科技专项中,加快推进传感网发展”,“尽快建立中国的传感信息中心,或者叫„感知中国‟中心 ”。
2010年是物联网概念迅速升温、业务高速发展的一年。专家预测,物联网产业将是下一个万亿元级规模的产业,甚至超过互联网30倍,中国物联网产业潜力无穷。
2011年3月5日,十一届全国人大四次会议国务院总理温家宝作的2011年政府工作报告中着重提出:要加快物联网的研发应用。(二)物联网的相关技术
物联网的实现主要分为三个层次:
第一是传感系统(设备层),通过各种技术手段,来实现和物相关的信息识别和采集;
第二是通信网络(信号传输和获取层),包括现在的互联网、通信网、广电网以及各种接入网和专用网,目的是对采集来的信息进行可靠传输和处理;
第三是应用和业务(业务应用层),即输入输出控制终端,可基于现有的手机、个人电脑等终端进行。
其中传感技术和通信技术实现了前两个层次,主要由无线射频识别(RFID)、传感网技术等技术构成,而第三个层次则是以软件为主的数据处理技术。
国内外众多高校、科研院所、各大知名企业先后开展了无线传感器网络的研究,这些都为无线传感器网络进一步的发展以及最终的商业化奠定了坚实的基础,虽然在基础技术层面已经获得了重大突破,而基于物联网技术能够为用户提供哪些独特的服务,才是物联网最终能否广泛应用的关键。目前许多物联网示范应用的方向之一就是与校园管理活动的融合,用于促进智慧校园/数字化校园建设工作的推进。
(三)系统功能要求
考虑到各校的实验室配置条件的限制,本赛题将以基于物联网技术的顶层应用开发作为主要内容,即假设在物联网技术基础上所需的各类信息均可以获取。
本系统要求针对校园中的两项主要活动进行设计,可以选取下面提供的两项活动(活动内容允许调整),也可以自行选择其他活动,但是至少完成两项具有代表性的功能设计,完成一个完整的系统设计。1.教室管理
假设:可以通过物联网技术获得关于教室使用状态的所有信息
要求:自行设计信息的存储内容与格式(数据库结构),包括需要通过物联网技术获取的信;分析用户可能需要用到的信息,允许用户通过PC终端查询所有教室的实时使用情况,以及其他所需信息和服务。2.车位管理
假设:可以通过物联网技术获得关于车位使用状态的所有信息
要求:自行设计信息的存储内容与格式(数据库结构),包括需要通过物联网技术获取的信息;分析用户可能需要用到的信息,允许用户通过PC终端查询所有车位的实时使用情况,以及其他所需信息和服务。
(四)系统设计要求
1.要求建立B/S结构的系统,展示系统基本功能,光盘仅作为成果备份。2.要求各队自行建立可以正常访问的作品网站,提供域名和账号口令(如果需要的话),用于评审期间访问。
3.建议的开发环境:IIS+SQL server+ASP,但不仅限于此。提示和备注:
去年本赛题从论坛、QQ交流情况以及最终的提交作品来看,比较普遍的问题有两个:
1.是否需要考虑传感网、通信网的结合问题
这个问题是大家最困惑也是问的最多的问题,从我们平时接触到的宣传来看,物联网最引人注目的功能就是在于传感网和通信网的结合,这部分功能本身正在探索之中,实现起来的工作量也比较大,所以本次大赛中对于这部分功能不做强调,而是假设监测对象的基本信息可以获得,在此基础上如何利用这些信息提供服务。所以各位选手一要考虑你认为哪些信息是你希望获取的,二要考虑这些信息获取后如何加以利用。(例如是仅仅告诉用户某个停车场目前有五个空闲车位,还是用图形表示出这五个空闲车位的具体位置?)。
当然,如果你能够在你的作品中完成这部分的功能,将会为你加分不少(去年有几个团队实现了这个功能,希望本届选手能够再接再厉,获得更大的突破)。
2.是否局限于这两项功能
教室管理、车位管理是必须完成的部分,如果你认为这两项功能你已经做好了,而且做的比较完善,仍然有时间和精力,在此条件下你可以根据自己的兴趣再选作其他功能。参赛选手可以根据自己学校的特色自行设计其他的智能系统。如:经济和财政学院可以选择“智慧银行”,交通学院可以选择“智慧交通”,医学院可以选择“智慧医疗”,建筑大学选择“智能家居”,另外,在同学们每天上课过程中有没有想过更好的老师授课、学生听课的更加智慧的方式,可以开发智慧授课系统,比如“智慧课堂”,只要启动你的智慧,定会有别样的创意。
本赛题中关于需要获取哪些信息的设计是后续工作的基础,在此基础上能够为用户提供哪些服务是系统的特色。所以全面的信息、良好的客户定位、丰富多样的功能是吸引用户的关键
注意事项:
1.关于系统用户
建议考虑三类基本用户:学校的管理人员、校内用户、校外用户。注意每类用户的需求有什么样的差异。除此以外还可以考虑一些特殊用户,例如校内用户是否区分教师、学生、管理人员。
2.关于开发文档部分
文档一定要结构完整、逻辑清晰,如实记录你的成果的开发过程。如果希望附上程序或部分程序,请单独放在一个文件中,不要和开发文档放在一起。
文档中必须包含系统分析、系统设计、系统实现(开发环境)、系统测试等内容。
具体细节请各自留意,例如要有目录、页码,图表要有编号,全文章节编号要规范、一致。
开发文档中尤其需要说明你的作品的特色所在,对于成员分工也应当有明确说明。
3.关于系统演示
最终提交程序时一定要有安装、使用方法的说明;
要考虑到远程能够正常访问,对于各种特殊情况能够正常处理,避免由于程序异常导致无法正常访问的情况。
物联网 (Internet of Things) 这个概念是美国麻省理工学院AutoID中心Ashton教授于1999年提出来的, 其基本含义是:通过射频技术 (RFID) 等信息传感设备把所有物品和互联网连接起来, 实现物品的智能化识别、管理和操作。通过物联网可以使人、物、信息的相互联通和交流, 实现人、物和计算机的智联。
作为新一代技术的标杆, 物联网从诞生之时就成为了各国的宠儿, 2005年, 国际电信联盟 (ITU) 在其发布的《ITU互联网络报告2005》中首次对物联网的概念进行了详细的阐述, 2009年, 美国政府将物联网提升为国家战略, 提出了“智慧地球”的概念, 2004年日本提出了U-Japan计划, 希望把日本建成全球ICT最先进的国家, 韩国也在2004年提出了U-Korea计划, 希望在2012年通过构建世界最先进的物联网基础设施, 把韩国打造成未来广播通信融合领域超一流的强国。
我国政府高度重视物联网的发展, 2009年8月温家宝总理在视察中科院无锡物联网产业研究所时, 对于物联网应用也提出了一些看法和要求, 提出了“感知中国”的概念。2009年11月, 国家传感信息中心成立, 12月, 江苏省无锡市出台了《加快建设创新性经济领军城市的决定》, 建立了我国首个“国家传感网创新示范区”。2009年11月, 中关村物联网产业联盟在北京成立。物联网被我国正式列为国家五大新兴战略性产业之一, 写入“政府工作报告”, 物联网在中国受到了全社会极大的关注, 其受关注程度是在美国、欧盟、以及其他各国不可比拟的。
2. 物联网技术分析
物联网强调的是将所有的物连接到互联网络, 它具广泛存在和广泛应用的特点, 物联网不是简单的物物相连和人物相连, 而是通过建立相关的连接构筑人、物、信息互动的智能系统, 通过这一系统, 可以实现人对物的定位、管理、控制, 用户层可以基于这一系统开发泛在网络的系统软件。
2.1 物的标准。
物联网中的物的对象是指现实的所有物质和信息。王志良教授在《物联网——现在与未来》一书中谈到物联网中的“物”必须具备的9个条件: (1) 信息接收器; (2) 数据传输通路; (3) 存储功能; (4) CPU; (5) 操作系统; (6) 专用程序; (7) 信息发送器; (8) 物联网的通信协议; (9) 唯一ID号。我个人为人值得商榷, 我认为物联网中的物必须具备其中的第一、二、六、七、八、九等六个条件, 其他的条件不是必须条件, 同时具备九个条件的物是物联网中的理想。
2.2 物联网的层次模型
物联网包括感知层、网络层和应用层三个层次。感知层由传感器和传输网关构成, 它嵌入到物联网的“物”中, 承担物的信息接受、发送、控制功能, 是物联网最底层。网络层负责将物联网中物的信息在不同网络中传输, 是连接应用层和感知层的纽带。应用层是用户基于物联网开发的应用程序和软件, 是物联网应用中心, 用户通过应用层对物联网中的任意物下达指令, 进行管理和控制。
2.3 关键技术分析
要实现物联网运行, 在每个层面上都要解决一些关键问题。国际电信联盟在2005年的报告中提出了物联网的四个关键技术:射频识别技术 (RFID-Radio Frequency Identification) 、传感技术 (Sensor technologies) 、智能技术 (Smart technologies) 和纳米技术 (Nano technology) , 射频识别技术是一非接触式的自动识别技术, 传感技术是探测物的状态和特征, 生成有效数据并提供给应用层, 而智能技术则在物的自动识别、智能操作等上发挥着重要作用, 目前传感技术已经在向智能化迈进。纳米技术在物联网上主要是应用在感应设备的微缩化和可嵌入。
除此之外, 我个人认为建立统一的物联网技术标准也是物联网发展的关键技术, 每个物的ID号的统一分配和识别, 三网合一的统一协议标准, 应用层到网络层的统一接口, 甚至包括感知层到物的统一嵌入, 这些在物联网即将起航的当下, 都是物联网要要解决的关键技术。
3. 智慧校园物联网研究
智慧校园是物联网在学校教学管理、公共安全、后勤保障的具体应用, 为学校构建智能化的学习和生活环境。
3.1 感知校园物联网的应用。
物联网可以实现教学管理的智能化。学生步入教室, 教室的窗帘会随着室内的光线自动开关, 随身佩戴的RFID电子标签自动连接离自己最近的RFID基站, 打开桌上的自动触摸系统, 通过网络浏览今天老师要讲解的内容, 并将自己存在的问题提交给老师。上课铃响, 老师步入教室, 打开教学管理系统, 查看是否有学生缺勤, 查看学生给自己留下的问题, 老师通过触摸投影设备随心所欲的教授课程, 解答学生的问题, 同步将授课情景传送到网络。进入实验室, 学生通过自动识别系统找到自己的实验设备, 实验设备通过触摸感应系统对违规操作和危险操作进行报警并终止实验, 实验设备如是记录实验的过程、实验数据并进行分析得出实验结论。老师通过阅读实验数据给予每个学生的评价, 教学管理系统如实的收集每个学生的学习过程数据、自动建立学生学习档案并发送到每一个需要的人。
通过对学生的时时定位, 可以确保学生的人身安全, 通过每一个宿舍的水压检测器, 可以确保学生的用水安全, 通过智能感应电表, 可以实现每一个宿舍的用电安全, 通过烟孔感应系统和对每一个消防设施的定位, 可以最大限度的减少火灾隐患。
在每一个教学管理设备进行嵌入电子标签, 建立相应的教学设备管理系统, 可以对使教学资源的利用率达到最大值, 有效的节约办学成本, 实现教学设备管理规范化、自动化和智能化。通过校园物联网智能系统的建立, 实现水电、餐饮、图书借阅、校园通信、校园宿舍出入管理的一体化管理, 实现智慧校园。
3.2 感知校园物联网结构设计。
校园物联网的建设采用星形拓扑结构, 在校园内布置若干个射频基站, 物联网内的每个物都嵌入电子标签, 采用射频技术去主动寻找距离最近的射频基站, 实现物与物、人与物的通信连接每个基站连接到校园局域网上, 实现物与互联网的通讯, 通过三网合一, 最终把物联网中的物和手机等通讯设备、有线电视等视频设备实现通讯实现最高程度的智慧校园。
台湾利用物联网的核心技术RFID技术支持学校安全管理, 包括八个方面的内容:上下学及在校行踪通知服务;学生保健服务;校外教学管理;危险区域管理服务;校园访客管理系统;教育设备管理服务;学校大型会议人员管理服务;运动设施使用人员管理服务.对于学生的日常管理方面, 在学校的关键地方如教学大楼楼梯口、教室等处, 架设RFID读取器, 通过学生配戴的RFID标签读取相关信息, 统计学生出勤情况, 老师也可通过网络查询学生出勤情况及目前所在位置或行进路线。
4. 小结
物联网的发展刚刚起步, 它的建设和完善是一个漫长的过程, 智慧校园的建设是未来校园建设必然趋势, 如何有效的推动物联网在校园建设上发挥作用, 促进教育教学发展, 提高教学质量, 为我国从人力资源大国迈向人力资源强国奠定坚实的基础, 这是一个永恒的课题, 所涉及的范围也不仅仅是技术问题, 希望本文的探讨能够起到抛砖引玉的作用, 为智慧校园的研究者提供一些参考。
摘要:物联网是新一代信息技术发展的重要组成部分, 是互联网后一次新的技术革命, 是推动世界高速发展的重要力量。物联网的发展也将对学校的管理方式、教学方法和后勤保障的发展带来根本性变革, 本文探讨了物联网在校园管理中的应用, 提出了“智慧校园”系统的结构设计方案。
一、物联网技术概述
时至今日,物联网科技在众多领域得到普遍运用,它可以把复杂、烦琐的操作变得简便、高效。
物联网技术是指在因特网基础上拓展的新型网络科技,它按照一定的协议,运用全球定位系统、红外传感器、无线射频识别、激光扫描器等多种传感技术,把现实生活中的事物和因特网链接起来,通过相互之间的数据交换和信息联通,达到智慧化服务、定位、跟踪、识别、操控的目的。
二、物联网技术在高校智慧校园建设中的应用
随着物联网技术的不断发展,高校园区建设也应该由管理型教育信息化转变为服务型教育信息化。
“智慧校园”就是在物联网平台上,将多种应用服务集合在一起,搭建一个集管理、服务、科研、教学及高校生活为一体的智能化体系。它有利于整合、重组各种数字资源,实现高校校园管理的高效化,更好地提高校园智能化水平。
物联网有以下四种优势:第一,将校园原有的电子信息系统改造成综合化、智能化的数字服务体系;第二,运用物联网技术将数字资源融合到多个方面,能更好地达到共享资源的目的;第三,通过情景感知技术的推广,整合现有的数字校园网络,创建一体化的智慧校园环境;第四,更好地推行绿色环保的服务理念。
1.在高校学生管理中运用物联网技术
高校学生消费管理和后勤保障管理是智慧校园生活管理的主要内容。生活管理的涉及面比较广,包含学生日常生活、学习及社团活动等。在智慧校园体系建设中采用物联网科技,能有效掌握学生的日常学习、生活细节,全面分析、总结每位学生完整的日常生活和学习情况。
如在所有学生和教职工的校园一卡通中嵌入一个无线射频识别电子标签,保存着详细的个人信息。通过记录这名学生或教师的校内消费信息,就能比较全面地分析出他们的生活轨迹,从而更有目标性地为全校师生提供服务,创建智慧化的校园环境。
2.在高校教学管理中运用物联网技术
高校日常工作中最重要的组成部分是教学管理,在运用物联技术的智慧校园体系中,最关键的组件就是教学管理子系统。为了给师生创造一个良好、舒适、便捷的学习和工作环境,提升教学质量,充分运用物联技术是非常有必要的。如为了有效收集每个教室的空气湿度、实时温度、教学设备的话筒音量、照明状况等参数,学校可在每个教室中安置监控传感器,将相关数据统一传输给管理平台,相关系统在分析统计出结果后做出相应的调配,使教室环境维持在最佳状态,充分满足课堂教学的需要。
人员考勤管理是智慧校园体系的另一个重要组件。在以往的教学过程中,教师往往要在学生的考勤上耗费许多时间,因而降低了教学效率。运用物联技术创建高效、实時的人员考勤系统,则能大大提升效率。人员考勤管理是运用情景感知技术,收集人员考勤的相关数据,再将相关数据传输到服务器中记录和分析。这样,教师可以及时掌握每位学生的考勤状况,从而节省大量的课堂教学时间。
同时,通过人员考勤数据的采集和分析,能够及时统计教室的使用状况和效率,方便教室排课,还能够让学生更快地找到空余的教室自习。物联技术也可以运用在考试环节中,让监考教师实时监控考场的状况。教务处也可以通过物联网技术,了解教师和学生对日常教学状况的反馈意见,及时发现并修正教学工作存在的问题,提高学校的教学质量。
三、结语
采用物联技术创建的智慧校园体系,可以有效提升高校服务管理系统的信息化水平和智能化程度,大大提升高校的教学管理水平。但是,现在智慧校园的开发建设仍处于起步阶段,许多高校还在观望,需要广大科研人员不断努力开发新技术和新产品,将智慧校园的推广真正落到实处。
摘要:介绍了物联网及智慧农业系统的内涵,结合农业智能化生产的实际情况设计了智慧农业物联网架构,主要包括物联网感知层、物联网网络层和物联网应用层。同时,通过农产品疾病识别与治理系统,具体研究了物联网在智慧农业中的应用。
关键词:智慧农业系统;物联网;架构;疾病识别 0引言
我国是农业大国,传统农业在国际市场上的优势主要依赖于丰富的自然资源和低廉的劳动力成本。随着物联网等高新技术的发展,我国传统农业正在加快向现代农业转型,而智慧农业将成为现代农业未来发展的趋势。要建设智慧农业,就要依托物联网等先进的科学技术,大力推进农业科技创新,研究多功能、智能化、能推动农业生产力发展的农业科技成果,并及时地将科技成果转化为农业生产所需的技术产品,应用于农业生产的整个过程。
托普物联网指出:智慧农业系统是将全球定位系统、遥感、地理信息系统、人工智能等高新技术用于对农作物精确的管理方法。这种定位技术用于农业生产,主要是针对农田因土壤构成、肥力状况、作物生长情况等因素的差异而对种籽、化肥、除草剂和杀虫剂施用量提出的不同要求。在目前情况下,农民一般难以顾及这些因素,在同一地区不同条块的农田上使用等量的种籽和农用化学品,这除了用量过多而造成经济上的浪费之外,还导致了土壤中残余化学物质的积累和地下水资源的污染。物联网
物联网(The Intemet of Things,简称IOT)的概念是在1999年提出的,2005年国际电信联盟(ITu)发布的n’U互联网报告,对物联网做了如下定义:通过二维码识读设备、射频识别(RFID)装置、红外感应器、全球定位系统和激光扫描器等信息传感设备,按约定的协议,把任何物品与互联网相连接,进行信息交换和通信,以实现智能化识别、定位、跟踪、监控和管理的一种网络¨J。自2009年8月温家宝总理到中国科学院无锡高新微纳传感网工程技术研发中心(国家传感网工程中心、无锡物联网产业研究院)考察时提到“尽快建立中国的传感信息中心或者叫‘感知中国’中心”以来,物联网被正式列为我国5大新兴战略性产业之一。
物联网的体系结构如图1所示。它可分为3层:感知层、网络层和应用层。感知层相当于人体的皮肤和五官,主要用于识别物体,采集信息包括二维码标签和识读器、RFID标签和读写器、摄像头、传感器及传感器网络等。网络层相当于人体的神经中枢和大脑,主要用于信息传递和处理,包括通信与互联网的融合网络、物联网管理中心、物联网信息中心和智能处理中心等。应用层相当于人的社会分工,与行业需求结合,实现广泛智能化,是物联网与行业专用技术的深度融合旧。目前,物联网技术已经在智慧农业、智慧城市、智慧家居、智慧医疗、智慧交通和智慧物流等领域得到了广泛的应用。智慧农业
智慧农业是最近兴起的一个概念,目前国内外还没有一个公认的定义。中国农业大学李道亮教授认为:智慧农业是以最高效率地利用各种农业资源,最大限度地降低农业成本和能耗、减少农业生态环境破坏以及实现农业系统的整体最优为目标,以农业全产业、全过程智能化的泛在化为特征,以全面感知、可靠传输和智能处理等物联网技术为支撑和手段,以自动化生产、最优化控制、智能化管理、系统化物流和电子化交易为主要生产方式的高产、高效、低耗、优质、生态和安全的一种现代农业发展模式与形态13]。中国农业科学院周国民研究员认为:智慧农业是充分利用信息技术,包括更透彻的感知技术、更广泛的互联互通技术和更深入的智能化技术,使得农业系统的运转更加有效、更加智慧,以使农业系统达到农产品竞争力强、农业可持续发展、农业资源有效利用和环境保护的目标。
智慧农业系统主要内容包括:
1)通过各种无线传感器实时采集农业生产现场的温湿度、光照、CO:浓度等参数,利用视频监 控设备获取农作物的生长状况等信息,远程监控农业生产环境,同时将采集的参数和获取的信息进行数字化转换和汇总后,经传输网络实时上传到相关农业智能管理系统中;系统按照农作物生长的各项指标要求,精确地遥控农业设施自动开启或者关闭(如远程控制节水浇灌、节能增氧等),实现智能化的农业生产。
2)利用RFID电子标签,搭建农产品安全溯源系统,加强农业生产、加工、运输到销售等全流程数据共享与透明管理,实现农产品全流程安全溯源,促进农产品的品牌建设,提升农产品的附加值。
3)组建无线传感器网络,开发智能农业应用系统,对空气、土壤、作物生长状态等数据进行实时采集和分析,系统规划农业产业园分布、合理选配农作物品种、在线疾病识别和治理、科学指导生态轮作。在未来的现代农业生产过程中,智慧农业的应用将更加广泛,农户将选择合适的农业生产智能化系统,以提高农产品产量,增加收益。
3智慧农业系统物联网架构
通常情况下,应用于智慧农业系统的物联网架构,可以按物联网感知层、物联网网络层和物联网应用层3个层次来设计,如图2所示。
1)物联网感知层主要由常见的传感器、RFID设备、视频监控设备等数据采集设备组成,实现将数据采集设备获取到的数据通过ZigBee节点、CAN节点等通讯模块传送至物联网智能网关,做到现场数据信息实时检测与采集。此外,上层应用系统下发的控制命令,通过物联网智能网关传送到继电器控制设备,远程控制农业设施的开关(如智能浇灌等),实现农业生产环境的改善。
2)物联网网络层通过LAN,WLAN,CDMA和3G等的相互融合,实现现场数据信息和上层控制命令实时准确地传输与交互。
3)物联网应用层主要包括农业生产环境管理、农业生产过程管理、农业疾病识别与治理等农业应用系统,实现对由物联网感知层采集的海量数据进行分析和处理,以及对农业生产现场的智能化控制与管理。同时,为合理生产提供决策支持。
4智慧农业物联网应用案例
农产品疾病识别与治理系统已成为推动农业经济可持续发展的重要动力和保障农民收入的必要手段,本文以农产品疾病识别与治理系统为例,阐述物联网在智慧农业中的应用。系统结构如图3所示。
1)在联网感知层采用智能化传感器和视频监控设备,建立农业生产现场监控网络,采集现场农作物生长环境数据(如日照、温湿度等)和农作物生长状态图像数据,并通过ZigBee节点、WiFi节点、485节点等传送到物联网智能网关,对数据进行汇总和处理后,自动将数据上传到物联网网络层。
2)物联网网络层通过LAN,WLAN,CDMA和3G等的相互融合,将获取的数据信息传输到物联网的应用层。
3)在物联网应用层建设标准化的农产品病虫害数据库和远程专家诊断中心,将现场采集的数据信息与农产品病虫害数据库中的数据进行比对分析,从而识别出农作物的病虫害信息;对于一些不能通过比对数据库来识别的病虫害,则可以通过远程专家诊断中心进行诊断,精确地确定农作物的疾病,并给出最合理的治理决策。此外,通过病虫害预警,利用相关途径(如手机短信息等)向农户传递即将可能发生的病虫害信息,提醒农户进行及时的防治。同时,利用公共信息展示平台(如电子大屏等)实时显示农作物的相关信息,如生长环境的状况、生长状态、可能出现的病虫害和防治方法等信息,供农户进行参考。
5前景展望
物联网的发展为加快实现我国农业智慧化提供了前所未有的机遇,也必将深刻影响现代农业的未来。现阶段,我国在运用物联网来加快智慧农业的发展已经具备了一定的技术和产业化基础。但是,在智慧农业物联网关键技术和标准体系等方面仍存在着一些问题,解决这些问题需要政府、企业、科研部门及各个行业的共同努力。可以预见,在不久的将来,物联网必将会给农业领域带来革命性的变化。
参考文献:
[1]朱仲英.传感网与物联网的进展与趋势[J].微型电脑应用,2010(1):1—3. [2]石军.“感知中国”促进中国物联网加速发展[J].通信管理与技术,2009(5):1—3. [3]李道亮.物联网与智慧农业[J].农业工程,2012(1):1—7. [4]周国民.浅议智慧农业[J].农业网络信息,2009(10):5—7.
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核心提示:在物联网、无线通信、云计算、大数据、下一代互联网IPv6等新技术驱动下,以往仅是在单个系统、领域得到应用的技术,整合创新再应用,用于解决一个行业、城市、区域的问题。科技发展到今天,不断涌现的、更加成熟的信息技术为智慧城市的技术储备奠定了坚实的基础。
十八大以来,新一届政府提出了以人为本的新型城镇化发展思路。2013年1月,住建部公布了首批国家智慧城市试点,提出将集约、低碳、生态、智慧等先进理念融入到城镇化进程中。7月,李克强总理主持召开国务院常务会议,要求加快实施“信息惠民”工程,在有条件的城市开展智慧城市试点示范建设,这一倡议更是催发了智慧城市新一轮建设浪潮。
在物联网、无线通信、云计算、大数据、下一代互联网IPv6等新技术驱动下,以往仅是在单个系统、领域得到应用的技术,整合创新再应用,用于解决一个行业、城市、区域的问题。科技发展到今天,不断涌现的、更加成熟的信息技术为智慧城市的技术储备奠定了坚实的基础。
一、物联网技术属性和智慧城市建设模式
目前,物联网概念派别很多,国际国内还没有一个统一标准的概念,一种说法源自于1999年麻省理工提出的“IOT(Internet Of Things)”;另一种说法源自于“普适计算(Pervasive Computing)”;还有的说是源自于“无线传感器网络(Wireless Sensor Network)”。可以说这些概念是从计算、通信、组网等不同角度出发诠释物联网技术,各有看法。本文主要介绍基于传感网技术的物联网产业发展观点。
随着半导体技术、微机电、移动通信、计算和现代网络技术的发展,诞生出了传感器网络技术,大量的、低成本的传感器节点组网使人们能够准确获取物理世界连续、直接、实时、真实的完整信息。物联网技术增强了人们对物理世界的感知能力、信息获取能力,可以更好地利用改造自然界和人类的生产生活提供帮助。
物联网之所以区别于互联网,最大的差别就是他和物体发生差别,怎么样用传感器和传感技术把这些物体的特性联系起来是最重要的。第二个,他上面是一层应用层,所有的物联网,一定是要和某一个应用紧密结合的,也是要从应用的角度出发,对所感知到的数据传输来的数据进行整合、融合,再进行反馈,控制,达到这一点。这两个层面,感知层和应用层,是物联网和互联网区别最大的差别。但是也有一些观点认为,他除了这三个层面以外还有其他的层,包括标准、安全、制造服务这些在内。所以物联网的支撑技术应该包括很多,不外乎危机的系统,软件和算法等等,这些方面在中国公信部发表的物联网白皮书里面有非常详细的定义。
另外,物联网和互联网和移动通讯网,他们之间是既有联系又有所不同的,他们是互相包含的关系。和物联网技术有关的包括标识和感知,通信,硬件和装备,接入和组网、安全和保密,包括计算机处理等等,所有这些都构成了物联网的有关的核心的技术。而和这些技术有关的产业,就构成了物联网的核心产业。传感网技术(物联网)主要有两个特点:一是技术链特别长,从组成分析,该技术涵盖了半导体、软件、通信、计算、网络还有能源技术,几乎覆盖了物理学领域;二是该技术应用面特别广,作为人类认识物理世界的工具,该技术可以广泛的应用于生产生活的各个领域,包括工业、农业、电力、物流、交通、安防、环保、医疗、家居等生活的各方面。传感网上述两个特点决定了其具有牵一发而动全身的带动效应,是推动经济发展的抓手,因此不仅中国把物联网作为战略新兴产业,美国、欧盟、日韩都将物联网作为重要的战略产业规划。
物联网技术特点决定了其应用灵活度强、专业性高,必将诞生出各种“专、精、新、特”的物联网实际应用。“专、精、新、特”的物联网应用,正如移动互联网应用一样——去哪儿、航旅纵横等,都是人们非常喜爱的可以为生产生活带来极大便利的应用。而物联网“专、精、新、特”应用是在移动互联网应用的基础上,加上特定场景和环境下布设的感知网络所提供的实时的、连续的、直接的数据上开发而成的,给人们提供的服务不仅是间接的、经验的、推测性的结果,而更多的是直接的、实时的、精准的物理信息。让人们生产生活的决定更加及时、准确、高效,让人们生产生活更加便利。以笔者观点来看,城市的智慧关键在于提供智慧的应用,关键在于智慧源泉的培育和发展。
但是仅依靠这些碎片化的小而精的物联网解决方案解决不了整个行业和整个城市的智慧化问题;仅有的碎片化解决方案推广能力有限,很难形成有效的商业模式。根据软件和移动互联网发展经验来看,所有的专业化的碎片化的服务都需建立在一个系统化、商业化的平台上,因此智慧城市发展客观上需要建设一个适应物联网应用发展的平台。物联网的应用开发是基于特定场景、特定环境所设定的,感知的物理世界数据是各不相同、数据格式千差万别。从技术角度上讲,该平台不能仅是一个信息服务的门户网站,也不能仅是一个软件的平台,必须是一个能够开放的、灵活的、能够支撑感知层感知网络设备的运行,实时接入、融合感知数据,并对数据进行分类、加工处理,将数据转化成有价值的信息,提供应用服务和推广基础技术平台。因此从物联网产业发展的规律和特点来分析智慧城市建设模式,将智慧城市建设定位于自下而上的驱动型更可取。现在的智慧城市建设多流行于请一个大公司做一个顶层规划。顶层规划通常由一个超大的应用平台(往往仅限于软件层面)和若干个系统应用(公安、交通、环保、城管、医疗、农业等)组成,是基于城市管理角度,是大而全、大包大揽的全程规划。相对自成体系而灵活开发程度弱,通常是一个自上而下的开发模式。目前国内主要的城市建设均采用该模式。而从智慧城市公众角度来看,从物联网“专、精、新、特”的应用开发商的角度来看,更需要智慧城市的一个基础技术平台。借鉴移动互联网和软件的成功经验,更多是需要一种类似Android、IOS、Windows操作平台,能够开发接入各种开发和应用,来推广和应用提供智慧的生产和管理服务。相对上种模式而言,是一种先打基础、再开发应用的一种自下而上的建设模式。
因为人们对物理世界的认识不是一蹴而就的,自然界也是在不断发生变化的,即使现阶段设计的架构很科学、很周全,也不一定能够适应未来的发展需求。与其“打一个顶不如打一个底”,打好基础。正如城市建设一样,先开发基础设施,再开发各种功能单元,只有基础打好了、打牢了,才能适应未来整个城市的开发建设。因此,智慧城市建设应该先研究支撑智慧应用的运营平台,再研究开发各种应用。
二、物联网与智慧城市的商业模式
智慧城市建设是一个巨大的建设任务和一笔庞大的投资,如何让全社会资本共同参与投入是一个关键的问题。问题关键环节是设计一个全社会可参与、可持续的、共赢的商业模式。建设和发展智慧城市不能仅依靠政府的投资,很多城市的建设都是政府立项,从平台建设到应用开发全部包揽的政府招标投资建设模式。通过已有案例来看,智慧城市变成政府一头热,规划庞大落地能力差,公众实际感受度不够。这种建设模式往往开放性不够,社会参与度不高,没有形成智慧城市建设可持续的商业发展模式,是影响智慧城市快速健康发展的重要因素。智慧城市建设应该建立在政府引导、全社会共同参与建设基础上,把智慧城市建设着力于市场应用、公众信息内在需求驱动,全社会共同参与,建设一种投资共赢的可持续商业发展模式。
智慧城市核心在于信息泛在,服务泛在。智慧城市建设是要能够方便快捷的获取各种信息,在任何时间、地点获取公众想要的有价值的信息。首先需要解决整个城市区域的信息网络基础设施建设,让公众可以便利廉价地获取所需的各类信息。现阶段,电信运营商已经建立了一套完整的通讯基础网络,政府需要规划利用好“无线城市”、“光网城市”等基础设施建设环节,同时广电网络NGB工程和国家电网的光纤到户工程都为智慧城市建设打好坚实的基础,政府应当发挥好各个工程技术的特点,规划好各种基础设施,降低建设和使用成本,为信息和应用开发实时接入提供强大的网络保障。
随着人们进入信息社会以后,高效、便捷、低成本的日常生产生活越来越离不开信息的服务,信息服务的需求越来越强烈、日益成熟,由此而诞生的信息消费已成为人们生产生活的日常开支。比如“聪明公交”的开发应用,在公交车站和公共汽车上布设感知的物理设备组网采集公交车准确的运行数据,为人们准确出行提供便捷的服务,该应用在日本、台湾已经成为出行的必需品。公众衣食住行各个环节的信息需求,为信息开发提供了强大的市场,可以驱动更多的社会资本投入到信息增值服务的应用开发上。因此在这一点上,需要探索一种良好的商业模式引导社会资本投入应用,打造各式“专、精、新、特”的信息服务商,进而为政府、个人提供更为丰富的信息服务。合理有效的商业模式将催生产业的内在发展动力,形成一个全社会共同参与的智慧城市开发模式。
三、物联网与智慧城市的发展路径
以物联网为基础,配合互联网等等系统,对未来的智慧城市,主要是从四各方面考虑,一个是安全和有序的,另外一个应该是高效、透明的政府,应该是从工业的角度来说,应该是由绿色和智慧的工业,同时还应该是健康,幸福和健康的生活。所以这四个方面,把政府、把一般的居民以及工业,以及整个环境有机的结合起来,这样构成了未来的城市。实际上城市人口将占到全世界地球人口的半数以上。由此这些技术再扩展过去,就变成了一个智慧的中国,智慧的世界,这个是未来发展的方向。
从感知介入到智能以及整合,这四个方面构成了物联网智慧城市的四大环节。中国有很多的规划,包括感知城市的规划等等这些方面,也有很多城市提出了平安城市,因为在未来发展,有几个方面是比较重要的。应该说城市是有五个指标:安全、高效、卫生、节能、环保。对中国来说,温总理在2009年的时候连续四年发表物联网重要的讲话,他认为物联网是信息技术里面的第三次的浪潮,而且中国应该不失时机的抓住这个机会,来改造目前的状态,推动物联网和智慧城市、感知中国的工作。
物联网作为战略新兴产业,各级政府、企业都有很高的期待。近几年为了发展物联网产业,中央、地方均出台了各种专项资金,资助物联网的技术和应用开发,为万亿级产业培育打下了坚实的基础。物联网应用开发商研发出了众多产品和技术方案,然而小而精的解决方案很难自成体系,需要借助一个基础的平台,解决综合应用推广问题。基础平台的建设是物联网产品和应用方案推广急需解决的一个问题。
从移动互联网的发展来看,蓬勃的应用开发都是市场自发的,很少是政府计划投入的。这些成功的经验在于移动互联网有IOS、Android、Window推广平台。比如同样流行的微信、微博平台也诞生了很多“自媒体”、“微信营销”等应用服务。在这些基础平台上,各类应用都有机会可以被发现和应用,自发地形成了一个产业。物联网也需要一个基础平台,能够对物联网应用开发商开放,能够支撑各种物联网应用设备的运行,能够接入融合各种异构的物联网运行数据,能够对各类数据进行识别分类处理和挖掘,运营各种创新的应用服务,做到物联网应用开发可管理、可运营。
——漳平铁小教育信息技术运用工作总结——
漳平市铁路小学 李联章
现代教育技术的推广对于全面推进素质教育,提高教育效能意义重大,影响深远。根据《国家中长期教育改革和发展规划纲要(2010-2020)》中明确提出的要“充分利用优质资源和先进技术,整合现有资源,构建先进、高效、实用的数字化教育基础设施,推进数字化校园的建设”;结合现在互联网+国家战略的大背景,我校确立“抢抓发展机遇,努力提高质量,打造智慧校园”的办学规划目标,按照“高起点规划、规范化建设、标准化配备,跨越式发展”的办学思路,积极致力于智慧数字化学校建设,着力提高学校整体办学实力和水平,促进了各项工作全面和谐发展。
我们学校的切入点是通过搭建网络教研平台,促进教研相长,提升教师发展专业化;利用信息化管理与应用平台促进学校工作智能化,家校联系无缝化;利用互联网+使“第四教研共同体”紧密化,优势互补化。经过近年来的探索和实践,业已取得良好的成效。
一、基本情况
2004年,我们开始探索和尝试使用无纸化办公系统,开启了学校信息化工作之路;
2006年,建立了校园网站、论坛、教师博客、教研平台、QQ群,开始探索和尝试协同办公与交流;
2008年,配备了专业服务器,开始网络功能整合和教育资源库建设; 2009年,学校网络图书馆建成;
2010年,我校在全市范围内首先启用校讯通信息交流平台; 2013年,校园网络高清监控系统投入使用; 2014年,100M光纤直连,18套班班通设备配备到位;
2015年,建成互动云课堂录播室、组建微信群,并率先使用企微云智慧校园管理平台。
二、主要措施
1.建章立制,强化管理
设备再完善,再先进,没有良好的制度保障和有效的管理,也容易变成废铜烂铁。因此,我们在教育信息化工作建设的每一步,都相应制定和出台了一系列切实有效的管理规章,截至目前,学校制定了《漳平铁小教师办公电脑使用管理制度》、《漳平铁小教师信息技术培训与考核制度》、《漳平铁小网站、论坛使用管理制度》、《漳平铁小智能考勤办法》、《漳平铁小班班通使用管理制度》、《漳平铁小“企微”使用办法》等制度,同时通过有效的监督手段,确保落实到位。比如“班班通”除了各班培养管理“小助手”,我们还通过远程控制端可以发现各班“班班通”设备实时状态。在良好的制度保障和有效的管理下,我校设备的使用率和完好率均在90%以上,实现设备使用效能的最大化。
2.加强培训,促进成效
先进的设备和丰富的软件应用,需要有相应的操作知识作为保障。从教育信息化建设启动之日起,我校就非常重视对教师信息化应用的培训和考核,我们将信息化培训纳入学校的校本课程和教师专业发展考核目标之一。截止到目前,我校由傅许章老师组织的信息化培训工作达60余场次,编写的原创校本教程近2000多页10余万字。通过这样的培训和考核,学校的信息化水平和教师的业务能力获得大幅度提升。在今年我校就获得了全国中小学学生电脑制作竞赛优秀组织奖;教师微课制作获省级、龙岩级和漳平级一等奖多人次;“兴国教育杯”教师课件制作参赛23人获一等奖就有18人。目前,我校全体教师都能熟练使用OFFICE办公软件开展日常办公、利用互联网收集和利用网络资源、使用班班通开展日常教学、利用智慧校园平台开展教学研讨或与家长互动交流。
三、典型应用
(一)安全防护网络化
校园安全教育和管理工作是学校各项工作的前提和保证,如何为师生构建安全防护网是一个关键性的问题。为此,我校投入大量资金安装了一块LED屏和16路高清监控设备,并将它们网络化。通过网络,我们可以随时将安全教育信息发布到LED屏中轮番播出,通过网络,我们可以在电脑或手机、PAD等移动终端设备上随时查看全校实时画面,及时发现和排除安全隐患。截止到目前,我校无一次发生重大安全事故,多次被评为市级“综治安全先进单位”。
(二)网络教研常规化
学校论坛和教师博客是我校多年打造的网络教研平台,它集信息发布、教育随笔、读书心得、专题学习、教育技术培训、课题研究等多功能为一体,既适合教师专业成长又彰显我校特色,制度化管理模式使得平台的使用变为老师们的常规动作。通过网络教研与课题研究有机结合,教研的方向由课堂实践逐步向教学理论研究过渡,网络教研工作扎实、有序。
(三)教育应用智能化 随着大数据的应用、互联网+的不断延伸发展和进步,教育应用的产品也越来越丰富。但如何充分利用优质资源和先进技术,整合现有资源,构建先进、高效、实用的数字化教育基础设施,找到一些适合学校自身数字化发展的产品是个关键问题,基于这些方面的考量,我们将互联网应用朝“+”的方向拓展,着力打造适合我校发展的智慧校园应用平台。
2015年以前,我们的模式是:学校与老师、老师与老师的互动多采用论坛、博客,学校与家长、老师与家长多采用校讯通,这些模式的应用存在对电脑的依赖大和发布不及时、沟通不对称等现实问题。而目前,随着互联网技术的应用纵深发展和智能终端设备的广泛普及,更多的人更倾向于使用手机、PAD等终端设备进行信息交流与资源共享。2015年,我校抓住这一有利特点,依托腾讯公司的企业微信(以下简称企微)平台,组建了漳平市铁路小学智慧校园平台,短时间内让我们的应用更加丰富,交流更加及时和便捷。
目前,我校“企微”应用主要分为两大功能模块,即教师协同办公模块和家校信息沟通模块:
1.教师协同办公模块
主要功能有:新闻公告、任务分派、会议助手、请假出差、审批请示、同事群聊、知识百科等10个主要功能:
(1)新闻公告:学校的各项活动计划、安排、活动过程等都及时在“新闻公告”中发布,老师们能在第一时间了解到学校近期的工作安排,及时跟进。抛弃了传统张贴或逐个传达的麻烦,又节省了时间提高了效率;
(2)任务分派:实现了学校工作能指定专人负责,限期完成,并能跟踪任务的进展和完成情况,方便学校的管理,有效地避免了任务分配不明确,遇事推诿扯皮等诸多问题;
(3)会议助手:通过会前发布开会信息,会时点名签到功能,既让每一位老师都不会错过任何一场会议,也大大减轻了组织者开会时需要准备一大堆材料的麻烦;(4)教师考勤 a.学校利用指纹识别器替代传统纸质的签到与签离,利用系统自动生成发布全校考勤情况。一方面节约资源,另一方面主要是希望让教师由被强制的感觉自然而然转变为自觉状态。
b.请假出差:请假或出差的统计、调课的安排经常成为学校工作中的一件麻烦事。而使用“请假出差”功能后,教师只需在手机上操作,考勤管理负责人就能立即收到相应信息,安排好教务调课,并提交校长审批,期末又能从手机或电脑中查看和导出统计报表,十分方便;
(5)审批请示:教学设备和办公用品的添置与管理也是学校后勤工作的一项常规动作,但往往由于手续繁琐而使大部分教师或后勤管理人员望而却步,有时甚至影响教学工作的顺利进行。“审批请示”功能只需要进行简单的申请和提交,主管的总务主任或校长就能即时收到请示申请,再根据实际情况按规定流程审核通过或退回,同时,在系统后台又自动进行统计,工作效率大大提高;
(6)同事群聊:教师之间多进行交流和学习,能促进业务水平的快速提高。因此,“同事群聊”功能就是我校教师交流教学和学习的重要平台。老师们在这个平台上发布自己在教学过程中的经验和感悟、遇到的困难和问题、分享家庭教育的成与败;同时,学校也会定期或不定期发布讨论议题,让全体教师就一个相同问题展开研讨和交流,统一思想,凝聚共识。目前,“同事群聊”已成为我校企微平台应用中最热门的栏目,也成为我校网络教研的主阵地。
(7)知识百科:教师的专业成长需要不断进行学习新的知识,吸取新的养分。“知识百科”正是在这样的条件下应运而生,成为我校教师“充电”学习的主要平台。我们经常发布一些最新的教学资料和学习教程,让老师们可以随时查阅和学习,实现休息和学习两不误。
2.家校信息沟通模块
主要功能有:学校公告、家庭作业、问卷调查、学生请假、圈子、活动、秀场等。(1)学校公告:我们将学校即将要开展的活动或者活动的图文报道以及师生的获奖情况等信息,通过“学校公告”的形式推送到家长的手机上,让家长能在第一时间了解校园的各种动态资讯,同时我们还开启评论功能,让家长们也能对活动畅所欲言,既激发了家长们关注学校动态发展的积极性和主动性,又为我们今后活动的开展提供了良好的参考意见;
(2)家庭作业:作业的布置成为困扰不少老师的大问题:如果抄写在黑板上,有的学生没去抄或抄不完整;如果发校讯通,有的家长手机又没有开通此项功能。这几年来,我校老师常常是黑板抄一遍,再用校讯通发一遍,把老师累得苦不堪言。“家庭作业”功能的出现让这个问题几乎是迎刃而解:由于是免费而且微信应用广泛,因此,不到一个月时间,已有93.3%的家长全部加入企微应用平台,没有加入的家长也在准备将非智能机更换成智能机;而老师无论在何时、何地,只需要轻轻点击,就可以轻松地发布作业文字内容或者将作业拍照上传;家长们也能在督促孩子完成作业后点击“确认完成”,同时能查看本班其他孩子的完成情况,监督、管理双管齐下,成效显著。
(3)问卷调查:广泛开展问卷调查工作有助于就某项工作或某个问题能掌握第一手资料,但传统的纸质问卷调查费时费力,因此开展起来难度很大,而我校智慧校园中的“问卷调查”则破解了这个困局:学校或任课教师可以通过电脑或手机等终端设备轻松发布调查问卷,并指定参与对象,参与对象也只需要进行简单的选择或判断就能完成问卷,同时,调查信息也能快速地反馈并统计回来,省时省力,效果俱佳。因此,问卷调查活动也将成为我校获取第一手资料的常态化活动。
(4)学生请假:安全工作是学校工作的前提,但有时也会成为难题,特别是缺席学生的跟踪管理,往往不及时,不准确,容易出现问题。“学生请假”功能此时能帮得上大忙。家长只需要点击此功能,简要输入请假原因,系统就会自动反馈给班主任和学校,对家长而言是简单快捷,对班主任和学校而言是方便管理,安全系数大大增强。(5)圈子:它是类似于以班级为单位组建的微信群,但它比微信群更大的优越性是不需要班主任逐个让家长添加为好友,并拉入群中,只需要由班主任直接将本班学生加长纳入班级圈中即可。家长与班主任之间,家长与家长之间可在这个圈中自由沟通和交流,共同关注孩子的成长。
(6)活动:学校教育不能仅靠学校和老师来完成,也要依靠家长的共同参与。家长可以参加学校或老师组织的各项活动,学校和教师当然也可以参加家长组织的有益活动。但现实是缺少这样的平台。“活动”功能可以较好地解决这个问题:由学校或家长发起某项活动,其他家长志愿加入,实现:家长可加入学校组织的活动,也可加入其他家长组织的亲子活动;老师也可加入家长组织的活动。通过这一系列的活动,家长与孩子之间、家长与老师之间、家长与学校之间的沟通能紧密,感情也越发深厚。本学期,我校已利用“活动”功能发布2次大型亲子活动,吸引了众多家长的积极参与,他们为我校的做法纷纷点赞。
(7)秀场:每一个孩子在父母眼中都是宝。及时发现孩子的闪光点,分享他们成长的点点滴滴,是现代每一位家长最喜欢做的事情。近些年,大部分家长分享孩子的成长逐步从照片发展到微信朋友圈,虽然已有了很大的进步,但它的范围小,可比性低。“秀场”的出现,让不少家长眼前一亮:不少家长把孩子的试卷、书画作品、手工制作、摄影作品等等都拍照上传,与本班或整个学校的家长们分享,体验为人父母的快乐,成为他们最喜欢做的一件事情。
通过企微智慧校园平台的建设,不仅大大减轻了教师们的负担,同时学校管理和教师日常工作效率获得较大幅度的提升,更重要的是我们把家长“+”入到学校工作中来,拓展了互联网+的应用范围,实现了优质资源的高效整合,达到了花最少的钱,办最好的事的良好效果。
(四)教研沟通紧密化
互联网+,增加的不仅仅是功能,还要增加其应用范围。
我校是漳平市小学第四教研共同体的牵头单位,成员涵盖和平、新桥、溪南、象湖4个乡镇学校。由于地域和交通等因素的影响,教研活动通常受时间、空间和人数的限制,因此,活动受益的范围小,人数少。
如何突破这个瓶颈的限制,让更多的老师能参与进来,从中获益呢?我们充分利用互联网功能,拓展“+”的应用范围,将铁小这个小“+”连接起“大+”:
1.利用校园论坛,专门开辟“教研共同体”,发布活动的通知、材料、过程,每位成员单位的教师无论何时何地,都能通过电脑终端访问和浏览,获取详细信息。目前,我校论坛已有注册用户200多名;
2.利用移动的校讯通、阿里巴马的钉钉即时发布活动通知,实现消息即时通知到位,确保无一遗漏;
3.利用互动云课堂功能实现互联网1+N:2015年7月,学校试验性安装了一间互动云课堂录播室,以我校的录播室为主课堂,依托互联网,将象湖中心学校和小潭小学连接在一起,实现一间教室上课,三地师生互动的功能,即在我校录播室上课,其他两所学校的学生可实时看到教师上课的画面、还能看到课件和板书,上课的老师不仅可提问本校的学生,还能提问其他两所学校的学生,很好地解决了乡镇学校师资配备不足的问题,在一定程度上也能促进教育的均衡发展。
同时我们亦可以作为“N”角色,上联“阔地教育集团公司”享受优质的教育资源。将来,我们将积极申请和筹备资金,力争实现教研共同体成员单位互联互通,将第四教研共同体的研讨常态化。
四、未来发展
1 物联网发展背景
来自于美国麻省理工学院Auto ID中心的Ashton教授于1999年提出来物联网的概念, 其基本含义指的是:通过使用射频技术 (RFID) 等信息传感设备将全部的物体都与互联网链接起来, 并通过客户端的控制实现对物品的智能化辨别、管理和操作。通过这种技术可以将人、物、信息相互连通交流, 实现它们三者的智能连接。
自物联网诞生之时, 就受到了世界各国的宠爱, 它也成为了新一代技术发展的风向标。2005年, 国际电信联盟 (ITU) 首次对物联网的具体概念进行了详细的阐述。美国政府在2009年提出了“智慧地球”的先进理念, 并且将物联网提升为国家战略。此外, 日本与韩国在2004年都分别提出了U-Japan和U-Korea计划, 都希望通过构建世界先进的物联网基础设施的手段, 将自身建成全球ICT最先进的国家, 打造成未来广播通信融合领域一流水平的强国。
物联网就其本身来说, 代表了下一代信息发展技术, 但是就它的某些应用领域和应用方式来说, 中国公众也不算太生疏。我们国家政府也高度重视物联网的发展, 温家宝总理在2009年视察中科院无锡物联网产业研究所时, 也针对物联网在我国的发展和应用提出了一些看法和要求, 并且还提出了“感知中国”的概念。同年11月, 国家传感信息中心成立, 且物联网正式被列入我国国家五大新兴战略性产业之一, 物联网在中国的发展受到了其他国家不可比拟的极大关注度。
2 物联网技术分析
2.1 物联网技术
顾名思义, 物联网就是指“通过物体相连的互联网”, 英文名为Internet of Things。它源自于互联网的应用拓展, 是在互联网基础上进行的业务和应用。这有两层的意思:首先, 物联网技术的基础核心仍然是互联网, 是在其基础上进行延伸与扩展得到的网络技术;其次, 物联网的用户端延伸扩展到了任意物品以及物品之间的信息交换与通讯。继计算机、互联网的浪潮之后, 物联网成为世界信息产业发展的第三次浪潮。
各种感知技术也广泛地应用在物联网的试剂应用中, 也就是在所有需要进行识别的物体上面装置EPC电子产品编码、大量的多种类型的传感器等等, 之后利用射频识别的技术进行扫描或者利用长按技术进行扫描物体, 捕获到物体的信息, 并且将获得的信息, 通过各种有线或者无线网络与互联网进行融合处理, 之后再将获取的信息传递及时准确地传递出去, 并在相应的网络数据处理中心进行信息共享、信息交互或信息智能处理, 然后将已处理的的信息通过物联网传播, 实现对受感应物体实施智能控制。
2.2 物联网的层次模型
目前, 物联网还没有一个广泛认同的体系结构, 但是根据现在已有的研究中我们可以简单归纳出来一个基本的物联网体系结构。
2.2.1 智能物体层
也即是感知层, 这部分是指通过传感器收集和捕获受感知物体的相关数据, 从而感知试剂存在的物理世界。由于这个过程存在局部的互动性, 因此要求系统必须具有一定的数据储存和计算能力。
2.2.2 数据传输层
使用有线或者无线方式介入获得的数据, 并提供编码、认知等服务, 并且实施这些服务。
2.2.3 信息关联层
即网络层, 这个层面就是通过云计算存储、管理数据, 并且对数据进行处理及整合, 在不同网络中实现对物联网中受感知物体信息的传输, 因此这个层面是连接应用层和感知层的纽带, 形成一个对应真实世界的虚拟世界。
2.2.4 应用服务层
也称应用层, 基于物联网开发各种面对用户的应用程序和软件, 用户通过这些程序和软件对物联网中的物体下达指令, 管理和控制这些物体, 从虚拟世界中获取信息, 提供丰富的服务于用户的应用, 从而实现物联网的智能管理与控制。
2.3 关键技术
物联网的应用主要依赖于四个关键技术:射频识别技术、智能技术、传感技术和纳米技术。射频识别技术是一种非接触式的自动识别技术, 而智能技术则是对物体的自动识别智能操作, 具有非常重要的作用。传感技术是探知受感知物体的状态和特征, 并将生成的有效数据传递给应用层。物联网上纳米技术的应用主要是感应设备的微缩化和可嵌入功能。
3 智慧校园导航系统物联网研究
校园导航系统是基于物联网的理论基础, 使用谷歌地图的在线地图作为系统载体, 另外通过富客户端开发技术、数据库技术等先进物联网技术, 设计实现了智慧校园导航系统的理念。校园导航系统, 实现了路径导航、信息查询、办事指南、地图与数据输入编辑、数据输出、用户管理及三维虚拟校园导航等功能, 并提供了与现有校园系统集成的接口。系统有效的提升校园数字化进程, 为学校日后的更加全面、智能的校园网络平台打下基础。
3.1 智慧校园的概念
智慧校园就是以物联网技术为基础, 对老师和学生在与学校内中的各种资源和学校管理系统进行智能互动的一种应用。目前, 在我们校园中广泛应用的物联网系统有智能消费管理系统、智能教学管理系统、智能安防管理系统等。
3.2 智慧校园导航系统
数字化校园系统就是在校园网的基础上实现对信息的数字化、管理的自动化、服务的智能化、校园的虚拟化以及资源利用的最大化。数字化校园系统建设的一项最基本内容就是设计一款数字地图。具有数字地图功能的数字校园系统可以起到导航与分析的作用。智慧校园导航系统是采用富客户端的开发技术, 通过调用Maps API所提供的相关支持, 构建一个可以发布于校园查询网络平台的全方位、生动、图文并茂地展示校园信息的平台。校园地理信息展示平台中, 实现了GIS技术、富客户端开发技术、API技术、数据库技术等先进技术的完美融合, 极大地促进了校园的数字化水平与信息化水平, 为在校的师生与社会各界想要更加全面了解认识学校的人们搭建了一个很好的大学虚拟平台。
3.2.2 数据库设计
校园导航系统地图的数据库主要分为实体数据库和属性数据库两部分。
导航系统中的实体数据库包括校内的地点表与校内名称表。校内地点表就是校园地点的基本信息, 主要包括对校园内地点的名词, 类别, 唯一性标识等;校内名称表就是指学校地点的名称, 主要是地点的标准名称和常用名称等。
属性数据库主要包括两大类:与空间数据相对应的实体属性和在教学过程中所生成的报表或者临时数据以及教师学生的基本信息等等。对于前者, 它对应的是设计各个图层的结构以及完成数据库表格。而后者则是主要涉及的是将教职工、学生、科研、专注信息表及论文和文件索引表等的数据结构单独设计出来, 之后再将它们存储在数据库中。设计数据的分类存储, 可以方便技术人员或者领导的查询和检索, 同时也比较方便管理, 使信息存储更趋于规范化、查询检索更加方便。数据的更新更具有实时性, 数据应用于输出也更加的科学与智能化。
3.2.2 SVG成图
出于实现跨平台交流, 低网络负载, 构建具有强交互性的校园电子地图导航网站的设计目的, SVG校园电子地图导航使用户可以更快, 更便捷的查询到需要的信息。但是随着数据网络传输数据的不断运行, 仅仅以位图作为校园导航系统的电子地图不单单会使得网络输入的负荷急剧地增大, 而且也会由于网络输入的负载过大问题, 导致客户端导航图加载时间过长, 影响用户的使用流畅程度。而网络矢量图即SVG正是可以适应网络时代要求的应用, 网络传播数据量大而引起的问题可以通过这种成图方式得到很好的解决。
在进行SVG导航图的成图过程中, 最常用的就是在支持SVG格式的画图软件之中重新做一幅图像, 然后将其保存为SVG格式。
3.2.3 地图查询
在这个功能之中, 我们采用的是对整个地图进行分区查询的方式, 就是首先对整个学校的地点进行职能划分, 这种方式可以实现对一个分区中的地点进行集体查询。学校地点按照职能可以分为“学生公寓区”、“运动休闲区”、“教研教学区”、“公共服务区”、“教室办公区”和“科学研究区”等六个分区。用户可以在导航系统界面中选择需要查询的分区, 之后便可以在地图上显示出这个地点的所在位置, 即相应位置颜色会闪烁。
同时出于人性化的考虑, 我们还会增加地图模糊查询的功能, 其主要是为了避免用户所输入的名称与查询地点在地图中的标准名称不一致, 因此我们设计了这个人性化的功能。例如一般情况下, 我们把“南五宿舍楼”简称为“南五”, 而且我们输入的查询地点名称可能会有“五号楼”、“鸳鸯楼”、“研究生宿舍楼”等多种样式, 地图模糊查询的功能正是解决一个地点多种名称查询的问题的最佳选择。
4 小结
日前, 高校的管理日趋自动化、信息化、科学化、网络化和智能化, 将物联网用用于校园导航系统中正符合了这一潮流趋势。计算机软硬件的迅猛发展, 都使得校园导航系统与校园网结合这条路不仅仅是可行的, 更是十分有必要的。不同的用户可以根据自己不一样的需求, 非常直接地从系统中获得自己所需要的信息, 之后再通过导航系统的查询检索功能与其强大的空间分析功能, 可以综合地展示校园各个方面的内容, 这样不仅仅可以在领导对校园的发展进行规划时提供一个决策工具和更加符合现代化潮流的管理手段, 更可以提高学校的知名度, 为学校创造一个良好的社会效应。
摘要:作为新一代信息技术发展的重要支柱的物联网, 在互联网风靡全球之后又掀起一场新的技术革命浪潮, 同时物联网也是是推动世界经济高速发展的重要力量。物联网的应用也渗入到了校园中, 其发展必将会对学校的教学、管理及后勤的发展带来根本性的变革。本文介绍了物联网的发展背景及其关键技术, 同时也探讨了基于物联网的智慧校园导航系统的设计理念及其意义。
关键词:物联网,智慧校园,导航系统
参考文献
[1]武广臣, 刘艳.基于Arc GIS Engine的数字校园导航系统的研究与实现[J].辽宁科技学院学报, 2009, 11 (1) :12-13.
[2]徐秀眉.基于SVG的校园导航系统开发研究[D].长安大学, 2009.
【关键词】物联网;智慧交通;信息化
1 “智慧交通”的发生背景
当今社会快速发展,但是现有交通基础设施与交通控制系统对大量数据和信息的处理跟不上社会现代化建设的脚步,在很大程度上制约了我国城市的发展。解决上述交通问题的方法可概括为两种:建、疏。“建”是指对高速公路、城市轨道交通、城际交通设施建设等道路硬件投资,同时也包括建设智慧交通等为代 表的智能化解决方案的管理设施建设。“疏”就是指充分发挥智能交通的技术优势和协同效应,结合各种高科技技术、产品,提高交通运输系统的效率。近些年来随着物联网的使用,人们把云计算,识别模式等先进技术与现有的交通系统结合起来,应用于现有的交通设备,提出智慧交通的理念。运用现代化物联网高新技术联合现有交通系统解决道路交通问题是智慧交通的核心和发展理念。
2 智慧交通的发展现状
2.1 国内智慧交通发展现状
近几年,受益于国家相关鼓励政策的发布和实施,国内智慧交通取得了快速的发展,我国城市现有的交通管理系统大多属于智慧交通系统,但处于起步阶段。其原因主要是缺乏统筹规划和技术手段还不够先进。
当下的交通主要还是依赖于人工管理,智慧交通的核心思想不能很好的利用起来,政府无法有效集成交通信息控制系统,大量的道路交通管理、装备和应用系统等不能有效结合起来,基本上都是孤立运行。另外,应用的技术手段落后,虽然改善了原先的交通管理系统,但依旧满足不了社会现代化建设道路交通的需求。不过随着新型城镇化的建设和相关新政策的发布,智慧交通的实施是必然的。
2.2 国外智慧交通发展现状
在国外,智慧交通得到了很大程度上的实施。其中美国是ITS应用的较为成熟的国家之一,其资金主要是由地方政府提供,同时鼓励私营企业积极投资;而日本通过走政府与企业共同合作的道路加速日本的开发和利用。国外ITS主要应用于车辆管理系统、车辆停放、电子收费等方面,极大程度上促进了本国经济的发展。
3 智慧交通的内涵及相关特征
3.1 智慧交通的发展定位
在提到智慧交通系统或交通信息化管理时,通常把它当成一项技术手段,运用于交通运输发展。例如美国的ITS就是把现在的交通运输系统与先进的信息技术、通讯技术结合起来,提高交通系统的安全性、可行性。随着社会的不断发展,智慧交通不仅仅只是一项技术手段,而是应用到实际生活中的一项业务,是未来交通运输系统的发展形态。
3.2 智慧交通的体系结构
所谓智慧交通是一个由方法与技能技术、智力技术、知识体系等构成的复杂系统,是将先进的电子技术、计算机技术、云计算、自动控制技术和现有的交通管理技术综合起来解决道路交通问题。
3.3 智慧交通的主要特点
智慧交通的特点主要体现在它的:高效性、可行性、综合性、系统性、科学性及服务的广泛性。
4 智慧交通的发展前景
4.1 需求性分析
当今社会发展快速,城市交通逐渐满足不了人们对道路交通的需求,城市交通带来的道路环境污染,能源浪费,道路拥堵日益严重,极大地阻碍了社会的发展,智慧交通系统的应用是当今社会发展的需求。
智慧交通的应用主要体现在城市公共交通智能管理,公路交通智能管理和道路交通管理智慧服务三个方面。其中道路交通管理智慧服务是智慧交通的重要组成部分,包括GPS导航系统、道路视频监控系统等。公路交通管理系统则是对公路及高速公路实施联网监控,进行智能管理,例如电子收费系统的应用。城市公共交通智能管理的应用主要对城市公共交通进行管理和调控,以保证城市交通道路的通畅。这些智能系统在一定程度上积极改善了现在的交通拥堵的局面。
4.2 可行性分析
(1)随着社会的发展,这几年物联网发展迅速,计算机技术、云计算、智能通讯技术等都取得了很大的进步。这些先进技术的快速发展为道路信息实时采集,高效传送提供了有利条件。
(2)计算机技术、识别技术等技术的日趋成熟和网络的日趋发达,智能管理系统信息处理的能力会大幅度提升,推动智慧交通管理系统的发展。
(3) 政府的大力支持在大幅度上促进了智慧交通的发展。“十三五”期间,国家层面对社会资本参与智慧交通的态度日渐明朗,同时随着“互联网+”上升为国家战略。互联网的技术、思维模式等将逐步渗透到交通行业的各大领域,智慧交通建设的主体将呈现多元化的特征。
5 智慧交通建设的目标
发展智慧交通是提高交通运输效率,解决交通拥挤、交通事故等问题的最好办法。从各国实际应用效果来看,发展智能交通系统确实可以提高交通效率,有效减缓交通压力,降低交通事故率,进而保护了环境、节约了能源。
智慧交通是通过提高交通运输信息技术,提升交通运输服务能力建立一个全方位、高效率、实时性高、可行性强的综合管理系统,以达到改善拥堵的交通环境、节约能源、保障道路交通安全的目的。即提高数据采集能力,加大应用力度,实现发展决策逐渐数据化;行业管理一体化;实现长途汽车、城市公交等多种交通工具的同时使用,实现运输票据的电子化和和出行服务多样化,满足人们出行的需求。
参考文献
[1]王峰.基于物联网的城市智慧交通系统及最优路径算法分析[J].大连交通大学,2013(06).
[2]杨文臣,张孟.智能交通与智慧城市[D].科学文刊,2014(01).
[3]王克帅.基于MVC框架的大连智慧交通系统的设计与实现[D].吉林大学硕士论文,2014(05).
作者简介
贺肖娟、李静静、张佳华系河北金融学院在校学生。
魏晓光系河北金融学院讲师、硕士学位。
作者单位
河北金融学院 河北省保定市 071051
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