物联网应用技术专业(智能新兴专业)
来源:信息工程学院 发布时间:2014-05-29 06:32:49

一.物联网应用技术专业介绍

1. 物联网概述

物联网(The Internet of Things,简称IOT),是指“物物相连的互联网”,即通过射频识别(RFID)装置、红外感应器、全球定位系统、激光扫描器等多种信息传感设备,按照约定的协议,把任何物品与互联网连接起来,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。它是在互联网基础上延伸和扩展的网络。物联网被认为是继计算机、互联网之后,世界信息产业的第三次浪潮,已列为国家战略性新兴产业,并写入十二五规划纲要。政府将采取多项措施支持企业开展物联网技术创新与应用,物联网产业及其相关技术具有广阔的发展空间。

图1.1.物联网的层次架构

2. 培养目标

培养具备良好的身体与心理素质,适应团队工作环境;掌握开发网络终端(手机、平板电脑、PC)系统软件将孤立的物品(家电、汽车、工业设备、监控、家具、货品等等)接入网络世界的管理维护能力。能够从事智能交通、智能医疗、智能家居、智能物流、智能电力等智慧城市行业系统集成与物联网应用工作的高素质技术技能型人才。

3. 主要课程

物联网技术、计算机网络基础、网络设备管理与维护、传感器应用、无线传感网络、物联网综合布线、单片机技术、RFID技术应用、网络终端(手机、平板电脑、PC)软件开发技术、网络终端UI界面设计、物联网安全。

4. 就业方向

智慧城市集成工程师、物联网系统集成工程师、物联网软件开发工程师、网络安全工程师、网络管理与维护工程师、UI界面设计工程师。

图1.2 物联网的就业方向

二.物联网应用技术专业发展优势

1. 我国物联网起源

在无线传感领域的研究,中国早在上世纪90年代就已经开始,2004年开始在军民两个领域展开标准化研究工作,2009年以来开始积极推进产业化。2009年8月7日,国务院总理温家宝视察中科院无锡微纳传感网工程技术研发中心,指示要迅速在无锡建立中国的“感知中国”中心。3个月之后,在“让科技引领中国持续发展”讲话中,温家宝再次明确,物联网为五大重点扶持的新型科技领域之一。

图2.1 “感知中国”成为中国信息产业发展战略

目前,物联网已被列入国家战略性新兴产业规划,无锡则被列为国家重点扶持的物联网产业研究与示范中心。同时,上海、北京、浙江、广东、福建、山东、四川、重庆、黑龙江等地区纷纷出台物联网发展规划,三大运营商、广电、国家电网乃至产业链多家企业也已制定了物联网发展规划。

图2.2 部分城市物联网产业发展目标

2. 国家对物联网发展政策支持

2010年10月18日《国务院关于加快培育和发展战略性新兴产业的决定》在这一决定中,物联网作为新一代信息技术里面的重要一项被列为其中,成为国家首批加快培育的七个战略性新兴产业。这标志着物联网被列入国家发展战略,对中国物联网的发展具有里程碑的重要意义。

2011年3月16日《国家"十二五"规划纲要》提出要推动重点领域跨越发展,大力发展节能环保、新一代信息技术、新能源、新材料等战略性新兴产业。物联网是新一代信息技术的高度集成和综合运用,已被国务院作为战略性新兴产业上升为国家发展战略。

2011年4月6日《物联网发展专项资金管理暂行办法》(财政部)根据办法,专项资金是由中央财政预算安排,用于支持物联网研发、应用和服务等方面的专项资金。专项资金的使用应当突出支持企业自主创新,体现以企业为主体、市场为导向、产学研用相结合的技术创新战略,鼓励和支持企业以产业联盟组织形式开展物联网研发及应用活动。专项资金由财政部、工业和信息化部各司其职,各负其责,共同管理。

2011年5月9日《工业和信息化部2011年标准化重点工作》(工信部),文件提出将围绕"十二五"规划纲要和产业发展重点,加强标准战略研究,加快物联网、新能源汽车等重要领域标准制定和修订,为保持工业通信业平稳较快发展做好支撑。对于一些产业急需标准,今年将进一步加大标准制定力度。今年将围绕技术改造、自主创新、节能减排、淘汰落后、质量品牌、两化深度融合、培育发展战略性新兴产业等重点工作,组织制定标准3000项,发挥标准的引导和规范作用,满足产业发展的需求。

2012年2月14日:《"十二五"物联网发展规划》(工信部),规划提出,到2015年,中国要在物联网核心技术研发与产业化、关键标准研究与制定、产业链条建立与完善、重大应用示范与推广等方面取得显著成效,初步形成创新驱动、应用牵引、协同发展、安全可控的物联网发展格局。

2012年8月17日:《无锡国家传感网创新示范区发展规划纲要(2012―2020年)》(工信部),根据此《纲要》,中国将加大对示范区内物联网产业的财政支持力度,加强税收政策扶持;同时,推进物联网企业通过资本市场直接融资。到2015年,无锡示范区拥有一批具有自主知识产权的物联网核心技术,形成具有国际竞争力的产业集群,基本形成结构合理的物联网产业体系,实现一批重点领域的典型示范与推广应用,构建一支高素质人才队伍,促进物联网标准化工作。到2020年,无锡示范区的创新能力、产业规模、从业人员数量和影响力大幅提升,实现一大批自主创新成果产业化,成为具有一流创新能力的技术创新核心区;集聚和培育一批国内领先的物联网企业,成为具有国际竞争力的产业发展集聚区;建成一批具有重大推广价值的典型应用示范工程,成为具有较强影响力的应用示范先导区。

2013年2月5日:《国务院关于推进物联网有序健康发展的指导意见》(国务院办公厅),《意见》提出,到2015年,我国要实现物联网在经济社会重要领域的规模示范应用,突破一批核心技术,培育一批创新型中小企业,打造较完善的物联网产业链,初步形成满足物联网规模应用和产业化需求的标准体系,并建立健全物联网安全测评、风险评估、安全防范、应急处置等机制。意见指出,将建立健全有利于物联网应用推广、创新激励、有序竞争的政策体系,抓紧推动制定完善信息安全与隐私保护等方面的法律法规。建立鼓励多元资本公平进入的市场准入机制。加快物联网相关标准、检测、认证等公共服务平台建设,完善支撑服务体系。加强知识产权保护,加快推进物联网相关专利布局,从而推动物联网健康有序的发展。

2013年3月4日:《国家重大科技基础设施建设中长期规划(2012-2030年)》(国务院办公厅)《国家重大科技基础设施建设中长期规划》指出三网融合、云计算和物联网发展对现有互联网提出了巨大挑战,基于TCP/IP协议的互联网依靠增加带宽和渐进式改进已经无法满足未来发展的需求。建设未来网络试验设施,主要包括:原创性网络设备系统,资源监控管理系统,涵盖云计算服务、物联网应用、空间信息网络仿真、网络信息安全、高性能集成电路验证以及量子通信网络等开放式网络试验系统。该设施建成后,网络覆盖规模超过10个城市。

2013年9月17日:《物联网发展专项行动计划(2013-2015)》(国家发展改革委、工业和信息化部、科技部、教育部、国家标准委,计划包含了顶层设计、标准制定、技术研发、应用推广、产业支撑、商业模式、安全保障、政府扶持、法律法规、人才培养10个专项行动计划。各个专项计划从各自角度,对2015年物联网行业将要达到的总体目标作出了规定。

2013年10月31日:发改委近日下发通知,要求各地组织开展2014-2016年国家物联网重大应用示范工程区域试点。通知指出,支持各地结合经济社会发展实际需求,在工业、农业、节能环保、商贸流通、交通能源、公共安全、社会事业、城市管理、安全生产等领域,组织实施一批示范效果突出、产业带动性强、区域特色明显、推广潜力大的物联网重大应用示范工程区域试点项目,推动物联网产业有序健康发展。

2014年6月中旬:《工业和信息化部2014年物联网工作要点》(工信部),通知指出,2014年,物联网工作重点为:1、加强顶层设计和统筹协调:加强物联网工作统筹协调,加强对地方和行业物联网发展的指导。2、突破核心关键技术:推进传感器及芯片技术、传输、信息处理技术研发,推进传感器及芯片技术、传输、信息处理技术研发,开展物联网技术典型应用与验证示范,构建科学合理的标准体系。3、开展重点领域应用示范:构建科学合理的标准体系,开展农业、商贸流通、节能环保、安全生产等重域和交通、能源、水利等重要基础设施领域应用示范,推进公共安全、医疗卫生、城市管理、民生服务领域应用示范,依托无锡国家传感网创新示范区开展应用示范,推动电信运营等企业开展物联网应用服务。4、促进产业协调发展:培育和挟持物联网骨干企业,引导和促进中小企业发展,引导和促进中小企业发展,培育物联网产业聚集区,建设和完善公共服务平台,组织商业模式研究创新和推广。5、推进安全保障体系建设:建立健全物联网安全保障体系,建立健全物联网安全保障体系。6、营造良好发展环境:加强各部门工作衔接,加强各部门工作衔接,完善产业发展政策,加大财税和金融支持力度,加快完善法律法规,加强专业人才培养。

2014年7月:《关于印发10个物联网发展专项行动计划的通知》(发改高技〔2013〕1718号),要求国家发展改革委、工业和信息化部、科技部、教育部、国家标准委联合物联网发展部际联席会议相关成员单位制定了10个物联网发展专项行动计划,请根据各行动计划的指导思想、总体目标、重点任务、分工与进度、保障措施等,尽快细化本地区的具体措施,加强沟通协调,务实推进相关工作。

3. 行业发展现状及市场规模

1)全球物联网市场发展势头迅猛

(1)全球物联网市场规模快速增长

整体来看,全球物联网相关技术、标准、应用、服务还处于起步阶段,物联网核心技术持续发展,标准体系加快构建,产业体系处于建立和完善过程中。未来几年,全球物联网市场规模将出现快速增长。据预计,未来十年,全球物联网将实现大规模普及,年均复合增速将保持在20%左右,到2023年全球物联网市场规模有望达到2.8万亿美元左右。


图2.3 2017-2023年全球物联网整体市场规模变化趋势及预测(单位:万亿美元,%)

为此,发达国家纷纷出台政策进行战略布局,抢抓新一轮信息产业的发展先机。美国以物联网应用为核心的“智慧地球”计划、欧盟的十四点行动计划、日本的“U-Japan计划”、韩国的“IT839战略”和“u-Korea”战略、新加坡的“下一代I-Hub”计划、台湾的U-Taiwan计划等都将物联网作为当前发展的重要战略目标。

据前瞻产业研究院发布的《2018-2023年中国物联网行业细分市场需求与投资机会分析报告》初步估算,2017年全球物联网设备数量达到84亿,比2016年的64亿增长31%,2020年物联网设备数量将达到204亿。


图2.4 2014-2020年全球物联网设备数量统计及预测(单位:亿台)

(2)制造业将成为主要应用领域

2018年,制造业将成为最积极投资物联网解决方案的产业,预计支出金额将达到1890亿美元,全总体比重为24.47%;运输业和车联网、智能建筑等跨产业物联网的支出金额将分别达到850亿美元和920亿美元。2018年消费者物联网支出金额将达620亿美元、位居第五大产业类别,主要应用包括智能家庭、家庭自动化、保全以及智能家电。


图2.5 2018年全球物联网支出分领域构成(单位:%)

2 ) 中国物联网产业发展取得长足进步

近年来在中国制造2025、互联网+双创等带动下,中国物联网产业发展取得长足进步。

(1)生态体系逐渐完善

企业、高校、科研院所共同努力下,中国形成了芯片、元器件、设备、软件、电器运营、物联网服务等较为完善的物联网产业链,基于移动通信网络部署到机器。涌现出一批较强实力物联网领军企业,初步建成一批共性技术研发、检验检测、投融资、标识解析、成果转化、人才培训、信息服务等公共服务平台。


图2.6 我国物联网产业链

(2)创新成果不断涌现

中国在物联网领域已经建成一批重点实验室,汇聚整合多行业、多领域的创新资源,基本覆盖了物联网技术创新各环节,物联网专利申请数量逐年增加,2016年达到7872件。


图2.7 2004-2017年我国物联网行业专利申请数量(单位:件)

窄带物联网引领世界发展,在国际话语中的主导权不断提高,这当中无锡国家传感网创新示范区很好的发挥了先行先试引领示范作用。目前,中国三家基础电信企业都已启动NB-IoT(窄带物联网)网络建设,将逐步实现全国范围广泛覆盖,2017年全网基站规模超过40万站,一批省市已经开始了商用网络。江西鹰潭、福建福州等很多地方政府都支持NB-IoT发展,正在推进数十万台基于NB-IoT的智能水表部署;西藏正在尝试将NB-IoT网络引入到牦牛市场。

(3)行业应用领域加速突进

通过试点示范物联网在交通、物流、环保、医疗保健、安防电力开始规模应用,在便利百姓生活同时也促进了传统产业的转型升级,三一重工建成了工业物联网平台,加快物联网技术,有效降低企业生产成本,提高了整体运营效率。

(4)产业集群优势不断突显

中国形成了环渤海、长三角、珠三角等四大区域发展格局、无锡、杭州、重庆运用配套政策,以成为推动物联网发展重要基地,培育重点企业带动作用显著,以无锡示范区为例,截至2016年拥有互联网企业近1300家,从业人员超过15万人,构建了比较完整的物联网产业链,物联网产业营业收入超过2000亿元。

4. 物联网专业涉及领域

物联网应用涉及国民经济和人类社会生活的方方面面,因此,“物联网”被称为是继计算机和互联网之 后的第三次信息技术革命。信息时代,物联网无处不在。由于物联网具有实时性和交互性的特点,因此,物联网的应用领域主要有绿色农业、工业监控、公共安全、城市管理、远程医疗、智能家居、智能交通、环境监测等。(图9、10为物联网专业涉及领域)


图2.8 物联网专业涉及领域


图2.9 物联网专业详细涉及领域

5.物联网专业具体应用举例

(1)零售行业——以产品追溯、防伪溯源为例

在零售领域运用物联网,通过使用RFID标签技术,零售商可实现对商品从生产、存储、货架、结帐到离开商场的全程监管,货物短缺或货架上产品脱销的概率得到了很大降低,商品失窃也得到遏制。RFID标签未来也将允许消费者自已进行结算,而不再需要等待流水结帐。



图2.10 动物产品追溯管理


图2.11 动物产品追溯管理


图2.12商品防伪及溯源

(2)物流行业——以仓储物流管理物流环节

仓库将实现完全的自动化,包括商品的自动化进出,以及将订单自动传输给供应商;物联网将大大提高运输的管理效率,商品从生产到消费,将有望实现全程无人管理;对于生产商来说,将能够获取市场需求的直接反馈。


图2.13 仓储物流管理物流环节

(3)智慧医疗

目前医疗信息化的热点主要是在医院信息系统HIS、电子病历、影像系统PACS等方面,为医院提供必备的基础信息服务。随着物联网产业的发展,医疗行业的物联网应用主要体现在2个方面:1)基于物联网技术,提供无边界的、无所不在的医疗服务,以形成高效的、资源共享的医疗卫生服务体系。2)基于物联网技术,提供医疗过程安全控制,降低事故发生率,降低劳动强度。


图2.14 智慧医疗环境

(4)智能建筑

新加坡规定智能大厦须具备3个条件:一是具有保安、消防与环境控制等先进的自动化控制系统,以及自动调节大厦内的温度、湿度、灯光等参数的各种设施,以创造舒适安全的环境;二是具有良好的通信网络设施,使数据能在大厦内进行流通;三是能提供足够的对外通信设施与能力。

(5)智能电网

按照美国能源部的定义,智能电网是指一个完全自动化的电力传输网络,能够监视和控制每个用户和电网节点,保证从电厂到终端用户整个输配电过程中所有节点之间的信息和电能的双向流动,其构成包括数据采集、数据传输、信息集成、分析优化和信息展现五个方面。

(6)智能家居

智能家居可以定义为一个过程或者一个系统。利用先进的计算机技术、网络通讯技术、综合布线技术、将与家居生活有关的各种子系统,有机地结合在一起,通过统筹管理,让家居生活更加舒适、安全、有效。


图2.15 FRID智慧家居覆盖家用电器

(7)智能交通

在物联网时代,轿车中的电子元器件数量将继续增加,使得轿车能够自动收集环境信息,不断重新规划路线,提醒驾驶者与前车保持合适的距离,甚至可以拒绝酒后驾车等危险行为,在高速公路上完全自动驾驶,自动分析车况,甚至可以自动决定更新问题部件等等。

三、我院重点打造物联网应用技术专业

1. 物联网应用技术专业优良师资团队

学校信息工程学院在电子信息工程技术、电气自动化技术、计算机网络技术、软件技术等专业基础上,于2015年开设物联应用技术专业,教师将由电子技术、电气控制、计算机软件、计算机网络等教研室的教学骨干组成,形成了老中青教师相结合、教学水平高、教学质量好,具有良好合作精神和创新意识的教学团队。教学团队包含校内专任教师和校外兼职教师。校内专任教师年龄结构、学历结构、职称结构、专业结构及学缘结构合理,具有良好的合作精神和创新意识。校外兼职教师绝大多数聘请的是具有丰富教学和实践经验的工程技术人员或生产一线的能工巧匠。校内专职专任教师中有教授、副教授(或高级工程师)高级职称教师15名,全国优秀教师1名,全国煤炭系统优秀教师1名,江西省中青年骨干教师5名,江西省首席技师1名,江西省优秀辅导员1名,双师素质教师比例达90%以上

2. 物联网应用技术专业较好的实训条件

学院所有教室均为多媒体教室,并拥有物联网专门实训中心,而且筹建了多个融“教、学、做”于一体化教室,能满足专业教学要求的实验和实训室。物联网专业综合实训中心现有实验设备价值1000多万元,总面积1000m2。实训中心下设物联网综合布线实训室、物联网专业实训室、计算机网络实训室、可计算机多媒体实训室、编程控制实训室、自动化检测与转换实训室、单片机一体化实训室、自动化生产线实训室、仿真实验室、电工电子实训室等32个实训室。

 

图3.1 学生参加物联网专业综合实训

3. 物联网技术专业教师科研能力和学生比赛屡获佳绩

近年来,教学团队专任教师先后完成省级科技课题10项,省级教改课题12项,获省级教学成果二等奖10项,获国家专利20多项,获各项荣誉100多项。发表科研论文130余篇,主编或参编高职高专教材13部。发表物联网技术专业方面英文EI、SCI、ISTP收录论文10篇。物联网应用技术专业的学生比赛中屡获佳绩


图3.2 学生参加物联网专业比赛获省级一等奖