如何实现物联网

从物联网的定义及各类技术所起的作用来看，物联网的关键核心技术应该是无线传感器网络（WSN）技术，主要原因是：WSN技术贯穿物联网的全部三个层次，是其它层面技术的整合应用，对物联网的发展有提纲挈领的作用。WSN技术的发展，能为其它层面的技术提供更明确的方向。 以下是实现物联网的五大核心技术：核心技术之感知层：传感器技术、射频识别技术、二维码技术、微机电系统和GPS技术1传感器技术传感技术同计算机技术与通信技术一起被称为信息技术的三大技术。从仿生学观点，如果把计算机看成处理和识别信息的“大脑”，把通信系统看成传递信息的“神经系统”的话，那么传感器就是“感觉器官”。微型无线传感技术以及以此组件的传感网是物联网感知层的重要技术手段。2射频识别（RFID）技术射频识别（Radio Frequency Identification，简称RFID）是通过无线电信号识别特定目标并读写相关数据的无线通讯技术。在国内，RFID已经在身份z、电子收费系统和物流管理等领域有了广泛应用。RFID技术市场应用成熟，标签成本低廉，但RFID一般不具备数据采集功能，多用来进行物品的甄别和属性的存储，且在金属和液体环境下应用受限，RFID技术属于物联网的信息采集层技术。3微机电系统（MEMS）微机电系统是指利用大规模集成电路制造工艺，经过微米级加工，得到的集微型传感器、执行器以及信号处理和控制电路、接口电路、通信和电源于一体的微型机电系统。MEMS技术属于物联网的信息采集层技术。4GPS技术GPS技术又称为全球定位系统，是具有海、陆、空全方位实时三维导航与定位能力的新一代卫星导航与定位系统。GPS作为移动感知技术，是物联网延伸到移动物体采集移动物体信息的重要技术，更是物流智能化、智能交通的重要技术。核心技术之信息汇聚层：传感网自组网技术、局域网技术及广域网技术1无线传感器网络（WSN）技术无线传感器网络（Wireless Sensor Network，简称WSN）的基本功能是将一系列空间分散的传感器单元通过自组织的无线网络进行连接，从而将各自采集的数据通过无线网络进行传输汇总，以实现对空间分散范围内的物理或环境状况的协作监控，并根据这些信息进行相应的分析和处理。WSN技术贯穿物联网的三个层面，是结合了计算、通信、传感器三项技术的一门新兴技术，具有较大范围、低成本、高密度、灵活布设、实时采集、全天候工作的优势，且对物联网其他产业具有显著带动作用。2Wi-Fi Wi-Fi（Wireless Fidelity，无线保真技术）是一种基于接入点（Access Point）的无线网络结构，目前已有一定规模的布设，在部分应用中与传感器相结合。Wi-Fi技术属于物联网的信息汇总层技术。3GPRS GPRS（General Packet Radio Service，通用分组无线服务）是一种基于GSM移动通信网络的数据服务技术。GPRS技术可以充分利用现有GSM网络，目前在很多领域有广泛应用，在物联网领域也有部分应用。GPRS技术属于物联网的信息汇总层技术。
核心技术之传输层：通信网、互联网、3G网络、GPRS网络、广电网络、NGB 1通信网通信网是一种使用交换设备、传输设备，将地理上分散用户终端设备互连起来实现通信和信息交换的系统。通信最基本的形式是在点与点之间建立通信系统，但这不能称为通信网，只有将许多的通信系统（传输系统）通过交换系统按一定拓扑结构组合在一起才能称之为通信。也就是说，有了交换系统才能使某一地区内任意两个终端用户相互接续，才能组成通信网。23G网络3G是英文the 3rd Generation的缩写，指第三代移动通信技术。相对第一代模拟制式手机（1G）和第二代GSM、CDMA等数字手机，第三代手机（3G）是指将无线通信与国际互联网等多媒体通信结合的新一代移动通信系统。3GPRS网络这是一种基于GSM系统的无线分组交换技术，提供端到端的、广域的无线IP连接。通俗的讲，GPRS是一项高速数据处理的科技，方法是以“分组”的形式传送资料到用户手上。虽然GPRS是作为现有GSM网络向第三代移动通信演变的过渡技术，但是它在许多方面都具有显著的优势。4广电网络广电网通常是各地有线电视网络公司（台）负责运营的，通过HFC（光纤+同轴电缆混合网）网向用户提供宽带服务及电视服务网络，宽带可通过CableModem连接到计算机，理论到户最高速率38M，实际速度要视网络情况而定。5NGB广域网络中国下一代广播电视网（NGB）是以有线电视数字化和移动多媒体广播（CMMB）的成果为基础，以自主创新的“高性能带宽信息网”核心技术为支撑，构建适合我国国情的、三网融合的、有线无线相结合的、全程全网的下一代广播电视网络。核心技术之运营层：专家系统、云计算、API接口、客户管理、GIS、ERP 1企业资源计划（ERP）ERP是指建立在信息技术基础上，以系统化的管理思想，为企业决策层及员工提供决策运行手段的管理平台。ERP技术属于物联网的信息处理层技术。2专家系统（Exper System）专家系统是一个含有大量的某个领域专家水平的知识与经验，能够利用人类专家的知识和经验来处理该领域问题的智能计算机程序系统。属于信息处理层技术。3云计算云计算概念间由Google提出的，这是一个美丽的网络应用模式，是指IT基础设施的交付和使用，通过网络以按需、易扩展的方式获得所需的资源。核心技术之应用层：垂直行业应用、系统集成、资源打包应用层主要是根据行业特点，借助互联网技术手段，开发各类的行业应用解决方案，将物联网的优势与行业的生产经营、信息化管理、组织调度结合起来，形成各类的物联网解决方案，构建智能化的行业应用。如交通行业，涉及的就是智能交通技术；电力行业采用的是智能电网技术；物流行业采用的智慧物流技术等。行业的应用还要更多涉及系统集成技术、资源打包技术等。
参考资料>

物联网的价值不仅仅在于它是一个可传感的网络,而必须是各个行业参与进来进行应用,不同行业,会有不同的应用。很大程度上,这是非常难的一步。目前,对物联网在教育中的研究与应用虽尚处于起步阶段,但笔者认为这一问题的探讨将给教育带来极大的变革。

(1)有利于建立全面和主动的教学管理体系。

在建立教学管理运行体系方面,利用现有物联网的核心技术:RFID技术的支持,有利于完善教学管理的组织系统、评价和考核系统,从而对教学的质量建立保障和监控体系。通过RFID标签和校园智能卡系统的结合,教师可利用物联网系统,对学生的学习情况进行自动的统计。例如:在分组实验教学中,可以对学生的出席和对应的实验器材建立联系,通过RFID系统建立实验室教学管理系统。院校各级教学管理部门也可利用RFID技术,对学生学习情况、到课情况进行分析,从而有利于学生工作部门有针对性地开展思想政治工作。同时还可以对学生在校园的行踪进行监控,设立校园安全控制区域,减少不必要的校园安全事故的发生;建立基于物联网的d性修学模式,利用物联网信息完整和可追述的特征,学生可以根据本人的兴趣特长,随时修改或完成某一课程的学习,随时选择某一心仪教师的教学,在需要考试时,随时连接到试题库系统并完成考试过程,从而真正实现学分制;建立双向的教学评价和考核系统,有利于实现学生和教师同行对每一次教学的实时评价,根据此评价,学生和教师双方都可以调整教学进度,改善学生的学习效果,提高教师的教学效率。

(2)有利于构建完全交互与智能的教研环境。

利用传感网络,可实现教学环境的实时信息反馈。目前,多数高校已经实施多媒体教学设施进课堂,利用物联网,可对课堂教学设备实现智能控制。例如:在教学楼里安装上万个传感器并用IPV6网络进行连接,可根据教室光线强弱自动调节教室光源和投影机的流明度;也可根据教室环境温湿度,通过红外感应设备自动控制教室空气的更换率;更可利用物联网识别技术,建立教师和对应授课教室的关联授权,智能控制教学仪器的使用等。这种方式的应用,已在部分研究机构中得以实现。

例如:在北京,西门子总部里面所有的灯光都是通过物联网智能控制的,员工在进入办公室后头顶上的灯自动打开,离开位置后头顶上的光源则自动关闭。如果外面的阳光太过强烈,窗帘则自动拉下,各个光源都是通过传感设备连接到电脑上,由电脑进行 *** 控。与此同时,笔者也认为,利用物联网构建的智能教学环境的应用应远不止于此。利用物联网信息完整与可靠传输特性,可实现教学环境的真正交互。例如:物联网的介入可以为实验教学提供一个安全的、共享的、智能化的实验教学环境。在教师的授课过程中,随时可以控制远在实验室中的教学仪器,通过网络视频设备,将实验过程与结果实时的显示在课堂教学中,学生也可实时控制远程设备,自行得到正确的实验结果。改变现行多媒体教学中,实验过程模拟化,实验效果非直观的弊病。

通过将大型科研设备纳入物联网,可有效改变目前教研资源不平衡问题,经过授权后的研究者可以在全球范围内控制该设备,科研过程数据也可以被实时采集并以适当的方式提供,最终实现教学科研的数字化、网络化与智能化。此方面的先例有TAMU和MIT近期实施的CSAIL计划,该计划是利用一群实验室机器人与嵌入在盆栽植物中的传感器的通信。机器人和传感器之间的交流可以允许每棵植物要求额外的水分和养分,并进行实时存储。成熟的西红柿被识别之后,机器人能准确地从植物上摘除。TAMU的研究人员可以利用MIT在物联网领域的研究优势,直接获取该研究成果数据。

此外,利用嵌入了传感芯片的教学设施,不但能够像多媒体设施一样,对教学中的结构化信息进行处理,也可对常规多媒体设施所不能处理的非结构化信息,诸如学生的思维、体会、情感、意志等进行整合,从而真正实现教学环境的智能和交互。

(3)有利于重构创新和开放的教学模式。

基于物联网教学环境下的教学模式相比于以往的各种教学模式,具有更加开放和创新的特征。可以依托物联网强大的物质和信息资源优势来建立基于物联网的科学探究模式。在该模式中,学习者可以最大限度地利用物联网资源,并在发掘物联网信息的同时促进高级思维能力的发展。例如:在虚拟社区的学习交互模型中,基于物联网的模式要比给予互联网的模式更能激发出学习者的深层思考,并产生交互。该模式更能引导学习者在每次知识建构、剖析、探讨和问题解决户进行反思、总结和提炼有价值的内容,并在物联网上与其他学习者共享。

同时,将先进的物联网技术与现代教学理念相结合,运用到科学教学活动中,也能够对协作和协同教学模式起到很好的支撑作用。传统的协作和协同教学模式标志着开放系统中大量亚系统之间相互作用的,整体的,集体的或合作的效应,能够很好地解决教学过程中的/导)学0关系。比较著名的有密歇根大学的跨学科协同教学模式。而基于物联网的跨学科协同教学模式,则可以很好地克服原有模式中的障碍。同时它的海量数据与多视角处理特征,也能够进一步激发学生主动进行只是融合的欲望,发展整合和协调多学科的能力。

(4)有利于拓展学习空间、培养学习者自主学习能力。

物联网能为学习者的常规学习、课后学习、区域合作学习提供支撑环境,拓展学习空间,有利于学习者的自主学习和满足个性化学习需要。学习者可以通过物联网,探究任何感兴趣的问题并及时地得到解决。例如:中国电信的全球眼技术,其实就是远程监控的物联网应用。与传感系统相结合,学习者就可以利用它完成诸如材料学、气象学、生物学等集成应用领域内的多种科学探究。同时,物联网的感知特性,也能够使教育者对学习者的学习过程进行有效管理。

---