物联网工程设计的约束条件有哪几种?物联网工程设计的约束条件有哪几种?

物联网工程设计的约束条件有哪几种?物联网工程设计的约束条件有哪几种?,第1张

政策约束、预算约束、时间约束、技术约束。
物联网工程专业是一门普通高等学校本科专业,属于计算机类专业,基本修业年限为四年,授予工学学士学位。
该专业要求掌握数学和其他相关的自然科学基础知识以及和物联网相关的计算机、通信和传感的基本理论、基本知识、基本技能和基本方法,培养能够系统地掌握物联网的相关理论、方法和技能,具备通信技术、网络技术、传感技术等信息领域宽广的专业知识的高级工程技术人才。

物联网工程是新开没多久的专业,看宣传前景不错,但是肯定近些年会有些晦暗不明,毕竟新兴嘛。个人觉得,这种专业一定要挑学校。
==============================就业==================================
(1)面向物联网行业,从事物联网的通信架构、网络协议、信息安全等的设计、开发、管理与维护。
(2)主要面向岗位包括:物联网系统设计架构师、物联网系统管理员、网络应用系统管理员、物联网应用系统开发工程师等核心职业岗位以及物联网设备技术支持与营销等相关职业岗位。目前通信网络发展中就业前景看好。
山东大学信息科学与工程学院副院长王洪君表示,作为国家倡导的新兴战略性产业,物联网备受各界重视,并成为就业前景广阔的热门领域,使得物联网成为各家高校争相申请的一个新专业。
有高校相关负责人表示,其物联网专业今年就准备招生,因为现在正是国家需求比较多的时候,物联网工程专业准备单独招生。
部分高校教师也认为,物联网工程的就业前景是被一致看好的。北京理工大学有教师表示,该专业主要就业于与物联网相关的企业、行业,从事物联网的通信架构、网络协议和标准、无线传感器、信息安全等的设计、开发、管理与维护,也可在高校或科研机构从事科研和教学工作,就业前景挺乐观。
=============================学习=================================
学生需要学习包括信息与通信工程、模拟电子技术,无线通信,物联网安全技术等20多门主要课程,同时还要有较强的数学和物理基础,最好还拥有外语这把“刷子”,这样就能顺利地阅读本专业的外文资料了。
课程1物联网导论推荐使用科学出版社出版的《物联网导论》(国际著名物联网专家、ACM中国副主席、清华大学教授刘云浩编著)等教材。 全面了解物联网的3个重要特征,并且需要大概了解物联网的感知识别、网络构建、管理服务等技术及其行业综合应用。
课程2 C语言程序设计推荐使用清华大学出版社出版的《C语言程序设计》(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。 物联网涉及底层编程,C语言为必修课,同时需要了解OSGi,OPC,Silverlight等技术标准。
课程3 Java程序设计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。 物联网应用层,服务器端集成技术,开放Java技术也是必修课,同时需要了解Eclipse,SWT,Flash,HTML5,SaaS等技术。
课程4无线传感网络推荐使用清华出版社出版的《无线传感器网络》(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,WiFi,GPRS,CDMA,3G,4G,5G等。
课程5 TCP/IP网络协议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。
课程6 嵌入式系统技术推荐使用人民邮电出版社出版的《嵌入式系统技术教程》等教材。 嵌入式系统(包括TinyOS等IoT *** 作系统),是物联网感知层和通讯层重要技术,为必修课。
课程7传感器技术推荐使用中国计量出版社出版的《传感器技术》等教材。 物联网专业学生需要对传感器技术与发展,尤其是在应用中如何选用有所了解,但不一定需要了解传感器的设计与生产,对相关的材料科学,生物技术等有深入了解。
课程8RFID技术推荐使用电子工业出版社2013年出版的《物联网RFID原理与技术》,机械工业出版社出版的《射频识别(RFID)技术原理与应用》等教材。 RFID作为物联网主要技术之一,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。
课程9 工业信息化及现场总线技术推荐使用机械工业出版社出版的《现场总线技术及应用教程》等教材。 工业信息化也是物联网主要应用领域,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。
课程10 M2M技术推荐使用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也是物联网主要领域,需要了解,建议直接用英文授课。
课程11 物联网软件、标准、与中间件技术 推荐使用清华大学出版社出版的《中间件技术原理与应用》、电子工业出版社出版的《物联网:技术、应用、标准和商业模式》等教材。 物联网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联网技术发展的学生。

本文主要是给大家梳理一下目前市面上常用的一些无线通讯协议标准,帮助大家了解一下不同的无线网络技术由来和各自特点。

首先说一下IEEE 802154,IEEE 802154是一种技术标准,目前常用的无线通讯协议大多数是在802154标准规定的底层协议基础上,开发的上层协议而演变出来的,它规定了低速率无线个域网 (LR-WPAN)的 物理层 和 媒体访问控制 ,并由 IEEE 80215 工作组维护,该工作组在2003年定义了该标准。它是 Zigbee 的基础,另外像诸如 ISA10011a , WirelessHART ,WIA-PA , 6LoWPAN 和 SNAP 规范,每个标准规范都是通过开发IEEE 802154中未定义的上层进一步扩展了标准。类似于以上几种协议标准,Lora是基于IEEE802154g标准进行了上层标准的扩展定义,而IEEE802154g是在IEEE802154基础上对物理层和MAC层做了调整。除此之外wifi是基于IEEE80211b标准创建的一种无线局域网技术,通常使用24G UHF或者5G SHF ISM射频频段。IEEE 802151是由 IEEE 制定的一种蓝牙无线通信规范标准,应用于无线个人区域网(WPAN)。可以说原版IEEE802151来源于蓝牙规范并与蓝牙11完全兼容使用。

接下来我们详细说一下目前在工业物联网和消费电子领域应用比较广泛的几种无线技术,有ZigBee、WirelessHart、WIA-PA、Lora、WiFi、蓝牙bluetooth、NB-IOT、BeeLPW-T。

ZigBee是基于IEEE802154标准的低功耗局域网协议。根据国际标准规定,ZigBee技术是一种短距离、低功耗的无线通信技术。其特点是近距离、低复杂度、自组织、低功耗、低数据速率。主要适合用于自动控制和远程控制领域,可以嵌入各种设备。ZigBee协议从下到上分别为物理层(PHY)、媒体访问控制层(MAC)、传输层(TL)、网络层(NWK)、应用层(APL)等。其中物理层和媒体访问控制层遵循IEEE 802154标准的规定。在工业领域的典型应用是中国油气田生产物联网自动化采集控制设备规范中明确物理层、链路层、网络层采用ZigBee通讯协议,应用层通讯采用A11-GRM通讯协议。

WirelessHART是第一个专门为过程工业而设计的开放的可互 *** 作的无线通讯标准,满足了工业工厂对于可靠、强劲、安全的无线通讯方式的迫切需求。作为HART7技术规范的一部分,除了保持现有HART设备、命令和工具的能力,它增加了HART协议的无线能力。国际电工委员会于2010年4月批准发布了完全国际化的WirelessHART标准IEC 62591(Ed10),是第一个过程自动化领域的无线 传感器 网络国际标准。该网络同样使用运行在24GHz频段上的无线电IEEE802154标准,采用直接序列扩频(DSSS)、通信安全与可靠的信道跳频、时分多址同步、网络上设备间延控通信等技术,WirelessHART标准协议主要应用于工厂自动化领域和过程自动化领域,弥补了高可靠、低功耗及低成本的工业无线通信市场的空缺。典型应用以Emerson为例,从2010年就已经开始供应WirelessHART兼容产品,从压力、流量、液位、温度、振动、pH测量等各类仪表变送器到网关节点等,逐渐有了品类齐全的无线类工业仪表产品系列。

WIA-PA标准是具有我国自主知识产权、符合我国工业应用国情的一种无线标准体系,2008年10月,该规范获得了国际电工委员会(IEC)全体成员国96%的投票,成为与Wireless HART被同时承认的两个国际标准化文件之一。WIA-PA同样基于IEEE802154标准,通讯速率250kbps,频段24GHz,工业室内通讯距离200m,室外环境可达800m,数据可靠性大于99%,自适应跳频技术,避免干扰,冗余路由技术,自组织修复网络。同时支持HART命令,兼容WirelessHART标准。典型应用是中科院沈阳自动化研究所提供技术支持参与合作的在国内辽河油田、吉林油田、大庆油田、新疆油田等现场的远程油井监测控制系统。

LoRa是semtech公司创建的低功耗局域网无线协议,基于IEEE 802154g标准,它最大特点就是在同样的功耗条件下比其他无线方式传播的距离更远,实现了低功耗和远距离的统一,它在同样的功耗下比传统的无线射频通信距离扩大3-5倍。Lora的工作频率在ISM 频段,包括433、868、915 MHz。

WiFi俗称无线宽带,又叫80211b标准,工作在24GHz或者5GHz频段,最高传输速率能达到11Mbps,网络覆盖范围最高可达300m,适合办公室和楼内区域使用。由于WiFi技术在结构上与以太网完全一致,所以能够将WLAN集成到已有的宽带网络中,也能够将已有的宽带业务集成到WLAN中,这样,就可以利用已有的宽带有线接入资源,迅速地部署WLAN网络,形成无缝覆盖。

蓝牙是一种短距离无线通信的技术规范,它最初的目标是取代现有的掌上电脑、移动电话等各种数字设备上的有线线缆连接。在制定蓝牙规范之初,就建立了统一全球的目标,向全球公开发布工作频段为全球统一开放的24GHz工业、科学和医学(ISM)频段。从目前的应用看,蓝牙体积小、功率低,其应用早已不局限于计算机外设,可以集成到任何数字设备中,尤其是对数据传输速率要求不高的移动设备。蓝牙有几大特点,一是全球范围适用,无需申请许可证,二是同时可传输语音和数据,三是可以建立临时性对等连接,四是具有很好的抗干扰能力。

窄带物联网(NB-IOT)是国际移动通信标准化组织为了应对日渐强烈的物联网需求,制订的一个新的蜂窝物联网的标准(CIOT),这个新标准要实现超强覆盖、超低功耗、超低成本、超大连接。NB-IOT是一个空中接口标准,主要是用在终端与基站之间的约定,包括物理层和数据链路层的一些设计规定。NB-IoT构建于 蜂窝网络 ,只消耗大约180kHz的带宽,可直接部署于GSM网络、UMTS网络或LTE网络,以降低部署成本、实现平滑升级。

BeeLPW-T是必创科技聚焦工业场景应用,基于IEEE802154标准自主开发的一种无线通信协议,具有同步精度高、功耗低、网络自恢复等优点。大容量的同步网络节点数量和多跳能力,可为工业现场的网络覆盖及节点架设提供强大的网络协议支撑。该协议具有的天然物联网基因,能以更优的功耗将传感器的感知层数据传输至云端,较往代产品效率提高近四倍。

1、更高速灵敏的反馈

基于高精度的网络同步性能,所有设备可以工作在最优的功耗状态下,保持全网秒级的响应速度,可以满足绝大多数尤其是具有边缘计算能力低功耗设备的需求。

2、更丰富的应用方式

同步网络下的节点,真正实现协同工作,赋予数据在无线应用中时间的属性,无论星型,树状等网络模式,均可满足各种设备密度、覆盖距离的应用要求。

3、更低的维护成本

协议可以随意切换周期采样及大数据采集状态 ,针对不同工况及应用需要,兼容有线状态分析系统的采集需求;时间同步及低功耗设计,在确保网络运行精准的同时,降低了设备的无效工作时间,使得设备整体更加简练、高效。更低的功耗,可改善设备的维护周期,降低维护难度和平均维护成本,为客户提供一个安心可靠并几近无感的防护体验。
最后附表总结一下几种典型无线技术标准的特点区别:
 NB-IOTLoRaZigbeeWIFIbluetoothBeeLPW-TWIAPA

组网方式基于现有蜂窝组网基于LoRa网关基于Zigbee网关基于无线路由器基于蓝牙Mesh网关基于BeeLPW-T网关基于WIA-PA网关

网络部署方式节点节点+网关

受现场遮挡影响

节点+网关节点+路由器节点-节点节点+中继+网关节点+中继+网关

传输距离远距离,基站覆盖10公里以上远距离,可达十几公里短距离

10-100m

短距离50米10米不含中继200m不含中继200m

单网接入节点容量约20万理论约6万,实际500-5000理论6万,一般200-500个约50个理论6万理论5000通道理论6万,一般200-500个

电池续航理论10年/AA电池理论10年/AA电池理论约2年/AA电池数小时数天理论约2年/AA电池理论约2年/AA电池

成本30-70元30-40元5-15元模块约7-8s小于10元  

频段License频段

运营商频段

unLicense频段

Sub-GHZ(433/868/915MHz)

unLicense频段

24GHz

24G和5G24GunLicense频段

24GHz

unLicense频段

24GHz

传输速度理论160kbps-250kbps

实际小于100kbps

03-50kbps理论250kbps,实际小于100kbps24G:1-11Mbps

5G:1-500Mbps

1M理论250kbps理论250kbps

网络时延6-10sTBD<1s<1s<1s<1s<1s

适合领域户外户外,工厂工厂,室内办公室,工厂移动设备工厂,车间工厂,车间

联网所需时间3 30ms3s10s3s3s

使用Java语言;数据库:Mysql;经典技术组合(MQTT、Spring Boot、Shiro、MyBatis、Druid、Ehcache、Thymeleaf、Bootstrap、Swagger)开发,支持多数据源,支持代码一键生成。


功能模块:

设备管理、开关管理、计划管理、传感器管理、传感器数据展示、报警规则管理、设备日志、用户管理、角色管理、部门管理、岗位管理、菜单管理、字典管理、参数管理、通知公告、 *** 作日志、登录日志、在线用户、定时任务、代码生成、系统接口、服务监控、缓存监控、在线构建器、连接池监视等。

功能特点:

1、硬件使用 ESP8266,基于MQTT协议,自建物联网云平台。

2、支持云固件升级、设备远程重启。

3、支持音频播放、开关、普通灯、调色灯等各种用电设备控制。

4、单个模块可控制8路用电设备开关,可对模块信息、开关信息、计划任务、报警规则等维护管理。

5、云平台可对各类传感器管理,对传感器数据有多种展示方式。可设置阈值报警规则,符合报警规则的可执行自定义的动作。

6、模块具有一键配网功能,变更网络时无需重新烧写程序,方便快捷。

7、控制端可使用任意网络(2G/3G/4G/5G/WiFi/等)控制灯、热水器、电视、电机、窗帘、监控等各种用电设备,不受任何地区限制。

8、可云端存储模块各路开关状态,模块断电或重启后可自动同步云端模块各路开关状态,具有开关状态记录功能。

9、可记录设备所有 *** 作记录,模块、用户上下线记录等,并具有多种类型的数据统计展示。

10、控制设备命令下达后有状态反馈,可确保设备控制命令执行成功,且延时低。

11、具有心跳检测功能,模块掉线或模块重启后模块可自动重连MQTT服务,具有模块上下线提醒功能(平台消息提醒、邮件提醒)。

12、具有定时功能,可指定某一时刻执行、周期执行、延时执行、自定义Cron表达式执行等 *** 作。

13、可多模块接入云平台,可统一管理、控制模块各路设备开关。

14、云平台可对所有用户管理,每个用户可配置不同角色、不同权限,具有权限分配功能。

15、前端采用完全响应式布局,支持电脑、平板、手机等所有主流设备。

17、具有代码一键生成功能(包括控制器、模型、视图、菜单等),方便快速开发。

18、支持多数据源,简单配置即可实现切换。

19、支持菜单、按钮及数据权限分配,亦可自定义数据权限。

20、具有完善的XSS防范及脚本过滤,彻底杜绝XSS攻击。

21、Maven多项目依赖,模块及插件分项目,尽量松耦合,方便模块升级、增减模块。

22、支持服务监控、数据监控、缓存监控等功能。

网络工程专业主要涉及计算机技术、网络通信和信息技术等领域,培养学生掌握网络系统的设计、管理、优化和安全等知识和技能。在毕业后,网工专业的学生可以在以下行业就业:

1 通信运营商、互联网服务提供商、电视台等媒体机构;

2 大型企事业单位的信息化部门、网络中心、信息安全与保密部门等;

3 网络技术服务公司、软件开发公司、大数据分析公司等;

4 国家和地方政府,例如公安机关、交通管理部门等;

5 自主创业或从事互联网新兴行业的工作。

除此之外,网络工程专业的学生还可以从事网络维护、企业安全管理、网络架构设计、数据分析等方面的工作。

院校专业:

基本学制:四年 | 招生对象: | 学历:中专 | 专业代码:080905

培养目标

培养目标

培养目标:本专业培养德、智、体等方面全面发展,掌握数学和其他相关的自然科学基础知识 以及和物联网相关的计算机、通信和传感的基本理论、基本知识、基本技能和基本方法,具有较强 的专业能力和良好外语运用能力,能胜任物联网相关技术的研发及物联网应用系统规划、分析、 设计、开发、部署、运行维护等工作的高级工程技术人才。

培养要求:

1.掌握马列主义、毛泽东思想与中国特色社会主义基本理论,具有良好的人文社会科学素 养、职业道德和心理素质,社会责任感强;

2.掌握从事本专业工作所需的数学等相关的自然科学知识以及一定的经济学、管理学和工 程科学知识;

3.系统掌握物联网专业基础理论知识和专业知识,理解基本概念、知识结构、典型方法,理 解物理世界与数字世界的关联,具有感知、传输、处理一体化的核心专业意识;

4.掌握物联网技术的基本思维方法和研究方法,具有良好的科学素养和一定的工程意识, 并具备综合运用掌握的知识、方法和技术解决实际问题的能力;

5.具有终身学习意识以及运用现代信息技术获取相关信息和新技术、新知识的能力;

6.了解物联网的发展现状和趋势,具有技术创新和产品创新的初步能力;

7.了解与本专业相关的职业和行业的重要法律法规及方针政策,理解工程技术伦理的基本 要求;

8.具有一定的组织管理能力、表达能力、独立工作能力、人际交往能力和团队合作能力;

9.具有初步的外语应用能力,能阅读本专业的外文材料,具有一定的国际视野和跨文化交 流、竞争与合作能力;

10掌握体育运动的一般知识和基本方法,形成良好的体育锻炼习惯。

主干学科:计算机科学与技术、电子科学与技术、通信工程。

核心知识领域:物联网技术体系、标识与感知、物联网通信、物联网数据处理、物联网控制、物 联网信息安全、物联网工程设计与实施等。

核心课程示例(括号内理论学时+实验或习题课学时):

示例一:物联网工程导论(18学时)、物联网通信技术(45 +18学时)、RFID原理及应用(45+ 18学时)、传感器原理及应用(45 +18学时)、传感网原理及应用(45 +18学时)、物联网软件设计 (27 +18学时)、物联网数据处理(54学时)、物联网中间件设计(27 +18学时)、物联网应用系统 设计(54学时)、嵌入式系统与设计(45 +18学时)、传感器微 *** 作系统原理与设计(36+36学 时)、物联网控制原理与技术(45 +18学时)、物联网定位技术(45 +18学时)、物联网信息安全 (45 +18学时)、物联网工程规划与设计(36学时)、计算机网络(54学时)。

示例二:物联网工程概论(30学时)、物联网算法基础(60 +15学时)、物联网硬件基础(60+ 15学时)、传感网与微 *** 作系统(45 +15学时)、物联网安全与隐私(30学时)、无线单片机与协议 开发(60+15学时)、JAVA语言程序设计(30 +15学时)、物联网移动应用开发(20 +10学时)、物 流管理信息系统(30+15学时)、RFID系统(30学时)、物联网嵌入式系统开发(20 +10学时)、多 传感器数据融合技术(60学时)、云计算(30学时)、物联网与智慧思维(30学时)、移动人机交互 技术(30学时)、社会计算(30学时)。

示例三:物联网工程导论(18学时)、物联网体系结构(40学时)、传感器原理及应用( 36+10 学时)、物联网数据处理(40+10学时)、嵌入式系统原理(40 +12学时)、物联网工程规划与设计 (40+10学时)、物联网应用系统设计(50学时)、物联网通信技术(40 +14学时)、RFID与智能卡 技术(40+10学时)、物联网控制技术与应用(40+14学时)、物联网信息安全(40 +14学时)、传感 器网络及应用(40 +14学时)、网络规划与设计(40 +14学时)、数据仓库与数据挖掘(40+10学 时)、信息系统分析与集成(40+14学时)、软件集成与服务计算(40+10学时)。

主要实践性教学环节:课程实验、课程设计、专业实习、毕业设计(论文)。

主要专业实验:传感器实验、传感网实验、物联网通信实验、物联网数据处理实验、物联网工 程规划与设计实验。

修业年限:四年。

授予学位:工学学士。

职业能力要求

职业能力要求

专业教学主要内容

专业教学主要内容

《嵌入式原理及应用》、《无线传感器网络》、《汇编语言与微机原理》、《传感器微 *** 作系统原理与设计》、《应用密码学》、《光电子物理基础》、《模拟电子技术》、《数字建模》、《微处理器系统设计》、《物联网信息处理技术》 部分高校按以下专业方向培养:电商物联网、移动嵌入式、智能机器人、物联网大数据采集与分析。

专业(技能)方向

专业(技能)方向

IT类企业:物联网工程、物联网系统设计架构、物联网应用系统开发、物理网系统管理、网络应用系统管理、物联网设备技术支持、云计算。

职业资格证书举例

职业资格证书举例

继续学习专业举例

就业方向

就业方向

物联网专业就业前景

目前,教育部审批设置的高等学校战略性新兴产业本科专业中有“物联网工程”、“传感网技术”和“智能电网信息工程”三个与物联网技术相关的专业。此三个专业从2011年才开始首次招生,目前为止还没有毕业生,所以,无法从往年的就业率来判断未来的就业情况,但可从行业的整体发展趋势和人才市场的需求等方面了解该专业未来的就业形势。

作为国家倡导的新兴战略性产业,物联网备受各界重视,并成为就业前景广阔的热门领域,使得物联网成为各家高校争相申请的一个新专业,主要就业于与物联网相关的企业、行业,从事物联网的通信架构、网络协议和标准、无线传感器、信息安全等的设计、开发、管理与维护,也可在高校或科研机构从事科研和教学工作。未来的物联网技术要得到发展,需要在信息收集、改进、芯片推广、程序算法设计等方面有所突破,而做到这些的关键是如何培养人才。柏斯维也指出,从整体来看,物联网行业是非常需要人才。

对应职业(岗位)

对应职业(岗位)

其他信息:

国家对于物联网专业的人才需求还是比较大的,但是因为物联网的范围实在是太广了,而且也是一个新兴专业,当然不可否认物联网处在飞速发展的时期。所以,总体来看,物联网专业就是现在发展阶段很一般,但是潜力是非常巨大的。 物联网专业的学生在毕业后,可以选择去政府管理部门、科学研究机构、或是一些产品制造生产等企业工作,主要还是在新能源、互联网、计算机软件等行业中工作。因为物联网的应用范围广,几乎是覆盖了各行各业。所以对于学习物联网专业的学生来说,就业方向还是非常广的。


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